پلی‌استال (POM) چیست؟ همه چیز درباره ترموپلاستیک مهندسی پرکاربرد

پلی‌اوکسی‌متیلن (Polyoxymethylene – POM) که با نام‌های آستال، پلی‌استال یا پلی‌فرمالدهید نیز شناخته می‌شود، یک ترموپلاستیک مهندسی نیمه‌کریستالی است. این پلیمر به دلیل استحکام مکانیکی بالا، اصطکاک کم، مقاومت سایشی و پایداری ابعادی، جایگزین مناسبی برای فلزات سبک در صنایع مختلف محسوب می‌شود.

تاریخچه جهانی POM

• دهه ۱۹۲۰: کشف اولیه توسط شیمیدان آلمانی هرمان اشتاودینگر در جریان پژوهش بر ماکرومولکول‌ها.
• ۱۹۵۶: شرکت DuPont نخستین گرید هوموپلیمر پایدار را سنتز کرد و در سال ۱۹۵۹ با نام تجاری Delrin® وارد بازار نمود.
• ۱۹۶۲: شرکت Celanese گرید کوپلیمر را با نام Hostaform® عرضه کرد که مقاومت شیمیایی و حرارتی بیشتری داشت.
• در دهه‌های بعد، برندهای بزرگی چون BASF (Ultraform®)، Polyplastics (Duracon®)، Asahi Kasei (Tenac®) و Kolon Plastics (Kepital®) وارد بازار شدند.
• امروزه تولید جهانی POM به صدها هزار تن در سال رسیده و این پلیمر به‌عنوان یکی از پلیمرهای مهندسی پرکاربرد جهان شناخته می‌شود.

ساختار و خواص فنی

• فرمول شیمیایی: $(C{H}_{2}O{)}_n$
• چگالی: 1.41–1.43 g/cm³
• دمای ذوب: 165–175°C
• مدول کشسانی: 2.8–3.2 GPa
• استحکام کششی: 60–70 MPa
• ویژگی‌های کلیدی:
  • پایداری ابعادی در بارگذاری طولانی‌مدت
  • اصطکاک پایین و مقاومت سایشی بالا
  • مقاومت شیمیایی در برابر سوخت‌ها و روغن‌ها
  • سطح صیقلی طبیعی بدون نیاز به پرداخت اضافی

دسته‌بندی گریدهای POM

• هوموپلیمر (Homopolymer): سخت‌تر و مقاوم‌تر در برابر سایش، اما حساس‌تر به تخریب حرارتی.
• کوپلیمر (Copolymer): پایدارتر در برابر حرارت و مواد شیمیایی، فرآیندپذیری بهتر.
• گریدهای تقویت‌شده: حاوی الیاف شیشه یا مواد معدنی برای افزایش سختی و مقاومت حرارتی.
• گریدهای اصلاح‌شده ضربه‌ای: انعطاف‌پذیرتر و مقاوم‌تر در برابر ضربه.
• گریدهای مقاوم در برابر UV: مناسب برای کاربردهای فضای باز.
• گریدهای دارای روان‌کننده داخلی: برای کاهش اصطکاک در قطعات متحرک.

فرآیندهای تولید رایج

• قالب‌گیری تزریقی (Injection Molding)
• اکستروژن (Extrusion)
• ماشین‌کاری CNC
• قالب‌گیری بادی (Blow Molding)
• کامپاندینگ با افزودنی‌ها (Compounding)

کاربردهای صنعتی

• خودرو: چرخ‌دنده‌ها، یاتاقان‌ها، اجزای سیستم سوخت‌رسانی، قفل‌ها و دستگیره‌ها.
• الکترونیک: سوکت‌ها، کانکتورها، کلیدها و قطعات دقیق.
• تجهیزات صنعتی: رولرها، بوش‌ها، پمپ‌ها و قطعات متحرک.
• پزشکی: سرنگ‌های انسولین، دستگاه‌های دیالیز و تجهیزات تنفسی.
• لوازم خانگی: قطعات ماشین لباسشویی، ظرفشویی، قهوه‌ساز و جاروبرقی.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

• حساسیت به اشعه UV و شرایط محیطی شدید.
• تخریب در دماهای بالا و آزادسازی فرمالدهید.
• عدم مقاومت در برابر اسیدها و بازهای قوی.
• هزینه تولید بالاتر نسبت به پلاستیک‌های عمومی.
• دشواری در ماشین‌کاری و جوشکاری نسبت به برخی پلیمرها.

استانداردها و تاییدیه‌ها

• ISO 9001 و ISO 14001 برای مدیریت کیفیت و محیط زیست.
• FDA و EU برای گریدهای تماس با مواد غذایی.
• RoHS و REACH برای سازگاری زیست‌محیطی.
• ASTM و DIN در صنایع خودرو و مهندسی.

بازار جهانی و جایگاه POM

پلی‌اوکسی‌متیلن یکی از پرمصرف‌ترین پلیمرهای مهندسی در جهان است. حجم تولید سالانه آن به صدها هزار تن می‌رسد و شرکت‌های بزرگی مانند DuPont، Celanese، BASF، Polyplastics، Asahi Kasei و Kolon Plastics سهم عمده‌ای از بازار جهانی را در اختیار دارند. بیشترین مصرف POM در صنایع خودروسازی است که حدود ۴۰٪ از تقاضای جهانی را تشکیل می‌دهد. پس از آن، صنایع الکترونیک و تجهیزات صنعتی قرار دارند. رشد بازار POM به دلیل افزایش نیاز به مواد سبک‌تر و مقاوم‌تر در خودروهای برقی و تجهیزات دقیق، روندی صعودی دارد.

فرآیندهای تولید و نکات فنی

تولید POM عمدتاً از طریق پلیمریزاسیون فرمالدهید انجام می‌شود. در این فرآیند، بسته به نوع کاتالیست و شرایط واکنش، محصول نهایی می‌تواند هوموپلیمر یا کوپلیمر باشد.

• هوموپلیمر با زنجیره‌های یکنواخت، سختی و مقاومت سایشی بالاتری دارد، اما در برابر حرارت و شیمیایی حساس‌تر است.
• کوپلیمر با افزودن واحدهای متفاوت در زنجیره، پایداری حرارتی و شیمیایی بیشتری پیدا می‌کند و فرآیندپذیری آن بهتر است.

در مرحله فرآوری، روش‌های قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن و ماشین‌کاری CNC رایج‌ترین هستند. کنترل دقیق دما و فشار در این فرآیندها اهمیت زیادی دارد، زیرا POM در دماهای بالا مستعد تجزیه و آزادسازی فرمالدهید است.

مقایسه POM با سایر پلیمرهای مهندسی

• در برابر پلی‌آمید (PA): POM اصطکاک و جذب رطوبت کمتری دارد، اما مقاومت حرارتی PA بالاتر است.
• در برابر پلی‌کربنات (PC): POM سخت‌تر و مقاوم‌تر در برابر سایش است، اما شفافیت ندارد.
• در برابر پلی‌پروپیلن (PP): POM خواص مکانیکی و پایداری ابعادی بسیار بهتری دارد، اما هزینه تولید بالاتر است. این مقایسه نشان می‌دهد که POM بیشتر برای کاربردهای دقیق و مهندسی انتخاب می‌شود، نه برای محصولات عمومی.

نوآوری‌ها و آینده

تحقیقات جدید بر توسعه گریدهای زیست‌سازگار و بازیافت‌پذیر تمرکز دارد تا اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد. همچنین، گریدهای خودروانکار (Self-lubricating) و رسانا (Conductive) در حال توسعه هستند که می‌توانند در صنایع الکترونیک و خودروهای برقی نقش مهمی ایفا کنند. در آینده، انتظار می‌رود POM جایگاه بیشتری در صنایع پزشکی پیدا کند، به‌ویژه در تولید تجهیزات دقیق و مقاوم در برابر استریل‌سازی. همچنین، با افزایش تقاضا برای خودروهای سبک و مقاوم، سهم POM در بازار جهانی خودرو رشد قابل توجهی خواهد داشت.

• توسعه گریدهای زیست‌سازگار و بازیافت‌پذیر.
• استفاده در خودروهای برقی و تجهیزات پزشکی پیشرفته.
• تحقیق بر روی گریدهای هوشمند (Self-lubricating, Conductive).
• افزایش سهم POM در صنایع High-Tech به‌عنوان جایگزین فلزات سبک.

پلی‌اوکسی‌متیلن (POM) با ترکیب منحصر به‌فردی از خواص مکانیکی، شیمیایی و فرآیندپذیری، یکی از ستون‌های اصلی پلیمرهای مهندسی در جهان است. این ماده توانسته جایگزین مناسبی برای فلزات سبک در بسیاری از صنایع شود و آینده آن با تمرکز بر پایداری زیست‌محیطی، نوآوری‌های پیشرفته و کاربردهای نوین روشن‌تر از همیشه خواهد بود.

«اگر به دنبال پلیمری مهندسی با دوام، دقت و آینده‌نگری هستید، همین امروز با تیم ما تماس بگیرید. ما با ارائه گریدهای معتبر جهانی و راهکارهای نوآورانه، به شما کمک می‌کنیم تا محصولاتتان را به سطحی بالاتر از استانداردهای صنعتی برسانید. POM، انتخابی مطمئن برای مهندسان آینده‌نگر.»