De ce roțile cu role din poliuretan depășesc în performanță roțile din nailon în medii sensibile la zgomot, cum ar fi bibliotecile?

Știința materialelor care stă efectiv la baza zgomotului produs de roțile cu role

Zgomotul de rulare al roților cu role nu este aleatoriu. El provine din două interacțiuni la nivel fizic: nepotrivirea de duritate dintre materialul roții și suprafața podelei, precum și capacitatea de amortizare a compusului din care este realizată roata. Materialele mai dure transmit eficient vibrațiile, ceea ce înseamnă că neregularitățile suprafeței, îmbinările podelei și chiar mici particule de murdărie aflate sub roată se transformă direct în zgomot de impact perceput auditiv. Materialele mai moi absorb această energie înainte ca ea să se transforme în sunet.

Nailonul are o duritate de aproximativ Shore D 80–85 pe scara durometrului. Roțile cu role din poliuretan se situează, de obicei, în intervalul Shore A 85–95, ceea ce le face semnificativ mai moi, dar totuși capabile să suporte sarcini mari. Această diferență de duritate reprezintă motivul cel mai important pentru care poliuretanul rulează mai liniștit, dar nu este singurul factor relevant.

Modul în care poliuretanul absoarbe impactul în zona de contact

Zona de contact este locul unde are loc întreaga acțiune acustică. Când o roată se rostogolește peste o bandă de prag, o îmbinare dintre plăcile de podea sau o mică bucată de nisip, materialul roții se deformează momentan, apoi revine la forma inițială. În poliuretan, acest ciclu de deformare disipează energia sub formă de frecare moleculară internă, în loc să o transmită în exterior ca vibrație. Această proprietate se numește amortizare prin histerezis, iar poliuretanul prezintă o cantitate semnificativ mai mare decât nilonul.

O consecință practică: o roată din nilon care lovește o îmbinare de 1 mm a podelei generează un clic ascuțit care se propagă prin structura caruciorului și în aerul înconjurător. O roată din poliuretan care traversează aceeași îmbinare produce un sunet surd, care adesea rămâne sub pragul de percepție într-o încăpere liniștită. Testele acustice menționate în literatura tehnică a Asociației Producătorilor de Roți și Role (CWMA) au documentat reduceri ale nivelului de zgomot cu 8–15 dB între roțile din termoplastice dure și echivalentele lor din poliuretan, pe suprafețe de podea comparabile.

Protecția podelei ca efect secundar acustic

Există și un beneficiu mecanic asociat, de menționat. Aceeași deformare care face ca poliuretanul să fie liniștit distribuie, de asemenea, încărcarea în mod mai uniform pe suprafața de contact, ceea ce reduce presiunea maximă exercitată asupra suprafeței podelei. Nylonul concentrează forța pe o zonă de contact mai îngustă, deoarece nu se deformează, ceea ce generează atât un nivel mai ridicat de zgomot, cât și un risc mai mare de zgârietură sau de deformare (indentare) a tipurilor mai moi de podea.

Nylonul păstrează totuși avantaje în medii cu uleiuri, solvenți sau temperaturi ridicate, unde poliuretanul poate deveni mai moale sau se poate umfla. Această compensare merită cunoscută: poliuretanul nu este o soluție universală.

O schimbare din lumea reală de la nylon la poliuretan

În cadrul unei actualizări a echipamentelor dintr-o bibliotecă universitară din centrul Chinei, echipa de achiziții a achiziționat inițial tărgițe pentru cărți cu roți din nylon, datorită costului unitar mai scăzut. După instalare, plângerile personalului din sălile de lectură privind zgomotul produs de tărgițe în timpul reașezării cărților au determinat o revizuire a materialelor utilizate. Testele de zgomot în timpul rulării efectuate pe podeaua din beton acoperită cu epoxidă din clădire au arătat că roțile din nylon generau un nivel sonor mediu de 62–65 dB la o distanță de 3 metri în timpul mișcării normale a tărgițelor. Roțile din poliuretan montate pe aceleași cadre ale tărgițelor au redus această valoare la 51–54 dB în condiții identice, adică o scădere de aproximativ 10 dB, ceea ce corespunde unei percepții de reducere la jumătate a intensității zgomotului.

Comutatorul a eliminat, de asemenea, urmele de zgârietură care apăruseră pe stratul superficial al podelei, un beneficiu suplimentar privind întreținerea care nu fusese anticipat în analiza inițială.

Potrivirea formulării din poliuretan cu aplicația specifică

Nu toate roțile din poliuretan sunt identice. Duritatea Shore, chimia uretanului (bazată pe polieter sau pe poliester) și materialul miezului influențează modul în care o roată funcționează în exploatare.

1. Formulările cu duritate Shore A 85–90 oferă cea mai bună atenuare a zgomotului pentru rafturile mobile și cărucioarele de uzură ușoară.

2. Opțiunile cu duritate Shore A 92–95 sacrifică parțial amortizarea în favoarea unor capacități de încărcare mai mari, fiind potrivite pentru echipamentele rulante mai grele.

3. Uretanul pe bază de polieter rezistă mai bine hidrolizei în mediile de depozitare umede.

4. Uretanul pe bază de poliester suportă încărcări statice mai mari, cu o deformare plastică (creep) mai redusă în timp.

Materialul miezului roții are, de asemenea, importanță. O roată din poliuretan cu miez din oțel va transmite mai multă vibrație prin butuc și priză decât o variantă cu miez din nylon, chiar dacă compozițiile benzii de rulare sunt identice.

Când poliuretanul are un sens practic în afara domeniului zgomotului

Argumentul acustic este clar, dar roțile din poliuretan aduc și alte proprietăți care extind valoarea lor dincolo de mediile sensibile la zgomot. Aderența lor pe plăci netede și beton lucios reduce derapajul carucioarelor pe podele înclinate. Elasticitatea lor oferă o anumită absorbție a șocurilor în instalații unde echipamentele sunt mutate frecvent prin lifturi de serviciu cu praguri neregulate.

Limitarea de reținut este rezistența chimică. Roțile din poliuretan nu trebuie specificate pentru medii cu expunere regulată la solvenți aromatici, compuși clorinați sau temperaturi susținute peste 80 de grade Celsius, unde nylonul sau alți polimeri ingineriți oferă o performanță mai fiabilă.

Yirong produce roți cu role din poliuretan într-o gamă variată de grade de duritate și clase de încărcare, iar calitatea producției este garantată de procese certificate ISO și TUV, ceea ce facilitează potrivirea formulării cerințelor aplicației fără a supra-ingineri specificația.