High Impact POM

معرفی گونه های خاص و مهندسی پلی استال، پلی استال های سوپر چقرمه

پلی استال را به خوبی می شناسیم. در مقالات گذشته که لینک آن ها در ادامه قرار داده شده است، با ساختار، کاربردها و انواع همو و کوپلیمر این پلیمر ارزشمند آشنا شدیم. اما این بخش درباره گروه بسیار ویژه پلی استال صحبت خواهد کرد. در واقع در برخی از کاربردهای خودرویی پلی استال نیاز به گریدهایی با مقاومت به ضربه بسیار بالاتر از اعداد ثبت شده در دیتاشیت های گریدهای معمولی وجود دارد. در این قسمت خواهیم دید چه راهکارهایی برای افزایش مقاومت به ضربه POM وجود دارد.

پلیمرهای مختلف بر اساس نوع و کاربرد در هر سال 3 تا 7 درصد رشد مصرف را تجربه می کنند. اما همین رشد در بخش آلیاژهای پلیمری که در واحدهای کامپاندینگ تولید می شوند، 10 تا 12 درصد است. کامپاندینگ (Compounding) پلیمرهای مختلف و تولید آلیاژهای پلیمری تکنیک هنرمندانه ای است که کاربرد پلیمرها را به صورت فزاینده ای گسترده کرده است. در واقع در بخش کامپاندینگ به کمک تکنیک آلیاژسازی انواع پلیمرها با یکدیگر ترکیب می شوند و خواص هم افزا بدست می آید. بهبود نقاط ضعف و برطرف کردن پاشنه آشیل های پلیمرها به کمک کامپاندینگ از جمله مهمترین اهداف این بخش است.

یکی از مهمترین حوزه های آلیاژسازی بهبود خواص ضربه پذیری و چقرمگی (Toughness) ترموپلاستیک های مهندسی است. پلی استال، POM، از جمله همین ترموپلاستیک های مهندسی است که علیرغم خواص مکانیکی و سایشی بسیار عالی در برخی از کاربردها و تولید برخی قطعات مهندسی با ضعف کم بودن ضربه پذیری و حساسیت به بروز خراش و شکاف ( در صورت بروز شکاف و خراش احتمال شکست کلی قطعه بسیار زیاد می شود.) روبرو است و نیاز به بهبود دارد. در همین نقطه تکنیک آلیاژسازی به کمک ما می آید.

High Impact POM

به منظور بهبود ضربه پذیری POM به یک الاستومر مهندسی نیاز است که در مرحله اول توانایی بهبود ضربه پذیری POM را داشته باشد و در مرحله بعدی هیچگونه اثر منفی بر سایر خواص این ترموپلاستیک مهندسی نگذارد و سازگاری کامل با آن داشته باشد. اگر گرید مناسبی از TPU به درستی انتخاب شود و پارامترهای اختلاط در یک اکسترودر دو پیچه به صورت مهندسی تنظیم شوند، می توان مقاومت به ضربه POM را تا 1.5 برابر افزایش داد. غلظت TPU بر اساس میزان ضربه پذیری مورد نیاز می تواند از 5 تا 35 درصد متغیر باشد. همزمان با افزایش ضربه پذیری، مدول کششی و خمشی، HDT و استحکام POM کاهش می یابد و به همین منظور بایستی تنظیم خواص را به کمک درصد و نوع TPU به درستی تنظیم کرد. اگر ریز ساختار آلیاژ POM/TPU به درستی تنظیم شود، یکی از مزایای دیگر افزودن TPU به POM افزایش مقاومت سایشی آلیاژ تولیدی است. این خاصیت برای بسیاری از کاربری های مهندسی از اهمیت بالایی برخوردار است. به کمک تکنیک کامپاندینگ و تولید آلیاژها می توان دامنه کاربرد پلیمرها را گسترده تر کرد.

Ultraform

آشنایی با گرید پرکاربرد و همه فن حریف POM تولیدی BASF، Ultraform N2320

BASF با شعار “ما شیمی را خلق می کنیم”، از معدود شرکت هایی است که به این شعار جامه عمل پوشانده است. اگر تاریخچه پیدایش بسیاری از مواد شیمیایی و حتی پلیمرها را دنبال کنیم به BASF خواهیم رسیم. در مورد POM، یا همان پلی استال که مورد بحث این نوشتار است، BASF همپای رقبای آمریکایی خود چون Dupont، در گروه تولیدکنندگان پیشگام و نوآور این ترموپلاستیک مهندسی قرار دارد. اگر میخواهید مقدمه ای را در خصوص ویژگی ها و کاربردهای POM مطالعه کنید، پیشنهاد می کنیم در ابتدا به لینک زیر مراجعه و برای آشنایی با یکی از پرکاربردترین گریدهای POM (Ultraform ) که تولید BASF آلمان است، با این مقاله همراه باشید.

Ultraform نام تجاری پلی استال های تولیدی BASF است و به همین دلیل این نام را پیش از کد هر گرید خواهید دید. تخصص BASF در تولید POM های کوپلیمر است و این گریدها مقاومت حرارتی و ضربه پذیری بسیار عالی برای مصرف در کاربردهای گوناگون را دارند. POM های تولیدی BASF کاربرد بسیار گسترده ای در تولید انواع قطعات خودرو، همچون قطعات پمپ بنزین، کفشک و سیبک های جلوبندی، قطعات بیرونی مانند آینه ها، روکش بلندگو و …، تولید قطعات صنعتی مانند انواع چرخ دنده، شیر و …، اسباب بازی، لوازم خانگی و … دارند.

Ultraform

در میان انبوهی از گریدهای مختلف POM که BASF برای تولید طیف گسترده ای از قطعات توسعه داده است، یک گرید ویژه به چشم می خورد. Ultraform N2320، گرید منحصر بفردی است که تعادل بینظیری از خواص مکانیکی چون ضربه پذیری/ سفتی و استحکام، مقاومت سایشی عالی و از همه مهمتر فرایند پذیری بی مانندی برای تولید قطعات تزریقی دارد. BASF با معماری بینظیر زنجیره های پلیمری ویسکوزیته این گرید را برای کاربری تزریق تنظیم کرده است. N2320 گونه های ویژه ای نیز به شرح زیر دارد:

  • مقاوم در برابر شرایط جوی برای تولید قطعاتی که در معرض نور خورشید هستند،
  • خواص اصطکاکی بهینه شده،
  • رسانایی و خواص الکتریکی خاص،
  • مناسب برای رنگ آمیزی،
  • و در نهایت مناسب برای قرار گیری در فضاهای بسته و محدود با انتشار VOC بسیار کم و کاربری های غذایی

برای شکل دهی Ultraform N2320 در فرایند تزریق بایستی در نظر داشت تنظیم نواحی مختلف دمای اکسترودر در محدوده 180-220 °C برای ذوب و شکل دهی این گرید مناسب است و به منظور دستیابی به خواص سطحی مناسب درقطعات تولیدی، طراحی Gate, Runner, … بایستی کاملا مناسب ترموپلاستیک POM انجام گیرد.

به منظور کسب اطلاعات بیشتر و خرید گرید POM Ultraform N2320 با کارشناسان شرکت پلیمر پیشرفته دانا تماس حاصل فرمایید.

 

Asahi Kasei

پلی استالی خارق العاده توسط Asahi Kasei، گرید Tenac 3010

اگر هنوز به صورت کامل با تفاوت های ز های هموپلیمر و کوپلیمر آشنا نشده اید، پیشنهاد می کنیم ابتدا با مراجعه به لینک زیر با دنیای پلی استال ها یا POM، آشنا شوید و سپس با این بخش که به صورت اختصاصی یکی از بهترین گریدهای پلی استال هموپلیمر (یعنی Tenac 3010) را معرفی می کند، همراه شوید.

برای اینکه با قابلیت های Tenac آشنا شویم، ابتدا لازم است بدانیم Tenac نام برند تجاری کمپانی معظم، پیشرو و نوآور ژاپنی Asahi Kasei است. درست است که Asahi Kasei با این نام قدمتی برابر با 20 سال دارد، اما پیشینه این کمپانی به Asahi Chemical Industry بر می گردد که تجربه 90 ساله و آن هم از جنس ژاپنی را دارا است. Asahi انواع تجربه ها را در کارنامه حرفه ای خود از تولید مواد اولیه و محصول نهایی تا اعطای دانش فنی و لایسنس را دارد، اما در مورد Tenac باید بگوییم به صورت کامل حق مطلب را ادا کرده است. درست است که POM های کوپلیمر تولیدکنندگان بسیاری دارد، اما Asahi Kasei یکی از دو تولید کننده بزرگ پلی استال های هموپلیمر در دنیا است!

Asahi Kasei

Asahi Kasei همپای Dupont آمریکایی سبد پلی استال های خود را تکمیل کرده است و هر دو کمپانی حدود 30 گرید تجاری شده POM هموپلیمر را برای کاربری های مختلف عرضه می کنند. این 30 گرید شامل انواع استاندارد، با دوام، با اجزای فرار کم، مقاوم در برابر شرایط جوی، تقویت شده، روان کاری شده (Lubricated) و مقاوم در برابر ضربه هستند که در تولید چرخ دنده های پرینتر، صفحه کلید رایانه، چرخ و ریل ها، کارتریج، دکمه های چفتی و قطعات خاص خودرو به کار می روند.

اما در بین گریدهای مختلف Tenac 3010 در گروه گریدهای عمومی قرار دارد و این نکته امکان استفاده از این گرید ویژه را برای طیف گسترده ای از کاربری مهیا می کند. این گرید توانسته است الزامات مورد نظر انواع استانداردهای خودرویی سخت گیرانه ای چون، فورد، بنز، فولکس واگن و GM را برآورده کند. MFI این گرید 2.8 g/10 min @ 190 °C, 2.16 kg است و قابلیت تولید قطعات تزریقی را دارد. در مقایسه با گریدهای معمولی POM، مانند K300 کولون و FM090 فورموسا، Tenac 3010، 25 درصد مستحکم تر است و مناسب تولید قطعات با دوام و مهندسی است.

polyacetal

پلی استال های هموپلیمر یا کوپلیمر؟ کدامیک برای تولید قطعات مدنظر شما مناسب هستند؟

پلی استال که در بخش قبلی نکات کلی را در رابطه با این ترموپلاستیک مهندسی مطالعه کردیم، در آستانه ورود به 50 سالگی خود در صنعت پلاستیک است. پلی استال با نام اختصاری لاتین POM، از جمله محدود پلاستیک هایی است که چندین نام رسمی و غیر رسمی دارد. معمولا پلیمرها را با توجه به نام منومر مورد استفاده در تولید آن ها نامگذاری می کنند. با توجه به این روش نامگذاری، نام پلی استال پلی فورمالدهید (Polyformaldehyde) یا پلی اکسی متیلن (Polyoxymethylene) می تواند باشد و POM نیز از پلی اکسی متیلن می آید. اما این ماده را را با نام های تجاری مهمی که به نوعی مبدعان این پلاستیک هستند نیز می شناسند. هوستافرم (Hostaform)، Delrin، Ultraform، Duracon، Tenac، Kocetal، Celcon، Ramtal، Kepital و … مهمترین برندهایی هستند که پلی استال را با این نام ها نیز صدا میزنند. اولین کشف هوستافرم به حدود 100 سال پیش باز می گردد، اما به دلیل محدودیت هایی که در پایداری حرارتی نمونه های تولیدی وجود داشت، 50 سال طول کشید تا اولین پلی استال تجاری شده توسط دوپونت به بازارها عرضه شود. این پلی استال از نوع هموپلیمر بود و تمامی واحدهای سازنده زنجیره های آن از نوع اکسی-متیلن بودند. در سال های بعدی انواع کوپلیمر POM نیز توسعه داده شدند و حدود 1-1.5% گروه های اتیلن اکساید یا دی اکسالن (Dioxolane) نیز در بین زنجیره ها قرار گرفتند. در اینجا به مهمترین تفاوت های انواع همو و کوپلیمر پلی استال اشاره می کنیم که می تواند ملاک تصمیم گیری برای انتخاب گرید مناسب پلی استال جهت تولید قطعات مورد نظر ما باشد.

پلی استال

در همین ابتدا اشاره کنیم که مهمترین دلیلی که کوپلیمرهای POM توانستند سهم بازار قابل توجهی را از آن خود کنند، فرایند پذیری بهتر و محدوده دمای فرایند گسترده تر نسبت به انواع هموپلیمر بود. مهمترین دلیل این برتری کاهش پیوندهای اکسیژن – کربن است که مستعد تخریب هستند و همچنین با حضور کومنومر، دمای ذوب نیز در حدود 10 °C کاهش پیدا می کند و عملیات ذوب و شکل دهی در دماهای کمتری انجام می شود. اما از این نکته فرایندی که بگذریم در دیگر مقایسه ها این هموپلیمرها هستند که برنده رقابت اند. برای مثال هموپلیمرها با داشتن درصد بلورینگی و نظم مولکولی بسیار بالا، استحکام و مدول مکانیکی در حدود 15 درصد بیشتر از نوع کوپلیمر را دارند. همچنین دمای سرویس دهی بالاتر در کنار مقاومت خستگی و خزش بیشتر از دیگر مزایای هموپلیمرها در مقایسه با کوپلیمرها است. به کمک این برتری ها POM های هموپلیمر می توانند خواص یکسانی را در مقایسه با کوپلیمر در ضخامت های کمتری ایجاد کنند و قطعات سبک تری را تولید کنند. همچنین سیکل تزریق هموپلیمرها به دلیل دمای بلورینگی بالاتر می تواند کوتاهتر باشد و این نکته راندمان تولید را افزایش می دهد.

کمپانی بزرگ و نوآور Dupont تولید کننده یکی از بهترین برندهای هموپلیمر پلی استال با نام تجاری Delrin و دیگر کمپانی صاحب نام در این حوزه Asahi Kasei ژاپنی است که تولید کننده هر دو نوع هموپلیمر و کوپلیمر با نشان تجاری Tenac است. برای مطالعه بیشتر در خصوص کاربردهای پلی استال به لینک زیر مراجعه کنید.

هوستافرم یا پلی استال (POM)، ترموپلاستیکی منحصربفرد

پلی استال یا پلی فرمالدهید، (Poly Oxy Methylene (POM، که در ایران با نام هوستافرم نیز شناخته می شود، یک ترموپلاستیک مهندسی با ویژگی و کاربردهای منحصر بفرد است. در حقیقت هوستافرم نام تجاری POM های تولیدی کمپانی بزرگ دوپونت است. از جمله دیگر برندهای تاثیر گذار در تولید POM می توان از Delrin, Celcon, Ramtal, Tenac, Duracon نام برد. در سال 1956 میلادی اولین POM تولیدی شرکت دوپونت برای جایگزینی با فلزاتی که در فرایند Die-Cast مورد استفاده قرار میگرفتند، معرفی شد. محور زیر توسعه مهمترین برندهای تجاری را در این زمینه نشان می دهد.

روند تولید هوستافرم

ساختار بلورینگی، مقاومت به سایش و خزش بسیار بالا (حتی بالاتر از پلی آمید)، مقاومت در برابر حلال ها و پایداری ابعادی در زمان کاربری مهمترین ویژگی های POM و مقاومت کم در برابر فنول مهمترین ایراد وارد بر این ترموپلاستیک مهندسی است.

کاربرد پلی استال

پلی استال در صنایع گوناگونی همچون خودروسازی (بیش از یک سوم POM تولیدی جهان در این صنعت به مصرف می رسد)، لوله کشی و انتقال سیالات، قطعات صنعتی، الکتریکی و خانگی به کار می رود. قطعاتی همچون دکمه کمربند ایمنی، روکش اسپیکر، درب و پمپ مخزن سوخت، چرخ دنده و بوش های مورد استفاده در قطعات جلوبندی در صنایع خودروسازی، انواع قطعات شیر، پمپ، کارتریج، دوش و آب پاش در صنایع لوله و اتصالات، دکمه های کیبورد کامپیوتر، کارتریج و قطعات چاپگر، زیپ لباس و برخی اسباب بازی در لوازم خانگی و ورزشی از POM ساخته می شوند. همچنین در کاربری هایی که قطعات صنعتی در تماس با مواد غذایی قرار میگیرند، مانند پمپ های صنایع لبنی و تسمه های انتقال مواد اولیه، از POM استفاده می شود.

 

کاربرد پلی استال در کمربند خودرو کاربرد پلی استال در باک خودرو

باتوجه به منومرهای مورد استفاده در فرایند پلیمریزاسیون POM، انواع هموپلیمر و کوپلیمر تولید می شود. هموپلیمرهای POM مدول کششی و سفتی بالاتری نسبت به نمونه های کوپلیمر دارند و انواع کوپلیمر مقاومت بیشتری در برابر اکسیداسیون دارند. هرچند با استفاده از تقویت کننده هایی مانند الیاف شیشه می توان کوپلیمرها را نیز به اندازه هموپلیمرها تقویت نمود.

خرید پلی استال Tenac

پلی استال – پلی اکسی متیلن (POM)

پلی استال که با نام پلی اکسی متیلن (POM) نیز شناخته می شود، از پلیمریزاسیون فرم‌آلدهید به‌دست می آید و پلیمری گرمانرم کریستالی با استحکام کششی و سختی بالا، ارتجاع پذیری خوب، مقاومت سایش عالی و جذب رطوبت پایین است. این پلیمر با دو نوع هموپلیمر و کوپلیمر در بازار موجود است و می تواند طیف وسیعی از کاربرد‌ها را پوشش دهد . علاوه بر این، POM دارای قابلیت حفظ خواص در دمای بالا در مدت زمان طولانی، مقاومت مکانیکی در برابر تنش های طولانی مدت، و مقاومت آب و هوایی است که  آن را به انتخابی مناسب برای بسیاری از قطعات حساس مهندسی تبدیل کرده است.

پلی استال POM

هموپلیمر وکوپلیمر این رزین مقاومتی عالی در برابر حلال‌های آلی از خود نشان می دهند. در بالاتر از 070 C این رزین‌ها مقاومت بسیار خوبی در برابر هیدروکربن‌های آلیفاتیک، آروماتیک، و کلرینه دارند. پلی استال ها مقاومت عالی در برابر آب داغ دارند و کوپلیمرهای آن در برابر قلیای داغ از مقاومت بهتری برخوردار هستند. همچنین در دماهای بالا، پایداری گرمایی و هیدرولیز بهتری داشته و راحت‌تر قالبگیری می شود ولی هموپلیمرهای آن ویژگی مکانیکی بهتری داشته و نقطه ذوب بالاتری نیز دارد.

خواص الکتریکی و مکانیکی عالی پلی استال تحت تاثیر رطوبت محیط افت نمی‌کند و در اثر کارکرد دراز مدت نیز کاهش نمی‌یابد. در نتیجه پلی استال ثبات ابعادی و دی الکتریک بالایی را داراست، و نتیجتاً POM نسبت به پلی آمید در بسیاری از موارد، انتخاب مناسب‌تری برای جایگزینی فلزات خواهد بود. بازدهی قطعات کشویی، قطعات زیر آب و قطعات دقیق با پلی استال فوق العاده خواهند بود. علاوه بر این‌ها، سمی نبودن آن، پلی استال را به یکی از بهترین گزینه ها برای قطعات مرتبط با مواد غذایی تبدیل نموده است.

برای گونه هموپلیمر این محصول فوق العاده و منحصر به فرد فقط دو تولید کننده در جهان وجود دارد : Dupont از آمریکا  و دیگری Asahi Kasei از ژاپن.

شرکت Asahi Kasei

ملیت امریکایی شرکت دوپونت (Dupont) مواد پلی استال تولیدی این شرکت را به دلیل پیچیدگی واردات به انتخابی گران قیمت، کمیاب و نامناسب تبدیل کرده است. پلی استال های محصول شرکت Asahi Kasei با نام تجاری Tenac تولید و عرضه می‌گردد که با برداشته شدن بخشی از تحریم‌ها، شرکت پلیمر پیشرفته دانا با داشتن نمایندگی مستقیم از شرکت Asahi Kasei ژاپن اقدام به توزیع این مواد همراه با پشتیبانی و خدمات فنی مهندسی نموده است.