大口径POMロッドのひび割れを防ぐ方法 – 原因と解決策
なぜ大きなPOMロッドは割れるのに、小さなものは割れないのですか?
POM(ポリオキシメチレン)、またはアセタールとしても知られ、優れた機械的特性と耐久性のために広く使用されています。直径が小さい棒、例えば50 mmまでは、亀裂の問題が発生することはほとんどありません。これは、小さい棒がより均等に、より早く冷却されるため、内部応力のリスクが減少するからです。
対照的に、100 mmのような大径の棒は、しばしば不均一な冷却に直面します。外層がコアよりも早く冷却されるため、次のようになります:
- 内部応力 温度差によって引き起こされる。
- 非均一結晶化は、材料の構造を弱め、亀裂のリスクを高めます。
以下は、この問題に対処するための最も一般的な原因と経済的で実用的な解決策です。
1. POM棒の不均一冷却
問題:
大きなロッドでは、押出し中に表面がコアよりもはるかに早く冷却されます。これにより、材料収縮と内部応力が生じ、しばしば放射状の亀裂につながります。
解決:
✔️ 徐冷を適用する:
- 初期冷却段階では、冷水の代わりに温水(60–80°C)を使用してください。
- その後の冷却ゾーンで水温を徐々に下げてください。
- 水に浸す前にエアバスを追加して、急激な温度変化を制限することを検討してください。
2. コアにおける急速結晶化
問題:
POM、特にホモポリマータイプは、急速に結晶化し、不均一な結晶構造と弱いコアを大きな棒の中に生じさせます。
解決:
✔️ 低い処理温度:
- シリンダー温度: 190–210°C ではなく、210–230°C。
- 温度: シリンダーより10~15°C低い。
✔️ ストレスを和らげるための短期アニーリング:
- テスト 80–100°Cでの短期加熱、その後 室温までの徐冷。
- アニーリングの正確な期間は複数の要因に依存するため、パラメータを最適化するための実験が推奨されます。
3. 材料特性 – ホモポリマー POM
問題:
ホモポリマーPOMは、より高い剛性を提供しますが、コポリマーPOMよりも脆いです。大きな直径は内部応力を増幅し、亀裂が発生する可能性を高めます。
解決:
✔️ コポリマーPOMへの切り替えを検討してください。これにより:
- 優れたひび割れ抵抗があります。
- 内部ストレスに対して少ない傾向がある。
✔️ あるいは、インパクト改良剤やプラスチック剤を追加して、ホモポリマーPOMの柔軟性を向上させます。
4. 押出しプロセスパラメータ
問題:
押出し中の圧力や温度が過剰になると、過熱を引き起こし、材料の構造が弱くなる可能性があります。
解決:
✔️ プロセスパラメータを最適化する:
- 押出速度を減らして、均一な冷却と結晶化を実現します。
- シリンダーと金型の温度を調整して、徐々に温度が下がるようにします。
- ロッド内部での層の分離を避けるためにダイ圧を下げてください。
5. 原材料の水分
問題:
POM顆粒内のわずかな水分でもマイクロバブルを生成し、棒構造を弱め、亀裂を引き起こす可能性があります。
解決:
✔️ 材料を適切に乾燥させる:
- 顆粒を80–90°Cで3–4時間予乾燥してください。
- 原材料を乾燥した条件で保管し、給餌システムに乾燥剤エアドライヤーを使用します。
まとめ
大口径POMロッドの亀裂は、複雑な問題であり、以下の要因によって引き起こされます:
- 不均一な冷却,
- 急速結晶化,
- 材料特性、および
- 不適切な押出しパラメータ.
提案されたソリューション:
✔️ 段階的な冷却 – 温水を使用し、段階的に冷却することで急激な温度変化を避けてください。
✔️ ストレス緩和アニーリング – 80–100°Cでの短時間加熱をテストし、その後ゆっくり冷却して内部応力の蓄積を防ぎます。
✔️ プロセス最適化 – 過熱や応力集中を避けるために、温度、押出速度、圧力を調整します。
✔️ 材料選定 – 耐久性を向上させるために コポリマーPOM またはインパクト改良グレードを検討してください。
✔️ 原材料の乾燥 – 押出しの前に材料が湿気を含んでいないことを確認してください。
これらの実用的で経済的な方法は、大径POMロッドの亀裂リスクを大幅に低減し、製品品質を向上させることができます。