Соты, ПВХ и бальза: как выбрать заполнитель сэндвича

Зачем вообще заполнитель

Жёсткость монолитной пластины на изгиб растёт как куб толщины, а у сэндвича — примерно как квадрат расстояния между обшивками. Раздвинув две тонкие обшивки на 10 мм, вы получаете панель в десятки, а то и сотни раз жёстче монолита той же массы — это и есть весь смысл сэндвича.

Заполнитель при этом почти не несёт изгиб. Его задача — удержать обшивки на расстоянии и передать между ними сдвиг. Поэтому главные его характеристики: модуль и прочность на сдвиг, прочность на смятие и плотность.

Отсюда типовая ошибка — выбирать заполнитель по прочности на сжатие, указанной в рекламной строке. Панель почти всегда разрушается по сдвигу заполнителя или по отрыву обшивки, а не по сжатию.

В каталоге есть все типы из таблицы, кроме бальзы: ПВХ AIREX C70, JLON и UTEK от 40 до 300 кг/м³, ПЭТ JLON и UTEK от 80 до 320, ПМИ ROHACELL IG, JLON и UTEK от 28 до 200, арамидные соты GRM Systems и JLON от 24 до 144 и алюминиевые на 24–32 кг/м³.

Есть и то, чего в таблице нет. Полипропиленовые соты на 70–120 кг/м³ — недорогой термопластичный заполнитель для толстых панелей. Впитывающие маты Lantor, JLON и UTEK толщиной 1,4–6 мм облегают форму и пропитываются смолой вместе с тканью, раздвигая обшивки тонкой оболочки без отдельной вклейки заполнителя.

Соты против пены

Соты выигрывают по удельным характеристикам с большим отрывом: при 48 кг/м³ арамидные соты дают сдвиг, сопоставимый с пеной вдвое большей плотности. На больших плоских панелях это решающий аргумент.

Но соты — открытая структура. Они впитывают смолу по всей площади контакта, требуют вспенивающегося плёночного клея и обязательной герметизации торцов: вода, попавшая внутрь, остаётся там навсегда и зимой разрывает ячейки.

Пена закрыто-ячеистая: она не впитывает, режется ножом, клеится обычной смолой, местно ремонтируется и прощает ошибки. За это платят массой — примерно в полтора-два раза.

Для гнутых панелей выпускают соты с прямоугольной, перерасширенной ячейкой: они гнутся по одной оси заметно легче шестигранных. В каталоге такие есть у GRM Systems — на 48 и 64 кг/м³.

Смятие в точках крепления

Любой болт, стойка или кронштейн, посаженный прямо на сэндвич, сминает заполнитель и через некоторое время начинает болтаться. Лечится это не более толстой обшивкой, а закладной.

Стандартные решения: вклеить в вырез кусок фанеры или бальзы, залить зону эпоксидным компаундом с наполнителем или поставить металлическую втулку в полную толщину панели.

Отдельно проверяют края. Открытый торец сэндвича — путь для воды и место, где обшивка отслаивается первой; торцы закрывают лентой армирующей ткани, загнутой с обеих сторон.

Совместимость с технологией

Для инфузии берут пену с прорезанными канавками и перфорацией — иначе смола не разойдётся под заполнителем, и нижняя обшивка останется сухой.

Для препрега при 120 °C подходят не все пены: обычный ПВХ при такой температуре под давлением течёт. Здесь применяют полиметакрилимид, соты или специальные термостойкие марки ПВХ — их допустимую температуру переработки сверяют по паспорту.

Алюминиевые соты с углеродной обшивкой образуют гальваническую пару: в присутствии влаги алюминий корродирует. Между ними обязателен изолирующий слой — стеклоткань или плёнка.