โพลิอะซีทัล,
Polyacetal, โพลิออกซิเมทิลีน, Polyoxymethylene, POM
โพลิอะซีทัล (Polyacetal) โดยมีชื่อเรียกอื่น ๆ ว่า
โพลิออกซิเมทิลีน Polyoxymethylene (POM) หรือ โพลิฟอมัลดิไฮด์ (polyformaldehyde)
ซึ่งPOM
เป็นโพลิเมอร์ประเภทเทอร์โมพลาสติกวิศวกรรม
(Engineering Thermoplastic) สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ โฮโมโพลิเมอร์ (Homopolymer)
และโคโพลิเมอร์
(Copolymer) POM เป็นพลาสติกวิศวกรรม (Engineering Plastic) ที่มีผิวลื่นเป็นมัน
ทนต่อการเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง และมีความยืดหยุ่นตัวดี คุณสมบัติเด่นของ POM
เช่น
การทนต่อสารเคมี การดูดซับน้ำค่อนข้างต่ำ มีความคงสภาพของรูปทรงที่ดี
มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี POM จึงถูกนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมที่หลากหลาย อาทิ
ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ เครื่องจักรกล และชิ้นส่วนในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ
ที่มีการเคลื่อนไหวและเสียดทาน เช่น เฟือง ซิป ชิ้นส่วนของปั๊มวาล์ว ลูกกลิ้ง
คาบูเรเตอร์เกียร์ หัวสเปรย์ สปริง โซ่
โพลิอะซีทัล,
Polyacetal, โพลิออกซิเมทิลีน, Polyoxymethylene, POM
เป็นพอลิเมอร์ประเภทเทอร์โมพลาสติกวิศวกรรม (Engineering
Thermoplastic) สังเคราะห์ได้จากฟอร์มัลดีไฮด์
ซึ่งอาจรู้จักกันในชื่ออื่นๆได้แก่ พอลิออกซีเมทิลีน (polyoxymethylene,
POM) หรือพอลิฟอร์มัลดิไฮด์
สารชนิดนี้สามารถแบ่งออกเป็นสองชนิด คือ โฮโมพอลิเมอร์ และ โคพอลิเมอร์ สารดังกล่าวมีลักษณะทึบแสง
สีขาวขุ่นมัวคล้ายน้ำนม มีค่าความต้านทานแรงดึง (tensile strength) และค่าความแข็งตึง (stiffness) ที่สูงมาก มีผิวลื่นเป็นมัน มีสปริง
ทนต่อการเสียดสีได้ดี ทนต่อแรงกระแทกแม้อยู่ในอุณหภูมิต่ำ มีความแข็งแรงสูง
มีสมบัติการนำไฟฟ้าที่ดี มีการดูดซับน้ำที่ค่อนข้างต่ำ ทนต่อสารเคมี
สามารถสัมผัสกับอาหารได้โดยไม่เกิดการละลายหรือปนเปื้อน นอกจากนี้ยังมีความยืดหยุ่นได้ดีทั้งในที่อุณหภูมิสูงและต่ำจึงทำให้มันสามารถคงสภาพของรูปทรงที่ดีซึ่งเป็นจุดเด่นที่เหมาะอย่างยิ่งที่จะนำมาทดแทนโลหะ
เช่น อะลูมิเนียม ทองเหลือง สังกะสี เหล็ก ตัวอย่างการนำไปใช้งาน ด้วยสมบัติดังกล่าวพอลิอะซีทัลจึงนิยมนำมาใช้ผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูง
(Precision part) ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ เครื่องจักรกล
หรือชิ้นส่วนในงานอุตสาหกรรมต่างๆที่มีการเคลื่อนไหวและเสียดทาน เช่น เฟือง ซิป
ชิ้นส่วนของปั๊มวาล์ว ลูกกลิ้ง คาบูเรเตอร์เกียร์ หัวสเปรย์ สปริง โซ่ ตลับลูกปืน
หรือแม้แต่ส่วนประกอบของใบพัดเครื่องซักผ้า
ซึ่งแต่เดิมมักจะทำจากโลหะที่มีข้อเสียคือน้ำหนักมาก เสียงดัง
ต้องหล่อลื่นด้วยน้ำมัน ก่อให้เกิดปัญหาการเปรอะเปื้อนและสึกกร่อนง่าย
นอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้ในกระบวนการผลิตแบบฉีด แบบรีด
หรือจะนำไปแปรรูปโดยใช้เครื่องกลึง ตัด เจาะ หรือเจียระไนได้อีกด้วย
Polyoxymethylene (POM), also known as acetal, polyacetal and
polyformaldehyde, is an engineering thermoplastic used in precision parts
requiring high stiffness, low friction and excellent dimensional stability. As
with many other synthetic polymers, it is produced by different chemical firms
with slightly different formulas and sold variously by such names as Delrin,
Celcon, Duracon and Hostaform. Typical applications for injection-molded POM
include high performance engineering components such as small gear wheels, ball
bearings, ski bindings, fasteners, knife handles, lock systems, and model
rocket launch buttons. The material is widely used in the automotive and
consumer electronics industry. The M-16 rifle's stock and other parts are
made of it.
Development. Polyoxymethylene was discovered by Hermann
Staudinger, a German chemist who received the 1953 Nobel Prize in Chemistry.
He had studied the polymerization and structure of POM in the 1920s while researching
macromolecules, which he characterized as polymers. Due to problems with
thermal stability, POM was not commercialized at that time.
Around 1952 research chemists at DuPont synthesized a version of
POM, and in 1956
the company filed for patent protection of the homopolymer. DuPont credits R N
MacDonald as the inventor of high molecular weight POM. Patents by MacDonald and
coworkers describe the preparation of high molecular weight hemiacetal (~O-CH2OH) terminated POM, but these lack sufficient
thermal stability to be commercially viable. The inventor of a heat-stable (and
therefore useful) POM homopolymer was Dal Nagore, who discovered that reacting
the hemiacetal ends with acetic anhydride converts the readily depolymerizable
hemiacetal into a thermally stable, melt processable plastic.
DuPont completed construction of a plant to produce its
own version of acetal resin, named Delrin at Parkersburg, West Virginia, in 1960. Also in 1960, Celanese completed its
own research. Shortly thereafter, in a limited partnership with the Frankfurt
firm Hoechst AG, a factory was built in Kelsterbach, Hessen; from there, Celcon
was produced starting in 1962, with Hostaform joining it a year later. Both remain
in production under the auspices of Ticona (a subsidiary of Celanese), and are
sold as parts of a product group now called Hostaform/Celcon POM.
Properties
POM is characterized by its high strength, hardness and
rigidity to −40
°C. POM is intrinsically opaque white, due to its high crystalline composition,
but it is available in all colors. POM has a density of ρ = 1.410–1.420 g/cm³.
POM homopolymer is a semi-crystalline polymer (75–85% crystalline) with a
melting point of 175
°C. The POM copolymer has a slightly lower melting point of 162–173 °C.
POM is a tough material with a very low coefficient of
friction. However, it is susceptible to polymer degradation catalyzed by acids,
which is why both polymer types are stabilized. Both homopolymer and copolymer
have chain end groups (introduced via end capping) which resist
depolymerization. With the copolymer, the second unit normally is a C2 (ethylene glycol) or C4 (1,4-butanediol) unit, which
is introduced via its cyclic acetal (which can be made from the diol and
formaldehyde) or cyclic ether (e.g. ethylene oxide). These units resist chain
cleavage, because the O-linkage is now no longer an acetal group, but an ether
linkage, which is stable to hydrolysis. POM is sensitive to oxidation, and an
anti-oxidant is normally added to molding grades of the material.
POM advantages:
High abrasion
resistance
Low coefficient of
friction
High heat
resistance
Good electrical
and dielectric properties
Low water
absorption
Production
Different manufacturing processes are used to produce the
homopolymer and copolymer versions of POM. Homopolymer. To make
polyoxymethylene homopolymer, anhydrous formaldehyde must be generated. The
principal method is by reaction of the aqueous formaldehyde with an alcohol to
create a hemiformal, dehydration of the hemiformal/water mixture (either by
extraction or vacuum distillation) and release of the formaldehyde by heating
the hemiformal. The formaldehyde is then polymerized by anionic catalysis and
the resulting polymer stabilized by reaction with acetic anhydride. A typical example
is DuPont’s Delrin.
Copolymer. To make polyoxymethylene copolymer,
formaldehyde is generally converted to trioxane (specifically 1,3,5-trioxane, also known as
trioxin). This is done by acid catalysis (either sulfuric acid or acidic ion
exchange resins) followed by purification of the trioxane by distillation
and/or extraction to remove water and other active hydrogen containing
impurities. Typical copolymers are Hostaform from Ticona and Ultraform from
BASF. The co-monomer is typically dioxolane but ethylene oxide can also be
used. Dioxolane is formed by reaction of ethylene glycol with aqueous
formaldehyde over an acid catalyst. Other diols can also be used. Trioxane and
Dioxolane are polymerized using an acid catalyst, often boron trifluoride etherate,
BF3
OEt2. The
polymerization can take place in a non-polar solvent (in which case the polymer
forms as a slurry) or in neat trioxane (e.g. in an extruder). After
polymerization, the acidic catalyst must be deactivated and the polymer
stabilized by melt or solution hydrolysis in order to remove the unstable end
groups. Stable polymer is melt compounded, adding thermal and oxidative
stabilizers and optionally lubricants and miscellaneous fillers.
Fabrication
POM is supplied in a granulated form and can be formed
into the desired shape by applying heat and pressure. The two most common
forming methods employed are injection molding and extrusion. Rotational
molding and blow molding are also possible.
Typical applications for injection-molded POM include
high performance engineering components (e.g. gear wheels, ski bindings,
fasteners, lock systems) and the material is widely used in the automotive and
consumer electronics industry. There are special grades that offer higher
mechanical toughness, stiffness or low friction/ wear properties.
POM is commonly extruded as continuous lengths of round
or rectangular section. These sections can be cut to length and sold as bar or
sheet stock for machining.
Machining
When supplied as extruded bar or sheet, POM may be
machined using traditional methods such as turning, milling, drilling etc.
These techniques are best employed where production economics do not merit the
expense of melt processing. The material is free-cutting, but does require
sharp tools with a high clearance angle. The use of soluble cutting lubricant
is not necessary, but is recommended.
Because the material lacks the rigidity of most metals,
care should be taken to use light clamping forces and sufficient support for
the work piece.
Machined POM can be dimensionally unstable, especially
with parts that have large variations in wall thicknesses. It is recommended
that such features are ‘designed-out’ e.g. by adding fillets or strengthening
ribs. Annealing of pre-machined parts before final finishing is an alternative.
A rule-of-thumb is that in general, small components machined in POM suffer
from less warping.
Bonding
POM is typically very difficult to bond. Special
processes and treatments have been developed to improve bonding. Typically
these processes involve surface etching, flame treatment or mechanical
abrasion.
Typical etching processes involve chromic acid at
elevated temperatures. DuPont has a patented process for treating acetal
homopolymer called satinizing which creates anchor points on the surface,
giving an adhesive something to grab. There are also processes involving oxygen
plasma and corona discharge.
Once the surface is prepared, a number of adhesives can
be used for bonding. These include epoxies, polyurethanes, and cyanoacrylates.
Epoxies have shown 150-500 psi shear strength on mechanically abraded surfaces
and 500-1000
psi on chemically treated surfaces. Cyanoacrylates are useful for bonding to
metal, leather, rubber and other plastics.
Solvent welding is
typically unsuccessful on acetal polymers, due to the excellent solvent
resistance of acetal.
Thermal welding through various methods has been used
successfully on both homopolymer and copolymer.
Usage
Mechanical gears,
sliding and guiding elements, housing parts, springs, chains, screws, nuts, fan
wheels, pump parts, valve bodies.
Electrical
Engineering: insulators, bobbins, connectors, parts for electronic devices such
as televisions, telephones, etc.
Vehicle: Fuel
sender unit, Light stock (including shifter for light, turn signal), power
windows, door lock systems, articulated shells.
Model: Model
Railway parts, such as bogies and handle bars. POM breaks under load slightly
less than ABS, but in bright translucent colors, and not paintable.
Medical: insulin pen,
Metered dose inhalers (MDI)
Furniture:
hardware, locks, handles, hinges.
Construction:
Structural Glass - pod holder for point
Packaging: aerosol
cans, vehicle tanks.
Sports: Paintball
accessories. It is often used for machined parts of paintball markers that do
not require the strength of aluminum, such as handles and reciprocating bolts.
POM is also used in airsoft guns, in order to reduce the noise of the piston.
Clothing: zippers.
Music: picks,
Irish flutes, Bagpipes, Practice chanters, harpsichord plectra, tuba mouthpieces,
tips of some drum sticks.
Dining: Fully
automatic coffee brewers; knife handles (particularly folding knives)
The Food and Drug
Administration has approved Delrin for use in the food industry.[citation
needed]
Horology: Watch
bracelets (e.g. IWC Porsche Design 3701)
Hobbies:
Radio-controlled helicopter Main gear, landing skid, yo-yo's, etc
Acetal resins are sensitive to acid hydrolysis and
oxidation by agents such as mineral acids and chlorine. POM homopolymer is also
susceptible to alkaline attack and is more susceptible to degradation in hot
water. Both POM homopolymer and copolymer are stabilized to mitigate these
types of degradation. Thus low levels of chlorine in potable water supplies (1–3 ppm) can be sufficient to
cause stress corrosion cracking to develop, a problem which has been
experienced in both the USA and Europe in domestic and commercial water supply
systems. Defective mouldings are most sensitive to cracking, but normal
mouldings will succumb if the water is hot.
Widespread failure of acetal mouldings in potable and hot
water supplies resulted in one of the largest class actions in the USA when
acetal plumbing fittings cracked and caused flooding of homes, a problem
exacerbated by similar problems with polybutylene pipework. The acetal fittings
tended to fail first, followed by the pipework.
In chemistry applications, whilst the polymer is often
suitable for the majority of glassware work, it can succumb to catastrophic
failure. An example of this would be using the polymer clips on hot areas of
the glassware (such as a flask to column, column to head or head to condenser
joint during distillation). As the polymer is sensitive to both chlorine and
acid hydrolysis, it may perform very poorly when exposed to the reactive gases,
particularly hydrogen chloride. Failures in this latter instance can occur with
seemingly unimportant exposures from well sealed joints, and do so without
warning and rapidly (the component will split or fall apart). This can be a
significant health hazard as the glass may open or smash. Here, PTFE or a high
grade stainless steel may be a more appropriate choice.
สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ ฝ่ายขาย
Thai Poly Chemicals Co., Ltd.
บริษัท ไทยโพลีเคมิคอล จำกัด
ที่อยู่36/5 ม.9 แขวง/ตำบลนาดี
เขต/อำเภอเมืองสมุทรสาคร
จังหวัดสมุทรสาคร รหัสไปรษณีย์74000
Tel.: 034854888, 034496284
Fax.: 034854899, 034496285
Mobile: 0824504888, 0800160016
Website : www.thaipolychemicals.com
Email1 : thaipolychemicals@hotmail.com
Email2 : info@thaipolychemicals.com
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น