Каталог

Сотовый заполнитель

Сотовый заполнитель – тип ячеистых структур конструкционного назначения, формируемых из тонколистовых материалов и представляющий собой множество смежных изолированных друг от друга ячеек, по форме напоминающих пчелиные соты. Сечение ячеек может быть шестигранным, четырехгранным (один из вариантов - перетянутая шестиугольная ячейка, в которой угол раскрытия ячейки равен 90 градусов), а также более сложным (так называемая флекс-ячейка). Из всех конструкционных материалов сотовые панели обеспечивают одно из самых высоких соотношений «прочность/масса» и «жесткость/масса».

Сотовый заполнитель

Сотовый заполнитель в России

На рынке раньше всех - в ноябре 1993 года - появилось ЗАО «Рекаст» (г. Сосенский Калужской обл.). Долгое время «Рекаст» был единственным отечественным производителем сотового заполнителя и до 2000 года активно развивался. Конкуренцию его продукции составлял только импортный заполнитель. В 2000 году заработал «Центр Стройиндустрии-Р» в Татарстане, в 2001 году к выпуску заполнителя приступило ООО «Пром-град» (Московская обл.), которое поначалу специализировалось на производстве дверей, а в 2002 году был открыт небольшой завод «Ростовсоты» в Ростове-на-Дону. Но, несмотря на появление новичков, «Рекаст» продолжал доминировать на российском рынке. В 2008 году открылись сразу два завода: ООО «Торговый дом УралСоты» в Челябинской обл. и ООО «Хонисел-РУ» в г. Балабаново Калужской обл. А вот ООО «Ростовсоты» в 2009 году не выдержало испытания кризисом и покинуло рынок. С тех пор ничего не изменилось. Бумажный сотовый заполнитель с широким диапазоном размеров ячеек предлагают крупные производители «Рекаст» и «Хонисел-Ру». На небольших предприятиях производят только бумажный сотовый заполнитель со стандартным размером ячеек: 20, 30 и 40 мм.

Плотность используемого картона (бумаги) варьируется от 140 до 175 г/м2 (к слову, когда сотовый заполнитель был изобретен, его делали из бумаги плотностью 200-240 г/м2). В последнее время производители пришли к выводу, что у сот из бумаги плотностью, превышающей 175 г/м2, нет никаких преимуществ по прочности перед менее плотным материалом, но при этом они утяжеляют конструкцию, повышают стоимость самого сотового заполнителя и, как следствие, увеличивают затраты производства. Поэтому сейчас самой популярной для производства бумажного сотового заполнителя является бумага плотностью 140, 150 и 175 г/м2. Поскольку сотовый заполнитель не отличается разнообразием характеристик, лидеры рынка стараются заинтересовать потребителя другим. Например, «Рекаст» выпускает самую широкую линейку бумажного сотового заполнителя с разным размером ячеек, кроме того, предприятие из Калужской области - единственная российская компания, производящая сотовый заполнитель из качественного крафт-картона (целлюлозного). Остальные заводы производят соты из макулатурного картона. В свою очередь, компания «Хонисел-Ру» установила оборудование, на котором можно изготавливать сотовую ленту шириной до 2800 мм.

Объемы выпуска такого материала, как сотовый заполнитель, участниками рынка оцениваются в разных единицах: в квадратных, кубических метрах, в тоннах. Точной доступной информации об объемах производства бумажного сотового заполнителя российскими компаниями нет. По заявлению руководства ЗАО «Рекаст», в 2004 году доля компании на российском рынке сотового заполнителя составляла более 60%. И сейчас, когда на рынке появилось несколько производителей, один из которых «Хонисел-Ру» - довольно крупный, заводу удалось сохранить первую позицию. В общем объеме выпуска бумажного сотового заполнителя продукция «Рекаста» занимает около 60%. На втором месте находится «Хонисел-РУ», его доля примерно 31%. Появление новых компаний мало повлияло на устоявшийся расклад. Таким образом, концентрация российского рынка сотового заполнителя довольно высока. Если не учитывать импорт, то на долю двух ведущих предприятий приходится более 90% выпуска в течение последних пяти лет. И создается впечатление, что лидеры не собираются уступать завоеванные позиции.

Динамика производства бумажного сотового заполнителя в России

Сотовый заполнитель известен отечественным производителям дверей и мебельных панелей с давних пор. Но наиболее широкое распространение бумажный сотовый заполнитель получил в начале 2000-х годов. Именно на этот период в России пришелся взрывной рост производства межкомнатных дверей отечественными компаниями, продукция которых стала активно вытеснять импортные двери с российского рынка. Также стало стремительно развиваться мебельное производство. Все это привело к активному росту объемов потребления сотового заполнителя в этих секторах экономики с ежегодным приростом спроса более 50%, а рынок перешел в фазу динамичного развития.

Производство бумажного сотового заполнителя активно росло вплоть до международного финансового кризиса: в 1990-е годы - на 50% в год, в 2000-х годах - на 30-40% в год. Не было падения даже в кризисный 2009 год. Сейчас ежегодные приросты (в благополучные периоды) составляют 10-15%. В 2014-2015 годах сегмент бумажного сотового заполнителя переживал не лучшие времена из-за сложной общей экономической обстановки. В 2014 году выпуск бумажного сотового заполнителя сократился на 1,4% по сравнению с предыдущим годом. В 2015 году произошло еще большее падение - примерно на 4-5%.

Импортный бумажный сотовый заполнитель на российском рынке

Сегодня сотовый заполнитель производится во многих странах мира, однако лидером являются США. Из европейских стран следует отметить Нидерланды, Великобританию, Францию, Италию и Германию. С начала 90-х годов прошлого века бурно развивается производство сотов в Китае.

В настоящее время объемы импорта сотового заполнителя в России стремятся к сокращению. Небольшой спрос держится в основном за счет одного крупного потребителя - компании ИКЕА, которая закупает этот материал в Литве. Отечественные дверные фабрики уже почти не покупают импортный заполнитель, разве что белорусского производства. Белорусский материал составлял в отдельные годы до 50% объема всего импорта в Россию. В основном это был заполнитель Светлогорского целлюлозно-картонного комбината. После 2010 года первенство перешло к Литве. Теперь продукция литовского производителя Klaipedos составляет более 90% всего импорта бумажного сотового заполнителя, хотя в 2007 году составляла чуть больше 20%.

Импорт бумажного сотового заполнителя в Россию был особенно высок до 2008 года, причины очевидны. Во-первых, как раз в этот период активно развивались дверной и мебельный рынки и производствам требовался большой объем сотового заполнителя. А во-вторых, до 2008 года на рынке, по сути, работал только один крупный производитель: «Рекаст». Построенный в 2006 году завод «Хонисел-Ру» начал более-менее активно выпускать продукцию только в 2007 году, а в 2008 году работал от силы на 20% своих производственных мощностей. Поэтому импорт заполнителя рос на 25-30% в год. В 2009 году грянул мировой финансовый кризис, и импорт сотового заполнителя упал на 40%. С 2010 года импортные поставки стали понемногу расти, но таких объемов, как до кризиса, уже не было. В кризисный период в России появились еще два производителя сот, и острой необходимости в зарубежном материале уже не наблюдается. Таким образом, доля импортной продукции на российском рынке бумажного сотового заполнителя снижается. И если в 2005 году около 30% продаж приходилось на сотовый заполнитель зарубежного производства, то в 2014 году эта доля снизилась до 12%.

Применение бумажного сотового заполнителя

Появление сотового заполнителя обязано интенсивным поискам авиационных инженеров нового материала, необходимого для заполнения среднего слоя в конструкциях типа «сэндвич». Конструкция «сэндвич» состоит из двух оболочек (обшивок) разнесенных друг от друга на какое-то расстояние, заполненное более легким наполнителем. «Сэндвичи» обладают высокой жесткостью и прочностью при малом весе.  Впервые сотовый заполнитель был изготовлен, как это неудивительно, владельцем цирка Джорджем Мэем в 1943 году. На начальном этапе он активно применялся в автомобильной и военной промышленности. Строители и мебельщики заметили достоинства этого материала значительно позднее. В мире основное применение сотовые панели нашли в производстве дверей, мебельных фасадов, столешниц, нестандартных рельефных, криволинейных, утолщенных строительных и декоративных конструкций. Также довольно широкое применение соты нашли в производстве упаковки и тары (поддонов), выставочных стендов и спортинвентаря. Перспективно использование бумажного сотового заполнителя в конструкциях интерьера пассажирских транспортных средств.    В России сложилась своя специфическая практика применения бумажного сотового заполнителя, отличная от принятой в других странах. Первоначально производство бумажного сотового заполнителя было связано со строительством «хрущевок». Большие объемы возведения жилья требовали новых технологий, удешевляющих и ускоряющих строительство. Несколько установок для изготовления сотового заполнителя, приобретенные за рубежом, обеспечивали производство облегченных дверных полотен. Однако в дальнейшем производство бумажного сотового заполнителя не получило широкого распространения в нашей стране. Довольно долго российский рынок был равнодушен к сотовому заполнителю: мебель делали из ДСП, двери - с реечным заполнением.

В странах Западной Европы 60% всего производимого сотового заполнителя используется для производства мебельных и дверных полотен.  В России совсем небольшая часть бумажного сотового заполнителя применяется в изготовлении тамбурата. Тамбурат - это трехслойные мебельные панели, наружные слои которых из ДСП или плиты MDF разной толщины, а между ними проложен слой ячеистого картона. Наиболее выгодно использование панелей толщиной 40-50 мм. Большая часть объемов потребления сотового заполнителя приходится на дверное производство. По оценкам специалистов, сейчас подавляющая часть отечественных межкомнатных дверей изготавливается с использованием бумажного сотового заполнителя. Существует большое разнообразие способов дешевого заполнения дверных полотен. До широкого распространения бумажного сотового заполнителя в дверном производстве практиковали в основном мелкопустотное заполнение щитовых дверных полотен деревянными брусками (рейками) или полосами ДСП, уложенными в продольном направлении; деревянными брусками (рейками), уложенными в поперечном направлении; элементами из клееной фанеры, мягкой и твердой ДВП, а также минеральной ваты. Иногда дверные полотна заполняли спиральными стружками, иногда фрагментами из многослойного гофрокартона, прирезанными в необходимый размер. В середине 2000-х годов доля деревянных дверей с сотовым наполнителем в общем объеме мирового дверного производства была около 70%, а затем стала расти. Особенно широко ячеистый заполнитель стал практиковаться в период мирового финансового кризиса, когда компании-производители всерьез задумались о снижении издержек. А вот в российской мебельной промышленности тамбурат применяется пока не слишком широко, потому что сложилась многолетняя практика использования в производстве мебели древесно-стружечных плит. В последние десять лет мебельный рынок постепенно осваивает новые, более легкие материалы, такие как плиты MDF и HDF. Российские производители сотового заполнителя не скрывают разочарования: мебельный рынок не оправдал их ожиданий. Возможно, время мебельных плит с сотовым заполнением наступит лет через пять - семь, когда мебельщики оценят прочность этого материала и его экономичность.

Прогноз развития рынка бумажного сотового заполнителя

С уверенностью можно утверждать, что в настоящее время дефицита бумажного сотового заполнителя на российском рынке нет. Напротив, в краткосрочном периоде имеются избыточные производственные мощности. Взрывного роста рынка сотового заполнителя в последние годы не наблюдалось, в то время как некоторые смежные рынки показывали очень хорошие приросты после мирового финансового кризиса, который подкосил строительную отрасль в 2009 году. С одной стороны, можно списать текущие сложности на общее тяжелое положение российской экономики. С другой стороны, применение заполнителя в РФ на 60% определяется спросом со стороны дверных производств. Мебельный сегмент пока не проявляет растущего интереса к панелям с сотовым заполнением, хотя в последние десять лет российские производители мебели все чаще обращают внимание на легкие мебельные панели.

Есть несколько причин, по которым российские компании до сих пор не применяют подобные панели широко, а потребители настороженно относятся к изделиям из этого материала. Во-первых, бытует стереотип, что тамбурат непрочен. Мебельщики необоснованно полагают, что если внутри сотовой плиты картон, значит, она легко ломается и сминается. Во-вторых, живуч миф о высокой стоимости этого материала. 

Отличие российского мебельного рынка от дверного заключается в том, что на рынке мебели около 40% продукции все еще приходится на импорт. То есть в мебельном сегменте наблюдается перспектива развития импортозамещающих производств. На дверном рынке подобный процесс имел место еще в 2000-х годах, сейчас доля импортных дверей всего 11-12%. Из сотовых панелей можно производить легкие разделительные перегородки и стены, на которые не предполагается большая механическая нагрузка, декоративные отделочные панели, потолки. Если в среднесрочной перспективе российские мебельные фабрики начнут проявлять больше интереса к новым технологиям, то спрос на сотовый заполнитель (в виде готовых панелей, тамбурата, столешниц и фасадов) сможет пережить такой же период бурного развития, как в дверном сегменте в 90-х годах прошлого века.

Характеристики и особенности сотового заполнителя

Основным параметром бумажного сотового заполнителя является размер ячейки, который представляет собой расстояние между параллельными гранями ячейки (иногда об этом параметре говорят, как о диаметре окружности, вписанной в шестигранную ячейку). Чем больше этот размер, тем меньше используется картона и, соответственно, дешевле сам материал.

Сотовый заполнитель

Геометрические параметры сотовой ячейки, где a - размер ячейки; c - длина грани сотовой ячейки.

Сотовый заполнитель

Сотовый заполнитель с шестигранной ячейкой. L – длина сотового заполнителя, в этом направлении сотовый заполнитель растягивается при его изготовлении или переработке.  B - ширина сотового заполнителя.  H - высота сотового заполнителя (в основном соответствует высоте закладных деталей и обрамляющего контура - рамки).

Сотовый заполнитель

Сотовый заполнитель с прямоугольной ячейкой.

Сотовый заполнитель

Сотовый заполнитель с флекс-ячейкой.

Сотовый заполнитель с шестигранной ячейкой обладает максимальной жесткостью и предназначен, как правило, для изготовления плоских панелей, с четырехгранной – для изготовления панелей цилиндрической формы (он обладает прекрасной гибкостью в одной плоскости, не теряя при этом прочностные характеристики). Гибкая флекс-ячейка позволяет формировать трехмерные криволинейные поверхности. Наибольшее распространение нашли сотовые заполнители с шестигранной формой ячейки.

Размер ячеек варьируется от 10 до 50 мм, высота (толщина) соты - от 10 до 100 мм. Длина сотового полотна может быть разной, но ширина обычно начинается с 850 мм. Еще один важный показатель – влажность картона. Чем она выше, тем ниже прочность ячейки на сжатие. Нормальной считается влажность 8—10%.

При использовании сотовый заполнитель растягивается вручную (усилия минимальные) или на специальном оборудовании и закладывается в заранее подготовленное пространство. При растяжении сотовый заполнитель увеличивает свой объем в 10-40 раз, поэтому поставка сотового заполнителя в сжатом виде является одним из существенных достоинств этого материала: транспортировка и хранение одного куб. м сотового заполнителя эквивалентна 10-40 куб. м другого традиционного материала, например, ДСП или древесины.

Сотовый заполнитель, по сути, представляет собой конструкцию, состоящую, как минимум, из двух материалов – бумаги и клея. Отсюда следует, что при равных геометрических параметрах физико-механические свойства сотового заполнителя существенно зависят от свойств бумаги и клея. В качестве клея при изготовлении сотового заполнителя как в нашей стране, так и за рубежом, практически везде используют эмульсию ПВА. Объясняется это в основном экологической чистотой этого адгезива, высокой технологичностью и экономической целесообразностью. Что важно помнить мебельщикам при переработке сотового заполнителя в изделие? – Панели с сотовым заполнителем нельзя длительно нагревать выше температуры полимеризации клея, использованного при изготовлении сотового заполнителя.

С бумагой дела обстоят разнообразнее. Сотовый заполнитель изготавливается из бумаги для упаковки марки «Б» по ГОСТ 7247-73 (ГОСТ 23233-78 Заполнитель сотовый бумажный), из картона для плоских слоев гофрокартона марки К1 (ГОСТ 7420-89),  производимого из сульфатной небеленой целлюлозы и полуцеллюлозы с добавлением макулатуры по ГОСТ 7377-85) или из шпульной бумаги марки «Б» по ГОСТ 891-75 (ГОСТ 23233-78 Заполнитель сотовый бумажный). Как правило, все эти виды бумаги и картона производятся из макулатурного сырья. Самый качественный сотовый заполнитель изготавливают из крафт-картона (целлюлозного волокна). Крафт-картон (он же крафт-лайнер) - это отдельный вид картона, который был разработан для создания плоского слоя гофрокартона. Как правило, крафт-картон изготавливается из двух слоев. Верхний его слой обладает особенно высокой прочностью. Этот сорт картона обеспечивает особенную прочность изделию. У сотового заполнителя, произведенного из крафт-картона, жесткостные характеристики выше. 

Следует отметить, что сотовый заполнитель не панацея. Он не является безальтернативным материалом, который в ближайшее время вытеснит все традиционные материалы, используемые сегодня в мебельной промышленности и при изготовлении межкомнатных дверей. Однако есть несколько направлений, где конкурировать с сотовым заполнителем практически бессмысленно.

Во-первых, это практически все межкомнатные двери: приемлемое качество при высокой технологичности изготовления и минимальных затратах. 

Во-вторых, это изготовление мебельных элементов повышенной толщины. В этом случае великолепно сочетаются физико-механические свойства и экономические показатели. Например: при увеличении толщины сотового заполнителя прочность панелей возрастает, при этом вес такой конструкции увеличивается незначительно. Так вес «мебельной» соты размером 2000х800х50 мм составляет всего около двух килограммов, теперь сравните этот показатель с весом такой панели, изготовленной из ДСП – 58 кг. Стоимость же сотового заполнителя при увеличенных толщинах существенно ниже стоимости традиционных материалов. Кроме того, сюда, как минимум, следует добавить и экономию при транспортировке. Немаловажным фактором является и тот факт, что при изготовлении мебельных панелей с сотовым заполнителем вы не ограничены в своих фантазиях стандартными толщинами, например ДСП, которые предлагает сегодня рынок.

В-третьих, это возможность изготовления мебельных конструкций, имеющих криволинейные поверхности второго порядка. 

В-четвертых, это изготовление плоских мебельных панелей и дверных полотен с фасонной лицевой поверхностью. При склейке таких сотопанелей не требуется  дополнительная механическая обработка сотового заполнителя – в нужных местах соты «продавливаются» филенчатой обшивкой во время процесса склейки.

Технологии производства

Существует достаточно большое количество технологий изготовления сотового заполнителя. Мы рассмотрим наиболее распространенные. Используемая технология существенно влияет на качество выпускаемой продукции и ее стоимость.

1. Вдоль рулонного полотна бумаги наносятся клеевые полосы. Ширина полос и расстояние между ними выбираются в зависимости от размера ячейки. Рулон бумаги с нанесенными клеевыми полосами разрезается на листы определенной длины, которые впоследствии собираются в пакет (сотопакет). При сборке пакета ориентация клеевых полос осуществляется в шахматном порядке. Количество листов в пакете в дальнейшем определяет длину сотов в растянутом виде. Готовый пакет склеивается. Обычно эта процедура осуществляется в нагреваемом прессе. Далее сотопакет разрезается на бумагорезательной машине на сотодольки необходимой высоты, которые поставляются потребителю.

Сотовый заполнитель

Технологическая схема изготовления сотового заполнителя:

1 – рулон бумаги (картона); 2- отрезанный лист бумаги (картона) с нанесенными клеевыми полосами; 3 – сотопакет; 4 – сотодолька; 5 – сотодолька в растянутом виде (перед использованием в изделии).

Перед использованием сотодолька растягивается до состояния, когда ячейки принимают форму шестигранников и закладываются в заранее подготовленное пространство. Данная технология характеризуется низкой производительностью и неудовлетворительной точностью сборки сотопакетов, что приводит к низкому качеству сотов.

2. В дальнейшем эта технология изготовления сотового заполнителя была развита и автоматизирована. Были созданы сотоформирующие машины, на которых осуществляются следующие процессы: нанесение клеевых полос (при этом используется минимум два рулона бумаги) и сборка сотопакета. В самом простом варианте для сборки пакетов используют плоское мотовило (позволяет формировать одновременно два сотопакета). На более совершенных машинах используют восьмигранные «колеса» (одновременно происходит сборка восьми пакетов). Однако далее процесс изготовления сотов ничем не отличается от описанного в первом варианте. Эта технология намного производительнее первой и позволяет получать соты высокого качества. Наиболее узким местом этой технологии является изготовление сотодолек. Современное производство дверных полотен и мебельных щитов зачастую требует использования сотового заполнителя в виде бесконечной ленты. Для получения бесконечной ленты в двух вышеописанных технологиях сотодольки склеивают между собой на специальном станке.

3. Третий способ изготовления сотов заключается в том, что склеенные между собой в шахматном порядке 2, 4, 6 или 8 листов бумаги нарезаются на узкие полоски (ширина полоски соответствует высоте производимой соты), которые склеиваются между собой в бесконечную ленту. Это наиболее прогрессивная технология производства сотового заполнителя. Ее отличают высокая производительность и качество, возможность получения сотового заполнителя в виде бесконечной ленты или в виде отдельных сотодолек любой заданной длины.