بولي أوكسي ميثيلين

البولي أوكسي ميثيلين ( POM )، المعروف أيضًا باسم الأسيتال ، ^{[ 4 ]} والبولي أسيتال ، والبولي فورمالدهيد ، هو لدائن حرارية هندسية تُستخدم في صناعة الأجزاء الدقيقة التي تتطلب صلابة عالية ، واحتكاكًا منخفضًا ، وثباتًا ممتازًا في الأبعاد. يُعرف البولي أوكسي ميثيلين قصير السلسلة (طول السلسلة بين 8 و100 وحدة متكررة) باسم بارافورمالدهيد (PFA). وكما هو الحال مع العديد من البوليمرات الاصطناعية الأخرى ، تُنتج شركات كيميائية مختلفة البولي أوكسي ميثيلين بصيغ مختلفة قليلاً، وتُباع تحت أسماء تجارية مثل ديلرين، وكوسيتال، وألترافورم، وسيلكون، ورامتال، ودوراكون، وكيبتال، وبوليبينكو، وتيناك، وهوستافورم.

يتميز البولي أوكسي ميثيلين (POM) بقوته وصلابته العالية حتى درجة حرارة -40 درجة مئوية (-40 درجة فهرنهايت) . وهو أبيض معتم بطبيعته نظرًا لتركيبه البلوري العالي، ولكن يمكن إنتاجه بألوان متنوعة. ^{[ 1 ]} تبلغ كثافة البولي أوكسي ميثيلين 1.410-1.420 غ/سم³ ^. [ ^{5 ] تبلغ} مقاومته الكهربائية 14×10¹⁵ ^أوم.سم ، مما يجعله عازلًا كهربائيًا بجهد انهيار يبلغ 19.5 ميغا فولت/متر . ^{[ 2 ] [ 6 ]}   

تشمل التطبيقات النموذجية لمادة البولي أوكسي ميثيلين (POM) المصبوبة بالحقن مكونات هندسية عالية الأداء مثل تروس صغيرة، وإطارات نظارات ، ومحامل كروية ، وربطات تزلج ، ومثبتات، وأجزاء أسلحة ، ومقابض سكاكين، وأنظمة أقفال. وتُستخدم هذه المادة على نطاق واسع في صناعة السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية .

اكتشف هيرمان شتاودينغر ، الكيميائي الألماني الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1953، مادة البولي أوكسي ميثيلين . ^{[ 7 ]} وكان قد درس بلمرة وبنية هذه المادة في عشرينيات القرن الماضي أثناء بحثه في الجزيئات الكبيرة ، التي وصفها بأنها بوليمرات. ونظرًا لمشاكل تتعلق بثباتها الحراري ، لم يتم تسويق البولي أوكسي ميثيلين تجاريًا في ذلك الوقت. ^{[ 8 ]}

في حوالي عام ١٩٥٢، قام باحثو الكيمياء في شركة دوبونت بتخليق نسخة من البولي أوكسوميتالات (POM)، ^{[ ٩ ]} وفي عام ١٩٥٦، تقدمت الشركة بطلب للحصول على براءة اختراع للبوليمر المتجانس ، ^{[ ١٠ ]} متجاهلةً ذكر مصطلح " البوليمر المشترك" في براءة الاختراع ، مما فتح المجال أمام المنافسين. تُنسب دوبونت الفضل في اختراع البولي أوكسوميتالات ذي الوزن الجزيئي العالي إلى آر. إن. ماكدونالد. ^{[ ١١ ]} تصف براءات اختراع ماكدونالد وزملاؤه تحضير البولي أوكسوميتالات ذي الوزن الجزيئي العالي والمنتهي بمجموعة هيمياستال (~O−CH₂OH ₎ ، ^{[ ١٢ ]} إلا أن هذه البوليمرات تفتقر إلى الثبات الحراري الكافي لتكون مجدية تجاريًا. أما مخترع البوليمر المتجانس من البولي أوكسوميتالات المستقر حراريًا (وبالتالي المفيد) فهو ستيفن دال نوغار، ^{[ ١٣ ]} الذي اكتشف أن تفاعل نهايات الهيمياستال مع أنهيدريد الخل يحول الهيمياستال، الذي يسهل تفككه، إلى بلاستيك مستقر حراريًا وقابل للمعالجة بالصهر.

في عام 1960، أكملت شركة دوبونت بناء مصنع لإنتاج نسختها الخاصة من راتنج الأسيتال، والتي أطلقت عليها اسم ديلرين ، في باركرسبيرغ بالولايات المتحدة الأمريكية . ^{[ 14 ]} وفي العام نفسه، أكملت شركة سيلانيز أبحاثها الخاصة. وبعد ذلك بوقت قصير، وفي شراكة محدودة مع شركة هوكست إيه جي في فرانكفورت ، تم بناء مصنع في كيلسترباخ ، هيسن ؛ ومن هناك، بدأ إنتاج سيلكون في عام 1962، ^{[ 15 ]} وانضم إليه هوستافورم بعد عام. ولا يزال كلا المنتجين قيد الإنتاج تحت إشراف سيلانيز، ويُباعان كجزء من مجموعة منتجات تُعرف الآن باسم هوستافورم/سيلكون POM .

تُستخدم عمليات تصنيع مختلفة لإنتاج نسخ البوليمر المتجانس والبوليمر المشترك من مادة POM.

مادة البولي أوكسي ميثيلين (POM) هي بلاستيك صلب لا يمكن لصقه، ولكن يمكن وصله بمادة POM عن طريق الصهر. ولا تلتصق مادة POM المذابة بالأدوات الفولاذية المستخدمة في تشكيلها. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

مادة POM هي بلاستيك قوي نسبياً، يكاد يكون بقوة الإيبوكسي أو الألومنيوم، ولكنه أكثر مرونة قليلاً:

  مادة البولي أوكسي ميثيلين (POM) مقاومة للتآكل:

يمكن أن تحمل مواد POM أسماء خاصة بالمنتجين مسجلة كعلامات تجارية، على سبيل المثال "Delrin".

أسعار الكميات الكبيرة، في أكتوبر 2023، بالدولار الأمريكي/كجم: ^{[ 23 ]}

•   الولايات المتحدة: 3.26، أوروبا 2.81، الصين 2.58، جنوب شرق آسيا 2.30، الشرق الأوسط 1.68.

الأسعار والتوافر للبيع بالتجزئة / البيع بالجملة بكميات صغيرة:

•   متوفر بألوان عديدة، مثل الأسود والأبيض، ولكنه ليس شفافاً.
•   متوفرة على شكل ألواح ^{[ 24 ]} [مرجع]، حتى 3 أمتار × 1.25 متر، بسماكات من 0.5  مم إلى 130  مم.
•   متوفرة على شكل قضبان مستديرة [مرجع]، من قطر 5  مم إلى 200  مم.

سعر التجزئة في هولندا في نوفمبر 2023: من 19 إلى 27 يورو/ديسيمتر ^مكعب

مادة POM هي بلاستيك قوي وصلب، وهي قوية بقدر ما يمكن أن تكون عليه المواد البلاستيكية، وبالتالي فهي تنافس مواد مثل راتنجات الإيبوكسي والبولي كربونات .

سعر مادة POM مماثل تقريبًا لسعر مادة الإيبوكسي.

هناك فرقان رئيسيان بين راتنجات البولي أوكسي ميثيلين (POM) وراتنجات الإيبوكسي:

• الإيبوكسي عبارة عن راتنج ثنائي المكونات يمكن صبه، ويلتصق بكل شيء يلامسه، بينما يمكن صب مادة POM عند صهرها ولا تلتصق عمليًا بأي شيء.

• يمكن استخدام الإيبوكسي حتى 180  درجة مئوية، بينما يمكن استخدام البولي أوكسي ميثيلين لفترة طويلة حتى 80  درجة مئوية، ولمدة قصيرة حتى 100  درجة مئوية.

تحتاج راتنجات الإيبوكسي إلى وقت للتصلب، بينما ينضج البولي أوكسي ميثيلين (POM) تمامًا بمجرد أن يبرد.

يتميز البولي أوكسي ميثيلين (POM) بانكماش طفيف للغاية: من 165  درجة مئوية إلى 20  درجة مئوية ينكمش بنسبة 0.17% فقط.

عند توريد مادة البولي أوكسي ميثيلين (POM) على شكل قضبان أو صفائح مبثوقة، يمكن تشكيلها باستخدام الطرق التقليدية كالخراطة والطحن والحفر وغيرها. تُعدّ هذه التقنيات الأنسب عندما لا تبرر اقتصاديات الإنتاج تكلفة معالجة الصهر. تتميز المادة بسهولة القطع، ولكنها تتطلب أدوات حادة بزاوية قطع عالية. استخدام مواد التشحيم القابلة للذوبان في أدوات القطع ليس ضروريًا، ولكنه مُستحسن.

يمكن قطع ألواح POM بشكل نظيف ودقيق باستخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء، كما هو الحال في قاطع ليزر _ثاني أكسيد الكربون .

نظراً لأن المادة تفتقر إلى صلابة معظم المعادن، يجب توخي الحذر لاستخدام قوى تثبيت خفيفة ودعم كافٍ لقطعة العمل.

كما هو الحال مع العديد من البوليمرات، قد يكون البولي أوكسي ميثيلين (POM) المُشَكَّل آليًا غير مستقر الأبعاد، خاصةً مع الأجزاء ذات السماكات الجدارية المتفاوتة بشكل كبير. يُوصى بتجنب هذه العيوب في التصميم، على سبيل المثال بإضافة حواف مشطوفة أو أضلاع تقوية. يُعدّ تلدين الأجزاء المُشَكَّلة مسبقًا قبل التشطيب النهائي بديلاً مناسبًا. وبشكل عام، تُعاني المكونات الصغيرة المُشَكَّلة آليًا من البولي أوكسي ميثيلين من تشوه أقل.

يُعدّ ربط البولي أوكسي ميثيلين (POM) صعبًا للغاية في العادة، حيث يستجيب البوليمر المشترك عادةً بشكل أسوأ للمواد اللاصقة التقليدية مقارنةً بالبوليمر المتجانس. ^{[ 25 ]} وقد طُوّرت عمليات ومعالجات خاصة لتحسين الربط. وتشمل هذه العمليات عادةً التخريش السطحي، والمعالجة باللهب ، واستخدام نظام برايمر/لاصق خاص، أو الكشط الميكانيكي.

تتضمن عمليات التخريش التقليدية استخدام حمض الكروميك عند درجات حرارة مرتفعة. تستخدم شركة دوبونت عملية حاصلة على براءة اختراع لمعالجة بوليمر الأسيتال المتجانس تُسمى التساتين، والتي تُنتج خشونة سطحية كافية للتشابك الميكانيكي الدقيق. وهناك أيضًا عمليات أخرى تتضمن بلازما الأكسجين والتفريغ الإكليلي. ^{[ 26 ] [ 27 ]} وللحصول على قوة ربط عالية دون الحاجة إلى أدوات أو معالجات أو تخشين متخصص، يمكن استخدام لاصق لوكتايت 401 المنشوري مع برايمر لوكتايت 770 المنشوري للحصول على قوة ربط تبلغ حوالي 1700  رطل لكل بوصة مربعة. ^{[ 25 ]}

Once the surface is prepared, a number of adhesives can be used for bonding. These include epoxies, polyurethanes, and cyanoacrylates. Epoxies have shown 150–1,050 psi (1,000–7,200 kPa)^[25] shear strength. Cyanoacrylates are useful for bonding to metal, leather, rubber, cotton, and other plastics.

Solvent welding is typically unsuccessful on acetal polymers, due to the excellent solvent resistance of acetal.

Thermal welding through various methods has been used successfully on both homopolymer and copolymer.^[28]

• 

  Mechanical gears, sliding and guiding elements, housing parts, springs, chains, screws, nuts, pop rivets, fan wheels, pump parts, valve bodies.
• Electrical engineering: insulators, bobbins, connectors, parts for electronic devices such as televisions, telephones, etc.
• Vehicle: fuel sender unit, light/control stalk/combination switch (including shifter for light, turn signal), power windows, door lock systems, articulated shells.
• Model: model railway parts, such as trucks (bogies) and hand rails (handle bars). POM is tougher than ABS, comes in bright translucent colors, and is not paintable.
• Hobbies: radio-controlled helicopter main gear, landing skid, yo-yos, vaping drip tips, 3D printer wheels, K'Nex,^[29]ball-jointed dolls,^[30] etc.
• Medical: insulin pen, metered dose inhalers (MDI).
• Food industry: Food and Drug Administration has approved some grades of POM for milk pumps, coffee spigots, filter housings and food conveyors.^[31]
• Furniture: hardware, locks, handles, hinges., rollers for sliding mechanisms of furniture

• 

  Construction: structural glass - pod holder for point
• Packaging: aerosol cans, vehicle tanks.
• Pens: used as the material for pen bodies and caps
• Sports: paintball accessories. It is often used for machined parts of paintball markers that do not require the strength of aluminum, such as handles and reciprocating bolts. POM is also used in airsoft guns to reduce piston noise.
• التزلج على الألواح الطويلة : تساعد مادة القرص المستخدمة في قفازات الانزلاق المتزلج على لمس الطريق والاعتماد على يده لإبطاء السرعة أو التوقف أو أداء الحركات البهلوانية.
• الملابس: سحابات .
• الموسيقى: ريش العزف ، المزامير الأيرلندية ، المزامير الاسكتلندية ، مزامير التدريب ، ريش الهاربسكورد، قطع فم الآلات الموسيقية، أطراف بعض عصي الطبول. ^{[ 32 ] [ 33 ]}
• أماكن تناول الطعام: آلات تحضير القهوة الأوتوماتيكية بالكامل؛ مقابض السكاكين (خاصة السكاكين القابلة للطي).
• علم الساعات : أجزاء الحركة الميكانيكية (مثل Lemania 5100 ^{[ 34 ]} )، وأساور الساعات (مثل IWC Porsche Design 3701).
• ملحقات السجائر الإلكترونية/أجهزة التبخير: المواد المستخدمة في تصنيع معظم "أطراف التقطير" (قطعة الفم).
• الولاعات: تستخدم مجموعة BIC مادة الديلرين في صناعة ولاعاتها. ^{[ 35 ]}
• أغطية مفاتيح لوحة المفاتيح : تستخدم شركة Cherry مادة POM في لوحات مفاتيح سلسلة G80 و G81. ^{[ 36 ]}

تتأثر راتنجات الأسيتال بالتحلل المائي الحمضي والأكسدة بفعل عوامل مثل الأحماض المعدنية والكلور . ^{[ 37} ] كما ^أن بوليمر POM المتجانس عرضة للهجوم القلوي، وهو أكثر عرضة للتلف في الماء الساخن. لذا، فإن المستويات المنخفضة من الكلور في مياه الشرب (1-3 جزء في المليون) قد تكون كافية لإحداث تشققات ناتجة عن الإجهاد البيئي ، وهي مشكلة شائعة في الولايات المتحدة وأوروبا في أنظمة إمداد المياه المنزلية والتجارية. وتكون القوالب المعيبة أكثر عرضة للتشقق، ولكن حتى القوالب السليمة قد تتلف إذا كان الماء ساخنًا. ويتم تثبيت كل من بوليمر POM المتجانس والمشترك للحد من هذه الأنواع من التلف. 

في التطبيقات الكيميائية، على الرغم من أن البوليمر مناسب في أغلب الأحيان لمعظم أعمال الأواني الزجاجية، إلا أنه قد يتعرض لتلف كارثي. ومن الأمثلة على ذلك استخدام مشابك البوليمر على المناطق الساخنة من الأواني الزجاجية (مثل وصلة القارورة بالعمود، أو العمود بالرأس، أو الرأس بالمكثف أثناء التقطير). ولأن البوليمر حساس للكلور والتحلل المائي الحمضي، فقد يتأثر أداؤه سلبًا عند تعرضه للغازات المتفاعلة، وخاصة كلوريد الهيدروجين (HCl). في هذه الحالة الأخيرة، قد تحدث الأعطال حتى مع تعرضات تبدو غير مهمة من وصلات محكمة الإغلاق، وتحدث فجأة وبسرعة (ينشق المكون أو يتفكك). وهذا قد يشكل خطرًا صحيًا كبيرًا، إذ قد ينفتح الزجاج أو يتحطم. في هذه الحالة، قد يكون استخدام مادة PTFE أو الفولاذ المقاوم للتآكل خيارًا أنسب.

إضافةً إلى ذلك، قد يُسبب احتراق مادة البولي أوكسي ميثيلين (POM) خصائص غير مرغوب فيها. فاللهب لا ينطفئ ذاتيًا، ولا يُصدر دخانًا يُذكر، وقد يكون اللهب الأزرق غير مرئي تقريبًا في الضوء المحيط. كما يُطلق الاحتراق غاز الفورمالديهايد ، الذي يُهيّج أنسجة الأنف والحلق والعين.

• دالزيل هاميك
• الهندسة الجنائية
• هندسة البوليمرات الجنائية
• البارافورمالديهايد
• تحلل البوليمر
• الراتنج

• "الأسيتال" . تصميم الآلات . 15 نوفمبر 2002. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 ديسمبر 2019 .
• "بيانات الخصائص الهندسية للأسيتال (POM)" . MatWeb . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 ديسمبر 2019 .
• مايكل سيبي (سبتمبر 2012). "كيف تفضل الأسيتال: متجانس أم مشترك؟" . تكنولوجيا البلاستيك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 ديسمبر 2019 .
• "أسيتال ديلرين كوبوليمر هوموبوليمر - ما هي الاختلافات؟" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 ديسمبر 2019 .