POM-H vs POM-C : guide comparatif pour les ingénieurs

Le polyoxyméthylène (POM) est un polymère multifonctionnel avancé. Largement utilisé dans les secteurs médical, automobile et électronique, il est également thermostable et résistant aux produits chimiques. Il est l'un des matériaux plastiques les plus courants. Usinage CNC industrie. Cet article fournira un aperçu approfondi des propriétés, du traitement, de l'usinage et des applications des polymères POM.

Qu'est-ce que le matériau POM ?

Le POM, également appelé acétal ou polyacétal, est un thermoplastique semi-cristallin doté d'une résistance, d'une rigidité et d'une résistance à l'usure élevées.

Définition du matériau POM

Dérivé du formaldéhyde, sa structure chimique repose sur la répétition d'unités -CH2-O-. Polymère technique polyvalent, le POM est utilisé dans des applications nécessitant des dimensions précises, un faible frottement et une bonne résistance à la fatigue.

2 types courants de matériaux POM

Le POM se décline en deux principaux types d'acétals (acétal C et acétal H). L'homopolymère (POM-H) présente une dureté et une résistance thermique légèrement supérieures. Le copolymère (POM-C) offre une meilleure résistance chimique. Il est particulièrement apprécié pour les applications nécessitant une résistance élevée aux produits chimiques agressifs ou à l'humidité.

Delrin®=POM-Histoire Expliquer

Le Delrin, premier polymère acétal, a été développé par DuPont. En 1960, DuPont commercialise le POM sous la même marque. Parallèlement, Celanese commence à produire et à commercialiser son propre POM sous le même nom. C'est ainsi que sont nés les acétals homopolymères et copolymères.

Qu'est-ce que POM-H ?

Le POM-H, également appelé homopolymère acétal ou Delrin®, est un thermoplastique technique hautes performances offrant des propriétés mécaniques supérieures à celles des copolymères acétals. Il présente également une résistance élevée à la fatigue et un contrôle dimensionnel plus strict. Par conséquent, il est coûteux dans les applications où ces avantages en termes de performances sont importants.

Structure de la chaîne homopolymère

La structure de l'homopolymère POM-H présente des unités de répétition plus courtes et une fraction cristalline plus élevée. Cela améliore ses propriétés mécaniques, et donc sa rigidité et sa résistance.

Exemples de nuances Delrin®

Quelques exemples courants de nuances POM-H Delrin® sont Derlin 150 et Derlin 100.

• Delrine 150

Disponible dans une gamme de couleurs (naturel, noir, etc.), il est considéré comme une nuance polyvalente offrant des propriétés mécaniques élevées et une grande stabilité dimensionnelle.

• Delrine 100

Ce grade est disponible en blanc et en noir. Ses propriétés sont quasiment identiques à celles du Derlin 150, mais présentent des différences selon les applications.

Applications typiques du POM-H

Dans les applications du POM-H, un faible fluage et une tolérance rigoureuse sont essentiels. En effet, ils offrent une stabilité dimensionnelle à long terme et des performances fiables sous différentes températures et charges.

• Engrenages de précision POM-H :

Le POM-H utilisé dans les engrenages permet aux dents de conserver leur forme et leur espacement. Cela évite le glissement, le bruit et une transmission de puissance imprécise. La rétention de tolérances stricte des engrenages POM-H assure un engrènement constant avec les autres engrenages, un fonctionnement fluide et une prévention de l'usure.

• Roulements POM-H :

Les roulements POM-H aux tolérances serrées offrent une rotation fluide et un faible frottement. Une tolérance serrée est essentielle pour atteindre les performances attendues et prévenir les défaillances prématurées.

• POM-H Snap-Fits :

Les assemblages à encliquetage en POM-H conservent leurs propriétés élastiques, ce qui permet un engagement et un désengagement répétés et sécurisés. La rétention de tolérances strictes du POM-H joue également un rôle important pour un engagement et un désengagement constants et prévient les défaillances prématurées.

Qu'est-ce que POM-C ?

Le thermoplastique POM-C présente une résistance et une rigidité élevées, de bonnes propriétés de glissement, une résistance mécanique élevée et une excellente résistance à l'usure et aux chocs. Il offre également une meilleure résistance aux environnements chimiques agressifs ou à l'eau chaude que le POM-H.

Architecture de copolymère avec liaisons éther

Il est créé par un procédé de copolymérisation. Un comonomère est introduit lors de la polymérisation au formaldéhyde, ce qui ajoute une liaison éther (COC) à la chaîne polymère. Cette liaison est flexible et moins sujette à la rupture sous contrainte que les liaisons CC du POM-H. Cette modification augmente la ténacité et la stabilité de la structure polymère.

Noms commerciaux courants : Celcon®, Hostaform®

Celcon® et Hostaform® sont des noms commerciaux du POM produit par Celanese. Ce fabricant est le principal fournisseur de Celcon® et d'Hostaform®. Ensinger est un autre fournisseur similaire à Celcon®. Ceclon propose des grades tels que M90UV, M25, etc. Hostaform® propose différentes qualités, comme C (pour les environnements chimiques agressifs) et MT (pour les applications médicales).

Utilisations idéales du POM-C

Le POM-C offre de nombreuses applications grâce à son faible dégagement de formaldéhyde et à sa meilleure résistance à l'hydrolyse. Il est ainsi moins susceptible de libérer des produits chimiques nocifs ou de se dégrader lorsqu'il est exposé à des fluides ou à l'humidité.

• Pièces en contact avec les fluides POM-C

Dans des systèmes tels que les pompes, les vannes et les joints, le POM-C est utilisé pour minimiser la contamination du fluide et les effets indésirables potentiels sur les processus en aval.

• Dispositifs médicaux POM-C

Le POM-C est utilisé dans des applications médicales en raison de son faible risque de libération de substances chimiques nocives dans l'organisme. De plus, il conserve son intégrité structurelle dans diverses conditions de stérilisation.

• Systèmes de carburant POM-C

Le POM-C est utilisé dans les systèmes de carburant en raison de sa résistance à l'hydrolyse et à la corrosion. Il présente également une bonne résistance à l'usure, ce qui lui confère une fiabilité optimale dans les environnements difficiles.

POM-H vs POM-C : comparaison propriété par propriété

Une brève comparaison des propriétés du POM-H et du POM-C est donnée ci-dessous :

POM-H＞POM-C : Résistance et rigidité

Le POM-H présente une résistance et une rigidité supérieures à celles du POM-C (copolymère). Son module de traction est compris entre 2700 3800 et 2500 3000 MPa, tandis que celui du POM-C est compris entre XNUMX XNUMX et XNUMX XNUMX MPa. Un exemple de conception de déflexion de dent d'engrenage illustre cette différence. Sous la même charge, un engrenage en POM-H fléchira moins qu'un engrenage en POM-C grâce à sa rigidité supérieure.

POM-H＜POM-C : résistance chimique et oxydative

Le POM-C présente une meilleure résistance chimique et à l'oxydation que le POM-H, notamment en milieu alcalin et chloré. Le POM-H peut se dégrader en présence de bases fortes et d'agents oxydants tels que l'eau chlorée et la soude caustique à 10 %. Les temps de rupture spécifiques du POM-H dépendent de paramètres tels que la concentration, la température et les contraintes exercées sur le polymère.

POM-H et POM-C : fenêtre de fonctionnement thermique

Les deux matériaux POM présentent des plages de fonctionnement thermique différentes. Le POM-H présente un point de fusion plus élevé et peut supporter des températures plus élevées. Le POM-C offre une meilleure résistance chimique et une résistance thermique légèrement inférieure. Cependant, tous deux présentent une bonne stabilité dimensionnelle dans leur plage de fonctionnement thermique respective.

Différences d'usinage entre POM-H et POM-C

La principale différence d'usinage des matériaux plastiques POM réside principalement dans leurs propriétés mécaniques. Le POM-H présente une résistance et une rigidité supérieures, tandis que le POM-C offre une meilleure résistance chimique. Cela influence leurs paramètres d'usinage, tels que le choix de l'outil, les exigences de recuit et le retrait.

Fenêtre moulée par injection

Le POM-H nécessite une fenêtre de traitement plus étroite. Cela est dû à son système cristallin plus élevé, ce qui rend le remplissage et la solidification du moule plus difficiles.

Formation de puces CNC

Le POM-H produit des copeaux plus courts et plus cassants que le POM-C. Il est donc nécessaire d'éliminer correctement les copeaux pour éviter toute accumulation.

Taux de rétrécissement et de déformation

Le POM-H présente un taux de retrait plus élevé que le POM-C. Cette valeur est d'environ 2 % contre 1.6 %, ce qui nécessite une attention particulière lors de la conception et du post-traitement.

Recuit post-moulage

Un recuit post-moulage est généralement requis pour le POM-H afin de garantir sa récupération dimensionnelle, notamment pour les pièces à planéité étroite. En revanche, il est facultatif pour le POM-C. Pour les deux matériaux POM, une manipulation et un post-traitement appropriés sont nécessaires pour obtenir la précision dimensionnelle et la qualité de surface souhaitées.

Liste de contrôle de sélection pour les concepteurs

Pour le choix du matériau plastique POM, il faut tenir compte des propriétés requises par l'application. Le POM-H offre une résistance et une rigidité supérieures, tandis que le POM-C offre une meilleure résistance chimique et une meilleure facilité de mise en œuvre. Un processus décisionnel doit prendre en compte certains facteurs critiques tels que la charge, la température, l'exposition aux produits chimiques et la stabilité dimensionnelle afin de choisir le matériau POM le mieux adapté à vos besoins.

1. Conditions de charge et d'usure

Selon le type de charge, comme la charge statique, le POM-H est plus adapté aux charges statiques et le POM-C aux charges dynamiques. Les deux matériaux sont performants en cas de charges d'impact. Ils présentent également de bonnes propriétés de résistance à l'usure et au frottement. Ils conviennent donc parfaitement aux engrenages, roulements et autres composants coulissants/rotatifs.

2. Profil d'exposition chimique

Le POM-C offre une meilleure résistance à une plus large gamme de produits chimiques et de solvants que le POM-H. Cependant, ces deux matériaux présentent des limites et nécessitent des tests approfondis pour certains environnements chimiques. Par exemple, les deux POM résistent à l'essence et aux autres hydrocarbures présents dans les carburants. Le POM-C est utilisé pour les liquides de refroidissement, tandis que le POM-H Derlin n'est pas compatible avec certains liquides de refroidissement. De plus, tous deux sont sujets à la dégradation par les désinfectants oxydants puissants.

3. Exigences réglementaires ou de sécurité alimentaire

Il est important de privilégier les matériaux POM pour les applications soumises à des exigences réglementaires ou de sécurité alimentaire, avec des certifications pertinentes telles que la conformité NSF 51/61 ou ISO 10993. Ces normes vérifient l'adéquation du matériau à l'eau potable et aux aliments, ainsi que sa biocompatibilité pour les applications médicales. Le choix des POM-C et POM-H repose sur des facteurs tels que leur résistance mécanique, chimique et thermique.

4. Objectifs de tolérance et de finition de surface

Le retrait, les tolérances post-usinage et les niveaux de brillance cibles sont des paramètres importants à prendre en compte lors du choix des matériaux POM, tant pour les exigences dimensionnelles qu'esthétiques. Le POM-C présente une stabilité dimensionnelle supérieure et une tolérance de ± 0.10 mm. L'état de surface du POM-C est d'environ 3.2 µm brut d'usinage à 0.4 µm.

Conclusion

Le POM-H et le POM-C sont deux types d'acétals (acétal C et acétal H), des thermoplastiques techniques hautes performances. Le POM-H offre une résistance et une rigidité supérieures, tandis que le POM-C offre une meilleure résistance chimique et une meilleure stabilité thermique. Le POM-C a davantage d'applications que le POM-H en raison de son coût inférieur et de sa meilleure usinabilité.

QFP

Le POM-H est-il plus résistant que le POM-C ?

Oui, le POM-H est plus solide et plus rigide que le POM-C.

Quelle qualité est la meilleure pour les composants du système de carburant ?

Le POM-C est utilisé pour les composants du système de carburant car il présente une résistance chimique plus élevée aux carburants et aux solvants que le POM-H Delrin.

Le POM-C peut-il remplacer le Delrin® dans les engrenages de précision ?

Oui, cela pourrait être une alternative appropriée au POM-H Delrin dans certaines applications d'engrenages de précision en raison de son coût inférieur et de sa bonne usinabilité.