Az érzékeny elektronikus berendezések ütődések, rezgések és hőmérséklet elleni védelme

Az ütések, a rezgések és a túlzott felmelegedés minden elektronikus rendszerre veszélyt jelentenek, mert gyorsan a rendszer meghibásodásához vezethetnek. A működés közbeni túl erős zaj emellett ügyfélpanaszokat és nagyon sok javítási célú telefonhívást eredményez. Ezenkívül a rossz hűtés költséges is lehet.

A rezgést és a zajt okozhatja egy helytelenül felszerelt hűtőventilátor is. A szervizpanelek és szerelőnyílások körüli légszivárgásokkal hideg levegő távozhat, ami megemelheti a levegő hőmérsékletét, és csökkentheti a szellőző- és légkondicionáló rendszerek hűtési hatékonyságát. A burkolatok a mechanikai rezgések miatt zöröghetnek és rezeghetnek.

Bár a zaj, a rezgés és a hőmérséklet-emelkedés szinte elkerülhetetlen, a lehető legminimálisabbra kell csökkenteni őket. Erre a célra a tervezők használhatnak energiaelnyelő poliuretánhab tömítéseket, ütközőket és rezgéscsillapítókat. A megfelelő anyag kiválasztásához azonban meg kell ismerni az anyagok elsődleges jellemzőit és teljesítményét.

Ez a cikk azokat a legfontosabb jellemzőket taglalja, amelyeket a tervezőknek figyelembe kell venniük a rezgéscsillapító anyag kiválasztásakor, és ehhez a 3M cég ISOLOSS LS poliuretánhabból készült valós termékeit használja példaként. Emellett bemutatja, hogy az ISOLOSS LS poliuretánhabból készült termékek hogyan használhatók a kritikus berendezések védelmére a legmagasabb követelményeket támasztó felhasználási területeken, időt és költséget takarítva meg a tervezőknek.

Az ISOLOSS LS poliuretánhab

A 3M ISOLOSS márkanevű anyagai finomszemcsés, nagy sűrűségű poliuretánhabok. Tartósak és energiaelnyelőek, kicsi a maradandó összenyomódásuk, egyenletes az erőhatásra való összenyomódásuk, és széles hőmérséklet-tartományban használhatók. Többféle sűrűségben, vastagságban és alakban kaphatóak, beleértve a kör és négyzet keresztmetszetű tömítőszalagokat, valamint a négyzet és téglalap alakú tömítőlapokat (1. ábra).

1. ábra: A 3M ISOLOSS LS poliuretánhab számos hasznos alakban kapható, amelyek használhatók ütközőként, tömítésként, rezgéscsillapítóként és ütéscsillapító lapként (kép: 3M)

Az ISOLOSS LS poliuretánhab a különböző alakok mellett négy különböző sűrűségben kapható: 10, 15, 20 és 25 lb/ft³ (font/köbláb) (160, 240, 320 és 400 kg/m³). A sűrűségek a poliuretánhabnak az adott felhasználási területekhez való kiválasztása során fontosak. Az összes ilyen habszivacs a –40 °C és +107 °C közötti hőmérséklet-tartományban használható.

A poliuretánhabnak három különböző felhasználási területe van: a tömítés, a kipárnázás és alátámasztás, valamint az energiaelnyeletés. A tömítésnek képesnek kell lennie a hézagok tömítésére, a mechanikai ütések és rezgések elnyelésére, valamint az illeszkedő felületek közötti tömítés biztosítására. A ventilátor és a ház közötti tömítés biztosítja a rezgéscsillapítást és a nyomásvesztést megakadályozó tömítést. A kipárnázás és alátámasztás a tárgyak egymástól való elkülönítését jelenti, ilyen például az ajtón lévő ütköző, amely egy kapcsolót zár, így figyelve az ajtó becsukódását. Az ütköző kipárnázza a kapcsolót, csökkentve az ajtó becsukódásának ütőerejét. A kisebb kör és négyzet alakú ütéscsillapító lapokat, amilyen például az LS-2506-PSA-1-CIRCLE-50PK és az LS-2006-PSA-2-X2-50PK, általában ilyen feladatokra használják. Az energiaelnyeletés a mechanikai energiának az ütések és lengések elnyelésével és rezgéscsillapítással való csökkentését jelenti.

A poliuretánhab legfontosabb jellemzői

Mindezek a felhasználási módok attól függnek, hogy a poliuretánhab képes-e megtartani az alakját, és erőt kifejteni az őt összenyomó tárggyal szemben. A poliuretánhab két olyan jellemzője, amely ezeket a tulajdonságokat méri, a maradandó összenyomódással szembeni ellenállás, amit általában röviden maradandó összenyomódásnak neveznek, valamint az erőhatásra való összenyomódás (CFD).

A maradandó összenyomódás a poliuretánhab hosszabb időn át fennálló összenyomása utáni maradandó alakváltozás mérésére szolgál. Ha kicsi a maradandó összenyomódás értéke, az azt jelzi, hogy a poliuretánhab több egymás utáni vagy hosszan tartó összenyomás után visszanyeri az eredeti vastagságát. A 3M ISOLOSS LS poliuretánhabok szobahőmérsékleten a rugalmas sejtszerkezetű anyagokra vonatkozó ASTM D1667 szabvány előírásai szerint mérve kevesebb mint 1%-os maradandó összenyomódást mutatnak.

A maradandó összenyomódás mérésének módját a rugalmas sejtszerkezetű anyagok szabványos vizsgálati módszereit tartalmazó ASTM D3574 D szabvány határozza meg. A vizsgált anyagot a vastagsága 50%-ára nyomják össze, és hosszabb ideig magas hőmérsékletnek teszik ki. A maradandó összenyomódás értéke azt mutatja, hogy az összenyomás megszüntetése után az anyag eredeti vastagságának hány százaléka veszik el.

A maradandó összenyomódással szemben nagy ellenállást igénylő jellegzetes felhasználási terület a légkondicionáló berendezések szűrőszekrényének tömítése (2. ábra).

2. ábra: A kis maradandó összenyomódási értékű ISOLOSS LS habszivacs tömíti a légkondicionáló szűrőszekrényének szerelőnyílás-fedelét, minimálisra csökkentve a levegőszivárgást, és egyúttal a helyén tartva a szűrőt (kép: 3M)

A légszűrőszekrények kis maradandó összenyomódási értékű poliuretánhabot használnak a szűrőház tömítésére és a szűrő helyén tartására. Amikor a szűrőt csere vagy tisztítás céljából eltávolítják, a habszivacs visszatágul csaknem a teljes eredeti vastagságára. A kis maradandó összenyomódás garantálja, hogy a tömítés továbbra is megőrzi a teljesítményét, függetlenül attól, hogy mennyi ideig volt összenyomva. Ehhez a berendezéshez érdemes olyan tömítő poliuretánhabot használni, mint a 3M cég LS-1025LM/PSA-0.75 inch (in.) x 180 in.-1RL jelű (1,9 cm × 457,2 cm méretű) terméke. Az LS-1025LM/PSA 0,75 hüvelyk (19 mm) széles, 0,25 hüvelyk (6,3 mm) vastag, 10 font/köbláb (160 kg/m³) sűrűségű szalag. Ez a puha poliuretánhab a szűrőhöz igazodik és a helyén tartja, és egyúttal az ajtónyílást is tömíti.

Az erőhatásra való összenyomódás (CFD) a poliuretánhab keménységét mutatja különböző mértékű összenyomás esetén. Az ASTM D3574C szabvány úgy vizsgálja az erőhatásra való összenyomódást, hogy a habszivacsot eredeti vastagságának 100%-áról 30%-ára, azaz 10% és 70% közötti mértékben nyomja össze. A poliuretánhab összenyomásakor azt az erőt mérik, amelyet az összenyomó felület a poliuretánhab adott vastagságúra csökkentéséhez kifejt. Fontos megjegyezni, hogy ez egyben az az erő is, amelyet a poliuretánhab kifejt az összenyomó felületre. A 3. ábra az összenyomódást ábrázolja a kifejtett erő függvényében. Mindegyik sűrűségű ISOLOSS LS poliuretánhabhoz CFD-táblázatokat vagy -diagramokat mellékelünk, hogy a poliuretánhab kiválasztását finomhangolni lehessen a kívánt felhasználási területhez.

3. ábra: A négy kapható poliuretánhab-sűrűséghez (10, 15, 20 és 25 font/köbláb, azaz 160, 240, 320 és 400 kg/m³) tartozó CFD-diagramok. Nagyobb erő nagyobb sűrűségű poliuretánhab használatával vagy az összenyomó erő növelésével erő érhető el (kép: 3M)

Vegyünk példaként egy olyan kipárnázási megoldást, ahol két felületet 100 kPa (14,5 psi) nyomással kell egymástól távol tartani. Ez körülbelül 16%-nyit összenyomott 25 font/köbláb (400 kg/m³) sűrűségű, körülbelül 28%-nyit összenyomott 20 font/köbláb (320 kg/m³ ) sűrűségű, körülbelül 50%-nyit összenyomott 15 font/köbláb (240 kg/m³ ) sűrűségű vagy körülbelül 70%-nyit összenyomott 10 font/köbláb (160 kg/m³ ) sűrűségű poliuretánhab használatával érhető el.

Rezgéscsillapítás és zajcsökkentés

A szerkezeti csillapítás a mechanikai energia hővé átalakítás útján történő megszüntetésének módja. A csillapítóanyagokat erős ragasztóanyaggal közvetlenül a szerkezet felületére viszik fel (4. ábra).

4. ábra: A felületre rögzített 3M ISOLOSS LS poliuretánhab-lapok zajcsökkentésre is használhatók, és kompatibilisek a 3M nyomásérzékeny ragasztóinak széles választékával (kép: a 3M cég E.A.R. osztálya)

Ez a szabad rétegű csillapítórendszer a legegyszerűbb megoldás. Az energiát a csillapítóanyagnak az alapszerkezet hajlítófeszültségei miatti megnyúlása és összenyomódása nyeli el. Megfelelően megtervezett csillapítással még ezzel az egyszerű rendszerrel is figyelemre méltó eredményeket lehet elérni, különösen a becsapódási zaj esetében, ahol 20 dBA vagy annál nagyobb mértékű zajcsökkentés is lehetséges. A csillapítóanyagok négyzet vagy téglalap alakú lapok, valamint kör vagy négyzet alakú foltok formájában kaphatóak. Ezek az anyaglapok az egyszerű gyári összeszerelés érdekében, illetve utólag felszerelhető készletként szerszámmal vagy lézerrel vághatóak. A hatékonysághoz nem kell teljesen lefedni az alapszerkezetet, akár már 25%-os felületi lefedettséggel is elérhető 10 dBA vagy annál nagyobb becsapódásizaj-csökkentés is. A nagyobb méretű lapoknak, amilyen például a 3M LS-1506/PSA-5"x7"-10PK és LS-1006LM-PSA-12"x12"-6PK, zajcsökkentési célokra lehet nagy hasznát venni. Rugalmasságuknak köszönhetően ezek a poliuretánhab-lapok hozzáigazíthatók a legtöbb termék alakjához.

A rezgéscsillapítás és a zajcsökkentés mértékét négy tényező határozza meg:

1. Az alapanyag típusa és vastagsága.
2. A csillapítóanyag vastagsága és jellemzői a működési hőmérsékleten és frekvencián.
3. A csillapítóanyag és az alapanyag vastagságának aránya.
4. A csillapítóanyaggal borított felület százalékos aránya.

A zajcsökkentési és rezgéscsillapítási módszerek a poliuretánhab azon képességét használják ki, hogy a mechanikus mozgást alacsony szintű hővé alakítja, ezáltal csökkentve a zaj- és rezgésszintet. Az ISOLOSS LS poliuretánhabok energiaelnyeletést tesznek lehetővé ezeken a felhasználási területeken, és még zord körülmények között is megtartják alakjukat, méretüket, illeszkedésüket és funkciójukat.

Az ISOLOSS LS poliuretánhabnak a négy kapható sűrűségre vonatkozó összes jellemzőjét az 1. táblázat foglalja össze. A táblázat a maradandó összenyomódással szembeni ellenállás és erőhatásra való összenyomódás (terhelés) legfontosabb adatai mellett felsorolja a poliuretánhab minősítéséhez használt vizsgálati szabványokat is.

1. táblázat: Az ISOLOSS LS poliuretánhab jellemző tulajdonságai a négy kapható sűrűség esetén (kép: 3M)

Összegzés

A rezgés, a lökés, a zaj és a szélsőséges hőmérséklet sok rendszer esetében nagyon is valóságos, de a megfelelő csillapítóanyagok nagymértékben enyhíthetik ezek hatásait. Mint látható, a 3M ISOLOSS LS poliuretánhabok több különböző alakban, sűrűségben és vastagságban kaphatóak, sokféle környezetben használhatóak, és hosszú élettartamúak. Remekül használhatók tömítési célra olyan felhasználási területeken, ahol a nyílások tömítésére és a rezgések csökkentésére van szükség. A kipárnázási és alátámasztási célú felhasználások esetén csökkentik a rázkódást és a rezgést, miközben rögzítik a részegységeket. Ezenfelül pedig a csillapítási célú felhasználás esetén a zaj csökkentésére használják őket.