Материалы
1. Кожкартон
1.1. Макроструктура листа кожкартона
Лист кожкартона представляет собой
неоднородную анизотропную вязкоупругую
среду со слоисто-волокнистой
макроструктурой. Неоднородность и
анизотропия вызваны, прежде всего,
технологией изготовления листа. Так,
при формовании на цилиндре пак-машины
(рис. 3.1, а) наиболее крупные микрочастицы
картонажной массы, имеющие форму
криволинейных стержней, ориентируются
примерно вдоль направляющей цилиндра.
Эта ориентация сохраняется и после
снятия отрезанных листов с цилиндра
пак-машины и последующей отжимки листов
под прессом для удаления лишней влаги.
То обстоятельство, что волокна в материале
листа ориентированы преимущественно
вдоль оси
, в которую превратилась «выпрямившаяся»
направляющая (рис.3.1, б), используется в
технологии изготовления деталей низа
обуви. Цилиндрическая жесткость листа
при изгибе в плоскости
больше, чем при изгибе в плоскости
,
поэтому продольную ось стельки или
вертикальную ось задника располагают
вдоль оси
.
Для отдельного волокна можно рассчитать
средние по длине криволинейного стержня
значения углов, которые составляет
касательная к осевой его линии, и
представить волокно в виде прямолинейного
стержня. Среднестатистические величины
углов, образованных осями таких стержней
с плоскостью
, меняются в зависимости от толщины
листа из-за разного давления «старого»
и «нового» слоев при формовании. Если
разрезать образец листа по плоскости
,
то при косом освещении можно разглядеть
через микроскоп чередование светлых и
темных полос. Светлые полосы соответствуют
более плотным слоям материала, в которых
средний угол наклона осей волокон к
плоскости
меньше, чем в промежуточных областях.
Заметим, что изучение расположения
волокон по срезу представляет значительную
трудность, поскольку режущий инструмент
сильно искажает картину этого расположения.
Слоистая структура листа кожкартона
толщиной 1,5 мм отчетливо выявляется
при изгибе края полоски кожкартона по
радиусу порядка 5 мм и меньше.
Касательные напряжения между слоями
при этом становятся больше предельных
напряжений, обусловленных адгезией
матрицы и прочностью армирующих волокон,
и полоска расслаивается. Если пренебречь
слоистостью материала, то можно условно
считать его однородной ортотропной
средой. Если считать материал листа
идеально упругим, то упругие свойства
его должны задаваться девятью параметрами
[24, с. 241-242].
1.2. Размеры, плотность и форма листа
На спецкартонной фабрике, входившей в
свое время в объединение «Скороход»,
были собраны и статистически обработаны
данные по размерам (ширине X
и длине Y) листов
кожкартона с толщинами 1,5 – 1,7мм, 1,7 –
1,9мм и 1,9 – 2,1мм (варианты 1,2 и 3). После
принятия гипотезы о нормальном законе
рассеивания размеров листов и применения
«правила 3σ», согласно которому
вероятность отклонения случайной
величины от ее математического ожидания
на величину, большую или равную 3
,
не превышает 0,0027 [33], получены предельные
размеры (в см)
для вариантов толщины i
= 1,2,3:
Плотность материала ρ зависит в
основном от содержания в нем кожи и от
влажности листа и меняется в пределах
от 1800
до 3200
,
так что масса листа порядка 2 кг.
Рис.1.1
Рис. 1.2
Отдельный лист представляет своей формой пологую оболочку с преобладанием участков, имеющих нулевую гауссову кривизну. Эти участки плоские или имеют вид цилиндрической поверхности типа «шиферная крыша», при этом направляющая – кривая, близкая к синусоиде с периодом 0,2 – 0,4 м и амплитудой до 20мм.
Изредка встречаются участки положительной кривизны – участки локального вымачивания. Если края размочены больше, чем середина листа, то образуются сингулярные зоны резкого изменения кривизны.