Formsprutning av PEEK

Polyetereterketon, är en halvglasliknande polymer som ger termoplastiska prestanda med fenomenal styrka och flexibilitet. Den är biokompatibel och har en hög smältpunkt på ca 343°C. Den har utmärkta mekaniska, termiska och kemiska egenskaper. Formsprutning av PEEK har ett högt förhållande mellan styrka och vikt, utmärkt dimensionsstabilitet, slitstyrka och utmattningshållfasthet. Den tillhör materialgruppen Poly Aryl Ether Ketone (PAEK) som tillverkas genom en stegvis polymerisationsprocess. Även om denna termoplast motsätter sig många syntetiska ämnen och kemikalier, kan några få syror samtidigt korrodera den.

Dessutom har den mindre UV-motstånd, men kan enkelt desinficeras och erbjuder hög slitstyrka. Denna metod används för att tillverka plastdelar av god kvalitet av polyeteretereterketon. Denna process producerar delar som har hög dimensionell noggrannhet, hög hållfasthet, styvhet. stora mekaniska egenskaper och biokompatibilitet. Dessa delar hittar också applikationer i viktiga sektorer, till exempel kirurgisk utrustning och högtemperaturtätningar för flygplansmotorer, gas- och oljesektorn, bilindustrin och elektroniska prylar.

Process för PEEK-sprutgjutning

Det är en mycket mekaniserad process som används för att tillverka delar av detta högpresterande termoplastmaterial. Denna metod innefattar smältning av PEEK-pellets och injicering av det flytande materialet i en formhålighet vid högt tryck. Därefter kyls formen ned och den stelnade delen matas ut från formen. Denna process gör det möjligt att tillverka delar med komplex design, exakta och repeterbara delar med hög grad av noggrannhet och konsekvens.

Denna process består av följande huvudsteg.

1. Förberedelse av material

Detta är ett mycket viktigt steg med tanke på PEEK:s hygroskopiska egenskaper som gör att PEEK lätt absorberar fukt från luften. Detta kan leda till att det uppstår defekter under gjutningsprocessen. För att förhindra detta måste hartset torkas noggrant före bearbetningen. Generellt innebär torkning att hartset värms upp till en temperatur av ca 150°C under en period av 3 till 4 timmar.

2. Inställning av formsprutningsmaskin
3. a) Val av maskin: För att processen ska kunna genomföras smidigt krävs en robust formsprutningsmaskin som tål höga temperaturer. Maskinen bör ha korrosionsbeständiga delar med tanke på PEEK:s abrasiva egenskaper. PEEK:s abrasiva egenskaper kan leda till ökat slitage på maskindelarna, så underhåll av maskinerna och användning av slitstarka material blir nödvändigt.
4. b) Temperatur på pipan: Det är en mycket kritisk parameter som måste kontrolleras för att fungera smidigt och för att få optimal produktion. Med tanke på vilken PEEK-kvalitet som används ställs temperaturen i formsprutningsmaskinens cylinder in på mellan 360°C och 400°C.
5. c) Formens temperatur: Formtemperaturen är också en mycket viktig parameter för att uppnå korrekt kristallisering. För att få rätt struktur hålls temperaturen mellan 160 ° C och 200 ° C.
6. Formkonstruktion

Materialflöde: Formkonstruktionen är en mycket viktig faktor, så formen måste utformas för att klara PEEK:s höga viskositet. Viktiga faktorer som grinddesign, löparsystem och avluftning måste tas i beaktande för att säkerställa ett korrekt materialflöde och undvika defekter.

Termisk hantering: För att kunna hålla en jämn temperatur och minska cykeltiderna är det viktigt med lämpliga kylkanaler i formen.

4. Injektionsprocess

Injektionsfas: I denna fas sprutas den uppvärmda PEEK in i formhålan under högt tryck. På grund av PEEK:s höga viskositet ligger trycket vanligtvis mellan 100 och 200 MPa (14500 och 29000 psi).

Packning och förvaring: När den första fasen är klar och den första injektionen har genomförts, appliceras ytterligare tryck för att packa materialet i formhålan, vilket säkerställer att detaljen är helt formad och fri från hålrum. Dessutom kompenserar denna hållfas också för materialbrist på grund av krympning när det svalnar.

Kylning: Detta steg är mycket viktigt eftersom det påverkar kristalliniteten och de mekaniska egenskaperna hos slutresultatet. Under detta steg måste formen och detaljen kylas tillräckligt före utmatningen. Kylningstiden varierar dock beroende på detaljens tjocklek och komplexitet, eftersom tjockare och mer komplexa detaljer kräver längre tid för att slutföra denna fas. Dessutom är det nödvändigt att konsekvent övervaka gjutningsparametrarna för att upprätthålla kvaliteten på PEEK-delarna. Eftersom avvikelser i parametrar som temperatur, tryck eller kylningshastighet kan leda till defekta delar

5. Utskjutning av delar

Utskjutningssystem: Under denna fas, när detaljen har stelnat helt och är tillräckligt kyld, öppnas formen och detaljen matas ut. Utstötningsprocessen måste utföras noggrant med tanke på PEEK:s styvhet. Systemen bör planeras på ett sätt som begränsar påfrestningarna på den del som matas ut.

6. Efterbearbetning
7. a) Inspektion: Efter gjutningen inspekteras delarna och kontrolleras för felaktigheter som skevhet, hålrum eller ofullständig fyllning för att garantera kvaliteten.
8. b) Glödgning: Ofta genomgår gjutna PEEK-detaljer en värmebehandlingsprocess med glödgning för att minska inre spänningar och förbättra dimensionsstabiliteten. Denna cykel omfattar uppvärmning av delarna till en viss temperatur och därefter kylning av dem i en kontrollerad hastighet.

Fördelar med PEEK-sprutgjutning

Formsprutning av PEEK har flera fördelar, bland annat följande:

1. utmärkta mekaniska egenskaper

Det har utmärkta mekaniska egenskaper, bl.a. hög hållfasthet, styvhet och hållbarhet. Detta gör det till ett bra val för applikationer som kugghjul, lager och kliniska skär, där överlägsen prestanda är en viktig förutsättning.

2. Motstånd vid hög temperatur

PEEK har utmärkta termiska egenskaper och tål höga temperaturer upp till 250°C samtidigt som det behåller sina mekaniska egenskaper. Detta gör att det är lämpligt att använda i applikationer med höga temperaturer.

3. kemisk resistens

Materialet är i hög grad ogenomträngligt för kemiska och syntetiska föreningar som syror, baser och lösningsmedel. Denna egenskap garanterar lång livslängd och tillförlitlighet och kan användas i extrema kemiska miljöer.

4. Dimensionell stabilitet

PEEK behåller sin form och storlek även vid höga temperaturer och har en utmärkt dimensionsstabilitet. Denna viktiga egenskap gör den lämplig för applikationer där snäva toleranser och måttnoggrannhet är ett viktigt krav.

5.Slitage- och nötningsbeständighet

PEEK har enastående slit- och nötningsbeständighet och är ett bra alternativ i applikationer där delar utsätts för hög friktion, rörelse och slitage. Denna viktiga egenskap förlänger livslängden på delar som bussningar, tätningar och pumpkomponenter.

6. Biokompatibilitet

PEEK används inom medicinska tillämpningar eftersom det är biokompatibelt och bioinert. Det innebär att det inte reagerar negativt med biologiska vävnader. I linje med detta används detta i implanterbara kliniska prylar inklusive kirurgiska instrument, tandinsatser och ortopediska apparater där biokompatibilitet är grundläggande.

7.Låg fuktabsorption

PEEK absorberar minimalt med fukt och ger därför dimensionsstabilitet och konsekvent prestanda i fuktiga eller våta miljöer. Den här egenskapen är särskilt viktig för elektriska och elektroniska komponenter.

8.Utmärkta isoleringsegenskaper

PEEK har utmärkta elektriska skyddsegenskaper, vilket gör det idealiskt för elektroniska delar och isolerande delar i elektriska applikationer. Dessutom bibehålls dessa egenskaper även vid höga temperaturer.

9.Lättvikt

PEEK är relativt lätt och har hög hållfasthet jämfört med metaller. Denna fördel är extremt värdefull i projekt där viktminskning kan öka bränsleeffektiviteten och ge hög prestanda inom fordons- och flygindustrin.

10. Enkel bearbetning

Formsprutning av PEEK ger hög precision vid hantering av komplexa geometrier. Det ger god måttnoggrannhet och ytfinish, vilket gör den idealisk att använda för invecklade delar. Dessutom stöder denna process också höga produktionsvolymer med jämn kvalitet.

11.Flamsäkert

PEEk har brandsäkra egenskaper och avger dessutom exceptionellt lite rök och giftiga gaser när det utsätts för brand. Det är därför lämpligt för tillämpningar där strikta brandsäkerhetsstandarder krävs, t.ex. inom transport och byggnadsmaterial.

12. strålningsresistens

PEEK är exceptionellt motståndskraftigt mot strålning, inklusive gamma- och röntgenstrålning. Det används därför inom den kliniska sektorn och inom kärnkraftsindustrin där det är normalt att vara öppen för strålning.

 13. Miljömässig stabilitet

När det gäller miljöstabilitet och miljöfaktorer behåller PEEK sina egenskaper under ett brett spektrum av miljöförhållanden. Detta inkluderar extrema temperaturer, strålning och exponering för vatten eller kemikalier. Denna stabilitet garanterar långsiktig tillförlitlighet i många krävande applikationer.

Begränsningar för formsprutning av PEEK

Formsprutning med PEEK (Polyeter Ether Ketone) har många fördelar, men också vissa begränsningar enligt följande:

1.Hög materialkostnad

PEEK är betydligt dyrare jämfört med många andra termoplaster. Detta kan göra den totala tillverkningsprocessen kostsam, särskilt när produktionen sker i stor skala.

2.Processing Utmaningar

När PEEK bearbetas krävs höga temperaturer, normalt någonstans i intervallet 350°C och 400°C, vilket kräver särskild utrustning som kan leda till högre energiförbrukning.

3. Känslighet för fukt

PEEk är mycket känsligt för fukt och måste därför torkas ordentligt före hantering. Slutprodukten skulle få defekter om PEEK inte torkas före bearbetning.

Formsprutning av PEEK Tillämpningar

Det används i olika verksamheter på grund av sina extraordinära egenskaper. Här är några detaljerade tillämpningar inom olika sektorer:

1.Aerospace

1. a) Strukturella komponenter: Dess höga hållfasthet i förhållande till vikt och termiska stabilitet gör den lämplig för underliggande delar i flygplan och raketer.
2. b) Tätningar och lager: Den har lågt slitage- och friktionsmotstånd för delar som tätningar, lager och bussningar som måste tåla höga belastningar och temperaturer.
3. c) Isoleringsdelar: Den har utmärkta dielektriska egenskaper som gör den lämplig för elektriska isoleringsdelar i flygtillämpningar.
4. Fordon
5. a) Motorkomponenter: Motordelar kräver kemikaliebeständiga material som även tål höga temperaturer. PEEK används därför för att tillverka kugghjul, packningar och tätningar.
6. b) Transmissionsdelar: Delar av växellådan är tillverkade av PEEK eftersom det ger låg friktion och lång livslängd.
7. c) Tillämpningar under motorhuven: Delar som är tillverkade av PEEK klarar de extrema förhållandena i motorn, inklusive höga temperaturer och exponering för fordonsvätskor.
8. Medicinsk
9. a) Implantat: Dess biokompatibilitet gör att det är rimligt att använda det för inlägg som ryggradsfusioner, tandinsatser och muskeldelar.
10. b) Kirurgiska instrument: PEEK har kapacitet att klara kontinuerlig autoklavering som används för skonsamma instrument som kräver rengöring.
11. c) Komponenter till medicintekniska produkter: Den används vid tillverkning av olika delar till kliniska apparater på grund av sin kemiska resistens och dimensionsstabilitet.
12. Elektronik
13. a) Kontaktdon och isolatorer: Dess enastående dielektriska egenskaper och termiska stabilitet är utmärkta för tillverkning av elektriska kontaktdon och kapslingar.
14. b) Utrustning för tillverkning av halvledare: Dess förmåga att motstå kemikalier och dess goda mekaniska egenskaper är fördelaktiga i de svåra förhållanden som råder i utrustning och maskiner för halvledarproduktion.
15. c) Isolering av kabel: Det används dessutom för högpresterande kabelisolering i krävande applikationer.

5. Olje- och gassektorn
6. a) Tätningar och packningar: PEEK har egenskaper som gör att det står emot kemikalier och höga temperaturer. Det gör den lämplig för tätningar, packningar och ventilsäten som används vid prospektering och utvinning av olja och gas.
7. b) Komponenter för borrhål: Det används i borrhålskomponenter på grund av sin mekaniska styrka och förmåga att motstå extrema förhållanden.
8. Industriella tillämpningar
9. a) Pumpkomponenter: PEEK:s kemikaliebeständighet och hållbarhet gör det lämpligt för de allra flesta delar i sifoner och blåsmaskiner.
10. b) Slitdelar: Det används också vid högt slitage för delar som kugghjul, bussningar och lager.

Utrustning för kemisk bearbetning: Dess skydd mot många syntetiska föreningar gör den lämplig för olika delar i utrustning för kemisk bearbetning.

7.Livsmedelssektorn

1. a) Utrustning för livsmedelsbearbetning: Komponenter tillverkade av PEEK har förmågan att motstå höga temperaturer, livsmedelssyror och rengöringskemikalier. Därför används dessa komponenter i utrustning för livsmedelsbearbetning.
2. b) Förpackningsmaskiner: De komponenter som tillverkas av PEEK har god mekanisk hållfasthet och kemisk beständighet och används i förpackningsmaskiner.
3. 3D-utskrift

Högpresterande prototyper: Det används också för 3D-utskrifter. Prototyper och slutanvändningsprodukter som kräver hög hållfasthet och termisk stabilitet tillverkas av den.

9. Konsumentvaror
10. a) Sportutrustning av hög kvalitet: Tack vare sin låga vikt och höga hållfasthet är den idealisk för tillverkning av förstklassiga utomhusprodukter, t.ex. cykeldelar och racketramar.
11. b) Hållbar konsumentelektronik: Många konsumentelektroniska komponenter som är hållbara tillverkas av detta material.

Slutsats

Termoplastiska komponenter med förstklassig prestanda tillverkas genom formsprutning av PEEK. Denna metod är mycket effektiv när det gäller att ge anmärkningsvärda egenskaper som mekanisk styrka, kemisk resistens och hög termisk stabilitet. Produkter med dessa egenskaper används sedan i företag som flyg, klinik, fordonsindustri och elektronik.

Den uppgraderade formsprutningsprocessen tar hänsyn till skapandet av komplexa och exakta produkter med fenomenal repeterbarhet och försumbart materialavfall. För att uppnå de bästa resultaten är det exceptionellt grundläggande att kontrollera hanteringsgränser som temperatur, tryck och kylhastigheter.genom att använda de exceptionella egenskaperna hos PEEk genom en organiserad formsprutningsprocess, tillverkare av gjutformar kan skapa förstklassiga delar som uppfyller extraordinära riktlinjer för presentation och styrka.