Polyether ether ketone is een semi-glasachtig polymeer dat thermoplastische topprestaties levert met een fenomenale sterkte en flexibiliteit. Het is biocompatibel met een hoog smeltpunt van ongeveer 343 °C. Het heeft geweldige mechanische, thermische en chemische eigenschappen. PEEK spuitgieten heeft een hoge sterkte-gewichtsverhouding, uitstekende maatvastheid, slijtvastheid en weerstand tegen vermoeidheid. Het behoort tot de groep Poly Aryl Ether Ketone (PAEK) materialen die worden vervaardigd door middel van een stapsgewijs polymerisatieproces. Hoewel deze thermoplast zich verzet tegen veel kunststoffen en chemicaliën, kunnen enkele zuren het toch aantasten.
Bovendien is het minder UV-bestendig, maar kan het moeiteloos worden gedesinfecteerd en biedt het een hoge slijtvastheid. Deze methode wordt gebruikt om plastic onderdelen van goede kwaliteit te maken van polyether ether ketone. Dit proces produceert onderdelen met een hoge maatnauwkeurigheid, hoge sterkte, stijfheid, goede mechanische eigenschappen en biocompatibiliteit. Deze onderdelen vinden ook toepassingen in essentiële sectoren, zoals chirurgische apparatuur en afdichtingen op hoge temperatuur voor vliegtuigmotoren, de gas- en oliesector, de auto-industrie en elektronische gadgets.
Proces van PEEK Spuitgieten
Dit proces is sterk gemechaniseerd en wordt gebruikt om onderdelen te maken van dit hoogwaardige thermoplastische materiaal. Deze methode omvat het smelten van PEEK-korrels en het onder hoge druk injecteren van het vloeibare materiaal in een matrijsholte. Daarna wordt de matrijs afgekoeld en wordt het gestolde onderdeel uit de matrijs geworpen. Dit proces maakt de productie mogelijk van onderdelen met een complex ontwerp, precieze en herhaalbare onderdelen met een hoge mate van nauwkeurigheid en consistentie.
Dit proces bestaat uit de volgende belangrijke stappen.
Materiaalvoorbereiding
Dit is een zeer belangrijke stap gezien de hygroscopische aard van PEEK, waardoor het geneigd is vocht uit de lucht op te nemen. Dit kan vervolgens leiden tot defecten tijdens het spuitgieten. Om dat te voorkomen moet de hars voor verwerking grondig worden gedroogd. Over het algemeen wordt de hars gedroogd door deze gedurende 3 tot 4 uur te verhitten tot een temperatuur van ongeveer 150 °C.
- Opstelling spuitgietmachine
- a) Machineselectie: Om het proces soepel te laten verlopen is een robuuste spuitgietmachine nodig die bestand is tegen hoge temperaturen. De machine moet corrosiebestendige onderdelen hebben, rekening houdend met het abrasieve karakter van PEEK. Het abrasieve karakter van PEEK kan de slijtage van machineonderdelen doen toenemen, dus onderhoud van machines en gebruik van slijtvast materiaal zijn noodzakelijk.
- b) Temperatuur van de vaten: Dit is een zeer kritische parameter die moet worden gecontroleerd voor een soepele werking en een optimale uitvoer. Met het oog op de kwaliteit van PEEK die wordt gebruikt, wordt de temperatuur van het vat van de spuitgietmachine ingesteld tussen 360°C en 400°C.
- c) Temperatuur van de mal: De maltemperatuur is ook een zeer belangrijke parameter voor een goede kristallisatie. Om een goede structuur te krijgen, wordt de temperatuur tussen 160°C en 200°C gehouden.
- Vormontwerp
Materiaalstroom: Het matrijsontwerp is een zeer belangrijke factor, dus de matrijs moet zo worden ontworpen dat hij geschikt is voor de hoge viscositeit van PEEK. Om een goede materiaalstroom te garanderen en defecten te voorkomen, moet rekening worden gehouden met de belangrijkste factoren, zoals het ontwerp van de poort, het runnersysteem en de ontluchting.
Thermisch beheer: Om gelijkmatige temperaturen te behouden en cyclustijden te verkorten, zijn goede koelkanalen in de matrijs essentieel.
- Injectieproces
Injectiefase: In deze fase wordt de verwarmde PEEK onder hoge druk in de matrijsholte gespoten. Vanwege de hoge viscositeit van PEEK varieert de druk gewoonlijk van 100 tot 200 MPa (14500 tot 29000 psi).
Verpakking en opslag: Nadat de eerste fase is uitgevoerd en de eerste spuitgieting is uitgevoerd, wordt extra druk uitgeoefend om het materiaal in de matrijsholte te verpakken, zodat het onderdeel volledig gevormd en vrij van holten is. Bovendien compenseert deze wachtfase ook materiaaltekorten door krimp tijdens het afkoelen.
Koeling: Deze stap is van groot belang omdat het de kristalliniteit en mechanische eigenschappen van het eindresultaat beïnvloedt. Tijdens deze fase moeten de matrijs en het onderdeel voldoende afgekoeld zijn voor het uitwerpen. De koeltijd varieert echter afhankelijk van de dikte en complexiteit van het onderdeel, omdat dikkere en complexere onderdelen meer tijd nodig hebben om deze fase te voltooien. Bovendien moeten de spuitgietparameters consequent worden bewaakt om de kwaliteit van de PEEK onderdelen op peil te houden. Afwijkingen in parameters zoals temperatuur, druk of koelsnelheid kunnen leiden tot defecte onderdelen.
- Uitwerpen van onderdelen
Uitwerpsysteem: Tijdens deze fase, als het onderdeel volledig gestold en voldoende afgekoeld is, gaat de matrijs open en wordt het onderdeel uitgeworpen. Het uitwerpen moet zorgvuldig gebeuren gezien de stijfheid van PEEK. De systemen moeten zo worden gepland dat de spanning op het uit te werpen onderdeel wordt beperkt.
- Nabewerking
- a) Inspectie: Na het gieten worden de onderdelen geïnspecteerd en gecontroleerd op onvolkomenheden zoals kromtrekken, holtes of onvolledige vulling om de kwaliteit te garanderen.
- b) Uitschakelen: Vaak ondergaan voorgevormde PEEK onderdelen een warmtebehandelingsproces om de inwendige spanningen te verminderen en de maatvastheid te verbeteren. Deze cyclus omvat het verwarmen van de onderdelen tot een bepaalde temperatuur en ze daarna afkoelen met een gecontroleerde snelheid.
Voordelen van PEEK spuitgieten
PEEK spuitgieten heeft verschillende voordelen, waaronder de volgende:
1. Uitstekende mechanische eigenschappen
Het heeft uitstekende mechanische eigenschappen zoals hoge sterkte, stijfheid en duurzaamheid. Hierdoor is het een goede keuze voor toepassingen als tandwielen, lagers en klinische inserts, waar superieure prestaties een belangrijke voorwaarde zijn.
- Weerstand bij hoge temperatuur
PEEK heeft geweldige thermische eigenschappen en kan hoge temperaturen tot 250 °C verdragen met behoud van zijn mechanische eigenschappen. Hierdoor is het redelijk geschikt voor gebruik in toepassingen met hoge temperaturen.
3.Chemische weerstand
Dit materiaal is door en door ongevoelig voor chemische en synthetische verbindingen zoals zuren, basen en oplosmiddelen. Deze eigenschap garandeert een lange levensduur en betrouwbaarheid en het gebruik in extreme chemische omgevingen.
4.Dimensionale stabiliteit
PEEK behoudt zijn vorm en grootte zelfs bij hoge temperaturen en heeft een uitstekende maatvastheid. Deze belangrijke eigenschap maakt het geschikt voor toepassingen waarbij nauwe toleranties en maatnauwkeurigheid een eerste vereiste zijn.
5.Wear en Schuringsweerstand
PEEK is uitstekend bestand tegen slijtage en schuren en is een goede optie voor toepassingen waarbij onderdelen worden blootgesteld aan veel wrijving, beweging en slijtage. Deze belangrijke eigenschap verlengt de levensduur van onderdelen zoals bussen, afdichtingen en pomponderdelen.
6.Biocompatibiliteit
PEEK vindt zijn toepassing in medische toepassingen omdat het biocompatibel en bioinert is. Dit betekent dat het niet negatief reageert op biologische weefsels. Langs deze lijnen wordt het gebruikt in implanteerbare klinische gadgets zoals chirurgische instrumenten, tandheelkundige inzetstukken en orthopedische apparaten waar biocompatibiliteit van fundamenteel belang is.
7. Lage vochtopname
PEEK absorbeert een minimale hoeveelheid vocht en zorgt daardoor voor maatvastheid en consistente prestaties in vochtige of natte omgevingen. Deze eigenschap is met name erg belangrijk voor elektrische en elektronische componenten.
8. Uitstekende isolatie-eigenschappen
PEEK heeft geweldige elektrische beschermingseigenschappen, waardoor het ideaal is voor elektronische onderdelen en isolerende onderdelen in elektrische toepassingen. Bovendien behoudt het deze eigenschappen zelfs bij hoge temperaturen.
9,Lichtgewicht
PEEK is relatief licht en heeft een hoge sterkte in vergelijking met metalen. Dit voordeel is zeer nuttig in sectoren waar gewichtsvermindering kan leiden tot een efficiënter brandstofverbruik en betere prestaties in de auto- en luchtvaartindustrie.
10. Verwerkingsgemak
Spuitgieten van PEEK biedt een hoge precisie bij complexe geometrieën. Het maakt dus een goede maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking mogelijk, waardoor het ideaal is voor ingewikkelde onderdelen. Bovendien ondersteunt dit proces ook hoge productievolumes met een consistente kwaliteit.
11.Vlamwerend
PEEk heeft brandwerende eigenschappen en produceert bovendien uitzonderlijk weinig rook en giftige gassen wanneer het aan vuur wordt blootgesteld. Daarom is het geschikt voor toepassingen waar strenge brandveiligheidsnormen vereist zijn, zoals in transport en bouwmaterialen.
12.Stralingsweerstand
PEEK is uitzonderlijk goed bestand tegen straling, waaronder gammastralen en röntgenstraling. Daarom vindt het zijn toepassingen in de klinische wereld en de atoomindustrie, waar openheid voor straling normaal is.
13. Stabiliteit van het milieu
Als we kijken naar omgevingsstabiliteit en omgevingsfactoren, dan behoudt PEEK zijn eigenschappen over een breed scala aan omgevingsomstandigheden. Hieronder vallen extreme temperaturen, straling en blootstelling aan water of chemicaliën. Deze stabiliteit zorgt voor langdurige betrouwbaarheid in tal van veeleisende toepassingen.
PEEK spuitgietbeperkingen
Het spuitgieten van PEEK (Polyether Ether Ketone) biedt weliswaar vele voordelen, maar heeft ook enkele beperkingen:
1. Hoge materiaalkosten
PEEK is aanzienlijk duurder dan veel andere thermoplasten. Dit kan het algehele productieproces duur maken, vooral bij grootschalige productie.
2.Verwerking Uitdagingen
Voor de verwerking van PEEK zijn hoge temperaturen nodig, gewoonlijk ergens tussen 350 en 400 °C, waarvoor specifieke apparatuur nodig is die meer energie kan verbruiken.
- Gevoeligheid voor vocht
PEEK is uitzonderlijk gevoelig voor vocht, dus moet het vóór verwerking goed worden gedroogd. Het eindproduct zou gebreken vertonen als PEEK niet gedroogd wordt voor verwerking.
PEEK spuitgiettoepassingen
Het wordt in verschillende bedrijven gebruikt vanwege zijn buitengewone eigenschappen. Hier zijn enkele gedetailleerde toepassingen in verschillende sectoren:
1.Ruimtevaart
- a) Structurele onderdelen: De hoge verhouding sterkte/gewicht en thermische stabiliteit maken het geschikt voor onderliggende onderdelen in vliegtuigen en raketten.
- b) Afdichtingen en lagers: Het heeft een lage slijtage- en wrijvingsweerstand voor onderdelen zoals afdichtingen, lagers en bussen die hoge belastingen en temperaturen moeten doorstaan.
- c) Isolatieonderdelen: Het heeft briljante diëlektrische eigenschappen waardoor het geschikt is voor elektrische isolatieonderdelen in luchtvaarttoepassingen.
- Automotive
- a) Motoronderdelen: Motoronderdelen vereisen chemisch resistent materiaal dat ook bestand is tegen hoge temperaturen. Daarom wordt PEEK gebruikt voor de productie van tandwielen, pakkingen en afdichtingen.
- b) Transmissiedelen: Onderdelen van de transmissie worden gemaakt van PEEK omdat het een lage wrijving en duurzaamheid biedt.
- c) Toepassingen onder de motorkap: Onderdelen van PEEK zijn bestand tegen de extreme omstandigheden in de motor, zoals hoge temperaturen en blootstelling aan vloeistoffen uit de auto.
- Medisch
- a) Implantaten: Door de biocompatibiliteit kan het redelijkerwijs worden gebruikt voor implantaten zoals spinale fusiegadgets, tandheelkundige implantaten en spieronderdelen.
- b) Chirurgische instrumenten: PEEK is bestand tegen langdurig autoclaveren en wordt gebruikt voor zorgvuldige instrumenten die gereinigd moeten worden.
- c) Onderdelen van medische hulpmiddelen: Dit wordt gebruikt bij de creatie van verschillende klinische gadgetonderdelen vanwege de chemische weerstand en maatvastheid.
- Elektronica
- a) Connectoren en isolatoren: De uitstekende diëlektrische eigenschappen en thermische stabiliteit zijn ideaal voor de productie van elektrische connectoren en omhulsels.
- b) Productieapparatuur voor halfgeleiders: Het feit dat het bestand is tegen chemicaliën en goede mechanische eigenschappen heeft, is voordelig in de zware omstandigheden van halfgeleiderproductieapparatuur en -machines.
- c) Kabelisolatie: Daarnaast wordt het gebruikt voor hoogwaardige kabelisolatie in veeleisende toepassingen.
- Olie- en gassector
- a) Afdichtingen en pakkingen: PEEK is bestand tegen chemicaliën en hoge temperaturen. Dit maakt het geschikt voor afdichtingen, pakkingen en klepzittingen die worden gebruikt bij olie- en gasexploratie en -winning.
- b) Onderdelen in het boorgat: Het wordt gebruikt in downhole-onderdelen vanwege de mechanische sterkte en het vermogen om extreme omstandigheden te weerstaan.
- Industriële toepassingen
- a) Pomponderdelen: De chemische weerstand en duurzaamheidseigenschappen van PEEK maken het redelijk geschikt voor het overgrote deel van de onderdelen in sifons en blowers.
- b) Slijtdelen: Het wordt ook gebruikt in omstandigheden met veel slijtage voor onderdelen zoals rondselwielen, bussen en lagers.
Apparatuur voor chemische verwerking: De bescherming tegen veel synthetische verbindingen maakt het redelijk voor verschillende onderdelen in chemische verwerkingsapparatuur.
7.Voedingssector
- a) Apparatuur voor voedselverwerking: Onderdelen vervaardigd van PEEK zijn bestand tegen hoge temperaturen, voedingszuren en reinigingschemicaliën. Vervolgens worden deze componenten gebruikt in apparatuur voor voedselverwerking.
- b) Verpakkingsmachines: De onderdelen van PEEK hebben een goede mechanische sterkte en chemische weerstand en worden gebruikt in verpakkingsmachines.
- 3D afdrukken
Prototypes met hoge prestaties: Het wordt ook gebruikt voor 3D printen. De prototypes en eindproducten die een hoge sterkte en thermische stabiliteit vereisen, worden ermee gemaakt.
- Consumptiegoederen
- a) Hoogwaardige sportuitrusting: Door zijn lichte gewicht en hoge sterkte is dit materiaal ideaal voor de productie van topkwaliteit producten voor buitenshuis, zoals fietsonderdelen en racketframes.
- b) Duurzame consumentenelektronica: Er worden veel duurzame elektronische onderdelen voor consumenten van gemaakt.
Conclusie
Thermoplastische onderdelen met topprestaties worden geproduceerd door spuitgieten van PEEK. Deze methode is zeer effectief in het verlenen van opmerkelijke eigenschappen als mechanische sterkte, chemische weerstand en hoge thermische stabiliteit. Producten met deze eigenschappen vinden hun toepassing in de luchtvaart, klinische industrie, automobielindustrie en elektronica.
Het verbeterde spuitgietproces houdt rekening met de creatie van complexe en nauwkeurige producten met een fenomenale herhaalbaarheid en verwaarloosbare materiaalverspilling. Om de beste resultaten te bereiken, is het uitzonderlijk fundamenteel om behandelingsgrenzen zoals temperatuur, druk en koelsnelheden te controleren. Door gebruik te maken van de uitzonderlijke eigenschappen van PEEk via een georganiseerd spuitgietproces, matrijsfabrikanten kunnen eersteklas onderdelen maken die voldoen aan buitengewone richtlijnen voor presentatie en sterkte.
