Загрузить в формате .pdf (5,6 Mb) - Lintera.info
Загрузить в формате .pdf (5,6 Mb) - Lintera.info
Загрузить в формате .pdf (5,6 Mb) - Lintera.info
- TAGS
- lintera.info
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Рис. 1. Сото<strong>в</strong>ый заполнитель с шестигранной<br />
ячейкой. L – длина СЗ; <strong>в</strong> этом напра<strong>в</strong>лении<br />
СЗ растяги<strong>в</strong>ается при его изгото<strong>в</strong>лении<br />
или переработке. B - ширина СЗ.<br />
H - <strong>в</strong>ысота СЗ (<strong>в</strong> осно<strong>в</strong>ном соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ует<br />
<strong>в</strong>ысоте закладных деталей и обрамляющего<br />
контура - рамки).<br />
Рис. 2. Сото<strong>в</strong>ый заполнитель с прямоугольной<br />
ячейкой.<br />
Рис. 3. Сото<strong>в</strong>ый заполнитель с флекс-ячейкой.<br />
Рис. 4. Геометрические параметры сото<strong>в</strong>ой<br />
ячейки, где a - размер ячейки; c - длина<br />
грани сото<strong>в</strong>ой ячейки.<br />
Впер<strong>в</strong>ые сото<strong>в</strong>ый заполнитель<br />
(СЗ) был изгото<strong>в</strong>лен, как это неуди<strong>в</strong>ительно,<br />
<strong>в</strong>ладельцем цирка<br />
Джорджем Мэем <strong>в</strong> 1943 году. Это был<br />
тот редкий случай, когда а<strong>в</strong>иационные<br />
инженеры испыты<strong>в</strong>али серьезное искушение<br />
расцело<strong>в</strong>ать <strong>в</strong>ладельца цирка<br />
<strong>в</strong>сем коллекти<strong>в</strong>ом. Материал получился<br />
очень удачный и нашел широкое применение<br />
<strong>в</strong> <strong>в</strong>оенной технике. Хотя теперь<br />
бумажный СЗ не используется <strong>в</strong> самолетостроении,<br />
зато около поло<strong>в</strong>ины<br />
д<strong>в</strong>ерей <strong>в</strong> мире имеют его между слоями<br />
облицо<strong>в</strong>ок. В последние годы он находит<br />
<strong>в</strong>се более широкое использо<strong>в</strong>ание и<br />
<strong>в</strong> мебельной промышленности.<br />
Обнадежи<strong>в</strong>ающим фактом быстрого<br />
у<strong>в</strong>еличения использо<strong>в</strong>ания сото<strong>в</strong> <strong>в</strong><br />
мебельной промышленности я<strong>в</strong>ляется<br />
акти<strong>в</strong>ное их использо<strong>в</strong>ание <strong>в</strong> с<strong>в</strong>оих изделиях<br />
фирмой «ИКЕА» и поя<strong>в</strong>ление<br />
полностью а<strong>в</strong>томатизиро<strong>в</strong>анных линий<br />
для произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>а мебельных панелей с<br />
сото<strong>в</strong>ым заполнителем.<br />
ФИзИко-мехаНИческИе<br />
харакТерИсТИкИ<br />
соТоВого заПолНИТеля<br />
Физико-механические характеристики<br />
СЗ за<strong>в</strong>исят от большого количест<strong>в</strong>а<br />
параметро<strong>в</strong>, но определяющими я<strong>в</strong>ляются<br />
размер ячейки сото<strong>в</strong>ого заполнителя<br />
и материал, из которого изгото<strong>в</strong>лен<br />
заполнитель.<br />
Строение и осно<strong>в</strong>ные геометрические<br />
характеристики<br />
СЗ я<strong>в</strong>ляется типом ячеистых структур<br />
конструкционного назначения, формируемых<br />
из тонколисто<strong>в</strong>ых материало<strong>в</strong><br />
и предста<strong>в</strong>ляющих собой множест<strong>в</strong>о<br />
смежных изолиро<strong>в</strong>анных друг от друга<br />
канало<strong>в</strong>, по форме напоминающих<br />
пчелиные соты (отсюда – «сото<strong>в</strong>ый»).<br />
Сечение канало<strong>в</strong>, или ячеек может быть<br />
шестигранным (рис.1), четырехгранным<br />
(рис.2), а также более сложным (так назы<strong>в</strong>аемая<br />
флекс-ячейка), рис.3.<br />
СЗ с шестигранной ячейкой обладает<br />
максимальной жесткостью и предназначен,<br />
как пра<strong>в</strong>ило, для изгото<strong>в</strong>ления<br />
плоских панелей, с четырехгранной<br />
– для изгото<strong>в</strong>ления панелей цилиндрической<br />
формы (он обладает прекрасной<br />
гибкостью <strong>в</strong> одной плоскости, не теряя<br />
при этом прочностные характеристики).<br />
Гибкая флекс-ячейка поз<strong>в</strong>оляет<br />
формиро<strong>в</strong>ать трехмерные кри<strong>в</strong>олиней-<br />
ные по<strong>в</strong>ерхности.<br />
Осно<strong>в</strong>ным геометрическим параметром<br />
СЗ я<strong>в</strong>ляется размер ячейки, который<br />
предста<strong>в</strong>ляет собой расстояние<br />
между параллельными гранями ячейки<br />
(иногда об этом параметре го<strong>в</strong>орят, как<br />
о диаметре окружности, <strong>в</strong>писанной <strong>в</strong><br />
шестигранную ячейку), рис.4.<br />
При использо<strong>в</strong>ании СЗ растяги<strong>в</strong>ается<br />
<strong>в</strong>ручную (усилия минимальные) или на<br />
специальном оборудо<strong>в</strong>ании и заклады<strong>в</strong>ается<br />
<strong>в</strong> заранее подгото<strong>в</strong>ленное пространст<strong>в</strong>о.<br />
При растяжении СЗ у<strong>в</strong>еличи<strong>в</strong>ает<br />
с<strong>в</strong>ой объем <strong>в</strong> 10-40 раз, поэтому<br />
поста<strong>в</strong>ка СЗ <strong>в</strong> сжатом <strong>в</strong>иде я<strong>в</strong>ляется одним<br />
из сущест<strong>в</strong>енных достоинст<strong>в</strong> этого<br />
материала: транспортиро<strong>в</strong>ка и хранение<br />
одного м³ СЗ эк<strong>в</strong>и<strong>в</strong>алентна 10-40 м³<br />
другого традиционного материала, например,<br />
ДСП или дре<strong>в</strong>есины.<br />
Структурные компоненты СЗ<br />
СЗ, строго го<strong>в</strong>оря, предста<strong>в</strong>ляет собой<br />
сложную конструкцию, состоящую,<br />
как минимум, из д<strong>в</strong>ух материало<strong>в</strong><br />
– бумаги и клея. Отсюда следует, что<br />
при ра<strong>в</strong>ных геометрических параметрах<br />
физико-механические с<strong>в</strong>ойст<strong>в</strong>а СЗ сущест<strong>в</strong>енно<br />
за<strong>в</strong>исят от с<strong>в</strong>ойст<strong>в</strong> бумаги и<br />
клея.<br />
В качест<strong>в</strong>е клея при изгото<strong>в</strong>лении СЗ<br />
как <strong>в</strong> нашей стране, так и за рубежом,<br />
практически <strong>в</strong>езде используют эмульсию<br />
ПВА. Объясняется это <strong>в</strong> осно<strong>в</strong>ном<br />
экологической чистотой этого адгези<strong>в</strong>а,<br />
<strong>в</strong>ысокой технологичностью и экономической<br />
целесообразностью.<br />
Что <strong>в</strong>ажно помнить мебельщикам при<br />
переработке СЗ <strong>в</strong> изделие? – Панели<br />
с СЗ нельзя длительно нагре<strong>в</strong>ать <strong>в</strong>ыше<br />
температуры полимеризации клея, использо<strong>в</strong>анного<br />
при изгото<strong>в</strong>лении СЗ.<br />
С бумагой же дела обстоят намного<br />
разнообразнее. Для произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>а СЗ<br />
применяют бумагу с удельным <strong>в</strong>есом<br />
от 80 г/м 2 до 300 г/м 2 , при этом часто<br />
используется бумага <strong>в</strong>торичной переработки.<br />
Конкретное применение бумаги<br />
обусла<strong>в</strong>ли<strong>в</strong>ается конечными целями.<br />
Интегральным показателем использо<strong>в</strong>анных<br />
для произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>а СЗ материало<strong>в</strong><br />
я<strong>в</strong>ляется удельный <strong>в</strong>ес СЗ, который<br />
кос<strong>в</strong>енно учиты<strong>в</strong>ает параметры этих материало<strong>в</strong>.<br />
СЗ обеспечи<strong>в</strong>ает одно из самых <strong>в</strong>ысоких<br />
соотношений «прочность/<strong>в</strong>ес» и<br />
«жесткость/<strong>в</strong>ес».<br />
Масса-прочностные характеристики<br />
панелей с сото<strong>в</strong>ым заполнителем за<strong>в</strong>и-<br />
Таблица 1<br />
ФИзИко-мехаНИческИе сВойсТВа сз<br />
размер ячейки, мм 17 20,5 25,5 51<br />
Плотность, кг/м3 31 28 24 15<br />
Прочность при сжатии, кг/см2 1,2 1,1 1,0 0,6<br />
Рис. 5. Классическая схема нагруженной сото<strong>в</strong>ой панели - <strong>в</strong>ерхняя обши<strong>в</strong>ка работает на<br />
сжатие; - нижняя обши<strong>в</strong>ка работает на растяжение; - сото<strong>в</strong>ый заполнитель работает на<br />
сд<strong>в</strong>иг.<br />
сят от конкретного сочетания используемых<br />
обши<strong>в</strong>ок и СЗ. Ра<strong>в</strong>ную прочность<br />
можно обеспечи<strong>в</strong>ать, <strong>в</strong>арьируя толщину<br />
используемой бумаги и размер ячейки.<br />
Так, одинако<strong>в</strong>ая прочность при сжатии<br />
<strong>в</strong> 1,1 кг/м 2 обеспечи<strong>в</strong>ается ячейкой<br />
12 мм при толщине бумаги 120 мкм и<br />
ячейкой 20 мм при толщине бумаги 420<br />
мкм. Панель, изгото<strong>в</strong>ленная из крупноразмерного<br />
СЗ с обши<strong>в</strong>ками из ДВП,<br />
имеет интегральную плотность 140 кг/<br />
м 3 и <strong>в</strong>ыдержи<strong>в</strong>ает при сжатии нагрузку<br />
около 2 тонн.<br />
Для демонстрации изменений физи-<br />
ческих с<strong>в</strong>ойст<strong>в</strong> СЗ от размеро<strong>в</strong> ячейки<br />
при<strong>в</strong>едем результаты испытаний на<br />
сжатие СЗ, произ<strong>в</strong>еденного из одного<br />
типа бумаги.<br />
Как работает СЗ <strong>в</strong> панелях<br />
Не будем остана<strong>в</strong>ли<strong>в</strong>аться на панелях,<br />
которые под<strong>в</strong>ержены дейст<strong>в</strong>ию<br />
сжимающих нагрузок – там <strong>в</strong>се предельно<br />
просто и наглядно.<br />
Рассмотрим панели, испыты<strong>в</strong>ающие<br />
сложное напряженное состояние. Ярким<br />
примером могут служить панели,<br />
использующиеся для изгото<strong>в</strong>ления сто-<br />
Панели, изгото<strong>в</strong>ленные с применением сот <strong>в</strong>ыдержи<strong>в</strong>ают бетонные блоки <strong>в</strong>есом более чем 400 кг<br />
лешниц, см. рис.5<br />
Не <strong>в</strong>да<strong>в</strong>аясь <strong>в</strong> подробности анализа<br />
сложно-деформиро<strong>в</strong>анного состояния<br />
панели, при<strong>в</strong>еденной на рис.5, сделаем<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды, очень <strong>в</strong>ажные для мебельщико<strong>в</strong>:<br />
прочность и жесткость мебельных<br />
панелей, испыты<strong>в</strong>ающих сложные нагрузки,<br />
тем <strong>в</strong>ыше, чем <strong>в</strong>ыше прочность<br />
и жесткость обши<strong>в</strong>ок и чем больше расстояние<br />
между обши<strong>в</strong>ками.<br />
Такой <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>од со<strong>в</strong>сем не означает, что<br />
прочность сото<strong>в</strong> на сжатие <strong>в</strong> данном<br />
случае не играет никакой роли: она<br />
необходима, по крайней мере, чтобы<br />
обеспечить технологический процесс<br />
склейки панели.<br />
Другие физические с<strong>в</strong>ойст<strong>в</strong>а СЗ<br />
Наряду с <strong>в</strong>ысокими масса-прочностными<br />
показателями сото<strong>в</strong>ый заполнитель,<br />
состоящий до 95% из <strong>в</strong>оздуха,<br />
обладает хорошей з<strong>в</strong>уко- и теплоизоляцией,<br />
хорошо абсорбирует энергию.<br />
Теплопро<strong>в</strong>одность сото<strong>в</strong>ого заполнителя<br />
из бумаги толщиной 120 мкм и<br />
ячейкой 8 мм соста<strong>в</strong>ляет 0,09 Вт/м 0 К и<br />
определяется кон<strong>в</strong>екти<strong>в</strong>ным переносом<br />
тепла. С ростом размера ячейки кон<strong>в</strong>екция<br />
тепла должна у<strong>в</strong>еличи<strong>в</strong>аться. В<br />
с<strong>в</strong>язи с этим за рубежом для снижения<br />
теплопро<strong>в</strong>одности до <strong>в</strong>еличин 0,04-0,06<br />
Вт/м 0 К ячейки СЗ заполняют <strong>в</strong>спени<strong>в</strong>ающимся<br />
соста<strong>в</strong>ом или стекло<strong>в</strong>олокном<br />
(стекло<strong>в</strong>атой), особенно при использо<strong>в</strong>ании<br />
крупноячеистого заполнителя.<br />
10 <strong>Lintera</strong>.<strong>info</strong> ● № 1 (4) ● 2009 Ян<strong>в</strong>арь-Март<br />
<strong>Lintera</strong>.<strong>info</strong> ● № 1 (4) ● 2009 Ян<strong>в</strong>арь-Март 11
Change language