Anwendungsanalyse von funktionalen Polycarbonatplatten bei der Seitenscheibe von städtischen Schienenfahrzeugen

Mit der Entwicklung der Schienenverkehrindustrie stellt der Markt höhere Anforderungen an leichte und energieeffiziente Fahrzeuge. Als wichtiges Fahrzeugteil ist die Forschung zur Leichtbaukonstruktion des Fahrzeugseitenfensters zu einem Hauptaspekt der Gesamt-Leichtbauentwicklung des Fahrzeugs geworden. Im Vergleich zum temperierten Glas hat die Polycarbonatplatte (PC) die Eigenschaften geringeren Gewichts, guter Stoßfestigkeit, guter Wärmeisolierung und niedrigerem Preis und kann das traditionelle Fahrzeugglas ersetzen.

Eigenschaften der PC-Platte

 Leichtbau-Eigenschaften

Im Vergleich zum temperierten Glas wird die Dichte der PC-Platte um 50 % reduziert, was sowohl größere Seitenwandfenster ermöglicht als auch den Leichtbauanforderungen des Fahrzeugs entspricht.

Stoßfestigkeit

 Die PC-Platte weist eine hervorragende Stoßfestigkeit auf.

Im Vergleich der PC-Platte mit dem verglasten Glas wird die Wärmeleitfähigkeit um 25 % verbessert, was nicht nur den Komfort des Fahrzeugbenutzers im Inneren erhöht, sondern auch hilft, die konstante Temperatur im Fahrgastraum aufrechtzuerhalten. Bei der langfristigen Betriebsführung des Fahrzeugs kann die PC-Platte die Energieverbrauch des HVAC-Systems effektiv reduzieren und die Heiz- und Kühlkosten für die Betriebsabteilung senken.

Bearbeitbarkeit

Das PC-Bauteil hat eine gute Bearbeitungs- und Modellierungsfreiheit, es kann geschnitten, gebohrt und gebogen werden. Je nach Form des Fahrzeugkörpers kann es auf verschiedene dreidimensionale Effekte hin geformt werden. Außerdem besitzt die PC-Platte von Natur aus eine gute Steifigkeit und keine scharfen Kanten, sodass kein Kantenschleifen, Stahlverarbeitung oder andere komplexe Verfahren wie bei Sicherheitsglas nötig sind. Im Vergleich zum bestehenden FRAII-Schichtglas liegen die Kosteneinsparungen bei bis zu 20 %. Die PC-Fenster können in verschiedenen Farben erhältlich sein, was den unterschiedlichen Anforderungen an das Solarenergie-Transmissionsverhältnis und den Sichtlichtdurchlasswert der Fenster im Schienenfahrzeug gerecht wird.

Abschürfungswiderstand und altersbeständig

 Aufgrund der Materialeigenschaften sind die Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und Alterung von PC-Platten geringer als bei temperiertem Glas. Für eine einzelne Platte ohne Oberflächenbearbeitung wurde ein Schleiftest gemäß ASTM D1044-Standard durchgeführt. Bei einer Belastung von 500g und 1000 Umdrehungen beim Schleifen beträgt die Oberflächenebel-Differenz der PC-Platte über 30 %, während die Ebel-Differenz auf der Oberfläche des temperierten Glases unter den gleichen Testbedingungen nur 0,26 % beträgt.

Die PC-Platte hat eine schlechte Wetterfestigkeit. Wenn sie lange Zeit der Sonne ausgesetzt ist, wird der Einfluss von UV-Strahlung das Alterungsprozess beschleunigen, die Farbe wird gelblich, und die Schlagfestigkeit sowie andere mechanische Eigenschaften werden reduziert. Im Bezug auf Autofenster muss die Platte aufgrund der Betriebsbedingungen langfristig dem Außenbereich ausgesetzt sein. Bei transparenten Fenstern ist ihr altersbedingtes Gelbwerden äußerlich sehr offensichtlich. Gleichzeitig beeinflussen Spuren durch langjährige Verschleißvorgänge das Sichtfeld und das Erscheinungsbild, was zu häufigem Austausch während der Lebensdauer der Platte führt. Daher kann die traditionelle PC-Platte die Anforderungen an Zugfahrzeugfenster nicht erfüllen.

Verbesserung der PC-Plattenleistung

 Um die Schleif- und Alterungsbeständigkeit von PC-Platten zu verbessern, muss die Oberfläche mit einem gehärteten Beschichtungssystem versehen werden. Nach der Oberflächenverhärtung wird die Schleifbeständigkeit der PC-Platte erheblich verbessert.

Gleichzeitig kann die gehärtete Beschichtung auf seiner Oberfläche mehr als 90 % der ultravioletten Strahlung filtern, wodurch der Widerstand gegen Alterung verbessert wird, während gleichzeitig die Bequemlichkeit der Fahrgäste im Fahrgastraum gewährleistet wird.

Die PC-Platte hat eine schlechte Wetterfestigkeit. Wenn sie lange Zeit der Sonne ausgesetzt ist, wird der Einfluss von UV-Strahlung das Alterungsprozess beschleunigen, die Farbe wird gelblich, und die Schlagfestigkeit sowie andere mechanische Eigenschaften werden reduziert. Im Bezug auf Autofenster muss die Platte aufgrund der Betriebsbedingungen langfristig dem Außenbereich ausgesetzt sein. Bei transparenten Fenstern ist ihr altersbedingtes Gelbwerden äußerlich sehr offensichtlich. Gleichzeitig beeinflussen Spuren durch langjährige Verschleißvorgänge das Sichtfeld und das Erscheinungsbild, was zu häufigem Austausch während der Lebensdauer der Platte führt. Daher kann die traditionelle PC-Platte die Anforderungen an Zugfahrzeugfenster nicht erfüllen.

Verbesserung der PC-Plattenleistung

 Um die Schleif- und Alterungsbeständigkeit von PC-Platten zu verbessern, muss die Oberfläche mit einem gehärteten Beschichtungssystem versehen werden. Nach der Oberflächenverhärtung wird die Schleifbeständigkeit der PC-Platte erheblich verbessert.

Gleichzeitig kann die gehärtete Beschichtung auf seiner Oberfläche mehr als 90 % der ultravioletten Strahlung filtern, wodurch der Widerstand gegen Alterung verbessert wird, während gleichzeitig die Bequemlichkeit der Fahrgäste im Fahrgastraum gewährleistet wird.