PEEK tiene las ventajas de alta resistencia mecánica, resistencia a altas temperaturas, resistencia al impacto, retardante de llama, resistencia a ácidos y álcalis, textura dura, larga vida útil, etc., y tiene un gran número de aplicaciones en la industria del automóvil, aeroespacial, dispositivos médicos y otros campos.
La resina PEEK se utilizó por primera vez en la industria aeroespacial, sustituyendo al aluminio y otros materiales metálicos en la fabricación de diversas piezas de aviones.
En la industria del automóvil, debido a la resina PEEK tiene buena resistencia a la fricción y propiedades mecánicas, como materia prima para la fabricación de cubiertas de motor, con su fabricación de cojinetes, juntas, sellos, anillos de embrague, y otras partes en la transmisión, frenos y sistema de aire acondicionado en el coche es ampliamente utilizado.
La resina PEEK es el aislante eléctrico ideal, en condiciones de alta temperatura, alta presión y alta humedad y otras duras condiciones de trabajo, pero sigue manteniendo buenas propiedades de aislamiento eléctrico, por lo que el campo de la información electrónica se convierte gradualmente en la segunda mayor área de aplicación de la resina PEEK.
La fabricación de tuberías, válvulas y bombas de transporte de agua ultrapura, en la industria de semiconductores, se utiliza habitualmente para fabricar soportes de obleas, diafragmas de aislamiento electrónico y diversos dispositivos conectados.
Como plástico de ingeniería semicristalino, el PEEK es insoluble en casi todos los disolventes salvo el ácido sulfúrico concentrado, por lo que se utiliza habitualmente para fabricar válvulas de compresor, anillos de pistón, juntas y diversos cuerpos de bombas químicas y componentes de válvulas.
La resina PEEK también puede soportar hasta 3.000 ciclos de esterilización en autoclave a 134 grados C. Esta característica permite utilizarla en la producción de equipos quirúrgicos y dentales con altos requisitos de esterilización y uso repetido. Temperatura de moldeo de PEEK 320 grados ~ 390 grados C.
Temperatura de secado: 160 ~ 185; tiempo: 5H ~ 8H; temperatura del molde: 140 ~ 180. La temperatura de moldeo por inyección de este material es muy alta y puede dañar gravemente el husillo, por lo que su velocidad no debe ajustarse demasiado alta. La presión de inyección debe ser de 100 ~ 130MPa y la velocidad de inyección, de 40 ~ 80. Tras el moldeo, el husillo debe limpiarse de inmediato con cera PE para impedir que el PEEK permanezca en su interior.
El PEEK ofrece prestaciones extraordinarias en numerosos ámbitos y sus piezas moldeadas por inyección tienen un gran potencial de desarrollo. Sin embargo, estas piezas también pueden presentar diversos defectos, como puntos de material frío, vetas plateadas, porosidad, líneas de soldadura y alabeo, entre otros.
El autor toma como ejemplo una puerta con aro de control de cabina de avión y analiza los defectos del proceso de moldeo por inyección y la optimización del proceso de piezas de PEEK moldeadas por inyección.
Análisis de defectos de moldeo de productos PEEK
La siguiente figura muestra un producto PEEK negro con insertos para una válvula, que fue moldeado por inyección utilizando Victrex PEEK 450G. El producto tiene 110 mm de diámetro y 15 mm de grosor con insertos de acero M6 x 1.
La principal dificultad de este producto en el proceso de moldeo es que presenta defectos de aspecto, como material frío, patrón plateado, agujeros de aire y marcas de fusión, etc. Hay rastros de gating en el centro de la alimentación frontal.
Se analizan los defectos de aspecto desde el punto de vista humano, de la máquina, del material, del método y del entorno, y se toman las medidas correspondientes, obteniéndose buenos resultados. Las marcas de la compuerta se eliminan mediante mecanizado tras el moldeo para garantizar que la superficie frontal sea plana y el grosor cumpla los requisitos de diseño.
Problema del material frío
El problema del material frío tiene dos razones principales, a saber：.
Durante la producción, el pozo de material frío del molde no está diseñado conforme a las especificaciones o se elimina.
Para que el estado fundido del polímero en la producción y la temperatura más baja molde de contacto, la parte delantera del estado fundido estará en la transferencia de calor y la temperatura disminuirá rápidamente, y así inferior al punto de fusión de PEEK 343 ℃, debe estar en la etapa fundida de PEEK se solidificará rápidamente en material frío.
Si durante la producción no hay un pozo frío al final del canal, el material frío entrará fácilmente en el producto y provocará defectos en las piezas moldeadas por inyección.
Los materiales PEEK se fabrican mediante un proceso especial. Cuando el grosor del producto es grande, es necesario enfriarlo durante mucho tiempo. La temperatura de la boquilla puede llegar a 400°C, pero la temperatura alrededor del material no alcanza ese valor, y la gran diferencia de temperatura hace que el calor se disipe rápidamente.
Si la temperatura del manguito de la compuerta es baja y el tiempo de contacto con la boquilla de la máquina de moldeo por inyección es prolongado, cuando la temperatura desciende hasta el punto de fusión del PEEK el material fundido se solidifica con gran facilidad, interfiriendo en el proceso de moldeo. Por tanto, una vez completadas la inyección y la presión de mantenimiento, el cilindro debe retirarse inmediatamente para mantener separados el molde y la boquilla (antes del llenado).
Con el fin de evitar que la boquilla del fenómeno de retardo de flujo, se debe establecer la extracción de goma adecuada. El contacto directo de la masa fundida con el aire debido a la diferencia de temperatura es propenso a la solidificación, si la falta de tratamiento, se ha solidificado PEEK entrará en el molde, mientras que aparece en la superficie del producto con la ayuda de muelles, lo que resulta en defectos de material frío.
Problema del patrón de plata
En algunas piezas moldeadas por inyección de PEEK, las vetas plateadas cerca de la entrada suelen estar causadas por la humedad o el gas. El proceso de plastificación del producto irá acompañado de la generación de gas, que es muy probable que cause la veta plateada del producto.
Cuando el husillo de la máquina de moldeo por inyección gira a gran velocidad, el gas entra en el proceso de plastificación y, por efecto del flujo en fuente, alcanza la superficie de la pieza moldeada. Al atravesar la entrada a alta presión, genera vetas plateadas en la superficie. Ajustar la contrapresión durante el moldeo evita eficazmente que el material fundido atrape gas en el proceso de plastificación.
La humedad de las materias primas que no se han secado adecuadamente también es susceptible de producir vetas plateadas, y los materiales PEEK pueden absorber hasta 0,4% de la humedad del aire mientras están asentados.
Durante la producción, la humedad absorbida entra en la puerta a través de la masa fundida, y la diferencia de temperatura entre la pared de la cavidad del molde y el material fundido es grande, lo que resulta en vetas de plata. Para evitar el patrón de plata, debemos prestar atención a controlar la humedad dentro de 0,2% en la producción real.
El material debe almacenarse uniformemente y no apilado, y la altura de la capa de material debe controlarse a 20-30 mm. Antes de su uso, el PEEK debe secarse en un horno de secado a 150-160°C durante 6-8 horas.
Problema de alabeo
Cuando la contracción, el enfriamiento de productos desiguales y cavidad del molde se desviará, a continuación, se producirá el fenómeno de alabeo. De hecho, la contracción en sí no tiene demasiado impacto, principalmente en el proceso de contracción generada por la diferencia.
En condiciones normales, cuando la contracción es uniforme, las piezas de PEEK moldeadas por inyección solo cambian de volumen. Si la contracción no es uniforme, la pieza se alabeará y deformará.
Hay tres factores principales, que son:
(1) Alabeo causado por el grosor desigual de la pared de la pieza moldeada por inyección.
(2) Alabeo causado por el ángulo de flexión agudo de la pieza moldeada por inyección.
(3) Alabeo y agrietamiento causados por la tensión.
Recomendaciones para optimizar el proceso de moldeo por inyección de PEEK
Recomendaciones sobre la temperatura del molde y la velocidad de enfriamiento: durante el moldeo por inyección de PEEK, controlar estos dos parámetros permite modificar las propiedades mecánicas del producto. En la mayoría de los casos, la temperatura del molde para procesar PEEK debe mantenerse en torno a 175°C.
Cuando la temperatura del molde es superior a 140°C, la temperatura del molde debe controlarse a unos 175°C. Cuando la temperatura del molde es superior a 140°C, los cristales de PEEK crecen mejor, son más completos y tienen una estructura relativamente estable.
La velocidad de enfriamiento adecuada favorece la mejora de las propiedades mecánicas del producto; el enfriamiento lento y el enfriamiento rápido reducirán las propiedades mecánicas del producto. La forma cristalina del PEEK a cierta temperatura es un núcleo uniforme, si se utiliza el método de enfriamiento lento, será fácil que se formen cristales grandes no homogéneos.
Sin embargo, cuando la superficie del producto se enfría rápidamente, la velocidad de enfriamiento interno no es lo suficientemente rápida y es propensa a tensiones internas y grietas, lo que provoca una disminución de las propiedades mecánicas del material.
Selección de la presión de inyección
Cuando se utiliza la inyección a alta presión, el material se rellena firmemente y el efecto de moldeo será bueno, lo que favorece la mejora de las propiedades mecánicas del PEEK. Pero la presión es demasiado alta, el producto será difícil de liberar, lo que resulta en la abrasión de la superficie del producto, por lo que la presión de inyección debe ser moderada. Cuando la presión de inyección es de 9,5 MPa, la presión del cilindro de retención es de 7,5 MPa, y la contrapresión es de 0,5 a 1,5 MPa, el producto se moldeará sin problemas.
Recomendaciones de temperatura
El PEEK es un tipo especial de plástico cristalino termoplástico. Su temperatura de transición vítrea es de unos 143 °C y su punto de fusión, de unos 343 °C.
El mejor rango de temperatura del barril es de 360 ~ 400 ℃, cuando la superficie del producto es lisa y brillante. 550 ℃ PEEK temperatura de descomposición térmica. Pero a altas temperaturas (por encima de 410 ℃) de moldeo, debido a la acción mecánica y la presencia de una pequeña cantidad de aire, propensos a la degradación, y las reacciones de reticulación, estas reacciones conducen directamente a cambios en su viscosidad de fusión, por lo que el brillo del producto varía.
Recomendación de tiempo
El tiempo de inyección debe ser de 6 s para asegurar que toda la cavidad se llena con suficiente material fundido, ya que el espesor del producto procesado es grande, y el tiempo de mantenimiento debe ser de 8 s para asegurar la reposición de la reducción de volumen causada por la disminución de la temperatura de la masa fundida en la cavidad y evitar la generación de agujeros de aire después de la eliminación del material condensado del bebedero.
El desmoldeo no debe rayar la superficie del producto. Tanto una presión de cavidad superior como inferior a la presión atmosférica al abrir el molde afectan a su apariencia. Tras realizar los ajustes y observar los cambios en el aspecto del producto, se fijó un tiempo de enfriamiento de 35 s. Consulte nuestra Guía completa del moldeo por inyección para obtener una visión general exhaustiva.
