高鐵列車集便器專用清洗劑的研制

胡曉婷

(上海維圣科技有限公司，上海200000)

近些年來，隨著我國高鐵運(yùn)營里程的不斷增加，極大地方便了人們的通行。相對于普通列車，高鐵的速度更快，舒適感也更強(qiáng)。并且隨著高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的高鐵列車上還將會應(yīng)用到更多新型的技術(shù)。在高鐵列車的運(yùn)行中，只有保持干凈整潔的列車環(huán)境才能帶給旅客們更好的旅行體驗(yàn)，因此對列車地板、桌椅等結(jié)構(gòu)的清潔是列車維護(hù)工作的重要環(huán)節(jié)。高鐵列車集便器是整個列車的重要結(jié)構(gòu)之一，如同其他結(jié)構(gòu)一樣，高鐵列車集便器同樣需要進(jìn)行日常的清洗和維護(hù)。但是，由于集便器使用環(huán)境的特殊性，其清洗與維護(hù)又同其他結(jié)構(gòu)有著一定的差異。

目前，市場上的清洗劑主要包括酸堿或者中性清洗劑，其中酸堿清洗劑雖然有著極強(qiáng)的去污能力，但是由于高鐵列車集便器大多屬于金屬材質(zhì)，這種清潔劑的長時間使用會對列車的零部件產(chǎn)生腐蝕，因此并不太適用于高鐵列車集便器的清洗工作[1]。而中性清洗劑雖然更加溫和，不會對列車的零部件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕，但是由于集便器環(huán)境的特殊性，其去污能力以及清洗效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理想的要求。因此，針對當(dāng)前市場上清洗劑的不足和高鐵列車集便器的特殊性，需要研制出一種腐蝕性小且具有較高清潔效果的清洗劑產(chǎn)品。

1 工作環(huán)境分析

在研制高鐵列車集便器專用清洗劑之前，首先需要對其工作環(huán)境進(jìn)行一定的分析。在集便器的使用過程中，尿液是對集便器造成污染和腐蝕的主要物質(zhì)。從酸堿度方面分析，在人類尿液排出體外時尿液呈現(xiàn)弱酸性。但是由于人類尿液中含有一定量的尿素，隨著時間的延長，在尿素酶的催化作用下，尿液中的尿素雖逐漸分解產(chǎn)生氫氧化銨或者氨，但尿液在經(jīng)過酸堿的中和反應(yīng)后最終呈現(xiàn)出堿性，并且伴隨有相應(yīng)的沉淀物產(chǎn)生。其中沉淀物的類型因所處環(huán)境酸堿度的差異存在著一定的差異，在酸性的環(huán)境下通常產(chǎn)生為尿酸鹽、硫酸鈣等物質(zhì)，其中還包含少量的氨基酸;而在堿性的環(huán)境下，通常會產(chǎn)生磷酸鈣、碳酸鈣以及尿酸鈣等物質(zhì)。正是因?yàn)樗釅A環(huán)境的特殊性，尿液沉淀物的種類也呈現(xiàn)出極為復(fù)雜的特點(diǎn)，但是從主要成分方面分析，磷酸鈣和草酸鈣是尿液沉淀物的主要物質(zhì)。

在高鐵列車的日常清潔作業(yè)中，主要包括洗車機(jī)清洗與人工清洗兩種方式。洗車機(jī)清洗有著高效便捷的特點(diǎn)，但是在一些工作面積較小或者污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，其清洗效果并不是很理想。因此，高鐵列車集便器的清洗作業(yè)主要以人工清洗的方式進(jìn)行。在高鐵列車集便器的清洗作業(yè)中，可以分為五個環(huán)節(jié)：其一，對集便器中的沉淀物質(zhì)進(jìn)行潤濕處理;其二，吸附集便器中的沉淀物質(zhì);其三，溶解集便器中的沉淀物質(zhì);其四，靜置溶解后的沉淀物質(zhì);其五，進(jìn)行去污處理。酸堿清洗劑或者中性清洗劑都需要經(jīng)歷以上處理環(huán)節(jié)，但是在清洗原理方面存在著一定的差異[2]。酸性清洗劑的原理是通過與集便器中污垢的化合反應(yīng)使其分散，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)清洗的要求;堿性清洗劑的原理同酸性清洗劑一樣，都屬于通過化學(xué)反應(yīng)的形式來實(shí)現(xiàn)污垢的祛除，兩者的區(qū)別在于堿性清洗劑所發(fā)生的反應(yīng)屬于中和反應(yīng);中性清洗劑與酸堿清洗劑不同，其并非是通過化學(xué)反應(yīng)的形式來實(shí)現(xiàn)污垢的祛除，而是通過表面活性劑的乳化與分散作用來達(dá)到祛除污垢的要求[3]。

2 技術(shù)方案分析

通過分析集便器的使用環(huán)境發(fā)現(xiàn)，堿性物質(zhì)是集便器污垢的主要成分，因此在專用清洗劑的選擇上，以酸性清洗劑作為技術(shù)設(shè)計(jì)方案。針對高鐵列車集便器的材質(zhì)特性，酸性清洗劑的pH值呈現(xiàn)弱酸性，既要到達(dá)對污垢的溶解祛除，又不能對集便器的材質(zhì)造成腐蝕傷害。在專用清洗劑的成分中，配合使用多種對金屬腐蝕性較小的酸性物質(zhì)，以便發(fā)揮酸性溶液的化學(xué)性質(zhì)。由于高鐵列車處于長時間不間斷的運(yùn)行中，在保證清洗效果和保護(hù)集便器材質(zhì)的前提下，為了提高清洗的效率，在專用清洗劑中配入一定量的螯合劑成分[4]。為了避免專用清洗劑對集便器材質(zhì)的腐蝕，延長其使用壽命，在專用清洗劑的配方成分中，加入一定量的腐蝕抑制劑配合使用。

3 技術(shù)指標(biāo)的檢測

該款集便器專用清洗劑的技術(shù)檢測指標(biāo)主要包括去污力以及腐蝕性兩個指標(biāo);檢測實(shí)驗(yàn)的方法選擇單因素實(shí)驗(yàn)法和正交實(shí)驗(yàn)法。檢測實(shí)驗(yàn)的依據(jù)為《食品工具和工業(yè)設(shè)備用酸性清洗劑》《金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法》以及《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐液體試驗(yàn)方法》。

3.1 專用清洗劑的去污力檢測

按照高鐵列車集便器的使用環(huán)境在燒杯中配置附垢試液，主要成分包括鈣離子、鎂離子以及磷酸根離子，使用硬水進(jìn)行配置。在附垢試液配置完成后進(jìn)行加熱，待污垢附著在燒杯內(nèi)壁后停止加熱。最后將專用清洗劑倒入燒杯中進(jìn)行燒杯的清洗，檢驗(yàn)去污力指標(biāo)。文章對去污力檢測的實(shí)驗(yàn)分為三組進(jìn)行，三組實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果的相對平均差值應(yīng)該在5%以內(nèi)，每組D值與其他兩組的平均差異不得超過±2.0%。以三組檢測結(jié)果的平均值作為去污率的數(shù)值。去污力的結(jié)果計(jì)算公式為：

通過對表1中數(shù)據(jù)分析可以看出，該款集便器專用清洗劑的去污率結(jié)果為92.111%，充分滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求(90.00%)，具有良好的去污性能。

表1 去污率檢測結(jié)果

3.2 專用清洗劑的腐蝕性測試

3.2.1 專用清洗劑對不銹鋼的腐蝕性測試

測試的器材包括專用清洗劑溶液，對溶液腐蝕性成惰性的玻璃容器，同高鐵列車集便器材質(zhì)相同的304型不銹鋼金屬片。將金屬片浸入注有適當(dāng)量專用清洗劑的玻璃燒杯容器內(nèi)，在室溫條件下靜置72h。對不銹鋼腐蝕性測試的實(shí)驗(yàn)分三組進(jìn)行，最終結(jié)果取三組測試的平均值。腐蝕率的計(jì)算公式為：

通過對表2數(shù)據(jù)分析得出，該款集便器專用清洗劑對304型不銹鋼材質(zhì)的腐蝕速率為0.00817mm/a，不會對高鐵列車集便器的材質(zhì)造成嚴(yán)重的腐蝕，具有較強(qiáng)的安全性。

表2 腐蝕率檢測結(jié)果

3.2.2專用清洗劑對三元乙丙橡膠的腐蝕性測試

測試的器材包括專用清洗劑溶液，對溶液腐蝕性成惰性的玻璃容器，三元乙丙橡膠試樣。將三元乙丙橡膠試樣浸入注有適量專用清洗劑的玻璃燒杯容器內(nèi)，在室溫條件下靜置24h。對三元乙丙橡膠腐蝕性測試的實(shí)驗(yàn)分三組進(jìn)行，最終結(jié)果取三組測試的平均值。腐蝕率的計(jì)算公式為：

△M：腐蝕性測試后三元乙丙橡膠試樣的質(zhì)量變化率;

M0：腐蝕性測試前試樣的質(zhì)量(g);

M1：腐蝕性測試后式樣的質(zhì)量(g)。

通過對表3數(shù)據(jù)分析得出，經(jīng)過腐蝕性測試后，三元乙丙橡膠試樣的質(zhì)量變化率為0.33%，因此該款集便器專用清洗劑不會對高鐵列車集便器中的密封元件造成嚴(yán)重的腐蝕。

表3 質(zhì)量變化率結(jié)果

4 性能測試

為了探究高鐵列車集便器專用清洗劑的最佳性能條件，需要分別結(jié)合不同的溫度條件進(jìn)行測試。為了探究專用清洗劑的最佳溫度條件，安排在不同溫度條件下進(jìn)行專用清洗劑的去污清潔效率實(shí)驗(yàn)，所有樣本測試時間均為5min。

由表4可知，通過在不同溫度條件下對專用清洗劑去污清潔效率的測試，30℃以上為該款集便器專用清洗劑的最佳溫度條件，超過40℃之后去污清潔效率無明顯變化。因此，在高鐵列車集便器的清洗作業(yè)中，選擇40℃左右的清洗溫度效果最佳。

表4 溫度條件對去污清潔效率的影響

5 結(jié)束語

高鐵列車的良好口碑不僅取決于技術(shù)本身，高鐵車廂的環(huán)境與服務(wù)同樣是人們選擇高鐵列車的重要原因。因此，為了創(chuàng)造出干凈整潔的車廂環(huán)境，對于高鐵各結(jié)構(gòu)的清潔工作是極為重要的，這其中就包括了集便器的去污清洗工作。本文通過對高鐵列車集便器使用環(huán)境以及市場上常用清洗劑進(jìn)行分析，研制了一種專用型的清洗劑產(chǎn)品。通過對該款清洗劑的技術(shù)指標(biāo)測驗(yàn)，并將其具體使用于高鐵列車的清洗工作，可以對其作出如下評價：該款專用清洗劑具備去污清洗能力強(qiáng)和清潔效率高的優(yōu)勢，完全符合高鐵列車集便器清洗工作的實(shí)際需要。但是，由于高鐵列車的清洗工作是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作，為了提高清潔工作的效率，需要研制出一種具有普遍適用性的清洗劑產(chǎn)品，這也是本產(chǎn)品的優(yōu)化改進(jìn)方向。