如何防止大直径POM棒材开裂——原因与解决方案

为什么大直径POM棒材会开裂，而小直径的不会？

POM（聚甲醛），又称缩醛，因其优异的机械性能和耐久性被广泛应用。较小直径的棒材，如50 mm以内，很少出现开裂问题。这是因为较小的棒材冷却更均匀且更快，从而降低了内应力的风险。

相比之下，较大直径的棒材，如100 mm，通常面临冷却不均的问题。外层冷却速度快于芯部，导致：

• 由温差引起的内应力。
• 非均匀结晶，削弱材料结构并增加开裂风险。

以下为最常见原因及经济、实用的解决方案。

1. POM棒材冷却不均

问题：
在较大的棒材中，挤出过程中表面冷却速度远快于芯部。这会导致材料收缩和内应力，常常引发径向裂纹。

解决方案：
✔️ 采用渐进式冷却：

• 初始冷却阶段使用温水（60–80°C），而非冷水。
• 在后续冷却区逐步降低水温。
• 可考虑在水浴前增加空气浴，以限制温度骤变。

2. 芯部快速结晶

问题：
POM，尤其是均聚型，结晶速度快，导致大直径棒材结晶结构不均匀及芯部强度降低。

解决方案：
✔️ 降低加工温度：

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

✔️ 短时退火以消除应力：

• 测试在80–100°C下短时加热，然后缓慢冷却至室温。
• 退火的具体持续时间取决于多种因素，建议通过实验优化参数。

3. 材料性能——均聚POM

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

解决方案：
✔️ 考虑切换为共聚POM，其特点如下：

• 具有更好的抗裂性能。
• 不易产生内应力。

✔️ 或者，添加抗冲击改性剂或增塑剂以提高均聚POM的柔韧性。

4. 挤出工艺参数

问题：
在挤出过程中，压力或温度过高会导致过热，从而削弱材料结构。

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。
• 调整机筒和机头温度，确保温度逐步下降。
• 降低机头压力，以避免棒材内部分层。

5. 原材料中的水分

问题：
即使POM颗粒中含有少量水分，也会产生微气泡，削弱棒材结构并导致开裂。

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。
• 在送料系统中使用干燥剂空气干燥机，将原材料储存在干燥环境下。

总结

大直径POM棒材的开裂是由复杂问题引起的，包括：

• 冷却不均匀,
• 快速结晶,
• 材料性能，以及
• 挤出参数不当.

建议的解决方案：
✔️ 渐进冷却——通过使用温水和分步冷却，避免温度骤降。
✔️ 消除应力的退火处理——测试在80–100°C下短时加热，随后缓慢冷却，以防止内部应力积聚。
✔️ 工艺优化——调整温度、挤出速度和压力，避免过热和应力集中。
✔️ 材料选择——考虑共聚POM或抗冲改性牌号以提高耐久性。
✔️ 干燥原材料——确保材料在挤出前无水分。

这些实用且经济的方法可以显著降低大直径POM棒材的开裂风险，并提升产品质量。