O POM (polioximetileno) é um termoplástico de engenharia de alto desempenho com propriedades mecânicas excepcionais e estabilidade dimensional. Este artigo apresenta as principais propriedades do POM, incluindo suas propriedades mecânicas, desempenho térmico e elétrico, e suas aplicações.
O que é plástico POM?
O polioximetileno (POM), também conhecido como acetal, é um polímero termoplástico cristalino. Trata-se de um polímero linear de alta densidade e cristalinidade, com excelentes características de desempenho geral. É uma resina de alta qualidade que surgiu após o náilon, ocupando o terceiro lugar entre os cinco principais plásticos de engenharia. Com base na estrutura química de sua cadeia molecular, o POM é categorizado principalmente em POM homopolímero (Delrin) e POM copolímero (Celcon).
O que distingue essas duas variedades? O Delrin é uma estrutura molecular cristalina regular polimerizada a partir de um único monômero. O Celcon é uma estrutura amorfa resultante da copolimerização de dois monômeros diferentes.
Propriedades do POM
Uma vantagem significativa do POM é seu alto módulo de elasticidade, alta rigidez e dureza, excelente resistência à fadiga e boa resistência ao impacto e à fluência.
| Propriedade | Homopolímero (Delrin) | Copolímero (Celcon) |
| Gravidade específica | 1.42 | 1.41 |
| Resistência à tração, MPa | 68.9 | 60.6 |
| Alongamento,% | 40 | 60 |
| Módulo de elasticidade à tração, GPa | 3.10 | 2.83 |
| Resistência à flexão, MPa | 97.1 | 89.6 |
| Módulo de elasticidade à flexão, GPa | 2.83 | 2.58 |
| Resistência ao cisalhamento, MPa | 65 | 53 |
| Resistência ao impacto Izod com entalhe, J/m | 76 | 65 |
| Dureza Rockwell (Escala M) | 94 | 80 |
Resistência à tração e rigidez
Dentre todos os plásticos, o POM possui valores de resistência e rigidez específicos relativamente próximos aos dos metais. Ele pode substituir materiais como aço, zinco, alumínio, cobre e ferro fundido em diversas aplicações. Com o aumento da temperatura, a resistência à tração e a rigidez do POM diminuem.
Força de impacto
O POM apresenta boa tenacidade e sua resistência ao impacto é minimamente afetada pela temperatura. No entanto, a presença de um entalhe reduz significativamente a resistência ao impacto. Polycarbonate (PC) e ABS têm resistência ao impacto substancialmente maior do que POM, POM demonstra maior resistência ao impacto do que PC e ABS após carregamento repetido de impacto por fadiga.
Resistência à fadiga
Os plásticos cristalinos geralmente apresentam maior resistência à fadiga do que os plásticos amorfos. O POM, com cristalinidade superior a 70%, demonstra excelente resistência à fadiga. Possui o maior limite de resistência à fadiga entre todos os plásticos termoplásticos de engenharia.
resistência à fluência
Devido à boa resiliência do POM, sua resistência à fluência é comparável à de outros plásticos de engenharia, como o náilon. A 23 °C, sob uma carga de 21 MPa, o valor de fluência é de apenas 2.3% após 3000 horas. Além disso, seu valor de fluência varia relativamente pouco com a temperatura, permitindo que ele mantenha uma boa resistência à fluência mesmo em temperaturas elevadas.
Resistência ao atrito e ao desgaste
O POM possui um coeficiente de atrito muito baixo e uma taxa de desgaste mínima, enquanto seu valor limite de velocidade de pressão é bastante alto. Isso o torna adequado para componentes sujeitos a atrito deslizante de longa duração. Além disso, o POM possui uma dureza superficial semelhante à do aço. ligas de alumínio, proporciona um certo grau de autolubrificação em aplicações de fricção dinâmica e gera muito pouco ruído, demonstrando excelentes propriedades tribológicas.
Propriedades térmicas
O POM possui uma alta temperatura de deflexão térmica (HDT). O POM homopolímero geralmente apresenta uma HDT mais alta do que o POM copolímero, porém o POM homopolímero possui menor estabilidade térmica do que o copolímero. Geralmente, a temperatura de serviço para o POM é em torno de 100°C.
| Propriedade | Homopolímero (Delrin) | Copolímero (Celcon) |
| Temperatura de deflexão térmica, 1.82 MPa | 124 | 110 |
| Ponto de Fusão, ° C | 175 | 165 |
| Temperatura de congelamento, °C | -50 | / |
| Coeficiente de expansão linear, -40~30 °C | 7.5 | 9.5 |
| Condutividade térmica, W/(m · °C) | 1.47 | 1.47 |
Propriedades Elétricas
O POM possui boas propriedades de isolamento elétrico e é praticamente imune à umidade. Em uma faixa de frequência de 102 ~ 107 Em uma faixa de frequência de Hz e temperatura de 20 a 100 °C, a constante dielétrica do POM permanece estável entre 3.1 e 3.9. Sua constante dielétrica é minimamente influenciada pela absorção de água. A espessura de um produto de POM afeta sua rigidez dielétrica, sendo que peças mais finas apresentam maior rigidez dielétrica.
Resistência química
A resina POM oferece alta resistência a óleos e solventes orgânicos (como hidrocarbonetos, álcoois, cetonas, ésteres e benzenos). Mesmo após imersão prolongada (mais de seis meses) em altas temperaturas, mantém um elevado grau de resistência mecânica, com uma taxa de variação de massa geralmente inferior a 5%.
A resina POM possui boa resistência a ácidos diluídos, mas é suscetível a fissuras por tensão quando exposta a ácidos fortes, particularmente os ácidos sulfúrico, clorídrico, nítrico, sulfuroso e nitroso.
Resistência às intempéries
A resistência às intempéries da resina POM não é ideal. Para aplicações externas, devem ser incorporados absorvedores de raios UV ou antioxidantes para aumentar sua durabilidade.
Processos para usinagem de POM
A resina POM pode ser moldada e processada utilizando métodos termoplásticos padrão, incluindo moldagem por injeção, extrusão, moldagem por sopro e moldagem por compressão. A moldagem por injeção é a técnica mais comum. A moldagem por extrusão é utilizada principalmente para produzir chapas e barras, que podem então ser processadas posteriormente para a obtenção de produtos finais. A moldagem por sopro complementa a moldagem por injeção na fabricação de peças ocas.
Moldagem por Injeção
Equipamento: Utilize uma rosca de compressão abrupta, de cabeça única e totalmente espiralada, com ponta padrão. A relação L/D deve ser de aproximadamente 18, a taxa de compressão de 2 a 3 e o comprimento da seção de dosagem de 4 a 5D. A velocidade da rosca é tipicamente de 50 a 60 rpm e a contrapressão é controlada em cerca de 0.6 MPa. O bocal deve ser do tipo reto com conicidade reversa e deve ser equipado com uma resistência de aquecimento, com a temperatura controlada por um transformador regulador de tensão. O diâmetro do bocal deve ser suficientemente grande.
Mofo: O sistema de alimentação consiste em um canal de injeção, canais de distribuição e pontos de injeção. O canal de injeção deve ser curto e espesso, com um diâmetro cerca de 1 mm maior que o do bico e um ângulo de inclinação de 3° a 5°. Canais de distribuição trapezoidais são frequentemente utilizados, com uma dimensão padrão onde a largura superior é três vezes a largura inferior e a profundidade é duas vezes a largura inferior. As dimensões dos pontos de injeção (por exemplo, a espessura) devem ser determinadas com base na espessura do produto e em outros fatores; diversos tipos de pontos de injeção estão disponíveis, e a melhor opção deve ser escolhida de acordo com o projeto do produto.
Processo de moldagem: Normalmente, o material não requer pré-secagem. No entanto, a pré-secagem é necessária se os grânulos do material foram resfriados por imersão em água ou se peças de precisão estão sendo moldadas. A temperatura do cilindro deve ser controlada com precisão; temperaturas excessivamente altas podem causar descoloração e decomposição do material, enquanto temperaturas muito baixas resultam em plastificação deficiente.
Extrusão
Utilize um parafuso dosador de passo igual e diâmetro constante com uma relação L/D de 20 a 24. A seção de dosagem deve ter aproximadamente 1/4 do comprimento total do parafuso, e a taxa de compressão deve ser de 3 a 4.
A estrutura da rosca varia de acordo com a viscosidade do material. Roscas de canal profundo são utilizadas para materiais de alta viscosidade, enquanto roscas de canal raso são utilizadas para materiais de viscosidade média. A pré-secagem é necessária se a absorção de umidade do material exceder 0.25%. As partes da extrusora em contato com o material devem evitar cobre e ligas que promovam a decomposição térmica. As condições específicas do processo, como a relação L/D, a taxa de compressão e a temperatura da matriz, variam para diferentes produtos (por exemplo, tubos, chapas, revestimento de fios).
Moldagem por sopro
Utiliza-se uma máquina de moldagem por sopro padrão, que requer dispositivos de controle precisos e exatos. A relação L/D da rosca é de 16 a 20, e a taxa de injeção de 2.0 a 3.5. O material do molde é selecionado com base no produto. A temperatura do molde geralmente fica entre 93 °C e 127 °C, e a pressão do ar de sopro entre 0.35 e 1.20 MPa. Diferentes produtos moldados por sopro (por exemplo, tambores, bolsas de viagem, pulverizadores) têm suas próprias condições de processo específicas, como relação L/D, taxa de compressão, temperatura do cilindro e velocidade da rosca.
Usinagem CNC
Na usinagem CNC de POM, peças brutas moldadas por injeção com uma tolerância de 3 a 5 mm são ideais para peças complexas, enquanto formas simples podem ser cortadas de barras de alta densidade (1.41 a 1.43 g/cm³) usando refrigeração a água, com dispositivos de fixação em liga de alumínio e morsas de mordentes macios (força de fixação de 5 a 10 kN) ou sucção a vácuo (≥ 0.1 MPa para peças finas) para minimizar a deformação e a tensão.
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Processamento Secundário
As características de usinagem do POM são semelhantes às do latão; é rígido e gera pouco calor. Pode ser usinado por torneamento, serragem, fresagem, furação, estampagem e rosqueamento.
Aplicações do POM
O POM é usado principalmente para substituir metais não ferrosos (como cobre, alumínio e zinco) na fabricação de diversos componentes mecânicos, sendo amplamente utilizado em aplicações automotivas, mecânicas, eletrônicas, elétricas, de construção e hidráulicas.
Automotiva
O POM é amplamente utilizado como material de baixo consumo energético na indústria automotiva. Isso se deve à sua capacidade de facilitar a redução do peso dos veículos, diminuindo o consumo de combustível e substituindo diversos metais, o que reduz o consumo de energia durante a conformação e o processamento. Por exemplo, o uso de POM em maçanetas de portas e janelas de automóveis, substituindo as peças originais de metal cromado ou aço inoxidável, resulta em uma economia de 23% nos custos e reduz as etapas de processamento de 13 para 5. Comparado a outros plásticos de engenharia, o POM apresenta excelente resistência a uma variedade de produtos químicos utilizados em automóveis. O copolímero de POM é particularmente superior nesse aspecto. Por exemplo, devido à extrema estabilidade do copolímero de POM em relação aos líquidos de arrefecimento automotivos, a maioria dos componentes do radiador de automóveis é fabricada com copolímero de POM.
O POM é usado principalmente nas seguintes três áreas em automóveis:
- Sistema de alimentação de combustível do motor: Utilizado na fabricação de válvulas de drenagem do radiador, tampas de radiador, reservatórios de expansão do líquido de arrefecimento, rotores de bombas d'água, corpos de válvulas de água, tampas de tanques de combustível, bocais de abastecimento de combustível, bombas de combustível, carcaças de carburadores, diversas válvulas de controle de escape, pedais de acelerador e outras peças.
- Sistema de equipamentos elétricos: Utilizado na fabricação de ventiladores de aquecedores, válvulas de compressores de ar, interruptores de iluminação, alavancas de controle de aquecedores, interruptores combinados, engrenagens e suportes de rolamentos de motores de limpadores de para-brisa e bombas de lavagem.
- Sistema de carroceria: Utilizado na fabricação de suportes de quebra-sóis, buchas de molas de lâmina, carcaças de velocímetros, carcaças de engrenagens de antenas, suportes de espelhos retrovisores internos, componentes de fechaduras de portas, maçanetas de reguladores de janelas, molduras e roletes guia de vidros de janelas, rolamentos de juntas de direção, peças de freio, componentes do volante e dobradiças de compartimentos.
Maquinaria
O POM é amplamente utilizado na fabricação de diversas engrenagens, rolamentos, molas, cames, parafusos, porcas, bem como componentes estruturais para equipamentos mecânicos, como corpos de bombas, carcaças e rotores. Engrenagens, acoplamentos de engrenagens e rolamentos de POM são comumente usados como peças estruturais de transmissão de potência de uso geral.
Expositores e Eletrónica
O POM possui baixo fator de dissipação, alta rigidez dielétrica e resistência de isolamento, além de excelente resistência ao arco voltaico, o que justifica seu amplo uso em eletrônicos, eletrodomésticos e máquinas de escritório. O POM pode ser utilizado na fabricação de componentes para telefones, gravadores de fita, videocassetes, televisores, computadores, máquinas de fax, impressoras, leitores de CD e VCD, etc., como discos e teclas de telefone, relés e bobinas de televisão, componentes de controle de computador, peças de temporizadores, suportes de fita cassete para gravadores, cames de microinterruptores e deslizadores de reversão, interruptores e bandejas de CD para trocadores de CD, chassis frontais de impressoras e grades de alto-falantes. O POM também é utilizado na fabricação de componentes para diversas ferramentas elétricas, como carcaças de chaves de impacto elétricas, carcaças de tosquiadeiras elétricas, carcaças de furadeiras a carvão e alavancas de interruptores.
Construção e encanamento
Nos setores da construção civil e hidráulica, o POM é utilizado na fabricação de caixilhos de janelas, lavatórios, reservatórios de água, roldanas para portas e janelas, rodízios para móveis pequenos, peças e tampas para medidores de gás, componentes para aquecedores de água de banheiro, carcaças de hidrômetros, conexões para tubulações de água e torneiras. Torneiras feitas de POM custam 30% menos do que as torneiras de metal comuns e podem suportar 2×106 Ciclos de abertura e fechamento sob pressão de 0.5 a 0.6 MPa, equivalentes a mais de 40 anos de uso. Possui também características como resistência à corrosão por água, formação de incrustações e autolubrificação. Hidrantes e conexões de mangueiras de incêndio feitos de POM podem suportar pressões de ruptura de até 5 MPa.
