沖擊、振動和過熱對任何電子系統設計都是一種威脅，因為它們會迅速導致系統故障。此外，操作時噪音過大會引起客戶投訴和過多的維修電話。此外，冷卻不良會增加成本。

　　振動和噪音可能來自安裝不當的冷卻風扇。維修面板和檢修口周圍的空氣泄漏會泄漏冷空氣，從而提高空氣溫度并降低通風和空調系統的冷卻效率。由于機械共振，外殼可能會發出嘎嘎聲和振動。

　　雖然噪音、振動和溫度升高幾乎是不可避免的，但它們需要盡量減少。為此，設計師可以求助于吸能聚氨酯泡沫墊圈、保險杠和阻尼器。然而，選擇正確的材料需要了解它們的主要特性和性能。

　　本文將著眼于設計師在選擇阻尼材料時需要考慮的關鍵特性，并以3M 的 ISOLOSS LS聚氨酯泡沫產品作為實際示例。本文將展示 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫產品如何用于保護最苛刻應用中的關鍵設備，從而節省設計人員的時間和成本。

　　ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫

　　3M 的 ISOLOSS 材料是細孔、高密度聚氨酯泡沫。它們耐用且能吸收能量，具有低壓縮永久變形和一致的力偏轉，并且可在較寬的溫度范圍內使用。它們有多種密度、厚度和形式，包括墊片條、圓形和方形，以及方形和矩形片材（圖 1）。

　　圖 1：3M ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫有多種有用的形狀可供選擇，可用作保險杠、墊圈、隔振器和阻尼片。（圖片來源：3M）

　　除了提供多種形狀外，ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫還提供四種不同的密度：10 （160.2）、15 （80.1）、20 （320.4） 和 25 （400.5） 磅/立方英尺 （lb/ft） 3 ） （千克每立方米 （kg/m 3 ））。密度對于將聚氨酯泡沫與特定應用相匹配很重要。所有這些泡沫產品的工作溫度范圍為 -40°C 至 +107°C（-40°F 至 228°F）。

　　聚氨酯泡沫用于三類不同的應用：墊片、緩沖和支撐以及能量控制。墊片需要能夠密封間隙、吸收機械沖擊和振動，并在配合表面之間提供密封。風扇和外殼之間的墊圈可提供隔振功能并提供密封以防止壓力損失。緩沖和支撐涉及將物體彼此隔離，例如門上的保險杠關閉開關以監控門關閉。保險杠緩沖開關，減少門關閉的沖擊。較小的圓形和方形焊盤，例如LS-2506-PSA-1-CIRCLE-50PK或LS-2006-PSA-2-X2-50PK， 通常用于此類應用。能量控制包括通過沖擊或沖擊吸收和減振來減少機械能。

　　聚氨酯泡沫的主要特性

　　所有這些應用都取決于泡沫保持其形狀并提供對壓縮它的物體的力的能力。衡量這些特性的兩種聚氨酯泡沫規格是抗壓縮永久變形性，通常稱為壓縮永久變形，以及壓縮力變形 （CFD）。

　　壓縮永久變形是持續壓縮后泡沫永久變形的量度。壓縮永久變形值低表明泡沫在反復或連續壓縮后將恢復到其原始厚度。根據 ASTM D1667（柔性蜂窩材料的標準規范），3M ISOLOSS LS 泡沫在室溫下的壓縮變形小于 1%。

　　ASTM D3574 D 涵蓋了柔性多孔材料的標準測試方法，規定了壓縮永久變形的測量。被測試的材料被壓縮到 50% 的厚度并長時間暴露在高溫下。壓縮永久變形是壓縮后失去的原始厚度的百分比。

　　需要良好抗壓縮永久變形的典型應用是空調的過濾器機架密封（圖 2）。

　　圖 2：具有低壓縮永久變形的 ISOLOSS LS 泡沫墊圈密封空調過濾器架的檢修門，在將過濾器固定到位的同時最大限度地減少空氣泄漏。（圖片來源：3M）

　　空氣過濾器架使用具有低壓縮變形的聚氨酯泡沫來密封過濾器外殼并將過濾器固定到位。當過濾器被移除以進行更換或清潔時，泡沫會膨脹回幾乎其全部厚度。低壓縮永久變形確保密封件繼續保持其性能，無論它被壓縮多長時間。該應用將使用像 3M 的LS-1025LM/PSA -0.75 英寸 （in.） x 180 in.-1RL 這樣的墊片泡沫。LS-1025LM/PSA 是一種 0.75 英寸寬、0.25 英寸厚的帶材，密度為 10 lb/ft 3 。這種柔軟的泡沫貼合過濾器并將其固定在適當的位置，同時仍能密封門開口。

　　CFD 代表不同壓縮程度下泡沫的堅固性。ASTM D3574C 通過將泡沫從其原始厚度的 100% 壓縮到 30%（即壓縮 10% 到 70%）來測試 CFD。當泡沫被壓縮時，測量壓縮表面施加以將泡沫減小到特定厚度的力。重要的是要記住，這也是泡沫施加在壓縮表面上的力。圖 3 顯示了作為施加力函數的壓縮曲線。為每個 ISOLOSS LS 泡沫密度提供了 CFD 表格和/或圖表，以便微調每個應用的泡沫選擇過程。

　　圖 3：四種可用泡沫密度（10、15、20 或 25 （lb/ft 3 ））的一系列 CFD 圖。可以通過使用更高密度的泡沫或增加壓縮來實現增加的力。（圖片來源： 3M）

　　考慮一個緩沖應用，其中兩個表面必須通過 100 kPa （14.5 psi） 的壓力保持分開。這可以使用壓縮到大約 16% 的 25 lb/ft 3泡沫、壓縮到大約 28% 的 20 lb/ft 3 、壓縮到大約 50% 的 15 lb/ft 3 或壓縮到 10 lb/ ft 3的泡沫來實現到 70% 左右。

　　減振和減噪

　　結構阻尼是一種通過將機械能轉化為熱能來消除機械能的方法。阻尼材料使用強力粘合劑直接應用于結構表面（圖 4）。

　　圖 4：附著在表面上的 ISOLOSS LS 泡沫板可以提供噪音阻尼；它們與各種 3M 壓敏粘合劑兼容。（圖片來源：3M EAR 事業部）

　　這種自由層阻尼系統是最簡單的形式。由于來自基礎結構的彎曲應力，阻尼材料的拉伸和壓縮導致能量消散。即使使用這個簡單的系統，適當設計的阻尼處理也可以產生顯著的效果，特別是對于可能降低 20 分貝（A 加權）（dBA）或更多的沖擊噪聲。阻尼材料有方形或矩形片材，以及圓形或方形貼片。這些片材可以進行模切或激光切割，以便于 OEM 組裝，或作為維修改裝套件。為了有效，覆蓋范圍不必是全部的，只需 25% 的表面覆蓋率就可以實現 10 分貝或更多的沖擊噪聲降低。較大的片材形式，例如 3M 的LS-1506/PSA-5“x7”-10PK和LS-1006LM-PSA-12“x12”-6PK，可用于阻尼應用。由于它們的柔韌性，這些泡沫適用于大多數產品設計。

　　決定阻尼和降噪量的因素有四個：

　　基材的種類和厚度。

　　阻尼材料在工作溫度和頻率下的厚度和特性。

　　阻尼材料厚度與基材厚度之比。

　　阻尼材料覆蓋的表面積百分比。

　　阻尼和振動控制技術利用聚氨酯泡沫將機械運動轉化為低熱量的能力，從而降低噪音和振動水平。ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫為這些應用提供能量控制，即使在惡劣的環境中也能保持形狀并保持形狀、貼合和功能。

　　表 1 總結了四種可用密度的 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫的完整規格。除了壓縮永久變形阻力和壓縮力（負載）撓度的關鍵規格外，該表還列出了用于鑒定泡沫材料的測試標準。

　　表 1：顯示了 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫在四種可用密度下的典型特性。（圖片來源：3M）

　　結論

　　振動、沖擊、噪音和極端溫度對于許多系統設計來說都是現實，但正確的阻尼材料可以大大減輕它們的影響。如圖所示，3M 的 ISOLOSS LS 聚氨酯泡沫有多種形狀、密度和厚度，它們可以承受各種環境并提供較長的使用壽命。它們適合用于密封開口和減少振動的墊片應用。在緩沖和支撐應用中，它們可以在固定子組件的同時減少沖擊和振動。最后，在阻尼操作中，它們用于降低噪音。