Статьи о сотовом заполнителе

Еще лет пять назад при поиске в сети Интернет на словосочетание «сотовый заполнитель» вы могли найти не больше десяти ссылок. Сегодня картина сильно изменилась: вам необходимо будет просмотреть несколько сот ссылок. Конечно, это в большей степени заслуги развития компьютерных технологий в нашей стране. Но, тем не менее, вы все равно сможете получить хоть какое-то представление о сотовом заполнителе (СЗ). Правда, часть информации написана таким эзоповым языком, что отнюдь не добавляет знаний, а только увеличивает количество вопросов.

В нашей статье мы постараемся изложить основные понятия, касающиеся сотовых заполнителей, и обеспечить хотя бы минимумом знаний тех, кто уже сегодня использует этот удивительный материал в своих изделиях или собирается это сделать в будущем

НЕМНОГО ИСТОРИИ

Впервые СЗ был изготовлен, как это ни удивительно, владельцем цирка Джорджем Мэем в 1943 году. Материал получился очень удачный и нашел широкое применение в военной технике. Хотя теперь бумажный СЗ не используется в самолетостроении, зато около половины дверей в мире имеют его между слоями облицовок. В последние годы он находит все более широкое использование и в мебельной промышленности.

Здесь следует сделать несколько примечаний.

1.Мы будем вести речь только о бумажных СЗ. Это весьма существенно, потому что соты сегодня изготавливают из огромного числа самых разнообразных материалов, таких как алюминиевая фольга и титановые сплавы, углеродные и стеклянные ткани, уникальные синтетические бумаги и пленки.

2.Первая ремарка полностью относится и к технологическим аспектам производства и переработки СЗ, а именно: для изготовления металлических и синтетических сотов часто используют сварную технологию, для стеклосот – тканную и т. д. Нами будут рассмотрены только технологические аспекты, применимые к бумажным СЗ.

3.Из огромного списка изделий, в которых сегодня используется СЗ, мы оставим всего две позиции, это дверные полотна и мебельные щиты. Делается это по двум соображениям: ограниченность объёма статьи и тематическая направленность журнала.

Сегодня СЗ производится во многих странах мира, однако лидером являются США. Из европейских стран следует отметить Нидерланды, Великобританию, Францию, Италию и Германию.

С начала 90-х годов прошлого века бурно развивается производство сотов в Китае.

В нашей стране производство бумажного СЗ связано со строительством «хрущевок». Небывалые объемы гражданского домостроения, начатого в то время, требовали новых технологий во всем. Тогда то и были куплены за рубежом несколько установок для производства СЗ, который использовался для изготовления дверных полотен. Так что не удивляйтесь, если при сносе «хрущевки» вы увидите двери с СЗ.

Однако в дальнейшем производство сотов в нашей стране не развивалось. Мы не будем анализировать причины, просто отметим сам факт.

Длительное время Российский рынок был инертен к СЗ: мебель делали из ДСП, двери – с реечным заполнением. Однако время берет свое и эпоха «двух сортов колбасы» прошла. Покупатель стал выбирать, а производитель считать. В этот момент и сошлись интересы покупателя и производителя на изделиях с сотовым заполнителем. Потребитель получил новое качество, а производитель – низкую себестоимость при высокой технологичности производства.

ГДЕ И КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ СОТЫ

Следует отметить, что СЗ не панацея. Он не является безальтернативным материалом, который в ближайшее время вытеснит все традиционные материалы, используемые сегодня в мебельной промышленности и при изготовлении межкомнатных дверей.

Однако есть несколько направлений, где конкурировать с СЗ практически бессмысленно.

Во-первых, это практически все межкомнатные двери: отличное качество при высокой технологичности изготовления, минимальных затратах и уникальных потребительских свойствах.

Во-вторых, это изготовление мебельных элементов повышенной толщины.

В этом случае великолепно сочетаются физико-механические свойства и экономические показатели. Например: при увеличении толщины СЗ прочность панелей возрастает, при этом вес такой конструкции увеличивается незначительно. Так вес «мебельной» соты размером 2000х800х50 мм составляет всего около двух килограммов, теперь сравните этот показатель с весом такой панели, изготовленной из ДСП – 58 кг.

Стоимость же СЗ при увеличенных толщинах существенно ниже стоимости традиционных материалов. Кроме того, сюда, как минимум, следует добавить и экономию при транспортировке.

Немаловажным фактором является и тот факт, что при изготовлении мебельных панелей с СЗ вы не ограничены в своих фантазиях стандартными толщинами, например ДСП, которые предлагает сегодня рынок.

В-третьих, это возможность изготовления мебельных конструкций, имеющих криволинейные поверхности второго порядка.

В-четвертых, это изготовление плоских мебельных панелей и дверных полотен с фасонной лицевой поверхностью. При склейке таких сотопанелей не требуется дополнительная механическая обработка СЗ – в нужных местах соты «продавливаются» филенчатой обшивкой во время процесса склейки.

СЗ представляет собой ячеистую структуру, созданную из тонколистовых материалов по форме напоминающую пчелиные соты (отсюда – «сотовый»). Наибольшее распространение нашли СЗ с шестигранной формой ячейки (см. рис.1).

Рис. 1. Сотовый заполнитель с шестигранной ячейкой.

L – длина СЗ, в этом направлении СЗ растягивается при его изготовлении или переработке. B – ширина СЗ. H – высота СЗ (в основном соответствует высоте закладных деталей и обрамляющего контура – рамки).

Основным геометрическим параметром СЗ является размер ячейки, который представляет собой расстояние между параллельными гранями ячейки (иногда об этом параметре говорят, как о диаметре окружности, вписанной в шестигранную ячейку), рис.2.

Рис. 2. Геометрические параметры сотовой ячейки, где

a – размер ячейки,c – длина грани сотовой ячейки.

СТРУКТУРНЫЕ КОМПНЕНТЫ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СЗ, строго говоря, представляет собой сложную конструкцию, состоящую, как минимум, из двух материалов – бумаги и клея. Отсюда следует, что при равных геометрических параметрах физико-механические свойства СЗ существенно зависят от свойств бумаги и клея.

Клей. При изготовлении СЗ как в нашей стране, так и за рубежом, чаще всего используют эмульсию ПВА. Объясняется это в основном экологической чистотой этого адгезива, высокой технологичностью и экономической целесообразностью.

В последнее время появились СЗ, изготовленные с использованием клеев-расплавов. Эти соты характеризуются более высокой прочностью и устойчивостью к температуре.

Бумага. Обычно используется бумага вторичной переработки с плотностью от 120 до 180 г/ кв. м.

Прочность. Решающим механическим параметром для СЗ является прочность при сжатии. Эта характеристика является самой существенной как при переработке сотов в изделия, так и при дальнейшей эксплуатации изделий с СЗ. (Еще иногда говорят о сдвиговой прочности, но этот параметр, как правило, для рассматриваемых нами изделий обеспечивается технологией изготовления сотов).

Прочность при сжатии возрастает при уменьшении размеров ячейки и с увеличением плотности используемой бумаги. В некоторой степени на прочность можно влиять искусственным путем: «недорастягивая» соты увеличивать прочность и, наоборот, «перерастягивая» соты – уменьшать. В первом случае происходит перерасход материала, во втором – его экономия.

Другие физические свойства. СЗ, состоящий до 95% из воздуха, обладает хорошей звуко- и теплоизоляцией, великолепно абсорбирует энергию.

Теплопроводность СЗ незначительно превышает теплопроводность воздуха и существенно зависит от конвективного переноса тепла. Звукоизолирующие свойства панелей с СЗ очень сильно зависят от конкретной конструкции этих панелей[1].

КАК ДЕЛАЮТ СОТЫ

Существует достаточно большое количество технологий изготовления СЗ. Мы рассмотрим наиболее распространенные. Используемая технология существенно влияет на качество выпускаемой продукции и ее стоимость.

1. Вдоль рулонного полотна бумаги наносятся клеевые полосы. Ширина полос и расстояние между ними выбираются в зависимости от размера ячейки. Рулон бумаги с нанесенными клеевыми полосами разрезается на листы определенной длины, которые впоследствии собираются в пакет (сотопакет). При сборке пакета ориентация клеевых полос осуществляется в шахматном порядке. Количество листов в пакете в дальнейшем определяет длину сотов в растянутом виде. Готовый пакет склеивается. Обычно эта процедура осуществляется в нагреваемом прессе. Далее сотопакет разрезается на бумагорезательной машине на сотодольки необходимой высоты, которые поставляются потребителю.

Рис. 3. Технологическая схема изготовления сотового заполнителя:

1 – роль бумаги, 2- отрезанный лист бумаги с нанесенными клеевыми полосами, 3 – сотопакет, 4 – сотодолька, 5 – сотодолька в растянутом виде (перед использованием в изделии).

Рис. 4. Сотодольки:

1 – в растянутом виде, 2 – в сжатом.

Перед использованием сотодолька растягивается до состояния, когда ячейки принимают форму шестигранников и закладываются в заранее подготовленное пространство.

Данная технология характеризуется низкой производительностью и неудовлетворительной точностью сборки сотопакетов, что приводит к низкому качеству сотов.

2. В дальнейшем эта технология изготовления СЗ была развита и автоматизирована. Были созданы сотоформирующие машины, на которых осуществляются следующие процессы: нанесение клеевых полос (при этом используется минимум два рулона бумаги) и сборка сотопакета. В самом простом варианте для сборки пакетов используют плоское мотовило (позволяет формировать одновременно два сотопакета). На более совершенных машинах используют восьмигранные «колеса» (одновременно происходит сборка восьми пакетов).

Однако далее процесс изготовления сотов ничем не отличается от описанного в первом варианте.

Эта технология намного производительнее первой и позволяет получать соты высокого качества. Наиболее узким местом этой технологии является изготовление сотодолек.

Современное производство дверных полотен и мебельных щитов зачастую требует использования сотового заполнителя в виде бесконечной ленты. Для получения бесконечной ленты в двух вышеописанных технологиях сотодольки склеивают между собой на специальном станке.

3. Третий способ изготовления сотов заключается в том, что склеенные между собой в шахматном порядке 2, 4, 6 или 8 листов бумаги нарезаются на узкие полоски (ширина полоски соответствует высоте производимой соты), которые склеиваются между собой в бесконечную ленту, рис.5.

Это, по нашему мнению, наиболее прогрессивная технология производства СЗ. Ее отличают высокая производительность и качество, возможность получения СЗ в виде бесконечной ленты или в виде отдельных сотодолек любой заданной длины,

Рис. 5. Технологическая линия изготовления сотового заполнителя.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДВЕРНЫХ ПОЛОТЕН И МЕБЕЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ

На рис. 6 приведена принципиальная схема изготовления дверных полотен и мебельных панелей с СЗ. Для ее реализации в достаточно независимом варианте необходимо иметь форматно-раскроечное оборудование и станки по изготовлению закладных деталей и деталей рамки.

Стандартная панель включает в себя следующие элементы:

• две облицовки (обычно толщиной от3 до 3,5 мм),
• два вертикальных и два горизонтальных бруса рамки,
• закладные элементы (размещают в местах расположения замков, ручек или других элементов, которые будут крепиться на этом полотне, размеры закладных элементов определяются в каждом случае индивидуально, исходя из функционального назначения, элементы рамки и закладные элементы скрепляются между собой с помощью скоб [2], рис. 7, 8.
• сотовый заполнитель, высота которого должна быть на 0,5-1,0 мм больше толщины рамки.

Рис. 6. Принципиальная схема изготовления панелей с СЗ.

Рис. 7. Комплектующие для изготовления дверного полотна:

1 – два вертикальных бруса, 2 – два горизонтальных бруса, 3 – закладные элементы, 4 – сотодолька, 5 – две облицовки.

Рис. 8. Крепление элементов рамки и СЗ скобами.

СЗ вручную растягивается, укладывается в полость рамки мебельной панели и закрепляется с помощью скоб по ее внутреннему периметру. В местах закладных элементов СЗ подгибается, рис. 9.

Рис. 9. Закладная деталь в дверном полотне.

На рамку мебельной панели поочередно укладываются облицовки с нанесенным клеем и закрепляются скобами. Далее осуществляется процесс прессования. Перед дальнейшей обработкой панели складируются в горизонтальном положении не менее чем на сутки.

В заключение хочется подчеркнуть, что сотовый заполнитель является одним из наиболее экономичных современных конструкционных материалов. Высокая прочность при малом весе, низкая стоимость, экологическая чистота, высокая тепло- и звукоизоляция, способность хорошо воспринимать ударные нагрузки, высокая технологичность переработки – все эти факторы определяют широкий диапазон использования сотового заполнителя, который ограничен только Вашей фантазией.

Линии сотового картона

Сотовый картон или бумажный сотовый заполнитель

В современном производстве межкомнатных дверей и различных тамбуратов — корпусной мебели, столешниц, мебели Икеа, картонных поддонов и пр. в качестве внутреннего наполнителя вместо древесного массива применяется сотовый картон или бумажный сотовый заполнитель. Сотовый картон представляет собой ленту картонных ячеек наподобие пчелиных сот, откуда и происходит название. Высота ленты сотового заполнителя может варьироваться в пределах от 8 до 80 мм. При измерении диаметра ячеек бумажного сотового заполнителя оперируют диаметром вписанной окружности, который считается размером ячейки. В мебельном производстве применяют сотовый картон с размером ячейки 35 — 45 мм.

Применение сотового картона и сотовых панелей

В качестве следующей ступени переработки картона могут производиться ламинированные панели из сотового картона — сотовый картон в виде ленты проклеивается с обоих сторон плоскими слоями полу- целлюлозного картона. В результате получается сото панель, которую можно использовать в качестве упаковочного материала для бытовой техники, авто компонентов, в качестве площадок картонных поддонов, для производства тамбуратов или просто в виде особо прочного, экологически чистого, полностью вторично перерабатываемого упаковочного материала, например, для создания усиленных картонных транспортировочных коробок.

Производство бумажного сотового заполнителя

Для производства бумажного сотового заполнителя и ламинированных панелей из сотового картона мы готовы предложить автоматические линии сотового картона и ламинаторы. Базовая линия сотового картона включает:

1. Стенд размотки рулонов сырья — плоского картона
2. Узел нанесения клея и подачи слоев картона один над другим
3. Станция нарезки ячеек сотового картона
4. Модуль склеивания ячеек сотового картона в ленту
5. Конвейер вывода готовой продукции

Линии сотового картона различают прежде всего по количеству ролей — т.е. по количеству рулонов плоского картона, устанавливаемых в начале линии в качестве сырья. Плоский картон подается в виде слоев, наложенных друг на друга. Т.о. чем больше таких слоев — т.е. чем больше рулонов плоского картона загружено в станцию размотки бобин, — тем выше производительность всей линии. Существуют линии на 2 роля, на 4 роля или на 6 ролей. Нормальная производительность линии сотового картона около 15-16 тонн продукции за 12 часовую смену. Такой производительности можно достичь только на линии в 6 ролей.

Другой принцип классификации линий сотового заполнителя — это показатель скорости нарезки ячеек сотового картона в минуту. Современные линии сотового картона работают на скорости от 200 до 400 резов в минуту. Однако данный принцип классификации не отражает реальную производительность линии, т.к. на одинаковой скорости реза могут работать как линии на 2 роля, так и линии на 6 ролей.

Ламинатор сотового картона

После получения ленты сотового заполнителя на дополнительной линии, — так называемом ламинаторе, — могут быть произведены ламинированные панели из сотового картона. Под понятием «ламинированные» подразумевается просто проклейка сверху и снизу ленты сотового картона плоскими слоями картона. В результате данной операции получаются сото панели. Количество слоев плоского картона с каждой стороны в сотовых панелях может быть 1 или 2 — для усиления прочностных характеристик изделия. Поэтому линии ламинации сотового картона различают также как и линии производства самого сотового картона по количеству ролей — 2 или 4. Стандартно линия по производству сотового картона опережает по производительности линию ламинации сотового картона в 1.5 — 2 раза.

Линии производства сотового картона и сырье

При производстве сотового картона в качестве сырья используют макулатурный картон в рулонах по 1.5-2 тонны с удельной массой от 120 до 200 г/м2. Типичное решение — картон 140 г/м2. Однако для придания изделию характеристик высокой прочности и влагостойкости могут быть применены полу- целлюлозные лайнеры — Крафт- лайнер или Тест- лайнер. Формат, т.е. ширина рулона картона, используемого в качестве сырья, определяет ширину ленты сотового картона, получаемую на выходе линии. Существуют линии производства сотового заполнителя для ширины ленты 1300, 1600, 1800 или 2000 мм. На практике имеет смысл приобретать линию формата 1600 мм — это ширина выходящей из линии бесконечной ленты сотового картона, она же ширина рулона сырья. Размер производимых ячеек сотового заполнителя определяется клеевым гребнем, осуществляющим нанесение полос клея на картон на определенном расстоянии друг от друга. Сколько требуется вариантов размеров ячеек — столько же должно быть сменных гребней для нанесения клея.

Как указано выше, целесообразно производить ленту сотового картона с размером ячеек от 35 до 45 мм, наиболее востребованным в мебельном производстве. При работе линии сотового картона требуется 1 оператор для подачи расходным материалов. В качестве клея чаще всего используют ПВА.

Линия производства сотового картона на 2 роля CX-1600-2

Автоматическая линия для производства сотового заполнителя из 2 рулонов плоского картона с производительностью до 4.5 тонн продукции за 8 часов. Скорость резания — 200 резов в минуту.

Характеристики линии сотового заполнителя

Сотовый алюминиевый заполнитель, углесотопласт

Новые материалы и технологии производства алюминиевого сотового заполнителя для перспективных изделий ракетно-космической отрасли

Компания «Куранты» (г. Москва) производит и поставляет сотовый заполнитель для предприятий авиакосмической отрасли. Сотовый заполнитель используют для изготовления 3-слойных конструкций, которые применяются, например, в конструкциях несущих панелей солнечных батарей спутников, обтекателей средств выведения, элементов рулей высоты самолетов, лопастей вертолетов, люков летательных аппаратов и т.д. Эти конструкции обладают высокой удельной прочностью, а сам сотовый заполнитель – низкой объёмной массой.

Заполнитель выпускают в форме пакетов. После резки сотового пакета на дольки заданного размера и последующей растяжки получают заполнитель в форме блоков. Основные материалы, применяемые для производства сотового заполнителя – клей типа ВК-25, разработанный ВИАМ и фольга марки АМг2-Н. Основные характеристики заполнителя – размер грани ячейки, объёмная масса и прочностные характеристики (предел прочности на сжатие и сдвиг).

Технология производства заполнителя состоит из нескольких этапов, в том числе: приготовление многокомпонентного клея, нанесение клея на фольгу, формование пакета, полимеризация и резка торцов. Операция нанесения клея оставляет определенную свободу для выбора технологии. На этой операции фольгу перфорируют, чтобы обеспечить свободный выход воздуха. Технология производства заполнителей, реализованная на авиационных предприятиях, была разработана и внедрена в середине 80-х годов. И с тех пор существенно не менялась. Для нанесения клея применяют способ налива, который реализуют на специальных машинах, а перфорацию выполняют механической прошивкой.

Компания «Куранты», совместно с ООО «Передовые порошковые технологии» (г. Томск), провела исследования, направленные на совершенствование процессов получения сотового заполнителя с улучшенными показателями объёмной массы. Во-первых, реализован метод глубокой печати для нанесения клея, что само по себе не ново, но в России это до сих пор не применялось. Во-вторых, исследовано влияние способа перфорации на прочностные характеристики фольги. Техническими условиями на перфорированный заполнитель регламентированы пониженные на 20% показатели прочности. Наблюдения о том, что механическая перфорация приводит к образованию отверстий с рваными краями, которые могут являться зародышами трещин, а лазерная перфорация приводит к термическому разупрочнению, что ухудшает прочностные свойства, сообщалось ранее [1]. Однако, конкретные данные в этой работе приведены не были. В третьих, проведены исследования повышения удельной прочности клея путем его модификации наночастицами. Основанием для исследования в данном направлении являются многочисленные публикации [2-3] о повышении прочностных характеристик клеевых соединений за счет добавления различного типа наноразмерных частиц.

В настоящей работе исследовано влияние параметров режима электроимпульсной перфорации (энергия импульса и количество импульсов в пачке) на форму и диаметр отверстия, изготовлены образцы с отверстиями, полученными разными способами. С помощью импульсных воздействий (лазерная и электроразрядная перфорация) удаётся получить отверстия с достаточно правильной формой (приближенной к окружности, без рваных краёв), однако, с обеих сторон фольги наблюдается появление наплыва или напыла материала фольги. Механическая перфорация приводит к появлению больших заусенцев, которые прикатывают при печати заполнителя, но, после прикатки, материал заусенца не исчезает. В результате, при склеивании 30-микронных листов в пакет эти заусенцы приводят к отклонению от плоскостности и разнотолщинности клеевого слоя.

Количественные измерения геометрии профиля отверстия выполнены с помощью оптического профилографа. В среднем показано, что механическая перфорация приводит к образованию заусенцев высотой до 120 мкм, электроимпульсная – 15-20 мкм, лазерная – 20-30 мкм.

Полоски фольги с отверстиями (в рабочей части образца 2 ряда по 5 отверстий с расстоянием между соседними отверстиями 5 мм) испытаны на статическое растяжение. Результаты испытаний показали, что при статическом растяжении различие между механической прочностью образцов фольги с отверстиями, выполненными разными способами, невелико и составляет от 3 до 5 % предела прочности, однако, это различие носит систематический характер. Выигрыш в пределе прочности при растяжении фольги, перфорированной электрическим наносекундным импульсом, по сравнению с механической перфорацией составляет около 3,5%, а по сравнению с лазерной – около 5%.

Для исследования возможности упрочнения клеевых соединений фольги за счёт добавления наночастиц оксигидроксида алюминия [4] в клей ВК-25 изготовлены образцы соединений с 0, 0,3, 0,6 и 1,0 масс % наночастиц, которые испытаны на расслаивание по ГОСТ 28966.1-91. Показано, что добавление наночастиц 0,6% масс в клей ВК25 обеспечивает увеличение прочности на расслаивание клеевого соединения в 1,4 раза относительно образца без наночастиц.

Результаты проведённых исследований показали возможность получения алюминиевых сотовых заполнителей с повышенной удельной прочностью за счет оптимизации процессов нанесения клея, перфорации фольги и модификации клея наноразмерными частицами.

• Добавление наночастиц 0,6% масс в клей ВК-25 обеспечивает увеличение прочности на расслаивание клеевого соединения в 1,4 раза относительно образца без наночастиц.
• Выигрыш в пределе прочности при растяжении фольги, перфорированной электрическим наносекундным импульсом, по сравнению с механической перфорацией составляет около 3,5%, а по сравнению с лазерной – около 5%.
• Увеличение толщины фольги вокруг отверстия – 100-200 мкм для механических отверстий и 10-50 мкм для отверстий, полученных лазером или электрическим импульсом.

Производственная компания «Куранты» выпускает сотовый заполнитель по ОСТ 100728-75 и собственным ТУ 80792417.01-09 в форме пакетов шириной 250мм, 400мм и 460 мм. Длина сотопакета 680 мм, возможно увеличение. Количество листов в сотопакете 500, 700 и 750 – по требованию заказчика. При необходимости возможно предварительное оксидирование фольги.

Принимаем заказы на изготовление сотового заполнителя. Присылайте заявки с указанием марки сотового заполнителя в соответствии с ОСТ 1 00728-75, ОСТ 1 00729-75 или укажите сплав фольги, размер стороны ячейки (мм) и толщину фольги (мкм).

1. А.Ф. Саленков, В.А. Дудюк, С.В. Шкель, В.И. Сливинский Перфорирование алюминиевого заполнителя сотовых конструкций физико-техническими методами // Сборник материалов V международной научно-практической конференции «Эффективность сотовых конструкций в изделиях авиационно-космической техники» 5-6 июня 2013 г., Днепропетровск, 2013 – c.180-182.

2. И.А. Горбиков, А.Н. Иванов, М.И. Лернер, Е.А. Глазкова, Е.Г. Хоробрая. Модификация эпоксидной композиции электровзрывным порошком Fe₃O₄. // Сборник научных трудов VIII Международной научно-технической конференции «Современные методы и технологии создания и обработки материалов», г. Минск : ФТИ НАН Беларуси, 18-20 сентября 2013. – с. 46-50.

3. И.С. Епифановский, А.Н. Пономарев, А.А. Донской, С.В. Каширин. Модификация свойств полимерных материалов малыми концентрациями фуллероидов //Перспективные материалы – №2 – 2006 – с .15-18.

4. О.В. Бакина, А.С. Ложкомоев, И.А. Горбиков, А.Н. Фоменко. Особенности формирования низкоразмерных структур AlOOH в присутствии макроповерхностей различной природы//Фундаментальные исследования – №11, ч.9 – 2014г. – с.1931-1934.

СОТОВЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ

СОТОВЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ
– самый удивительный и перспективный на сегодняшний день материал для изготовления сверхлегких и прочных конструкций повышенной толщины ТАМБУРАТ-RU. Сотовый заполнитель (СЗ) представляет собой ячеистую конструкцию, форма ячеек которого повторяет форму пчелиных сотов, отсюда название сотовый.

НЕМНОГО ИСТОРИИ

Впервые сота была изготовлена, как это ни удивительно, владельцем цирка Джорджем Мэем в 1943 году. Материал получился очень удачный и нашел широкое применение в военной технике. Хотя теперь бумажные соты не используются в самолетостроении, зато около половины дверей в мире имеют его между слоями облицовок. В последние годы он находит все более широкое использование и в мебельной промышленности.

ГДЕ И КАК МЫ ИСПОЛЬЗУЕМ СОТЫ

Во-первых, это изготовление легких мебельных плит, панелей, конструкций и элементов повышенной толщины ТАМБУРАТ-RU до 100 мм, где при этом великолепно сочетаются физико-механические свойства материалов. Например, при увеличении толщины соты прочность панелей возрастает, при этом вес такой конструкции увеличивается незначительно.
«Мебельная» сота размером 2000х800х50 мм весит всего около 1,5 кг, теперь сравните этот показатель с весом такой панели, изготовленной из ДСП – 58 кг.
При изготовлении легких мебельных панелей с сотой ТАМБУРАТ-RU до 100 мм вы не ограничены в своих фантазиях надоевшими всем стандартными толщинами, которые предлагает сегодня отечественный производитель и западный рынок, например ДСП, максимальный размер по толщине которой составляет 38мм.

ТАМБУРАТ-RU

– это возможность изготовления мебельных панелей, имеющих криволинейные фасонные лицевые поверхности, когда в нужных местах соты «продавливаются» филенчатой обшивкой во время процесса склейки.
Во-вторых, это практически все межкомнатные двери: отличное качество при высокой технологичности изготовления, уникальных потребительских свойствах и способностью воспринимать значительные ударные нагрузки.
В-третьих, это использование сотовых заполнителей при производстве уникальных безвозвратных паллет, поддонов для складирования и транспортировки грузов с нагрузкой от 350 до 1200 кг. При этом нет необходимости использовать поддоны в качестве обратной тары, что очень удобно при решении длинных транспортно-логистических задач. Кроме того, на поддонах вы можете разместить символику и дополнительную рекламу своей продукции, что даст возможность привлечения новой аудитории заказчиков и повышения объемов продаж Вашей компании. Данное рекламное решение можно использовать с целью повышения сервиса или в качестве ребрендинговых шагов компаний.
Транспортно-складские поддоны из сотовых заполнителей

имеют стандартные размеры 1200х800 и 1200х1000, но могут быть изготовлены и по индивидуальным размерам, если того требуют условия транспортировки грузов. При окончании использования поддоны сдаются на приемные пункты по переработке макулатуры, либо легко утилизируются без нанесения вреда окружающей среде.

СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Сотовый заполнитель, представляет собой сложную конструкцию, состоящую, как минимум, из двух материалов – бумаги (картона) и клея. Отсюда следует, что при равных геометрических параметрах физико-механические свойства СЗ существенно зависят от свойств бумаги и клея.
Клей. При изготовлении сотового заполнителя, как в нашей стране, так и за рубежом, чаще всего используют дисперсию ПВА и объясняется это экологической чистотой этого адгезива и высокой технологичностью.
Бумага (картон). Чаще всего используется бумага или картон вторичной переработки с плотностью от 140 до 175 г/кв. м. Однако, наилучшие прочностные характеристики и наиболее стабильные параметры имеет сотовый заполнитель, изготавливаемый на основе целлюлозного (крафт) картона.
Прочность. Решающим механическим параметром для СЗ является прочность при сжатии. Эта характеристика является самой существенной как при переработке сотов в изделия, так и при дальнейшей их эксплуатации. Прочность при сжатии возрастает при уменьшении размеров ячейки и/или с увеличением плотности используемой бумаги (картона). В два и более раза показатель прочности на сжатие увеличивается при переходе производства сотового заполнителя с макулатурного на целлюлозный картон. Только достаточный запас данного показателя может гарантировать отсутствие технологических проблем использования сотового заполнителя в дальнейшей переработке.
Другие физические свойства. Сотовый заполнитель, состоящий до 95% из воздуха, обладает хорошей звуко- и теплоизоляцией, великолепно абсорбирует энергию.

ПРОИЗВОДСТВО СОТОВОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

По мнению мирового сообщества, наиболее прогрессивная технология производства сотового заполнителя в виде непрерывной ленты. Ее отличают высокая производительность и качество сотового заполнителя.
В производственном процессе изготовления сотового заполнителя применяет только высококачественный целлюлозный картон (крафт-картон) высокой плотности, и специальные сорта сотового картона что качественно выделяет эту продукцию из линейки предложений по сотовому заполнителю.
Опираясь на всем известную истину, что качество исходного сырья в итоге определяет качество готовой продукции, обладая знаниями, опытом и современными автоматизированными технологическими линиями ежегдно в мире удваивается выпуск СЗ, что позволяет при высоком уровне издержек на сырье оставаться на уровне конкурентоспособных цен на сотовый заполнитель.

Мы уверены, что продукция нашей компании является продукцией, которая способна полностью удовлетворить растущие потребности российских производителей мебели, в ближайшее время и на перспективу, в легких и прочных панелях, а также конструктивных элементах повышенной толщины Тамбурат-RU с целью достижения самых интересных и востребованных рынком дизайнерских и технологических решений.

Сотовый заполнитель для дверей

Сотовый заполнитель – тип ячеистых структур конструкционного назначения, формируемых из тонколистовых материалов и представляющий собой множество смежных изолированных друг от друга ячеек, по форме напоминающих пчелиные соты. Сечение ячеек может быть шестигранным, четырехгранным (один из вариантов — перетянутая шестиугольная ячейка, в которой угол раскрытия ячейки равен 90 градусов), а также более сложным (так называемая флекс-ячейка). Из всех конструкционных материалов сотовые панели обеспечивают одно из самых высоких соотношений «прочность/масса» и «жесткость/масса».

Применение бумажного сотового заполнителя

Появление сотового заполнителя обязано интенсивным поискам авиационных инженеров нового материала, необходимого для заполнения среднего слоя в конструкциях типа «сэндвич». Конструкция «сэндвич» состоит из двух оболочек (обшивок) разнесенных друг от друга на какое-то расстояние, заполненное более легким наполнителем. «Сэндвичи» обладают высокой жесткостью и прочностью при малом весе. Впервые сотовый заполнитель был изготовлен, как это неудивительно, владельцем цирка Джорджем Мэем в 1943 году. На начальном этапе он активно применялся в автомобильной и военной промышленности. Строители и мебельщики заметили достоинства этого материала значительно позднее. В мире основное применение сотовые панели нашли в производстве дверей, мебельных фасадов, столешниц, нестандартных рельефных, криволинейных, утолщенных строительных и декоративных конструкций. Также довольно широкое применение соты нашли в производстве упаковки и тары (поддонов), выставочных стендов и спортинвентаря. Перспективно использование бумажного сотового заполнителя в конструкциях интерьера пассажирских транспортных средств. В России сложилась своя специфическая практика применения бумажного сотового заполнителя, отличная от принятой в других странах. Первоначально производство бумажного сотового заполнителя было связано со строительством «хрущевок». Большие объемы возведения жилья требовали новых технологий, удешевляющих и ускоряющих строительство. Несколько установок для изготовления сотового заполнителя, приобретенные за рубежом, обеспечивали производство облегченных дверных полотен. Однако в дальнейшем производство бумажного сотового заполнителя не получило широкого распространения в нашей стране. Довольно долго российский рынок был равнодушен к сотовому заполнителю: мебель делали из ДСП, двери — с реечным заполнением.

В странах Западной Европы 60% всего производимого сотового заполнителя используется для производства мебельных и дверных полотен. В России совсем небольшая часть бумажного сотового заполнителя применяется в изготовлении тамбурата. Тамбурат — это трехслойные мебельные панели, наружные слои которых из ДСП или плиты MDF разной толщины, а между ними проложен слой ячеистого картона. Наиболее выгодно использование панелей толщиной 40-50 мм. Большая часть объемов потребления сотового заполнителя приходится на дверное производство. По оценкам специалистов, сейчас подавляющая часть отечественных межкомнатных дверей изготавливается с использованием бумажного сотового заполнителя. Существует большое разнообразие способов дешевого заполнения дверных полотен. До широкого распространения бумажного сотового заполнителя в дверном производстве практиковали в основном мелкопустотное заполнение щитовых дверных полотен деревянными брусками (рейками) или полосами ДСП, уложенными в продольном направлении, деревянными брусками (рейками), уложенными в поперечном направлении, элементами из клееной фанеры, мягкой и твердой ДВП, а также минеральной ваты. Иногда дверные полотна заполняли спиральными стружками, иногда фрагментами из многослойного гофрокартона, прирезанными в необходимый размер. В середине 2000-х годов доля деревянных дверей с сотовым наполнителем в общем объеме мирового дверного производства была около 70%, а затем стала расти. Особенно широко ячеистый заполнитель стал практиковаться в период мирового финансового кризиса, когда компании-производители всерьез задумались о снижении издержек. А вот в российской мебельной промышленности тамбурат применяется пока не слишком широко, потому что сложилась многолетняя практика использования в производстве мебели древесно-стружечных плит. В последние десять лет мебельный рынок постепенно осваивает новые, более легкие материалы, такие как плиты MDF и HDF. Российские производители сотового заполнителя не скрывают разочарования: мебельный рынок не оправдал их ожиданий. Возможно, время мебельных плит с сотовым заполнением наступит лет через пять — семь, когда мебельщики оценят прочность этого материала и его экономичность.

Характеристики и особенности сотового заполнителя

Основным параметром бумажного сотового заполнителя является размер ячейки, который представляет собой расстояние между параллельными гранями ячейки (иногда об этом параметре говорят, как о диаметре окружности, вписанной в шестигранную ячейку). Чем больше этот размер, тем меньше используется картона и, соответственно, дешевле сам материал.

Геометрические параметры сотовой ячейки, где a — размер ячейки, c — длина грани сотовой ячейки.

Сотовый заполнитель с шестигранной ячейкой. L – длина сотового заполнителя, в этом направлении сотовый заполнитель растягивается при его изготовлении или переработке. B — ширина сотового заполнителя. H — высота сотового заполнителя (в основном соответствует высоте закладных деталей и обрамляющего контура — рамки).

Сотовый заполнитель с прямоугольной ячейкой.

Сотовый заполнитель с флекс-ячейкой.

Сотовый заполнитель с шестигранной ячейкой обладает максимальной жесткостью и предназначен, как правило, для изготовления плоских панелей, с четырехгранной – для изготовления панелей цилиндрической формы (он обладает прекрасной гибкостью в одной плоскости, не теряя при этом прочностные характеристики). Гибкая флекс-ячейка позволяет формировать трехмерные криволинейные поверхности. Наибольшее распространение нашли сотовые заполнители с шестигранной формой ячейки.

Размер ячеек варьируется от 16 до 45 мм, высота (толщина) соты — от 10 до 100 мм. Длина сотового полотна может быть разной, но ширина обычно начинается с 850 мм. Еще один важный показатель – влажность картона. Чем она выше, тем ниже прочность ячейки на сжатие. Нормальной считается влажность 8—10%.

При использовании сотовый заполнитель растягивается вручную (усилия минимальные) или на специальном оборудовании и закладывается в заранее подготовленное пространство. При растяжении сотовый заполнитель увеличивает свой объем в 10-40 раз, поэтому поставка сотового заполнителя в сжатом виде является одним из существенных достоинств этого материала: транспортировка и хранение одного куб. м сотового заполнителя эквивалентна 10-40 куб. м другого традиционного материала, например, ДСП или древесины.

Сотовый заполнитель, по сути, представляет собой конструкцию, состоящую, как минимум, из двух материалов – бумаги и клея. Отсюда следует, что при равных геометрических параметрах физико-механические свойства сотового заполнителя существенно зависят от свойств бумаги и клея. В качестве клея при изготовлении сотового заполнителя как в нашей стране, так и за рубежом, практически везде используют эмульсию ПВА. Объясняется это в основном экологической чистотой этого адгезива, высокой технологичностью и экономической целесообразностью. Что важно помнить мебельщикам при переработке сотового заполнителя в изделие? – Панели с сотовым заполнителем нельзя длительно нагревать выше температуры полимеризации клея, использованного при изготовлении сотового заполнителя.

С бумагой дела обстоят разнообразнее. Сотовый заполнитель изготавливается из бумаги для упаковки марки «Б» по ГОСТ 7247-73 (ГОСТ 23233-78 Заполнитель сотовый бумажный), из картона для плоских слоев гофрокартона марки К3 (ГОСТ 7420-89), производимого из сульфатной небеленой целлюлозы и полуцеллюлозы с добавлением макулатуры по ГОСТ 7377-85) или из шпульной бумаги марки «Б» по ГОСТ 891-75 (ГОСТ 23233-78 Заполнитель сотовый бумажный). Как правило, все эти виды бумаги и картона производятся из макулатурного сырья. Самый качественный сотовый заполнитель изготавливают из крафт-картона (целлюлозного волокна). Крафт-картон (он же крафт-лайнер) — это отдельный вид картона, который был разработан для создания плоского слоя гофрокартона. Как правило, крафт-картон изготавливается из двух слоев. Верхний его слой обладает особенно высокой прочностью. Этот сорт картона обеспечивает особенную прочность изделию. У сотового заполнителя, произведенного из крафт-картона, жесткостные характеристики выше.

Следует отметить, что сотовый заполнитель не панацея. Он не является безальтернативным материалом, который в ближайшее время вытеснит все традиционные материалы, используемые сегодня в мебельной промышленности и при изготовлении межкомнатных дверей. Однако есть несколько направлений, где конкурировать с сотовым заполнителем практически бессмысленно.

Во-первых, это практически все межкомнатные двери: приемлемое качество при высокой технологичности изготовления и минимальных затратах.

Во-вторых, это изготовление мебельных элементов повышенной толщины. В этом случае великолепно сочетаются физико-механические свойства и экономические показатели. Например: при увеличении толщины сотового заполнителя прочность панелей возрастает, при этом вес такой конструкции увеличивается незначительно. Так вес «мебельной» соты размером 2000х800х50 мм составляет всего около двух килограммов, теперь сравните этот показатель с весом такой панели, изготовленной из ДСП – 58 кг. Стоимость же сотового заполнителя при увеличенных толщинах существенно ниже стоимости традиционных материалов. Кроме того, сюда, как минимум, следует добавить и экономию при транспортировке. Немаловажным фактором является и тот факт, что при изготовлении мебельных панелей с сотовым заполнителем вы не ограничены в своих фантазиях стандартными толщинами, например ДСП, которые предлагает сегодня рынок.

В-третьих, это возможность изготовления мебельных конструкций, имеющих криволинейные поверхности второго порядка.

В-четвертых, это изготовление плоских мебельных панелей и дверных полотен с фасонной лицевой поверхностью. При склейке таких сотопанелей не требуется дополнительная механическая обработка сотового заполнителя – в нужных местах соты «продавливаются» филенчатой обшивкой во время процесса склейки.