Come prevenire le crepe nelle barre di POM di grande diametro – Cause e soluzioni

Perché le barre di POM più grandi si rompono mentre quelle più piccole no?

POM (poliossimetilene), noto anche come acetale, è ampiamente utilizzato grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche e alla sua durabilità. Le barre di diametro più piccolo, come fino a 50 mm, raramente presentano problemi di crepe. Questo perché le barre più piccole si raffreddano in modo più uniforme e più veloce, riducendo il rischio di tensioni interne.

Al contrario, le barre di diametro maggiore, come 100 mm, spesso affrontano raffreddamento non uniforme. Lo strato esterno si raffredda più rapidamente del nucleo, portando a:

• Stress interni causati da differenze di temperatura.
• Cristallizzazione non uniforme, che indebolisce la struttura del materiale e aumenta il rischio di crepe.

Di seguito sono elencate le cause più comuni e soluzioni economiche e pratiche per affrontare questo problema.

1. Raffreddamento Irregolare delle Barre di POM

Problema:
Nei cilindri più grandi, la superficie si raffredda molto più rapidamente del nucleo durante l'estrusione. Questo porta a restringimento del materiale e tensioni interne, che spesso portano a fessure radiali.

Soluzione:
✔️ Applicare raffreddamento graduale:

• Usa acqua calda (60–80°C) invece di acqua fredda durante la fase iniziale di raffreddamento.
• Ridurre gradualmente la temperatura dell'acqua nelle zone di raffreddamento successive.
• Considera di aggiungere un bagno d'aria prima dell'immersione in acqua per limitare i cambiamenti di temperatura improvvisi.

2. Cristallizzazione Rapida nel Nucleo

Problema:
Il POM, in particolare i tipi omopolimerici, cristallizza rapidamente, portando a strutture cristalline non uniformi e nuclei indeboliti in barre più grandi.

Soluzione:
✔️ Temperature di lavorazione più basse:

• Temperatura del cilindro: 190–210°C invece di 210–230°C.
• La temperatura: 10–15°C più bassa rispetto al cilindro.

✔️ Ricottura a breve termine per alleviare lo stress:

• Test riscaldamento a breve termine a 80–100°C, seguito da raffreddamento lento a temperatura ambiente.
• La durata esatta dell'annealing dipende da molteplici fattori, quindi si raccomandano esperimenti per ottimizzare i parametri.

3. Proprietà dei Materiali – Omopolimero POM

Problema:
L'omopolimero POM, pur offrendo una maggiore rigidità, è più fragile rispetto al copolimero POM. I diametri grandi amplificano le tensioni interne, aumentando la probabilità di crepe.

Soluzione:
✔️ Considera di passare a copolimero POM, che:

• Ha una migliore resistenza alle crepe.
• È meno soggetto a stress interni.

✔️ In alternativa, aggiungi modificatori di impatto o plasticizzanti per migliorare la flessibilità del POM omopolimero.

4. Parametri del Processo di Estrusione

Problema:
Una pressione o temperatura eccessiva durante l'estrusione può portare a un surriscaldamento e indebolire la struttura del materiale.

Soluzione:
✔️ Ottimizzare i parametri di processo:

• Riduci la velocità di estrusione per un raffreddamento più uniforme e una cristallizzazione migliore.
• Regolare le temperature di cilindro e matrice per garantire un graduale abbassamento della temperatura.
• Riduci la pressione del die per evitare separazione dei livelli all'interno del bastone.

5. Umidità nella Materia Prima

Problema:
Anche piccole quantità di umidità nei granuli di POM possono creare microbolle, indebolendo la struttura del bastone e portando a crepe.

Soluzione:
✔️ Asciugare correttamente il materiale:

• Essiccare preliminarmente i granuli a 80–90°C per 3–4 ore.
• Conservare le materie prime in condizioni asciutte utilizzando essiccatori d'aria con desiccante nel sistema di alimentazione.

Riepilogo

Le crepe nelle barre di POM di grande diametro sono un problema complesso causato da:

• Raffreddamento non uniforme,
• Cristallizzazione rapida,
• Proprietà dei materiali, e
• Parametri di estrusione impropri.

Soluzioni proposte:
✔️ Raffreddamento graduale – Evita bruschi abbassamenti di temperatura utilizzando acqua calda e raffreddamento graduale.
✔️ Ricottura per alleviare lo stress – Test di riscaldamento a breve termine a 80–100°C, seguito da raffreddamento lento per prevenire l'accumulo di stress interno.
✔️ Ottimizzazione del processo – Regolare temperature, velocità di estrusione e pressioni per evitare surriscaldamenti e concentrazione di stress.
✔️ Selezione dei materiali – Considera copolimero POM o gradi modificati per impatto per migliorare la durabilità.
✔️ Asciugatura delle materie prime – Assicurati che il materiale sia privo di umidità prima dell'estrusione.

Questi metodi pratici e economici possono ridurre significativamente il rischio di crepe in barre di POM di grande diametro e migliorare la qualità del prodotto.