芳纶纸具有高强度、高绝缘等级、阻燃、耐高温、抗潮气、耐化学腐蚀的特点,可用做高速列车电机、变压器系统绝缘材料。相对于其他绝缘材料而言,芳纶纸极限氧指数>28,不会助燃、爆炸或燃烧,不会释放有毒气 体,提高了高速列车的安全性和稳定性。
芳纶纸蜂窝是芳纶纸经过涂胶、切纸、叠合、热压、拉 伸、浸胶、定型、片切等工序加工而成,采用一定工艺将碳纤维面板、玻璃纤维面板、铝板等材料贴合在芳纶蜂窝表面可加工为各种芳纶蜂窝夹层材料。在国外,普通纸蜂窝、铝蜂窝和Nomex蜂窝夹层结构均应用于铁道车辆。在国内,ZUI近也有一定数量的芳纶蜂窝夹层结构开始在铁道车辆中得到批量应用,在列车轻量化方面发挥重要作用。
芳纶蜂窝夹层材料性能
力学性能
芳纶蜂窝夹层材料具有优异的力学性能,在密度相同情况下,其抗压和抗剪能力明显强于巴沙木、铝蜂窝、聚氨酯泡沫及PVC泡沫。芳纶蜂窝夹芯材料实质上采用的是“工字梁原理”,面板承受了全部的侧向正应力,而夹层结构的夹芯承受了全部的剪切载荷。
阻燃性能
列车用内饰材料必须具有阻燃及安全的特性,由于芳纶纸属于难燃材料,浸酚醛胶后其极限氧指数> 28,因而可达到其他复合材料无法达到的阻燃性能。目前铝蜂窝夹层材料要在面板上涂大量的胶水,燃烧试验会产生翘曲变形。
耐久性
目前列车用玻璃钢、胶合板及泡沫材料都会随着时间的推移而发生一定程度的老化、吸潮、开裂、变形等问题,且铝蜂窝不耐盐雾环境的腐蚀,采用芳纶蜂窝可有效解决这些问题。
隔音性能
芳纶蜂窝本身具有高聚物的粘弹性,可吸收外界振动能量,具备良好的隔音减振性能,这也是其他材料所不具备的,可用来制造列车上具有减振要求的零部件。据报道,航空用芳纶蜂窝地板相对于铝蜂窝地板而言,可减少约6dB的噪声。
高速列车轻量化
随着高速列车的飞速发展,对列车轻量化提出了 迫切要求,列车轻量化可有效提高载重能力、降低轨道维修费用、减少能耗和运行成本。列车重量对于钢轨、枕木、道渣等轨道结构影响很大,车辆的轻量化可简化轨道结构,从而能减少建设费用。另外,通常由于高速化易引起轨道偏位,而车辆的轻量化,可减轻车辆对轨道的负荷,并且可减少钢轨磨耗,从而能减轻轨道的维修。列车的阻力通常与列车重 量成正比,车辆的轻量化可大大地减少频繁加速、减速的通勤电动车组的动力费用,以及多坡道、多曲线的现有线上车辆的动力费用。ZUI后,列车的轻量化可减少电力设备的使用,降低列车通过时对地基的振动,可有效节约能源,保护环境。
目前新型轨道交通领域轻量化材料主要有蜂窝夹 层板、纤维增强塑料、金属基复合材料、新型铝合金等、材料的轻量化可带来列车的轻量化。在列车轻量化同时要注意列车车体的刚度、隔热、隔音等性能,因而芳纶蜂窝夹层材料是轨道交通材料材料未来轻量化发展的趋势。