CN1820941A - 用于轮轴的保护膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于轮轴的保护膜1，该膜1至少包括：第一层2，其能够粘附在轮轴上，包含选自铝和弹性体的复合物，在该层上沉积有粘合剂复合物；以及第二层3，其包含至少一种乳香型糊状形式的粘合剂复合物，该复合物施加到第一层2无粘合剂复合物的面上。

Description

用于轮轴的保护膜

技术领域

本发明涉及一种用于轮轴的保护膜，特别是用于铁路车辆轮轴的保护膜，该保护膜具有耐冲击性和耐腐蚀性。

背景技术

滚动的部件，诸如车轮、轮轴、轮副和轴箱，总是遭受着与各种物理现象相关的机械问题。

根据轮轴所暴露的物理条件，一般将其分为几种类型。类型1的轮轴用于以超过200千米/小时的速度运行的铁路车辆，并暴露在大气腐蚀和强机械冲击下。这些机械冲击是因为不同大小的冲击物(projectiles)，特别是道碴碎片撞击轮轴所引起的。这种因为此类冲击物所产生的冲击在高于200千米/小时的速度下发生。这些冲击可破坏轮轴，导致其轮缘处出现裂缝和破裂。

为了避免这些缺点，一般用抗道碴(anti-ballast)的保护涂层来覆盖类型1的轮轴。此保护涂层保护了轮轴，使其避免了冲击和大气腐蚀所造成的损坏。此保护处理包括通过在130巴至160巴的压力下喷涂的方法将基于聚脲的涂料热施涂到轮轴上。该涂层是由基于多胺的树脂与异氰酸酯硬化剂的缩合形成的。此涂层迅速干燥，并且如果不是完全不可以的话也难以除去，除去涂层是为了在进行验磁操作或超声检测的测试阶段中检查轮轴的状态。除去涂层需要将其从轮轴的整个长度上切割下来。

因为涂层粘附在轮轴的某些部位上，刮掉涂层需要进行若干次，以便能够均匀地除去它。这会导致轮轴出现裂缝，会破坏轮轴。

因为温度诱导应力，此类涂层可能会从轮轴的某些部位上脱落掉。这会导致轮轴出现裂缝并破坏轮轴，因为道碴碎片撞击轮轴引起反复冲击。

此外，通过喷涂来施涂此涂料需要特殊的喷漆橱装置。另外，此涂层必须具有抗道碴性，厚度大于5毫米，需要操作者进行若干次相继的操作(passes)才能得到令人满意的抗道碴性。这些相继的操作增加了轮轴的停机时间。因为涂层干燥的时间非常短，并且难以除去涂层，必须使用高侵蚀性溶剂迅速清洗涂层的施涂设备，结果导致会伤害操作者健康的挥发性有机物物质的排放。

类型2和类型3的轮轴用于以低于200千米/小时的速度运行的铁路车辆。类型2的轮轴暴露在特殊的腐蚀性产物的作用下。例如，类型2的轮轴可用于商品运输货车或作为驱动轴使用。类型3的轮轴暴露在大气腐蚀中，特别使用在客运车辆中。这些轮轴也承受着由于冲击物，特别是砂砾和道碴碎片所引起的各种轻微冲击。由于此冲击物所引起的冲击在小于200千米/小时的速度下发生，

为了避免这些缺点，类型2和类型3的轮轴被涂敷上一层水可稀释性漆体系，通常在高于140巴的压力下通过喷涂来完成。不采用化学蚀刻或喷丸处理的方法，此漆涂层难以除去，这使得用验磁操作或超声检测进行的对轮轴状态的检查变得更为复杂。除去漆层会排放出有害于操作者健康的蚀刻剂或溶剂。

因此，目前用来保护不同种类轮轴的各种涂层具有许多缺点。

发明内容

从前述内容的角度，本发明的目的是对无论何种类型的轮轴提供有效保护，以抵制它们所要承受的各种类型的冲击和腐蚀，同时能够使对轮轴状态的检查更容易进行。

为此目的，申请人已经惊喜地发现，通过使用特定的用来保护各种类型轮轴的粘合膜，可以得到耐冲击性能得到改善又容易除去的膜。

特别地，依据本发明的用于轮轴的保护膜可通过对其施加生物可降解溶剂而较容易地除去，从而可以在用验磁操作或超声测试进行的测试阶段中检查轮轴的状态。

申请人还发现，除去膜不会造成可检测量的挥发性有机化合物的排放。

而且，依据本发明的用于轮轴的保护膜可用在各种类型的轮轴上，以保护这些轮轴，使其在速度超过200千米/小时的情况下抵制道碴碎片的撞击，并在速度低于200千米/小时的情况下抵制由砂砾或道碴碎片所引起的轻微冲击，以及抵制这些轮轴可能会遭遇的各种类型的侵蚀。

依据本发明的用于轮轴的保护膜还可以减少轮轴的停机时间，因为不同于现有技术中的涂层，该保护膜具有零干燥时间。

此外，依据本发明的用于轮轴的保护膜的施涂方法使各层的厚度可以被控制，从而减少了轮轴停机时间。

依据本发明，用于轮轴的保护膜至少包括：

-第一层，其能够粘附在轮轴上，包含选自铝和弹性体的复合物(compound)，在该层上沉积有粘合剂复合物；以及

-第二层，其包含至少一种乳香型糊状形式的粘合剂复合物，该复合物施加到第一层无粘合剂复合物的面上。

这样，膜具有特别的耐冲击性能，在速度低于200千米/小时的情况下对砂砾和道碴碎片所引起的撞击具有耐受性，并且容易除去。

为了本发明的需要，术语“粘合剂复合物”理解为是指能够使第一层粘附到轮轴上的复合物。

本领域技术人员可以从现有技术中具有粘合特性的各种复合物中选择粘合剂复合物。优选丙烯酸类粘合剂或乙烯基类粘合剂。沉积在第一层上的粘合剂复合物可以是各种形式的，特别是层状形式或喷射颗粒状形式。

为了本发明的需要，短语“乳香型糊状形式的粘合剂复合物”理解为是指在20℃的温度既不是液体也不是固体的粘合剂复合物。

依据另一个有利的实施方式，依据本发明的用于轮轴的保护膜包含一种粘合剂复合物，该粘合剂复合物包含至少一种耐腐蚀颜料。

这样，对于各种类型的轮轴，膜都具有耐冲击性，特别是在速度低于200千米/小时的情况下，保护轮轴，使其不受到由砂砾或道碴碎片所引起的撞击，并具有耐腐蚀性。

为了本发明的需要，术语“砂砾”理解为是指许多颗粒或大小为20毫米至4厘米的材料。

为了本发明的需要，术语“道碴碎片”理解为是指坚硬的多角状材料，通常是压碎形成的，大小在4厘米至10厘米之间，用于铁轨的基底结构。

依据另一个有利的实施方式，用于轮轴的保护膜可还包括第三层，该层施加到第二层上，包含至少一种弹性体和/或至少一种热塑性材料或热固性材料。

这样，在其取代漆体系的情况下，用于类型1的轮轴的膜就有利地具有抗道碴性和耐腐蚀性，具有抗道碴性是因为存在第三层，具有耐腐蚀性是因为在能够粘附到轮轴上的第一层的粘合剂复合物中存在至少一种耐腐蚀性颜料。因而膜可保护类型1的轮轴，使其在速度在200千米/小时至700千米/小时的情况下，能抵制道碴碎片的撞击。

依据本发明的另一个特点，耐腐蚀颜料可选自偏硼酸钡、磷酸锌、锌、碱式硅铬酸铅、四氧铬酸锌、铬酸锌、铬酸锶和氧化铁红、氧化铁黄和磷酸铬。

这些颜料可以是固态、细粉形式或液态。以粘合剂复合物的总重量为基准计，这些抗-腐蚀颜料的含量小于5重量％。

而依据本发明的另一个特点，用于轮轴的保护膜包含能粘附到轮轴上的层，该层包含铝。

铝的优点是具有良好的拉伸性，使铝粘合剂层更容易变形，从而可以覆盖轮轴的整个表面。另外，铝粘合剂层使膜容易从轮轴上除去，以便于用验磁操作来检查后者，或便于使用超声来检查轮轴。有利的是，可以不将铝粘合剂层撕开而除去膜。

铝粘合剂层也可以用来保护轮轴不被任何可穿透前述一层或多层的冲击物所撞击。这些粘合剂层的厚度优选小于0.5毫米。这么薄的厚度使铝粘合剂层可以变形，从而更容易包裹住轮轴。

依据本发明的另一个特点，能够粘附在轮轴上的层中的粘合剂复合物选自丙烯酸类粘合剂和乙烯基类粘合剂。

因为其所具有的粘合特征，第二层的乳香型糊状形式的粘合剂复合物可粘附到第一层上。对于含有至少三层的膜来说，此复合物提供第一层和第三层之间的粘合，而不加入增粘剂。

有利地，第二层中乳香型糊状形式的粘合剂复合物可以是丁基乳香(butyl mastic)，具体是以名称T1520由Olin所出售的。

丁基乳香是能够随时间保持其特性的粘性糊状物质。丁基乳香层有助于减弱冲击和减慢冲击物-砂砾和/或道碴碎片，以使它们以较低的速度撞击到能粘附在轮轴上的第一层上。丁基乳香层的厚度优选约为一毫米。

有利地，第三层的弹性体选自聚氨酯、聚硅氧烷、橡胶、聚异丁烯和聚丁二烯。第三层的弹性体优选是聚氨酯。聚氨酯层的厚度优选为约2毫米。

依据本发明的另一个特点，聚氨酯层中包含选自橡胶颗粒、如玻璃纤维之类的纤维和/或如玻璃珠之类的珠粒的填充物质。这些填充物质，特别是橡胶颗粒，有助于提高弹性体层的抗道碴性。这些橡胶颗粒可以是粒径在1-6毫米之间的粉碎物质。有利地，如玻璃纤维之类的填充料使弹性体层具有机械强度，从而防止了该层发生撕裂。填充料的大小可以在12微米至6毫米的范围内变化。以聚氨酯层的总重量为基准计，填充料的含量为10重量％至60重量％。

而依据本发明的另一个实施方式，第三层可包括隔音材料，该隔音材料能吸收轮轴震动所产生的噪音。该材料可以是硫酸钡。

本发明的主题还包括使用依据本发明的膜来涂敷铁路车辆的轮轴。表现出耐冲击性以保护轮轴，使其在速度低于200千米/小时的情况下能承受砂砾或道碴碎片所引起的撞击，并具有耐腐蚀性的用于轮轴的保护膜，优选用来涂敷类型2或类型3的轮轴。表现出耐冲击性以保护轮轴，使其在速度高于200千米/小时的情况下能承受道碴碎片的撞击，并具有耐腐蚀性的用于轮轴的保护膜，优选用来涂敷类型1的轮轴。

本发明的主题还包括涂敷轮轴的方法，具体是涂敷类型2或类型3轮轴的方法。该方法包括：将上述的膜施涂到轮轴上，特别是表现出耐冲击性以保护轮轴，使其在速度低于200千米/小时的情况下能承受砂砾或道碴碎片的撞击并具有耐腐蚀性的膜。

本发明的主题还包括涂敷轮轴的方法，具体是涂敷类型1的轮轴的方法。该方法包括：将上述膜施涂到轮轴上，特别是表现出抗道碴性和耐腐蚀性的膜。有利地，用固定装置将膜的终端与第三层的边缘相连接，在使用类型1的轮轴的情况下，在膜施涂前，可以用耐腐蚀性漆对轮轴进行预涂敷，以提高耐腐蚀性。

附图说明

本发明的其它特点和优点，在由依据本发明的用于轮轴的保护膜的非限制性实施例所给出的三个实施方式结合附图的详细叙述后将会是显而易见的。

-图1是依据第一个实施方式的用于轮轴的保护膜的截面图；

-图2是依据第二个实施方式的用于轮轴的保护膜的截面图，其中，与图1中相同的部分用同样的参数表示；以及

-图3表示依据第三个实施方式的用于轮轴的保护膜的截面图，其中，与图2中相同的部分用同样的参数表示。

具体实施方式

如图1-3所示，依据本发明的用于轮轴的保护膜1是用来涂敷任何类型铁路车辆的轮轴的，以便对轮轴提供有效的保护，使其能经受这些轮轴可能会遭受到的各种冲击和腐蚀，同时便于对轮轴进行各种检查。

在如图1所示的第一个实施方式中，用于轮轴的保护膜1包含铝粘合剂层2，该粘合剂层2能通过它的具有丙烯酸类粘合剂的面2a粘附到轮轴上。膜1还包含丁基乳香层3，该层施加在铝粘合剂层2的不含有丙烯酸类粘合剂的面上。

为了生产铝粘合剂层2，使用由3M公司出售的425/227铝带，并将含有磷酸锌的丙烯酸类粘合剂喷涂到铝带的面2a上。以丙烯酸类粘合剂的总重量为基准计，磷酸锌的含量小于5重量％。然后，用红外辐射将具有丙烯酸类粘合剂/磷酸锌的铝带的面2a干燥数分钟。

干燥后，得到铝粘合剂层2，该层可切割成所需的不同大小。使用厚度小于0.5毫米的铝粘合剂层2。由于此层所具有的厚度和铝优异的拉伸性能，很容易就能使该层发生变形。

制备由丁基乳香所组成第二层3，并将其施加到铝粘合剂层2没有丙烯酸交联剂的面上。由丁基乳香所组成的层3的厚度约为1毫米。由于丁基乳酸所具有的粘性特征，此层容易粘附在铝粘合剂层2上。可有利地使用聚乙烯膜涂敷丁基乳香层3。此类膜保护着该层，使灰尘或冲击物不在该层表面上堆积。当该膜的厚度为200微米时，也能提高耐冲击性。

膜1具有良好的耐冲击性，能够对轮轴提供保护，抵制其在速度低于200千米/小时的情况下受到砂砾和道碴碎片的撞击，膜1也具有良好的耐腐蚀性。

在如图2所示的第二个实施方式中，其中与图1所示相同的部分用相同的参数表示，用于保护轮轴的膜1还包括施加在丁基乳香层3上的由聚氨酯形成的第三层4，因而丁基乳香层3就被夹在铝粘合剂层2和聚氨酯层4之间。

为了生产铝粘合剂层2，使用由3M公司出售的425/227铝带，并将含有磷酸锌的丙烯酸类粘合剂喷涂到铝带的面2a上。以丙烯酸类粘合剂的总重量为基准计，磷酸锌的含量小于5重量％。然后，用红外辐射将具有丙烯酸类粘合剂/磷酸锌的铝带的面2a干燥数分钟。

干燥后，得到铝粘合剂层2，该层可切割成所需的不同大小。使用厚度小于0.5毫米的铝粘合剂层2。由于此层所具有的厚度和铝优异的拉伸性能，很容易就能使该层发生变形。

制备由丁基乳香所组成第二层3，并将该层施加到铝粘合剂层2没有丙烯酸交联剂的面上。该层的厚度约为1毫米。由于丁基乳酸所具有的粘性特征，此层容易粘附在铝粘合剂层2上。

制备由聚氨酯所组成的第三层4，并将其施加到丁基乳香层3上。由于丁基乳香所具有的粘性特征，聚氨酯层4能够粘附在丁基乳香层3上。

膜表现出良好的抗道碴性和耐腐蚀性。而且，用一种特定的配方，膜可以具有良好的耐火性。

在如图3所示的第三个实施方式中，其中与图2中相同的部分用相同的参数表示，聚氨酯层4包括选自橡胶颗粒、如玻璃纤维之类的纤维或如玻璃珠之类的珠粒的填充料5。这些填充料可以任何方式设置。填充料为粉末形式，粒径在12微米至6毫米之间不等。因而膜提高了抗道碴性。

以下一些实施例将描述用依据本发明的膜来涂敷轮轴的方法。

实施例1：涂敷类型2或类型3的轮轴的方法

轮轴通常是指从轮轴的直线部分和构成轮轴轮缘(fillet)的终端部分。当轮轴上出现裂缝时，裂缝首先出现在这些轮缘上。

首先，将铝粘合剂层施涂到轮轴的轮缘上。该层是通过具有丙烯酸类粘合剂的面来施涂的，使其可以粘附在轮缘上。

然后，将图1所示的膜施涂到整个轮轴上，即施涂到轮轴的直线部分和轮缘上。因而，轮缘具有两层相继施加的铝粘合剂层。

在类型2或类型3的轮轴完全被膜1所覆盖后，将粘合带纵向连接在丁基乳香层3的边缘上，使膜1的终端部分相连接。这样一连接，膜1就不会在使用的过程中发生脱落。也可以通过将不同的层相继施涂，在轮轴上直接形成膜1。

在用验磁操作或超声检测来检查轮轴状态的过程中，可以施加能溶解粘合剂的生物可降解溶剂。在粘合剂被溶解后，拉动铝层2可将整个膜1除去。

实施例2：涂敷类型1的轮轴的方法

与涂敷类型2或类型3的轮轴的方法中的方式相同，首先将铝粘合剂层施涂到轮缘上，然后如图2或图3所示，将膜1施涂到整个轮轴上。

因而，轮缘具有两层相继施加的铝粘合剂层。在类型1的轮轴完全被膜1所覆盖后，将粘合剂施涂到聚氨酯层4的边缘上。使用双组分喷枪手动地冷施涂粘合剂，使膜的终端部分相连。由聚氨酯组成的该粘合剂可以防止包裹在轮轴上的膜1在使的过程中发生脱落。通过将不同的层相继施涂，可以将膜1直接设置在轮轴上。

在用验磁操作或超声检测来检查轮轴状态的过程中，可以施加能溶解粘合剂的生物可降解溶剂。在粘合剂被溶解后，通过拉动铝层2可将整个膜1除去。溶解粘合剂的该方法，防止了有害于操作者健康的溶剂的排放。

Claims (13)

1.用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述膜(1)至少包括：

-第一层(2)，其能够粘附在轮轴上，包含选自铝和弹性体的复合物，在该层上沉积有粘合剂复合物；以及

-第二层(3)，其包含至少一种乳香型糊状形式的粘合剂复合物，该复合物施加到所述第一层(2)无粘合剂复合物的面上。

2.如权利要求1所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述粘合剂复合物包含至少一种耐腐蚀性颜料。

3.如权利要求1或2所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述膜(1)还包含施加在第二层(3)上的第三层(4)，所述第三层(4)包含至少一种弹性体和/或至少一种热塑性材料或热固性材料。

4.如权利要求2或3所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述耐腐蚀性颜料选自偏硼酸钡、磷酸锌、锌、碱式硅铬酸铅、四氧铬酸锌、铬酸锌、铬酸锶和氧化铁红、氧化铁黄和磷酸铬。

5.如权利要求2至4所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述耐腐蚀性颜料的含量以粘合剂复合物的总重量为基准计小于5重量％。

6.如权利要求1至5中任一项所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述能粘附到轮轴上的层(2)包含铝。

7.如权利要求1至6中任一项所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述层(2)的所述粘合剂复合物选自丙烯酸类粘合剂和乙烯基类粘合剂。

8.如权利要求1至7中任一项所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述第二层(3)中的糊状粘合剂复合物是丁基乳香。

9.如权利要求3至8中任一项所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述第三层(4)的弹性体选自聚氨酯、聚硅氧烷、橡胶、聚异丁烯和聚丁二烯。

10.如权利要求3至9中任一项所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述第三层(4)的弹性体是聚氨酯。

11.如权利要求10所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述聚氨酯包括选自橡胶颗粒、玻璃纤维和/或玻璃珠的填充料(5)。

12.如权利要求3至11中任一项所述的用于轮轴的保护膜(1)，其特征在于，所述第三层(4)包含硫酸钡。

13.一种如以上权利要求中任一项所述的膜(1)的用途，它用于包覆铁路车辆轮轴。

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