¿Qué es el PEEK?

El PEEK (Poliéter éter cetona) es un termoplástico semicristalino de la familia de las poliariletercetonas (PAEK). Se utiliza cuando se requieren una alta resistencia, resistencia a la temperatura y resistencia química más allá de lo que los plásticos de ingeniería estándar pueden proporcionar. Hemos elaborado esta guía para brindarle una comprensión más profunda de este material. Nuestros expertos tratarán los siguientes temas:

Explicación del material PEEK
¿Para qué se utiliza el plástico PEEK?
Propiedades del PEEK
Aplicaciones habituales
Ventajas y desventajas del plástico PEEK
Procesos de fabricación de PEEK

Explicación del material PEEK

En términos de ingeniería, el PEEK ocupa el ápice del rendimiento termoplástico, cerrando la brecha entre los metales y los polímeros. Su coste es significativamente más alto que el de los plásticos convencionales, pero en contextos de alta fiabilidad y alto rendimiento, el PEEK suele ser el material de referencia cuando, como dice el dicho, el fracaso no es una opción.

Los ingenieros eligen el material PEEK cuando las limitaciones de diseño exigen una combinación de resistencia, tolerancia al calor e inertez química que, de otro modo, requeriría aleaciones metálicas. En muchas industrias, ha pasado de ser una opción especializada a un material básico para componentes críticos, respaldado por décadas de servicio comprobado en sistemas aeroespaciales, energéticos y médicos. Esta reputación hace que PEEK no sea solo una opción de material, sino una estrategia de ingeniería para extender la vida útil de los componentes, reducir los intervalos de mantenimiento y resistir condiciones operativas extremas.

Puede obtener más información en la Guía definitiva de plásticos de ingeniería de nuestros expertos.
 

 

¿Para qué se utiliza el plástico PEEK?

El plástico PEEK se especifica en entornos donde los plásticos de ingeniería convencionales no pueden cumplir con los requisitos de rendimiento. Mantiene su resistencia y estabilidad dimensional bajo temperaturas elevadas sostenidas, resiste la degradación en medios químicamente agresivos y tolera cargas mecánicas pesadas. Su combinación de bajo peso y alta resistencia lo convierte en un sustituto eficaz del metal en diseños donde la reducción de la masa es fundamental.

Propiedades del PEEK

Los siguientes datos definen el rendimiento del PEEK en parámetros mecánicos, térmicos, eléctricos y ambientales. Los valores se basan en métodos de prueba estandarizados y representan el rendimiento típico de las calidades sin carga bajo condiciones controladas.

Propiedades mecánicas	Parámetro	Valor	Unidad	DIN/EN/ISO
Módulo de elasticidad (ensayo de tracción)	1mm/min	4200	MPa	527-2
La fuerza de tensión	50mm/min	116	MPa	527-2
Resistencia a la tracción en el límite de elasticidad	50mm/min	116	MPa	527-2
Alargamiento en el límite de elasticidad	50mm/min	5	%	527-2
Elongación a la rotura	50mm/min	15	%	527-2
Resistencia a la flexión	2mm/min 10 N	175	MPa	178
Módulo de elasticidad (prueba de flexión)	2mm/min 10 N	4200	MPa	178
La resistencia a la compresión	1%/2% 5mm/min 10 N	23/43	MPa	604
Módulo de compresión	5mm/min 10 N	3400	MPa	604
Resistencia al impacto (Charpy)	máx 7,5 J	N.B.	kJ/m²	179-1eU
Resistencia al impacto con muesca (Charpy)	máx 7,5 J	4	kJ/m²	179-1eU
Dureza de la indentación de la bola	–	253	MPa	2039-1

Propiedades térmicas	Parámetro	Valor	Unidad	DIN/EN/ISO
Temperatura de transición vítrea	–	150	°C	53765
Temperatura de fusión	–	341	°C	53765
Temperatura de deformación térmica	HDT, Método A	162	°C	Método A del token ISO75 R
Temperatura de servicio:	Corto plazo	300	°C	–
Temperatura de servicio:	Largo plazo	260	°C	–
Expansión térmica (CLTE)	23-60°C, largo	5	10-5K -1	11359-1;2
Expansión térmica (CLTE)	23-100°C, Long	5	10-5K -1	11359-1;2
Expansión térmica (CLTE)	100-150°C, largo	7	10-5K -1	11359-1;2
Calor específico	–	1,1	J/(g*K)	22007-4:2008
Conductividad térmica	–	0,27	W/(K*m)	22007-4:2008

 

propiedades eléctricas.	Parámetro	Valor	Unidad	DIN/IEC
Resistencia superficial	–	1014	Ω	60093

Otras propiedades	Parámetro	Valor	Unidad	DIN/EN/ISO/IEC
Absorción de agua	24h/96h (23 °C)	0.02/0.03	%	62
Resistencia al agua caliente/bases	–	+	–	–
Resistencia a la intemperie	–	–	–	–
Inflamabilidad (UL94)	Indicado (valor a 1,5 mm)	V0	–	60695-11-10
FDA aprobada	–	SÍ	–	–

 

Aplicaciones habituales

El PEEK se utiliza en entornos donde la resistencia, la resistencia al calor y la estabilidad química son fundamentales.
 

Arandelas planas

Crea una superficie de apoyo estable y uniforme que distribuye las cargas de manera uniforme, lo que ayuda a minimizar el desgaste durante el ensamblaje y prolongar la vida útil de los componentes conectados. Adecuado para aplicaciones sujetas a fuerzas mecánicas intensas o movimiento frecuente. Mantiene la integridad estructural y el rendimiento a temperaturas de hasta 260 °C.

Aplicaciones:
– Médico: Aíslay protege los componentes de los instrumentos quirúrgicos, dispositivos de diagnóstico y equipos de esterilización
– Electrónica: Se utiliza para el aislamiento eléctrico y para distribuir cargas en montajes de PCB, herramientas de semiconductores y sistemas de salas limpias
– Automotriz: Protege e isola eléctricamente los sujetadores en carcasas de sensores, envolventes de baterías y conjuntos compuestos ligeros

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Ventajas y desventajas de los plásticos PEEK

La durabilidad y el amplio rango de temperaturas de PEEK, especialmente su resistencia a las altas temperaturas, lo convierten en una solución efectiva para los fabricantes. La demanda de este material está aumentando entre los fabricantes a medida que aumenta la necesidad de propiedades mecánicas más altas con un peso más ligero.

Ventajas

●    Excelente resistencia a altas temperaturas:
Los productos de PEEK pueden soportar, en general, temperaturas de hasta 180 °C de uso continuo, lo que garantiza una larga vida útil y fiabilidad en entornos adversos. El rango de temperaturas del PEEK varía, dependiendo de la calidad. Algunas calidades pueden utilizarse de forma continua a temperaturas de hasta 250 °C. Tenga en cuenta que el rango de temperaturas del material PEEK comienza en -70 °C. La temperatura de fusión del material PEEK es generalmente de 341 °C.
 
●    Resistencia mecánica y alta estabilidad dimensional:
El material plástico PEEK presenta excelentes propiedades en términos de resistencia, rigidez, fluencia y fatiga, lo que permite la fabricación de piezas ligeras y un mejor rendimiento con el tiempo. La resistencia al desgaste en entornos abrasivos o húmedos, un bajo coeficiente de fricción y una excelente resistencia al desgaste pueden ayudar a prolongar la vida útil y mantener la integridad de las piezas.
 
●    Ligero
La densidad del material PEEK es de aproximadamente 1,30 g/cm³, aproximadamente una quinta parte a una sexta parte de la densidad de los metales comunes, por lo que a menudo se elige para diseños sensibles al peso.
 
●    Resistencia química
Un componente de PEEK tiene una resistencia química excepcional, incluso a altas temperaturas gracias a la capacidad del material para resistir muchos ácidos, bases, hidrocarburos y otros productos químicos disolventes orgánicos.
 
●     Rendimiento eléctrico:
¿El PEEK es eléctricamente conductor? No. Las propiedades eléctricas del PEEK son excelentes en un amplio rango de temperaturas y frecuencias. Con excepcionales características de aislamiento, el PEEK es excepcional para la ingeniería eléctrica y la electrónica, especialmente cuando se tiene en cuenta la resistencia al calor del PEEK.
 
●    Aislamiento térmico:
Las propiedades térmicas del material PEEK le otorgan un bajo coeficiente de conductividad térmica. Por lo tanto, el PEEK ofrece un excelente aislamiento. Las propiedades mecánicas del PEEK y su resistencia a altas temperaturas lo convierten en una opción ideal para la estabilidad térmica.
 
●    Resistencia a la hidrólisis:
Los productos de PEEK se han utilizado con éxito para mejorar la fiabilidad de los componentes. Con una baja absorción de humedad, el PEEK no se hidroliza en presencia de agua (agua dulce, agua salada o vapor), incluso a altas temperaturas.
 
●    Reciclables.

Las propiedades de los plásticos Peek lo hacen completamente reciclable y libre de halógenos. El polymer PEEK también cumple con la directiva europea RoHS y REACH.

Desventajas

●    Costo

Con un punto de fusión de aproximadamente 341 °C, el PEEK es significativamente más caro que los termoplásticos de ingeniería comunes. Para volúmenes grandes o sensibles al costo. La producción, el gasto en materiales por sí solo puede ser prohibitivo a menos que su rendimiento sea... Los beneficios son esenciales para el diseño.

●    Requisitos de procesamiento

El PEEK requiere equipos de moldeo o extrusión que puedan funcionar a altas temperaturas. Aunque el moldeo por inyección es ampliamente utilizado, requiere un control estricto de la temperatura y herramientas capaces de manejar la alta viscosidad del material, lo que aumenta la complejidad y el costo de la fabricación.

●    DisponibilidadEl material PEEK se produce en cantidades más pequeñas que los plásticos comunes, como el polipropileno o el polietileno. El suministro puede ser limitado en algunas áreas, lo que puede resultar en tiempos de entrega más largos y costos más altos. Le recomendamos que compruebe la disponibilidad del material al inicio del proyecto para evitar retrasos.

●    Resistencia a los rayos UV

El material PEEK sin estabilizadores se deteriorará bajo una exposición prolongada a los rayos UV, lo que lo hace inadecuado para su uso al aire libre sin protección. La adición de estabilizadores UV puede mejorar su durabilidad en aplicaciones expuestas a la luz solar.

Procesos de fabricación de PEEK

El punto de fusión del PEEK, de unos 341 °C, requiere equipos de procesamiento diseñados para funcionar a altas temperaturas. Al ser semicristalino, las fases de fusión y enfriamiento deben controlarse estrictamente para establecer el nivel adecuado de cristalinidad, que regula su resistencia mecánica, tolerancia al calor y resistencia química.

1. Moldeo por inyección

El moldeo por inyección es ampliamente utilizado para el PEEK, pero requiere un control estricto de la temperatura.
●    Temperatura del barril: 370–420°C para fundir completamente el polymer sin degradación.

●    Mantenga entre 160–200°C para lograr una cristalización adecuada y evitar regiones amorfas que reduzcan la resistencia de la pieza.

●    Consideraciones clave: Permitir la contracción de hasta un 2,5 % en el diseño del molde, colocar las compuertas para minimizar el calentamiento por cizalla y utilizar materiales de husillo y cilindro resistentes al desgaste para manejar la alta viscosidad del PEEK y los rellenos abrasivos.

2. Extrusión

La extrusión de PEEK produce formas de material continuo como varillas, láminas, tubos y cables recubiertos.
●    Perfil de temperatura: Similar al moldeo por inyección, con zonas cuidadosamente graduadas para evitar gránulos no fundidos o degradación térmica.

●    Control de enfriamiento: La cristalinidad puede verse influenciada por la velocidad de enfriamiento: el enfriamiento rápido produce una cristalinidad más baja para obtener ductilidad, mientras que el enfriamiento más lento aumenta la rigidez y la resistencia química.

●    Requisitos del equipo: Los extrusores deben ser resistentes a la corrosión y al desgaste, especialmente cuando se procesan grados cargados que contienen fibras de vidrio o de carbono.

3. Moldeo por compresión

El moldeo por compresión implica colocar polvo o gránulos de PEEK en una cavidad de molde calentada, aplicar alta presión y mantenerla hasta que el polymer se consolide por completo.
●    Temperatura de procesamiento: Alrededor de 370–400°C para grados no rellenos; ligeramente superior para compuestos rellenos.

●    Presión: Suficiente para eliminar los vacíos y asegurar una consolidación completa, a menudo de 1–2 MPa durante el flujo de la masa fundida, seguida de una presión de retención más alta durante el enfriamiento.

●    Ventajas: Muy adecuado para secciones gruesas o componentes grandes donde el moldeo por inyección no es práctico. El enfriamiento debe controlarse para evitar tensiones internas.

4. Mecanizado CNC

La mecanización se realiza típicamente en formas de material extruidas o moldeadas por compresión.
●    Herramientas: Se prefieren herramientas de carburo o de diamante afiladas para reducir la generación de calor y mantener la precisión dimensional.

●    Velocidades de corte: Más bajas que las de los metales; las velocidades superficiales excesivas pueden causar ablandamiento y goma debido al calentamiento localizado.

●    Sujeción de piezas: Debido a que el PEEK tiene un módulo relativamente bajo en comparación con los metales, la presión de sujeción debe ser suficiente para la estabilidad, pero no excesiva para evitar la deformación.

●    Estabilidad dimensional: Las piezas mecanizadas pueden requerir recocido para aliviar las tensiones residuales antes del acabado final.

5. Fabricación aditiva (impresión 3D)
El PEEK se procesa cada vez más mediante la fabricación de filamentos fundidos a alta temperatura (FFF) y la sinterización selectiva por láser (SLS).
●    Requisitos FFF: Temperaturas de boquilla de 400–450°C, cámaras de construcción calefactadas >120°C y lechos calefactados de unos 120–160°C.

●    Control de la cristalinidad: El recocido después de la impresión se puede utilizar para aumentar la cristalinidad y mejorar las propiedades mecánicas.

●    Consideraciones SLS: Requiere un control preciso de la temperatura del lecho de polvo (justo por debajo del punto de fusión) para evitar deformaciones y lograr una unión de capas consistente.

●    Desafíos: Mantener una adhesión de capa consistente y minimizar la deformación debido a la alta tasa de contracción del PEEK.

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