1. Увођење
Полиоксиметилен (ПОМ), обично називају ацеталан или трговачким називима као што је Делрин®, је полукристални инжењерски термопласт цијењен због своје комбинације високе крутости, одлична отпорност на хабање и замор, ниско трење, и изванредна стабилност димензија.
ПОМ је полимер првог избора за прецизне механичке делове (зупчаници, чашица, клизачи) где чврсте толеранције, потребно је ниско трење и дуг животни век.
Овај чланак даје техничку, преглед ПОМ хемије заснован на подацима, својства, прерада, апликације, ограничења и будући правци.
2. Шта је ПОМ?
Полиоксиметилен (ПОМ) — често називан ацеталан, полиацетал или комерцијалним називима као нпр Делрин®, Хостаформ®, и Ултраформ® — је полукристални инжењерски термопласт који се карактерише понављањем –ЦХ2–О– (метилен-окси) кичма.
Комбинује висок степен кристалности са везом етарског типа, производећи чврсти материјал, димензионално стабилно, ниског трења и високе отпорности на хабање и замор.
Ови атрибути чине ПОМ полимером првог избора за прецизне механичке компоненте које захтевају поновљиву геометрију и дуг радни век.
Две комерцијалне породице
ПОМ се производи и испоручује у две главне хемије које одређују обраду и перформансе:
- ПОМ-хомополимер (Пом-х) — произведен полимеризацијом формалдехида. Хомополимерне класе обично показују већу кристалност, нешто већа крутост и боља отпорност на пузање.
Пружају максималне механичке перформансе, посебно на собној температури, али су нешто осетљивији на термичку оксидацију током обраде. - ПОМ-кополимер (Пом-ц) — произведен кополимеризацијом триоксана или формалдехида са малом фракцијом стабилизирајућег комономера.
Врсте кополимера су мање склоне термичкој деградацији и промени боје приликом обраде, имају шири прозор за обликовање и често дају бољу контролу димензија у захтевним условима обликовања.
3. Физичка својства ПОМ-а (типичне вредности)
Вредности су типични распони добављача и варираће у зависности од степена, садржај пунила и метода испитивања. Користите листове са подацима добављача за спецификације критичне за дизајн.
| Имовина | Типична вредност |
| Густина | ≈ 1.41 г · цм⁻³ |
| Тачка топљења (Тм) | ~165–175 °Ц |
| Стаклени прелаз (Тг) | ≈ −60 °Ц (знатно испод сервисних температура) |
| Апсорпција воде (равнотежа) | ~0,2–0,3 теж.% (врло низак) |
| Топлотна проводљивост | ~0,25–0,35 В·м⁻¹·К⁻¹ |
| Коефицијент топлотног ширења (линеарни) | ~110–130 ×10⁻⁶ К⁻¹ (аморфни смер зависан) |
| Специфична топлота | ~1,6–1,8 кЈ·кг⁻¹·К⁻¹ |
4. Кључна својства ПОМ-а: Механички, Термички, анд Цхемицал
Механичка својства (собна температура, 23 °Ц — типични инжењерски опсези)
| Имовина | Типичан распон (уредан ПОМ) | Практична напомена |
| Затезна чврстоћа (принос) | 50–75 МПа | Хомополимерне класе на горњем крају; кополимер нешто ниже |
| Затезни модул (Младић) | ≈ 2,8–3,5 ГПа | Чврста у поређењу са многим инжењерским пластикама |
| ФлекУрални модул | ≈ 2,6–3,2 ГПа | Добра крутост на савијање |
| Издужење при прекиду | 20-60 % | Дуктилни режим квара; варира у зависности од степена и брзине тестирања |
| Зарезани утицај (Цхарпи) | ~ 2-8 кј · мкоинфо (овисно о раду) | ПОМ показује добру жилавост; пунила мењају понашање |
| Тврдоћа (Роквел Р) | ~70–100 Р | Добра површинска тврдоћа за отпорност на хабање |
| Снага умор | Високо — ПОМ се добро понаша у цикличном контакту савијања и котрљања | Пожељно за зупчанике, чашица |
Топлотна својства ПОМ-а
- Температура услуге: континуирана употреба обично до ≈ 80–100 °Ц на дуго трајање; кратки излети до 120–130 °Ц могуће су у зависности од разреда и окружења.
- Топљење/обрада: растопити опсег около 165–175 °Ц. Прозор за обраду је релативно узак; термичка контрола у калупу је важна.
- Термичка деградација: продужено излагање изнад ~200 °Ц може изазвати деполимеризацију и ослобађање ниског нивоа формалдехида; избегавајте прегревање током обраде или стерилизације.
Хемијска отпорност ПОМ-а
- Одличан: хидрокарбони, алифатски растварачи, горива, уља, масти, много детерџената и благих алкалија.
- Добри: многи органски растварачи на умереним температурама.
- Сиромашан / избегавати: јаки оксиданти (азотна киселина, хромна киселина), концентроване киселине, јаки халогенизовани угљоводоници (на температури) и услови који промовишу хидролизу на високој температури.
- Бележити: ПОМ се често користи у горивим и хидрауличким системима због своје отпорности на горива и уља.
Димензиона стабилност ПОМ-а
- Ниско упијање влаге (~0,2%) даје димензионалну стабилност далеко бољу од најлона (Отац).
- Висока кристалност даје ниско пузање на собној температури; међутим, пузање се повећава са температуром која се приближава границама рада.
Дизајн за пузање у носивим и носивим апликацијама, посебно на повишеним температурама.
5. Методе обраде и производње
- Убризгавање — доминантна метода за прецизне делове.
Типично упутство: суви пелети (80°Ц 2-4 сата), Температура бурета/топине ~190–230 °Ц у зависности од квалитета, температура калупа 60–100 °Ц за подстицање кристализације и смањење савијања. - Екструзија за шипке, лимови и профили (екструдирана шипка која се обично користи за машинску обраду материјала).
- Компресијско обликовање за велике плоче или специјалне делове.
- Обрада од шипке/шипке — ПОМ машине веома добро: чисти чипс, мало хабања алата, могуће уске толеранције; широко се користи за прототипове и делове мале запремине.
- Придружити се: лепљење могуће са површинским третманима; механичко причвршћивање и ултразвучно заваривање су уобичајене методе монтаже.
Практична обрада белешки: ПОМ је осетљив на влагу (Површинске недостатке) и термички осетљиви (деполимеризација). Контролисано сушење и исправна температура топљења су од суштинског значаја.
6. Предности и ограничења ПОМ-а
Кључне предности
- Супериорна механичка равнотежа: Комбинује високу чврстоћу (60–75 МПа) и дуктилност (10–50% истезање), надмашују већину инжењерске пластике
- Изузетна димензионална стабилност: Ниска апсорпција воде и чврсто термичко ширење обезбеђују доследне перформансе у влажним/температурним варијантама окружења
- Самоподмазујућа својства: Низак коефицијент трења (0.15-0.20) смањује хабање и елиминише потребу за подмазивањем у многим применама
- Одлична обрада: Омогућава прецизну машинску обраду прилагођених делова уз минимално хабање алата
- Хемијска отпорност: Инертан према већини растварача, киселине, и базе — погодне за компоненте за руковање течностима
- Лагана: Густина (1.41 Г / цм³) јесте 1/3 то од месинга и 1/5 оно од челика, смањење тежине компоненте
Ограничења
- Ниска отпорност на високе температуре: Температура континуиране употребе (<110° Ц) ограничава примену у окружењима са високим температурама (Нпр., издувни системи мотора)
- Запаљивост: Немодификовани ПОМ је запаљив (УЛ 94 ХБ рејтинг); класе отпорне на пламен (УЛ 94 У-0) захтевају адитиве (Нпр., магнезијум хидроксид)
- Лоша УВ отпорност: Деградира под продуженом сунчевом светлошћу (жутило, губитак снаге)— захтева УВ стабилизаторе за спољашњу употребу
- Крхкост на ниским температурама: Хомо-ПОМ постаје крт испод –40°Ц (јачина удара опада 50%), ограничавање криогених примена
- Ризик од термичке деградације: Ослобађа формалдехид ако се прегреје (>230° Ц), захтевају строгу контролу обраде
7. Примене ПОМ-а
ПОМ-ов сет својстава одговара многим механичким захтевима. Репрезентативне апликације:
- Прецизни зупчаници и зупчаници (потрошачки апарати, штампачи, роботика)
- Чашица, лежајеви и клизачи — ниско трење, дуг животни век у сувим или подмазаним условима
- Пумпе и компоненте вентила — отпорност на хемикалије и гориво
- Причвршћивачи и клипови где су стабилност димензија и жилавост битне
- Кућишта конектора и електрични изолатори
- Аутомобилска опрема и функционалне компоненте (хардвер врата, системи за закључавање)
- Медицински уређаји (без имплантата) — ПОМ се користи тамо где је потребно чишћење/стерилизација и контрола димензија
Укључите пунила (стакло, угљеник, ПТФЕ) мења апликације: ПОМ пуњен стаклом за већу крутост, ПТФЕ пуњен за мање трење и боље хабање.
8. Оптимизација перформанси и разматрања дизајна
Оптимизација перформанси путем модификације
- Ојачани ПОМ: Додатак стаклених влакана (10–30 теж.%) повећава крутост (модул савијања до 5 ГПА) и температуру отклона топлоте (до 140°Ц)—користи се у аутомобилским конструкцијским деловима
- ПОМ отпоран на хабање: Уградња ПТФЕ (5–15 теж.%), графит (2–5 теж.%), или молибден дисулфида (МоС₂, 1–3 теж.%) смањује коефицијент трења на 0,05–0,10—идеално за клизне компоненте велике брзине
- ПОМ отпоран на пламен: Успоривачи пламена без халогена (Нпр., магнезијум хидроксид, 20–30 теж.%) упознајте УЛ 94 У-0, проширење употребе у електронским кућиштима
- УВ-стабилизовани ПОМ: Додатак ометаних аминских светлосних стабилизатора (ХАЛС, 0.1–0,5 теж.%) спречава УВ деградацију—погодно за спољашњу примену
Разматрање дизајна
- Дебљина зида: Одржавајте уједначену дебљину (1–5 мм за бризгање) да би се избегло савијање; минимална дебљина = 0.5 мм (Танки зидни делови)
- Нацрт углова: 1–2° за бризгање, 3–5° за екструзију како би се спречило лепљење калупа
- Филете & Радии: Минимални радијус филета = 0,5–1,0 мм за смањење концентрације напрезања и побољшање протока током калуповања
- Избегавајте оштре углове: Оштре ивице повећавају напрезање и ризик од кртог лома—користите заобљене углове (полупречник ≥0,5 мм)
- Оптимизација обраде: За прецизне делове, користите контролу температуре калупа (60-80 ° Ц) и мала брзина убризгавања како би се смањио преостали стрес
9. Поређење са другим инжењерским пластичним масама
| Имовина / Критеријум | ПОМ (Ацеталан) | Најлон (ПА6 / ПА66) | ПТФЕ (Тефлон) | Завирити | УХМВ-ОР | Пбт |
| Густина (г · цм⁻³) | ≈ 1,40–1,42 | ≈ 1,13–1,15 | ≈ 2,10–2,16 | ≈ 1,28–1,32 | ≈ 0,93–0,95 | ≈ 1,30–1,33 |
| Затезна чврстоћа (МПА) | ~50–75 | ~60–85 | ~20–35 | ~90–110 | ~20–40 | ~50–70 |
| Јангов модул (ГПА) | ~2,8–3,5 | ~2,5–3,5 | ~0,3–0,6 | ~3.6–4.1 | ~0,8–1,5 | ~2.6–3.2 |
| Топљење / сервисна темп (° Ц) | Тм ~165–175 / услуга ~80–100 | Тм ~215–265 / услуга ~80–120 | Тм ~327 / услуга до ~260 (хем/трибо границе) | Тм ~343 / услуга ~200–250 | Тм ~130–135 / услуга ~80–100 | Тм ~220–225 / услуга ~ 120 |
| Апсорпција воде (равнотежа) | ~0,2–0,3 теж.% | ~1–3 теж.% (зависи од РХ) | ≈ 0% | ~0,3–0,5 теж.% | ~0,01–0,1 теж.% | ~0,2–0,5 теж.% |
| Коефицијент трења (осушити) | ~0,15–0,25 | ~0,15–0,35 | ~0,04–0,15 (врло низак) | ~0,15–0,4 | ~0,08–0,20 | ~0,25–0,35 |
Носити / трибологија |
Одличан (клизни делови, зупчаници) | Добри (побољшава када се напуни) | Сиромашан (побољшава у попуњеним разредима) | Одличан (најбоље попуњене оцене) | Одличан за отпорност на хабање | Добри |
| Хемијска отпорност | Добри (горива/уља, многи растварачи) | Добри / селективни; осетљив на јаке киселине/алкалије | Изванредан (скоро универзална) | Одличан (многи агресивни медији) | Веома добар (многи медији) | Добри (хидролиза у неким условима) |
| Обрада | Одличан (машине попут метала) | Добри (хабање алата умерено) | Поштено — обрађује се од гредица; тешко везати | Добри (обрадив, али чвршћи од ПОМ-а) | Изазован (гумене - потребне контроле) | Добри |
| Димензионална стабилност | Веома добар (ниска хигроскопност) | Умерен (осетљив на влагу) | Одличан (практично нема ефекта влаге) | Одличан | Веома добар | Добри |
Типичне апликације |
Зупчаници, чашица, причвршћивачи, клизни делови, компоненте горива | Зупчаници, лежајеви, кућишта, везице за каблове | Печат, хемијске облоге, лежајеви ниског трења, РФ супстрат | Компоненте вентила, високотемпературни лежајеви, Медицински имплантати | Линијски, јастучићи за ношење, Делови за транспортне траке | Конектори, кућишта, аутомобилски електрични делови |
| Белешке / упутство за одлучивање | Економичан, механички полимер са ниским трењем за прецизне делове при умереној Т | Свестран; изаберите када је потребна чврстина, али очекујте промену димензија са влагом | Користи се када је потребна апсолутна хемијска инертност и најмање трење; чувај се пузи | Врхунски полимер за високе температуре, употреба високог оптерећења (веће трошкове) | Најбоље за екстремно хабање и ударце; ниска густина | Добар инжењерски полимер опште намене са уравнотеженим својствима |
10. Одрживост и рециклирање
- Рециклирање: ПОМ је термопластичан и може се рециклирати механичким поновним млевењем; регрут материјал се обично користи у некритичним компонентама. Хемијска рециклажа је мање уобичајена, али је технички изводљива.
- Животни циклус: дуг радни век механичких компоненти често побољшава еколошке перформансе животног циклуса у односу на пластику за једнократну употребу.
- Безбедносна разматрања: термичка разградња може ослободити формалдехид—прерада отпада и спаљивање морају бити у складу са локалним еколошким прописима.
- Рециклирани садржај: све више у индустријској пракси, али дизајнери треба да провере задржавање механичких својстава за критичне делове.
11. Будући трендови & Иновације у ПОМ-у
Адванцед Модифицатион Тецхнологиес
- Филери високих перформанси: ПОМ ојачан графеном (0.1–0,5 теж.% графена) побољшава затезну чврстоћу тако што 20% и топлотне проводљивости по 30%, циљање на апликације у ваздухопловству и електроници
- Биоразградиве ПОМ мешавине: Мешање ПОМ-а са биоразградивим полимерима (Нпр., Плашт, Пха) побољшава компостабилност уз задржавање механичких својстава—погодно за потрошну робу за једнократну употребу
Процессинг Инноватионс
- 3Д Напредак у штампању: ПОМ филаменти високих перформанси са побољшаном адхезијом слоја (снага = 95% расутог ПОМ) и веће брзине штампања (до 100 мм / с) омогућити масовну производњу делова по мери
- Декорација у калупу (ИМД): Интеграција декоративних филмова током бризгања побољшава естетску привлачност ПОМ робе широке потрошње (Нпр., Случајеви паметних телефона, Хардвер намештаја)
Пријаве у настајању
- Електрична возила (ЕВС): ПОМ се све више користи у кућиштима ЕВ батерија, моторни делови, и конектори за пуњење због своје мале тежине, хемијска отпорност, и димензионална стабилност – очекује се да ће потражња расти 12% годишње кроз 2030
- Ваздухопловство: Мала тежина, ПОМ компоненте високе чврстоће (Нпр., унутрашње заграде, кућишта сензора) смањити потрошњу горива у авиону—усвајање убрзано строгим прописима о емисијама
- Медицински имплантати: Биоактивни ПОМ (обложен хидроксиапатитом) промовише интеграцију костију, проширење употребе у ортопедским имплантатима (Нпр., ХИП СТЕМС, кичмени кавези)
12. Закључак
ПОМ (полиоксиметилен) је зрело, свестрани инжењерски термопласт који премошћује јаз између економичне робне пластике и полимера високих перформанси.
Његова комбинација крутости, отпорност на хабање, ниско трење, ниско упијање влаге, и одлична стабилност димензија чини га идеалним избором за прецизне механичке делове и динамичке компоненте.
Дизајн, обрада и избор квалитета морају бити усклађени са радним окружењем—температуром, излагање хемикалијама и оптерећење—да би се максимизирао дуг радни век и поузданост материјала.
Често постављана питања
Која је разлика између ПОМ-а и најлона (ПА6/ПА66)?
ПОМ нуди бољу стабилност димензија (ниска апсорпција воде <0.2% вс. ПА6 8%), мање трење (0.18 вс. 0.35), и супериорна хемијска отпорност.
ПА6/ПА66 има већу дуктилност (издужење до 200%) и отпорност на удар, али бубри у влази, смањење прецизности.
Када да изаберем Хомо-ПОМ вс. Цо-ПОМ?
Изаберите Хомо-ПОМ за високу чврстоћу, круте апликације (Нпр., зупчаници, причвршћивачи) где су кристалност и крутост критичне.
Изаберите Цо-ПОМ за компоненте подложне ударима (Нпр., шарке, клипови) или сложених пројеката обликовања, јер нуди бољу жилавост и обрадивост.
Може ли се ПОМ користити у системима за гориво?
Да. ПОМ има добру отпорност на горива, уља и многих растварача и широко се користи у компонентама система за гориво. Увек проверите са специфичном мешавином горива и температурним опсегом.
Која је безбедна температура непрекидног рада за ПОМ?
Дизајн за дуготрајну употребу испод ~80–100 °Ц. Кратки излети до ~120 °Ц су могући уз одговарајући избор степена и валидацију.
Да ли ПОМ бубри у води?
Врло мало. Равнотежно упијање воде је ниско (~ 0.2-03%), тако да је промена димензија од влаге незнатна у поређењу са најлоном.
Да ли је ПОМ безбедан контакт са храном?
Многи ПОМ разреди су у складу са прописима о контакту са храном; наведите оцене за храну или ФДА усаглашене када је потребно.
Коју максималну температуру ПОМ може да издржи?
Цо-ПОМ има сталну температуру употребе од 90–110°Ц, док је Хомо-ПОМ ограничен на 80–100°Ц.
Могуће је краткотрајно излагање 120-130°Ц, али продужено излагање изнад ових температура изазива термичку деградацију.
