PEEK (polyether ether keton) er en avanceret ingeniørplast med flere gavnlige egenskaber. Disse omfatter højtemperaturelasticitet, slidstyrke, biokompatibilitet, ultrahøj vakuumresistens, fremragende kemisk resistens og egnethed til CNC bearbejdning. PEEK er en semi-krystallinsk termoplast, der kan fungere kontinuerligt ved temperaturer op til 260°C og er meget kemisk resistent. Det skal dog bemærkes, at visse syrer såsom svovlsyre vil opløse materialet. CNC-bearbejdning PEEK er en almindelig metode til fremstilling af dele, der bruges i ekstreme miljøer, der kræver mekanisk styrke, kemisk stabilitet og/eller høj temperaturbestandighed. Anvendelser omfatter komponenter til medicinal-, rumfarts- og bilindustrien.
Først opdaget i 1978, PEEK er utroligt modstandsdygtig over for varme, slid og træthed. PEEK er også modstandsdygtig over for krybning, hvilket betyder, at den bevarer sin form i barske miljøer og høje temperaturer samt under mekanisk belastning. PEEK er ikke kun hårdfør, men også let og nem at fremstille. Fordi PEEK er fysisk let og alligevel meget modstandsdygtig over for ætsende stoffer, er den ideel til mange fremstillingsmetoder. PEEK kan behandles ved hjælp af sprøjtestøbning eller additiv fremstilling til at lave specialfremstillede dele, og dets høje smeltepunkt (343°C) giver mulighed for hurtigere fremføringer og hastigheder. PEEK kan også CNC-bearbejdes til fremstilling af dele. Blandt forskellige fremstillingsmetoder er CNC-bearbejdning PEEK gentagelig og nøjagtig og kan producere dele med snævre tolerancer.
Der er to typer almindelig PEEK: PEEK af industrikvalitet, PEEK af medicinsk kvalitet og glasfiberforstærket PEEK.
Industriel kvalitet PEEK
Industrial grade PEEK er en stærk, flammehæmmende, slidbestandig termoplast med høj slagstyrke og lav friktionskoefficient. Det er kendt for at bevare sine mekaniske egenskaber selv ved høje temperaturer. Som navnet antyder, er denne kvalitet mest almindeligt anvendt i rumfarts-, bil-, kemi-, elektronik-, petroleums- og fødevare- og drikkevareindustrien.
- Trækstyrke: 14,000 psi
- Trækmodul: 590,000 psi
- Vandabsorption: 0.50 % over 24 timer
- Smeltepunkt: 343°C (næsten 650°F)
- UL 94 V-0 brændbarhedsvurdering: (0.059" tykkelse)
Medicinsk klasse PEEK (TECAPEEK)
PEEK, der er kompatibel med USP Klasse VI-standarder, såsom TECAPEEK MT, er biokompatible varianter, der er specielt designet til brug i medicinsk teknologi. Det er kendetegnet ved meget høj kemisk resistens, modstandsdygtighed over for forskellige steriliseringsmetoder og evnen til at bevare sine mekaniske egenskaber ved høje temperaturer. Medicinsk kvalitet PEEK bruges typisk i medicinske applikationer og enheder, der kræver begrænset kontakt med hud og væv. USP Klasse VI PEEK modstår flere steriliseringscyklusser uden nedbrydning.
- Trækstyrke, udbytte (MPa): 96.5-110
- Forlængelse ved pause (%):30-50
- Hårdhed (Rockwell M):94-99
- Varmeafbøjningstemperatur (°C):160
- Glasovergangstemperatur (°C):150
Glasfiberforstærket PEEK - PEEK GF30
GF30 PEEK er en 30% glasfyldt variant af PEEK. GF30 tilbyder overlegen stivhed og højere mekanisk styrke sammenlignet med ufyldte PEEK til generelle formål. Glasforstærket PEEK giver også større dimensionsstabilitet og krybestyrke. Dette materiale er ideelt til dele, der udsættes for høje statiske belastninger ved høje temperaturer. På grund af den slibende effekt af glasfibre på parrende overflader, er PEEK GF30 mindre velegnet til lejer eller slibende applikationer.
- Trækstyrke, udbytte (MPa): 101-157
- Forlængelse ved pause (%):2.2-5
- Hårdhed (Rockwell M):103
- Varmeafbøjningstemperatur (°C):316
- Maksimal driftstemperatur (°C):260-300
Karakteristika for PEEK
1. Fremragende kemisk resistens, elektrisk modstand og temperaturbestandighed
PEEK-materiale har høj kemisk resistens. Det har lignende korrosionsbestandighed som nikkelstål og bevarer en ikke-korroderende og intakt kemisk struktur selv ved høje temperaturer. Under normale omstændigheder er det kun koncentreret svovlsyre, der kan opløse denne plast.
PEEK har høj elektrisk ydeevne ved høj temperatur og høj frekvens. På grund af dens stabile kemiske struktur, når de udsættes for kemiske angreb, kan PEEK-dele fungere fejlfrit under høje doser af ioniserende stråling.
PEEK har også høj modstandsdygtighed over for gammastråling, mere markant end polystyren (det mest strålingsbestandige materiale i harpiksanvendelser til generelle formål). Denne egenskab gør den velegnet til højtydende ledninger for at sikre god isolering.
PEEK-materialet er meget slidstærkt og har et højt smeltepunkt. Derfor fungerer det meget godt under højtemperaturspidsbehandling og deformeres ikke ved højere temperaturer.
2. Høj behandlingshastighed, stabil ydeevne selv ved høj temperatur
PEEK-materiale sikrer høj bearbejdelighed under CNC-bearbejdning af plast på grund af dets gode bearbejdningsegenskaber. Selvom det er et termoplastisk materiale med ultrahøj temperatur, kan det behandles med forskellige materialebehandlingsmetoder.
Disse metoder omfatter sprøjtestøbning, ekstruderingsstøbning, smeltespinding og lignende. PEEKs højtemperaturbearbejdelighed og høje termiske nedbrydningsegenskaber sikrer denne kompatibilitet. Derudover er denne termoplast et selvslukkende materiale under forbrænding; det producerer kun få eller ingen giftige gasser og dampe.
3. Fremragende mekaniske egenskaber, krybemodstand, slidstyrke, friktionsmodstand.
PEEK og andre højtemperatur termoplaster har høj slagstyrke og bevarer deres dimensioner ved forhøjede temperaturer. Den har en lav lineær ekspansionskoefficient og god dimensionsstabilitet. PEEK har de højeste trætheds- og spændingsfastholdelsesegenskaber af alle andre plasttyper. Derudover har det fremragende krybemodstand (et stofs evne til at deformeres langsomt under langvarig stress). Denne egenskab gør det til et velegnet materiale til at modstå enorme belastninger under forarbejdning. PEEK har fremragende slidstyrke og en lav friktionskoefficient. Derfor opretholder den høj slidstyrke under forskellige fysiske trykforhold, overfladeruhed, temperatur og hastighed i forhold til kontaktfladen.
4. Lav vandabsorption, strålingsmodstand
Brug af PEEK til at fremstille maskin- eller instrumentdele hjælper disse dele med at bevare deres kemiske struktur og ydeevne i våde områder. Dens modstandsdygtighed over for hydrolyse selv ved høje temperaturer gør den ideel til våde miljøer, varmt vand under tryk eller damp.
Faktorer, der skal tages i betragtning ved CNC-bearbejdning af PEEK-dele
PEEK er et meget tilpasningsdygtigt materiale, men der er nogle tekniske overvejelser at huske på for at sikre de bedste resultater.
#1 Udglødning af PEEK-plast før CNC-bearbejdning
Udglødning: Da PEEK har lavere forlængelse end andre plasttyper, kan det revne, hvis det bores dybt. Særlig håndtering er ofte påkrævet for at minimere termisk revnedannelse og andre interne belastningsskader. Dette kræver udglødning af PEEK-plasten før forarbejdning. PEEK plast fås typisk i forskellige størrelser som stænger, plader eller sprøjtestøbte emner. Men før du kan begynde at bearbejde disse dele, skal den akkumulerede spænding fjernes ved udglødning. Dette er en varmebehandlingsproces, der involverer opvarmning af plasten til en forudbestemt temperatur, holder den i en vis periode og derefter afkøling til stuetemperatur.
Udglødning øger krystalliniteten af PEEK-dele og reducerer indre spændinger, hvilket forhindrer muligheden for overfladerevner under CNC-skæring. Én ting skal dog bemærkes: Hvis du planlægger at bearbejde PEEK-emner i længere perioder, skal du muligvis udføre en yderligere udglødningsproces.
#2 Brug af hårdmetal og polykrystallinsk værktøj
Alle PEEK-kvaliteter er slibende til skærende værktøjer ㅡ hvilket betyder, at de kan forårsage skade, slid på værktøjet under CNC-skæring. Derfor anbefaler vi, at du bruger hårdmetalværktøj til små partier af almindelige PEEK-kvaliteter. For glasfiber- og kulfiberforstærkede PEEK-kvaliteter kan du dog overveje polykrystallinsk (PCD) værktøj, især til lange produktionsforløb.
#3 Brug den rigtige kølevæske
For eksempel, selvom PEEK er meget varmebestandigt, spreder det ikke varmen godt og skal afkøles under CNC-bearbejdning for at forhindre brud eller deformation. Standard flydende kølevæske (råoliebaseret) er ideel til skæring af PEEK-plast i industriel kvalitet. Men flydende standardkølemidler kan påvirke biokompatibiliteten af PEEK af medicinsk kvalitet, hvilket gør det uegnet til fremstilling af medicinske komponenter. Hos AN-Prototype anbefaler vi, at du afkøler PEEK-plast af medicinsk kvalitet med trykluft eller renset vand.
#4 Brug korrekte CNC-bearbejdningsparametre
For at CNC-bearbejde PEEK-dele uden overraskelser, skal du sikre dig, at du bruger de korrekte bearbejdningsparametre, når du udfører bore-, fræse- og drejningsoperationer. AN-prototype opsummerer de ideelle skærehastigheder og tilspændingshastighedsintervaller til fremstilling af PEEK-dele.
#5 Undgå forurening
Forurening er et alvorligt problem ved behandling af PEEK-plast af medicinsk kvalitet, fordi det kan påvirke dets biokompatibilitet. Derfor bør der anvendes beskyttelseshandsker ved håndtering af PEEK-dele. Derudover bør du opbevare forarbejdede PEEK-dele af medicinsk kvalitet i lufttætte beholdere for at forhindre kontaminering.
Anvendelser af PEEK Parts
De tre hovedindustrier, der bruger PEEK-komponenter, er industrisektoren, sundhedssektoren og fødevare- og drikkevareindustrien.
Industriel anvendelse
PEEK af industrikvalitet er i det væsentlige ren og har høj mekanisk og kemisk stabilitet. Dette minimerer forurening og maksimerer sikkerheden til kemikalie- og energiapplikationer samt komponenter til bil-, rumfarts- og elektronikindustrien. I industrielle hjul og pumper udkonkurrerer PEEK endda metaller såsom rustfrit stål.
Medicinsk anvendelse
PEEK kan fremstille komponenter til sundhedsindustrien, såsom ortopædiske anordninger og spinal fusionsanordninger. Når det er fremstillet ved hjælp af biokompatible metoder, kan PEEK også bruges i tandimplantater, proteser og mere.
Mad og drikkevarer
PEEK blev for nylig godkendt af US Food and Drug Administration (FDA) som sikkert for menneskelig kontakt, når det er korrekt forberedt. Nu er PEEK på vej ind i fødevare- og drikkevareindustrien for komponenter som køkkengrej, drikkevaredispensere og dyser og behandlingsapplikationer.