Способ изготовления сотового заполнителя для трехслойных панелей

 

Сущность изобретения: способ заключается в нанесении адгезива на листы материала, складывании их в пакеты и соединении друг с другом. От пакета отрезают полосу, растягивают ее до получения сотового бруса с шестигранной формой ячеек и фиксируют ее форму. Листы материала формируют путем нарезания ступенчатого полотна, которое образуют из нарезанных из рулонного материала во всю его длину лент, соединенных между собой и расположенных внахлест. Адгезив наносят на нижние плоскости нижних лент ступенчатого полотна вдоль их продольной оси, строго напротив неперекрытой зоны лент. В случае необходимости производят переход от шестигранных ячеек к прямоугольным ячейкам через пятиугольные ячейки. По оси нахлеста лент в ступенчатом полотне выполняют пробивку дренажных отверстий. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способам изготовления трехслойных панелей в различных отраслях промышленности (мебельной, строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической и других), в частности к способам изготовления сотового заполнителя с различными ячейками.

Сотовый заполнитель является одной из основных деталей трехслойных панелей и оболочек при изготовлении легких и прочных элементов конструкций, таких как строительные панели, лыжи, доски виндсерфинга, корпуса яхт и палубные надстройки, элементы мебельных панелей и тому подобное. Он выступает в качестве сердечника, к которому присоединяются обшивки и элементы окантовки готовых панелей или оболочек [1].

Известен способ изготовления сотового заполнителя для трехслойных панелей [2], который заключается в формовке корытного профиля с заданным углом наклона полок к стенке (разным для шести-, четыpех- и трехгранных ячеек), пробивке в них дренажных отверстий и сборке полученных профилей путей вдвигания одного внутрь другого на расстояние от основания элемента, в 10...16 раз большее его толщины. Дренажные отверстия выполняют на одинарных частях элемента. Этот способ выбран в качестве аналога, При этом способе изготовления сотового заполнителя ячейки имеют строго одинаковую геометрическую форму и размеры, а также минимальные величины технологических несовершенств, что существенно сказывается на величине и разбросах физико-механических характеристик заполнителя. Возможность применения различных материалов и способов соединения элементов позволяет изготавливать сотовый брус с переменными физико-механическими характеристиками, изменяющимися по площади сотового бруса по заданному закону.

Недостатки известного способа состоят в следующем.

До сих пор алгоритм набора сотового заполнителя в брус не может быть материализован в соответствующий станок, а ручное изготовление весьма малопроизводительно, хотя и позволяет получать уникальные по характеристикам сотовые панели.

Известный способ не позволяет получать в одном сотовом брусе ячейки шестигранной и прямоугольной форм.

Известен способ изготовления сотового заполнителя для трехслойных конструкций [3] , выбранный в качестве прототипа. Он заключается в том, что на лист материала наносятся полосы адгезива (клей или припой) шириной, соответствующей ширине грани ячейки. Листы укладываются стопой один на другой со смещением полос адгезива одного листа относительно другого на половину шага для неразъемного соединения друг с другом. Для образования бруса сотового заполнителя от стопы листов перпендикулярно полосам адгезива отрезают ее часть необходимой толщины и растягивают до получения ячеистой структуры с необходимой формой ячеек.

Недостатки известного способа состоят в следующем.

Не обеспечивается возможность изготовления заполнителя, у которого грани ячеек имеют одинаковые толщины. Так, из шести граней каждой ячейки четыре имеют толщину листа материала, из которого изготовлен заполнитель, и две грани (склеенные, спаянные или сваренные) имеют двойную толщину. Это приводит к неодинаковому контакту с несущими слоями, неравнопрочности граней и невозможности оптимизации механических характеристик, так как раньше всего разрушаются более тонкие грани.

Не обеспечивается возможность применения в одной ячейке различных материалов с заданным рисунком их расположения по сотовому брусу. Это не позволяет изготавливать сотовый заполнитель с физико-механическими характеристиками, изменяющимися по заданному закону в плоскости сотового бруса.

Не обеспечиваются прямолинейность граней одинарной толщины и повторяемость одной и той же формы у всех ячеек сотового бруса. Это приводит к неравномерной прочности и жесткости сотового заполнителя по непредсказуемому закону и повышенному разбросу физико-механических характеристик.

Известный способ не позволяет получать в одном сотовом брусе ячейки шестигранной и прямоугольной формы.

Целями изобретения являются: улучшение технологии изготовления сотового бруса из одного материала; возможность автоматизации изготовления пакетов сотовых заполнителей; получение в одном сотовом брусе ячеек как шестигранной, так и прямоугольной формы.

Поставленные цели достигаются тем, что ленты нарезают из рулонного материала во всю его длину и соединяют их в ступенчатое полотно, где их располагают внахлест; на нижние плоскости нижних лент ступенчатого полотна вдоль их продольной оси наносят адгезив строго напротив неперекрытой зоны ленты; полотно нарезают на листы для складывания в пакеты; ширину соединения лент при изготовлении ступенчатого полотна и ширину соединения ступенчатых листов друг с другом в пакетах выполняют на 1...5 толщины материала лент меньше, чем ширина грани ячейки заполнителя; переход от шестигранных к прямоугольным ячейкам производят через пятиугольные ячейки, для чего ленты, образующие половину контура пятиугольных ячеек, выполняют шириной 2,87 ширины грани шестигранной ячейки, а ширину соединения лент, образующих прямоугольные ячейки, выполняют равной 0,87х х а - (1...5)б,где а - ширина грани шестигранной ячейки; б - толщина материала ленты.

При этом пробивку дренажных отверстий в ступенчатом полотне выполняют по оси нахлеста лент, а соединение ступенчатых листов в пакете производят с использованием гребнеобразных прокладок, которые размещают между листами в их впадинах.

Именно заявленный способ изготовления ступенчатого полотна длиной в рулон исходного материала с последующей нарезкой листов для складывания их в пакет, соблюдение ширины соединения лент и листов друг с другом, а также выполнение ленты, образующей половину контура пятиугольных ячеек, заданной ширины обеспечивают достижение всех поставленных целей.

На фиг.1 приведена схема формирования ступенчатого полотна; на фиг.2 - сечение пакета сотового заполнителя; на фиг.3 - конструкция гребнеобразной прокладки; на фиг.4 - сотовый заполнитель с шестигранной ячейкой после растяжения пакета; на фиг.5 - сотовый заполнитель с прямоугольной ячейкой после растяжения пакета; на фиг. 6 - сотовый заполнитель с шестигранной и прямоугольной ячейками после растяжения пакета.

На чертежах введены следующие обозначения: 1 - рулон ленты, 2 - верхняя лента, 3 - нижняя лента, 4 - адгезив, соединяющий ленты в ступенчатое полотно, 5 - полоса адгезива для соединения ступенчатых листов, 6 - дренажное отверстие, 7 - гребнеобразная прокладка, 8 - нажимная плита, 9 - лента, образующая половину контура пятиугольной ячейки заполнителя.

Рассмотрим изготовление конкретного бруса сотового заполнителя высотой h = 15 мм с шестигранной ячейкой, имеющей сторону а = 5 мм, из бумаги артикул 0101 ГОСТ 6656-76 толщиной 0,08 мм. Изготовление осуществляется с помощью клеев ПВА марки КСПП-11Х-412-1 и МФ-17.

Рулон бумаги нарезают на ленты шириной 15_-0,4^-0,08 мм и сматывают в рулоны 1 (фиг.1). Одна половина рулонов лент остается чистой, а на остальные наносятся две полосы клея ПВА по их краям (поз.4 фиг.1). Ширина клеевых полос равна приблизительно 5_-0,5^-0,3 мм. Располагая чистые ленты 3 (фиг.1) с шагом 20^+0,08 мм и накладывая на них с равномерным нахлестом ленты 2 с клеевыми полосами (фиг. 1), соединяют их в ступенчатое полотно при температуре 60...80^оС и давлении прижатия 0,2...0,3 кг/см². На нижние плоскости нижних лент 3 (фиг.1) наносят полосы клея МФ-17 (поз.5 фиг.1), получая ступенчатое полотно с клеевыми полосами, изображенное на фиг.1. Клеевые полосы при температуре 40...50^оС подсушивают до "отлипа" и полотно подают в устройство для пробивки дренажных отверстий 6 (фиг.1). После этого полотно ступенчатого материала разрезают на листы необходимого формата. Листы складывают в пакет, изображенный на фиг.2. Для обеспечения качественного склеивания листов друг с другом между ними в их впадинах размещают гребнеобразные прокладки 7. При давлении P = 0,3...0,5 кг/см², создаваемом нажимной плитой 8, и температуре t = =60...80^оС в течение 3...3,5 ч производят отверждение клея. От полученного пакета гильотинными ножницами или ленточной пилой отрезают полосу шириной h = 15 мм, вынув предварительно все прокладки 7. Полосу помещают в приспособление для растяжения, где происходит формирование сотового бруса с шестигранной (фиг.4), прямоугольной (фиг.5) или с шестигранной и прямоугольной ячейками одновременно (фиг.6). После растяжения пакета форму ячейки фиксируют, например, окунанием в лак ПФ-231 артикул ЛГ-095-01-1915 ТУ6-10-1100-86. После отверждения лака сотовый брус готов к применению в панелях.

Первая цель изобретения обеспечивается тремя факторами - размерами соединения лент и ступенчатых листов друг с другом, пробивкой дренажных отверстий и применением гребнеобразных прокладок.

Вторая цель изобретения обеспечивается применением лент в виде рулонов (при склеивании друг с другом практически бесконечных), получением такого же длинного ступенчатого полотна материала.

Третья цель изобретения обеспечивается геометрическими размерами ленты, расположенной на границе перехода шестигранных ячеек в прямоугольные, и геометрическим размером ширины соединения лент, образующих прямоугольные ячейки.

Эффективность применения предлагаемого способа изготовления сотового заполнителя заключается в следующем: он гарантирует получение геометрически правильных ячеек в сотовом брусе и отсутствие в них разрывов, коробления и других дефектов; он легко может быть автоматизирован в части изготовления пакетов сотовых заполнителей вплоть до операции соединения листов в пакетах (в настоящее время прорабатывается конструкция такого автомата); он позволяет производить сборку сотовых панелей простым и высокопроизводительным методом "вакуумного мешка", когда давление на обшивки прикладываются за счет откачки воздуха из сотового заполнителя; он обеспечивает получение сотового заполнителя с одновременным образованием шестигранных и прямоугольных ячеек, что не имеет в настоящее время мировых аналогов.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОТОВОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ, заключающийся в нанесении адгезива на листы материала, складывании их в пакеты и соединении друг с другом, отрезке от пакета полосы, растяжении последней до получения сотового бруса с шестигранной формой ячеек и фиксации их формы, отличающийся тем, что листы материала формируют путем нарезания ступенчатого полотна, которое образуют из нарезанных из рулонного материала во всю его длину лент, соединенных между собой и расположенных внахлест, причем адгезив наносят на нижние плоскости нижних лент ступенчатого полотна вдоль их продольной оси, строго напротив неперекрытой зоны лент, а ширину соединения лент при изготовлении ступенчатого полотна и ширину соединения ступенчатых листов друг с другом в пакетах выбирают на 1 - 5 толщин материала лент меньше, чем ширина грани ячейки заполнителя, при этом в случае необходимости производят переход от шестигранных ячеек к прямоугольным ячейкам через пятиугольные ячейки, для чего ленты, образующие половину контура пятиугольных ячеек, выполняют шириной 2,87 ширины грани шестигранной ячейки, а ленты, образующие прямоугольные ячейки, соединяют на ширине, равной 0,87˙a- / 1-5 / δ ,
где a - ширина грани шестигранной ячейки;
δ - толщина материала ленты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по оси нахлеста лент в ступенчатом полотне выполняют пробивку дренажных отверстий.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение ступенчатых листов в пакете производят с использованием гребнеобразных прокладок, которые размещают между листами в их впадинах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6