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

Porque é que os varões maiores de POM fissuram enquanto os mais pequenos não?

O POM (polioximetileno), também conhecido como acetal, é amplamente utilizado devido às suas excelentes propriedades mecânicas e durabilidade. Varões de menor diâmetro, como até 50 mm, raramente apresentam problemas de fissuração. Isto deve-se ao facto de os varões mais pequenos arrefecerem de forma mais uniforme e rápida, reduzindo o risco de tensões internas.

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

• Tensões internas causadas 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 as soluções económicas e práticas para resolver este problema.

1. Arrefecimento Irregular dos Varões de POM

Problema:
Em varões de maior diâmetro, a superfície arrefece muito mais rapidamente do que o núcleo durante a extrusão. Isto resulta em contração do material e tensões internas, frequentemente levando a fissuras radiais.

Solução:
✔️ Aplique arrefecimento gradual:

• Utilize 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 alterações bruscas de temperatura.

2. Cristalização Rápida no Núcleo

Problema:
O POM, especialmente os tipos homopolímeros, cristaliza rapidamente, originando estruturas cristalinas não uniformes e núcleos enfraquecidos em varões de maior dimensão.

Solução:
✔️ Temperaturas de processamento mais baixas:

• Temperatura do cilindro: 190–210°C em vez de 210–230°C.
• Temperatura da fieira: 10–15°C inferior à do cilindro.

✔️ Recozimento de curta duração para alívio de tensões:

• Teste aquecimento de curta duração a 80–100°C, seguido de arrefecimento lento até à temperatura ambiente.
• A duração exata do recozimento depende de múltiplos fatores, pelo que se recomendam ensaios para otimizar os parâmetros.

3. Propriedades do Material – POM Homopolímero

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

Solução:
✔️ Considere mudar para POM copolímero, que:

• Apresenta melhor resistência à fissuração.
• É menos propenso a tensões internas.

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

4. Parâmetros do Processo de Extrusão

Problema:
Uma pressão ou temperatura excessiva durante a extrusão pode provocar sobreaquecimento e enfraquecer a estrutura do material.

Solução:
✔️ Otimize os parâmetros do processo:

• Reduza a velocidade de extrusão para obter arrefecimento e cristalização mais uniformes.
• Ajuste as temperaturas do cilindro e da fieira para garantir uma queda gradual de temperatura.
• Reduza a pressão da fieira para evitar a separação de camadas no interior do varão.

5. Humidade na Matéria-Prima

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

Solução:
✔️ Seque corretamente o material:

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

Resumo

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

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

Soluções Propostas:
✔️ Arrefecimento gradual – Evite quedas bruscas de temperatura utilizando água morna e arrefecimento em etapas.
✔️ Recozimento de alívio de tensões – Teste aquecimento de curta duração a 80–100°C, seguido de arrefecimento lento para evitar o acúmulo de tensões internas.
✔️ Otimização do processo – Ajuste temperaturas, velocidades de extrusão e pressões para evitar sobreaquecimento e concentração de tensões.
✔️ Seleção de material – Considere POM copolímero ou graus modificados ao impacto para melhorar a durabilidade.
✔️ Secagem das matérias-primas – Assegure que o material está isento de humidade antes da extrusão.

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