El POM (polioximetileno) es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con propiedades mecánicas excepcionales y gran estabilidad dimensional. Este artículo muestra las propiedades clave del POM, incluyendo sus propiedades mecánicas, su rendimiento térmico y eléctrico, y sus aplicaciones.
¿Qué es el plástico POM?
El polioximetileno (POM), también conocido como acetal, es un polímero termoplástico cristalino. Se trata de un polímero lineal de alta densidad y cristalinidad, con excelentes características de rendimiento. Es una resina de alta calidad que surgió después del nailon, ocupando el tercer lugar entre los cinco principales plásticos de ingeniería. Según la estructura química de su cadena molecular, el POM se clasifica principalmente en homopolímero (Delrin) y copolímero (Celcon).
¿Qué distingue a estas dos variedades? El Delrin es una estructura molecular cristalina regular polimerizada a partir de un solo monómero. El Celcon es una estructura amorfa resultante de la copolimerización de dos monómeros diferentes.
Propiedades del POM
Una ventaja significativa del POM es su alto módulo elástico, alta rigidez y dureza, excelente resistencia a la fatiga y buena resistencia al impacto y a la fluencia.
| Propiedad | Homopolímero (Delrin) | Copolímero (Celcon) |
| Gravedad específica | 1.42 | 1.41 |
| Resistencia a la tracción, MPa | 68.9 | 60.6 |
| Elongación,% | 40 | 60 |
| Módulo de elasticidad a tracción, GPa | 3.10 | 2.83 |
| Resistencia a la flexión, MPa | 97.1 | 89.6 |
| Módulo de elasticidad a flexión, GPa | 2.83 | 2.58 |
| Resistencia al corte, MPa | 65 | 53 |
| Resistencia al impacto Izod con muescas, J/m | 76 | 65 |
| Dureza Rockwell (escala M) | 94 | 80 |
Resistencia a la tracción y rigidez
Entre todos los plásticos, el POM presenta valores de resistencia y rigidez específicos relativamente cercanos a los de los metales. Puede sustituir a materiales como el acero, el zinc, el aluminio, el cobre y el hierro fundido en numerosas aplicaciones. Con el aumento de la temperatura, la resistencia a la tracción y la rigidez del POM disminuyen.
Fuerza de impacto
El POM presenta buena tenacidad y su resistencia al impacto se ve mínimamente afectada por la temperatura. Sin embargo, la presencia de una muesca reduce significativamente la resistencia al impacto. Polycarbonate (PC) y ABS tienen una resistencia al impacto sustancialmente mayor que el POM, el POM demuestra una mayor resistencia al impacto que el PC y el ABS después de repetidas cargas de impacto por fatiga.
Resistencia a la fatiga
Los plásticos cristalinos suelen tener una mayor resistencia a la fatiga que los plásticos amorfos. El POM, con una cristalinidad superior al 70%, presenta una excelente resistencia a la fatiga. Posee el límite de resistencia a la fatiga más alto entre todos los plásticos termoplásticos de ingeniería.
Resistencia a la fluencia
Gracias a su buena resiliencia, la resistencia a la fluencia del POM es comparable a la de otros plásticos de ingeniería como el nailon. A 23 °C y bajo una carga de 21 MPa, la fluencia es de tan solo el 2.3 % tras 3000 horas. Además, su valor de fluencia varía relativamente poco con la temperatura, lo que le permite mantener una buena resistencia a la fluencia incluso a temperaturas elevadas.
Resistencia a la fricción y al desgaste
El POM tiene un coeficiente de fricción muy bajo y una tasa de desgaste mínima, mientras que su valor límite de velocidad de presión es bastante alto. Esto lo hace adecuado para componentes sometidos a fricción por deslizamiento a largo plazo. Además, el POM tiene una dureza superficial similar a aleaciones de aluminio, proporciona un grado de autolubricación en aplicaciones de fricción dinámica y genera muy poco ruido, demostrando excelentes propiedades tribológicas.
Propiedades termales
El POM tiene una alta temperatura de deflexión térmica (HDT). El POM homopolímero generalmente tiene una HDT mayor que el POM copolímero, pero presenta menor estabilidad térmica. En general, la temperatura de servicio del POM ronda los 100 °C.
| Propiedad | Homopolímero (Delrin) | Copolímero (Celcon) |
| Temperatura de deflexión térmica, 1.82 MPa | 124 | 110 |
| Punto de fusión, ° C | 175 | 165 |
| Temperatura de congelación, °C | -50 | / |
| Coeficiente de dilatación lineal, -40~30 °C | 7.5 | 9.5 |
| Conductividad térmica, W/(m · °C) | 1.47 | 1.47 |
Propiedades Eléctricas
El POM posee buenas propiedades de aislamiento eléctrico y no se ve afectado en gran medida por la humedad. En un rango de frecuencia de 102 ~ 107 En un rango de Hz y temperatura de 20 a 100 °C, la constante dieléctrica del POM se mantiene estable entre 3.1 y 3.9. Su constante dieléctrica se ve mínimamente afectada por la absorción de agua. El espesor de un producto de POM sí influye en su rigidez dieléctrica; las piezas más delgadas presentan mayor rigidez dieléctrica.
Resistencia química
La resina POM ofrece una alta resistencia a aceites y disolventes orgánicos (como hidrocarburos, alcoholes, cetonas, ésteres y bencenos). Incluso tras una inmersión prolongada (más de seis meses) a altas temperaturas, mantiene un alto grado de resistencia mecánica, con una tasa de cambio de masa generalmente inferior al 5 %.
La resina POM tiene buena resistencia a los ácidos diluidos, pero es susceptible al agrietamiento por tensión cuando se expone a ácidos fuertes, en particular a los ácidos sulfúrico, clorhídrico, nítrico, sulfuroso y nitroso.
Resistencia al clima
La resistencia a la intemperie de la resina POM no es la óptima. Para aplicaciones en exteriores, se deben incorporar absorbentes UV o antioxidantes para mejorar su durabilidad.
Procesos para el mecanizado de POM
La resina POM se puede moldear y procesar mediante métodos termoplásticos estándar, como el moldeo por inyección, la extrusión, el moldeo por soplado y el moldeo por compresión. El moldeo por inyección es la técnica más común. El moldeo por extrusión se utiliza principalmente para producir láminas y barras, que posteriormente se procesan para obtener los productos finales. El moldeo por soplado complementa el moldeo por inyección para la fabricación de piezas huecas.
Moldeo por inyección
Equipo: Utilice un tornillo sin fin de compresión abrupta, de un solo cabezal y paso completo, con punta estándar. La relación L/D debe ser de aproximadamente 18, la relación de compresión de 2 a 3 y la longitud de la sección de dosificación de 4 a 5D. La velocidad del tornillo suele ser de 50 a 60 r/min y la contrapresión se controla a aproximadamente 0.6 MPa. La boquilla debe ser de paso directo con conicidad inversa y estar equipada con una banda calefactora, cuya temperatura se controla mediante un transformador regulador de voltaje. El diámetro de la boquilla debe ser suficientemente grande.
Molde: El sistema de inyección consta de un bebedero, canales de alimentación y compuertas. El bebedero debe ser corto y grueso, con un diámetro aproximadamente 1 mm mayor que el de la boquilla y una conicidad de 3° a 5°. Se suelen utilizar canales de alimentación trapezoidales, con una dimensión estándar en la que el ancho superior es tres veces mayor que el inferior y la profundidad es el doble. Las dimensiones de las compuertas (por ejemplo, el grosor) deben determinarse en función del grosor del producto y otros factores; existen varios tipos de compuertas, y se debe elegir la mejor opción según el diseño del producto.
Proceso de moldeo: Por lo general, el material no requiere presecado. Sin embargo, es necesario presecar si los gránulos se enfriaron por inmersión en agua o si se moldean piezas de precisión. La temperatura del cilindro debe controlarse con precisión; las temperaturas excesivamente altas pueden provocar decoloración y descomposición del material, mientras que una temperatura demasiado baja resulta en una plastificación deficiente.
Extrusión
Utilice un tornillo dosificador de paso igual y diámetro constante con una relación L/D de 20 a 24. La sección de dosificación debe ser aproximadamente 1/4 de la longitud total del tornillo y la relación de compresión debe ser de 3 a 4.
La estructura del tornillo varía según la viscosidad del material. Se utilizan tornillos de canal profundo para alta viscosidad y tornillos de canal poco profundo para viscosidad media. Es necesario un presecado si la absorción de humedad del material supera el 0.25 %. Las partes de la extrusora que entran en contacto con el material deben evitar el cobre y las aleaciones que favorecen la descomposición térmica. Las condiciones específicas del proceso, como la relación L/D, la relación de compresión y la temperatura de la boquilla, varían según el producto (por ejemplo, tuberías, láminas, revestimiento de cables).
Moldeo por soplado
Se utiliza una máquina de moldeo por soplado estándar, que requiere dispositivos de control precisos. La relación L/D del tornillo es de 16 a 20, y la relación de inyección de 2.0 a 3.5. El material del molde se selecciona según el producto. La temperatura del molde suele oscilar entre 93 °C y 127 °C, y la presión del aire de soplado entre 0.35 y 1.20 MPa. Los distintos productos moldeados por soplado (por ejemplo, bidones, bolsas de viaje, pulverizadores) tienen sus propias condiciones de proceso específicas, como la relación L/D, la relación de compresión, la temperatura del cilindro y la velocidad del tornillo.
Mecanizado CNC
Para el mecanizado CNC de POM, las piezas moldeadas por inyección con una tolerancia de 3-5 mm son ideales para piezas complejas, mientras que las formas simples se pueden cortar de barras de alta densidad (1.41-1.43 g/cm³) utilizando refrigeración por agua, con accesorios de aleación de aluminio y mordazas de mordaza blanda (fuerza de sujeción de 5-10 kN) o succión al vacío (≥ 0.1 MPa para piezas delgadas) para minimizar la deformación y la tensión.
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Procesamiento secundario
Las características de mecanizado del POM son similares a las del latón; es rígido y genera poco calor. Se puede mecanizar mediante torneado, serrado, fresado, taladrado, estampado y roscado.
Aplicaciones de POM
El POM se utiliza principalmente para sustituir metales no ferrosos (como el cobre, el aluminio y el zinc) en la fabricación de diversos componentes mecánicos, y se utiliza ampliamente en aplicaciones de automoción, mecánica, electrónica, electricidad, construcción y fontanería.
Motorium
El POM se utiliza ampliamente como material de ahorro energético en la fabricación de automóviles. Esto se debe a su capacidad para facilitar la reducción del peso del vehículo, disminuir el consumo de combustible y sustituir diversos metales, lo que reduce la energía consumida durante el moldeo y el procesamiento. Por ejemplo, el uso de POM para las manijas de las puertas y ventanas de los automóviles, en sustitución de las piezas originales de metal cromado o acero inoxidable, genera un ahorro de costes del 23 % y reduce los pasos de procesamiento de 13 a 5. En comparación con otros plásticos de ingeniería, el POM presenta una resistencia excepcional a diversos productos químicos utilizados en los automóviles. El POM copolímero es particularmente superior en este sentido. Por ejemplo, debido a la extrema estabilidad del POM copolímero frente a los refrigerantes de los automóviles, la mayoría de los componentes de los radiadores de automóviles están fabricados con este material.
El POM se utiliza principalmente en las siguientes tres áreas de los automóviles:
- Sistema de suministro de combustible del motor: Se utiliza para fabricar válvulas de drenaje del radiador, tapones del radiador, depósitos de expansión del refrigerante, impulsores de bombas de agua, cuerpos de válvulas de agua, tapones de depósitos de combustible, cuellos de llenado de combustible, bombas de combustible, carcasas de carburadores, diversas válvulas de control de escape, pedales del acelerador y otras piezas.
- Sistema de equipos eléctricos: Se utiliza para fabricar ventiladores de calefacción, válvulas de compresores de aire, interruptores de iluminación, palancas de control de calefacción, interruptores combinados, engranajes de motores de limpiaparabrisas y soportes de cojinetes, y bombas de lavado.
- Sistema de carrocería: Se utiliza para fabricar soportes de parasoles, bujes de ballestas, carcasas de velocímetros, carcasas de engranajes de antenas, soportes de espejos retrovisores interiores, componentes de cerraduras de puertas, manijas de reguladores de ventanas, marcos de vidrios de ventanas y rodillos guía, cojinetes de manguetas de dirección, piezas de frenos, componentes del volante y bisagras de compartimentos.
Maquinaria
El POM se utiliza ampliamente en la fabricación de engranajes, cojinetes, resortes, levas, pernos, tuercas y componentes estructurales para equipos mecánicos como cuerpos de bombas, carcasas e impulsores. Los engranajes, acoplamientos y cojinetes de POM se emplean comúnmente como piezas estructurales de transmisión de potencia de uso general.
Electrónica
El POM presenta un bajo factor de disipación, alta rigidez dieléctrica y resistencia de aislamiento, así como una excelente resistencia al arco eléctrico, lo que explica su amplio uso en electrónica, electrodomésticos y equipos de oficina. El POM se utiliza para fabricar componentes para teléfonos, grabadoras de cinta, videograbadoras, televisores, ordenadores, máquinas de fax, impresoras, reproductores de CD y VCD, etc., tales como diales y teclas telefónicas, relés y bobinas de televisión, componentes de control informático, piezas de temporizadores, soportes de casetes para grabadoras de cinta, levas y deslizadores de inversión para microinterruptores, interruptores y bandejas para cargadores de CD, chasis frontales de impresoras y rejillas de altavoces. El POM también se emplea en la fabricación de componentes para diversas herramientas eléctricas, como carcasas de llaves inglesas, esquiladoras eléctricas, perforadoras de carbón y manijas de interruptores.
Construcción y Fontanería
En los sectores de la construcción y la fontanería, el POM se utiliza para fabricar marcos de ventanas, lavabos, depósitos de agua, rodillos para puertas y ventanas, ruedas para muebles pequeños, piezas y tapas de contadores de gas, componentes de calentadores de agua para baños, carcasas de contadores de agua, accesorios para tuberías de agua y grifos. Los grifos fabricados con POM cuestan un 30 % menos que los grifos metálicos convencionales y pueden soportar 2 × 10⁶ kg/m³.6 Los ciclos de apertura y cierre bajo una presión de 0.5-0.6 MPa equivalen a más de 40 años de uso. Además, presenta características como resistencia a la corrosión por agua, a la acumulación de incrustaciones y autolubricación. Las bocas de incendio y los acoplamientos de mangueras contra incendios fabricados en POM pueden soportar presiones de rotura de hasta 5 MPa.
