Op het gebied van kunststofverwerking is polyacetaal POM, beter bekend als acetaalstaal of superstalen. De chemische naam is polyoxymethyleen, en het wordt ook vaak polyformaldehyde of acetaalhars genoemd. De belangrijkste structuureenheid is een kristallijne thermoplastische hars die bestaat uit (-CH₂O-).
Polyacetaal wordt hoofdzakelijk onderverdeeld in POM-H (polyacetaal-homopolymeer) en POM-C (polyacetaal-copolymeer). Het belangrijkste verschil tussen beide ligt in de moleculaire structuur en de eigenschappen:
De moleculaire ketens van polyacetaal-homopolymeer zijn regelmatiger en hebben een hogere kristalliniteit, waardoor de stijfheid, hardheid, kruipweerstand en vermoeidheidsweerstand opvallend beter zijn, waardoor het materiaal geschikt is voor onderdelen die een hoge sterkte en een hoge dimensionale stabiliteit vereisen;
Polyacetaal POM-C heeft, doordat er comonomeren aan zijn toegevoegd, een iets lagere kristalliniteit en een iets lagere sterkte, maar biedt een betere thermische stabiliteit, hydrolysebestendigheid, chemische corrosiebestendigheid en verwerkbaarheid. Het verwerkingsbereik is breder, waardoor het materiaal geschikter is voor complexe spuitgiettoepassingen, gietprocessen met een lange stromingsweg en toepassingen waarbij langdurig contact met heet water of chemische media plaatsvindt.
| Engelse spelling | Chemische naam | Betekenis |
| POM-C | Formaldehyde-copolymeer | Acetaal-copolymeer / Acetaal-copolymeer |
| POM-H | Formaldehyde-homopolymeer | Acetaalhomopolymeer / Acetaalhomopolymeer |
Hieronder geef ik een algemene toelichting op de sterkte van polyacetaal en aanverwante onderwerpen.
Sterkte van polyacetaal
Om de sterkte-eigenschappen van polyacetaalhars volledig te kunnen beoordelen, zal ik deze bespreken vanuit verschillende invalshoeken, zoals mechanische sterkte, slijtvastheid, maatvastheid, draagvermogen op lange termijn en de geschiktheid als vervangingsmateriaal:
Mechanische eigenschappen van polyacetaal
Treksterkte: De treksterkte van polyacetaal wordt doorgaans getest volgens ISO 527 of ASTM D638 normen. De treksterkte van copolymeer-POM bedraagt ongeveer 60 MPa, terwijl die van homopolymeer-POM doorgaans ongeveer 10% hoger ligt. Dankzij de hogere treksterkte zijn POM-onderdelen bestand tegen bepaalde trekbelastingen zonder gemakkelijk te breken, waardoor ze geschikt zijn voor tandwielen, connectoren, bevestigingsmiddelen en dragende constructieonderdelen. De materiaalkwaliteit, spuitgietomstandigheden en verwerkingsrichting beïnvloeden de daadwerkelijke trekprestaties, dus de materiaalkeuze voor toepassingen met hoge belasting moet worden afgestemd op de productstructuur en de bedrijfsomgeving.
Druksterkte: De druksterkte van POM wordt doorgaans gemeten volgens normen zoals ISO 604 / GB/T 1041. Die van copolymeer-POM bedraagt ongeveer 110 MPa, terwijl die van homopolymeer-POM doorgaans iets hoger ligt. Dankzij de goede drukweerstand heeft POM een hoog draagvermogen in samengedrukte onderdelen zoals bussen, kussens, schuifstukken en steunonderdelen. Tijdens de verwerking moeten lokale spanningsconcentraties en overmatige klemkrachten worden vermeden om drukvervorming of maatveranderingen bij langdurige belasting te beperken.
Buigsterkte: De buigsterkte van POM wordt doorgaans gemeten met een driepuntsbuigtest volgens ISO 178 of ASTM D790. Die van copolymeer-POM bedraagt ongeveer 90 MPa, terwijl die van homopolymeer-POM doorgaans ongeveer 10% hoger ligt. Dankzij de betere buigweerstand behoudt het materiaal zijn structurele stabiliteit bij buiging, bij het dragen van belastingen of bij compressie tijdens de assemblage, waardoor het geschikt is voor beugels, klikverbindingen, geleiderails en precisie-constructieonderdelen. De dikte van het onderdeel, het ribontwerp en de beheersing van de vormkrimp hebben een directe invloed op de buigdragende prestaties.
Slagvastheid: De slagvastheid van POM wordt doorgaans gemeten met de Izod-slagproef met inkeping, waarbij gangbare normen onder meer ASTM D256 en ISO 180 zijn. De slagvastheid met inkeping van copolymeer-POM bedraagt ongeveer 6 kJ/m², terwijl die van homopolymeer-POM ongeveer 9 kJ/m² bedraagt. Deze index wordt voornamelijk gebruikt om de weerstand van het materiaal tegen scheurvorming bij spanningsconcentraties of plotselinge schokken te beoordelen. Omdat POM gevoelig is voor inkepingen, moeten scherpe hoeken, diepe groeven en te kleine radii bij het ontwerp worden vermeden om het risico op scheurvorming te verminderen.
Buigmodulus: De buigmodulus van POM wordt doorgaans getest volgens de normen ISO 178 / GB/T 9341. Die van copolymeer-POM ligt rond de 2400-2600 MPa, terwijl die van homopolymeer-POM rond de 2800-3000 MPa ligt. Een hogere buigmodulus geeft aan dat POM een goede stijfheid en vervormingsweerstand heeft, waardoor het onder belasting een goede maatvastheid behoudt. Voor precisie-aandrijfonderdelen, glijdende onderdelen en montageonderdelen draagt een stabiele stijfheid bij aan een betere pasnauwkeurigheid en een langere levensduur.
Druksterkte: De druksterkte van polyacetaal (POM) wordt doorgaans gemeten door middel van druktests volgens ISO 604 of ASTM D695. Hierbij wordt meestal gebruikgemaakt van cilindrische of blokvormige proefstukken, waarop een axiale drukbelasting wordt uitgeoefend op een universele materiaaltestmachine. Het resultaat wordt berekend op basis van de maximale drukbelasting en het oorspronkelijke draagoppervlak. Voor POM wordt vaak de druksterkte bij een rek van 10% als referentie gebruikt, waarbij homopolymeer-POM ongeveer 126 MPa bedraagt en copolymeer-POM ongeveer 112 MPa. Door de hogere druksterkte is het materiaal geschikt voor bussen, kussens, steundelen en glijdende, dragende onderdelen, en behoudt het nog steeds een goede structurele stabiliteit onder langdurige drukomstandigheden.
Hardheid: De hardheid van polyacetaal wordt doorgaans uitgedrukt in Rockwell M-hardheid, en Shore D kan ook worden gebruikt voor een snelle vergelijking. De Rockwell-hardheid van homopolymeer-POM ligt over het algemeen rond M90-M94, terwijl die van copolymeer-POM rond M80-M85 ligt; het gebruikelijke Shore D-hardheidsbereik ligt rond D80-D94. Een hogere hardheid geeft POM een goede weerstand tegen indrukken, krassen en slijtage, waardoor het geschikt is voor tandwielen, schuifstukken, rollen en precisie-contactonderdelen. Verschillende hardheidsschalen hebben verschillende testprincipes, dus de daadwerkelijke keuze moet worden gebaseerd op het gegevensblad van de specifieke kwaliteit.
Rek bij breuk: De rek bij breuk van polyacetaal wordt doorgaans gemeten door middel van een trektest volgens ISO 527 of GB/T 1040, en wordt gebruikt om het vermogen van het materiaal om uit te rekken voordat het breekt te beoordelen. Conventioneel homopolymeer POM heeft over het algemeen een rek bij breuk van ongeveer 15%-30%, terwijl die van copolymeer POM ongeveer 30%-60% bedraagt. Een hogere rek bij breuk duidt op een betere taaiheid en een groter vermogen om vervormingen op te vangen. Copolymeer-POM heeft doorgaans een betere ductiliteit en is geschikter voor onderdelen die taaiheid, vervorming tijdens de assemblage of scheurweerstand vereisen.
Weerstand tegen vermoeidheid: De vermoeidheidsweerstand van polyacetaal wordt doorgaans gemeten door middel van trek-trek-, trek-druk- of buigvermoeidheidstests, en de resultaten worden over het algemeen beoordeeld aan de hand van het aantal cycli tot breuk en S-N-curves. POM heeft een vermoeidheidssterkte van ongeveer 35 MPa, wat relatief uitstekend is onder technische kunststoffen. Dankzij de goede vermoeidheidsweerstand is het materiaal bestand tegen herhaalde belastingen en periodieke bewegingen, waardoor het geschikt is voor tandwielen, bussen, drijfstangen, transmissieonderdelen en heen-en-weer bewegende constructieonderdelen.
Weerstand tegen kruip: De kruipweerstand van polyacetaal wordt doorgaans getest volgens ISO 899-1 of ASTM D2990, waarbij de vervorming in de loop van de tijd continu wordt geregistreerd bij constante temperatuur en constante belasting. POM heeft een goede kruipweerstand. Bij een test bij kamertemperatuur onder een belasting van 21 MPa gedurende 3000 uur bedraagt de kruipwaarde bijvoorbeeld ongeveer 2,31 TP3T. Dankzij de geringe kruipvervorming behouden onderdelen hun maatvastheid bij langdurige belasting, waardoor ze geschikt zijn voor precisie-assemblageonderdelen, dragende schuifelementen, steunonderdelen en positioneringscomponenten.
Slijtvastheid: De slijtvastheid van polyacetaal kan doorgaans worden beoordeeld aan de hand van Taber-slijtagetests, wrijvings- en slijtagetests met een pen op een schijf, drukringtests of heen-en-weer-wrijvingstests. Voor verschillende bedrijfsomstandigheden gelden verschillende methoden. De wrijvingscoëfficiënt van POM ligt doorgaans tussen 0,15 en 0,35. Dankzij de hoge kristalliniteit behoudt het een lage wrijving en een goede slijtvastheid, zelfs onder ongesmeerde omstandigheden. De slijtvastheid is beter dan die van gangbare technische kunststoffen zoals PA en ABS, waardoor het geschikt is voor onderdelen die langdurig aan wrijving worden blootgesteld, zoals tandwielen, lagers, bussen, schuifelementen, geleiderails en rollen.
Dichtheid: De dichtheid van POM kan doorgaans worden gemeten met behulp van de waterverplaatsingsmethode, dat wil zeggen door eerst de massa van het monster te wegen, vervolgens het verplaatste watervolume te meten en ten slotte de verhouding tussen massa en volume te berekenen. Over het algemeen heeft copolymeer-POM een dichtheid van ongeveer 1,41 g/cm³, terwijl die van homopolymeer-POM ongeveer 1,42 g/cm³ bedraagt. Door de lagere dichtheid biedt POM een duidelijk voordeel in termen van gewicht ten opzichte van metalen, terwijl het toch een goede sterkte, stijfheid en maatvastheid behoudt, waardoor het geschikt is om bepaalde metalen onderdelen te vervangen.
De hierboven genoemde typische meetwaarden voor de mechanische sterkte zijn in de volgende tabel samengevat
| Parameter (Typische waarde) | Copolymeer polyacetaal | Homopolymeer polyacetaal | Hoofddoel |
| Treksterkte | ≈ 60 MPa | Ongeveer 66 MPa | Vermogen om trekbelastingen te weerstaan |
| Druksterkte | ≈ 110 MPa | Ongeveer 121 MPa | Vermogen om drukbelastingen te weerstaan |
| Buigsterkte | ≈ 90 MPa | ≈ 99 MPa | Weerstand tegen buiging en breuk |
| Slagvastheid | ≈ 6 kJ/m² | ≈ 9 kJ/m² | Beoordeelt de slagvastheid onder omstandigheden met spanningsconcentratie |
| Buigmodulus | 2400–2600 MPa | 2800-3000 MPa | Stijfheid van het materiaal en weerstand tegen vervorming |
| Druksterkte | ≈ 112 MPa | ≈ 126 MPa | Langdurige samendrukking of structureel draagvermogen |
| Hardheid | Rockwell M80-M85; Shore D ≈ D80-D94 | Rockwell M90-M94; Shore D ongeveer D80-D94 | Weerstand tegen indrukken en krassen op het oppervlak |
| Rek bij breuk | ≈ 30%-60% | ≈ 15%-30% | Taaiheid, ductiliteit en breukvervormingsvermogen |
| Weerstand tegen vermoeidheid | ≈ 35 MPa | ≈ 35 MPa | Levensduur van onderdelen bij herhaalde belasting |
| Kruipweerstand | Kruip ≈ 2,31 TP3T bij kamertemperatuur, 21 MPa, 3000 uur | Meestal een hogere stijfheid, afhankelijk van de specifieke kwaliteit | Dimensionale stabiliteit bij langdurige belasting |
| Wrijvingscoëfficiënt | 0.15-0.35 | 0.15-0.35 | Prestaties van wrijvingsonderdelen zoals tandwielen, bussen, glijstukken en geleiderails |
| Dichtheid | 1,41 g/cm³ | 1,42 g/cm³ | Relatief licht materiaal, een lichtgewicht keuze |
Voor- en nadelen van polyacetaal:
Voordelen van polyacetaal:
1. Hoge mechanische sterkte en stijfheid
Polyacetaal (POM) heeft een hoge treksterkte en buigmodulus, is bestand tegen grote belastingen zonder gemakkelijk te vervormen, en heeft mechanische eigenschappen die dicht bij die van metaal liggen, waardoor het geschikt is voor dragende onderdelen zoals tandwielen, lagers en bouten.
2. Uitstekende weerstand tegen vermoeidheid
Polyacetaal behoudt zijn structurele stabiliteit ook bij herhaaldelijk wisselende belastingen, en de vermoeidheidslevensduur ervan is beter dan die van de meeste gangbare technische kunststoffen. Het materiaal is geschikt voor onderdelen die langdurig heen-en-weer bewegingen maken, zoals ruitenwissermechanismen en transmissieonderdelen in auto’s.
3. Lage wrijvingscoëfficiënt en zelfsmerende eigenschap
Polyacetaal heeft een lage wrijvingscoëfficiënt en goede zelfsmerende eigenschappen, waardoor het langdurig kan worden gebruikt zonder dat er regelmatig smeermiddelen hoeven te worden toegevoegd. Het materiaal heeft een uitstekende slijtvastheid en wordt vaak gebruikt in glijdende onderdelen, rollen, deurklinken en andere componenten.
4. Lage wateropname en maatvastheid
Polyacetaal heeft een lage wateropname en vertoont bij langdurig gebruik slechts geringe maatveranderingen, waardoor het zijn goede mechanische eigenschappen en verwerkingsnauwkeurigheid behoudt. Het is geschikt voor onderdelen van sanitair, klepkernen voor kranen en precisie-constructieonderdelen.
5. Goede chemische bestendigheid en elektrische isolatie
Polyacetaal is goed bestand tegen de meeste organische oplosmiddelen, benzine, smeerolie en andere stoffen. Het materiaal beschikt bovendien over uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen en is geschikt voor toepassing in de automobielindustrie, de elektronica, de elektrotechniek, de machinebouw en de huishoudelijke apparatenindustrie.
Nadelen van polyacetaal
1. Beperkte chemische bestendigheid
POM is niet bestand tegen sterke zuren, sterke basen, sterke oxidatiemiddelen en bepaalde organische halogeniden. Langdurig contact met deze stoffen kan leiden tot materiaalafbraak of verslechtering van de prestaties; daarom is voorzichtigheid geboden bij de materiaalkeuze in chemische omgevingen.
2. Slechte weersbestendigheid en brandwerendheid
Wanneer POM langdurig wordt blootgesteld aan ultraviolet licht, zuurstof en andere omgevingsfactoren, is het gevoelig voor veroudering, wat zich uit in verpoedering van het oppervlak, barstvorming en verslechtering van de prestaties. Tegelijkertijd is de zuurstofindex laag, waardoor het materiaal bij blootstelling aan vuur gemakkelijk ontbrandt en tijdens de verbranding irriterende gassen kan vrijgeven, waardoor het ongeschikt is voor toepassingen waar hoge eisen worden gesteld aan weersbestendigheid of vlamvertraging.
3. Gevoeligheid voor inkepingen en hoge eisen op het gebied van bewerking en verlijming
POM is gevoelig voor inkepingen en spanningsconcentraties, en is bij een botsing gevoelig voor scheurvorming ter hoogte van defecten. Bovendien is het temperatuurbereik voor de verwerking smal, en kan oververhitting gemakkelijk tot ontleding leiden. Ook is de oppervlakte-energie laag en zijn de hechtingseigenschappen slecht, wat niet bevorderlijk is voor directe verlijming of de verwerking tot composietmaterialen.
Hoe polyacetaalgrondstoffen worden gemaakt
Bij de productie van homopolymeeracetaal wordt formaldehyde van hoge zuiverheid als monomeer gebruikt. Nadat formaldehyde uit methanol is verkregen, wordt het geconcentreerd en gezuiverd om water en onzuiverheden te verwijderen, waarna het in een inerte oplossing onder invloed van een kationische katalysator wordt gepolymeriseerd. Om de thermische stabiliteit te verbeteren, moeten de terminale hydroxylgroepen worden veresterd en met azijnzuuranhydride worden afgedekt; tijdens het pelletiseren worden uithardingsmiddelen, antioxidanten en andere additieven toegevoegd om het product te vervaardigen;
Bij de productie van acetaal-copolymeer wordt trioxaan als hoofdmonomeer gebruikt; het productieproces omvat de bereiding van formaldehyde, de bereiding van trioxaan, copolymerisatie en een stabilisatiebehandeling. Concreet wordt methanol geoxideerd om formaldehyde te produceren, wordt formaldehyde getrimeriseerd tot trioxaan en wordt vervolgens een kleine hoeveelheid comonomeer toegevoegd voor polymerisatie om ruw POM-copolymeer te verkrijgen. Ten slotte worden stabilisatoren toegevoegd voor het pelletiseren; het kan ook worden gecompoundeerd en gemodificeerd door toevoeging van glasvezel, versterkingsmiddelen of speciale additieven om materialen met verschillende prestatieniveaus te produceren.
Zijn polyacetaal en Derlin hetzelfde materiaal?
Zijn polyacetaal en Derlin hetzelfde materiaal?
Polyacetaal (polyformaldehyde, POM) en Delrin zijn niet helemaal hetzelfde, maar Delrin is een soort polyacetaal.
Polyacetaal bestaat uit twee hoofdtypen: homopolymeer (POM-H) en copolymeer (POM-C).
Delrin: Dit is de handelsnaam van polyacetaal-homopolymeer (POM-H), geproduceerd door DuPont in de Verenigde Staten.
Delrin is dus een specifiek product van polyacetaal, maar onder de noemer polyacetaal vallen ook andere merken en soorten polyformaldehyde-materialen, zoals POM-C-copolymeren.
Zowel polyacetaal als Derlin kunnen worden gemodificeerd en verwerkt tot materialen met betere algemene prestaties, waardoor de duurzaamheid en de prestaties in zwaardere omstandigheden worden verbeterd
Is polyacetaal giftig?
Polyacetaal is op zich niet giftig bij normaal gebruik, maar er moet wel rekening worden gehouden met risico’s in bepaalde situaties:
Normaal gebruik bij kamertemperatuur
Polyacetaalproducten die voldoen aan de voorschriften, zoals polyacetaal van voedingskwaliteit, gecertificeerd door FDA, de EU-normen voor materiaal dat in contact komt met levensmiddelen of de Chinese norm GB 4806, zijn chemisch stabiel bij kamertemperatuur en geven geen giftige stoffen af. Ze voldoen aan de veiligheidseisen voor gebruik in de levensmiddelenindustrie en kunnen veilig worden toegepast in producten die in contact komen met levensmiddelen, medische hulpmiddelen, onderdelen van huishoudelijke apparaten en andere toepassingsgebieden.
Hoge temperaturen of extreme omstandigheden
Als polyacetaalproducten langdurig worden blootgesteld aan hoge temperaturen, bijvoorbeeld boven 220 °C, kunnen ze thermisch ontleden en formaldehydegas vrijgeven, wat irritatie aan de ogen en de luchtwegen kan veroorzaken en zelfs een gevaar voor de gezondheid kan vormen.
Bij verbranding komen formaldehyde, koolmonoxide en andere giftige gassen vrij; daarom moeten polyacetaalproducten uit de buurt worden gehouden van open vuur of bronnen van hoge temperaturen, zoals verwarming in de magnetron.
Polyacetaal van mindere kwaliteit of niet-standaard
Sommige polyacetaalproducten van niet-erkende fabrikanten kunnen schadelijke toevoegingen bevatten, zoals lood- of cadmiumhoudende verbindingen. Langdurig contact hiermee kan schadelijk zijn voor de gezondheid. Het wordt aanbevolen om reguliere producten met keurmerken te kiezen.
Samenvatting: Polyacetaal is op zich niet giftig, maar hoge temperaturen, verbranding en andere extreme omstandigheden moeten worden vermeden; er moeten producten worden gekozen die aan de vereisten voldoen om de veiligheid te waarborgen.
Veelvoorkomende vormen van polyacetaal
Om tegemoet te komen aan verschillende verdere verwerkingsmethoden en toepassingsscenario’s, verwerken polyacetaalfabrikanten het materiaal in gesmolten toestand tot verschillende vormen
Pellets
Dit is de meest voorkomende basisvorm van polyacetaal. Het wordt doorgaans geleverd in de vorm van kleine korrels, waardoor het geschikt is voor verwerking via spuitgieten, extrusie en andere processen.
Staafmateriaal
Het wordt vervaardigd door middel van extrusiegieten, heeft een cilindrische vorm en de diameter en lengte kunnen naar wens worden aangepast. Het wordt vaak gebruikt voor de productie van asonderdelen, aandrijfstangen, lagerbussen en nog veel meer.
Plaatmateriaal
De dikte en afmetingen kunnen worden aangepast. Het materiaal is geschikt voor het vervaardigen van vlakke onderdelen, behuizingen, beugels en meer, en kan bovendien door middel van snijden, boren en andere secundaire bewerkingen verder worden verwerkt tot complexe vormen.
Buisvoorraad
Wordt gebruikt wanneer holle constructies nodig zijn, zoals buisverbindingen, onderdelen voor vloeistoftransport en dergelijke, en biedt een hoge sterkte en chemische bestendigheid.
Tandwielen en getande onderdelen
Zoals rechte tandwielen, schuine tandwielen, wormwielen en nog veel meer. Dankzij de slijtvastheid en de zelfsmerende eigenschappen van polyacetaal worden ze op grote schaal toegepast in mechanische aandrijfsystemen.
Lagers en bussen
Ze zijn er in verschillende vormen, zoals cilindrisch, conisch of met een speciale vorm, en worden gebruikt om wrijving en slijtage te verminderen. Ze komen veel voor in draaiende onderdelen van mechanische apparatuur.
Behuizingen en omhulsels
Ze kunnen worden verwerkt tot behuizingen met allerlei complexe vormen ter bescherming van interne elektronische componenten of mechanische onderdelen, zoals behuizingen voor elektronische apparaten en instrumenten.
Klikverbindingen en bevestigingsmiddelen
Met onder meer klikverbindingen, drukknopen, moeren, bouten en nog veel meer maken ze gebruik van de elasticiteit en sterkte van polyacetaal om een snelle verbinding en bevestiging te realiseren.
Op maat gemaakte onderdelen met een speciale vorm
Ze worden vervaardigd door middel van spuitgieten, 3D-printen en andere processen, en kunnen volgens specifieke eisen worden aangepast tot complexe vormen, zoals ergonomische handgrepen en speciale constructieonderdelen.
Deze vormen weerspiegelen de brede toepassing van polyacetaal in de machinebouw, elektronica, automobielindustrie, medische sector en andere sectoren. Het ontwerp van deze vormen moet doorgaans worden geoptimaliseerd in combinatie met de materiaaleigenschappen en de verwerkbaarheid.
Veelgebruikte bewerkingsmethoden voor polyacetaalonderdelen
De meeste polyacetaalmaterialen kunnen niet direct voor assemblage worden gebruikt. Er moeten verwerkingsplannen worden opgesteld op basis van de productstructuur, de vereiste nauwkeurigheid en de gewenste hoeveelheid. Veelgebruikte verwerkingsmethoden zijn onder meer spuitgieten, extrusiegieten, CNC-bewerking, blaasgieten, compressiegieten en 3D-printen.
Spuitgieten
Spuitgieten is de meest gebruikte verwerkingsmethode voor onderdelen van polyacetaal en is geschikt voor de massaproductie van onderdelen met complexe structuren en hoge eisen aan de maatnauwkeurigheid. Het proces bestaat uit het verwarmen en smelten van POM-korrels, het injecteren ervan in een matrijs en het vormen van het onderdeel na afkoeling en stolling. Tijdens de verwerking moeten de smelttemperatuur, de matrijstemperatuur, de injectiedruk en de snelheid op de juiste wijze worden geregeld om krimp, kromtrekken en interne spanningsproblemen te beperken.
Extrusie
Extrusie wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van doorlopende producten zoals polyacetaalstaven, -platen, -buizen en -profielen, die vervolgens door middel van verspanende bewerking tot specifieke onderdelen kunnen worden verwerkt. Bij dit proces wordt gesmolten POM continu via een extruder door een matrijs geëxtrudeerd, waarna het wordt afgekoeld en uitgehard. Tijdens de verwerking moeten de smelttemperatuur, de schroefsnelheid en de koelomstandigheden worden geregeld om materiaalaantasting of oppervlaktefouten te voorkomen.
CNC-bewerking
CNC-bewerking is geschikt voor de productie van POM-onderdelen in kleine series, op maat en met hoge precisie, en wordt vaak gebruikt voor het vervaardigen van prototypes, het controleren van constructies en het verspanen van precisieonderdelen. Daarvan is CNC-frezen geschikt voor het bewerken van vlakken, gaten, sleuven en complexe contouren; CNC-draaien is geschikt voor het bewerken van rotatieonderdelen zoals bussen, rollen en ringen. Tijdens de bewerking moeten de snijparameters en opspanningsmethoden worden gecontroleerd om vervorming en bramen te voorkomen.
Blaasvormen
Blaasvormen wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van holle producten van polyacetaal, zoals containers, behuizingen of speciale holle constructiedelen. Bij dit proces wordt meestal eerst een voorvorm gemaakt, die vervolgens met behulp van perslucht in de matrijs wordt opgeblazen. Tijdens de verwerking moet aandacht worden besteed aan de dikte van de voorvorm, de blaasdruk en de matrijstemperatuur om een gelijkmatige wanddikte en een stabiele vorm van het product te garanderen.
Compressiegieten
Compressiegieten is geschikt voor de productie van POM-onderdelen met relatief eenvoudige vormen, grotere afmetingen of hoge eisen aan de materiaaldichtheid. Bij dit proces worden polyacetaalpoeder of -korrels in een matrijs gebracht en wordt het gietproces voltooid door middel van verwarming en druk. Het is van cruciaal belang om de temperatuur, de druk en de houdtijd nauwkeurig te regelen om ervoor te zorgen dat het materiaal de matrijs voldoende vult en om interne spanningen en vervorming te beperken.
3D afdrukken
3D-printen is geschikt voor de productie van polyacetaalonderdelen in kleine series, op maat gemaakte onderdelen of onderdelen met een complexe structuur, en wordt vaak gebruikt voor productontwikkeling en het valideren van prototypes. Veelgebruikte processen zijn onder meer FDM en SLS. Omdat POM gevoelig is voor temperatuur en afkoelomstandigheden, moeten de parameters voor laagdikte, snelheid en temperatuur tijdens het printen op een verstandige manier worden ingesteld om de vormkwaliteit en maatnauwkeurigheid te verbeteren.
Zal de sterkte van gemodificeerde polyacetaalmaterialen veranderen?
Bij gemodificeerde polyacetaalmaterialen verandert de sterkte doorgaans. Welke veranderingen dat precies zijn, hangt af van de modificatiemethode en het materiaaltype. Hieronder volgen enkele veelvoorkomende situaties:
Versterkte aanpassing (sterkteverbetering)
Vezelversterking: Vezelmaterialen zoals glasvezel, koolstofvezel en whiskers worden in de polyacetaalmatrix ingebed. Door het skeletachtige effect van de vezels wordt spanning overgebracht en verspreid, waardoor de treksterkte, buigsterkte en stijfheid van POM aanzienlijk worden verbeterd. Zo kan de treksterkte van met glasvezel versterkt polyacetaal bijvoorbeeld 2 tot 3 keer zo groot worden, en neemt de buigmodulus aanzienlijk toe.
Versterking met anorganische vulstoffen: Door anorganische vulstoffen zoals aluminiumoxide, talk en kaliumtitanaat toe te voegen, kunnen de hardheid en druksterkte van polyacetaal worden verbeterd, terwijl tegelijkertijd de maatvastheid toeneemt, waardoor het materiaal minder snel vervormt bij belasting.
Verhardingsaanpassing (sterkte kan veranderen, taaiheid neemt toe)
Versterking met elastomeren: Door elastomeren zoals TPUR en EPDM toe te voegen, kunnen de slagtaaiheid en de weerstand tegen scheurverspreiding van polyacetaal worden verbeterd, maar dit kan de treksterkte en stijfheid tot op zekere hoogte verminderen, omdat de toevoeging van elastomeren de rangschikking en kristallisatie van de POM-molecuulketens verstoort.
Versterking met harde deeltjes: Door harde deeltjes zoals nylon en copolymeernylon toe te voegen, kan de sterkte behouden blijven of licht worden verbeterd, terwijl de taaiheid toeneemt; het effect is echter doorgaans niet zo duidelijk merkbaar als bij vezelversterking.
Aanpassing van de smering (de sterkte kan afnemen)
Het toevoegen van smeermiddelen zoals polytetrafluorethyleen (PTFE) en siliconenolie is vooral bedoeld om de wrijvingscoëfficiënt en de slijtage te verminderen, maar het kan de treksterkte en stijfheid van polyacetaal enigszins verminderen, omdat de toevoeging van smeermiddelen de interactiekrachten tussen de moleculaire ketens vermindert.
Zal gemodificeerd polyacetaal duurder zijn dan gewoon polyacetaal?
Over het algemeen is gemodificeerd polyacetaal duurder dan gewoon polyacetaal, voornamelijk om de volgende redenen:
Stijging van de grondstofkosten
Gemodificeerd polyacetaal wordt vervaardigd door aan gewoon polyacetaal versterkende materialen zoals glasvezel en koolstofvezel, smeermiddelen zoals PTFE en grafiet, of vlamvertragers toe te voegen. Deze additieven zijn relatief duur en zorgen voor een directe stijging van de grondstofkosten.
Een complexer productieproces
Het aanpassingsproces vereist extra stappen zoals mengen, samenstellen, vormen en andere bewerkingen, waarbij hogere eisen worden gesteld aan de productieapparatuur en -technologie. Dit verhoogt de productiedifficulty en het energieverbruik, waardoor de productiekosten stijgen.
Prestatieverbetering en toegevoegde waarde
Gemodificeerd POM presteert doorgaans beter dan gewoon POM wat betreft sterkte, slijtvastheid, vlamvertragende eigenschappen, zelfsmerende eigenschappen en andere aspecten, en voldoet aan de eisen van veeleisendere toepassingen. Daarom heeft het een hogere toegevoegde waarde op de markt en ligt de prijs navenant hoger.
De prijsstijging voor gemodificeerd POM hangt af van het type modificatie, de additieven, het productieproces en de marktomstandigheden. Met PTFE gevuld polyacetaal kost doorgaans iets meer, terwijl polyacetaal met een hoog glasvezelgehalte aanzienlijk duurder is dan standaard POM.
Is Polyacetaal (POM) sterker dan ABS?
| Vergelijkingspunt | POM | ABS | Conclusie |
|---|---|---|---|
| Treksterkte | 60–70 MPa | 40–50 MPa | POM is sterker |
| Stijfheid / Buigmodulus | ~24.000 kgf/cm² | 14.000–18.000 kgf/cm² | POM is stijver |
| Weerstand tegen vermoeidheid | Uitstekend | Zwakker | POM is geschikter voor bewegende onderdelen die langdurig worden gebruikt |
| Slagtaaiheid / Izod-slagvastheid met inkeping | 8–12 kgf·cm/cm | ~18 kgf·cm/cm | ABS heeft een betere slagvastheid |
| Typische toepassingen | Tandwielen, lagers, slijtvaste bewegende onderdelen | Behuizingen voor apparaten, speelgoed, slagvaste onderdelen | Kies op basis van de behoeften van de toepassing |
| Algemene vergelijking van de sterkte | Beter qua treksterkte, stijfheid en vermoeidheidsweerstand | Beter op het gebied van slagvastheid en kostenbeheersing | POM is beter wat betreft mechanische sterkte; ABS is beter wat betreft slagvastheid |
Polyacetaal presteert beter dan ABS wat betreft treksterkte, stijfheid en vermoeidheidsweerstand, waardoor het geschikter is voor mechanische onderdelen zoals tandwielen en lagers, terwijl ABS een betere slagvastheid en lagere kosten biedt, waardoor het beter geschikt is voor toepassingen waarbij slagvastheid vereist is, zoals behuizingen en speelgoed.
Is polyacetaal hetzelfde als acetaal?
Polyacetaal en acetaal zijn niet dezelfde stof.
Polyacetaal is een hoogmoleculair polymeer, waarmee doorgaans POM wordt bedoeld, met acetaalbindingen in de hoofdketen. Het biedt een hoge sterkte, slijtvastheid en een goede chemische bestendigheid, en wordt vaak gebruikt voor technische onderdelen zoals tandwielen, lagers en buizen.
Acetaal is een klasse van organische verbindingen die ontstaat door de reactie van aldehyden met alcoholen, met de algemene formule R-CH(OR’)₂. Het gaat meestal om een verbinding met een laag molecuulgewicht die wordt gebruikt in de organische synthese, als oplosmiddel of als beschermgroep. Hoewel de namen op elkaar lijken, is polyacetaal een technische kunststof, terwijl acetaal een klasse van chemische verbindingen is.
Is POM zachter dan PC?
POM is over het algemeen harder dan PC, met een typische Rockwell-hardheid van ongeveer 80–90 HRM, hoger dan die van pc’s 75–80 HRM, waardoor het geschikter is voor precisieonderdelen die een hoge stijfheid, slijtvastheid en maatvastheid vereisen, terwijl PC beter geschikt is voor transparante, slagvaste en hittebestendige toepassingen.
Samenvatting
Uit het bovenstaande kunnen we een goed beeld krijgen van de prestatiekenmerken van polyacetaal. Dit materiaal is een technische kunststof met goede algemene prestaties en kan op grote schaal worden gebruikt bij de productie van industriële onderdelen op maat. Als u meer informatie hierover wilt of een vergelijking wilt maken offertes voor de bewerking van polyacetaal, kunt u contact opnemen met onze Weldo-bewerking professionele medewerkers van de klantenservice.
