Polyoxymethylen (POM)

Polyoxymethylen (POM) ist ein technischer Thermoplast, der aus sich wiederholenden Oximethylen-Einheiten (–CH₂O–) aufgebaut ist. Diese lineare, kristalline Struktur verleiht POM seine herausragende Steifigkeit, Maßhaltigkeit und Abriebfestigkeit, wodurch es sich ideal für Präzisionsbauteile eignet.

Die Herstellung von POM erfolgt durch die Polymerisation von Formaldehyd oder Trioxan über anionische oder saure Katalyseverfahren. Hierbei entstehen zwei Haupttypen:

POM-H (Homopolymer) wird direkt durch die Polymerisation von Formaldehyd hergestellt und zeichnet sich durch eine hohe Kristallinität und Steifigkeit aus.

POM-C (Copolymer) wird durch Copolymerisation von Trioxan mit geringen Mengen an Comonomeren erzeugt, was die thermische Stabilität und die Hydrolysebeständigkeit verbessert.

Diese Herstellungsverfahren ermöglichen es, POM auf spezifische Anwendungsbereiche abzustimmen, insbesondere für Bauteile, die hohe Präzision und Dimensionsstabilität unter mechanischer Belastung erfordern.

POM ist ein hervorragend spritzgießbarer technischer Thermoplast und wird insbesondere für die Serienfertigung präziser Bauteile wie Zahnräder, Gleitlager, Gehäuse oder Ventile eingesetzt. Sowohl POM-H (Homopolymer) als auch POM-C (Copolymer) eignen sich für den Spritzguss, wobei POM-C eine höhere thermische Stabilität gegen Hydrolyse aufweist und somit eine einfachere Verarbeitung ermöglicht. Die empfohlenen Zylindertemperaturen liegen bei ca. 190–210°C, je nach Typ und Herstellerangabe kann dies auch bis zu 230°C betragen. Die Werkzeugtemperatur sollte zwischen 60–100°C liegen, wobei höhere Werkzeugtemperaturen eine verbesserte Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit fördern. Der Einspritzdruck liegt typischerweise zwischen 800 und 1200 bar. Nach dem Spritzguss sollten die Teile kontrolliert abgekühlt werden, um Spannungen und Verzug zu minimieren. POM kann auch mit Glasfasern oder PTFE-Additiven verstärkt spritzgegossen werden, um die Steifigkeit, Abriebfestigkeit oder die Gleiteigenschaften je nach Anwendung zu optimieren.

POM kann im Extrusionsverfahren verarbeitet werden, insbesondere für die Herstellung von Stangen, Platten, Profilen und Folienbändern für Zerspanungsrohlinge. Die Extrusion von POM erfordert eine präzise Prozessführung, um eine homogene Schmelze und die erforderliche Kristallinität zu erreichen. Die Zylindertemperaturprofile liegen zwischen 170–200°C, wobei eine moderate Scherung bevorzugt wird, um thermische Zersetzung zu vermeiden. Die Werkzeugtemperaturen liegen typischerweise bei 80–120°C. Die extrudierten Halbzeuge zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und exzellente Dimensionsstabilität aus und sind für die spanende Weiterverarbeitung prädestiniert. Aufgrund der geringen Wasseraufnahme bleibt die Maßhaltigkeit der extrudierten Produkte auch unter wechselnden klimatischen Bedingungen erhalten.

Da POM hervorragend zerspanbar ist, wird die Zerspanung (Drehen, Fräsen, Bohren) als verbreitete Fertigungsmethode genutzt, insbesondere für Prototypen oder Kleinserien mit engen Toleranzen. Die Bearbeitung kann mit Standard-HSS- oder Hartmetallwerkzeugen erfolgen. Kühlmittel sind meist nicht zwingend erforderlich, können aber zur Optimierung der Oberflächenqualität und Wärmeableitung genutzt werden. Aufgrund der geringen Neigung zur Bildung von Grat und der guten Spanbrechung ist POM ideal für Präzisionsteile wie Zahnräder, Gleitelemente und Ventilkomponenten geeignet. Bei der spanenden Bearbeitung von POM sollten jedoch die Rückstellungseffekte (Maßänderung nach der Bearbeitung) berücksichtigt werden, weshalb oft ein Nachtempern zur Spannungsreduktion empfohlen wird.

POM ist ein Schlüsselwerkstoff in der Automobilindustrie und wird für präzise, belastbare Bauteile wie Tankdeckel, Fensterheberkomponenten, Türschlösser, Gehäuseteile von Sensoren und Pumpen sowie für Gleit- und Führungselemente verwendet. Dank seiner hohen Festigkeit, Steifigkeit, Abriebfestigkeit und guten Chemikalienbeständigkeit eignet sich POM ideal für Anwendungen im Innenraum, im Antriebsstrang sowie in der Kraftstoff- und Kühlkreislauftechnik. POM bietet zudem eine geringe Wasseraufnahme und eine exzellente Maßhaltigkeit, wodurch es auch unter wechselnden klimatischen Bedingungen zuverlässig funktioniert.

POM wird in vielen Alltags- und Konsumprodukten eingesetzt, bei denen es auf präzise Passungen und langlebige Belastbarkeit ankommt. Typische Anwendungen sind Zahnräder in Küchengeräten, Gleitlager in Haushaltsmaschinen, Schnappverschlüsse, Schreibgeräte, Reißverschlussteile und Rasiererkomponenten. Aufgrund seiner hohen Abriebfestigkeit, geringen Reibung und guten Oberflächenqualität eignet sich POM besonders für bewegte Teile in Verbraucherprodukten, die leise und dauerhaft funktionsfähig bleiben müssen.

In der Industrie und im Maschinenbau wird POM für Gleitführungen, Zahnräder, Lager, Ventile, Pumpenteile und präzise technische Halbfabrikate verwendet. POM eignet sich ideal für Bauteile, die dauerhaft maßhaltig und reibungsarm funktionieren sollen, auch bei geringer Schmierung oder Trockenlauf. Dank seiner chemischen Beständigkeit gegenüber vielen Ölen, Kraftstoffen und Lösungsmitteln wird POM auch für Teile in der Lebensmitteltechnik, Medizintechnik und in automatisierten Anlagen eingesetzt. POM ist in Form von Stäben, Platten und Profilen für die spanende Bearbeitung erhältlich und wird dort als Werkstoff für präzise, hochbeanspruchte Teile genutzt.

Polyoxymethylen (POM) ist als Homopolymer (POM-H), Copolymer (POM-C) und in glasfaserverstärkter Form erhältlich und unterscheidet sich in mechanischen und chemischen Eigenschaften. POM-H zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und Festigkeit aus, während POM-C eine etwas geringere Steifigkeit bietet, dafür aber eine bessere chemische Beständigkeit und eine höhere Bruchdehnung aufweist. Der Schmelzpunkt liegt bei POM-H bei etwa 175 °C, während POM-C bei ca. 165 °C liegt. Beide Typen nehmen nur wenig Feuchtigkeit auf, wodurch eine gute Maßhaltigkeit auch bei feuchter Umgebung gegeben ist.

Glasfaserverstärktes POM weist eine deutlich höhere Steifigkeit und Zugfestigkeit auf, was es für hochbelastete Bauteile interessant macht. Allerdings ist es spröder und die Bruchdehnung fällt deutlich geringer aus. Der Gleitreibungskoeffizient liegt leicht höher als bei unverstärktem POM, was bei Gleit-Anwendungen berücksichtigt werden sollte. Hinsichtlich der chemischen Beständigkeit sind POM-H und POM-C sehr widerstandsfähig gegenüber vielen Chemikalien, während die glasfaserverstärkte Variante etwas weniger resistent, dafür jedoch mechanisch belastbarer ist.

In der Verarbeitung zeigt sich POM-C besonders vorteilhaft, da es sich einfacher spritzgießen lässt und eine höhere Dimensionsstabilität bietet. POM-H bietet bessere mechanische Eigenschaften, erfordert jedoch eine präzisere Verarbeitung. Glasfaserverstärktes POM ist in der Verarbeitung anspruchsvoller, wird aber eingesetzt, wenn hohe Steifigkeit und Festigkeit gefordert sind, beispielsweise in hochbelasteten Zahnrädern oder Präzisionsteilen.