پلی استال: اطلاعات دقیق در مورد مواد فیلامنت POM و ویژگی های آن

پلی استال یا پلی اکسی متیلن ماهیتی نیمه کریستالی دارد. این یک پلیمر ترموپلاستیک با کارایی بالا است. شناخته شده برای خواص مکانیکی استثنایی و کاربردهای چند منظوره. در این راهنما، 3dRD به شما کمک می کند هنگام انتخاب مواد، تصمیمات آگاهانه بگیرید. در مورد نحوه بهینه سازی استفاده از فیلامنت POM در پروژه های خود بینش بیشتری دریافت کنید.

عناوین مقاله


فیلامنت های POM
فیلامنت های POM

فیلامنت POM پرینترهای سه بعدی

اگر با چاپ سه بعدی آشنایی دارید، می دانید که مواد مختلفی برای استفاده در دسترس است. از PLA تا ABS، هر ماده دارای مجموعه ای از نقاط قوت و ضعف خود است. با این حال، یکی از موادی که اغلب نادیده گرفته می شود، فیلامنت POM (پلی اکسی متیلن) است. در این پست وبلاگ، نگاهی دقیق‌تر به فیلامنت POM و اینکه چرا گزینه‌ای عالی برای پرینت سه بعدی است خواهیم انداخت.

فیلامنت POM چیست؟

فیلامنت POM یک ترموپلاستیک با کارایی بالا است که در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، هوافضا و پزشکی استفاده می شود. این به دلیل خواص استثنایی خود مانند مقاومت در برابر سایش بالا، پایداری ابعادی عالی و ضریب اصطکاک کم شناخته شده است. این ویژگی‌ها آن را به یک ماده ایده‌آل برای ساخت قطعاتی تبدیل می‌کند که استرس یا سایش بالایی دارند.

در سال های اخیر، فیلامنت POM نیز به یک انتخاب محبوب برای چاپ سه بعدی تبدیل شده است. در حالی که به اندازه فیلامنت های دیگر مانند PLA یا ABS به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد، مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد که ارزش در نظر گرفتن دارد.

 

مزایای فیلامنت POM برای پرینت سه بعدی

✔ مقاومت در برابر سایش بالا:

POM به دلیل مقاومت در برابر سایش استثنایی خود شناخته شده است، که آن را به گزینه ای عالی برای قطعاتی تبدیل می کند که سطوح بالایی از استرس یا اصطکاک را تجربه می کنند. این ویژگی آن را برای چاپ چرخ دنده ها، یاتاقان ها و سایر اجزای مکانیکی ایده آل می کند.

✔ پایداری ابعادی عالی:

POM دارای ثبات ابعادی عالی است، به این معنی که شکل و اندازه خود را حتی زمانی که در معرض تغییر دما یا سطوح رطوبت قرار می‌گیرد، حفظ می‌کند. این ویژگی آن را به گزینه ای عالی برای چاپ قطعاتی که نیاز به تلرانس های دقیق دارند تبدیل می کند.

✔ ضریب اصطکاک پایین:

POM دارای ضریب اصطکاک پایینی است، به این معنی که احتمال چسبیدن آن به بستر چاپ یا سایر سطوح در حین چاپ کمتر است. این خاصیت کار با سایر رشته هایی را که ضریب اصطکاک بالاتری دارند آسان تر می کند.

✔ مقاومت شیمیایی:

POM در برابر مواد شیمیایی از جمله حلال ها و سوخت ها بسیار مقاوم است. این ویژگی آن را به گزینه ای ایده آل برای چاپ قطعاتی تبدیل می کند که در معرض مواد شیمیایی خشن قرار می گیرند.

✔ استحکام بالا:

فیلامنت POM به دلیل استحکام کششی بالا شناخته شده است، به این معنی که می تواند سطوح بالایی از تنش را بدون شکستگی یا تغییر شکل تحمل کند. این ویژگی آن را برای چاپ قطعاتی که باید قوی و بادوام باشند ایده آل می کند.

 

چالش های POM Filament برای چاپ سه بعدی

در حالی که فیلامنت POM مزایای منحصر به فردی را برای پرینت سه بعدی ارائه می دهد، چالش هایی را نیز به همراه دارد. یکی از بزرگترین چالش های فیلامنت POM چسبندگی کم آن به بستر چاپ است. این می تواند منجر به تاب برداشتن یا بلند شدن در حین چاپ شود که می تواند باعث خرابی چاپ شود. برای غلبه بر این چالش، اطمینان از تمیز بودن بستر چاپ و استفاده از چسب مناسب بسیار مهم است.

یکی دیگر از چالش های فیلامنت POM تمایل آن به رشته در حین چاپ است. این می تواند منجر به چسبیدن بیش از حد رشته های کوچک مواد به کناره چاپ شود. برای به حداقل رساندن رشته، تنظیم دمای چاپ و تنظیمات پس‌کشی مهم است.

 


قطعات POM صنعتی - all3dp
قطعات POM صنعتی – all3dp

نکاتی برای چاپ با فیلامنت POM

اکنون که با مزایا و چالش های فیلامنت POM برای پرینت سه بعدی آشنا شدید، در اینجا چند نکته برای چاپ با آن وجود دارد:

برای بهبود چسبندگی بستر از چسب مناسب استفاده کنید.

دمای چاپ را برای به حداقل رساندن رشته تنظیم کنید.

برای جلوگیری از تراوش مواد اضافی در حین چاپ، فاصله جمع شدن را افزایش دهید.

برای بهبود کیفیت چاپ از سرعت چاپ کندتر استفاده کنید.

برای کاهش خطر تاب برداشتن در محیطی با رطوبت کم چاپ کنید.

تنظیمات پرینت سه بعدی فیلامنت POM

برای چاپ سه بعدی فیلامنت POM، بهتر است از تنظیمات زیر استفاده کنید:

1. دمای اکسترودر: حدود 220-240 درجه سانتیگراد
2. دمای میز گرم: حدود 80-100 درجه سانتیگراد
3. سرعت چاپ: حدود 30-50 میلی‌متر بر ثانیه (بسته به دقت و شدت پرینت)
4. قطر نازل: 0.4 تا 0.6 میلی‌متر (بسته به قطر نخ و درجه دقت مورد نیاز)
5. فشار بر روی فیلامنت: حدود 2-3 بار
6. ارتفاع لایه: حدود 0.1-0.3 میلی‌متر (بسته به سطح پرینت و دقت مورد نیاز)

مهمترین نکته در چاپ با فیلامنت POM، استفاده از سخت‌افزار مناسب و تجهیزات پشتیبانی‌کننده از جمله میز چاپ با قابلیت گرمایش و سردشدن مجزا، نوزل با دمای قابل تنظیم و مکانیزم‌های نگهدارنده فیلامنت است.

نتیجه

فیلامنت POM یک ترموپلاستیک با کارایی بالا است که مزایای متعددی را برای چاپ سه بعدی ارائه می دهد.

مقاومت در برابر سایش بالا، پایداری ابعادی عالی، ضریب اصطکاک کم، مقاومت شیمیایی و استحکام بالا آن را به انتخابی عالی برای چاپ قطعاتی که نیاز به دوام و استحکام دارند تبدیل کرده است.

در حالی که برخی از چالش ها را ایجاد می کند، می توان با پیروی از تکنیک ها و تنظیمات مناسب بر آنها غلبه کرد. اگر به دنبال ماده ای منحصر به فرد و با کارایی بالا برای پروژه های پرینت سه بعدی خود هستید، فیلامنت POM قطعاً ارزش بررسی دارد.

 در ادامه به شناخت تخصصی تر مواد POM میپردازیم. 

پلی استال چیست؟

پلی استال یک ترموپلاستیک مهندسی نیمه کریستالی مبتنی بر فرمالدئید است. معمولاً استال یا پلی اکسی متیلن (POM) نامیده می شود. این شامل گروه عاملی کربن است که به دو گروه -OR پیوند دارد. ساختار مولکولی آن (CH 2 O) n است .


فرمول فیلامنت خاص POM
فرمول فیلامنت خاص POM

ساختار مولکولی پلی اکسی متیلن(فرمول شیمیایی: (CH 2 O) n )

POM 100% قابل بازیافت است. همچنین به نام های پلی فرمالدئید، پلی متیلن گلیکول و پلی اکسی متیلن گلیکول نیز شناخته می شود.

پلی اکسی متیلن در طول سال ها چگونه ساخته شد؟

نقاط عطف کلیدی به دست آمده در توسعه POM عبارتند از:

کشف پلیمرهای فرمالدئید : اولین بار در اوایل قرن بیستم سنتز و مورد مطالعه قرار گرفت. این پلیمرها شامل پلیمرهای استال می باشند. محققان کشف کردند که فرمالدئید می تواند پلیمریزه شود و موادی با خواص مطلوب را تشکیل دهد.

توسعه POM : در سال 1920، هرمان استودینگر، شیمیدان آلمانی، پلی اکسی متیلن را کشف کرد. او تحقیقات گسترده ای در مورد پلیمرها و مفهوم ماکرومولکول ها انجام داد. کار او پایه و اساس توسعه پلیمرهای پلی استال را گذاشت. بعداً در سال 1953 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.

تجاری سازی در سال 1956 : DuPont اولین شرکتی بود که هموپلیمر POM را تولید کرد. آنها روشی را بر اساس پلیمریزاسیون فرمالدئید با استفاده از کاتالیزور هماهنگی معرفی کردند.

تجاری سازی در سال 1962 : Celanese اولین شرکتی بود که کوپلیمر POM را تولید کرد. آنها از فرآیند کاتالیزور اسیدی برای تولید این کوپلیمر استفاده کردند.

در طول دهه ها پیشرفت های جدیدی در مواد فیلامنت پلی اکسی متیلن (POM) رخ داده است. این پیشرفت ها با توجه به شیمی پلیمر، تکنیک های تولید صنعتی و خواص هستند.

بیشتر بدانید: راه دستیابی به بهترین ایده برای تولید

چگونه رزین های استال تولید کنیم؟

رزین های استال با پلیمریزاسیون فرمالدئید خالص شده [CH 2 O] تولید می شوند. با این حال، فرآیندهای مختلف تولید برای تولید نسخه های هموپلیمر و کوپلیمر POM استفاده می شود. در محیط های قلیایی، کوپلیمرها پایدارتر از هموپلیمرها هستند. با این حال هموپلیمرها خواص مکانیکی بهتری نسبت به کوپلیمرها دارند.

POM در اشکال مختلف موجود است. رزین های هموپلیمر عبارتند از:

  • DowDuPont – Derlin®
  • Asahi Kasei Plastics – Tenac®

و رزین های کوپلیمر محبوب با نام های تجاری زیر در دسترس هستند:

  • Celanese – Celcon®
  • پلی پلاستیک -Duracon® 
  • BASF – Ultraform®

قطعات صنعتی پرینت شده با POM
قطعات صنعتی پرینت شده با POM

مقایسه بین POM homopolymer و Copolymer

هموپلیمر استال از فرمالدئید بی آب و مونومر تولید می شود که با کاتالیز آنیونی در یک محیط واکنش مایع آلی پلیمریزه می شود. پلیمر حاصل با واکنش به انیدرید استیک تثبیت می شود.

در حالی که کوپلیمر POM نیاز به تبدیل فرمالدئید به تری اکسان با استفاده از کاتالیز اسیدی و پلیمریزاسیون کاتیونی دارد. پس از واکنش، تری اکسان با تقطیر یا استخراج برای حذف آب و سایر ناخالصی های فعال حاوی هیدروژن خالص می شود.

کوپلیمر استال هموپلیمر استال
  • پردازش آسان تر / پنجره پردازش گسترده تر
  • عملکرد بلندمدت برتر (مقاومت در برابر خزش، خستگی، استقامت، حفظ قدرت)
  • گاز و بو کمتر
  • رنگ های بدون فلزات سنگین، یعنی کادمیوم و سرب (ایمن تر برای کارگران / محیط زیست)
  • نگهداری بهتر رنگ
  • تحت قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش
  • چرخه های قالب گیری سریع تر
  • رسوب قالب کمتر
  • پایدار در محیط های قلیایی
  • در چندین محدوده ویسکوزیته موجود است
  • نظم بیشتر در ساختار آنها
  • استحکام کششی بالاتر
  • هموپلیمر پر نشده سفت تر و قوی تر است
  • چقرمگی متوسط ​​تحت ضربه های مکرر
  • اجازه می دهد تا قطعات نازک تر و سبک تر طراحی شوند
  • چرخه های قالب گیری کوتاه تر
  • پتانسیل کاهش هزینه ها
  • ارائه خواص مکانیکی بهتر
   

بیشتر بدانید:بررسی 5 مواد جدید برای پرینت سه بعدی

خواص کلیدی رزین های استال چیست؟

رزین های پلی اکسی متیلن خواص متعادلی از عملکرد مکانیکی تا فیزیکی و قابلیت اشتعال را نشان می دهند. مزایای اصلی رزین های POM عبارتند از:

  • خواص مکانیکی عالی در محدوده دمایی تا 140 درجه سانتیگراد تا -40 درجه سانتیگراد

1. استحکام کششی بالا، سفتی و چقرمگی  (کوتاه مدت)

2. تمایل کم به خزش (در مقایسه با نایلون) و خستگی (دراز مدت). در برابر ترک خوردگی استرس محیطی حساس نیست

  • درجه کریستالی بالا و پایداری ابعادی عالی
  • سطوح با براقیت بالا
  • مقاومت در برابر سایش عالی
  • مقاومت خوب در برابر حلال های آلی و مواد شیمیایی (به جز فنل ها) در دمای اتاق
  • انتشار دود کم
  • ضریب اصطکاک پایین
  • جذب رطوبت کم

قطعات مختلف چاپ شده با فیلامنت POM پایه
قطعات مختلف چاپ شده با فیلامنت POM پایه

درجات مختلف POM کدامند؟

گریدهای POM اغلب با درجات مختلف پلیمریزاسیون تولید می شوند. این منجر به خواص مختلف برای پاسخگویی به برنامه های کاربردی می شود. گزینه های مختلف درجه بندی رزین های POM عبارتند از:

1. نمرات استاندارد/تقویت نشده

2. گریدهای تقویت شده:

این گریدها استحکام کششی یا سفتی بالایی را نشان می دهند. این خواص به نوع و میزان تقویت پلیمری بستگی دارد. الیاف شیشه ، الیاف کربن یا نمرات POM تقویت شده با کره های شیشه ای در دسترس هستند.

3. نمرات با ضربه زیاد/سخت شده:

ترکیب رزین های POM با لاستیک، TPU و سایر پلیمرها. این امر منجر به ترکیباتی با قدرت ضربه بالاتر می شود.

 

4. نمرات با ویژگی‌های لغزش/ساییدگی بالا:

اصلاح POM با گرافیت، PTFE و پرکننده‌های معدنی. این مواد افزودنی مقاومت در برابر سایش و لغزش را افزایش می دهند.

5. درجات تثبیت شده با اشعه ماوراء بنفش:

تثبیت کننده ها و جاذب های UV اغلب به رزین های POM یا مخلوط برای بهبود پایداری UV اضافه می شوند . به عنوان مثال، تثبیت کننده های نور مانع آمین.

6. نانوکامپوزیت ها :

برای تولید نانوکامپوزیت های POM از مواد افزودنی مانند CNT، POSS، ZnO و غیره استفاده می شود.

 

7. نمرات دیگر: 

    1. افزودن پودر آل یا برنز باعث افزایش هدایت الکتریکی یا نقطه اعوجاج حرارتی رزین های POM می شود.
    2. فلوئوروکربن ها منجر به روانکاری سطحی خوب در پلی استال برای جلوگیری از ترک خوردن می شوند.

مزایای POM نسبت به فلزات یا ترموپلاستیک ها چیست؟

مزایای رزین های استال نسبت به فلزات و سایر ترموپلاستیک ها را در زیر بررسی کنید:

 

مزایای نسبت به فلزات مزایای نسبت به ترموپلاستیک ها
  • انعطاف پذیری طراحی
  • نسبت استحکام به وزن بالا
  • امکان تطبیق رنگ
  • روانکاری ذاتی
  • هزینه قطعه تمام شده کمتر
  • فرصت های یکپارچه سازی قطعات
  • مقاومت شیمیایی / خوردگی
  • ضریب اصطکاک پایین
  • مقاومت در برابر خزش خوب
  • چقرمگی خوب / مقاومت در برابر ضربه
  • سطح سخت با ظاهر خوب
  • استحکام و سفتی بالا
  • ثبات ابعادی عالی
  • مقاومت شیمیایی عالی

دانلود کنید: دانلود رایگان 15 طرح سینمایی مارول برای چاپ سه بعدی

تکنیک های پردازش برای POM

رزین های پلی استال به صورت دانه بندی شده عرضه می شوند. آنها را می توان با اعمال گرما و فشار به شکل دلخواه درآورد. آنها را می توان با قالب گیری تزریقی، اکستروژن، قالب گیری فشاری، ریخته گری چرخشی یا قالب گیری دمشی پردازش کرد. قالب گیری تزریقی و اکستروژن رایج ترین روش های مورد استفاده برای پردازش POM هستند.

رزین های POM باید در محدوده دمایی (190 تا 230 درجه سانتیگراد) پردازش شوند. آنها ممکن است قبل از تشکیل نیاز به خشک شدن داشته باشند زیرا ماهیت رطوبت سنجی آن است.

شرایط پردازش برای قالب گیری تزریقی

  • دمای ذوب:
    • رزین های هموپلیمر: 180-230 درجه سانتی گراد
    • رزین های کوپلیمر: 190-210 درجه سانتی گراد
  • دمای قالب: 50-150 درجه سانتی گراد. برای کاهش انقباض پس از قالب گیری از دمای قالب برای قالب گیری دقیق استفاده کنید.
  • فشار تزریق: 70-120 مگاپاسکال
  • سرعت تزریق: متوسط ​​به بالا

شرایط پردازش اکستروژن

اکستروژن برای تولید قطعات نیمه مبله مانند ورق، میله، لوله، فیلامنت و بخش پروفیل استفاده می شود. آنها بیشتر با استفاده از روش های سنتی مانند تراشکاری، فرز، سوراخکاری و غیره برای تشکیل قطعات نهایی ماشینکاری می شوند.

  • دمای ذوب: 180-230 درجه سانتیگراد
  • سرعت پیچ: 33-42
  • دمای قالب: 175-230 درجه سانتیگراد

برای تولید قالب‌گیری توخالی از طریق قالب‌گیری دمشی از گریدهای دارای پیوند متقابل استفاده می‌شود.

پرینت سه بعدی گرید استال

  • Acetal در برخی از کاربردها مانند تیغه فن، پروانه و غیره، برخی از روش های چاپ سه بعدی را در داخل جاده پیدا کرده است.
  • سطح روانکاری بالای آن (به طور متوسط ​​3-5٪ و 7-10٪) آن را برای چاپ سه بعدی به ویژه برای قطعات سخت تر جالب می کند.
  • همچنین پلیمرهای استال دارای استحکام بالایی هستند که پایداری ابعادی را تا حداکثر دمای سرویس مداوم 80 درجه سانتی گراد (180 درجه فارنهایت) تضمین می کند.

بیشتر بدانید: پرینتر سه بعدی در مقابل کرونا چه کرد؟

محدودیت های پلیمر استال چیست؟

مقاومت ضعیف در برابر اسیدهای قوی، بازها و عوامل اکسید کننده.
به دلیل محتوای بالای اکسیژن بدون مواد بازدارنده شعله به راحتی می سوزد
پایداری حرارتی ضعیف بدون سیستم تثبیت کننده مناسب
محدوده دمایی پردازش محدود
جمع شدگی قالب بالا
مقاومت ضعیف در برابر اشعه ماوراء بنفش. قرار گرفتن در معرض طولانی مدت منجر به تغییر رنگ، شکنندگی و از دست دادن قدرت می شود
انرژی سطحی پایین است و بنابراین اتصال بدون عملیات سطح دشوار است. غلبه بر مشکل اتصال مربوط به بسترهای کم انرژی سطحی »

کاربردهای POM چیست؟

رزین های POM دارای روانکاری بالا، پایداری ابعادی خوب و خواص لغزشی هستند. با توجه به این ویژگی ها، POM قطعات با دقت بالا را برای کاربردهایی مانند:

خودرو
برق و الکترونیک
صنعتی
حمل مواد مشتعل و حساس

پلیمر به عنوان جایگزینی برای فلزات عمل می کند. این به دلیل اصطکاک کم، سایش و تعادل عالی خواص مکانیکی و شیمیایی آن است.

سایر فیلامنت ها

ul > .bdt-post-list-item; delay: 350;”>

3dRD

شرکت صنعت سامه با نام تجاری 3dRD بزرگترین و تخصصی ترین تولیدکننده پرینترهای سه بعدی در ایران

Source: SIMPLIFY3D.COM

 

به اشتراک بگذارید:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید