Wat is PEEK?

PEEK (Polyether Ether Ketone) is een semi-kristallijne thermoplast uit de polyaryletherketone (PAEK) familie. Het wordt gebruikt wanneer er een hoge sterkte, temperatuurbestendigheid en chemische bestendigheid nodig zijn die verder gaat dan wat standaard technische kunststoffen kunnen bieden. We hebben deze gids samengesteld om u een beter begrip van dit materiaal te geven.

Onze experts behandelen:

PEEK-materiaal uitgelegd
Waarvoor wordt PEEK-kunststof gebruikt?
PEEK-eigenschappen
Veel voorkomende toepassingen
Voor- en nadelen van PEEK-kunststof
Productieprocessen voor PEEK

PEEK-materiaal uitgelegd

Op technisch gebied is PEEK het toppunt van thermoplastische prestaties en overbrugt het de kloof tussen metalen en polymeren. PEEK is weliswaar aanzienlijk duurder dan standaardkunststoffen, maar in contexten waar een hoge betrouwbaarheid en hoge prestaties vereist zijn, is PEEK vaak het meest gebruikte materiaal wanneer, zoals het gezegde luidt, falen geen optie is.

Ingenieurs kiezen voor PEEK-materiaal wanneer ontwerpbeperkingen een combinatie van sterkte, hittebestendigheid en chemische inertheid vereisen waarvoor anders metaallegeringen nodig zijn. In veel sectoren is het van een specialiteit uitgegroeid tot een basismateriaal voor bedrijfskritische componenten, ondersteund door tientallen jaren van bewezen service in de lucht- en ruimtevaart, energie en medische systemen. Deze reputatie maakt PEEK niet alleen een materiaalkeuze, maar ook een technische strategie om de levensduur van componenten te verlengen, onderhoudsintervallen te verkorten en extreme bedrijfsomstandigheden te weerstaan.

Waarvoor wordt PEEK-kunststof gebruikt?

PEEK-kunststof wordt gebruikt in omgevingen waar conventionele technische kunststoffen niet aan de prestatie-eisen kunnen voldoen. Het behoudt zijn sterkte en maatvastheid bij aanhoudend hoge temperaturen, is bestand tegen degradatie in chemisch agressieve media en tolereert zware mechanische belastingen. De combinatie van een laag gewicht en hoge sterkte maakt het een effectief alternatief voor metaal in ontwerpen waarbij massavermindering van cruciaal belang is.

PEEK-eigenschappen

De volgende gegevens definiëren de prestatiegrenzen van PEEK op het gebied van mechanische, thermische, elektrische en omgevingsparameters. De waarden zijn gebaseerd op gestandaardiseerde testmethoden en weerspiegelen typische prestaties voor niet-ingevulde klassen onder gecontroleerde omstandigheden.

Mechanische eigenschappen	Parameter	Waarde	Eenheid	DIN/EN/ISO
Elasticiteitsmodulus (trekproef)	1mm/min	4200	MPa	527-2
TREKSTERKTE	50mm/min	116	MPa	527-2
Treksterkte bij vloeigrens	50mm/min	116	MPa	527-2
Rek bij opbrengst	50mm/min	5	%	527-2
Rek bij breuk	50mm/min	15	%	527-2
Buigsterkte	2mm/min 10N	175	MPa	178
Elasticiteitsmodulus (buigtest)	2mm/min 10N	4200	MPa	178
Druksterkte	1%/2% 5mm/min 10N	23/43	MPa	604
Compressiemodulus	5mm/min 10N	3400	MPa	604
Slagvastheid (Charpy)	Maximaal 7,5J	Opm.	kJ/m²	179-1eU
Gekerfde slagvastheid (Charpy)	Maximaal 7,5J	4	kJ/m²	179-1eU
Hardheid van de kogelindrukking	–	253	MPa	2039-1

 

Thermische eigenschappen	Parameter	Waarde	Eenheid	DIN/EN/ISO
Glasovergangstemperatuur	–	150	°C	53765
Smelttemperatuur	–	341	°C	53765
Warmtevervormingstemperatuur	HDT, Methode A	162	°C	ISO-R 75 Methode A
Servicetemperatuur	Op korte termijn	300	°C	–
Servicetemperatuur	Op korte termijn	260	°C	–
Thermische uitzetting (CLTE)	23-60°C, Lang	5	10-5K -1	11359-1;2
Thermische uitzetting (CLTE)	23-100°C, Lang	5	10-5K -1	11359-1;2
Thermische uitzetting (CLTE)	100-150°C, Lang	7	10-5K -1	11359-1;2
Soortelijke warmte	–	1.1	J/(g*K)	22007-4:2008
Thermische geleidbaarheid	–	0.27	W/(K*m)	22007-4:2008

 

Elektrische eigenschappen	Parameter	Waarde	Eenheid	DIN/IEC
Oppervlakteweerstand	–	1014	Ω	60093

 

Overige eigenschappen	Parameter	Waarde	Eenheid	DIN/EN/ISO/IEC
Waterabsorptie	24h/96h (23°C)	0.02/0.03	%	62
Weerstand tegen heet water/basen	–	+	–	–
Weerstand tegen verwering	–	–	–	–
Ontvlambaarheid (UL94)	Genoteerd (waarde @ 1,5 mm)	V0	–	60695-11-10
FDA goedgekeurd	–	JA	–	–

Veel voorkomende toepassingen

PEEK wordt gebruikt in omgevingen waar sterkte, hittebestendigheid en chemische stabiliteit van cruciaal belang zijn.

Sluitringen

Zorgt voor een stabiel, uniform draagvlak dat de belasting gelijkmatig verdeelt, waardoor slijtage tijdens de montage tot een minimum wordt beperkt en de levensduur van aangesloten componenten wordt verlengd. Bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij sprake is van grote mechanische krachten of frequente bewegingen. Behoudt de structurele integriteit en prestaties bij temperaturen tot 260 °C. 

Toepassingen: 
– Medisch: Isoleert& beschermt componenten in chirurgische instrumenten, diagnostische apparaten en sterilisatieapparatuur
– Elektronica: Gebruikt voor elektrische isolatie & voor het verdelen van belastingen in PCB-montages, halfgeleidergereedschappen & cleanroomsystemen
– Automobiel: Beschermt & isoleert elektrisch bevestigingsmiddelen in sensorbehuizingen, batterijbehuizingen & lichtgewicht composietassemblages

Bekijk ons aanbod van sluitringen

Voor- en nadelen van PEEK-kunststoffen

De duurzaamheid en het brede temperatuurbereik van PEEK, met name de bestendigheid tegen hoge temperaturen, maken het een effectieve oplossing voor fabrikanten. De vraag naar dit materiaal neemt toe onder fabrikanten, omdat er behoefte is aan betere mechanische eigenschappen bij een lager gewicht..

Voordelen

●   Uitstekende hogetemperatuurbestendigheid:
PEEK-producten zijn doorgaans bestand tegen temperaturen tot 180 °C bij continu gebruik, waardoor een lange levensduur en betrouwbaarheid in zware omstandigheden worden gegarandeerd. Het PEEK-temperatuurbereik varieert, afhankelijk van de klasse. Sommige kwaliteiten kunnen continu worden gebruikt bij temperaturen tot 250 °C. Let op, het temperatuurbereik van het PEEK-materiaal begint bij -70 °C. De smelttemperatuur van PEEK-materiaal is over het algemeen 341 °C.
 
●    Mechanische sterkte en hoge maatvastheid:
PEEK-kunststofmateriaal vertoont uitstekende eigenschappen wat betreft sterkte, stijfheid, kruip- en vermoeiingsweerstand. Hierdoor is de productie van lichtgewicht onderdelen mogelijk en zijn de prestaties op de lange termijn beter. Slijtvastheid in schurende of vochtige omgevingen, een lage wrijvingscoëfficiënt en uitstekende slijtvastheid kunnen de levensduur verlengen en de integriteit van de onderdelen behouden.
 
●    Lichtgewicht:
De materiaaldichtheid van PEEK bedraagt ongeveer 1,30 g/cm³, ongeveer een vijfde tot een zesde van de dichtheid van gewone metalen. Daarom wordt het vaak gekozen voor gewichtsgevoelige ontwerpen.
 
●    CHEMISCHE WEERSTAND:
Een PEEK-component heeft een uitstekende chemische bestendigheid, zelfs bij hoge temperaturen, dankzij het vermogen van het materiaal om veel zuren, basen, koolwaterstoffen en organische oplosmiddelen.
 
●     Elektrische prestaties:
Is PEEK elektrisch geleidend? Nee. De elektrische eigenschappen van PEEK zijn uitstekend over een breed temperatuur- en frequentiebereik. Door de uitzonderlijke isolatie-eigenschappen is PEEK bij uitstek geschikt voor gebruik in de elektrotechniek en elektronica, vooral als u rekening houdt met de hittebestendigheid van PEEK.
 
●    Thermische isolatie:
De thermische eigenschappen van PEEK-materiaal zorgen voor een lage thermische geleidbaarheid. PEEK biedt daarom een uitstekende isolatie. Dankzij de mechanische eigenschappen van PEEK en de hoge temperatuurbestendigheid is het een ideale keuze voor thermische stabiliteit.
 
●    Hydrolysebestendigheid:
PEEK-producten worden met succes gebruikt om de betrouwbaarheid van componenten te verbeteren. PEEK heeft een lage vochtopname en hydrolyseert niet in de aanwezigheid van water (zoet water, zout water of stoom), zelfs niet bij hoge temperaturen.
 
●    Recycleerbaar:
Dankzij de eigenschappen van Peek-kunststof zijn ze volledig recyclebaar en halogeenvrij. Het polymeer PEEK voldoet bovendien aan de Europese RoHS-richtlijn en REACH.

Nadelen

●    Kosten

Met een smeltpunt van ongeveer 341 °C is PEEK aanzienlijk duurder dan gewone technische thermoplasten. Voor grote volumes of kostengevoelige productie, alleen de materiaalkosten kunnen prohibitief zijn, tenzij de uitvoering ervan voordelen zijn essentieel voor het ontwerp.

●    Verwerkingsvereisten

Voor PEEK zijn spuitgiet- of extrusieapparatuur nodig die bij hoge temperaturen kan werken. Hoewel spuitgieten op grote schaal wordt toegepast, is hierbij een nauwkeurige temperatuurcontrole en gereedschappen nodig die de hoge viscositeit van het materiaal aankunnen. Dit verhoogt de complexiteit en kosten van de productie.

●    Beschikbaarheid

PEEK-materiaal wordt in kleinere hoeveelheden geproduceerd dan gangbare kunststoffen zoals polypropyleen of polyethyleen. In sommige gebieden kan het aanbod beperkt zijn, wat kan leiden tot langere levertijden en hogere kosten. Wij adviseren u om de beschikbaarheid van het materiaal al vroeg in het project te controleren om vertragingen te voorkomen.

●    UV-BESTENDIGHEID

Zonder stabilisatoren zal PEEK-materiaal bij langdurige blootstelling aan UV-straling achteruitgaan, waardoor het niet geschikt is voor onbeschermd gebruik buitenshuis. Door UV-stabilisatoren toe te voegen, kan de duurzaamheid bij toepassingen in zonlicht worden verbeterd.

Productieprocessen voor PEEK

Het smeltpunt van PEEK ligt rond 341 °C en vereist verwerkingsapparatuur die geschikt is voor gebruik bij hoge temperaturen. Omdat het semi-kristallijn is, moeten de smelt- en afkoelingsfasen nauwkeurig worden gecontroleerd om het juiste kristalliniteitsniveau te bereiken. Dit bepaalt de mechanische sterkte, hittebestendigheid en chemische bestendigheid.

1. Spuitgieten

Spuitgieten wordt veel gebruikt voor PEEK, maar vereist een strenge temperatuurregeling.
●    Vattemperatuur: 370–420°C om het polymeer volledig te smelten zonder degradatie.

●    Houd de temperatuur tussen 160en 200°C om een goede kristallisatie te bereiken en amorfe gebieden te voorkomen die de sterkte van het onderdeel verminderen.

●    Belangrijke overwegingen: Houd rekening met krimp tot 2,5% in het matrijsontwerp, plaats de poorten zodanig dat de schuifwarmte tot een minimum wordt beperkt en gebruik slijtvaste schroef- en cilindermaterialen om de hoge viscositeit en schurende vulstoffen van PEEK te verwerken.
 

 

2. Extrusie

PEEK-extrusie produceert continue voorraadvormen zoals staven, platen, buizen en gecoate draden.
●    Temperatuurprofiel: Vergelijkbaar met spuitgieten, met zorgvuldig verdeelde zones om ongesmolten pellets of thermische degradatie te voorkomen.

●    Koelingscontrole: De kristalliniteit kan worden beïnvloed door de koelsnelheid. Snelle koeling zorgt voor een lagere kristalliniteit voor ductiliteit, terwijl langzamere koeling de stijfheid en chemische bestendigheid verhoogt.

●    Vereisten voor de apparatuur: Extruders moeten corrosiebestendig en slijtvast zijn, vooral bij de verwerking van gevulde soorten die glas- of koolstofvezels bevatten.

3. Persgieten

Bij persgieten wordt PEEK-poeder of -korrels in een verwarmde mal gepakt, waarbij hoge druk wordt toegepast en de druk op peil wordt gehouden totdat het polymeer volledig is geconsolideerd.
●    Verwerkingstemperatuur: Ongeveer 370–400°C voor ongevulde kwaliteiten; iets hoger voor gevulde verbindingen.

●    Druk: Voldoende om holtes te elimineren en volledige consolidatie te garanderen, vaak 1–2 MPa tijdens smeltstroom, gevolgd door een hogere houddruk tijdens het afkoelen.

●    Voordelen: Geschikt voor dikke secties of grote componenten waarbij spuitgieten onpraktisch is. Om interne spanningen te voorkomen, moet de koeling worden gecontroleerd.

4. CNC-bewerking

Bewerking wordt doorgaans uitgevoerd op geëxtrudeerde of geperste materiaalvormen.
●    Gereedschap: Scherpe hardmetalen of diamantgereedschappen hebben de voorkeur om warmteontwikkeling te beperken en de maatnauwkeurigheid te behouden.

●    Snijsnelheden: Lager dan die voor metalen; te hoge oppervlaktesnelheden kunnen verzachting en gomvorming veroorzaken als gevolg van plaatselijke verhitting.

●    Opspangereedschap  Omdat PEEK een relatief lage modulus heeft vergeleken met metalen, moet de klemkracht voldoende zijn voor stabiliteit, maar niet te hoog om vervorming te voorkomen.

●    Maatvastheid: Bewerkte onderdelen moeten mogelijk worden gegloeid om restspanningen weg te nemen voordat ze definitief worden afgewerkt.

5. Additieve productie (3D-printen)

PEEK wordt steeds vaker verwerkt via High-Temperature Fused Filament Fabrication (FFF) en Selective Laser Sintering (SLS).
●    FFF-vereisten: spuitmondtemperaturen van 400–450°C, verwarmde bouwkamers > 120°C en verwarmde bedden rond 120–160°C.

●    Kristalliniteitscontrole: Post-print-annealing kan worden gebruikt om de kristalliniteit te verhogen en de mechanische eigenschappen te verbeteren.

●    SLS-overwegingen: Vereist een nauwkeurige controle van de temperatuur van het poederbed (net onder het smeltpunt) om kromtrekken te voorkomen en een consistente laaghechting te bereiken.

●    Uitdagingen: Het handhaven van een consistente hechting tussen de lagen en het minimaliseren van kromtrekken als gevolg van de hoge krimp van PEEK.

 

Download gratis CAD-bestanden en ‘probeer voordat u koopt’

Voor de meeste producten zijn gratis CAD's verkrijgbaar die u kunt downloaden. U kunt ook gratis samples vragen om er zeker van te zijn dat u precies hebt gekozen wat u nodig hebt. Als u niet zeker weet welke PEEK-bevestiging het meest geschikt is voor uw toepassing, adviseren onze experts u graag.

Wat uw wensen ook zijn, u kunt rekenen op snelle verzending. 

Vraag uw gratis monsters aan

Gratis CAD’s downloaden

Vragen?

Mail ons via sales@essentracomponents.nl of neem contact op met een van onze experts voor meer informatie over de ideale oplossing voor uw toepassing via +31 (0) 497 572 002