防火涂料替代动车组用防火毛毡的可行性探讨
王瑾璐，李唯，赵辉，秦园，董双良
（唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山063035）
1 概述
1.1 轨道车辆防火体系概念
轨道车辆的防火体系是衡量轨道车辆可靠性、安全性的重要指标之一，该体系包括材料的防火性能和防火结构设计两个重要层面，二者相辅相成。轨道车辆材料的防火主要是指：车辆设计时考虑所用材料一旦失火，能控制其燃烧及蔓延，使其对乘客产生的伤害和损失小。防火结构设计则主要考虑从发生火灾危险到旅客列车脱离危险这一段时间的自救和他救措施，防火结构如果外露要不易被引燃，通道、门、窗结构要便于旅客在火灾中逃生，满足特殊车辆需要的逃生结构和器具，便于救援人员进行抢救。
1.2 防火毛毡体系概况
1.2 防火毛毡体系概况
现有CRH3、CRH380 项目动车组的防火结构设计包含在车体隔热系统中，防火体系由胶黏剂、防火毛毡、防潮保护漆组成。防火毛毡是高强度防火织物，属于膨胀型防火材料，当表面受到加热时会膨胀，在防火毛毡表面涂防火保护漆，以防止潮气的渗入。防火毛毡安装在每节车厢的侧墙窗口下部，以大限度地阻止火势的蔓延。
1.3 防火涂料概况
在众多的防火手段中，使用膨胀型防火涂料也是目前经济实用、简便且有效的一项安全措施。防火涂料又称阻燃涂料，膨胀型防火涂料具有两个特殊性能：其一是涂层本身具有不燃性或难燃性，即能防止被火焰点燃；其二是涂层在燃烧过程中能够发泡膨胀，延滞热量向被保护基材扩散，为火灾扑救赢得时间。膨胀型防火涂料已经在钢结构、木结构的建筑中得到了较为普遍的应用。本文以Sika-Unitherm 防火涂料和CRH3 型动车组用防火毛毡体系为例，探讨分析防火涂料替代防火毛毡的可行性。
2 配套体系比较
2.1 防火结构的比较
Sika-Unitherm 防火涂料体系和防火毛毡体系的结构对比如图1 所示。二者主要区别在于膨胀层的实现方式不同。目前CRH3 型动车组所用防火毛毡的膨胀层结构是用膨胀乳状水性胶黏剂黏结表面玻璃丝状毛毡后组成膨胀主体的，而Sika-Unitherm 防火涂料体系则是以涂料形式存在并施工，干燥成膜后形成膨胀防火层的，二者的防火机理一致，但施工方法不同。
2.2 施工条件及施工方法比较
2.2.1 施工工艺性能对比
基于以上结构比较，虽然2 种体系所用底漆有所不同，但由于Sika-Unitherm 防火涂料是原杜邦保护涂料系列之一，且二者所用底漆均为环氧底漆，故本文对二者底漆的不同不作讨论。Sika-Unitherm 防火涂料体系和防火毛毡体系的施工工艺性能比较见表1。
由表1 可以看出，防火涂料体系和防火毛毡体系在施工工艺性能上各有优缺点（图2）。在动车组涂装黏结生产工艺中，防火毛毡体系整体施工时间短，但遇到车内复杂形状的零部件或开孔时，防火毛毡施工前必须进行样装，尤其是头车司机室车顶内表面、塞拉门门框、通过台等区域，防火毛毡的下料工作会消耗较多人力和时间；而防火涂料将不受车体内部各种异型零件或开孔形状的限制，无需样装可以直接施工，且防火涂料可以采用无气喷涂的施工方法，施工方便，但由于每道涂层间要求有一定的干燥时间，故施工周期较长。
由表1 可以看出，防火涂料体系和防火毛毡体系在施工工艺性能上各有优缺点（图2）。在动车组涂装黏结生产工艺中，防火毛毡体系整体施工时间短，但遇到车内复杂形状的零部件或开孔时，防火毛毡施工前必须进行样装，尤其是头车司机室车顶内表面、塞拉门门框、通过台等区域，防火毛毡的下料工作会消耗较多人力和时间；而防火涂料将不受车体内部各种异型零件或开孔形状的限制，无需样装可以直接施工，且防火涂料可以采用无气喷涂的施工方法，施工方便，但由于每道涂层间要求有一定的干燥时间，故施工周期较长。
2.2.2 施工周期比较
以现有CRH3 型动车组涂装生产工艺周期为例，如果考虑以Sika-Unitherm 防火涂料替代防火毛毡，并遵循防火涂料每道涂层间的干燥时间要求，总体生产周期二者基本相当，参见表2。
3 防火性能
防火毛毡体系的防火性能检测结果见表3。
Sika-Unitherm 防火涂料体系的第三方测试结果见表4。
如果防火涂料替代防火毛毡体系应用于高速动车组，除满足GB/T 12441《饰面型防火涂料通用技术条件》外，还必需满足DIN 5510-2《轨道车辆材料和零部件燃烧特性及燃烧伴生现象等级划分、要求及试验方法》标准的要求。
4 经济效益及成本分析
以CRH3 型动车组为例，分别计算Sika-Unitherm防火涂料体系和防火毛毡体系单列车的需求量和成本并作比较，见表5。
经计算，如果有x≤226 元/kg，即可使单列车防火材料总成本≤6.85 万元。
表5 中，防火材料施工面积是由列车防火毛毡实际施工面积计算，由于车内异型零件或开孔导致的裁剪工艺消耗未计入表中。由表5 可知，当防火涂料价格在226 元/kg 以下时，防火涂料体系的成本将低于防火毛毡体系。据了解，国内防火涂料报价在6 万~ 20 万元/t，进口超薄型防火涂料报价在300 元/kg 左右，可见，在保证防火性能的前提下，选择比目前防火毛毡成本低的防火涂料，存在较大的选择范围。
5 结语
本文以Sika-Unitherm 防火涂料为例，对比目前CRH3 型动车组用防火毛毡体系，分析、比较了防火毛毡体系和防火涂料体系的原材料特点、施工工艺特点、防火性能以及经济成本，讨论了防火涂料替代防火毛毡的可行性。可见，在防火性能达标的前提下，寻求施工简便、成本更低的防火涂料，将给我国的动车组生产制造业带来更大的经济效益和社会效益。
