POM基本資料:英文全名:Polyacetal中文名稱:聚縮醛結構:如右圖顏色:白色特性:1.機械性質良好,高強度、高剛性、耐疲勞限,俗有”塑鋼(plastic steel)”之稱,屬於工程塑膠的一種。
2.磨秏速度、摩擦係數小,故耐磨耗性佳,自潤性優良。
3.商品有縮醛單體聚合物及縮醛共聚合物二種。
4.本身為結晶性塑料,成型過程須特別注意將尺寸變化因素考慮在內。
5.耐油性及有機溶劑性優良,但對酸的抵抗差。
6.受紫外線照射性質會劣化,且會外觀上會變色。
機械特性密度:1.41 g/cm3拉伸強度:62MPa抗裂伸長率:60%硬度:80(Rockwell M)吸水率:0.22%熱物性質負載撓曲溫度:110 ℃融點:165℃成形加工性黏度表現:黏度隨剪切速率增加而減少。
射出成型溫度:180~230℃射出成型壓力:700~1400kg/cm2成形收縮率:2%模具溫度:60~80℃用途說明機械方面:汽車門把、油箱蓋、化油器零件、替代軟金屬(Zn、Al、Mg、Cu等)模鑄零件、按鍵、開關、齒輪、軸承。
建築方面:窗簾零件、門窗滑軌系統。
日用品方面:電話按鍵、拉鏈、咖啡機、梳子、打火機外殼、水龍頭、玩具、打字機。
機械方面:齒輪日用品方面:電話按鍵PS加工問題處理方法成型品變形1.成形條件:降低塑料溫度、降低射出速度、縮短保壓時間、增加冷卻時間。
2.模具方面:成品肉厚均一、增加脫模斜度、設計更改補強肋。
3.其他方法:成型後使用矯正治具。
表面變色1.成型條件:降低成形溫度、降低射出壓力、縮短成形週期。
2.模具方面:增設排氣裝置。
3.其他方法:塑料確實烘乾、減少二次料比例。
噴流1.成型條件:降低射出速度、提高模具溫度。
2.模具方面:更改澆口位置、加大澆口尺寸、改變冷料井位置。
成型品黏模1.成型條件:增加冷卻時間、降低模具溫度、降低射出速度、降低射出壓力。
2.模具方面:加大脫模角度、適當配置頂出位置。
POM流變性質暨熱物性質一、流變性質黏度(viscosity)是一種流對流體所產生抵抗的指標。
在牛頓黏度定律中,黏度的定義為:對牛頓流體而言(例如:水),黏度為一常數。
然而,對高分子熔液來說,黏度卻隨其分子受到剪應變率的增加而減少,此種現象,稱為高分子的「剪稀薄特性(Shear Thinning)」。
為何高分子黏度會隨剪應變率的增加而減少?這是由於高分子在不受外力的作用下,分子鏈以隨機(random)方式纏在一起,此時高分子對流動的抵抗較大,同時高分子也會呈現較大的黏度。
但隨著剪應變率逐漸增大,高分子鏈間排列趨於整齊,使原來纏在一起高分子漸漸的呈現較規則的排列方向,其對流動的抵抗降低,同時黏度也相對降低。
塑料成型時,皆是在加熱的環境下做測試,故了解塑料在加工時的黏度表現,是有其必要的,因為黏度越高,流動的阻力越大,流動也越困難。
欲量測黏度,可選擇使用毛細管流變儀(CAPILLARY VISCOMETER)、旋轉型流變儀(ROTATIONAL VISCOMETER)來進行量測,量測範圍參照圖(二)。
圖(一) 剪切黏度對剪切率作圖圖(一),為毛細管流變儀所量測剪切黏度對剪切率作圖。
由曲線觀察可知黏度(Y軸,viscosity)隨著剪切率(X軸,shear rate)增加而變小;同時也可看出黏度也隨著溫度的增加(230℃→200℃)而下降。
但由曲線的觀察卻可知道此塑料對溫度並不敏感,溫度由230℃→200℃其黏度(每條曲線相隔15℃,三條的曲線仍非常接近)的改變並不大。
圖(二)不同的流變儀黏度量測範圍二、熱物性質塑料的熱物性質可區分為:1.容積性質(V olumetric properties):比容(Specific volume)、密度(Density)及PVT關係2.熱卡性質(Calorimetric properties):比熱(Specific heat)、熱傳導係數(Thermal conductivity)、熔化熱(Heat offusion)、結晶熱(Heat of crystallization)3.轉移溫度(Transition temperature):玻璃轉移溫度(Glass transition temperature)、熔點(melting point)當聚合物在玻璃轉移溫度(Tg)時,會由較高溫時所呈現的橡膠態,轉至低溫呈現出似玻璃既硬又易脆的性質。
結晶性(Crystalline)聚合物,由於具備晶格結構,即其高分子鏈排列有固定樣式(結晶過程中高分子鏈排入結晶格子中),在發生相變化時,必須突破結構的能量障壁,才能使晶格結構崩潰,因此結晶性塑料具有明顯的相轉移溫度及潛熱值。
一般來說,官能基小、結構簡單的分子,較易形成結晶性聚合物。
而實際上沒有完全結晶的聚合物存在,微觀上必有分子排列不均的非結晶區域,所以玻璃轉移點是聚合物在使用上相當重要的一個指標,事實上聚合物會呈現塑膠態或橡膠態全視Tg與當時使用時的溫度而定。
Tuse > Tg →橡膠態如:室溫(25℃) > 橡膠(Tg=-67℃)∴輪胎在常溫下呈現彈性。
Tuse < Tg →玻璃態如:室溫(25℃) < 聚笨乙烯(Tg=105℃)∴原子筆外殼呈現剛性。
可使用熱差掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter,DSC)來測試聚合物的熱性質。
其基本原理為樣品與參考物維持相同的溫度及升溫速率,由於樣本和參考物所吸收的能量會有差異,所以當感熱器感應到有溫度差時,加熱器會對較冷者加熱到二者溫度相等,此時儀器會記錄補償樣品吸熱或放熱反應所損失或增加之熱量(即樣品產生吸熱反應時,加熱器提供熱量於樣品;樣品產生放熱反應時,加熱器提供熱量於參考物,使二者的溫度差為零),並於DSC的圖形上表達出來,再藉由熱力學的推導應用來分析聚合物的Tg、Tm、Cp(Heat Capacity,熱容量,將單位塑料溫度提高一度所須的熱量)、熔化熱(Heat of Fusion,單位塑料由固態熔化至液態所需的熱量)、結晶熱(Heat of Crystallization,結晶性塑料在結晶過程中所釋放的熱量)等相關的熱物性質。
圖(三)比熱對溫度作圖圖(三),為DSC所量測再經由方程式運算所得比熱對溫度的作圖。
由曲線觀察可知此塑料熔點(Tm)約在165℃附近。
比容與密度互為倒數關係,塑料的比容會隨著相的狀態、溫度、壓力而有所不同。
圖(四),依自由體積理論來看,塑料在低溫時,分子鏈彼此聚集較為緊密,其自由體積(Vfree)較小,即比容較小;塑料在高溫時,提供分子鏈足夠的能量活動,其自由體積(Vfree)較大,即比容較大。
溫度高低不同,影響比容的差異,會使塑料在成型後產生收縮。
圖(四)低溫及高溫時自由體積示意圖由於結晶性塑料,分子鏈排列較為緻密整齊,在低溫時鏈節只有在平衡位置上有小範圍的振動,必須溫度上升提供足夠的能量破壞結晶排列,才會有移動、轉動、滑動的現象產生。
尤其在玻璃轉移點以上時,分子運動更加自由,比容會明顯上升,可在比容對溫度的作圖上(固定壓力值)看見明顯的轉折點。
相對於非晶質(amorphous)塑料則不會有如此明顯的轉折。
圖(五)比容對溫度作圖圖(五),為PVT-100(壓力-體積-溫度量測儀)所量測比容對溫度作圖,由曲線觀察在熔點165℃附近,有明顯的二次轉折的現象,可得知本塑料為結晶性塑料。
隨著溫度的冷卻(220℃→40℃),比容會降低;壓力的增加(0Mpa→90MPa),比容也會降低,由其比容在熔點附近會有相當顯著的改變。
POM基本規格性質(本表節錄自參考文獻1、9)表(一)聚縮醛(POM,Polyacetal),其主要商品有由甲醛聚合而成的縮醛單體聚合物(homopolymer);甲醛與甲醛以外的單體共同聚合的縮醛共聚合物(copolymer)二種。
POM是首先被開發出來的工程塑膠,具有相當高的結晶度(75~85%),為結晶性工程塑膠。
POM在物理性質與機械性能上皆相當優異,由於具有磨秏速度、摩擦係數小的特點,故耐磨耗性佳,自潤性優良,此項特點讓POM能夠有效的應用在齒輪、軸承、門窗滑軌系統、拉鏈等常需高度磨耗的場合;高剛性、高強度、及耐疲勞限,其性質可與軟金屬(鋅、鋁、鎂、黃銅等)相仿,可用來替代原來軟金屬所應用的場合,故有”塑鋼(pla stic steel)”之稱。
POM屬於高度結晶性塑料,由於結晶性塑料在成型加工前後比容差異相當大,故設計上要相當注意尺寸的變異性(收縮)、變形翹曲的問題。
且在安全考量上要相當注意,由於POM長時間受熱會分解出甲醛氣體,造成空氣的污染,且空間越是密閉的地方越是要注意這類的問題,所以成型時的加工溫度不可設定過高、塑料停留於高溫的時間不宜過長過久,以降低甲醛氣體的產生。
POM雖可用於替代許多工程上常用的零件,但由於其耐強酸的抵抗性不佳,需考慮使用的場合是否易生成酸性物質,進而間接造成POM的腐蝕而降低了其物性;並且POM對紫外線的抵抗也較差,已有針對此一缺點而改良的POM問世,設計時宜多加注意這些問題。
產品能夠輕量化是業界一直以來致力研究的課題,諸如POM這類的工程塑膠其替代金屬的功能是相當值得被研究的,能否在未來有更好性能的用途被發展出來,必須更多專業的人才來努力。
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