Was ist PEEK?
PEEK (Polyether Ether Keton) ist ein teilkristalliner Thermoplast aus der Familie der Polyaryletherketone (PAEK). Es wird verwendet, wenn eine hohe Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und chemische Beständigkeit erforderlich sind, die über das hinausgehen, was Standard-Konstruktionsplastik bieten kann. Wir haben diesen Leitfaden zusammengestellt, um Ihnen ein tieferes Verständnis für dieses Material zu vermitteln. Unsere Experten werden folgende Themen behandeln:
Erklärung des PEEK-Materials
Wofür wird PEEK-Kunststoff verwendet?
Eigenschaften von PEEK
Gängige Anwendungen
Vorteile und Nachteile des PEEK-Kunststoffs
Herstellungsprozesse für PEEK
Das PEEK-Material erklärt
In technischen Anwendungen steht PEEK an der Spitze der thermoplastischen Leistung und schließt die Lücke zwischen Metallen und Polymeren. Die Kosten sind deutlich höher als bei Standardkunststoffen, aber in hochzuverlässigen, hochleistungsfähigen Anwendungen ist PEEK oft das Material, das verwendet wird, wenn, wie das Sprichwort sagt, ein Versagen keine Option ist.
Ingenieure wählen PEEK-Material, wenn die Konstruktionsbeschränkungen eine Kombination aus Festigkeit, Hitzebeständigkeit und chemischer Trägheit erfordern, die ansonsten Metalllegierungen erfordern würde. In vielen Branchen hat es sich von einer Spezialoption zu einem Basismaterial für geschäftskritische Komponenten entwickelt, unterstützt durch jahrzehntelange bewährte Leistung in Luft- und Raumfahrt, Energie und medizinischen Systemen. Dieser Ruf macht PEEK nicht nur zu einer Materialwahl, sondern zu einer Ingenieurstrategie zur Verlängerung der Lebensdauer von Komponenten, zur Reduzierung der Wartungsintervalle und zur Bewältigung extremer Betriebsbedingungen.
Wofür wird PEEK-Kunststoff verwendet?
Das PEEK-Kunststoff wird in Umgebungen eingesetzt, in denen herkömmliche technische Kunststoffe die Leistungsanforderungen nicht erfüllen können. Es behält seine Festigkeit und seine Maßhaltigkeit bei anhaltend hohen Temperaturen bei, widersteht der Zersetzung in chemisch aggressiven Medien und verträgt starke mechanische Belastungen. Die Kombination aus geringem Gewicht und hoher Festigkeit macht es zu einem effektiven Ersatz für Metall in Konstruktionen, in denen eine Massenreduzierung entscheidend ist.
Eigenschaften von PEEK
Die folgenden Daten definieren den Leistungsbereich von PEEK in Bezug auf mechanische, thermische, elektrische und umweltbezogene Parameter. Die Werte basieren auf standardisierten Testmethoden und repräsentieren die typische Leistung von unverstärkten Typen unter kontrollierten Bedingungen.
|
Mechanische Eigenschaften |
Parameter |
Wert |
Einheit |
DIN/EN/ISO |
|
Elastizitätsmodul (Zugversuch) |
1mm/min |
4200 |
MPa |
527-2 |
|
Zugfestigkeit |
50mm/min |
116 |
MPa |
527-2 |
|
Zugfestigkeit bei Erreichen der Dehngrenze |
50mm/min |
116 |
MPa |
527-2 |
|
Dehnung bei Erreichen der Dehngrenze |
50mm/min |
5 |
% |
527-2 |
|
Dehnung bei Bruch |
50mm/min |
15 |
% |
527-2 |
|
Biegefestigkeit |
2mm/min 10N |
175 |
MPa |
178 |
|
Elastizitätsmodul (Biegeprüfung) |
2mm/min 10N |
4200 |
MPa |
178 |
|
Druckfestigkeit |
1%/2% 5mm/min 10N |
23/43 |
MPa |
604 |
|
Druckmodul |
5mm/min 10N |
3400 |
MPa |
604 |
|
Schlagzähigkeit (Charpy) |
Max. 7,5J |
Anmerkung |
kJ/m² |
179-1eU |
|
Kerbschlagzähigkeit (Charpy) |
Max. 7,5J |
4 |
kJ/m² |
179-1eU |
|
Kugelindentaktionshärte |
– |
253 |
MPa |
2039-1 |
|
Wärmetechnische Eigenschaften |
Parameter |
Wert |
Einheit |
DIN/EN/ISO |
|
Glasübergangstemperatur |
– |
150 |
°C |
53765 |
|
Schmelztemperatur |
– |
341 |
°C |
53765 |
|
Wärmeformbeständigkeit |
HDT, Methode A |
162 |
°C |
ISO-R 75 Methode A |
|
Betriebstemperatur |
Kurzfristig |
300 |
°C |
– |
|
Betriebstemperatur |
Langfristig |
260 |
°C |
– |
|
Thermische Ausdehnung (CLTE) |
23-60°C, Lang |
5 |
10-5K -1 |
11359-1;2 |
|
Thermische Ausdehnung (CLTE) |
23-100°C, Lang |
5 |
10-5K -1 |
11359-1;2 |
|
Thermische Ausdehnung (CLTE) |
100-150°C, Lang |
7 |
10-5K -1 |
11359-1;2 |
|
Spezifische Wärme |
– |
1.1 |
J/(g*K) |
22007-4:2008 |
|
Wärmeleitfähigkeit |
– |
0.27 |
W/(K*m) |
22007-4:2008 |
|
Elektrische Eigenschaften |
Parameter |
Wert |
Einheit |
DIN/IEC |
|
Oberflächenwiderstand |
– |
1014 |
Ω |
60093 |
|
Weitere Eigenschaften |
Parameter |
Wert |
Einheit |
DIN/EN/ISO/IEC |
|
Wasseraufnahme |
24h/96h (23°C) |
0.02/0.03 |
% |
62 |
|
Beständigkeit gegen heißes Wasser/Basen |
– |
+ |
– |
– |
|
Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse |
– |
– |
– |
– |
|
Entflammbarkeit (UL94) |
Aufgeführt (Wert @ 1,5 mm) |
V0 |
– |
60695-11-10 |
|
Mit FDA-Zulassung (Food and Drug Administration) |
– |
JA |
– |
– |
Gängige Anwendungen
PEEK wird in Umgebungen eingesetzt, in denen Festigkeit, Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität von entscheidender Bedeutung sind.
Madenschrauben – innensechskant
Ideal, wenn der Schraubenkopf bündig sitzen muss. Diese Hochleistungs-Verbindungselemente sind für eine sichere Halterung von Bauteilen konzipiert und verwenden einen Gewinde-Innensechskantantrieb. Hervorragende Festigkeit, chemische Beständigkeit und Maßhaltigkeit unter anspruchsvollen Bedingungen. UL94 V-0.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Ideal für Geräte, die eine wiederholte Sterilisation erfordern
– Halbleitersysteme, die in Hochtemperatur- oder korrosiven Umgebungen arbeiten, einschließlich Waferhandhabungssysteme und Vakuumkammern.
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Zyinderkopfform mit innensechskant
Ein zylindrischer Kopf mit einem inneren sechskant-betätigung ermöglicht eine positive Verbindung mit einem Inbusschlüssel, was eine präzise Drehmomentkontrolle gewährleistet und das Risiko, den Antrieb zu verrunden, verringert. Diese Befestigungselemente behalten ihre mechanischen Eigenschaften bei kontinuierlichem Einsatz bei Temperaturen bis zu 260 °C bei.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Geeignet für Geräte, die eine wiederholte Sterilisation erfordern
– Elektronik: Für Baugruppen und Einrichtungen, die Hitze oder korrosiven Medien ausgesetzt sind.
– Automobilindustrie: Befestigt Bauteile in hochtemperatur- oder chemisch aggressiven Bereichen, insbesondere in der Nähe von Sensoren, Elektronik und leichten Verbundstrukturen
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Schrauben mit großem kopf – extrem niedriger kopf
Der extrem niedrige Kopf sitzt bündig mit der Oberfläche und bietet eine kompakte, flachprofilierte Passform für montagekritische Anwendungen. Hält kontinuierlichen Betriebstemperaturen bis zu 260 °C stand, ohne an Festigkeit oder Stabilität zu verlieren.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Für Geräte, die eine wiederholte Sterilisation erfordern
– Elektronik: Perfekt für Baugruppen und Vorrichtungen, die Hitze oder korrosiven Medien ausgesetzt sind.
– Automobil: Befestigung in Bereichen mit geringem Freiraum, wie z. B. Sensorgehäusen, Batteriegehäusen und Steuerungsmodulen. Auch für flächenbündige Paneele, bei denen elektrische Isolation und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.
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Flache Unterlegscheiben
Es entsteht eine stabile, einheitliche Auflagefläche, die die Lasten gleichmäßig verteilt, was dazu beiträgt, den Verschleiß während der Montage zu minimieren und die Lebensdauer der verbundenen Komponenten zu verlängern. Gut geeignet für Anwendungen, die starken mechanischen Kräften oder häufigen Bewegungen ausgesetzt sind. Behält die strukturelle Integrität und Leistung bei Temperaturen bis zu 260 °C bei.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Isoliertund schützt Komponenten in chirurgischen Instrumenten, Diagnosegeräten und Sterilisationsausrüstung
– Elektronik: Verwendet für elektrische Isolation und zur Lastverteilung in Leiterplattenhalterungen, Halbleiterwerkzeugen und Reinraumsystemen
– Automobilindustrie: Schützt & isoliert die Befestigungselemente in Sensorgehäusen, Batteriegehäusen und Leichtbauteilen aus Verbundwerkstoffen elektrisch.
Sechskantmuttern
Speziell entwickelt für anspruchsvolle Umgebungen, in denen herkömmliche Metall- oder Standard-Kunststoffmuttern anfällig für Korrosion sind. Die sechseckige Form ermöglicht eine einfache Befestigung mit gängigen Handwerkzeugen und sorgt für einen stabilen, zuverlässigen Halt in Gewindeverbindungen.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Ideal für Geräte, die eine wiederholte Sterilisation erfordern
– Elektronik: Sicherung von Teilen in wärme- oder chemikalienexponierten Baugruppen wie Halbleiterwerkzeugen
– Automobilindustrie: Befestigung von nicht leitfähigen oder korrosionsbeständigen Verbindungen in Sensoren, Batteriesystemen und Steuerungsmodulen
Sechskantschrauben
Inklusive eines vollgewindenen Schaftes, um die Scherfestigkeit zu maximieren und eine präzise Ausrichtung innerhalb einer Baugruppe zu gewährleisten. Die Geometrie unterstützt eine kraftschlüssige Befestigung und eine sichere Installation mit Standardwerkzeugen und bietet zuverlässige Leistung sowohl bei der Montage als auch bei der Wartung. Sie können kontinuierlichen Betriebstemperaturen bis zu 260 °C standhalten.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Befestigung von Komponenten in chirurgischen Instrumenten, Diagnosegeräten und Sterilisationsgeräten, wo chemische Beständigkeit und wiederholtes Autoklavieren erforderlich sind
– Elektronik: Befestigung von Halbleiterbearbeitungswerkzeugen, Leiterplattenmontagesystemen und anderen Baugruppen, die Hitze, Chemikalien oder Reinraumbedingungen ausgesetzt sind
– Automobilindustrie: Dort, wo nicht leitfähige, korrosionsbeständige Befestigungselemente für Sensoren, Batteriegehäuse und Gehäuse für Leistungselektronik benötigt werden
Senkkopfschrauben
Durch das senkkopfprofil sitzt der Verschluss bündig mit der Materialoberfläche und sorgt für eine glatte, flache Oberfläche, die sich ideal für Präzisionsmontagen eignet. Es behält mechanische Festigkeit und Maßhaltigkeit bei kontinuierlichen Betriebstemperaturen bis zu 260 °C bei.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Befestigt Montageplatten, Abdeckungen oder Befestigungen an chirurgischen und diagnostischen Geräten, wo bündige Oberflächen Hygiene und Handhabung erleichtern
– Elektronik – Befestigt Komponenten in Halbleiterwerkzeugen, Leiterplattenbaugruppen oder Gehäusen, wo hervorstehende Befestigungselemente Bewegungen oder Freiräume behindern könnten
– Automobilindustrie: Befestigt Verkleidungen, Abdeckungen oder leichte Paneele in hochtemperaturbelasteten, korrosionsanfälligen Bereichen, die ein bündiges Finish erfordern
Sechskant-Abstandhalter mit Gewinde
Mit Innengewinde und einem sechseckigen Körper für das Anziehen mit einem Werkzeug. Halten Sie Teile in präziser Ausrichtung und Abständen. Die Gewinde widerstehen dem Lösen durch Vibrationen. Geringe Gasentwicklung und ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht machen sie für Präzisionsmontage und Reinraumbedingungen geeignet.
Anwendungen:
– Luft- und Raumfahrt: Für elektrische Isolation & Abstandshaltung von Komponenten in der Avionik, an Schalttafeln und in Sensorsystemen, die in einer Umgebung mit hohen Temperaturen oder Vibrationen arbeiten
– Telekommunikation: Befestigung & Ausrichtung von Leiterplatten, Steckverbindern und Gehäusen in der Netzwerkinfrastruktur, wo Isolation & Maßhaltigkeit unerlässlich sind
– Halbleiterfertigung: Abstandshaltung & Befestigung von Komponenten in Wafer-Handhabungssystemen, Prüfeinrichtungen und Reinraummaschinen, wo ein geringes Ausgasen & eine chemische Beständigkeit erforderlich sind
Entlüftet schrauben mit großem kopf
Der zentrale Belüftungskanal ermöglicht das Entweichen von eingeschlossenen Gasen oder Flüssigkeiten und macht sie besonders effektiv in Vakuum- oder druckempfindlichen Systemen. Bewahrt in kontinuierlichem Betrieb bis zu 260 °C die Formstabilität und Leistung bei.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Für Geräte, die sterilisiert werden müssen, und vakuumunterstützte Geräte, bei denen das Entlüften den Druckanstieg verhindert
– Elektronik: Befestigung von Halbleiterverarbeitungswerkzeugen und Reinraumanordnungen. Auch Gehäuse, die belüftet werden müssen, um eingeschlossene Luft oder Verunreinigungen zu vermeiden.
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Schrauben mit zylinderkopf und Schlitz
Der zylinderförmige Kopf mit einem Schlitzantrieb ermöglicht eine präzise Drehmomentanwendung mit Standardwerkzeugen, während das breite Kopfprofil die Kontaktfläche vergrößert, um eine bessere Lastverteilung und Montagezuverlässigkeit zu gewährleisten. Bewahrt die strukturelle Integrität bei kontinuierlichen Betriebstemperaturen bis zu 260 °C.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Befestigen von Komponenten in Diagnosegeräten, chirurgischen Instrumenten und Sterilisationsausrüstung, wo chemische Beständigkeit und wiederholte Reinigung erforderlich sind
– Elektronik: Befestigung von Teilen in Halbleiterwerkzeugen, Leiterplattenbefestigungen und Reinraumausrüstung, wo Isolierung und Stabilität entscheidend sind
– Automobilindustrie: Befestigung von nicht leitfähigen oder korrosionsbeständigen Komponenten in Sensoren, Steuerungsmodulen und elektrischen Gehäusen, die Hitze oder aggressiven Flüssigkeiten ausgesetzt sind
Sechskant-Abstandhalter mit Außen-/Innengewinde
Der sechseckige Körper ermöglicht einen festen Halt mit Standardwerkzeugen während der Installation, während das Innengewinde eine vielseitige Stapelung oder Kupplung von Komponenten für eine präzise Ausrichtung und einen präzisen Abstand ermöglicht. Bewahrt die strukturelle Integrität bei kontinuierlichen Betriebstemperaturen bis zu 260 °C.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Abstandshalter & Ausrichtung von Komponenten in Diagnosegeräten, chirurgischen Instrumenten & Sterilisationsanlagen
– Elektronik: Befestigung & Trennung von Leiterplatten, Steckverbindern & Halbleiterwerkzeugen, wo Isolierung & Maßhaltigkeit wichtig sind
– Automobilindustrie: Bietet korrosionsbeständige, elektrisch isolierende Abstandshalter für Sensoren, Steuermodule und batteriebezogene Baugruppen
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Schrauben mit großem Kopf – kurzkopf
Die reduzierte Kopfhöhe macht diese Befestigungselemente für Baugruppen mit begrenztem Freiraum geeignet und bietet dennoch eine sichere und zuverlässige Befestigung. Bewahrt mechanische Festigkeit und Stabilität bei kontinuierlichen Betriebstemperaturen bis zu 260 °C.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Befestigt Komponenten in kompakten chirurgischen Geräten, Diagnosegeräten und Sterilisationsanlagen, wo der Platz begrenzt ist.
– Elektronik: Befestigt Teile in Halbleiterwerkzeugen, Leiterplattenbaugruppen und Gehäusen, wo Hardware mit geringem Profil erforderlich ist
– Automobilindustrie: Für die Montage von Komponenten in beengten Räumen wie Sensorgehäusen, Batteriegehäusen und Steuerungsmodulen, die Hitze- und Korrosionsbeständigkeit erfordern
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Flachkopf – Torx
Die flachkopfform bietet eine breite Auflagefläche für eine gleichmäßige Lastverteilung und trägt dazu bei, die Montageoberfläche vor Beschädigungen zu schützen. Das torx-Antriebsdesign gewährleistet eine effiziente Drehmomentübertragung und minimiert das Risiko eines Cam-Out im Vergleich zu herkömmlichen Schraubenantrieben. Bewahrt seine Eigenschaften bei kontinuierlichen Betriebstemperaturen bis zu 260 °C.
Anwendungen:
– Medizintechnik: Befestigt Komponenten in Diagnosegeräten, chirurgischen Instrumenten und Sterilisationsanlagen, wo wiederholte Reinigung und chemische Beständigkeit unerlässlich sind
– Elektronik: Befestigen von Teilen in Halbleiterwerkzeugen, Leiterplattenbaugruppen und Gehäusen, wo Hardware mit geringem Profil erforderlich ist
– Automobilindustrie: Zur Montage von Komponenten in beengten Räumen wie Sensorgehäusen, Batteriegehäusen und Steuerungsmodulen, die Hitze- und Korrosionsbeständigkeit erfordern
Vorteile und Nachteile von PEEK-Kunststoffen
Die Haltbarkeit und der breite Temperaturbereich von PEEK, insbesondere seine Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, machen es zu einer effektiven Lösung für Hersteller. Die Nachfrage nach diesem Material steigt unter den Herstellern, da der Bedarf an höheren mechanischen Eigenschaften bei leichtem Gewicht zunimmt.
Vorteile
● Hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit:
PEEK-Produkte können im Allgemeinen Temperaturen bis zu 180 °C Dauerbetrieb standhalten und gewährleisten so eine lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen. Der Temperaturbereich von PEEK variiert je nach Sorte. Einige Sorten können kontinuierlich bei Temperaturen bis zu 250 °C verwendet werden. Beachten Sie, dass der Temperaturbereich des PEEK-Materials bei -70 °C beginnt. Die Schmelztemperatur des PEEK-Materials liegt in der Regel bei 341 °C.
● Mechanische Festigkeit und hohe Dimensionsstabilität:
Das PEEK-Kunststoffmaterial weist hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit, Steifigkeit, Kriech- und Ermüdungswiderstand auf, was die Herstellung von leichten Teilen und eine bessere Leistung im Laufe der Zeit ermöglicht. Die Verschleißfestigkeit in abrasiven oder feuchten Umgebungen, ein niedriger Reibungskoeffizient und eine hervorragende Verschleißfestigkeit können dazu beitragen, die Lebensdauer zu verlängern und die Integrität der Teile zu erhalten.
● Leichte Ausführung:
Die Dichte des PEEK-Materials beträgt etwa 1,30 g/cm³, was etwa einem Fünftel bis einem Sechstel der Dichte gängiger Metalle entspricht. Deshalb wird es oft für gewichtsempfindliche Konstruktionen gewählt.
● Chemische Beständigkeit:
Ein PEEK-Bauteil weist eine hervorragende chemische Beständigkeit auf, selbst bei hohen Temperaturen. Dank der Fähigkeit des Materials, vielen Säuren, Basen und Kohlenwasserstoffen standzuhalten organische Lösungsmittel.
● Elektrische Leistung:
Ist PEEK elektrisch leitfähig? Nein. Die elektrischen Eigenschaften von PEEK sind über einen weiten Temperatur- und Frequenzbereich hinweg ausgezeichnet. Mit außergewöhnlichen Isoliereigenschaften ist PEEK hervorragend für den Elektrotechnik- und Elektronikbereich geeignet, insbesondere wenn man die Hitzebeständigkeit von PEEK berücksichtigt.
● Wärmedämmung:
Die thermischen Eigenschaften des PEEK-Materials verleihen ihm einen niedrigen Wärmeleitkoeffizienten. Daher bietet PEEK eine hervorragende Isolierung. Die mechanischen Eigenschaften von PEEK und seine Hochtemperaturbeständigkeit machen es zur idealen Wahl für thermische Stabilität.
● Beständigkeit gegen Hydrolyse:
PEEK-Produkte wurden erfolgreich eingesetzt, um die Zuverlässigkeit von Komponenten zu verbessern. Aufgrund der geringen Feuchtigkeitsaufnahme hydrolysiert PEEK nicht in Gegenwart von Wasser (Süßwasser, Salzwasser oder Dampf), selbst bei hohen Temperaturen.
● Recyclebar:
Die Eigenschaften des PEEK-Kunststoffs machen ihn vollständig recycelbar und halogenfrei. Das Polymer PEEK entspricht auch der europäischen RoHS-Richtlinie und der REACH-Verordnung.
Nachteile
● Kosten
Mit einem Schmelzpunkt von etwa 341 °C ist PEEK deutlich teurer als herkömmliche technische Thermoplaste. Für großvolumige oder kostensensitive Projekte Die Produktion, allein die Materialkosten können prohibitive sein, es sei denn, ihre Leistung ist. Die Vorteile sind für das Design wesentlich.
● Verarbeitung Anforderungen
PEEK erfordert eine Form- oder Extrusionsausrüstung, die bei hohen Temperaturen arbeiten kann. Obwohl das Spritzgießen weit verbreitet ist, erfordert es eine strenge Temperaturregelung und Werkzeuge, die in der Lage sind, die hohe Viskosität des Materials zu bewältigen, was die Fertigungs-Komplexität und -Kosten erhöht.
● Verfügbarkeit
PEEK-Material wird in kleineren Mengen als gängige Kunststoffe wie Polypropylen oder Polyethylen produziert. Das Angebot kann in einigen Bereichen begrenzt sein, was zu längeren Lieferzeiten und höheren Kosten führen kann. Wir empfehlen Ihnen, die Materialverfügbarkeit frühzeitig im Projekt zu überprüfen, um Verzögerungen zu vermeiden.
● UV-Beständigkeit
Ohne Stabilisatoren verschlechtert sich das PEEK-Material bei längerer UV-Bestrahlung, sodass es für den ungeschützten Einsatz im Freien ungeeignet ist. Durch das Hinzufügen von UV-Stabilisatoren kann seine Haltbarkeit bei Anwendungen, die der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, verbessert werden.
Herstellungsprozesse für PEEK
Der Schmelzpunkt von PEEK von etwa 341 °C erfordert eine für den Hochtemperaturbetrieb ausgelegte Verarbeitungsausrüstung. Da es teilkristallin ist, müssen die Schmelz- und Abkühlphasen streng kontrolliert werden, um das richtige Maß an Kristallinität zu erreichen, das seine mechanische Festigkeit, Hitzetoleranz und chemische Beständigkeit bestimmt.
1. Spritzgießen
Das Spritzgießen wird häufig für PEEK verwendet, erfordert jedoch eine strenge Temperaturkontrolle.
● Zylindertemperatur: 370–420°C, um das Polymer vollständig ohne Zersetzung zu schmelzen.
● Halten Sie zwischen 160–200°C, um eine ordnungsgemäße Kristallisation zu erreichen und amorphe Bereiche zu vermeiden, die die Teilefestigkeit verringern.
● Wichtige Überlegungen: Berücksichtigen Sie einen Schrumpf von bis zu 2,5 % beim Formdesign, positionieren Sie die Einspritzstelle, um Scherwärme zu minimieren, und verwenden Sie verschleißfeste Schrauben- und Zylindermaterialien, um die hohe Viskosität und die abrasiven Füllstoffe von PEEK zu handhaben.
2. Extrudieren
Durch das Extrudieren von PEEK entstehen kontinuierliche Vorformlinge wie Stäbe, Platten, Rohre und beschichtete Drähte.
● Temperaturprofil: Ähnlich wie beim Spritzguss, wobei die Zonen sorgfältig abgestuft sind, um unaufgeschmolzenes Granulat oder thermischen Abbau zu verhindern.
● Kühlsteuerung: Die Kristallinität kann durch die Kühlgeschwindigkeit beeinflusst werden – eine schnelle Abkühlung führt zu einer geringeren Kristallinität und damit zu einer höheren Duktilität, während eine langsamere Abkühlung die Steifigkeit und die chemische Beständigkeit erhöht.
● Ausrüstungsanforderungen: Extruder müssen korrosions- und verschleißbeständig sein, insbesondere bei der Verarbeitung von gefüllten Typen, die Glas- oder Kohlefasern enthalten.
3. Druckformen
Beim Druckformen wird PEEK-Pulver oder -Granulat in eine beheizte Formkammer gegeben, hoher Druck wird angelegt und gehalten, bis sich das Polymer vollständig verfestigt hat.
● Verarbeitungtemperatur: Etwa 370–400°C für ungefüllte Typen; etwas höher für gefüllte Compounds.
● Druck: Ausreichend, um Hohlräume zu beseitigen und eine vollständige Verfestigung zu gewährleisten, oft 1–2 MPa während des Schmelzeflusses, gefolgt von einem höheren Haltedruck während des Abkühlens.
● Vorteile: Gut geeignet für dicke Abschnitte oder große Bauteile, bei denen das Spritzgießen unpraktisch ist. Die Kühlung muss kontrolliert werden, um innere Spannungen zu vermeiden.
4. CNC-Bearbeitung
Die Bearbeitung erfolgt in der Regel an extrudierten oder spritzgegossenen Formkörpern.
●
Werkzeuge: Scharfe Hartmetall- oder Diamantwerkzeuge werden bevorzugt, um die Wärmeentwicklung zu reduzieren und die Maßgenauigkeit zu erhalten.
● Schneidgeschwindigkeiten: Niedriger als bei Metallen; zu hohe Oberflächengeschwindigkeiten können aufgrund lokaler Erwärmung zu Weichung und Verklebung führen.
● Spannelemente: Da PEEK im Vergleich zu Metallen ein relativ niedriges Modul aufweist, sollte der Spanndruck für die Stabilität ausreichen, aber nicht zu hoch sein, um eine Verformung zu vermeiden.
● Formstabiltität: Bei bearbeiteten Teilen kann ein Glühen erforderlich sein, um die Restspannungen vor der endgültigen Bearbeitung zu beseitigen.
5. Additive Fertigung (3D-Druck)
PEEK wird zunehmend über die Hochtemperatur-Fused-Filament-Fabrication (FFF) und das selektive Lasersintern (SLS) verarbeitet.
●
FFF-Anforderungen: Düsentemperaturen von 400–450°C, beheizte Baukammern >120°C und beheizte Bauplattformen bei ca. 120–160°C.
● Kontrolle der Kristallinität: Eine Nachglühung nach dem Drucken kann verwendet werden, um die Kristallinität zu erhöhen und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
● SLS-Überlegungen: Eine präzise Kontrolle der Temperatur des Pulverbetts (kurz unterhalb des Schmelzpunkts) ist erforderlich, um Verzug zu verhindern und eine gleichmäßige Schichtbindung zu erzielen.
● Herausforderungen: Konsistente Schicht-zu-Schicht-Haftung aufrechterhalten und Verzug aufgrund der hohen Schrumpfrate von PEEK minimieren.
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