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Stampaggio a iniezione di PEEK
Prodotti PEEK con resistenza alle alte temperature, resistenza chimica, elevata forza e rigidità.
Risorse per La guida completa allo stampaggio a iniezione di PEEK
Che cos'è il PEEK?
Il PEEK è un materiale termoplastico tecnico rigido, semicristallino, ad alte prestazioni, con una varietà di proprietà e un'eccellente resistenza agli agenti chimici aggressivi. La prima sintesi del PEEK è avvenuta nel 1977 e la produzione industriale è stata raggiunta nel 1981.
Sebbene il PEEK sia spesso raggruppato con i fluoropolimeri come il PFA o il PTFE, non contiene fluoro. Il PEEK ha eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche, con una temperatura massima di esercizio continuo di 250°C e ottime prestazioni meccaniche in ambienti con vapore o acqua ad alta pressione fino a 300°C.
Il PEEK (polietere etere chetone) è un polimero termoplastico ad alte prestazioni noto per le sue eccezionali proprietà meccaniche, termiche e chimiche. La sua catena molecolare contiene legami eterei e chetonici. Questi speciali legami chimici consentono al PEEK di mantenere buone prestazioni alle alte temperature. prestazioni.
I materiali in PEEK possono essere stampati a iniezione?
Sì, è possibile stampare a iniezione il PEEK (polietere etere chetone). Il PEEK ha un punto di fusione elevato (circa 343°C/649°F), quindi sono necessarie attrezzature e condizioni di lavorazione specifiche. Inoltre, il PEEK ha una viscosità elevata e una portata relativamente bassa, quindi è difficile riempire geometrie e cavità complesse. Tuttavia, con le giuste attrezzature, il know-how e le condizioni di lavorazione, è possibile stampare a iniezione il PEEK.
Ecco alcune considerazioni chiave:
1. Attrezzatura della macchina di iniezione:
Sono necessarie macchine per lo stampaggio a iniezione ad alta temperatura con un'elevata forza di chiusura e un controllo preciso della temperatura. La vite della macchina per lo stampaggio a iniezione deve essere resistente alle alte temperature e in grado di gestire temperature superiori a 350 gradi.
2. Considerazioni sulla progettazione:
Quando si progettano i pezzi in PEEK, occorre prestare attenzione per evitare difetti come deformazioni, crepe e segni di affondamento. Ciò significa che bisogna pensare al design della guida, alle dimensioni della porta e agli angoli di sformo. La guida, la porta e l'angolo di sformo devono essere il più grandi possibile.
3. Utensili per stampi a iniezione:
È necessario realizzare lo stampo con materiali in acciaio resistenti alle alte temperature, come H13 o S136. La lavorazione del PEEK richiede temperature e pressioni elevate.
4. Selezione del materiale PEEK:
È necessario scegliere il grado di PEEK giusto. Alcuni gradi di PEEK sono migliori di altri per lo stampaggio a iniezione. Cercate gradi che scorrano meglio e che abbiano una viscosità inferiore.
5. Preparazione del materiale:
Il PEEK deve essere accuratamente essiccato prima dello stampaggio per rimuovere l'umidità residua, in genere essiccando per 2-4 ore a temperature comprese tra i 150°C e i 160°C.
6. Condizioni di lavorazione:
È necessario prestare attenzione alle condizioni di lavorazione, come temperatura, pressione e velocità di iniezione, in modo da poter riempire e raffreddare correttamente lo stampo. Le condizioni di lavorazione: temperatura della botte 370~390℃, pressione di iniezione 120MPa. La temperatura dello stampo è di 170℃.
7. Raffreddamento:
I pezzi in PEEK richiedono un raffreddamento lento e controllato per evitare deformazioni o distorsioni. Ciò può comportare l'uso di sistemi di raffreddamento o di ritardare l'espulsione del pezzo dallo stampo.
8. Post-elaborazione:
Poiché il gate di iniezione è piuttosto grande o non è possibile realizzare alcuni stampi strutturali, è necessario eseguire una post-elaborazione. Le parti in PEEK potrebbero richiedere fasi aggiuntive, come il taglio, la rettifica o il trattamento della superficie, per ottenere la superficie e le dimensioni desiderate.
Quali sono le caratteristiche del materiale per lo stampaggio a iniezione PEEK?
Il PEEK combina resistenza chimica e alle alte temperature, eccellenti proprietà meccaniche, biocompatibilità e isolamento elettrico. È un materiale multiuso. Alcune delle principali proprietà dei materiali in PEEK includono:
Resistenza alle alte temperature: Il PEEK può resistere a temperature elevate fino a 250°C (482°F) senza perdere la sua resistenza o stabilità dimensionale.
Resistenza chimica: Il PEEK ha una forte resistenza a vari prodotti chimici, tra cui acidi, alcali e solventi organici, che lo rendono adatto all'uso in ambienti chimici difficili.
Eccellenti proprietà meccaniche: Il PEEK ha un elevato rapporto forza-peso, un'eccellente resistenza alla fatica e all'usura e una buona stabilità dimensionale, che lo rendono ideale per le applicazioni che richiedono elevata resistenza e durata.
Biocompatibilità: Il PEEK è biocompatibile ed è stato approvato per l'uso in impianti e dispositivi medici.
Resistenza all'idrolisi: Il PEEK ha una buona resistenza all'idrolisi ed è adatto ad ambienti con acqua e vapore.
Isolamento elettrico: Il PEEK ha eccellenti proprietà di isolamento elettrico ed è adatto per applicazioni elettriche ed elettroniche.
Bassa infiammabilità: Il PEEK ha una bassa infiammabilità, che lo rende adatto all'uso in applicazioni che richiedono resistenza al fuoco.
Resistenza allo scorrimento: Il PEEK mantiene le sue proprietà anche in caso di sollecitazioni prolungate, soprattutto ad alte temperature.
Resistenza alle radiazioni: La capacità di resistere alle radiazioni gamma è molto forte e supera quella del polistirene, che ha la migliore resistenza alle radiazioni tra le resine per uso generale. Può essere sottoposto a una dose di radiazioni γ fino a 1100 Mrad ed essere comunque sicuro Fili ad alte prestazioni con buone capacità di isolamento.
Basso assorbimento di umidità: Il PEEK presenta un'eccezionale resistenza all'idrolisi termica e un bassissimo assorbimento di acqua in ambienti ad alta temperatura e umidità. Non provoca variazioni significative delle dimensioni a causa dell'assorbimento dell'acqua, come invece accade per le plastiche generiche, ad esempio il nylon.
Quali sono le proprietà dello stampaggio a iniezione del PEEK?
La materia prima plastica PEEK (polietereterchetone) è un materiale polimerico termoplastico cristallino aromatico con elevata resistenza meccanica, resistenza alle alte temperature, resistenza agli urti, ritardante di fiamma, resistenza agli acidi e agli alcali, resistenza all'idrolisi, resistenza all'usura, resistenza alla fatica, resistenza alle radiazioni e buone proprietà elettriche.
| Proprietà | Caratteristica |
|---|---|
| Resistenza alle alte temperature | Ha un'elevata temperatura di transizione vetrosa (Tg=143℃) e un punto di fusione (Tm=343℃), la sua temperatura di deformazione termica del carico raggiunge i 316℃ e la sua temperatura di utilizzo istantanea può raggiungere i 300℃. |
| Proprietà meccaniche | Presenta rigidità e flessibilità, in particolare un'eccezionale resistenza alla fatica sotto sforzo alternato, paragonabile a quella dei materiali in lega. |
| Autolubrificante | Ha eccellenti caratteristiche di scorrimento ed è adatto per applicazioni che richiedono rigorosamente un basso coefficiente di attrito e resistenza all'usura. In particolare, il PEEK modificato con una certa percentuale di fibra di carbonio e grafite ha migliori proprietà autolubrificanti. |
| Resistenza alla corrosione | Fatta eccezione per l'acido solforico concentrato, la SBIRCIATA è insolubile in qualsiasi solvente, acido forte e alcali forti, è resistente all'idrolisi e ha un'elevata stabilità chimica. |
| Ritardo di fiamma | È autoestinguente e può raggiungere lo standard UL 94V-0 anche senza l'aggiunta di alcun ritardante di fiamma. |
| Facilità di elaborazione | Ha le caratteristiche di una buona fluidità alle alte temperature e di un'elevata temperatura di decomposizione termica e può essere lavorato in diversi modi: stampaggio a iniezione, estrusione, compressione, filatura per fusione, ecc. |
| Resistenza alla buccia | Ha una buona resistenza al peeling, per cui può essere trasformato in fili rivestiti sottili o in fili magnetici e può essere utilizzato in condizioni difficili. |
| Resistenza alla fatica | La migliore resistenza alla fatica di tutte le resine. |
| Resistenza alle radiazioni | Ha una forte resistenza alle radiazioni elevate, superando il polistirene, che ha la migliore resistenza alle radiazioni tra le resine per uso generale. Può essere prodotto con prestazioni elevate, in grado di mantenere una buona capacità di isolamento anche quando la dose di irradiazione gamma raggiunge i 1100 Mrad. |
| Resistenza all'idrolisi | Il PEEK e i suoi materiali compositi non sono chimicamente influenzati dall'acqua e dal vapore acqueo ad alta pressione. I prodotti realizzati con questo materiale possono mantenere eccellenti proprietà anche se utilizzati continuamente in acqua ad alta temperatura e ad alta pressione. |
| Fumoso | Il PEEK ha la più bassa generazione di fumo tra le plastiche. |
| Dissipazione dei gas tossici | Il PEEK è uguale a molti materiali organici. Quando si decompone ad alta temperatura, il PEEK produce principalmente anidride carbonica e monossido di carbonio. Utilizzando lo standard britannico di test aeronautici BSS 7239, è possibile rilevare concentrazioni estremamente basse di gas velenosi. Questo processo di rilevamento richiede uno spazio di 1 metro cubo. Bruciare completamente 100 grammi di campione, quindi analizzare il gas velenoso prodotto. L'indice di tossicità è definito come il rapporto tra la concentrazione di gas velenoso prodotto in circostanze normali e la dose che può essere fatale in 30 minuti. L'indice del PEEK450G è pari a 0,22 e non viene rilevata alcuna acidità. gas. |
| Stabilità dell'isolamento | Ha buone proprietà di isolamento elettrico e si mantiene fino a temperature molto elevate. La sua perdita dielettrica è inoltre molto ridotta alle alte frequenze. |
| Stabilità | Ha eccellenti proprietà di stabilità dimensionale, importanti per alcune applicazioni. Le variazioni delle condizioni ambientali, come la temperatura e l'umidità, hanno un effetto minimo sulle dimensioni dei pezzi in PEEK e possono soddisfare le esigenze di utilizzo in condizioni di precisione dimensionale relativamente elevate. |
| Lo stampaggio a iniezione della materia prima plastica PEEK ha un piccolo tasso di ritiro, che è molto vantaggioso per controllare la gamma di tolleranza dimensionale dei pezzi stampati a iniezione PEEK, rendendo l'accuratezza dimensionale dei pezzi PEEK molto più alta di quella delle materie plastiche generali. | |
| Il coefficiente di espansione termica è piccolo. Al variare della temperatura (che può essere causata da variazioni della temperatura ambiente o dal calore di attrito durante il funzionamento), le dimensioni delle parti in PEEK cambiano molto poco. | |
| Buona stabilità dimensionale. La stabilità dimensionale delle materie plastiche si riferisce alla stabilità dimensionale dei prodotti plastici ingegnerizzati durante l'uso o lo stoccaggio. Questa variazione dimensionale è dovuta principalmente all'aumento dell'energia di attivazione delle molecole polimeriche, che determina un certo grado di stabilità dei segmenti di catena. Causato dall'arricciamento. | |
| Il PEEK presenta un'eccezionale resistenza all'idrolisi termica e un bassissimo assorbimento di acqua in ambienti ad alta temperatura e umidità. Non provoca variazioni significative delle dimensioni a causa dell'assorbimento dell'acqua, come invece accade per le plastiche generiche, ad esempio il nylon. |
Perché lo stampaggio a iniezione del PEEK è così costoso?
Il PEEK (Polietereterchetone) è un polimero ad alte prestazioni noto per le sue eccezionali proprietà meccaniche, termiche e chimiche. Il suo costo elevato può essere attribuito a diversi fattori, tra cui:
① La produzione di PEEK è complicata: si ottiene mescolando tra loro speciali sostanze chimiche. Ciò richiede molto tempo e denaro perché sono necessari macchinari speciali e persone che sanno cosa stanno facendo.
② Materie prime di prim'ordine: La produzione di PEEK richiede materie prime di elevata purezza, come le diammine aromatiche e gli acidi dicarbossilici aromatici, che sono costosi da produrre e acquistare.
③ Le condizioni di reazione sono difficili e il costo è elevato: Il processo di polimerizzazione del PEEK deve garantire la reazione in assenza di ossigeno e la temperatura di reazione può raggiungere i 310-340°C. Per ottenere una resina PEEK di maggiore purezza, il prodotto grezzo deve essere sottoposto a decine di processi di raffinazione in alcol e di lavaggio in acqua.
④ Requisiti tecnici elevati: Il PEEK ha buone prestazioni di lavorazione, ma poiché fonde a 343°C e si attacca alle cose, sono necessari barili, viti e stampi speciali per le macchine e bisogna essere bravi a controllare la temperatura.
⑤ Ci sono molti prodotti e alti costi iniziali di ricerca e sviluppo: Per soddisfare le diverse condizioni di lavoro dei clienti, sono necessari non solo i gradi di base comunemente utilizzati, come il rinforzo in fibra di carbonio e il rinforzo in fibra di vetro, ma anche lo sviluppo di gradi antistatici, gradi conduttivi, gradi resistenti all'usura, gradi ad alta resistenza, ecc.
⑥ I lotti di prodotto sono piccoli e le specifiche non standard sono molte: Poiché il PEEK ha eccellenti prestazioni globali, può essere utilizzato in un'ampia gamma di settori. Tuttavia, la maggior parte di essi viene utilizzata in occasioni speciali sulle attrezzature. Pertanto, le dimensioni complessive, le caratteristiche strutturali, le specifiche e i modelli sono diversi. Attualmente, siamo esposti a più di 1.500 prodotti che utilizzano il PEEK.
⑦ La maggior parte di essi è in fase di sperimentazione e i costi di promozione sono elevati: La sintesi del PEEK è stata monopolizzata da Victrex nel Regno Unito. Il PEEK è stato promosso e utilizzato all'estero per 30 anni. Tuttavia, la comprensione e l'applicazione dei materiali in PEEK nel mercato nazionale sono appena iniziate e molti clienti sono in fase di sperimentazione. Il costo della promozione è relativamente alto.
⑧ I requisiti del prodotto sono elevati e le fasi di lavorazione sono numerose: Poiché il materiale PEEK è costoso, i requisiti del cliente per il prodotto finito sono relativamente elevati. La qualità dell'aspetto, le tolleranze, la finitura superficiale, ecc. devono essere rigorosamente controllate. Alcuni prodotti hanno strutture complesse, che richiedono troppe fasi di lavorazione e la partecipazione di troppe persone, con conseguente aumento dei costi.
Quali sono le applicazioni dello stampaggio a iniezione del PEEK?
Il PEEK è un materiale con eccellenti proprietà globali. Può sostituire i materiali tradizionali come i metalli e la ceramica in molti campi speciali. La sua resistenza alle alte temperature, l'autolubrificazione, la resistenza all'usura e alla fatica lo rendono oggi uno dei più popolari tecnopolimeri ad alte prestazioni. Viene utilizzato principalmente nei settori aerospaziale, automobilistico, elettronico ed elettrico, delle apparecchiature mediche e in altri campi.
| Aree di applicazione | Situazioni applicative specifiche |
|---|---|
| Settore aerospaziale | Può essere trasformato in varie parti di aerei di alta precisione. Grazie alla sua buona resistenza all'idrolisi, alla corrosione e alle proprietà ignifughe, può essere trasformato in parti interne/esterne di aerei e in molte parti di motori a razzo. |
| Industria automobilistica | Il polietereterchetone PEEK è stato utilizzato con successo nell'industria automobilistica. Grazie alla sua buona resistenza all'attrito, può sostituire i metalli (compresi l'acciaio inossidabile e il titanio) per la produzione di coperture interne dei motori, cuscinetti automobilistici, guarnizioni, pastiglie dei freni, ecc. |
| Campo industriale | Grazie alle sue buone proprietà meccaniche, alla resistenza alle alte temperature, all'usura e all'alta pressione, viene spesso utilizzato per produrre piastre per valvole di compressori, fasce elastiche, guarnizioni, ecc. |
| Strumenti medici | Può resistere a 3.000 cicli di sterilizzazione in autoclave a 134°C. Questa caratteristica è in grado di soddisfare le esigenze di produzione di apparecchiature chirurgiche e dentali che richiedono elevati requisiti di sterilizzazione e devono essere utilizzate ripetutamente. Grazie alla sua resistenza allo scorrimento e all'idrolisi, può essere utilizzato per produrre vari dispositivi medici che richiedono la sterilizzazione a vapore ad alta temperatura. Particolarmente importante è il fatto che il PEEK è atossico, leggero e resistente alla corrosione. È il materiale più simile alle ossa umane. Pertanto, il PEEK può essere utilizzato per sostituire il metallo nella produzione di ossa umane. |
| Materiali isolanti | Grazie alle sue eccellenti proprietà elettriche, il PEEK è in grado di mantenere le sue proprietà isolanti anche in condizioni difficili, come le alte temperature e l'elevata umidità. È un materiale ideale per l'isolamento elettrico ed è ampiamente utilizzato nell'industria dei semiconduttori. |
| È un nuovo tipo di plastica ingegneristica che può essere utilizzata come materiale strutturale resistente alle alte temperature e come materiale per l'isolamento elettrico. Può essere combinato con fibre di vetro o di carbonio per preparare materiali rinforzati. | |
| Il polietereterchetone modificato comprende il polieterchetone conduttivo rinforzato con fibre di carbonio nere, il polieterchetone conduttivo rinforzato con fibre di carbonio rosse, il polieterchetone rinforzato con minerali, il polieterchetone rinforzato con fibre di vetro e la resina PEEK. Sebbene il polietereterchetone abbia molte proprietà eccellenti, è costoso e questo ne limita l'applicazione in alcuni campi. Inoltre, la sua forza d'impatto è scarsa. Al fine di migliorare ulteriormente le sue prestazioni per soddisfare le prestazioni complete e le esigenze diversificate di vari settori, può essere modificato mediante riempimento, miscelazione, reticolazione, innesto e altri metodi per ottenere prestazioni migliori. Una lega di plastica PEEK più eccellente o un materiale composito PEEK. Ad esempio: la miscelazione del PEEK con il polietere consente di ottenere migliori proprietà meccaniche e di ritardare la fiamma; la miscelazione del PEEK con il PTFE per formare materiali compositi ha un'eccezionale resistenza all'usura e può essere utilizzata per produrre cuscinetti scorrevoli, anelli di tenuta dinamici e altre parti; il PEEK viene modificato con fibre di carbonio e altri riempimenti per ottenere materiali compositi PEEK rinforzati, che possono migliorare notevolmente la durezza, la rigidità e la stabilità dimensionale del materiale. | |
| Campo di produzione IT | Si prevede che la produzione di semiconduttori e le industrie elettroniche ed elettriche diventeranno un altro punto di crescita per le applicazioni della resina PEEK. Nell'industria dei semiconduttori, per ottenere un'elevata funzionalità e un basso costo, i wafer di silicio devono avere dimensioni maggiori e una tecnologia di produzione più avanzata. I requisiti per i materiali delle attrezzature nel processo di produzione dei semiconduttori sono: basso livello di polvere, basso rilascio di gas, bassa dissoluzione di ioni e basso assorbimento di acqua. Per i requisiti speciali, è qui che entra in gioco la resina PEEK. |
| Campo delle parti di macchine per ufficio | Per gli artigli di separazione delle fotocopiatrici, i cuscinetti speciali resistenti al calore, le catene, gli ingranaggi e così via, l'utilizzo della resina PEEK come materiale al posto del metallo può rendere i componenti leggeri, resistenti alla fatica e con lubrificazione senza olio. |
| Campo di copertura del filo | Il rivestimento in PEEK ha una buona resistenza alla fiamma. Senza l'aggiunta di alcun ritardante di fiamma, il suo livello di ritardante di fiamma può raggiungere il livello UL94 V-0. La resina PEEK presenta anche i vantaggi della resistenza al peeling e alle radiazioni (109 rad), per cui viene utilizzata in fili speciali nell'industria militare, nell'energia nucleare e in altri campi correlati. |
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