Por qué la espuma de poliuretano es tan buena para juntas, manejo de vibraciones y control de energía

El ruido, la vibración y los golpes representan transferencias de energía no deseadas que son problemáticas en el diseño electrónico moderno. Sus efectos pueden variar de molestos a catastróficos. La mayoría de las soluciones involucran espumas absorbentes de energía de varias formas, densidades y espesores, que se utilizan como juntas, parachoques y paneles de amortiguación. Estas espumas absorbentes de energía están disponibles en empresas como Aearo Technologies, una subsidiaria de 3M, comercializadas bajo la marca E-A-R (resinas absorbentes de energía, en inglés).

Vi un gran ejemplo de los productos absorbentes de energía de esta empresa. En una vida anterior, trabajé para una empresa que diseñaba y fabricaba analizadores de espectro de baja frecuencia. Una de las principales aplicaciones era la medición de impactos y vibraciones. Fue en esa vida que llegué a conocer la marca E-A-R: producía productos absorbentes de energía que convertían la energía mecánica en forma de choque y vibración en calor.

Uno de los espectáculos a los que asistí se llevó a cabo en un club de campo. E-A-R mostró sus productos de absorción de energía al ofrecer pelotas de golf hechas con su tecnología. Si una de esas pelotas de golf se dejaba caer al suelo, simplemente se detenía; cero rebote. Si la golpeabas con un palo de golf, llegaría tan lejos como la llevara el palo y al caer no rebotaba: fue bastante sorprendente de ver. Afortunadamente, estaban pintadas de azul E-A-R para que no pudieran sustituirse por una pelota de golf normal. Eran hermosos ejemplos de lo que podían hacer los productos de absorción de energía E-A-R.

Absorción de energía con forma constante y tolerancia a la temperatura

Actualmente, ISOLOSS LS de 3M es una espuma de poliuretano microcelular de celda abierta. Es un material duradero que absorbe energía con un conjunto de compresión bajo y una desviación de fuerza constante, utilizable en un amplio rango de temperatura.

La tecnología está disponible en múltiples densidades y espesores (Figura 1). Las juntas pueden aislar la vibración mecánica de un ventilador de enfriamiento, las cintas de espuma pueden cerrar los espacios en los paneles de acceso, las láminas pueden amortiguar la vibración en las paredes y puertas del gabinete, y los parachoques pueden amortiguar los impactos.

Figura 1: Los productos de espuma ISOLOSS LS están disponibles en una variedad de densidades y espesores, lo que brinda flexibilidad de diseño. (Fuente de la imagen: 3M)

La espuma de poliuretano se utiliza en tres clases diferentes de aplicaciones: juntas, amortiguación y soporte, y control de energía. Formar juntas requiere la capacidad de sellar espacios, absorber impactos mecánicos y vibraciones, y proporcionar un sello entre las superficies de contacto. La junta de un portafiltros de aire acondicionado utiliza espuma de poliuretano para sellar la carcasa del filtro y mantener el filtro en su lugar. La amortiguación y el apoyo implican aislar objetos entre sí, como un parachoques en una puerta que cierra un interruptor para monitorear el cierre de la puerta. El parachoques amortigua el interruptor, reduciendo el impacto del cierre de la puerta. Las aplicaciones de control de energía reducen las vibraciones y los golpes al disipar la energía mecánica como calor de bajo nivel, como una almohadilla amortiguadora de vibraciones en un panel de metal grande.

Las dos características clave de la espuma de poliuretano son la deformación por compresión y la deflexión de la fuerza de compresión. Estas características describen la capacidad de la espuma para conservar su forma y proporcionar una fuerza contra un objeto que la comprime.

La deformación por compresión es una medida de la deformación permanente de la espuma después de una compresión sostenida. Un valor bajo de deformación permanente por compresión indica que la espuma volverá a su grosor original después de una compresión recurrente o continua. Esto es importante para aplicaciones como la formación de juntas, donde la espuma debe volver a su estado sin comprimir para mantener un buen sellado cuando vuelve a su estado comprimido. Las espumas ISOLOSS LS experimentan una deformación permanente por compresión inferior al 1 % a temperatura ambiente.

La deflexión de la fuerza de compresión (CFD) representa la firmeza de la espuma en varios grados de compresión. Los gráficos de CFD en función de la compresión brindan información sobre el diseño con estas espumas. Para obtener más información sobre CFD, consulte "Cómo proteger los equipos electrónicos sensibles de los golpes, las vibraciones y la temperatura".

La espuma 3M ISOLOSS LS está disponible en una variedad de formas, incluyendo tiras de juntas, puntos circulares y cuadrados y láminas cuadradas y rectangulares (Figura 2).

Figura 2: La espuma de poliuretano ISOLOSS LS está disponible en una variedad de formas útiles que se pueden adaptar fácilmente a una amplia gama de aplicaciones. (Fuente de la imagen: 3M)

Las almohadillas circulares y cuadradas más pequeñas, como LS-2506-PSA-1-CIRCLE-50PK y LS-2006-PSA-2-X2-50PK, se usan comúnmente como parachoques. Tiras como la LS-1025LM/PSA 0.75"X180"-1RL, una tira de 0.75 in de ancho, 0.25 in de espesor con una densidad de 10 lb/ft³, son útiles para formar juntas.

Las formas de láminas más grandes, como LS-1506/PSA-5"X7"-10PK y LS-1006LM-PSA-12-X12-6PK, son útiles en aplicaciones de amortiguación acústica y de vibraciones. Se aplican a paneles y puertas para cambiar sus modos de vibración. La amortiguación de vibraciones funciona disipando energía a medida que la espuma amortiguadora se extiende y comprime debido a la tensión de flexión de la capa base (Figura 3).

Figura 3: La espuma ISOLOSS LM que se adhiere con adhesivo a la capa base disipa energía a medida que se flexiona. (Fuente de la imagen: 3M)

La amortiguación aumenta con el aumento del espesor de la capa de espuma amortiguadora. Cambiar la densidad de la espuma también afecta la amortiguación. No es necesario cubrir todo el panel; cubrir tan solo el 25 % del área del panel reducirá notablemente el nivel de vibración.

Conclusión

Es interesante ver tecnologías que a veces damos por sentadas en una aplicación completamente nueva, en especial cuando se trata de diversión. La demostración de la pelota de golf realmente mostró el potencial de la espuma absorbente de energía. Los productos ISOLOSS LS de 3M continúan resolviendo problemas de vibración, golpes y sellado mientras conservan su forma y capacidad de sellado a lo largo de su vida útil. En el proceso de hacerlo, toleran ambientes extremos y son resistentes a las llamas y a los productos químicos.