Qu'est-ce que le PEEK ?
Le PEEK est un matériau thermoplastique technique semi-cristallin, très performant et rigide, doté de diverses propriétés et d'une excellente résistance aux produits chimiques agressifs. La première synthèse du PEEK a eu lieu en 1977 et la production industrielle a été réalisée en 1981.
Bien que le PEEK soit souvent regroupé avec les fluoropolymères tels que le PFA ou le PTFE, il ne contient pas de fluor. Le PEEK possède d'excellentes propriétés mécaniques et électriques, avec une température de fonctionnement continu maximale de 250 °C, et d'excellentes performances mécaniques dans les environnements de vapeur ou d'eau à haute pression jusqu'à 300 °C.
Le PEEK (polyéther-éther-cétone) est un polymère thermoplastique technique de haute performance connu pour ses propriétés mécaniques, thermiques et chimiques exceptionnelles. Sa chaîne moléculaire contient des liaisons éther et des liaisons cétone. Ces liaisons chimiques spéciales permettent au PEEK de conserver de bonnes performances à des températures élevées. performance.
Les matériaux PEEK peuvent-ils être moulés par injection ?
Oui, vous pouvez mouler par injection du PEEK (polyéther-éther-cétone). Le PEEK a un point de fusion élevé (environ 343°C/649°F), ce qui nécessite un équipement et des conditions de traitement spécialisés. En outre, le PEEK a une viscosité élevée et un débit relativement faible, de sorte qu'il est difficile de remplir des géométries et des cavités complexes. Cependant, avec l'équipement, le savoir-faire et les conditions de traitement appropriés, il est possible de mouler le PEEK par injection.
Voici quelques éléments clés à prendre en compte :
1. Machine d'injection Équipement :
Vous avez besoin de machines de moulage par injection à haute température dotées d'une force de serrage élevée et d'un contrôle précis de la température. La vis de la machine de moulage par injection doit être résistante aux températures élevées, c'est-à-dire supérieures à 350 degrés.
2. Considérations relatives à la conception :
Vous devez être prudent lorsque vous concevez des pièces en PEEK afin d'éviter les défauts tels que le gauchissement, les fissures et les marques d'enfoncement. Cela signifie que vous devez réfléchir à la conception de la glissière, à la taille de la porte et aux angles de dépouille. Vous devez faire en sorte que le chemin de roulement, la porte et l'angle de dépouille soient aussi grands que possible.
3. Outillage pour les moules à injection :
Vous devez fabriquer le moule avec des matériaux en acier résistant aux températures élevées, tels que H13 ou S136. Le traitement du PEEK nécessite des températures et des pressions élevées.
4. PEEK Sélection des matériaux :
Vous devez choisir la bonne qualité de PEEK. Certains grades de PEEK sont meilleurs que d'autres pour le moulage par injection. Recherchez des qualités qui s'écoulent mieux et qui ont une viscosité plus faible.
5. Préparation du matériel :
Le PEEK doit être soigneusement séché avant d'être moulé afin d'éliminer l'humidité résiduelle, généralement en le séchant pendant 2 à 4 heures à des températures de l'ordre de 150°C à 160°C.
6. Conditions de traitement :
Vous devez faire attention aux conditions de traitement, comme la température, la pression et la vitesse d'injection, afin de remplir et de refroidir le moule correctement. Ses conditions de traitement : température du baril 370~390℃, pression d'injection 120MPa. La température du moule est de 170℃.
7. Refroidissement :
Les pièces en PEEK nécessitent un refroidissement lent et contrôlé pour éviter toute déformation ou distorsion. Cela peut impliquer d'utiliser des systèmes de refroidissement ou de retarder l'éjection de la pièce du moule.
8. Post-traitement :
Si la porte d'injection est assez grande, ou si certains moules structurels ne peuvent pas être fabriqués, vous devez procéder à un post-traitement. Les pièces en PEEK peuvent nécessiter des étapes supplémentaires, comme le découpage, le meulage ou le traitement de la surface, afin d'obtenir la surface et la taille souhaitées.
Quelles sont les caractéristiques du matériau de moulage par injection PEEK ?
Le PEEK combine une résistance aux températures élevées et aux produits chimiques, d'excellentes propriétés mécaniques, une biocompatibilité et une isolation électrique. C'est un matériau polyvalent. Voici quelques-unes des principales propriétés des matériaux PEEK :
Résistance aux hautes températures : le PEEK peut supporter des températures élevées jusqu'à 250 °C (482 °F) sans perdre sa résistance ni sa stabilité dimensionnelle.
Résistance chimique : le PEEK présente une forte résistance à divers produits chimiques, dont les acides, les alcalis et les solvants organiques, ce qui le rend adapté à une utilisation dans des environnements chimiques agressifs.
Excellentes propriétés mécaniques : le PEEK présente un rapport résistance/poids élevé, une excellente résistance à la fatigue et à l'usure ainsi qu'une bonne stabilité dimensionnelle, ce qui le rend idéal pour les applications exigeant une résistance et une durabilité élevées.
Biocompatibilité : le PEEK est biocompatible et a été approuvé pour une utilisation dans les implants et dispositifs médicaux.
Résistance à l'hydrolyse : le PEEK présente une bonne résistance à l'hydrolyse et convient aux environnements d'eau et de vapeur.
Isolation électrique : le PEEK possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique et convient aux applications électriques et électroniques.
Faible inflammabilité : Le PEEK présente une faible inflammabilité, ce qui le rend adapté à une utilisation dans des applications nécessitant une résistance au feu.
Résistance au fluage : Le PEEK conserve ses propriétés sous contrainte à long terme, en particulier à des températures élevées.
Résistance aux radiations : la capacité à résister au rayonnement gamma est très forte, dépassant celle du polystyrène, qui possède la meilleure résistance aux radiations parmi les résines à usage général. Peut supporter une dose d'irradiation γ allant jusqu'à 1100 Mrad tout en restant sûr. Fils à haute performance dotés de bonnes capacités d'isolation.
Faible absorption d'humidité : Le PEEK possède une résistance exceptionnelle à l'hydrolyse thermique et une très faible absorption d'eau dans les environnements à haute température et à forte humidité. Il ne provoquera pas de changements de dimensions importants dus à l'absorption d'eau comme les plastiques courants tels que le nylon.
Quelles sont les propriétés du PEEK moulé par injection ?
La matière première plastique PEEK (polyétheréthercétone) est un polymère thermoplastique cristallin aromatique doté d'une grande résistance mécanique, d'une résistance aux températures élevées, d'une résistance aux chocs, d'un retardateur de flamme, d'une résistance aux acides et aux alcalis, d'une résistance à l'hydrolyse, d'une résistance à l'usure, d'une résistance à la fatigue, d'une résistance aux radiations et de bonnes propriétés électriques.
| Propriété | Caractéristique |
|---|---|
| Résistance aux hautes températures | Il a une température de transition vitreuse (Tg=143℃) et un point de fusion (Tm=343℃) élevés, sa température de déformation thermique sous charge est aussi élevée que 316℃, et sa température d'utilisation instantanée peut atteindre 300℃. |
| Propriétés mécaniques | Il présente une rigidité et une flexibilité, en particulier une résistance à la fatigue exceptionnelle sous contrainte alternée, comparable à celle des matériaux en alliage. |
| Autolubrifiant | Il possède d'excellentes caractéristiques de glissement et convient aux applications qui exigent strictement un faible coefficient de frottement et une résistance à l'usure. En particulier, le PEEK modifié avec une certaine proportion de fibres de carbone et de graphite possède de meilleures propriétés autolubrifiantes. |
| Résistance à la corrosion | À l'exception de l'acide sulfurique concentré, le PEEK est insoluble dans tout solvant, acide fort et alcali fort ; il est résistant à l'hydrolyse et présente une grande stabilité chimique. |
| Retardateur de flamme | Il est auto-extinguible et peut atteindre la norme UL 94V-0 même sans ajout de retardateur de flamme. |
| Facilité de traitement | Il présente les caractéristiques d'une bonne fluidité à haute température et d'une température de décomposition thermique élevée, et peut être traité de diverses manières : moulage par injection, moulage par extrusion, moulage par compression, filage par fusion, etc. |
| Résistance au pelage | Il présente une bonne résistance à l'écaillage, ce qui permet de le transformer en fils à revêtement fin ou en fils magnétiques et de l'utiliser dans des conditions difficiles. |
| Résistance à la fatigue | Meilleure résistance à la fatigue de toutes les résines. |
| Résistance aux rayonnements | Il présente une forte résistance aux rayonnements élevés, supérieure à celle du polystyrène, qui présente la meilleure résistance aux rayonnements parmi les résines à usage général. Il peut être fabriqué avec des performances élevées, tout en conservant une bonne capacité d'isolation lorsque la dose d'irradiation gamma atteint 1100 Mrad. |
| Résistance à l'hydrolyse | Le PEEK et ses matériaux composites ne sont pas chimiquement affectés par l'eau et la vapeur d'eau à haute pression. Les produits fabriqués à partir de ce matériau peuvent conserver d'excellentes propriétés lorsqu'ils sont utilisés en continu dans de l'eau à haute température et à haute pression. |
| Fumé | Le PEEK est le plastique qui génère le moins de fumée. |
| Dissipation des gaz toxiques | Le PEEK est semblable à de nombreux matériaux organiques. Lorsqu'il se décompose à haute température, le PEEK produit principalement du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone. La norme britannique BSS 7239 relative aux essais aéronautiques permet de détecter des concentrations extrêmement faibles de gaz toxiques qui s'échappent. Ce processus de détection nécessite un espace d'un mètre cube. Il s'agit de brûler complètement 100 grammes d'échantillon, puis d'analyser le gaz toxique produit. L'indice de toxicité est défini comme le rapport entre la concentration de gaz toxique produite dans des circonstances normales et la dose qui peut être fatale en 30 minutes. L'indice du PEEK450G est de 0,22 et aucune acidité n'est détectée. |
| Stabilité de l'isolation | Il possède de bonnes propriétés d'isolation électrique et se maintient à des températures très élevées. Sa perte diélectrique est également très faible à haute fréquence. |
| Stabilité | Il possède d'excellentes propriétés de stabilité dimensionnelle, ce qui est important pour certaines applications. Les variations des conditions environnementales telles que la température et l'humidité ont peu d'effet sur la taille des pièces en PEEK, et peuvent répondre aux exigences d'utilisation dans des conditions de précision dimensionnelle relativement élevées. |
| Le moulage par injection de la matière première plastique PEEK présente un faible taux de retrait, ce qui est très utile pour contrôler la plage de tolérance dimensionnelle des pièces moulées par injection en PEEK, rendant la précision dimensionnelle des pièces en PEEK beaucoup plus élevée que celle des matières plastiques générales. | |
| Le coefficient de dilatation thermique est faible. Lorsque la température change (ce qui peut être causé par des changements de température ambiante ou par la chaleur de frottement pendant le fonctionnement), la taille des pièces en PEEK change très peu. | |
| Bonne stabilité dimensionnelle. La stabilité dimensionnelle des plastiques fait référence à la stabilité dimensionnelle des produits en plastique technique pendant l'utilisation ou le stockage. Ce changement de taille est principalement dû à l'augmentation de l'énergie d'activation des molécules de polymère, qui confère aux segments de chaîne un certain degré de stabilité. Causé par l'enroulement. | |
| Le PEEK présente une résistance exceptionnelle à l'hydrolyse thermique et une très faible absorption d'eau dans les environnements à haute température et à forte humidité. Il n'entraîne pas de modifications significatives de la taille dues à l'absorption d'eau, comme c'est le cas pour les matières plastiques générales telles que le nylon. |
Pourquoi le moulage par injection du PEEK est-il si coûteux ?
Le PEEK (polyétheréthercétone) est un polymère de haute performance connu pour ses propriétés mécaniques, thermiques et chimiques exceptionnelles. Son coût élevé peut être attribué à plusieurs facteurs, notamment :
① La fabrication du PEEK est complexe : il est produit en mélangeant des produits chimiques spéciaux. Cela demande beaucoup de temps et d'argent, car il faut des machines spéciales et des personnes qui savent ce qu'elles font.
② Matières premières de premier ordre : la production de PEEK nécessite des matières premières de haute pureté, comme les diamines aromatiques et les acides dicarboxyliques aromatiques, dont la production et l'achat sont coûteux.
③ Les conditions de réaction sont rigoureuses et le coût est élevé : le procédé de polymérisation du PEEK doit garantir une réaction en état exempt d'oxygène, et la température de réaction atteint 310-340°C. Afin d'obtenir une résine PEEK de plus grande pureté, le produit brut doit être soumis à des dizaines de procédés de raffinement à l'alcool et de procédés de lavage à l'eau.
④ Exigences techniques élevées : le PEEK présente de bonnes performances de mise en œuvre, mais comme il fond à 343 °C et qu'il adhère aux surfaces, il faut des fûts, des vis et des moules spéciaux pour vos machines, et il faut savoir bien maîtriser la température.
⑤ Il existe de nombreux produits et des coûts initiaux de recherche et développement élevés : pour répondre aux diverses conditions de travail des clients, il faut non seulement les grades de base couramment utilisés comme le renforcement en fibre de carbone et le renforcement en fibre de verre, mais aussi le développement de grades antistatiques, conducteurs, résistants à l'usure, à haute résistance, etc. ; en même temps, cela nécessite en amont un travail de R&D important, tel que la conception structurelle, la conception du moule, la conception du procédé et l'essai du moule.
⑥ Les lots de produits sont petits et les spécifications non standard sont nombreuses : comme le PEEK présente d'excellentes performances globales, il peut être utilisé dans un large éventail d'industries. Cependant, la plupart des cas d'utilisation concernent des applications particulières sur les équipements. Par conséquent, les dimensions globales, les caractéristiques structurelles, les spécifications et les modèles sont différents. Actuellement, nous sommes exposés à plus de 1 500 produits utilisant le PEEK.
⑦ La plupart en sont au stade d'essai et le coût de promotion est élevé : la synthèse du PEEK a été monopolisée par Victrex au Royaume-Uni. Le PEEK est promu et utilisé à l'étranger depuis 30 ans. Cependant, la connaissance et l'application des matériaux PEEK sur le marché intérieur ne font que commencer, et de nombreux clients en sont au stade d'essai. Le coût de promotion est relativement élevé.
⑧ Les exigences relatives au produit sont élevées et les étapes de transformation sont nombreuses : comme le PEEK est un matériau coûteux, les exigences du client à l'égard du produit fini sont relativement élevées. La qualité d'aspect, les tolérances, l'état de surface, etc. doivent être strictement contrôlés. Certains produits présentent des structures complexes, ce qui entraîne un trop grand nombre d'étapes de transformation et de personnes impliquées, d'où une augmentation des coûts.
Quelles sont les applications du moulage par injection du PEEK ?
Le PEEK est un matériau doté d'excellentes propriétés globales. Il peut remplacer les matériaux traditionnels tels que les métaux et les céramiques dans de nombreux domaines spéciaux. Sa résistance aux températures élevées, son autolubrification, sa résistance à l'usure et à la fatigue en font l'un des plastiques techniques haute performance les plus populaires aujourd'hui. Il est principalement utilisé dans l'aérospatiale, l'automobile, l'électronique et l'électricité, les équipements médicaux et d'autres domaines.
| Domaines d'application | Situations d'application spécifiques |
|---|---|
| Domaine aérospatial | Il peut être transformé en diverses pièces d'avion de haute précision. Grâce à sa bonne résistance à l'hydrolyse, à la corrosion et aux propriétés ignifuges, il peut être transformé en pièces internes/externes d'aéronefs et en de nombreuses pièces de moteurs de fusées. |
| Industrie automobile | Le polyétheréthercétone PEEK a été utilisé avec succès dans l'industrie automobile. En raison de sa bonne résistance au frottement, il peut remplacer les métaux (y compris l'acier inoxydable et le titane) pour fabriquer des couvercles intérieurs de moteur, des roulements automobiles, des joints, des plaquettes de frein, etc. |
| Domaine industriel | En raison de ses bonnes propriétés mécaniques, de sa résistance aux températures élevées, à l'usure et à la pression, il est souvent utilisé pour fabriquer des plaques de soupapes de compresseurs, des segments de pistons, des joints, etc. |
| Instruments médicaux | Il peut supporter 3 000 cycles de stérilisation en autoclave à 134°C. Cette caractéristique permet de répondre aux exigences de fabrication des équipements chirurgicaux et dentaires qui nécessitent des exigences de stérilisation élevées et doivent être utilisés de manière répétée. Associé à sa résistance au fluage et à l'hydrolyse, il peut être utilisé pour fabriquer divers dispositifs médicaux nécessitant une stérilisation à la vapeur à haute température. Ce qui est particulièrement important, c'est que le PEEK est non toxique, léger et résistant à la corrosion. C'est le matériau le plus proche des os humains. Par conséquent, le PEEK peut être utilisé pour remplacer le métal dans la fabrication des os humains. |
| Matériaux d'isolation | Grâce à ses excellentes propriétés électriques, le PEEK peut conserver ses propriétés d'isolation dans des conditions difficiles telles que des températures et une humidité élevées. Il s'agit d'un matériau d'isolation électrique idéal, largement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs. |
| Il s'agit d'un nouveau type de plastique technique qui peut être utilisé comme matériau structurel résistant aux températures élevées et comme matériau d'isolation électrique. Il peut être combiné avec des fibres de verre ou de carbone pour préparer des matériaux renforcés. | |
| La polyétheréthercétone modifiée comprend la polyétheréthercétone conductrice renforcée par des fibres de carbone noires, la polyétheréthercétone conductrice renforcée par des fibres de carbone rouges, la polyétheréthercétone renforcée par des minéraux, la polyétheréthercétone renforcée par des fibres de verre et la résine PEEK. Bien que le polyétheréthercétone possède de nombreuses propriétés excellentes, il est coûteux, ce qui limite son application dans certains domaines. En outre, sa résistance aux chocs est médiocre. Afin d'améliorer encore ses performances pour répondre aux performances globales et aux besoins diversifiés de différents domaines, il peut être modifié par remplissage, mélange, réticulation, greffage et d'autres méthodes pour obtenir de meilleures performances. Alliage plastique PEEK ou matériau composite PEEK plus excellent. Par exemple : le mélange du PEEK avec du polyéther permet d'obtenir de meilleures propriétés mécaniques et une meilleure ignifugation ; le mélange du PEEK avec du PTFE pour former des matériaux composites présente une résistance à l'usure exceptionnelle et peut être utilisé pour fabriquer des paliers lisses, des bagues d'étanchéité dynamiques et d'autres pièces ; le PEEK est modifié avec de la fibre de carbone et d'autres charges pour fabriquer des matériaux composites PEEK renforcés, ce qui permet d'améliorer considérablement la dureté, la rigidité et la stabilité dimensionnelle du matériau. | |
| Domaine de la fabrication des technologies de l'information | La fabrication de semi-conducteurs et les industries électroniques et électriques devraient devenir un autre point de croissance pour les applications de la résine PEEK. Dans l'industrie des semi-conducteurs, pour obtenir une fonctionnalité élevée et un faible coût, les plaquettes de silicium doivent être plus grandes et la technologie de fabrication plus avancée. Dans le processus de fabrication des semi-conducteurs, les matériaux des différents équipements doivent être peu poussiéreux, peu gazeux, peu solubles dans les ions et peu absorbants pour l'eau. Pour les exigences particulières, c'est là que la résine PEEK entre en jeu. |
| Pièces détachées pour machines de bureau Domaine | Pour les griffes de séparation des photocopieurs, les roulements spéciaux résistants à la chaleur, les chaînes, les engrenages, etc., l'utilisation de la résine PEEK au lieu du métal comme matériau permet de rendre les pièces légères, résistantes à la fatigue et de les lubrifier sans huile. |
| Champ de recouvrement des fils | Le revêtement en PEEK a une bonne capacité de retardement de la flamme. Sans ajout de retardateur de flamme, son niveau de retardateur de flamme peut atteindre le niveau UL94 V-0. La résine PEEK présente également les avantages de la résistance au pelage et aux radiations (109 rad). Elle est donc utilisée dans les fils spéciaux de l'industrie militaire, de l'énergie nucléaire et d'autres domaines connexes. |
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