Acetal

Gemeinsamer Name für polyoxymethyene (POM)

Polyoxymethylen (POM gemeinhin als auch als Polyacetal oder Polyformaldehyd bekannt bezeichnet) ist ein technischer Thermoplast in Präzisionsteile, die eine hohe Steifigkeit, geringe Reibung und exzellente Dimensionsstabilität erfordern. Es wird allgemein unter DuPont Markennamen Delrin bekannt.

Hermann Staudinger, deutscher Chemiker, der 1953 den Nobelpreis für Chemie erhielt, studierte zunächst die Polymerisation und die Struktur des POM in den 1920er Jahren die Theorie der Riesen-Molekül Forschung. Aufgrund der anfänglichen Probleme mit thermischer Stabilität war es nicht kommerzialisiert.

Zuerst von DuPont Chemikern um 1952 synthetisiert, die Gesellschaft für den Patentschutz des Homopolymeren im Jahr 1956 eingereicht und abgeschlossen Bau einer Anlage zur Delrin bei Parkersburg, West Virginia produzieren im Jahr 1960. Celanese hat seine Studie über ein Copolymer im Jahr 1960, produziert Celcon 1962 und Hostaform 1963 in Kelsterbach, Deutschland, im Rahmen einer Kommanditgesellschaft mit Ticona.

Eigenschaften
Vorteile der Acetal basierte Kunststoffe:

Chemisch resistent
Sehr geringe Wasseraufnahme
Beständig gegen Hydrolyse von Base
Nachteile von Acetal basierte Kunststoffe:

Geringe Schlagzähigkeit
Niedrige Schmelztemperatur
Steifer als Nylons
Sehr hohe thermische Expansion
Empfindlich gegen saure Hydrolyse und Chlor Angriff
Das Polymer teilt gemeinsame Merkmale mit anderen synthetischen Polymeren wie niedrige Dichte (1,4 bis 1,5 g/cm3) und Leichtigkeit der Formgebung, wenn das Molekulargewicht niedrig genug ist. Es ist ein semi-kristallines Polymer (75-85% kristallin) mit einem Schmelzpunkt von 175 ° C als Homopolymer. Ein Copolymer-Version hat etwas niedrigeren Schmelzpunkt von 163 ° C Es ist ein hartes Material mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten. Es ist jedoch anfällig für Polymerabbau durch Säuren katalysiert, weshalb beide Arten Polymer stabilisiert ist. Im Falle des Homopolymeren, hat es Kette Endgruppen, die Depolymerisation zu widerstehen. Mit dem Copolymer ist das zweite Gerät ein cyclischer Ether, die Kettenspaltungen widersteht. Es ist auch empfindlich gegenüber Oxidation und ein Anti-Oxidationsmittel wird in der Regel dem Formen-Typen des Materials hat.

Synthese

Um Polyoxymethylenhomo muss wasserfreiem Formaldehyd erzeugt werden. Die wichtigsten Verfahren wird durch die Reaktion der wässrigen Formaldehydlösung mit einem Alkohol zu einem Hemiformal, Austrocknung der Hemiformal / Wasser-Gemisch (entweder durch Extraktion oder Destillation im Vakuum) und der Freisetzung von Formaldehyd durch Erhitzen der Hemiformal erstellen. Der Formaldehyd wird dann durch anionische Katalyse und das resultierende Polymer durch Reaktion mit Essigsäureanhydrid stabilisiert polymerisiert.

Um Polyoxymethylencopolymer Formaldehyd ist in der Regel umgewandelt Trioxan. Dies wird durch Säure-Katalyse (entweder Schwefelsäure oder saure Ionenaustauscherharze) und gleichzeitiger Entfernung der Trioxan durch Destillation oder Extraktion erfolgen. Die Trioxan wird dann getrocknet, um alle Wasser und anderen aktiven Wasserstoff enthaltende Verunreinigungen zu entfernen.

Die Co-Monomer ist in der Regel aber Dioxolan Ethylenoxid kann auch verwendet werden. Dioxolan wird durch Umsetzung von Ethylenglykol mit einem Formaldehyd-Quelle (Trioxan oder konzentrierte wässrige Formaldehyd) über einem sauren Katalysator gebildet. Andere Diole können auch verwendet werden.

Trioxan und Dioxolan polymerisiert mit Hilfe eines sauren Katalysators, oft Bortrifluoridetherat, BF3 · OEt2. Die Polymerisation kann in einem nicht-polaren Lösungsmittel nehmen (in diesem Fall das Polymer bildet als Gülle) oder in der Schmelze (zB einem Extruder). Nach der Polymerisation muss den sauren Katalysator deaktiviert und das Polymer durch Hitze stabilisiert.

Stabile Polymer wird verschärft, indem Schmelze thermische und oxidative Stabilisatoren und gegebenenfalls Schmier-und sonstige Füllstoffe.

Anwendungen

Die Food and Drug Administration hat Delrin für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie zugelassen. Delrin wurde von Mattel von 1968 bis 1972 verwendet, um die reibungsarme Radlager auf Redline Hot Wheels gefunden zu produzieren. Delrin ist aus Acetalhomopolymer Harz, und, wenn sie in großen Grundformen extrudiert (dh, Bleche, Stangen und Rohre), neigt zu unterziehen Porosität Probleme. Diese Porosität Probleme kann das Produkt weniger zuverlässig bei bestimmten Anwendungen. Acetal Copolymer (Acetron GP) wird oft als Ersatz für Delrin (Acetal Homopolymer) verwendet werden, wenn Porosität Risiko ist ein Faktor bei der Materialauswahl.

Es ist auch in Jo-Jos wie die Seide von Alchemy Jojo, Lyn Fury von Yoyojam, und die Milch von Born Crucial verwendet. Delrin ist Schmierfähigkeit (wenn auf einer Drehbank bearbeitet) ergibt sich ein Jo-Jo mit deutlich weniger Reibung.

Es ist auch weitgehend in Paintball Markierer, wo sie verwendet werden, um Schrauben machen wird, Griffe Pumpe und vielen anderen Teilen. Seine niedrige Kosten, eine ausreichende Festigkeit, geringes Gewicht, und selbstschmierende Eigenschaften machen sie ideal für Marker. Die anderen Material, das üblicherweise für Marker, Nylatron verwendet, während etwas leichter, ist anfälliger für Schwellung. Ein schwoll Teil kann den Mechanismus unmöglich zu bedienen und manchmal sogar schadet dem Marker. Nylon-basierten Produkten wie Nylatron bessere Abriebfestigkeit als Delrin, haben aber keine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit, und sind nicht geeignet, hoher Luftfeuchtigkeit oder Unterwasser-Anwendungen.

Delrin ist Beständigkeit gegen Flüssigkeiten und niedrigen Reibungskoeffizienten auch gemacht haben es nützlich als Lager-Ersatz in Rollen und Räder, die in Fällen gewählt werden, wo korrosive Umgebungen ein traditioneller Rollen-oder Kugellager unpraktisch machen. In der Mitte der 1960er Jahre verwendet Grammophon Plattenspieler Hersteller Garrard Delrin in Anwendungen, bei denen die Stabilität, geringe Reibung und Widerstand gegen gemeinsame Schmierstoffe waren vorteilhaft.

Delrin hat kürzlich auch Verwendung bei der Herstellung des irischen Flöten (traditionell aus Holz), Tin Whistles (traditionell aus Metall) und Dudelsack (traditionell aus Holz gefertigt) gefunden. Delrin Flöten klingen ähnlich oder identisch Holzflöten, haben aber keine der Schrumpfung oder Rissbildung Fragen in der Regel mit hölzernen Instrumente in heißen, kalten oder trockenen Umgebungen. Bauunternehmen wie Des Seher, Michael Cronnolly von M & E Flöten, Tony Dixon, und Rob Forbes bauen Delrin Flöten.

Verschiedene Tortex picksDelrin ist ein zunehmend beliebtes Material für Gitarrenplektren. Es verfügt über hervorragende Haltbarkeit, es ist wesentlich widerstandsfähiger gegenüber als Nylon an der Schnur an Verschleiß, besonders auf Round-Wound Saiten. Delrin nicht reißen oder brechen wie Zelluloid oder Polyvinylchlorid (PVC), bietet eine solide, Slip-freien Griff, und entwickelt ein "Gedächtnis" im Laufe der Zeit, das heißt, es entwickelt sich allmählich eine leichte Krümmung, die dem Benutzer den Griff entspricht. Delrin Gitarrenplektren, wie der Dunlop "Tortex" Pick Popularität gewann zum Teil auf ein internationales Verbot für den Handel von Schildpatt in den späten 1970er Jahren, die damals ein gemeinsames Material für Gitarrenplektren verwendet.

Delrin ist auch von vielen begehrten Entscheidungsträger und Akteure von Cembali, wobei die Plektren, die zupfen die Saiten, wenn eine Taste gedrückt wird verwendet. Delrin erwies sich eine klangliche Qualität sehr ähnlich wie die Vogel-Feder in der Vergangenheit verwendet wurden, obwohl er weit mehr haltbar und beständig.

Delrin ist seit vielen Jahren durch eine Reihe von Herstellern verwendet werden, um Besteck Messer machen Griffe, besonders für Jacknives.

Delrin wird verwendet, um in Kombination Räder meisten High-Hochsicherheitsschlösser machen. Dies macht die Sperre gegen Dekodierung durch Röntgen wegen Delrin die geringe Dichte. Allerdings kann Neutronenbeschuß Techniken verwendet, um Delrin Räder zu decodieren. Delrin erhöht auch die Sperre der Verschleißfestigkeit.

Es wird auch verwendet, um Sturzpads und Knieschleifer für Motorradfahrer machen / Rennfahrer, sowie für Dia-Handschuhe verwendet werden, wenn longboarding.

Delrin ist an Popularität gewinnt für die Herstellung von Tauchausrüstungen, aufgrund seines geringen Gewichts und ihrer geringen Porosität von Gas unter Druck. Einige andere Kunststoffe können unter Druck stehendes Gas absorbieren und quellen oder zu verformen.

Delrin ist zunehmend auf Körper-Piercing-Schmuck, insbesondere Tunnels oder Stecker für den Einsatz in gestreckt Löcher erzeugen verwendet. Während von vielen als relativ sicher angesehen für den täglichen Verschleiß, ist die Sicherheit dieser Verfahren innerhalb der Gemeinschaft Piercing diskutiert.

Delrin wird auch häufig als Ersatz für Horn in der Koiguchi auf moderne gemacht japanische Schwerter verwendet.

Zwei Unternehmen, die Elektrizitätszähler gemacht auch Delrin-Komponenten in ihre Fahrradcomputer-Typ Register für eine Weile benutzt. Allerdings hat Delrin eine Tendenz zu verschlechtern, wenn sie UV (aus Sonnenlicht) für längere Zeit ausgesetzt - was zu Performance-Problemen in das Register und eine kostspielige Situation für die Hersteller.

Herstellung

Geliefert in Granulatform, können POM in die gewünschte Form durch Anwendung von Wärme und Druck geformt werden. Die beiden häufigsten Formen Methoden sind das Spritzgießen und Extrudieren. Rotations-und Blasformen sind ebenfalls möglich.

Typische Anwendungen für spritzgegossene POM umfassen Hochleistungs-Bauteile im Maschinenbau (zB Zahnräder, Skibindungen, Verschlüsse, Verschluss-Systeme) und das Material ist weit verbreitet in der Automobil-und Unterhaltungselektronik-Industrie verwendet. Es gibt spezielle Sorten, die höhere mechanische Festigkeit, Steifigkeit oder geringe Reibung / Verschleiß Eigenschaften anzubieten.

POM ist allgemein als kontinuierliche Längen von runden oder rechteckigen Querschnitt extrudiert. Diese Abschnitte können auf Länge geschnitten und verkauft werden als Balken-oder Bogenware für die Bearbeitung.

Es wird allgemein von Automobilherstellern für viele Komponenten des Autos verwendet.

Bearbeitungszentrum

Wenn sie als extrudierte bar oder Blech geliefert, kann Delrin gefräst mit traditionellen Methoden wie Drehen, Fräsen, Bohren usw. Diese Techniken am besten eingesetzt werden, wo die Produktion Ökonomie nicht verdienen Kosten der Schmelze Verarbeitung. Das Material ist frei schneiden, erfordert aber scharfen Werkzeugen mit hohem Anstellwinkel. Die Verwendung von löslichem Schneideschmierstoff ist nicht erforderlich, aber empfehlenswert.

Weil das Material fehlt die Steifigkeit der meisten Metalle, sollte darauf geachtet werden, um Licht Spannkräfte und ausreichende Unterstützung für das Werkstück zu nutzen.

Bearbeitete Delrin kann forminstabilen, insbesondere mit Teilen, die große Unterschiede bei den Wandstärken haben. Es ist, dass diese Funktionen sind "entworfen-out" zB durch Zugabe von Filets oder Verstärkungsrippen empfohlen. Glühen von vorbearbeiteten Teile vor der endgültigen Fertigstellung ist eine Alternative. Eine Regel-of-Daumen ist, dass im Allgemeinen kleine Bauteile aus Delrin gefertigt aus weniger Verzug leiden.

Kleben

Acetal Polymere sind in der Regel sehr schwierig zu binden. Spezielle Verfahren und Behandlungen entwickelt worden, um die Bindung an Acetal verbessern. Typischerweise sind diese Prozesse einzubeziehen Oberflächenätzung, Beflammen oder mechanischen Abrieb. Typische Ätzverfahren beinhalten Chromsäure bei erhöhten Temperaturen. DuPont verfügt über ein patentiertes Verfahren zur Behandlung Acetalhomopolymer genannt Satinieren, die schafft Ankerpunkte auf der Oberfläche, so dass ein Klebstoff etwas zu greifen. Es gibt auch Verfahren, die Sauerstoff-Plasma und Korona-Entladung.

Sobald die Oberfläche vorbereitet ist, kann eine Reihe von Klebstoffen für die Verklebung eingesetzt werden. Dazu gehören Epoxidharze, Polyurethane und Cyanacrylate. Epoxies haben 150-500 psi Scherfestigkeit auf mechanisch abgeschliffen Oberflächen und 500-1000 psi auf chemisch behandelten Oberflächen dargestellt. Cyanacrylate sind für die Verklebung von Metall, Leder, Gummi und anderen Kunststoffen nützlich.

Klebeanschluß ist in der Regel erfolglos auf Acetalpolymere, aufgrund der hervorragenden Lösemittelbeständigkeit Acetal. Thermische Schweißen mittels verschiedener Methoden wurde erfolgreich auf beiden Homo-und Copolymere eingesetzt.

Abbau

Chlor Angriff Polyacetal Sanitär jointAcetal Harze sind empfindlich gegen saure Hydrolyse und Oxidation durch solche Mittel wie Chlor, zum Beispiel. So niedrige Chlor im Trinkwasser versorgt (1-3 ppm) kann Spannungsrisskorrosion zu entwickeln, ein Problem, das sowohl in den USA und Europa wurde in privaten und gewerblichen Wasserversorgung erfahren. Defekte Formteile sind besonders empfindlich gegenüber Rissbildung, aber normal Formteile werden erliegen, wenn das Wasser heiß ist.

Verbreitet Scheitern der Acetal-Formteile in Trink-und Warmwasser versorgt resultierte in einer der größten Sammelklagen in den USA als Acetal Sanitärarmaturen geknackt und verursachte Überschwemmungen von Häusern, ein Problem mit ähnlichen Problemen mit Polybutylen Rohrleitungen verschärft. Das Acetal Armaturen eher nicht zuerst, gefolgt von den Rohrleitungen.