Como Prevenir a Fissuração em Barras de POM de Grande Diâmetro – Causas e Soluções

Por que é que as hastes de POM maiores racham enquanto as menores não?

POM (polioximetileno), também conhecido como acetal, é amplamente utilizado devido às suas excelentes propriedades mecânicas e durabilidade. Barras de diâmetro menor, como até 50 mm, raramente apresentam problemas de fissuração. Isso ocorre porque as barras menores resfriam de forma mais uniforme e mais rápida, reduzindo o risco de tensões internas.

Em contraste, varas de diâmetro maior, como 100 mm, frequentemente enfrentam arrefecimento desigual. A camada exterior arrefece mais rapidamente do que o núcleo, levando a:

• Esforços internos causados por diferenças de temperatura.
• Cristalização não uniforme, enfraquecendo a estrutura do material e aumentando o risco de fissuras.

Abaixo estão as causas mais comuns e soluções económicas e práticas para resolver este problema.

1. Arrefecimento Irregular das Barras de POM

Problema:
Em varas maiores, a superfície arrefece muito mais rapidamente do que o núcleo durante a extrusão. Isso resulta em encolhimento do material e tensões internas, frequentemente levando a rachaduras radiais.

Solução:
✔️ Aplicar arrefecimento gradual:

• Use água morna (60–80°C) em vez de água fria durante a fase inicial de arrefecimento.
• Reduza gradualmente a temperatura da água nas zonas de arrefecimento subsequentes.
• Considere adicionar um banho de ar antes da imersão em água para limitar mudanças abruptas de temperatura.

2. Cristalização Rápida no Núcleo

Problema:
O POM, especialmente os tipos homopolímeros, cristaliza rapidamente, levando a estruturas cristalinas não uniformes e núcleos enfraquecidos em varas maiores.

Solução:
✔️ Temperaturas de processamento mais baixas:

• Temperatura do cilindro: 190–210°C em vez de 210–230°C.
• A temperatura: 10–15°C mais baixa do que o cilindro.

✔️ Recocção a curto prazo para aliviar tensões:

• Testar aquecimento a curto prazo a 80–100°C, seguido de arrefecimento lento até à temperatura ambiente.
• A duração exata do recozimento depende de múltiplos fatores, por isso são recomendados experimentos para otimizar os parâmetros.

3. Propriedades do Material – Homopolímero POM

Problema:
O homopolímero POM, embora ofereça maior rigidez, é mais brittle do que o copolímero POM. Diâmetros grandes amplificam tensões internas, aumentando a probabilidade de fissuração.

Solução:
✔️ Considere mudar para copolímero POM, que:

• Tem melhor resistência a fissuras.
• É menos propenso a tensões internas.

✔️ Alternativamente, adicione modificadores de impacto ou plastificantes para melhorar a flexibilidade do POM homopolímero.

4. Parâmetros do Processo de Extrusão

Problema:
Excesso de pressão ou temperatura durante a extrusão pode levar ao aquecimento excessivo e enfraquecer a estrutura do material.

Solução:
✔️ Otimizar parâmetros do processo:

• Reduza a velocidade de extrusão para um arrefecimento e cristalização mais uniformes.
• Ajuste as temperaturas do cilindro e do molde para garantir uma queda de temperatura gradual.
• Reduza a pressão do molde para evitar separação de camadas dentro da barra.

5. Humidade na Matéria-Prima

Problema:
Mesmo pequenas quantidades de humidade nos grânulos de POM podem criar microbolhas, enfraquecendo a estrutura da barra e levando a fissuras.

Solução:
✔️ Secar o material adequadamente:

• Pré-secar os grânulos a 80–90°C durante 3–4 horas.
• Armazenar matéria-prima em condições secas utilizando secadores de ar dessecantes no sistema de alimentação.

Resumo

A fissuração em varas de POM de grande diâmetro é uma questão complexa causada por:

• Resfriamento desigual,
• Cristalização rápida,
• Propriedades do material, e
• Parâmetros de extrusão inadequados.

Soluções propostas:
✔️ Arrefecimento gradual – Evite quedas de temperatura súbitas utilizando água morna e arrefecimento gradual.
✔️ Recocção para alívio de tensões – Teste de aquecimento a curto prazo a 80–100°C, seguido de arrefecimento lento para prevenir a acumulação de tensões internas.
✔️ Otimização de processos – Ajustar temperaturas, velocidades de extrusão e pressões para evitar sobreaquecimento e concentração de tensões.
✔️ Seleção de materiais – Considere copolímero POM ou graus modificados por impacto para melhorar a durabilidade.
✔️ Secagem de matérias-primas – Assegure-se de que o material está livre de humidade antes da extrusão.

Estes métodos práticos e económicos podem reduzir significativamente o risco de fissuração em varas de POM de grande diâmetro e melhorar a qualidade do produto.