폴리우레탄 폼이 가스켓, 진동 관리 및 에너지 제어에 좋은 이유

잡음, 진동, 충격은 최신 전자 설계에서 문제가 되는 원치 않는 에너지 전달을 나타냅니다. 그 영향은 짜증나는 문제부터 재앙 수준까지 다양할 수 있습니다. 대부분의 솔루션에는 가스켓, 범퍼 및 감쇠 패널로 사용되는 다양한 모양, 밀도 및 두께의 에너지 흡수 폼이 포함됩니다. 이러한 에너지 흡수 폼은 E-A-R(에너지 흡수성 수지) 브랜드로 판매되는 3M의 자회사인 Aearo Technologies와 같은 회사에서 구입할 수 있습니다.

이 회사에서 제공하는 우수한 에너지 흡수 제품 예가 있습니다. 이전에, 저는 저주파 스펙트럼 분석기를 설계하고 제조하는 회사에서 근무했습니다. 주요 응용 분야 중 하나는 충격 및 진동 측정이었습니다. 그 곳에서 일하면서 E-A-R 브랜드를 알게 되었습니다. 이 브랜드는 충격 및 진동 형태의 기계적 에너지를 열로 변환하는 에너지 흡수 제품을 생산했습니다.

저는 한 컨트리 클럽에서 개최된 전시회에 참석하게 되었습니다. E-A-R은 자사 기술로 만든 골프공을 사용하여 에너지 흡수 제품을 선보였습니다. 골프공 중 하나가 바닥에 떨어지자 튕기지 않고 즉시 멈췄습니다. 골프공을 클럽으로 치면 클럽이 이동한 만큼만 날아가다가 바로 멈췄습니다. 정말 놀라운 광경이었습니다. 다행히 E-A-R 파란색으로 도색되어 있어 일반 골프공을 대신할 수 없었습니다. E-A-R 에너지 흡수 제품을 통해 가능한 일을 보여주는 아름다운 예였습니다.

일관된 모양과 온도 허용 오차로 에너지 흡수

오늘날 3M의 ISOLOSS LS는 개방 셀 초미세 폴리우레탄 폼입니다. 이 폼은 저 압축 영구 변형과 일관된 힘 편향을 가진 내구적인 에너지 흡수 소재로 광범위한 온도 범위에서 사용할 수 있습니다.

이 기술은 다양한 밀도와 두께로 제공됩니다(그림 1). 개스킷은 냉각 팬의 기계적 진동을 격리할 수 있고, 폼 테이프는 액세스 패널의 틈을 줄일 수 있으며, 시트는 인클로저 벽과 도어의 진동을 완화할 수 있고, 범퍼는 충격을 완화할 수 있습니다.

그림 1: ISOLOSS LS 폼 제품은 다양한 밀도와 두께로 제공되어 설계 유연성을 지원합니다. (이미지 출처: 3M)

폴리우레탄 폼은 개스킷팅, 완충 및 지지, 에너지 제어의 세 가지 응용 분야에 사용됩니다. 개스킷팅을 수행하려면 틈을 밀봉하고 기계적 충격과 진동을 흡수하며 결합 표면 사이를 밀봉할 수 있는 기능이 필요합니다. 에어컨 필터 랙의 개스킷은 폴리우레탄 폼을 사용하여 필터 하우징을 밀봉하고 필터를 제자리에 고정합니다. 완충 및 지지에는 도어 폐쇄를 모니터링하기 위해 스위치를 닫는 도어의 범퍼와 같이 물체를 서로 격리하는 작업이 포함됩니다. 범퍼는 스위치를 완충하여 도어 클로저의 충격을 줄입니다. 에너지 제어 응용 제품은 대형 금속 패널의 진동 감쇠 패드와 같이 기계적 에너지를 낮은 수준의 열로 분산시켜 진동과 충격을 줄입니다.

폴리우레탄 폼의 두 가지 주요 특성은 압축 영구 변형과 압축력 편향입니다. 이러한 특성은 폼이 모양을 유지하고 폼을 압축하는 물체에 힘을 제공하는 능력을 설명합니다.

압축 영구 변형은 지속적인 압축 후 폼의 영구 변형을 측정한 것입니다. 압축 영구 변형 값이 낮으면 반복적이거나 지속적인 압축 후에 폼이 원래 두께로 돌아갑니다. 이는 압축 상태로 돌아갔을 때 양호한 밀봉을 유지하기 위해, 폼이 압축되지 않은 상태로 돌아가야 하는 개스킷팅과 같은 응용 분야에 중요합니다. ISOLOSS LS 폼은 실온에서 1% 미만의 압축 영구 변형을 제공합니다.

압축력 편향(CFD)은 다양한 압축 수준에서 폼의 견고성을 나타냅니다. 압축 함수로서의 CFD 플롯은 이러한 폼을 사용한 설계에 대한 통찰력을 제공합니다. CFD에 대한 자세한 내용은 '민감한 전자 장비를 충격, 진동, 온도로부터 보호하는 방법'을 참조하세요.

3M ISOLOSS LS 폼은 개스킷 스트립, 원형 및 정사각형 스폿, 정사각형 및 직사각형 시트를 비롯한 다양한 형태로 제공됩니다(그림 2).

그림 2: ISOLOSS LS 폴리우레탄 폼은 다양한 응용 분야에 쉽게 적용할 수 있는 여러 유용한 형태로 제공됩니다. (이미지 출처: 3M)

LS-2506-PSA-1-CIRCLE-50PK 및 LS-2006-PSA-2-X2-50PK와 같은 소형 원형 및 사각형 패드는 일반적으로 범퍼로 사용됩니다. 0.75인치 너비, 0.25인치 두께, 10lb/ft³ 밀도의 LS-1025LM/PSA 0.75"X180"-1RL 같은 스트립은 가스킷팅에 유용합니다.

LS-1506/PSA-5"X7"-10PK 및 LS-1006LM-PSA-12-X12-6PK와 같은 대형 시트 형식은 음향 및 진동 감쇠 응용 제품에 유용합니다. 패널과 도어에 적용하여 진동 모드를 변경할 수 있습니다. 진동 감쇠는 기본 레이어의 굽힘 응력으로 인해 감쇠 폼이 확장 및 압축될 때 에너지를 소산하여 작동합니다(그림 3).

그림 3: 베이스층에 접착식으로 접착된 ISOLOSS LM 폼은 구부러질 때 에너지를 발산합니다. (이미지 출처: 3M)

감쇠는 감쇠 폼 층의 두께가 증가함에 따라 증가합니다. 폼 밀도를 변경하면 감쇠에도 영향을 미칩니다. 전체 패널을 덮을 필요는 없으며, 패널 영역의 25%만 덮으면 진동 수준이 눈에 띄게 줄어듭니다.

결론

때때로 당연하게 여겼던 기술이 완전히 새로운 응용 분야, 특히 재미를 위한 곳에 사용되는 것을 보는 것은 흥미롭습니다. 골프공 시연은 실제로 에너지 흡수 폼의 잠재력을 보여주었습니다. 3M의 ISOLOSS LS 제품은 수명 내내 모양과 밀봉 능력을 유지하면서 진동, 충격,밀봉 문제를 지속적으로 해결합니다. 이러한 해결 과정에서 이 제품은 극한의 환경을 견디며 내염성 및 내화학성을 나타냅니다.