O PEEK tem as vantagens de uma elevada resistência mecânica, resistência a altas temperaturas, resistência ao impacto, retardador de chama, resistência a ácidos e álcalis, textura dura, longa vida útil, etc., e tem um grande número de aplicações na indústria automóvel, aeroespacial, dispositivos médicos e outros campos.
A resina PEEK foi utilizada pela primeira vez na indústria aeroespacial, substituindo o alumínio e outros materiais metálicos no fabrico de várias peças de aeronaves.
Na indústria automóvel, devido ao facto de a resina PEEK ter boa resistência ao atrito e boas propriedades mecânicas, é amplamente utilizada como matéria-prima para o fabrico de coberturas de motores, bem como para o fabrico de rolamentos, juntas, vedantes, anéis de embraiagem e outras peças do sistema de transmissão, travões e ar condicionado do automóvel.
A resina PEEK é o isolante elétrico ideal, em alta temperatura, alta pressão e alta humidade e outras condições de trabalho adversas, mas ainda mantém boas propriedades de isolamento elétrico, pelo que o campo da informação eletrónica se torna gradualmente a segunda maior área de aplicação da resina PEEK.
O fabrico de tubos de transporte de água ultra-pura, válvulas e bombas, na indústria de semicondutores, é normalmente utilizado para fabricar suportes de bolachas, diafragmas de isolamento eletrónico e uma variedade de dispositivos ligados.
Sendo um plástico de engenharia semi-cristalino, o PEEK é insolúvel em quase todos os solventes, com exceção do ácido sulfúrico concentrado, pelo que é normalmente utilizado para fabricar válvulas de compressores, anéis de pistão, vedantes e vários corpos de bombas químicas e componentes de válvulas.
A resina PEEK também pode suportar até 3.000 ciclos de autoclavagem a 134 graus C. Esta caraterística permite-lhe ser utilizada na produção de equipamento cirúrgico e dentário com elevados requisitos de esterilização e utilização repetida. Temperatura de moldagem do PEEK 320 graus ~ 390 graus C.
Temperatura de secagem: 160 ~ 185; tempo: 5H ~ 8H; temperatura do molde: 140 ~ 180. A temperatura de moldagem por injeção desse material é muito alta e causa danos mais graves à rosca. Ao configurar a máquina, a velocidade da rosca não pode ser excessiva; a pressão de injeção deve ficar em 100 ~ 130MPa e a velocidade de injeção em 40 ~ 80. Ao concluir a moldagem, limpe rapidamente a rosca com cera de PE; o PEEK não pode permanecer nela.
O PEEK apresenta desempenho extremamente elevado em muitas áreas, e suas peças moldadas por injeção têm grande potencial de desenvolvimento. Entretanto, elas também podem apresentar diversos defeitos, incluindo pontos de material frio, estrias prateadas, porosidade, linhas de solda e empenamento.
O autor toma como exemplo um anel de controlo da porta da cabina de uma aeronave e discute defeitos no processo de moldagem por injeção e a otimização do processo de peças moldadas por injeção de PEEK.
Análise de defeitos de moldagem de produtos PEEK
A figura abaixo mostra um produto PEEK preto com inserções para uma válvula, que foi moldado por injeção utilizando Victrex PEEK 450G. O produto tem 110mm de diâmetro e 15mm de espessura com inserções de aço M6 x 1.
A principal dificuldade deste produto no processo de moldagem é o facto de o produto ter defeitos de aparência, incluindo material frio, padrão prateado, orifícios de ar e marcas de fusão, etc. Existem vestígios de gating no meio da alimentação frontal.
Os defeitos de aparência foram analisados do ponto de vista humano, da máquina, do material, do método e do ambiente, e foram tomadas as medidas correspondentes, tendo sido obtidos bons resultados. As marcas do portão são removidas por maquinação após a moldagem para garantir que a superfície frontal é plana e a espessura cumpre os requisitos do projeto.
Problema de material frio
O problema do material frio tem duas razões principais, como segue：
Durante o processo de produção, o poço de material frio do molde de injeção não foi concebido de acordo com as especificações ou o poço de material frio foi removido.
De modo que o estado fundido do polímero na produção e o contato do molde de temperatura mais baixa, a parte frontal do estado fundido estará em transferência de calor e a temperatura diminuirá rapidamente, e assim menor para o ponto de fusão do PEEK 343 ℃, deve estar no estágio fundido do PEEK irá solidificar rapidamente em material frio.
Durante a produção, se não houver um poço de material frio no fim do canal, o material frio entrará facilmente no produto, causando defeitos nas peças moldadas por injeção.
Os materiais PEEK são fabricados num processo especial. Quando a espessura do produto é grande, o produto precisa de ser arrefecido durante muito tempo. A temperatura do bocal pode atingir os 400°C, mas a temperatura à volta do material não atinge esse valor, e a grande diferença de temperatura faz com que o calor se dissipe rapidamente.
Se a baixa temperatura do revestimento do canal de alimentação e o tempo de contacto com o bico da máquina de moldagem por injeção for longo, após a temperatura descer para o ponto de fusão do PEEK, o material fundido solidifica facilmente, interferindo assim no progresso do processo de moldagem por injeção. Portanto, quando a injeção do material e a manutenção de pressão estiverem concluídas, o cilindro deve ser retirado imediatamente para manter o molde e o bico a uma distância (antes do enchimento).
Para evitar que o bocal sofra o fenómeno de atraso de fluxo, deve ser definida uma extração de borracha adequada. O contacto direto da massa fundida com o ar, devido à diferença de temperatura, é propenso à solidificação. Se não houver tratamento, o PEEK solidificado entrará no molde, aparecendo na superfície do produto com a ajuda de molas, resultando em defeitos de material frio.
Problema do padrão prateado
Em algumas peças moldadas por injeção PEEK, as riscas prateadas junto à porta são normalmente causadas por humidade ou gás. O processo de plastificação do produto será acompanhado pela geração de gás, o que é muito provável que cause as riscas prateadas do produto.
Quando a velocidade da rosca da máquina de moldagem por injeção é alta, o gás entra no processo de plastificação e chega à superfície da peça moldada com o auxílio do fluxo em fonte. Ao passar pelo ponto de injeção sob alta pressão, ele produz estrias prateadas na superfície. Ajustar a contrapressão durante a moldagem evita de forma eficaz que o material fundido aprisione gás na plastificação.
A humidade proveniente de matérias-primas que não tenham sido adequadamente secas também é suscetível de provocar estrias prateadas, e os materiais PEEK podem absorver até 0,4% da humidade do ar enquanto estão sentados.
Durante a produção, a humidade absorvida entra na porta através da fusão, e a diferença de temperatura entre a parede da cavidade do molde e o material fundido é grande, resultando em estrias prateadas. Para evitar o padrão prateado, devemos prestar atenção ao controlo da humidade dentro de 0,2% na produção real.
O material deve ser armazenado uniformemente e não empilhado, e a altura da camada de material deve ser controlada em 20-30 mm. Antes da utilização, o PEEK deve ser seco numa estufa a 150-160°C durante 6-8 horas.
Problema de empeno
Quando o encolhimento, o arrefecimento de produtos desiguais e a cavidade do molde serão desviados, produzindo então o fenómeno de empenamento. De facto, o encolhimento em si não tem muito impacto, principalmente no processo de encolhimento gerado pela diferença.
Em condições normais, quando a contração é uniforme, as peças de PEEK moldadas por injeção mudam apenas de volume. Quando a contração não é uniforme, a peça moldada empena e se deforma.
Existem três factores principais, que são:
(1) Deformação causada pela espessura irregular da parede da peça moldada por injeção.
(2) Deformação causada por um ângulo de flexão acentuado da peça moldada por injeção.
(3) Deformações e fissuras causadas por tensões.
Recomendações de otimização do processo de moldagem por injeção de PEEK
Recomendações de temperatura do molde e taxa de resfriamento: na moldagem por injeção de PEEK, o controle desses dois parâmetros pode alterar as propriedades mecânicas do produto. Na maioria dos casos, a temperatura do molde para PEEK deve ser mantida em cerca de 175°C.
Quando a temperatura do molde é superior a 140°C, a temperatura do molde deve ser controlada a cerca de 175°C. Quando a temperatura do molde é superior a 140°C, os cristais PEEK crescem melhor, são mais completos e têm uma estrutura relativamente estável.
A taxa de arrefecimento adequada contribui para melhorar as propriedades mecânicas do produto; o arrefecimento lento e o arrefecimento rápido reduzem as propriedades mecânicas do produto. A forma cristalina do PEEK a uma determinada temperatura é um núcleo uniforme, se utilizar o método de arrefecimento lento, será fácil formar grandes cristais não homogéneos.
No entanto, quando a superfície do produto é arrefecida rapidamente, a taxa de arrefecimento interno não é suficientemente rápida e é propensa a tensões internas e fissuras, resultando numa diminuição das propriedades mecânicas do material.
Seleção da pressão de injeção
Quando a injeção de alta pressão é utilizada, o material é preenchido firmemente e o efeito de moldagem será bom, o que é propício para melhorar as propriedades mecânicas do PEEK. Mas a pressão é demasiado elevada, o produto será difícil de libertar, resultando na abrasão da superfície do produto, pelo que a pressão de injeção deve ser moderada. Quando a pressão de injeção é de 9,5 MPa, a pressão do cilindro de retenção é de 7,5 MPa e a contrapressão é de 0,5 a 1,5 MPa, o produto será moldado sem problemas.
Recomendações de temperatura
O PEEK é um tipo especial de plástico cristalino termoplástico. A sua temperatura de transição vítrea é de cerca de 143°C e o ponto de fusão é de cerca de 343°C.
A melhor faixa de temperatura do barril é 360 ~ 400 ℃, quando a superfície do produto é lisa e brilhante. 550 ℃ PEEK temperatura de decomposição térmica. Mas em altas temperaturas (acima de 410 ℃) de moldagem, devido à ação mecânica e à presença de uma pequena quantidade de ar, propensa à degradação e reações de reticulação, essas reações levam diretamente a mudanças em sua viscosidade de fusão, de modo que o brilho do produto varia.
Recomendação de tempo
O tempo de injeção deve ser de 6 s para assegurar que toda a cavidade é preenchida com material fundido suficiente, porque a espessura do produto processado é grande, e o tempo de retenção deve ser de 8 s para assegurar a reposição da redução de volume causada pela diminuição da temperatura de fusão na cavidade e para evitar a geração de buracos de ar após a remoção do material condensado do jito.
A aparência do produto não deve ser riscada durante a desmoldagem. Tanto uma pressão da cavidade superior quanto inferior à pressão atmosférica no momento da abertura do molde afetam a aparência dos produtos. Após os ajustes e a observação das mudanças de aparência, definiu-se o tempo de resfriamento em 35 s. Consulte nosso Guia completo de moldagem por injeção para obter uma visão abrangente.
