如何防止大直径POM棒材开裂——原因及解决方案

为什么较大的 POM 棒会破裂，而较小的则不会？

POM（聚甲醛），也称为乙缩醛，由于其优异的机械性能和耐用性而被广泛应用。较小直径的棒，例如最大 50 毫米，很少遇到破裂问题。这是因为较小的棒冷却更均匀且更快，从而降低了内应力的风险。

相比之下，较大直径的棒材，例如100 毫米，通常面临冷却不均匀。 外层比核心冷却得更快，从而导致：

• 由温差引起的内应力。
• 不均匀结晶，削弱材料的结构并增加裂纹的风险。

以下是最常见的原因以及解决此问题的经济、实用的解决方案。

1. POM棒冷却不均匀

问题：
在较大的棒中，挤压过程中表面的冷却速度比芯部快得多。这会导致材料收缩和内应力，通常导致径向裂纹。

解决方案：
✔️ 应用逐渐冷却：

• 在初始冷却阶段使用温水 (60–80°C) 代替冷水。
• 逐渐降低后续冷却区的水温。
• 考虑在浸入水之前添加空气浴，以限制温度突然变化。

2. 核心快速结晶

问题：
POM，尤其是均聚物类型，结晶速度很快，导致较大棒中不均匀的晶体结构和弱化的核心。

解决方案：
✔️ 降低加工温度：

• 料筒温度：190–210°C，而不是 210–230°C。
• 模具温度：比料筒低10–15°C。

✔️短期退火缓解压力：

• 测试在 80–100°C 下短期加热，然后缓慢冷却至室温。
• 退火的确切持续时间取决于多种因素，因此建议通过实验来优化参数。

3. 材料特性——均聚物 POM

问题：
均聚物 POM 虽然具有更高的刚度，但比共聚物 POM 更脆。大直径会放大内应力，增加破裂的可能性。

解决方案：
✔️ 考虑改用共聚物 POM，它：

• 具有更好的抗裂性。
• 不易产生内应力。

✔️ 或者，添加抗冲改性剂或增塑剂来提高均聚物POM的柔韧性。

4、挤压工艺参数

问题：
挤出过程中过高的压力或温度会导致过热并削弱材料的结构。

解决方案：
✔️优化工艺参数：

• 降低挤出速度，以实现更均匀的冷却和结晶。
• 调整料筒和模具温度以确保温度逐渐下降。
• 降低模头压力以避免棒内层分离。

5. 原料中的水分

问题：
即使 POM 颗粒中含有少量水分，也会产生微气泡，削弱棒结构并导致裂纹。

解决方案：
✔️ 正确干燥材料：

• 将颗粒在 80–90°C 下预干燥 3–4 小时。
• 使用进料系统中的干燥剂空气干燥器将原材料储存在干燥条件下。

概括

大直径 POM 棒的开裂是一个复杂的问题，原因如下：

• 冷却不均匀,
• 快速结晶,
• 材料属性，以及
• 挤压参数不当.

建议的解决方案：
✔️ 逐渐冷却 – 通过使用温水和逐步冷却来避免温度突然下降。
✔️ 去应力退火 – 在80–100°C下测试短期加热，然后缓慢冷却以防止内应力累积。
✔️ 工艺优化 – 调整温度、挤出速度和压力，以避免过热和应力集中。
✔️ 材料选择 – 考虑共聚物 POM 或抗冲改性牌号以提高耐用性。
✔️ 干燥原材料 – 确保材料在挤出前干燥。

这些实用且经济的方法可以显着降低大直径POM棒材开裂的风险，提高产品质量。