PEEK (polyetheretherketon) is een geavanceerde technische kunststof met verschillende gunstige eigenschappen. Deze omvatten elasticiteit bij hoge temperaturen, slijtvastheid, biocompatibiliteit, ultrahoge vacuümbestendigheid, uitstekende chemische bestendigheid en geschiktheid voor CNC-bewerking. PEEK is een semi-kristallijne thermoplast die continu kan werken bij temperaturen tot 260°C en zeer chemisch bestendig is. Er moet echter worden opgemerkt dat bepaalde zuren, zoals zwavelzuur, het materiaal zullen oplossen. CNC-bewerking PEEK is een veelgebruikte methode voor het vervaardigen van onderdelen die worden gebruikt in extreme omgevingen die mechanische sterkte, chemische stabiliteit en/of hoge temperatuurbestendigheid vereisen. Toepassingen zijn onder meer componenten voor de medische, ruimtevaart- en automobielindustrie.
Voor het eerst ontdekt in 1978PEEK is ongelooflijk goed bestand tegen hitte, slijtage en vermoeidheid. PEEK is ook bestand tegen kruip, wat betekent dat het zijn vorm behoudt in ruwe omgevingen en hoge temperaturen, maar ook onder mechanische belasting. PEEK is niet alleen sterk, maar ook licht van gewicht en eenvoudig te vervaardigen. Omdat PEEK fysiek licht en toch zeer goed bestand is tegen corrosieve stoffen, is het ideaal voor veel productiemethoden. PEEK kan worden verwerkt met behulp van spuitgieten of additieve productie om onderdelen op maat te maken, en het hoge smeltpunt (343°C) zorgt voor snellere voedingen en snelheden. PEEK kan ook CNC-gefreesd worden om onderdelen te maken. Van de verschillende productiemethoden is CNC-bewerking PEEK herhaalbaar en nauwkeurig, en kan onderdelen met nauwe toleranties produceren.
Er zijn twee soorten gewone PEEK: PEEK van industriële kwaliteit, PEEK van medische kwaliteit en met glasvezel versterkte PEEK.
PEEK van industriële kwaliteit
PEEK van industriële kwaliteit is een sterke, vlamvertragende, slijtvaste thermoplast met hoge slagsterkte en lage wrijvingscoëfficiënt. Het staat erom bekend dat het zijn mechanische eigenschappen behoudt, zelfs bij hoge temperaturen. Zoals de naam al doet vermoeden, wordt deze kwaliteit het meest gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel-, chemische, elektronica-, aardolie- en voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
- Treksterkte: 14,000 psi
- Trekmodulus: 590,000 psi
- Waterabsorptie: 0.50% gedurende 24 uur
- Smeltpunt: van 343°C (bijna 650°F)
- UL 94 V-0 ontvlambaarheidsklasse: (0.059″ dikte)
PEEK van medische kwaliteit (TECAPEEK)
PEEK die voldoen aan de USP Klasse VI-normen, zoals TECAPEEK MT, zijn biocompatibele varianten die speciaal zijn ontworpen voor gebruik in de medische technologie. Het wordt gekenmerkt door een zeer hoge chemische bestendigheid, weerstand tegen verschillende sterilisatiemethoden en het vermogen om zijn mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen te behouden. PEEK van medische kwaliteit wordt doorgaans gebruikt in medische toepassingen en apparaten die beperkt contact met huid en weefsel vereisen. USP Klasse VI PEEK is bestand tegen meerdere sterilisatiecycli zonder degradatie.
- Treksterkte, opbrengst (MPa): 96.5-110
- Verlenging bij breuk (%): 30-50
- Hardheid (Rockwell M): 94-99
- Warmteafbuigingstemperatuur (°C): 160
- Glasovergangstemperatuur (°C): 150
Glasvezelversterkte PEEK - PEEK GF30
GF30 PEEK is een 30% glasgevulde variant van PEEK. GF30 biedt superieure stijfheid en hogere mechanische sterkte vergeleken met ongevulde PEEK voor algemeen gebruik. Glasversterkt PEEK biedt ook een grotere maatvastheid en kruipsterkte. Dit materiaal is ideaal voor onderdelen die onderhevig zijn aan hoge statische belastingen bij hoge temperaturen. Vanwege het schurende effect van glasvezels op pasvlakken is PEEK GF30 minder geschikt voor lager- of schurende toepassingen.
- Treksterkte, opbrengst (MPa): 101-157
- Verlenging bij breuk (%): 2.2-5
- Hardheid (Rockwell M): 103
- Warmteafbuigingstemperatuur (°C): 316
- Maximale gebruikstemperatuur (°C): 260-300
Kenmerken van PEEK
1. Uitstekende chemische weerstand, elektrische weerstand en temperatuurbestendigheid
PEEK-materiaal heeft een hoge chemische bestendigheid. Het heeft een vergelijkbare corrosieweerstand als nikkelstaal en behoudt zelfs bij hoge temperaturen een niet-corroderende en intacte chemische structuur. Onder normale omstandigheden kan alleen geconcentreerd zwavelzuur dit plastic oplossen.
PEEK heeft hoge elektrische prestaties bij hoge temperaturen en hoge frequentie. Vanwege de stabiele chemische structuur bij blootstelling aan chemische aanvallen kunnen PEEK-onderdelen feilloos presteren onder hoge doses ioniserende straling.
PEEK heeft ook een hoge weerstand tegen gammastraling, belangrijker dan polystyreen (het meest stralingsbestendige materiaal in harstoepassingen voor algemene doeleinden). Deze eigenschap maakt het geschikt voor hoogwaardige draden om een goede isolatie te garanderen.
PEEK-materiaal is zeer duurzaam en heeft een hoog smeltpunt. Daarom werkt het zeer goed tijdens piekverwerking bij hoge temperaturen en vervormt het niet bij hogere temperaturen.
2. Hoge verwerkingssnelheid, stabiele prestaties, zelfs bij hoge temperaturen
PEEK-materiaal zorgt vanwege de goede verwerkingseigenschappen voor een hoge bewerkbaarheid tijdens de kunststof CNC-bewerking. Hoewel het een thermoplastisch materiaal met ultrahoge temperaturen is, kan het met verschillende materiaalverwerkingsmethoden worden verwerkt.
Deze methoden omvatten spuitgieten, extrusiegieten, smeltspinnen en dergelijke. De verwerkbaarheid bij hoge temperaturen en de hoge thermische ontledingseigenschappen van PEEK zorgen voor deze compatibiliteit. Bovendien is deze thermoplast een zelfdovend materiaal tijdens verbranding; het produceert weinig of geen giftige gassen en dampen.
3. Uitstekende mechanische eigenschappen, kruipweerstand, slijtvastheid, wrijvingsweerstand.
PEEK en andere thermoplastische materialen voor hoge temperaturen hebben een hoge slagsterkte en behouden hun afmetingen bij hogere temperaturen. Het heeft een lage lineaire uitzettingscoëfficiënt en een goede maatvastheid. PEEK heeft de hoogste vermoeidheids- en spanningsretentie-eigenschappen van alle andere kunststoffen. Bovendien heeft het een uitstekende kruipweerstand (het vermogen van een stof om langzaam te vervormen onder langdurige belasting). Deze eigenschap maakt het een geschikt materiaal om enorme spanningen tijdens de verwerking te weerstaan. PEEK heeft een uitstekende slijtvastheid en een lage wrijvingscoëfficiënt. Daarom behoudt het een hoge slijtvastheid onder verschillende fysieke drukomstandigheden, oppervlakteruwheid, temperatuur en snelheid ten opzichte van het contactoppervlak.
4. Lage waterabsorptie, stralingsweerstand
Door PEEK te gebruiken om machine- of instrumentonderdelen te maken, kunnen deze onderdelen hun chemische structuur en prestaties in natte ruimtes behouden. De weerstand tegen hydrolyse, zelfs bij hoge temperaturen, maakt het ideaal voor natte omgevingen, heet water of stoom onder druk.
Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij de CNC-bewerking van PEEK-onderdelen
PEEK is een zeer aanpasbaar materiaal, maar er zijn enkele technische overwegingen waarmee u rekening moet houden om de beste resultaten te garanderen.
#1 PEEK-kunststof gloeien vóór CNC-bewerking
Gloeien: Omdat PEEK een lagere rek heeft dan andere kunststoffen, kan het barsten als het diep wordt geboord. Er is vaak een speciale behandeling nodig om thermische scheurtjes en andere interne spanningsschade tot een minimum te beperken. Hiervoor moet het PEEK-plastic vóór verwerking worden uitgegloeid. PEEK-kunststof is doorgaans verkrijgbaar in verschillende maten als staven, platen of spuitgegoten plano's. Maar voordat u deze onderdelen kunt gaan bewerken, moet de opgebouwde spanning door gloeien worden verwijderd. Dit is een warmtebehandelingsproces waarbij het plastic tot een vooraf bepaalde temperatuur wordt verwarmd, het een bepaalde tijd wordt vastgehouden en vervolgens wordt afgekoeld tot kamertemperatuur.
Gloeien verhoogt de kristalliniteit van PEEK-onderdelen en vermindert interne spanningen, waardoor de mogelijkheid van oppervlaktescheuren tijdens CNC-snijbewerkingen wordt voorkomen. Eén ding om op te merken: als u PEEK-werkstukken voor langere tijd wilt bewerken, moet u mogelijk een extra gloeiproces uitvoeren.
#2 Met behulp van hardmetaal en polykristallijn gereedschap
Alle PEEK-kwaliteiten zijn schurend voor snijgereedschappen, wat betekent dat ze schade en slijtage aan het gereedschap kunnen veroorzaken tijdens CNC-snijbewerkingen. Daarom raden wij u aan hardmetalen gereedschappen te gebruiken voor kleine batches van gangbare PEEK-kwaliteiten. Voor glasvezel- en koolstofvezelversterkte PEEK-kwaliteiten kunt u echter polykristallijne (PCD) gereedschappen overwegen, vooral voor lange productieruns.
#3 Gebruik de juiste koelvloeistof
Hoewel PEEK bijvoorbeeld zeer hittebestendig is, voert het de warmte niet goed af en moet het tijdens CNC-bewerkingen worden gekoeld om breuk of vervorming te voorkomen. Standaard vloeibare koelvloeistof (op aardoliebasis) is ideaal bij het snijden van PEEK-kunststof van industriële kwaliteit. Maar standaard vloeibare koelmiddelen kunnen de biocompatibiliteit van PEEK van medische kwaliteit beïnvloeden, waardoor het ongeschikt wordt voor het maken van medische componenten. Bij AN-Prototype raden wij u aan PEEK-kunststof van medische kwaliteit te koelen met perslucht of gezuiverd water.
#4 Gebruik de juiste CNC-bewerkingsparameters
Om PEEK-onderdelen zonder verrassingen te CNC-frezen, moet u ervoor zorgen dat u de juiste bewerkingsparameters gebruikt bij het uitvoeren van boor-, frees- en draaibewerkingen. AN-Prototype vat de ideale snijsnelheid en voedingssnelheidsbereiken samen voor de productie van PEEK-onderdelen.
#5 Vermijd vervuiling
Verontreiniging is een ernstig probleem bij het verwerken van PEEK-plastic van medische kwaliteit, omdat dit de biocompatibiliteit ervan kan beïnvloeden. Daarom moeten beschermende handschoenen worden gebruikt bij het hanteren van PEEK-onderdelen. Bovendien moet u verwerkte PEEK-onderdelen van medische kwaliteit in luchtdichte containers bewaren om besmetting te voorkomen.
Toepassingen van PEEK-onderdelen
De drie belangrijkste industrieën die PEEK-componenten gebruiken zijn de industriële sector, de gezondheidszorgsector en de voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
Industriële toepassing
PEEK van industriële kwaliteit is in wezen puur en heeft een hoge mechanische en chemische stabiliteit. Dit minimaliseert vervuiling en maximaliseert de veiligheid voor chemische en energietoepassingen, evenals componenten voor de auto-, ruimtevaart- en elektronica-industrie. In industriële wielen en pompen presteert PEEK zelfs beter dan metalen zoals roestvrij staal.
Medische toepassing
PEEK kan componenten maken voor de gezondheidszorg, zoals orthopedische apparaten en apparaten voor spinale fusie. Wanneer PEEK wordt vervaardigd met behulp van biocompatibele methoden, kan het ook worden gebruikt in tandheelkundige implantaten, protheses en meer.
Toepassingen voor voedingsmiddelen en dranken
PEEK is onlangs door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) goedgekeurd als veilig voor menselijk contact, mits op de juiste manier bereid. Nu vindt PEEK zijn weg naar de voedingsmiddelen- en drankenindustrie voor componenten zoals kookgerei, drankdispensers en mondstukken, en verwerkingstoepassingen.