Eigenschaften, Modifikation und Anwendung von Polyoxymethylen (POM)

Polyoxymethylen (POM), dessen primäre Struktureinheit -CH₂O- ist, ist nach Polyamid (PA) und Polycarbonat (PC) der am häufigsten verwendete allgemeine -technische Kunststoff. Derzeit wird es häufig in der High-End-Elektronik, in Automobilteilen, mechanischen Komponenten, Getrieben und anderen Bereichen eingesetzt.

Es kann über lange Zeiträume bei Temperaturen zwischen 40 und 100 Grad betrieben werden und behält auch unter rauen Betriebsbedingungen eine ausgezeichnete Kriech-, Ermüdungs-, Verschleiß- und Chemikalienbeständigkeit bei. Diese Eigenschaften und Kostenvorteile machen es zu einer sinnvollen Alternative zu Nichteisenmetallen wie Messing, Aluminium und Zink in Zahnrädern, Elektrogehäusen, anderen Automobilteilen und hochwertiger Elektronik. Es wird als „Metall in Kunststoff“ bezeichnet und oft als „Kunststoffstahl“ oder „Superstahl“ bezeichnet.

1. Metall-ähnlich

Polyoxymethylen ist ein hochkristallines Polymer mit metallähnlicher Härte, Festigkeit und Steifigkeit, was es zu einem der technischen Kunststoffe macht, dessen mechanische Eigenschaften denen von Metall am nächsten kommen.

2. Selbstschmierung und Ermüdungsbeständigkeit

Polyoxymethylen weist über einen weiten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich eine hervorragende Selbstschmierung und Ermüdungsbeständigkeit auf. Es bietet außerdem Vorteile wie einen niedrigen Reibungskoeffizienten, Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln und eine einfache Formbarkeit.

3. Thermische Stabilität

Polyoxymethylen (POM) hat eine geringe Wasseraufnahme und ist formstabil, was eine langfristige Verwendung über einen weiten Temperaturbereich (-40 bis 100 Grad) ermöglicht. Es weist außerdem eine hohe Warmfestigkeit, Biegefestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf. Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur von Homopolyoxymethylen beträgt 136 Grad, während die von Copolymeren 110 Grad beträgt. Polyoxymethylen kann über lange Zeiträume in Hochtemperaturumgebungen mit minimalen Änderungen der mechanischen Eigenschaften verwendet werden.

4. Verschleißfestigkeit

Polyoxymethylen weist aufgrund seiner hohen Bindungsenergie und hohen Kohäsionsenergie eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf. Der amorphe Anteil aggregiert auf der Oberfläche der Sphärolithe, wirkt als Schmiermittel und reduziert Reibung und Verschleiß.

1. Polyoxymethylen-Verstärkung

Füllung und Glasfaserverstärkung (GF) sind gängige Modifizierungsmethoden. Die Füllstoffmodifikation kann entweder als anorganisch oder organisch kategorisiert werden.

Durch die Füllstoffmodifikation können die Rohstoffkosten gesenkt werden, allerdings gehen dadurch bestimmte Eigenschaften verloren, um die gewünschte Leistungsverbesserung zu erzielen. Durch die Glasfaserverstärkung können die Fasern bestimmten Belastungen standhalten und dadurch die mechanische Festigkeit und Dimensionsstabilität des Verbundwerkstoffs verbessern. Dies kann jedoch die Verschleißfestigkeit verringern.

2. Verschleißfestigkeitsmodifikation von Polyoxymethylen

Die Verschleißfestigkeitsmodifizierung von Polyoxymethylen (POM) kann durch chemische und physikalische Modifikation erreicht werden. Bei der chemischen Modifizierung werden während der Polymerisationsphase neue Monomere hinzugefügt, um schmierende Molekülsegmente auf die Molekülkette aufzupfropfen und so die Verschleißfestigkeit von POM zu verbessern. Das physikalische Mischen ist eine gängige Modifizierungsmethode, die einfach anzuwenden ist und signifikante Ergebnisse liefert.

Durch physikalisches Mischen wird typischerweise die Verschleißfestigkeit von Polyoxymethylen (POM) durch Zugabe von Additiven verbessert. Zu den üblichen Additiven gehören funktionelle Polymere, gewöhnliche Metallpulver, Silikonöl, Mineralöl, Fett und andere Schmierstoffe.

3. Zähigkeitsmodifikation von Polyoxymethylen

Da es POM an Zähigkeit mangelt und es bei der Teileverarbeitung zum Bruch neigt, ist eine Modifikation der Zähigkeit erforderlich. Zu den gängigen Methoden gehören das Härten von Elastomeren, die Modifikation starrer Partikel und das Legieren. Durch die Elastomerverstärkung wird die Schlagzähigkeit von Polyoxymethylen durch die Einführung von Elastomerpartikeln verbessert. Diese Methode ist einfach anzuwenden und liefert signifikante Ergebnisse. Die Hartpartikelverfestigung erhöht nicht nur die Schlagfestigkeit des Materials, sondern verbessert auch seine Festigkeit, Steifigkeit und Hitzebeständigkeit.

Bei der Legierungsmodifikation wird Polyoxymethylen mit anderen Harzen und Additiven gemischt, um Legierungen zu bilden, wodurch die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit erhöht wird und gleichzeitig die hervorragenden Eigenschaften von Polyoxymethylen erhalten bleiben.

1. Automobilindustrie

Herstellung von Automobilpumpen, Vergaserkomponenten, Kraftstoffleitungen, Leistungsventilen, Kreuzgelenklagern, Motorgetrieben, Kurbelwellen, Griffen, Instrumententafeln, Fensterhebern, elektrischen Schaltern, Sicherheitsgurtschlössern usw.

2. Mechanische Fertigung

Weit verbreitet in Getriebekomponenten wie Zahnrädern, Antriebswellen, Ketten, Ventilen, Ventilschaftmuttern, Lagern, Nocken, Laufrädern, Rollen, Düsen, Führungen, Buchsen, Rohrverbindungsstücken und anderen mechanischen Strukturkomponenten.

3. Elektro- und Elektronikindustrie

Es weist eine hervorragende elektrische Isolierung, Hitzebeständigkeit und chemische Beständigkeit auf und wird daher häufig bei der Herstellung von elektrischen Isolatoren, Steckdosen, Schaltern, Steckverbindern und anderen elektronischen Bauteilen verwendet.

4. Haushaltsgeräte

Aufgrund seiner hervorragenden Festigkeit, Steifigkeit und Verschleißfestigkeit wird Polyoxymethylen häufig bei der Herstellung von Haushaltsgeräten und Haushaltsgegenständen verwendet. Es kann beispielsweise zur Herstellung von Gerätegehäusen, Möbelstücken, Materialien für die Inneneinrichtung, Spülbecken, Komponenten für Warmwasserbereiter usw. verwendet werden.

5. Präzisionsinstrumente

Es wird zur Herstellung von Regalstützen, Abdeckungen, Reibbelägen und Teilen für Uhren, Kameras und andere Präzisionsinstrumente verwendet.

Zusätzlich zu den oben genannten Anwendungen können POM-modifizierte Kunststoffe auch in korrosionsbeständigen-Feuerhydranten, Stiftfässern und Stiftkappen, Spielzeugen, digitalen Produkten, Reißverschlüssen, Mascara-Stäbchen und anderen Konsumgütern verwendet werden.