PEEK (polyetheretherketon) je pokročilý technický plast s několika prospěšnými vlastnostmi. Patří mezi ně vysoká teplotní elasticita, odolnost proti oděru, biokompatibilita, ultravysoká vakuová odolnost, vynikající chemická odolnost a vhodnost pro CNC obrábění. PEEK je semikrystalický termoplast, který může pracovat nepřetržitě při teplotách až 260 °C a je vysoce chemicky odolný. Je však třeba poznamenat, že určité kyseliny, jako je kyselina sírová, materiál rozpouštějí. CNC obrábění PEEK je běžná metoda pro výrobu dílů používaných v extrémních prostředích, které vyžadují mechanickou pevnost, chemickou stabilitu a/nebo odolnost vůči vysokým teplotám. Aplikace zahrnují komponenty pro lékařský, letecký a automobilový průmysl.
Poprvé objeven v roce 1978, PEEK je neuvěřitelně odolný vůči teplu, oděru a únavě. PEEK je také odolný proti tečení, což znamená, že si zachovává svůj tvar v drsném prostředí a vysokých teplotách a také při mechanickém namáhání. PEEK je nejen pevný, ale také lehký a snadno se vyrábí. Protože je PEEK fyzikálně lehký a přitom vysoce odolný vůči korozivním látkám, je ideální pro mnoho výrobních metod. PEEK lze zpracovat pomocí vstřikování nebo aditivní výroby k výrobě zakázkových dílů a jeho vysoký bod tání (343 °C) umožňuje rychlejší posuvy a rychlosti. PEEK lze také CNC obrábět pro výrobu dílů. Mezi různými výrobními metodami je CNC obrábění PEEK opakovatelné a přesné a může vyrábět díly s úzkými tolerancemi.
Existují dva typy běžných PEEK: průmyslový PEEK, lékařský PEEK a PEEK vyztužený skelnými vlákny.
Průmyslová kvalita PEEK
Průmyslová kvalita PEEK je silný, nehořlavý, otěruvzdorný termoplast s vysokou rázovou houževnatostí a nízkým koeficientem tření. Je známá tím, že si zachovává své mechanické vlastnosti i při vysokých teplotách. Jak název napovídá, tato třída se nejčastěji používá v leteckém, automobilovém, chemickém, elektronickém, ropném a potravinářském a nápojovém průmyslu.
- Pevnost v tahu: 14,000 psi
- Modul v tahu: 590,000 XNUMX psi
- Absorpce vody: 0.50 % za 24 hodin
- Teplota tání: 343 °C (téměř 650 °F)
- Třída hořlavosti UL 94 V-0: (tloušťka 0.059″)
Lékařská kvalita PEEK (TECAPEEK)
PEEK vyhovující standardům USP třídy VI, jako je TECAPEEK MT, jsou biokompatibilní varianty speciálně navržené pro použití v lékařské technologii. Vyznačuje se velmi vysokou chemickou odolností, odolností vůči různým způsobům sterilizace a schopností zachovat si mechanické vlastnosti při vysokých teplotách. PEEK lékařské kvality se obvykle používá v lékařských aplikacích a zařízeních, které vyžadují omezený kontakt s kůží a tkání. USP PEEK třídy VI odolává vícenásobným sterilizačním cyklům bez degradace.
- Pevnost v tahu, výtěžnost (MPa): 96.5-110
- Prodloužení při přetržení (%): 30-50
- Tvrdost (Rockwell M):94-99
- Teplota odklonu tepla (°C):160
- Teplota skelného přechodu (°C):150
PEEK vyztužený skleněnými vlákny - PEEK GF30
GF30 PEEK je 30% sklem plněná varianta PEEK. GF30 nabízí vynikající tuhost a vyšší mechanickou pevnost ve srovnání s neplněným PEEK pro všeobecné použití. Sklem vyztužený PEEK také nabízí větší rozměrovou stabilitu a pevnost při tečení. Tento materiál je ideální pro díly vystavené vysokému statickému zatížení při zvýšených teplotách. Vzhledem k abrazivnímu účinku skelných vláken na styčné povrchy je PEEK GF30 méně vhodný pro ložiskové nebo abrazivní aplikace.
- Pevnost v tahu, výtěžnost (MPa): 101-157
- Prodloužení při přetržení (%): 2.2-5
- Tvrdost (Rockwell M):103
- Teplota odklonu tepla (°C):316
- Maximální provozní teplota (°C):260-300
Charakteristika PEEK
1. Vynikající chemická odolnost, elektrická odolnost a teplotní odolnost
Materiál PEEK má vysokou chemickou odolnost. Má podobnou odolnost proti korozi jako niklová ocel a zachovává si nekorodující a neporušenou chemickou strukturu i při vysokých teplotách. Za normálních okolností dokáže tento plast rozpustit pouze koncentrovaná kyselina sírová.
PEEK má vysoký elektrický výkon při vysoké teplotě a vysoké frekvenci. Díky své stabilní chemické struktuře, když jsou vystaveny chemickému napadení, mohou díly PEEK bezchybně fungovat při vysokých dávkách ionizujícího záření.
PEEK má také vysokou odolnost vůči gama záření, výrazněji než polystyren (materiál nejodolnější vůči záření v univerzálních aplikacích pryskyřic). Díky této vlastnosti je vhodný pro vysoce výkonné dráty pro zajištění dobré izolace.
Materiál PEEK je velmi odolný a má vysoký bod tání. Proto funguje velmi dobře při vysokoteplotním špičkovém zpracování a nedeformuje se při vyšších teplotách.
2. Vysoká rychlost zpracování, stabilní výkon i při vysoké teplotě
Materiál PEEK díky svým dobrým zpracovatelským vlastnostem zajišťuje vysokou obrobitelnost při CNC obrábění plastů. Přestože se jedná o ultravysokoteplotní termoplastický materiál, lze jej zpracovávat různými metodami zpracování materiálů.
Tyto způsoby zahrnují vstřikování, vytlačování, zvlákňování z taveniny a podobně. Vysokoteplotní zpracovatelnost a vysoké vlastnosti tepelného rozkladu PEEK zajišťují tuto kompatibilitu. Navíc je tento termoplast samozhášecí materiál během spalování; produkuje málo nebo žádné toxické plyny a výpary.
3. Vynikající mechanické vlastnosti, odolnost proti tečení, odolnost proti opotřebení, odolnost proti tření.
PEEK a další vysokoteplotní termoplasty mají vysokou rázovou houževnatost a zachovávají si své rozměry při zvýšených teplotách. Má nízký koeficient lineární roztažnosti a dobrou rozměrovou stabilitu. PEEK má ze všech ostatních plastů nejvyšší únavové vlastnosti a odolnost vůči napětí. Kromě toho má vynikající odolnost proti tečení (schopnost látky pomalu se deformovat při dlouhodobém namáhání). Tato vlastnost z něj činí vhodný materiál, který odolává enormnímu namáhání při zpracování. PEEK má vynikající odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření. Proto si zachovává vysokou odolnost proti opotřebení při různých fyzikálních tlakových podmínkách, drsnosti povrchu, teplotě a rychlosti vzhledem ke kontaktnímu povrchu.
4. Nízká absorpce vody, odolnost vůči záření
Použití PEEK k výrobě součástí strojů nebo přístrojů pomáhá těmto součástem udržovat jejich chemickou strukturu a výkon ve vlhkých oblastech. Díky své odolnosti vůči hydrolýze i při zvýšených teplotách je ideální pro mokré prostředí, tlakovou horkou vodu nebo páru.
Faktory, které je třeba vzít v úvahu při CNC obrábění dílů PEEK
PEEK je velmi přizpůsobivý materiál, ale pro zajištění nejlepších výsledků je třeba mít na paměti některá technická hlediska.
#1 Žíhání PEEK plastu před CNC obráběním
Žíhání: Vzhledem k tomu, že PEEK má nižší tažnost než jiné plasty, může při hlubokém vrtání prasknout. Často je vyžadována speciální manipulace, aby se minimalizovalo tepelné praskání a další poškození vnitřním pnutím. To vyžaduje žíhání plastu PEEK před zpracováním. Plast PEEK je obvykle dostupný v různých velikostech jako tyče, desky nebo vstřikované polotovary. Než se ale pustíte do obrábění těchto dílů, je třeba nahromaděné napětí odstranit žíháním. Jedná se o proces tepelného zpracování, který zahrnuje zahřátí plastu na předem stanovenou teplotu, jeho udržení po určitou dobu a následné ochlazení na pokojovou teplotu.
Žíhání zvyšuje krystalinitu PEEK dílů a snižuje vnitřní pnutí, čímž se zabrání možnosti vzniku povrchových trhlin při CNC řezacích operacích. Je však třeba si uvědomit jednu věc: Pokud plánujete obrábění obrobků PEEK po delší dobu, možná budete muset provést další proces žíhání.
#2 Použití karbidových a polykrystalických nástrojů
Všechny třídy PEEK jsou abrazivní pro řezné nástroje ㅡ, což znamená, že mohou způsobit poškození, opotřebení nástroje během CNC řezných operací. Proto doporučujeme používat tvrdokovové nástroje pro malé série běžných jakostí PEEK. U jakostí PEEK vyztužených skleněnými vlákny a uhlíkovými vlákny však možná budete chtít zvážit polykrystalické (PCD) nástroje, zejména pro dlouhé výrobní série.
#3 Používejte správnou chladicí kapalinu
Třebaže je PEEK velmi žáruvzdorný, špatně odvádí teplo a musí být během CNC obrábění chlazen, aby nedošlo k rozbití nebo deformaci. Standardní kapalná chladicí kapalina (na ropné bázi) je ideální při řezání průmyslových plastů PEEK. Standardní kapalné chladicí kapaliny však mohou ovlivnit biologickou kompatibilitu lékařského PEEKu, takže je nevhodný pro výrobu lékařských komponent. V AN-Prototype doporučujeme chladit lékařský PEEK plast stlačeným vzduchem nebo čištěnou vodou.
#4 Používejte správné parametry CNC obrábění
Chcete-li CNC obrábět díly PEEK bez překvapení, musíte se ujistit, že při vrtání, frézování a soustružení používáte správné parametry obrábění. AN-Prototype shrnuje ideální rozsahy řezné rychlosti a rychlosti posuvu pro výrobu dílů PEEK.
# 5 Vyhněte se znečištění
Kontaminace je vážným problémem při zpracování plastu PEEK pro lékařské účely, protože může ovlivnit jeho biologickou kompatibilitu. Proto by se při manipulaci s díly PEEK měly používat ochranné rukavice. Kromě toho byste měli uchovávat zpracované díly PEEK lékařské kvality ve vzduchotěsných nádobách, abyste zabránili kontaminaci.
Aplikace dílů PEEK
Tři hlavní průmyslová odvětví, která používají komponenty PEEK, jsou průmyslový sektor, zdravotnictví a potravinářský a nápojový průmysl.
Průmyslové použití
Průmyslový PEEK je v podstatě čistý a má vysokou mechanickou a chemickou stabilitu. To minimalizuje kontaminaci a maximalizuje bezpečnost pro chemické a energetické aplikace, stejně jako součásti pro automobilový, letecký a elektronický průmysl. V průmyslových kolech a čerpadlech PEEK dokonce překonává kovy, jako je nerezová ocel.
Lékařské aplikace
PEEK může vyrábět komponenty pro zdravotnický průmysl, jako jsou ortopedická zařízení a zařízení pro spinální fúzi. Při výrobě pomocí biokompatibilních metod lze PEEK použít také v zubních implantátech, protetice a dalších.
Potraviny a nápoje
PEEK byl nedávno schválen americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) jako bezpečný pro kontakt s lidmi, pokud je správně připraven. Nyní si PEEK razí cestu do potravinářského a nápojového průmyslu pro komponenty, jako je nádobí, dávkovače nápojů a trysky a zpracovatelské aplikace.