PEEK-Spritzgießen
PEEK-Produkte mit hoher Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit sowie hoher Festigkeit und Steifigkeit.
Ressourcen für den vollständigen Leitfaden zum PEEK-Spritzgießen
Was ist PEEK?
PEEK ist ein teilkristalliner, hochleistungsfähiger, steifer technischer Thermoplast mit einer Vielzahl von Eigenschaften und hervorragender Beständigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien. Die erste Synthese von PEEK erfolgte 1977, und die industrielle Produktion wurde 1981 erreicht.
Obwohl PEEK oft mit Fluorpolymeren wie PFA oder PTFE in Verbindung gebracht wird, enthält es kein Fluor. PEEK hat hervorragende mechanische und elektrische Eigenschaften mit einer maximalen Dauerbetriebstemperatur von 250 °C und einer ausgezeichneten mechanischen Leistung in Dampf- oder Hochdruckwasserumgebungen bis zu 300 °C.
PEEK (Polyetheretherketon) ist ein thermoplastisches Hochleistungspolymer, das für seine außergewöhnlichen mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften bekannt ist. Seine Molekülkette enthält Ether- und Ketonbindungen. Diese speziellen chemischen Bindungen ermöglichen es PEEK, auch bei hohen Temperaturen eine gute Leistung zu erbringen.
Können PEEK-Materialien spritzgegossen werden?
Ja, Sie können PEEK (Polyetheretherketon) spritzgießen. PEEK hat einen hohen Schmelzpunkt (ca. 343°C/649°F), so dass Sie spezielle Geräte und Verarbeitungsbedingungen benötigen. Außerdem hat PEEK eine hohe Viskosität und eine relativ geringe Fließgeschwindigkeit, so dass es schwierig ist, komplexe Geometrien und Hohlräume zu füllen. Aber mit der richtigen Ausrüstung, dem richtigen Know-how und den richtigen Verarbeitungsbedingungen können Sie PEEK spritzgießen.
Hier sind einige wichtige Überlegungen:
1. Ausrüstung der Einspritzmaschine:
Sie benötigen Hochtemperatur-Spritzgießmaschinen mit einer hohen Schließkraft und einer präzisen Temperaturregelung, und die Schnecke der Spritzgießmaschine muss eine hochtemperaturbeständige Schnecke sein, die Temperaturen über 350 Grad aushält.
2. Überlegungen zur Gestaltung:
Bei der Konstruktion von PEEK-Teilen muss man vorsichtig sein, um Defekte wie Verformungen, Risse und Einfallstellen zu vermeiden. Das bedeutet, dass Sie sich Gedanken über das Design des Angusses, die Größe des Anschnitts und den Entformungswinkel machen müssen. Sie sollten den Angusskanal, den Anschnitt und den Entformungswinkel so groß wie möglich gestalten.
3. Spritzgusswerkzeugbau:
Sie müssen die Form aus hochtemperaturbeständigem Stahl wie H13 oder S136 herstellen. Denn die Verarbeitung von PEEK erfordert hohe Temperaturen und Drücke.
4. PEEK Werkstoffauswahl:
Sie müssen den richtigen PEEK-Typ auswählen. Einige PEEK-Typen sind für das Spritzgießen besser geeignet als andere. Suchen Sie nach Typen, die besser fließen und eine niedrigere Viskosität haben.
5. Vorbereitung des Materials:
PEEK muss vor dem Formen gründlich getrocknet werden, um Restfeuchtigkeit zu entfernen, in der Regel durch 2- bis 4-stündiges Trocknen bei Temperaturen um 150°C bis 160°C.
6. Verarbeitungsbedingungen:
Man muss auf die Verarbeitungsbedingungen achten, wie Temperatur, Druck und Einspritzgeschwindigkeit, damit man die Form richtig füllen und kühlen kann. Seine Verarbeitungsbedingungen: Zylindertemperatur 370~390℃, Einspritzdruck 120MPa. Die Formtemperatur beträgt 170℃.
7. Kühlung:
PEEK-Teile müssen langsam und kontrolliert abgekühlt werden, um Verformungen zu vermeiden. Dies kann den Einsatz von Kühlsystemen oder die Verzögerung des Auswerfens des Teils aus der Form erfordern.
8. Nachbearbeitung:
Da das Spritzgießwerkzeug ziemlich groß ist oder einige strukturelle Formen nicht hergestellt werden können, müssen Sie es nachbearbeiten. Bei PEEK-Teilen sind möglicherweise zusätzliche Schritte wie Schneiden, Schleifen oder Behandeln der Oberfläche erforderlich, um die gewünschte Oberfläche und die gewünschte Größe zu erhalten.
Was sind die Eigenschaften von PEEK-Spritzgussmaterial?
PEEK vereint hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit, hervorragende mechanische Eigenschaften, Biokompatibilität und elektrische Isolierung. Es ist ein vielseitig einsetzbares Material. Einige der wichtigsten Eigenschaften von PEEK-Materialien sind:
Hohe Temperaturbeständigkeit: PEEK kann hohen Temperaturen von bis zu 250°C (482°F) standhalten, ohne seine Festigkeit oder Dimensionsstabilität zu verlieren.
Chemische Beständigkeit: PEEK ist sehr widerstandsfähig gegen verschiedene Chemikalien, darunter Säuren, Laugen und organische Lösungsmittel, und eignet sich daher für den Einsatz in rauen chemischen Umgebungen.
Ausgezeichnete mechanische Eigenschaften: PEEK zeichnet sich durch ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, hervorragende Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit sowie gute Dimensionsstabilität aus und ist daher ideal für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit erfordern.
Biokompatibilität: PEEK ist biokompatibel und wurde für die Verwendung in medizinischen Implantaten und Geräten zugelassen.
Hydrolysebeständigkeit: PEEK hat eine gute Hydrolysebeständigkeit und ist für Wasser- und Dampfumgebungen geeignet.
Elektrische Isolierung: PEEK hat hervorragende elektrische Isolationseigenschaften und eignet sich für elektrische und elektronische Anwendungen.
Schwer entflammbar: PEEK ist schwer entflammbar und eignet sich daher für Anwendungen, die Feuerbeständigkeit erfordern.
Kriechstromfestigkeit: PEEK behält seine Eigenschaften auch bei Langzeitbelastung, insbesondere bei hohen Temperaturen.
Strahlungsresistenz: Die Fähigkeit, Gammastrahlung zu widerstehen, ist sehr stark und übertrifft die von Polystyrol, das die beste Strahlungsbeständigkeit unter den Allzweckharzen aufweist. Kann einer γ-Strahlendosis von bis zu 1100 Mrad ausgesetzt werden und ist dennoch sicher Hochleistungsdrähte mit guten Isolierungseigenschaften.
Geringe Feuchtigkeitsaufnahme: PEEK weist eine hervorragende thermische Hydrolysebeständigkeit auf und hat eine sehr geringe Wasseraufnahme in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit. Es verursacht keine signifikanten Größenänderungen aufgrund von Wasseraufnahme wie allgemeine Kunststoffe wie Nylon.
Welche Eigenschaften hat das PEEK-Spritzgießen?
PEEK (Polyetheretherketon) ist ein aromatischer kristalliner thermoplastischer Kunststoff mit hoher mechanischer Festigkeit, hoher Temperaturbeständigkeit, Schlagfestigkeit, Flammschutz, Säure- und Alkalibeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Strahlungsbeständigkeit und guten elektrischen Eigenschaften.
Eigentum | Charakteristisch |
---|---|
Hohe Temperaturbeständigkeit | Es hat eine hohe Glasübergangstemperatur (Tg=143℃) und einen hohen Schmelzpunkt (Tm=343℃), seine thermische Verformungstemperatur beträgt bis zu 316℃, und seine unmittelbare Einsatztemperatur kann 300℃ erreichen. |
Mechanische Eigenschaften | Es zeichnet sich durch seine Steifigkeit und Flexibilität aus, insbesondere durch seine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit bei Wechselbeanspruchung, die mit der von legierten Werkstoffen vergleichbar ist. |
Selbstschmierend | Es verfügt über hervorragende Gleiteigenschaften und eignet sich für Anwendungen, bei denen ein niedriger Reibungskoeffizient und Verschleißfestigkeit unbedingt erforderlich sind. Insbesondere PEEK, das mit einem bestimmten Anteil an Kohlenstofffasern und Graphit modifiziert ist, hat bessere selbstschmierende Eigenschaften. |
Korrosionsbeständigkeit | Mit Ausnahme von konzentrierter Schwefelsäure ist PEEK in allen Lösungsmitteln, starken Säuren und starken Laugen unlöslich, hydrolysebeständig und hat eine hohe chemische Stabilität. |
Schwerentflammbarkeit | Es ist selbstverlöschend und kann die UL-Norm 94V-0 auch ohne Zusatz von Flammschutzmitteln erreichen. |
Leichtigkeit der Verarbeitung | Es zeichnet sich durch eine gute Fließfähigkeit bei hohen Temperaturen und eine hohe thermische Zersetzungstemperatur aus und kann auf verschiedene Weise verarbeitet werden: Spritzguss, Extrusionsguss, Formpressen, Schmelzspinnen usw. |
Schälfestigkeit | Es hat eine gute Schälfestigkeit, so dass es zu dünn ummantelten Drähten oder Magnetdrähten verarbeitet werden kann und auch unter rauen Bedingungen einsetzbar ist. |
Ermüdungsfestigkeit | Beste Ermüdungsbeständigkeit aller Harze. |
Strahlungsresistenz | Es weist eine hohe Strahlungsbeständigkeit auf und übertrifft damit Polystyrol, das die beste Strahlungsbeständigkeit unter den Allzweckharzen aufweist. Es kann mit einer hohen Leistung hergestellt werden, die auch bei einer Gammastrahlendosis von 1100 Mrad noch eine gute Isolierfähigkeit aufweist. |
Hydrolysebeständigkeit | PEEK und seine Verbundwerkstoffe werden von Wasser und Hochdruckwasserdampf chemisch nicht angegriffen. Produkte aus diesem Material können auch dann noch hervorragende Eigenschaften aufweisen, wenn sie kontinuierlich in Wasser mit hohen Temperaturen und hohem Druck verwendet werden. |
Smoky | PEEK hat die geringste Rauchentwicklung unter den Kunststoffen. |
Ableitung toxischer Gase | PEEK ist das gleiche wie viele organische Materialien. Bei der Zersetzung von PEEK bei hohen Temperaturen entstehen hauptsächlich Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Mit Hilfe der britischen Luftfahrttestnorm BSS 7239 können extrem niedrige Konzentrationen des entweichenden giftigen Gases nachgewiesen werden. Für dieses Nachweisverfahren wird ein Raum von 1 Kubikmeter benötigt. Man verbrennt 100 Gramm der Probe vollständig und analysiert dann das entstandene Giftgas. Der Toxizitätsindex ist definiert als das Verhältnis zwischen der Konzentration des unter normalen Umständen entstehenden Giftgases und der Dosis, die innerhalb von 30 Minuten tödlich sein kann. Der Index von PEEK450G liegt bei 0,22, und es wird keine Azidität festgestellt. gas. |
Stabilität der Isolierung | Es hat gute elektrische Isolationseigenschaften und hält einen sehr hohen Temperaturbereich ein. Sein dielektrischer Verlust ist auch bei hohen Frequenzen sehr gering. |
Stabilität | Es verfügt über eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität, die für einige Anwendungen wichtig ist. Änderungen der Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit wirken sich kaum auf die Größe von PEEK-Teilen aus und können die Anforderungen für den Einsatz unter Bedingungen mit relativ hohen Anforderungen an die Maßgenauigkeit erfüllen. |
Der PEEK-Kunststoffrohstoff-Spritzguss weist eine geringe Schwindungsrate auf, was für die Kontrolle des Maßtoleranzbereichs von PEEK-Spritzgussteilen sehr vorteilhaft ist, wodurch die Maßgenauigkeit von PEEK-Teilen viel höher ist als die von allgemeinen Kunststoffen. | |
Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist gering. Bei Temperaturänderungen (die durch Änderungen der Umgebungstemperatur oder Reibungswärme während des Betriebs verursacht werden können) ändert sich die Größe von PEEK-Teilen nur sehr wenig. | |
Gute Formbeständigkeit. Die Formbeständigkeit von Kunststoffen bezieht sich auf die Dimensionsstabilität von technischen Kunststoffprodukten während der Verwendung oder Lagerung. Diese Größenänderung ist hauptsächlich auf die Erhöhung der Aktivierungsenergie der Polymermoleküle zurückzuführen, die eine gewisse Stabilität der Kettensegmente bewirkt. Verursacht durch Rollneigung. | |
PEEK weist eine hervorragende thermische Hydrolysebeständigkeit auf und hat eine sehr geringe Wasseraufnahme in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit. Es verursacht keine signifikanten Größenänderungen aufgrund von Wasseraufnahme wie allgemeine Kunststoffe wie Nylon. |
Warum ist PEEK-Spritzgießen so teuer?
PEEK (Polyetheretherketon) ist ein Hochleistungspolymer, das für seine außergewöhnlichen mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften bekannt ist. Seine hohen Kosten lassen sich auf mehrere Faktoren zurückführen, darunter:
① Die Herstellung von PEEK ist kompliziert: Es wird hergestellt, indem man spezielle Chemikalien zusammenmischt. Das kostet viel Zeit und Geld, denn man braucht spezielle Maschinen und Leute, die wissen, was sie tun.
② Erstklassige Rohstoffe: Für die Herstellung von PEEK werden hochreine Rohstoffe wie aromatische Diamine und aromatische Dicarbonsäuren benötigt, die teuer in der Herstellung und im Einkauf sind.
③ Die Reaktionsbedingungen sind hart und die Kosten sind hoch: Der PEEK-Polymerisationsprozess muss die Reaktion unter Sauerstoffausschluss gewährleisten, und die Reaktionstemperatur liegt bei 310-340 °C. Um PEEK-Harz mit höherer Reinheit zu erhalten, muss das Rohprodukt Dutzenden von Alkoholveredelungsverfahren und Wasserwaschverfahren unterzogen werden.
④ Hohe technische Anforderungen: PEEK lässt sich gut verarbeiten, aber da PEEK bei 343 °C schmilzt und an den Materialien haftet, benötigen Sie spezielle Zylinder, Schnecken und Formen für Ihre Maschinen, und Sie müssen die Temperatur gut kontrollieren können.
⑤ Es gibt eine Vielzahl von Produkten und hohe anfängliche Forschungs- und Entwicklungskosten: Um den verschiedenen Arbeitsbedingungen der Kunden gerecht zu werden, sind nicht nur die üblicherweise verwendeten Basistypen wie Kohlefaserverstärkung und Glasfaserverstärkung erforderlich, sondern auch die Entwicklung antistatischer Typen, leitfähiger Typen, verschleißfester Typen, hochfester Typen usw. Gleichzeitig erfordert dies eine Menge an F&E-Arbeiten, wie z. B. Strukturdesign, Formdesign, Prozessdesign und Formversuche in der Anfangsphase.
⑥ Die Produktserie ist klein und die nicht standardisierten Spezifikationen sind zahlreich: Da PEEK eine ausgezeichnete umfassende Leistung aufweist, kann es in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden. Die meisten von ihnen werden jedoch bei besonderen Anlässen für Geräte verwendet. Daher sind die Gesamtabmessungen, strukturellen Merkmale, Spezifikationen und Modelle unterschiedlich. Derzeit kennen wir mehr als 1.500 Produkte, die PEEK verwenden.
⑦ Die meisten von ihnen befinden sich im Versuchsstadium, und die Werbekosten sind hoch: Die PEEK-Synthese wurde von Victrex im Vereinigten Königreich monopolisiert. Im Ausland wird PEEK bereits seit 30 Jahren gefördert und verwendet. Das Verständnis und die Anwendung von PEEK-Materialien auf dem heimischen Markt haben jedoch gerade erst begonnen, und viele Kunden befinden sich noch in der Testphase. Daher sind die Kosten für die Werbung relativ hoch.
⑧ Die Anforderungen an das Produkt sind hoch und die Verarbeitungsschritte sind zahlreich: Da das PEEK-Material teuer ist, sind die Anforderungen des Kunden an das fertige Produkt relativ hoch. Die Qualität des Aussehens, die Toleranzen, die Oberflächenbeschaffenheit usw. müssen streng kontrolliert werden. Einige Produkte haben komplexe Strukturen, die zu viele Verarbeitungsschritte und zu viele Beteiligte erfordern, was wiederum zu höheren Kosten führt.
Welche Anwendungen gibt es für PEEK-Spritzguss?
PEEK ist ein Werkstoff mit hervorragenden umfassenden Eigenschaften. Es kann herkömmliche Werkstoffe wie Metalle und Keramiken in vielen Spezialbereichen ersetzen. Seine hohe Temperaturbeständigkeit, Selbstschmierung, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit machen es heute zu einem der beliebtesten technischen Hochleistungskunststoffe. Er wird hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in der Elektronik und Elektrik, in medizinischen Geräten und anderen Bereichen eingesetzt.
Anwendungsbereiche | Spezifische Anwendungssituationen |
---|---|
Bereich Luft- und Raumfahrt | Es kann zu verschiedenen hochpräzisen Flugzeugteilen verarbeitet werden. Aufgrund seiner guten Hydrolysebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und flammhemmenden Eigenschaften kann es zu Innen- und Außenteilen von Flugzeugen und vielen Teilen von Raketentriebwerken verarbeitet werden. |
Autoindustrie | Polyetheretherketon PEEK wird erfolgreich in der Automobilindustrie eingesetzt. Aufgrund seiner guten Reibungseigenschaften kann es Metalle (einschließlich Edelstahl und Titan) bei der Herstellung von Motorinnenabdeckungen, Lagern, Dichtungen, Bremsbelägen usw. ersetzen. |
Industrieller Bereich | Aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften, seiner hohen Temperaturbeständigkeit, seiner Verschleißfestigkeit und seiner hohen Druckbeständigkeit wird es häufig zur Herstellung von Kompressorventilplatten, Kolbenringen, Dichtungen usw. verwendet. |
Medizinische Instrumente | Es kann 3.000 Zyklen der Sterilisation im Autoklaven bei 134°C standhalten. Diese Eigenschaft erfüllt die Herstellungsanforderungen von chirurgischen und zahnmedizinischen Geräten, die hohe Sterilisationsanforderungen erfüllen und wiederholt verwendet werden müssen. In Verbindung mit seiner Kriechfestigkeit und Hydrolysebeständigkeit kann es zur Herstellung verschiedener medizinischer Geräte verwendet werden, die bei hohen Temperaturen dampfsterilisiert werden müssen. Besonders wichtig ist, dass PEEK ungiftig, leicht und korrosionsbeständig ist. Es ist das Material, das dem menschlichen Knochen am nächsten kommt. Daher kann PEEK als Ersatz für Metall zur Herstellung menschlicher Knochen verwendet werden. |
Dämmstoffe | Aufgrund seiner hervorragenden elektrischen Eigenschaften kann PEEK seine Isolationseigenschaften auch unter rauen Bedingungen wie hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit beibehalten. Es ist ein ideales elektrisches Isoliermaterial und wird häufig in der Halbleiterindustrie verwendet. |
Es handelt sich um eine neue Art von technischem Kunststoff, der als hochtemperaturbeständiges Strukturmaterial und elektrisches Isoliermaterial verwendet werden kann. Er kann mit Glasfasern oder Kohlenstofffasern kombiniert werden, um verstärkte Materialien herzustellen. | |
Modifiziertes Polyetheretherketon umfasst schwarzes kohlenstofffaserverstärktes leitfähiges Polyetheretherketon, rotes kohlenstofffaserverstärktes leitfähiges Polyetheretherketon, mineralverstärktes Polyetheretherketon, glasfaserverstärktes Polyetheretherketon und PEEK-Harz. Obwohl Polyetheretherketon viele hervorragende Eigenschaften hat, ist es teuer, was seine Anwendung in einigen Bereichen einschränkt. Darüber hinaus ist seine Schlagzähigkeit gering. Um seine Leistung weiter zu verbessern und den umfassenden und vielfältigen Anforderungen verschiedener Bereiche gerecht zu werden, kann es durch Füllen, Mischen, Vernetzen, Pfropfen und andere Methoden modifiziert werden, um eine bessere Leistung zu erzielen. Hervorragende PEEK-Kunststofflegierung oder PEEK-Verbundwerkstoff. Zum Beispiel: Durch Mischen von PEEK mit Polyether können bessere mechanische Eigenschaften und Flammschutz erzielt werden; das Mischen von PEEK mit PTFE zur Herstellung von Verbundwerkstoffen hat eine hervorragende Verschleißfestigkeit und kann zur Herstellung von Gleitlagern, dynamischen Dichtungsringen und anderen Teilen verwendet werden; PEEK wird mit Kohlenstofffasern und anderen Füllstoffen modifiziert, um verstärkte PEEK-Verbundwerkstoffe herzustellen, die die Härte, Steifigkeit und Dimensionsstabilität des Materials erheblich verbessern können. | |
IT Fertigungsbereich | Es wird erwartet, dass die Halbleiterherstellung und die Elektronik- und Elektroindustrie ein weiterer Wachstumspunkt für PEEK-Harzanwendungen sein werden. In der Halbleiterindustrie müssen die Siliziumwafer immer größer und die Herstellungstechnologie immer fortschrittlicher werden, um eine hohe Funktionalität und niedrige Kosten zu erreichen. Geringe Staubentwicklung, geringe Gasfreisetzung, geringe Ionenauflösung und geringe Wasseraufnahme sind die Anforderungen an verschiedene Ausrüstungsmaterialien im Halbleiterherstellungsprozess. Bei besonderen Anforderungen kommt hier PEEK-Harz ins Spiel. |
Bereich Büromaschinenteile | Bei Kopierertrennklauen, speziellen hitzebeständigen Lagern, Ketten, Zahnrädern usw. kann die Verwendung von PEEK-Harz anstelle von Metall die Teile leicht, ermüdungsbeständig und ölfrei schmierbar machen. |
Drahtabdeckung Feld | Die PEEK-Beschichtung ist gut flammhemmend. Ohne Zugabe von Flammschutzmitteln kann die Flammwidrigkeit die Stufe UL94 V-0 erreichen. PEEK-Harz hat auch die Vorteile der Schälfestigkeit und Strahlungsbeständigkeit (109 rad), so dass es in speziellen Drähten in der Militärindustrie, Kernenergie und anderen verwandten Bereichen verwendet wird. |
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