Сотофенопласты

Понятие «газовые фенопласты» включает в себя следующие материалы: ячеистые или пенистые – пенофенопласты, а также сотофенопласты (сотовые полимеры) на основе феноло-формальдегидных смол.

Сотофенопласты представляют собой полимерные материалы, конструкция которых выстроена в виде чередующихся закономерно ячеек некой формы.

Примеры форм ячеек сотофенопластов

а – шестигранная;

б – прямоугольная;

в – гибкая;

г – усиленная шестигранная;

д – квадратная.

Как правило, сотофенопласты выступают в роли заполнителей в многослойных панелях, чаще – трехслойных. Такого рода панели состоят из чередующихся слоев рассматриваемого материала и несущих обшивок. Слои соединяются склеиванием. Сотопласт создает опору для несущих обшивок, предо- храняет их от потери устойчивости при нагружении и обеспечивает высокую жесткость панелей при малой массе.

Пример трехслойных панелей приведен ниже:

Трехслойные панели с поперечным (а) и параллельным (б) расположением сотопласта:

1 – обшивка, 2 – клеевая пленка, 3 – сотовая панель

Свойства сотофенопластов

Они являются анизотропными материалами, имеют достаточно высокую прочность при сжатии в направлении по оси z различные прочности при сдвиге по осям x и y, которые определяются прочностью соединения гофрированных заготовок.

Сотофенопласты обладают весьма высокими теплоизоляционными свойствами, определяемыми при комнатной или низких температурах по значениям теплопроводности материала сотопласта.

О теплоизоляционных свойствах, определяемых при высоких температурах, судят по передаче теплоты в ячейках сотопласта путем конвекции. Отметим, что самые лучшие теплоизоляционные свойства характерны для сотопласта с размером ячейки 5 мм.

Получают сотопласты из ненаполненных и наполненных пластиков в виде сотового блока, разрезанного на панели различной или одинаковой высоты, в зависимости от сложности формы изделия.

Методы производства сотопласта

1. Пропитанную связующим ткань в пресс-форме преобразуют в гофрированные заготовки. При прессовании должна быть обеспечена максимальная степень отверждения связующего. На выступающие части гофр наносится клей. Далее заготовки выкладываются друг на друга в специальном аппарате, который обеспечивает образование сотовых ячеек. Для предотвращения смещения гофрозаготовок во впадины вкладываются стержни из металла.

Такой блок сушат, а после обрабатывают при температуре до отверждения ранее нанесенного клея.

Также заготовки, полученные вышеописанным методом, возможно не только склеивать между собой, но и объединять их путем химической сварки прессовым или роликовым способом.

2. Еще не пропитанную заготовку выкладывают на стержни в виде полушестигранника и с помощью профилированного валика гофрируют ее. В местах выступа гофр наносят клей, во впадины устанавливают следующий ряд стержней так, чтобы после прикатки нового слоя ткани обеспечивалась шестигранная форма ячейки. Места соединений двух гофрированных заготовок обрабатывают термическим способом с помощью плиты с выступами. Затем на выступы полученного ряда ячеек наносят клей, нижние стержни вытягивают из заготовки и укладывают их во впадины первого ряда ячеек и т. д. Полученный сотовый блок пропитывают связующим и вновь (в свободном состоянии) термообрабатывают.

На рисунке показана установка для изготовления сотопластовых блоков.

1- рулон бумаги; 2, 3, 4, 5- клеенаносящие ролики; 6- металлическая пластина; 7- бумага; 8- место склеивания.

3. Клеевые полосы наносятся на непропитанную бумагу/ткань. После высушивания клеевых полос заготовки собирают в пакет, обеспечивая расстояние между клеевыми полосами в соседних заготовках соответствовало размеру ячейки.

Пакет может быть собран из различной формы заготовок: полушестигранных, треугольных, а также в форме ласточкиного хвоста. Собранный пакет склеивают и уже из него получают заготовку сотовых панелей, которые в последующем растягивают до момента образования ячеек. Допускается пропитка ячеек для придания жесткости.

Данная технология подразумевает изготовление сотового блока, разделение его на панели.

Известны и другие методы получения сотопластовых блоков. Например, возможно получение из полимерных пленок методом 1 или 3. Так, из ПЭТФ сотопласт возможно получить химической/прессовой сваркой. Получившийся в результате сборки блок делят на панели заданного размера, которые далее растягивают до появления ячеек. После они фиксируются за счет нагрева до 150-160 ºС и остужаются до комнатной температуры.

Отметим, что прочность полученного материала по методу 2 и 3 значительно ниже в связи с неравномерной пропиткой сотового блока связующим, а также из-за отсутствия давления.

Ниже показана зависимость свойств сотопласта на основе стеклоткани, фенолоформальдегидного связующего и фенольного клея от объемной массы (сотопласт изготовлен растяжением пакетов, метод 3)

* Образцы в виде сотовой панели высотой 10 мм.

Также рассмотрим свойства различных сотопластов, полученных химической сваркой (длина стороны ячейки шестигранной формы 5 мм).

* Образцы в виде сотовой панели высотой 10 мм.

Физико-механические показатели сотопластов различных марок:

Применение сотофенопластов

Так, например, в авиа и судостроении панели с заполнением из сотофенопластов используют с целью отделки интерьеров салонов как звукопоглощающие материалы. Возможно применение в несущих конструкциях полов, кресел, переборок, лопастей вертолетов, мотогондол, крышек люков, элеронов самолетов.

За счет высоких теплоизоляционных свойств допускается применение в создании наружной теплозащиты и теплоизоляции ракет и космических кораблей. Также сотофенопласты возможно встретить и в антенных аэродинамических обтекателях ракетостроении и самолетостроении. Данная область применения обусловлена за счет неплохих электроизоляционных свойств и радиопрозрачности.

В криогенной технике встречаются сотопласты для обеспечения теплоизоляции.

Чтобы выложить сотопласты на плоскую поверхность, применяют материал с шестигранной формой ячейки; для цилиндрической поверхности необходима прямоугольная форма; для сферической – гибкая форма ячейки.