PU หรือ Polyurethane เป็นวัสดุที่สามารถรับน้ำหนักและแรงกดได้ดี จึงถูกนำมาใช้ผลิตล้อ ลูกกลิ้ง และชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ต้องรองรับน้ำหนักในงานอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย
สำหรับล้อหรือลูกกลิ้ง PU ในงานทั่วไป ความสามารถในการรับน้ำหนักอาจอยู่ในช่วงประมาณ 360–900 กิโลกรัมต่อล้อ และล้อ PU สำหรับงานหนักบางประเภทสามารถรองรับน้ำหนักได้มากกว่า 1,000 กิโลกรัมต่อล้อ ทั้งนี้ค่าจริงขึ้นอยู่กับขนาด วัสดุ ความแข็ง โครงสร้าง และการออกแบบของชิ้นงาน
1. ตัวเลขการรับน้ำหนักโดยประมาณ
ความสามารถในการรับน้ำหนักของล้อหรือลูกกลิ้งจะแตกต่างกันไปตามประเภทและการออกแบบ ตัวอย่างเช่น
- ล้อหรือลูกกลิ้ง PU มาตรฐาน: สามารถรับน้ำหนักได้ประมาณ 360–900 กิโลกรัมต่อล้อ ในการใช้งานทั่วไป
- ล้อ PU สำหรับงานหนัก: ล้อที่ออกแบบมาสำหรับงาน Heavy Duty บางรุ่น เช่น ขนาดประมาณ 10 × 3 นิ้ว อาจรองรับน้ำหนักได้สูงถึงประมาณ 1,360 กิโลกรัมต่อล้อ
- ล้อยางทั่วไป: ความสามารถในการรับน้ำหนักอาจอยู่ที่ประมาณ 135–225 กิโลกรัมต่อล้อ ขึ้นอยู่กับชนิดและโครงสร้างของล้อ
ตัวเลขเหล่านี้เป็นเพียงค่าประมาณเพื่อใช้เป็นแนวทางเบื้องต้น ไม่ควรนำไปใช้แทนค่ารับน้ำหนักที่ผู้ผลิตกำหนดสำหรับชิ้นงานแต่ละรุ่น เพราะการออกแบบจริงมีผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนักโดยตรง
2. ปัจจัยอะไรที่กำหนดว่า PU รับน้ำหนักได้มากแค่ไหน?
การเลือก PU สำหรับงานรับน้ำหนักไม่ได้พิจารณาจากวัสดุเพียงอย่างเดียว แต่ต้องดูหลายปัจจัยประกอบกัน ได้แก่
ความแข็งของวัสดุ (Durometer)
โดยทั่วไป PU ที่มีค่าความแข็งสูงจะสามารถรับแรงกดและรักษารูปทรงได้ดีขึ้น เนื่องจากการยุบตัวภายใต้แรงกดน้อยลง
อย่างไรก็ตาม ความแข็งที่สูงกว่าไม่ได้หมายความว่าจะเหมาะกับทุกงาน เพราะวัสดุที่แข็งขึ้นอาจมีความสามารถในการดูดซับแรงกระแทกลดลง ดังนั้นควรเลือกค่า Durometer ให้เหมาะกับลักษณะการใช้งานจริง
การยึดติดระหว่าง PU กับแกน
รูปแบบการยึดติดระหว่างชั้น PU กับแกนกลางของล้อหรือลูกกลิ้งก็มีผลต่อการรับน้ำหนัก
ในงานที่ PU ถูก Bonded ยึดติดกับแกนอย่างเหมาะสม วัสดุจะสามารถทำงานร่วมกับแกนได้ดีและช่วยควบคุมการเสียรูปของชิ้นงานเมื่อรับแรง ในทางกลับกัน หากโครงสร้างหรือการยึดติดไม่เหมาะสม อาจเกิดการบวม การแผ่ตัว หรือการเสียรูปของ PU ภายใต้แรงกดได้
Shape Factor หรือสัดส่วนรูปทรง
Shape Factor เป็นอีกปัจจัยสำคัญในการออกแบบชิ้นส่วนยางและ PU ที่ต้องรับแรงกด
โดยทั่วไป หากชิ้นงานมีพื้นที่รับแรงมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ที่สามารถเสียรูปด้านข้างได้ วัสดุจะสามารถรับแรงกดได้ดีขึ้น ดังนั้นรูปทรงและสัดส่วนของชิ้นงานจึงมีผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนัก ไม่ใช่เพียงแค่ค่า Durometer เท่านั้น
ขนาดของชิ้นงาน
ขนาดของล้อหรือลูกกลิ้งก็มีผลโดยตรงต่อการกระจายน้ำหนัก เช่น เส้นผ่านศูนย์กลาง หน้ากว้าง และความหนาของชั้น PU
การออกแบบให้มีพื้นที่สัมผัสเหมาะสมกับน้ำหนักและลักษณะการใช้งาน จะช่วยกระจายแรงและลดการรับภาระเฉพาะจุดของวัสดุ
3. การรับน้ำหนักแบบสถิตต้องระวังอะไร?
นอกจากน้ำหนักขณะเคลื่อนที่แล้ว ยังต้องพิจารณากรณีที่ล้อหรือลูกกลิ้งต้องรับน้ำหนักค้างอยู่กับที่เป็นเวลานาน เช่น เครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่จอดอยู่กับที่เป็นเวลาหลายชั่วโมงหรือข้ามคืน
เมื่อวัสดุถูกกดทับต่อเนื่องเป็นเวลานาน อาจเกิดการเสียรูปถาวรบริเวณจุดสัมผัส หรือที่เรียกว่า Compression Set ได้
ดังนั้นหากเป็นงานที่ต้องรับน้ำหนักแบบสถิตเป็นเวลานาน ควรเผื่อ Safety Factor และเลือกชนิด PU ความแข็ง และโครงสร้างของชิ้นงานให้เหมาะสมกับน้ำหนักจริง แทนการเลือกจากค่ารับน้ำหนักสูงสุดเพียงอย่างเดียว
สรุป
PU มีคุณสมบัติด้านการรับแรงกดและการรับน้ำหนักที่ดี จึงเหมาะสำหรับนำไปผลิตล้อ PU ลูกกลิ้ง PU และชิ้นส่วนอุตสาหกรรม ที่ต้องรับน้ำหนักอย่างต่อเนื่อง
อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการรับน้ำหนักไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุ PU เพียงอย่างเดียว แต่ยังเกี่ยวข้องกับ Durometer การยึดติดกับแกน Shape Factor ขนาดของชิ้นงาน และลักษณะการใช้งานทั้งแบบเคลื่อนที่และแบบอยู่กับที่
ดังนั้นก่อนสั่งผลิตหรือเลือกใช้ล้อและลูกกลิ้ง PU ควรระบุน้ำหนักที่ต้องรับจริง ความเร็วในการทำงาน ลักษณะพื้นผิว และสภาพแวดล้อม เพื่อให้สามารถเลือกสเปกของ PU และโครงสร้างชิ้นงานได้เหมาะสมที่สุด
บทความโดย คุณกิม ไชยพิมุกต์
