بهبود مقاومت خمشی کامپوزیت پانل ساندویچی تخته فیبر-فوم پلی استایرن از طریق طراحی شیارهای سطح زیرین لایه های بیرونی

بیان مساله و اهداف: یکی از مهم ترین اجزای پانل های ساندویچی که در عملکرد کلی سازه تاثیر قابل توجهی دارد، خط چسبندگی بین لایه بیرونی و هسته داخلی است. این خط چسبندگی به عنوان یک پیوند بحرانی در انتقال بارهای مکانیکی، به ویژه نیروهای کششی، فشاری و برشی، عمل می کند. در واقع، چسبندگی موثر بین لایه های مختلف از جمله عواملی است که پایداری و استحکام سازه های ساندویچی را تضمین می کند. هرگونه نقص در این خط چسبندگی می تواند منجر به مشکلات جدی مانند جدا شدن لایه ها، ایجاد ترک های مکانیکی، و در نهایت شکست سازه شود. برای بهبود چسبندگی مکانیکی و افزایش استحکام پانل های ساندویچی، استفاده از تکنیک های پردازش سطح یکی از روش های کارآمد است. پردازش سطح شامل ایجاد تغییراتی بر روی سطح لایه بیرونی، نظیر ایجاد شیارها، الگوها و طرح های مختلف است که باعث افزایش سطح تماس و بهبود اتصال مکانیکی بین لایه ها و هسته داخلی می شود. از این رو ، در این تحقیق تاثیر نوع طرح و عمق شیارهای ایجاد شده در سطح زیرین پوسته (تخته فیبر دانسیته متوسط) پانل های ساندویچی بر عملکر خمشی آن مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش ها: در این مطالعه برای پوسته پانل ساندویچی تخته فیبر با دانسیته متوسط با دانسیته ۶۹۰ کیلو گرم بر متر مکعب و ضخامت ۳ میلی متر و ساخت شرکت پاک چوب و برای مغزی یا همان هسته پانل فوم پلی استایرن منبسط شده با دانسیته ۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب و ضخامت ۳ سانتی متر، ساخت شرکت صنعت ساختمان آریا در نظر گرفته شد. شیارها با طرح های مختلف (موازی و موازی و عمود بر طول پانل) و عمق های متفاوت (۵/۰ و ۴ میلی متر) بر سطح زیرین لایه های رویی و زیری تخته فیبر با دانسیته متوسط، توسط دستگاه CNC با کنترل نرخ تغذیه ایجاد شدند. از دو نوع چسب، شامل چسب پلی وینیل استات (PVA) و پلی اورتان دو جژئی (PU) برای متصل کردن لایه ها استفاده شد. آزمون های مکانیکی طبق استانداردهای بین المللی انجام و نتایج با کمک نرم افزار آماری SPSS مورد تحلیل قرار گرفت.نتایج: نتایج نشان داد چسب پلی ونیل استات عملکرد بهتری در بهبود خواص خمشی پانل های ساندویچی دارد، بطوریکه با تغییر نوع چسب از پلی اورتان به پلی ونیل استات مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته به ترتیب حدود ۶۷ و ۵۹ درصد افزایش می یابد. با ایجاد شیارهای موازی و موازی و عمود بر طول پانل ساندویچی، مقاومت خمشی به ترتیب ۲۹ و ۱۵ درصد و مدول الاستیسیته به ترتیب ۳۹ و ۲۱ درصد، نسبت نمونه های شاهد افزایش یافت. همچنین با افزایش عمق شیار به ۵/۰ و سپس ۱ میلی متر مقاومت خمشی به ترتیب ۳۶ و ۱۷ درصد و مدول الاستیسیته به ترتیب ۴۰ و ۱۷ درصد افزایش نشان داد..نتیجه گیری: نتایج این تحقیق به خوبی نشان داد که ترکیب الگو و عمق شیار، می تواند به خوبی نیروی ناشی از خمش را به طور یکنواخت در سطح پانل توزیع کرده و از تمرکز تنش در نقاط بحرانی جلوگیری کند. این نتایج اهمیت طراحی بهینه شیارها و انتخاب چسب مناسب را در بهبود خواص مکانیکی پانل های ساندویچی برجسته می کند. ترکیب PVA با شیارهای ترکیبی و عمق ۱ میلی متر می تواند به عنوان یک راهکار ایده آل برای دستیابی به پانل هایی با استحکام خمشی بالا در کاربردهای صنعتی و مهندسی مورد استفاده قرار گیرد. از سوی دیگر این نتایج نشان می دهند که برای بهره برداری از چسب PU لازم است شرایط فرآیند تولید و طراحی شیارها به گونه ای بهینه شوند که محدودیت های آن را جبران کنند.

کلیدواژه ها:

پانل ساندویچی ، فوم پلی استایرن ، مقاومت خمشی ، مدول الاستیسیته