PEEK zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, Schlagfestigkeit, Flammschutz, Säure- und Laugenbeständigkeit, harte Textur, lange Lebensdauer usw. aus und findet zahlreiche Anwendungen in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Geräten und in anderen Bereichen.
PEEK-Harz wurde erstmals in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet und ersetzte Aluminium und andere Metallmaterialien bei der Herstellung verschiedener Flugzeugteile.
In der Automobilindustrie wird PEEK-Harz aufgrund seiner guten Reibungsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften als Rohstoff für die Herstellung von Motorabdeckungen, Lagern, Dichtungen, Kupplungsringen und anderen Teilen im Getriebe, den Bremsen und der Klimaanlage des Autos weithin verwendet.
PEEK-Harz ist ein idealer elektrischer Isolator, der auch bei hohen Temperaturen, hohem Druck und hoher Luftfeuchtigkeit sowie anderen rauen Arbeitsbedingungen gute elektrische Isolationseigenschaften aufweist, so dass der elektronische Informationsbereich allmählich zum zweitgrößten Anwendungsbereich von PEEK-Harz wird.
Die Herstellung von Reinstwasser-Transportrohren, Ventilen und Pumpen wird in der Halbleiterindustrie häufig zur Herstellung von Waferträgern, elektronischen Isoliermembranen und einer Vielzahl von damit verbundenen Geräten verwendet.
Als teilkristalliner technischer Kunststoff ist PEEK in fast allen Lösungsmitteln außer konzentrierter Schwefelsäure unlöslich und wird daher häufig zur Herstellung von Kompressorventilen, Kolbenringen, Dichtungen und verschiedenen chemischen Pumpengehäusen und Ventilkomponenten verwendet.
PEEK-Harz kann außerdem bis zu 3.000 Autoklavierzyklen bei 134 Grad Celsius standhalten. Diese Eigenschaft ermöglicht den Einsatz bei der Herstellung von chirurgischen und zahnmedizinischen Geräten mit hohen Sterilisationsanforderungen und wiederholter Verwendung. PEEK-Formentemperatur 320 Grad ~ 390 Grad C.
Trocknungstemperatur: 160 bis 185 °C für 5 bis 8 h; Formtemperatur: 140 bis 180 °C. Da die Spritzgießtemperatur dieses Materials sehr hoch ist, wird die Schnecke stark beansprucht und darf nicht zu schnell laufen. Der Einspritzdruck sollte 100 bis 130 MPa und die Einspritzgeschwindigkeit 40 bis 80 betragen. Nach dem Formen ist die Schnecke umgehend mit PE-Wachs zu reinigen, damit kein PEEK in der Schnecke verbleibt.
PEEK bietet in vielen Bereichen eine außergewöhnlich hohe Leistungsfähigkeit, und seine Spritzgussteile besitzen großes Entwicklungspotenzial. Bei PEEK-Spritzgussteilen können jedoch verschiedene Fehler auftreten, darunter Kaltmaterialstellen, Silberstreifen, Porosität, Bindenahtbildung und Verzug.
Der Autor verwendet die Ringtür einer Flugzeugkabinensteuerung als Beispiel und erörtert Fehler im Spritzgießprozess sowie die Prozessoptimierung von PEEK-Spritzgussteilen.
Analyse von Formmängeln bei PEEK-Produkten
Die Abbildung unten zeigt ein schwarzes PEEK-Produkt mit Einsätzen für ein Ventil, das mit Victrex PEEK 450G spritzgegossen wurde. Das Produkt hat einen Durchmesser von 110 mm und eine Dicke von 15 mm mit Einsätzen aus Stahl M6 x 1.
Die Hauptschwierigkeit dieses Produkts bei der Formgebung besteht darin, dass das Produkt optische Mängel aufweist, wie z. B. kaltes Material, Silbermuster, Luftlöcher und Schmelzspuren usw. In der Mitte des vorderen Vorschubs befinden sich Spuren von Anschnitten.
Die Erscheinungsfehler wurden unter den Aspekten Mensch, Maschine, Material, Verfahren und Umwelt analysiert und entsprechende Maßnahmen ergriffen. Die Anschnittmarkierungen werden nach dem Formen durch maschinelle Bearbeitung entfernt, um sicherzustellen, dass die Vorderseite eben ist und die Dicke den Designanforderungen entspricht.
Problem mit kaltem Material
Das Problem des kalten Materials hat zwei Hauptgründe
Während des Produktionsprozesses ist der Kaltpfropfenfänger des Spritzgießwerkzeugs nicht spezifikationsgerecht ausgelegt oder wurde entfernt.
So dass der geschmolzene Zustand des Polymers in der Produktion und die niedrigere Temperatur Schimmel Kontakt, der vordere Teil des geschmolzenen Zustand wird in der Wärmeübertragung und die Temperatur wird schnell sinken, und so niedriger, um den Schmelzpunkt von PEEK 343 ℃, sollte in der geschmolzenen Phase von PEEK wird schnell in kaltes Material erstarren.
Fehlt im Produktionsprozess am Ende des Angusskanals eine Kaltmaterialtasche, kann das Kaltmaterial leicht in das Produkt gelangen und Fehler an den Spritzgussteilen verursachen.
PEEK-Materialien werden in einem speziellen Verfahren hergestellt. Wenn die Dicke des Produkts groß ist, muss es lange gekühlt werden. Die Temperatur der Düse kann bis zu 400 °C betragen, aber die Temperatur um das Material herum erreicht diesen Wert nicht, und der große Temperaturunterschied führt dazu, dass die Wärme schnell abgeführt wird.
Wenn die niedrige Temperatur der Angussbuchse über längere Zeit auf die Düse der Spritzgießmaschine einwirkt, kann das geschmolzene Material nach dem Absinken der Temperatur auf den PEEK-Schmelzpunkt sehr leicht erstarren und dadurch den Spritzgießprozess behindern. Daher sollte der Zylinder unmittelbar nach Abschluss von Einspritzen und Nachdruck zurückgezogen werden, um Abstand zwischen Werkzeug und Düse zu halten (vor dem Füllen).
Um die Düse vor dem Phänomen der Fließverzögerung zu schützen, sollte eine geeignete Gummiextraktion eingestellt werden. Direkter Kontakt der Schmelze mit der Luft wegen des Temperaturunterschieds ist anfällig für Verfestigung, wenn das Fehlen der Behandlung, verfestigt hat PEEK wird die Form eingeben, während auf der Oberfläche des Produkts mit Hilfe von Federn erscheinen, was zu kalten Materialfehler.
Problem mit dem Silbermuster
Bei einigen PEEK-Spritzgussteilen werden Silberschlieren in der Nähe des Anschnitts in der Regel durch Feuchtigkeit oder Gas verursacht. Der Plastifizierungsprozess des Produkts geht mit der Bildung von Gas einher, was mit großer Wahrscheinlichkeit zu Silberschlieren führt.
Bei hoher Schneckendrehzahl der Spritzgießmaschine gelangt während der Plastifizierung Gas in die Schmelze und wird durch die Quellströmung an die Oberfläche des Spritzgussteils transportiert. Beim Durchströmen des Anschnitts unter hohem Druck entstehen dadurch Silberstreifen auf der Oberfläche. Ein geeigneter Staudruck verhindert wirksam, dass die Schmelze während der Plastifizierung Gas einschließt.
Feuchtigkeit aus Rohmaterialien, die nicht ausreichend getrocknet wurden, ist ebenfalls anfällig für Silberschlieren, und PEEK-Materialien können bis zu 0,4% der Luftfeuchtigkeit aufnehmen, während sie sich in der Luft befinden.
Während der Produktion gelangt die absorbierte Feuchtigkeit durch die Schmelze in den Anschnitt, und der Temperaturunterschied zwischen der Formhohlraumwand und dem geschmolzenen Material ist groß, was zu Silberstreifen führt. Um das Silbermuster zu vermeiden, sollten wir darauf achten, dass der Feuchtigkeitsgehalt bei der eigentlichen Produktion innerhalb von 0,2% liegt.
Das Material sollte gleichmäßig und nicht gestapelt gelagert werden, und die Höhe der Materialschicht sollte auf 20-30 mm kontrolliert werden. Vor der Verwendung sollte PEEK in einem Trockenofen bei 150-160 °C 6-8 Stunden lang getrocknet werden.
Problem der Verformung
Wenn Schrumpfung, Abkühlung ungleiche Produkte und Formhohlraum abgewichen werden, dann wird Verzug Phänomen zu produzieren. In der Tat, Schrumpfung selbst nicht zu viel Einfluss haben, vor allem in der Schrumpfung Prozess durch den Unterschied erzeugt.
Bei gleichmäßiger Schwindung verändern PEEK-Spritzgussteile unter normalen Bedingungen lediglich ihr Volumen. Ist die Schwindung ungleichmäßig, verzieht und verformt sich das Spritzgussteil.
Es gibt drei Hauptfaktoren, die da wären:
(1) Verzug durch ungleichmäßige Wandstärke des Spritzgussteils.
(2) Verzug, der durch einen starken Biegewinkel des Spritzgussteils verursacht wird.
(3) Verzug und Rissbildung aufgrund von Spannungen.
Empfehlungen zur Optimierung des PEEK-Spritzgießprozesses
Empfehlungen zu Formtemperatur und Abkühlgeschwindigkeit: Beim Spritzgießen von PEEK lassen sich die mechanischen Eigenschaften des Produkts durch die Steuerung dieser beiden Größen beeinflussen. In den meisten Fällen sollte die Formtemperatur beim PEEK-Spritzgießen bei etwa 175 °C liegen.
Wenn die Formtemperatur höher als 140 °C ist, sollte die Formtemperatur auf etwa 175 °C geregelt werden. Bei einer Formtemperatur von mehr als 140 °C wachsen die PEEK-Kristalle besser, sind vollständiger und haben eine relativ stabile Struktur.
Die richtige Abkühlungsgeschwindigkeit trägt zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Produkts bei; langsames Abkühlen und schnelles Abkühlen verringern die mechanischen Eigenschaften des Produkts. Die kristalline Form von PEEK bei einer bestimmten Temperatur ist ein einheitlicher Kern; wenn Sie die langsame Abkühlungsmethode verwenden, können sich leicht große inhomogene Kristalle bilden.
Wenn jedoch die Oberfläche des Produkts schnell abgekühlt wird, ist die Abkühlungsgeschwindigkeit im Inneren nicht schnell genug und neigt zu inneren Spannungen und Rissen, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Materials führt.
Auswahl des Einspritzdrucks
Wenn mit hohem Druck eingespritzt wird, wird das Material dicht gefüllt und die Formgebungswirkung ist gut, was zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von PEEK beiträgt. Ist der Druck jedoch zu hoch, lässt sich das Produkt nur schwer entformen, was zu einem Abrieb der Produktoberfläche führt, weshalb der Einspritzdruck moderat sein sollte. Bei einem Einspritzdruck von 9,5 MPa, einem Nachdruck im Zylinder von 7,5 MPa und einem Gegendruck von 0,5 bis 1,5 MPa wird das Produkt reibungslos geformt.
Temperatur-Empfehlungen
PEEK ist eine besondere Art von thermoplastischem, kristallinem Kunststoff. Seine Glasübergangstemperatur liegt bei etwa 143 °C und sein Schmelzpunkt bei etwa 343 °C.
Der beste Bereich der Trommeltemperatur ist 360 ~ 400 ℃, wenn die Produktoberfläche glatt und glänzend ist. 550 ℃ PEEK thermische Zersetzungstemperatur. Aber bei hohen Temperaturen (über 410 ℃) Formen, aufgrund der mechanischen Wirkung und das Vorhandensein einer geringen Menge an Luft, anfällig für Abbau und Vernetzungsreaktionen, diese Reaktionen führen direkt zu Veränderungen in seiner Schmelze Viskosität, so dass das Produkt Glanz variiert.
Zeitliche Empfehlung
Die Einspritzzeit sollte 6 s betragen, um sicherzustellen, dass die gesamte Kavität mit ausreichend geschmolzenem Material gefüllt ist, da die Dicke des verarbeiteten Produkts groß ist, und die Haltezeit sollte 8 s betragen, um sicherzustellen, dass die durch die Abnahme der Schmelzetemperatur in der Kavität verursachte Volumenreduzierung wieder aufgefüllt wird und um die Bildung von Luftlöchern nach der Entfernung des kondensierten Materials aus dem Anguss zu vermeiden.
Das Produkt darf beim Entformen keine Kratzer erhalten. Sowohl ein über als auch ein unter dem Atmosphärendruck liegender Kavitätsdruck beim Öffnen der Form beeinflusst das Erscheinungsbild. Nach der Abstimmung anhand der sichtbaren Veränderungen wurde die Kühlzeit auf 35 s festgelegt. Einen umfassenden Überblick finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zum Spritzgießen.
