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| 夹芯材料概述 | PP蜂窝 | BALSA木 | STRUCTISO/STRUTIFORM | 强芯毡 | 夹芯板 | ||
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当前位置:产品展示 →夹芯材料 → 夹芯材料概述: NIDA-CORE 是欧美夹芯材料革命的主要推动者之一。主要产品有: PP 蜂窝(塑料蜂窝,聚丙稀蜂窝), BALSA 木(轻木),强芯毡, STRUCTISO 和 Structiform 特殊缝纫夹芯材(闭孔发泡芯之两面均有玻纤加强层再以 玻璃纤维粗纱将上述三层材料以 45 度角缝合在一起,同时这些粗纱交叉形成三角形)。 什么是 RIGID-ELASTIC 技术 所谓蜂窝材料正是源于自然界蜂窝的启发。几乎任何材料都可以制造蜂窝,蜂窝结构可以用模具挤出,也可用胶粘合而成。以上两种方法的主要构建和设计参数方面的区别是粘合蜂窝的长度和宽度方向的机械性能不同,而挤出蜂窝却是相同的。 为什么要用蜂窝夹层结构呢?主要是为了减轻重量。 蜂窝材料应用 I-BEAM 的原理,而网格和面层是 I-BEAM 的延伸。蜂窝夹心结构耐疲劳并很坚固。蜂窝夹心板由数千个“格”组成,单个或一系列“格”的破坏并不会导致整块板的损坏。下图为铝蜂窝板和实心铝板功效的比较。可见相同重量时,蜂窝结构的厚度是实心板的两倍,但前者的强度达到后者的七倍。 铝蜂窝的缺点是很难将其粘到面板上,因为蜂窝横截面边很薄,粘结面很小。这就要求树脂有很好的粘结性能,通常的聚脂基树脂是不行的,需用环氧树脂并需较高的成型温度。 金属蜂窝易被腐蚀而不能用在海洋产品上,另外金属隔热性能差。 夹心结构的最基本构造原理是将轻质芯材结合到硬的高密度的薄板上。 芯材增厚使夹芯结构的功效巨幅增强。芯材可能具有一种或多种特性,当我们设计复合材料构制件时必须加以仔细研究。通常我们希望芯材有多种特性以便进行夹芯结构的设计。目前我们主要以相同重量的芯材的弹性来作区分。例如,聚氨酯泡沫夹芯的弹性为 10-20% ,交联 PVC 泡沫夹芯的弹性为 20-40% ,直链 PVC 为 40-80% , SAN 为 50-80% 。通常随着弹性的提高发泡体的耐温性能下降。 比较而言, NIDA-CORE 采用热塑蜂窝(或 RIGID-ELASTIC 技术)的芯材弹性达 200% 之高。 高弹性意味着更强的耐冲击力和相应坚固性。 或者,换个角度讲,芯材越硬,外部冲击力和振动力越容易从表面传递至内,从而导致内部断裂,分层或彻底损坏。 能量吸收的基本概念是将运动物体的动能转化外内部作功。蜂窝在一已知力作用下的压缩一致,作用时间长,并有比任何吸能材料都高的强度重量比。蜂窝的吸能过程和结果可预期。 RIGID-ELASTIC 的基本设计参数是破坏耐受性。破坏耐受性是测试板在受破坏前后的结构性能是否产生变化。通常希望芯材能产生弹性变型,这样能保持面板和芯材仍为一整体。此时即使其已受到损伤,也能承载一定比率的动态负荷。 理论上讲,如果能计算出设计部件的破坏耐受性,这将有利于我们最大限度地节省重量和降低成本。 RIGID-ELASTIC 的另一重要特点是消声。请勿混淆以下两种声学现象:即声音传播损耗和声音吸收。 从声音传播损耗的角度来说,夹芯材料板的弹性蜂窝芯作为音障,在低频( 125-150Hz )时十分有效 , ,但在高频时却作用不明显。 当材料质量大而弹性小(与 RIGID-ELASTIC 技术材料相反)时声音传播损耗就大。这就是为什么铅是很好的音障材料。 塑料蜂窝的粘弹性可使其有效地消除某些频率范围的声音和振动能,而蜂窝的形状更有助于声波在蜂窝格内的侧壁上来回反弹并逐步减弱。 但是,并非所有热塑性材料都是粘弹性的。 NIDA-CORE H8PP 所使用的聚丙烯具有粘弹性,它耐冲击,坚固,并且降低噪音。 两块面板由六角形的蜂窝网格作用力分开而维持蜂窝板的硬度。外部冲击力在蜂窝的弹性和逐步损耗的反作用下被削弱,这是一个可控制的变形和恢复原状的过程。这与汽车的减震系统的原理一样。如果没有能使能量损耗的组件,被冲击结构的反应就会象弹簧一样反弹。能量的损耗实际是一个能量转换或熵值增大的过程。 能量不会消失也不能无中生有,此所谓能量守恒定律。然而,能量确实可以转换。上述冲击动能被转化为小量的热能, 由于具有弹性损耗的特性,其被彻底破坏的可能性就小,因此可以在设计时使用较小的安全系数。其它芯材如 BALSA 木和硬发泡材料本身就较硬,即便使用较薄的夹芯板也是如此。 这些材料虽然可能更坚硬,但由于它们不能吸收和抵消冲击,因而更易被破坏。对 BALSA 木而言,其被破坏的方式表现为由于反作用力(被冲击点的 BALSA 木脱落后推挤另一面的面板)而导致层间分离。 硬发泡材料被破坏的方式不尽相同。如芯材的对角线破裂,或从被冲击点开始的层间脱离(芯材破裂而面板恢复原状)等。这些都是较小的破损。由于 BALSA 木和硬发泡材料具有很强的共振性,当遇到共振时往往会造成彻底的破坏。 H8PP 聚丙烯蜂窝芯两面覆有薄而高强度的表层的夹层结构同时具有您所期望的声学特性即“局限于层内的逐步吸收”。每种材料均有其“固有频率”,当外部作用频率与其相等时即产生共振。聚丙烯的“固有频率”非常低( 125-150HZ )。通常人能听到的频率为 1000-3000HZ ,所以聚丙烯蜂窝不会与外部噪音产生共振。 声音的特点是频率越低越需更多的能量来使其被听觉感知。令 50HZ 的频率被听觉感知所需的能量是 3000HZ 的 1000000 倍。 这个层间损耗的原理被应用于船的仓头,甲板和缆绳等,和汽车的负载板,隔音和音箱等部分,以降低结构噪音的传递。 当使用单层板时,要阻止声音从一侧传递到另一侧,要么增加其重量,要么在板表面用吸音材料进行处理。声音穿过壁板的过程是通过空气传播的。 头仓使用 H8PP 来降低声音的传播。而其它材料即使很重也可能产生声波共振而将声音从一侧传到另一侧。 NIDA-CORE 蜂窝将很薄的聚脂无纺布和聚丙烯隔离薄膜热融合到蜂窝芯表面,从而提供了 100% 的粘结表面。表面层与大部分树脂多兼容。蜂窝格内闭锁的空气形成了隔音因效( R=3.3 每英寸厚度),这与双层玻璃窗相似。 大部分芯材不象 NIDA-CORE 蜂窝一样具有隔音,坚硬,耐腐蚀,坚固,质轻等所有特性并且吸音。
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