Jakim tworzywem jest Poliacetal – POM?

POM to materiał konstrukcyjny, charakteryzujący się dużą wytrzymałością, twardością, ale i sprężystością. Ma zastosowanie w budownictwie, przemyśle maszynowym i motoryzacyjnym. Można z niego wytwarzać podzespoły takie jak krzywiki, haki, śruby, nakrętki, łożyska czy gniazda zaworów. Najlepiej sprawdza się w temperaturze pracy do 90°C. W sprzedaży, dostępne dla producentów i wytwórców, są półprodukty w postaci płyt, prętów i tulei.

Standardowe wymiary płyt i średnice prętów:

Garść wiadomości chemicznych i historycznych o poliacetalu

Poliacetal to rodzaj tworzywa sztucznego, zaliczanego do termoplastycznych. Termoplastyczność polega na tym, że w określonej temperaturze i ciśnieniu tworzywo zmienia postać ze stałej na płynną, po prostu staje się lepką masą.
Tę właściwość wykorzystuje się przy produkcji tworzyw, aby dowolnie je kształtować. Tworzywa termoplastyczne, po podgrzaniu, można tłoczyć, wtryskiwać lub wylewać nadając im dowolny kształt. Następnie poprzez szybkie chłodzenie utrwala się ich formę.
POM czy POLIACETAL to nazwy handlowe. Oryginalna nazwa związku chemicznego to Polioksymetylen. Jest to polimer z grupy polieterów.
Związek ten ma typowe właściwości termoplastyczne. Przy wyższej temperaturze 210-220°C można go przetwarzać, lecz przy temperaturze powyżej 230°C ulega depolimeryzacji. Podczas tego procesu wytwarzają się duże ilości gazowego formaldehydu. Obecnie prowadzone są badania nad modyfikacją tego związku, które mają zmniejszyć ilości wydzielanego gazu. Poliacetal zachowuje swoje właściwości fizyczne w temperaturze od -50 do 90°C, chwilowo może pracować w 140°C.
Polioksymetylen został wymyślony  i opatentowany w połowie XX w. przez amerykańską firmę DuPont. Po raz pierwszy został wytworzony w 1952 r., a chemicy nazwali go „syntetycznym kamieniem”.

Jakie właściwości mechaniczne mają tworzywa POM?

Jest to gatunek tworzywa, który zalicza się do najmocniejszych i najsztywniejszych z tworzyw termoplastycznych. W skali twardości Shore’a ma wartość 81. Termin skala twardości Shore’a odnosi się prócz pomiarów metali, także do metody statycznej pomiaru twardości tworzyw sztucznych. Wynalazcą tej metody był Albert F. Shore, który ok. 1915 r. opracował przyrząd nazwany durometrem. Twardość materiałów polimerowych oznacza się metodą Shore’a zgodnie z normą PN-ISO 868. Durometr to niewielki aparat mieszczący się w dłoni, a metoda pomiaru jest prosta. Poprzez przyłożenie i dociśnięcie aparatu do badanej próbki, minimum 10 mm od krawędzi, zostają wypychane sprężyny mierzące siłę nacisku w porównaniu do ugięcia się materiału. Po ustaleniu równowagi wskazówka zatrzymuje się na odpowiednim zakresie skali wyrażonej w stopniach Shore’a (0 – 100). Oczywiście 100 w tej skali to materiał o najwyższej twardości.
 

Tabela obrazująca skalę pomiarów twardości materiałów Shore’a

Pożądaną cechą poliacetalu jest dobra stabilność wymiarowa.
Co to znaczy? To, że materiał zachowuje swoje wymiary pomimo wilgotności środowiska zewnętrznego, jak i pomimo podwyższonej temperatury w otoczeniu. W wyniku absorpcji wilgoci zmianie mogą ulec nie tylko wymiary, ale również właściwości materiału, takie jak: wytrzymałość mechaniczna, przewodność elektryczna i współczynnik strat dielektrycznych. Dlatego stabilność wymiarowa jest tak ważna dla produkcji elementów precyzyjnych w maszynach. Cóż z tego, że wyprodukujemy koło zębate lub rolkę, która jest mocna i trudna do zdarcia, skoro praca w otoczeniu pary wodnej może ją w mig rozmiękczyć lub zwiększyć jej wymiar.

Kolejne cechy, takie jak wytrzymałość i mała ścieralność sprawiają, że poliacetal charakteryzuje się dobrymi właściwościami ślizgowymi i odpornością na tarcie. Materiał ten często wykorzystuje się do tworzenia łożysk ciernych, rolek, kół zębatych, dźwigni, przekładni, sprężyn czy elementów pomp lub uszczelek.

Odporność chemiczna tworzyw sztucznych to bardzo ważne kryterium, które powinniśmy wziąć pod uwagę, w momencie doboru materiału. Chemooporność  w znacznym stopniu uzależniona jest od koncentracji substancji chemicznej, czasu bezpośredniego kontaktu oraz oddziaływującej temperatury. Dlatego trudno jednoznacznie wskazać w tabelach charakterystyki konkretne chemikalia, na które materiał jest oporny lub wrażliwy. Oprócz tego, ważnym czynnikiem wpływającym na kondycje tworzyw, jest wpływ obciążenia mechanicznego gotowych elementów. Zarówno POM-H jak i POM-C ulegają działaniu mocnych kwasów i środków utleniających. Natomiast nie rozpuszczają się i nie pęcznieją we wszystkich stosowanych rozpuszczalnikach, w paliwach i olejach mineralnych.
 

Ważną  cechą niejednokrotnie poszukiwaną przez klientów jest możliwość stosowania tworzywa do kontaktu z żywnością. Jak ważne dla sanepidu są zaświadczenia PZH i atesty, wiedzą producenci artykułów spożywczych, ale także firmy z branży medycznej. Poliacetal jest tworzywem obojętnym fizjologicznie i może być stosowany w przemyśle spożywczym jak i medycznym czy farmaceutycznym. Tu jednak liczy się czystość oferowanego materiału. Atest do kontaktu z żywnością dla zakupionego tworzywa dostaniemy  standardowo tylko u najlepszych producentów. Jeśli potrzebujemy takiego zaświadczenia, warto jest dopytać się o to u sprzedawcy.

Jakie zastosowanie ma poliacetal modyfikowany?

POM-C jest związkiem o wysokiej odporności na hydrolizę. Używany jest w miejscach gdzie występują mocne alkalia i degradacja termiczno-tlenowa.
POM-H to modyfikacja, która ma z kolei wyższą wytrzymałość mechaniczną, sztywność, twardość i odporność na pełzanie. Ma także większą odporność na ścieranie.
POM-H TF to klasyczny POM wzbogacony o włókna teflonowe, które są równomiernie zatopione w tworzywie acetylowym. Ten rodzaj odznacza się większą miękkością i śliskością przy zachowaniu swojej wytrzymałości mechanicznej. Łożyska wykonane z POM H-TF wykazują niskie tarcie, długotrwałą ścieralność i są prawie wolne od drgań ciernych.
POM-GF 30 czyli Poliacetal z dodatkiem 30% włókna szklanego. Co uzyskujemy dzięki temu dodatkowi? Taka mieszanka ma podwyższoną sztywność i wytrzymałość mechaniczną. Istnieją także gatunki z mniejszą lub większą zawartością waty szklanej - o procentowym składzie informuje zawsze wartość liczbowa.
 

Jakie jeszcze dodatkowe ulepszenia może mieć poliacetal?
Z tych najpopularniejszych możemy wymienić: POM z dodatkiem substancji smarujących. Dodatek ten zapewnia jeszcze lepsze warunki ślizgowe. Dla tak wzbogaconego o smar materiału, wartość tarcia ślizgowego wzrasta do p=0,05 N/mm^2 i v=0,6m/s na stali hartowanej i szlifowanej – (-0,2)
Kolejnym dodatkiem do POM-u jest sadza przewodząca, która posiada zdefiniowany współczynnik przewodnictwa elektrycznego oraz dzięki czarnemu zabarwieniu jest odporna na promieniowanie UV.
Kolejną popularną modyfikacją jest POM z dodatkiem antystatycznym. Takie tworzywo będzie miało właściwości antystatyczne i izolacyjne.

Galeria