POM - Polyacetal (Delrin)

Polyacetal (POM), auch bekannt als Polyoxymethylen oder unter dem Handelsnamen Delrin, ist ein hochleistungsfaehiger teilkristalliner technischer Thermoplast, der weithin fuer seine aussergewoehnliche Steifigkeit, niedrigen Reibungskoeffizienten, hervorragende Masshaltigkeit und ueberlegene Ermuedungsbestaendigkeit anerkannt ist. Erstmals 1960 von DuPont kommerzialisiert, ist POM zum Material der Wahl fuer Praezisions-Maschinenbauteile geworden, die traditionell aus Metallen wie Zink, Messing und Aluminium gefertigt wurden.

Der globale Polyacetalmarkt wurde 2024 auf etwa 5,5 Milliarden US-Dollar geschaetzt und wird voraussichtlich mit einer jaehrlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,0 % bis 2030 wachsen, angetrieben durch zunehmende Metallsubstitution in Automobilkomponenten, steigende Nachfrage nach Praezisionsmechanismen in der Unterhaltungselektronik und wachsende Anwendungen in Medizinprodukten und Sanitaersystemen. Die weltweite POM-Produktion uebersteigt 1,5 Millionen Tonnen jaehrlich, wobei der Automobilsektor laut Branchendaten von Technavio etwa 40 % des Gesamtverbrauchs ausmacht.

Polyacetalharze entsprechen den ASTM-D4181-Spezifikationen fuer Acetal-(POM)-Spritzguss- und Extrusionsmaterialien. Ausgewaehlte Typen sind fuer den Lebensmittelkontakt gemaess FDA 21 CFR 177.2470 zugelassen, erfuellen NSF/ANSI 61 fuer Trinkwassersystemkomponenten und die UL-94-HB-Klassifizierung. Typen fuer Automobil-Kraftstoffsysteme entsprechen den einschlaegigen SAE- und EPA-Permeationsstandards.

Wichtige Eigenschaften von Polyacetal umfassen:

• Hohe Steifigkeit und Festigkeit mit einem Biegemodul von 2.600–3.200 MPa und einer Zugfestigkeit von 60–70 MPa — unter den hoechsten aller unverstaerkten teilkristallinen Thermoplaste.
• Aussergewoehnlich niedriger Reibungskoeffizient (0,20–0,35 gegen Stahl) und ausgezeichnete Verschleissbestaendigkeit, die Zahnraedern, Lagern und Gleitkomponenten einen Betrieb ueber Millionen von Zyklen ohne Schmierung ermoeglicht.
• Hervorragende Masshaltigkeit mit geringer und vorhersagbarer Schwindung, minimaler Feuchtigkeitsaufnahme (0,20–0,25 %) und ausgezeichneter Kriechbestaendigkeit unter Dauerlast.
• Ueberlegene Ermuedungsbestaendigkeit — POM widersteht wiederholter zyklischer Belastung besser als praktisch jeder andere unverstaerkte technische Thermoplast, was fuer Federelemente, Schnappverbindungen und Filmscharniere entscheidend ist.
• Gute chemische Bestaendigkeit gegenueber Aldehyden, Estern, Ethern, Kohlenwasserstoffen und den meisten Automobil-Kraftstoffen und -Schmiermitteln. POM ist besonders bestaendig gegen organische Loesungsmittel, die viele andere technische Kunststoffe angreifen.
• Hervorragende Rueckfederungseigenschaften und elastische Erholung, wodurch POM ideal fuer Schnappverbindungen, Federklammern und flexible integrale Scharniere geeignet ist.
• Natuerliche Gleitfaehigkeit und geringe Geraeuscherzeugung waehrend des Betriebs, wichtig fuer Unterhaltungselektronik-Mechanismen, Automobil-Innenraumkomponenten und Geraeteantriebe.

Homopolymer vs. Copolymer

Polyacetal ist in zwei unterschiedlichen Formen kommerziell erhaeltlich, die jeweils verschiedene Leistungsmerkmale bieten:

• POM-Homopolymer (z. B. Delrin): Hergestellt durch Polymerisation von Formaldehyd bietet POM-Homopolymer hoehere mechanische Festigkeit, Steifigkeit und Haerte im Vergleich zum Copolymer. Es hat einen hoeheren Schmelzpunkt (178°C vs. 165°C) und etwas bessere mechanische Kurzzeiteigenschaften. Homopolymer wird bevorzugt, wenn maximale mechanische Leistung und Schlagzaehigkeit erforderlich sind.
• POM-Copolymer (z. B. Celcon, Hostaform): Hergestellt durch Copolymerisation von Trioxan mit geringen Mengen Comonomer (typischerweise Ethylenoxid). Copolymer bietet bessere thermische Stabilitaet waehrend der Verarbeitung, verbesserte Bestaendigkeit gegen heisses Wasser und alkalische Medien, geringere Kernporositaet in dickwandigen Abschnitten und breitere Verarbeitungsfenster. Copolymer wird fuer Teile in Kontakt mit heissem Wasser, duennwandige Komponenten und Anwendungen bevorzugt, die eine verlaengerte Heisskanal-Verarbeitung erfordern.

Verfuegbare Typen

Standard-Homopolymer-POM liefert die hoechste mechanische Festigkeit, Steifigkeit und Ermuedungsbestaendigkeit unter den unverstaerkten Acetaltypen. Diese Typen sind der Massstab fuer Praezisionszahnraeder, Nockenmechanismen und Strukturbauteile, die maximale mechanische Leistung erfordern.

Standard-Copolymer-POM bietet ausgezeichnete thermische Verarbeitungsstabilitaet, ueberlegene Heisswasserbestaendigkeit und breitere Verarbeitungsspielraeume im Vergleich zum Homopolymer. Copolymertypen werden fuer Sanitaerverbindungen, Heisswasseranwendungen und duennwandige Praezisionsteile bevorzugt.

Reibungsarmes und PTFE-gefuelltes POM enthaelt PTFE (Polytetrafluorethylen), Silikon oder andere Schmierstoffadditive zur weiteren Reduzierung des ohnehin niedrigen Reibungskoeffizienten. Diese Typen sind unverzichtbar fuer Anwendungen, bei denen POM-auf-POM- oder POM-auf-Metall-Gleitkontakt auftritt, einschliesslich Druckermechanismen, Foerderfuehrungen und Automobil-Sitzverstellern.

UV-stabilisiertes POM enthaelt UV-Absorber und Stabilisatoren fuer Aussenanwendungen, bei denen POM sonst unter laengerer UV-Bestrahlung abgebaut wuerde. Diese Typen werden in Gartengeraeten, Automobil-Aussenmechanismen und Beschlaegen fuer den Aussenbereich eingesetzt.

Glasfaserverstaerktes POM mit 10 % bis 25 % Glasfaseranteil bietet erhoehte Steifigkeit, hoehere Waermeformbestaendigkeitstemperatur (bis 170°C) und reduzierte Waermeausdehnung bei gleichzeitiger Beibehaltung guter Verschleisseigenschaften. Diese Typen dienen fuer Strukturkonsolen, Pumpenkomponenten und Praezisionsgehaeuse, die enge Masstoleranzen ueber Temperaturbereiche erfordern.

Verarbeitung

Polyacetal wird hauptsaechlich durch Spritzguss verarbeitet, mit empfohlenen Schmelzetemperaturen von 190–230°C fuer Copolymer und 200–220°C fuer Homopolymer bei Werkzeugtemperaturen von 60–120°C. Hoehere Werkzeugtemperaturen (80–120°C) verbessern die Kristallinitaet, Oberflaechenqualitaet und Masshaltigkeit. POM hat eine relativ geringe Feuchtigkeitsaufnahme, aber eine Trocknung bei 80–90°C fuer 2–3 Stunden wird fuer optimale Oberflaechenqualitaet empfohlen.

POM wird auch durch Extrusion (Rundstab, Platte, Profil), CNC-Bearbeitung von extrudierten Halbzeugen und Blasformen fuer Hohlbehaelter verarbeitet. Nachbearbeitungsoptionen umfassen Ultraschallschweissen, Heizelementschweissen, Rotationsschweissen, Schnappverbindungsmontage, Presspassung und mechanische Befestigung. POM eignet sich aufgrund seiner niedrigen Oberflaechenenergie nicht gut fuer Klebstoffverbindungen oder Lackierung, obwohl Plasma- und Flamm-Oberflaechenbehandlungen die Haftung verbessern koennen, wenn dies erforderlich ist.