Cómo prevenir grietas en varillas de POM de gran diámetro: causas y soluciones

¿Por qué las varillas de POM más grandes se agrietan mientras que las más pequeñas no?

El POM (polioximetileno), también conocido como acetal, es muy utilizado debido a sus excelentes propiedades mecánicas y durabilidad. Las varillas de diámetro más pequeño, como de hasta 50 mm, rara vez experimentan problemas de agrietamiento. Esto se debe a que las varillas más pequeñas se enfrían de manera más uniforme y más rápido, lo que reduce el riesgo de tensiones internas.

Por el contrario, las varillas de mayor diámetro, como 100 mm, a menudo enfrentan un enfriamiento desigual. La capa exterior se enfría más rápido que el núcleo, lo que provoca:

• Esfuerzos internos causados ​​por diferencias de temperatura.
• Cristalización no uniforme, debilitando la estructura del material y aumentando el riesgo de fisuras.

A continuación se detallan las causas más comunes y las soluciones prácticas y económicas para abordar este problema.

1. Enfriamiento desigual de las varillas de POM

Problema:
En varillas más grandes, la superficie se enfría mucho más rápido que el núcleo durante la extrusión. Esto da como resultado una contracción del material y tensiones internas, lo que a menudo conduce a fisuras radiales.

Solución:
✔️ Aplicar enfriamiento gradual:

• Utilice agua tibia (60–80 °C) en lugar de agua fría durante la fase de enfriamiento inicial.
• Reduzca gradualmente la temperatura del agua en las zonas de enfriamiento posteriores.
• Considere agregar un baño de aire antes de la inmersión en agua para limitar los cambios bruscos de temperatura.

2. Cristalización rápida en el núcleo

Problema:
El POM, especialmente los tipos de homopolímeros, cristaliza rápidamente, lo que da lugar a estructuras cristalinas no uniformes y núcleos debilitados en varillas más grandes.

Solución:
✔️ Temperaturas de procesamiento más bajas:

• Temperatura del cilindro: 190–210°C en lugar de 210–230°C.
• Temperatura del troquel: 10–15°C inferior que la del cilindro.

✔️ Recocido a corto plazo para aliviar tensiones:

• Pruebe el calentamiento a corto plazo entre 80 y 100 °C, seguido de un enfriamiento lento hasta temperatura ambiente.
• La duración exacta del recocido depende de múltiples factores, por lo que se recomiendan experimentos para optimizar los parámetros.

3. Propiedades del material: homopolímero POM

Problema:
El homopolímero POM, aunque ofrece mayor rigidez, es más frágil que el copolímero POM. Los diámetros grandes amplifican las tensiones internas, aumentando la probabilidad de grietas.

Solución:
✔️ Considere cambiar a copolímero POM, que:

• Tiene mejor resistencia al agrietamiento.
• Es menos propenso a sufrir tensiones internas.

✔️ Alternativamente, agregue modificadores de impacto o plastificantes para mejorar la flexibilidad del homopolímero POM.

4. Parámetros del proceso de extrusión

Problema:
Una presión o temperatura excesiva durante la extrusión puede provocar un sobrecalentamiento y debilitar la estructura del material.

Solución:
✔️ Optimizar los parámetros del proceso:

• Reduzca la velocidad de extrusión para un enfriamiento más uniforme y una cristalización.
• Ajuste las temperaturas del cilindro y del troquel para garantizar una caída gradual de la temperatura.
• Disminuir la presión del troquel para evitar la separación de capas dentro de la varilla.

5. Humedad en la materia prima

Problema:
Incluso pequeñas cantidades de humedad en los gránulos de POM pueden crear microburbujas, debilitando la estructura de la varilla y provocando grietas.

Solución:
✔️ Secar adecuadamente el material:

• Secar previamente los gránulos a 80–90°C durante 3–4 horas.
• Almacene la materia prima en condiciones secas utilizando secadores desecantes de aire en el sistema de alimentación.

Resumen

El agrietamiento en varillas de POM de gran diámetro es un problema complejo causado por:

• Enfriamiento desigual,
• Cristalización rápida,
• Propiedades del material, y
• Parámetros de extrusión inadecuados.

Soluciones propuestas:
✔️ Enfriamiento gradual: evite caídas repentinas de temperatura usando agua tibia y enfriamiento gradual.
✔️ Recocido para aliviar tensiones: pruebe un calentamiento breve a 80–100 °C, seguido de un enfriamiento lento para evitar la acumulación de tensiones internas.
✔️ Optimización de procesos: ajuste las temperaturas, las velocidades de extrusión y las presiones para evitar el sobrecalentamiento y la concentración de tensiones.
✔️ Selección de materiales: considere copolímero POM o grados modificados por impacto para mejorar la durabilidad.
✔️ Secado de materias primas: asegúrese de que el material esté libre de humedad antes de la extrusión.

Estos métodos prácticos y económicos pueden reducir significativamente el riesgo de agrietamiento en varillas de POM de gran diámetro y mejorar la calidad del producto.