PEEK (Polietereterchetone) Panoramica
Il polietereterchetone, comunemente chiamato PEEK, fa parte della famiglia dei materiali termoplastici semicristallini. Altri materiali semicristallini con vari rapporti tra etere e chetone nella loro struttura sono PEK, PEKK, PEKEKK e PAEK. Tuttavia, l’esclusivo rapporto 2:1 tra etere (E) e chetone (K) del polimero PEEK offre una resistenza chimica superiore rispetto ad altri polieterchetoni ed è uno dei principali fattori che contribuiscono alla maggiore diffusione del PEEK.
Riconosciuto per le sue prestazioni elevate, il PEEK vanta un elenco impressionante di proprietà fisiche. La termoplastica semicristallina resiste anche all’esposizione prolungata al vapore ad alta pressione, all’acqua calda e a molti prodotti chimici altamente aggressivi. La resistenza all’usura sotto carico dinamico si aggiunge ai vantaggi in termini di prestazioni che stanno alla base delle specifiche del PEEK per i componenti stampati a iniezione e lavorati che devono resistere a condizioni di servizio severe.
Resina PEEK Fornitori, prodotti
Dall’introduzione commerciale del PEEK nel 1980, la Victrex PLC ne è diventata il principale produttore e fornisce questo termoplastico ad altissime prestazioni in tutto il mondo dalle sue sedi nel Regno Unito. L’impegno dell’azienda nello sviluppo di applicazioni si estende per oltre 40 anni e ha portato all’uso diffuso del PEEK per componenti nei settori aerospaziale, dell’esplorazione e della produzione di petrolio e gas, della produzione di semiconduttori, delle attrezzature mediche, militari e della difesa.
Con la proliferazione di pezzi specificati in Victrex® PEEK e la crescente consapevolezza da parte degli ingegneri delle capacità del materiale, sono emerse nuove possibilità applicative che andavano oltre i limiti prestazionali dei gradi iniziali. Queste opportunità hanno portato allo sviluppo di materiali PEEK che servono una gamma più ampia di applicazioni. I gradi a prestazioni migliorate includono formulazioni con migliori proprietà di supporto e usura e con rinforzi in fibra di vetro e carbonio che aumentano significativamente la resistenza strutturale del PEEK.
La sua relativamente facile lavorabilità per fusione ha portato ad adattare la resina PEEK a diversi metodi di lavorazione, tra cui lo stampaggio a iniezione, lo stampaggio a compressione e l’estrusione di fibre, tubi, pellicole e forme lavorabili. L’apertura di queste alternative di lavorazione ha ulteriormente ampliato la gamma di applicazioni del PEEK e i settori in cui il materiale viene utilizzato.
Solvay ha avviato la produzione di resina PEEK negli Stati Uniti all’inizio degli anni 2000 e ha sviluppato attivamente prodotti per applicazioni di servizio severe in una serie di settori. Commercializzata con il nome di KetaSpire® PEEK, la famiglia di gradi Solvay comprende formulazioni con miglioramenti delle prestazioni per una maggiore resistenza all’usura e forza strutturale. Anche la famiglia di prodotti KetaSpire® PEEK viene tipicamente lavorata per estrusione e stampaggio a iniezione e serve numerosi settori e applicazioni sotto forma di pezzi stampati, forme estruse che vengono lavorate in componenti di precisione, film e tubi estrusi.
Gli sviluppi più recenti dei polimeri PEEK di Victrex PLC e Solvay includono gradi biocompatibili per applicazioni umane impiantabili e non impiantabili, nonché gradi con capacità di temperature più elevate. Invibio Biomaterial Solutions, una società Victrex, designa il suo grado implantare come PEEK-OptimaTM e Solvay marca il suo prodotto impiantabile Zeniva®. PEEK.
Forme di stock di SBIRCIATA per la lavorazione
Grazie alla relativa facilità di lavorazione del PEEK, le officine meccaniche di tutto il mondo hanno a disposizione forme a stock realizzate con diversi gradi di questo termoplastico ad altissime prestazioni. Drake fornisce la sua gamma completa di forme a stock di PEEK a molte di queste aziende di lavorazione che sono ben qualificate nella produzione di pezzi di precisione di alta qualità.
Tecnologia di controllo del processo e di orientamento delle fibre di Drake per il PEEK
La tecnologia di Drake Plastics nell’estrusione di forme di PEEK e nello stampaggio a iniezione si concentra sul controllo delle alte temperature e delle pressioni coinvolte nella lavorazione della fusione. La nostra esperienza in questo settore garantisce i massimi livelli di proprietà e stabilità dimensionale dei pezzi lavorati e stampati in PEEK.
Per quanto riguarda i gradi di PEEK rinforzati con fibre di vetro e di carbonio, un fattore significativo nel determinare le prestazioni del pezzo finito durante la lavorazione e la trasformazione riguarda la tecnologia per gestire l’orientamento delle fibre. Questo è un settore in cui Drake vanta decenni di esperienza di successo sia nella lavorazione delle fusioni che nella definizione dell’orientamento ideale delle fibre nei pezzi lavorati per ottenere la massima resistenza e stabilità dimensionale per la vostra applicazione.
Forme azionarie e nomi commerciali di Drake’s PEEK
Drake offre una famiglia completa di forme in stock di PEEK, dai gradi non rinforzati e migliorati per cuscinetti e usura alle formulazioni rinforzate con vetro e fibre, nella più ampia gamma di dimensioni del settore.
A seconda del grado specifico di resina utilizzato, Drake Plastics applica i marchi Victrex® PEEK o Solvay KetaSpire® PEEK per ottenere forme estruse di qualità ottimale. Queste forme premium includono quelle esclusive di Drake, come il tondino da 10 pollici/ 255 mm di diametro e la piastra da 4,0 pollici/ 200 mm di spessore, che rappresentano le forme estruse più grandi disponibili al mondo.
Drake offre anche forme con il marchio Drake Industrial Grade PEEK, di qualità equivalente o leggermente superiore rispetto ad altre forme di stock di PEEK disponibili in commercio. Come nel caso delle barre e delle piastre di SBIRCIATA della concorrenza, i prodotti da noi designati come SBIRCIATA di grado industriale Drake sono forniti senza certificazioni di resina che confermino la conformità Mil-P46183. Vengono estrusi in volumi elevati in condizioni tali da garantire l’economicità necessaria per determinate applicazioni.
Profilo prestazionale del PEEK
Mantenimento della resistenza e stabilità dimensionale a temperature elevate
Il PEEK si distingue per la resistenza alla flessione e alla trazione a temperature elevate. Le sue proprietà includono una Tg (temperatura di transizione vetrosa) di 302°F (150°C). Nei gradi non rinforzati la temperatura di deformazione termica è di 315oF (157oC), mentre i gradi rinforzati con fibre mantengono un’elevata resistenza a temperature ancora più elevate. I dati sulle proprietà della Victrex indicano che la temperatura di deflessione termica del suo Victrex 450 CA30 PEEK rinforzato con il 30% di fibra di carbonio, ad esempio, è di 520°F (271°C), un notevole passo avanti nelle prestazioni rispetto alle formulazioni non rinforzate. È importante notare che questo valore deriva da campioni stampati con le fibre orientate in modo ottimale per i test. I pezzi stampati a iniezione o lavorati a partire da forme di stock non raggiungeranno probabilmente questo risultato ottimale.
Il PEEK presenta inoltre un’eccezionale resistenza al creep o al cold flow sotto carico ad alte temperature. Inoltre, grazie al suo basso coefficiente di espansione termica lineare, è altamente stabile dal punto di vista dimensionale quando è esposto a variazioni di temperatura estreme.
Drake Plastics estrude e stampa a iniezione diverse formulazioni di PEEK rinforzato con fibre di vetro e carbonio ad alta resistenza. I gradi includono il KetaSpire KT820 GF30 di Solvay rinforzato al 30% con fibre di vetro e il KetaSpire KT 820CF30 rinforzato al 30% con fibre di carbonio, e il PEEK 450 CA30 di Victrex rinforzato al 30% con fibre di carbonio.
Resistenza all’usura
Sebbene il PEEK abbia un’elevata resistenza all’usura intrinseca, sono disponibili gradi di PEEK migliorati per i cuscinetti e l’usura per applicazioni esposte a livelli severi di carico dinamico e velocità. Un vantaggio importante per i macchinari e le attrezzature di produzione è che le parti mobili realizzate con questi gradi spesso non necessitano di lubrificazione esterna. In questo modo è possibile eliminare la contaminazione da parte dei lubrificanti, un vantaggio significativo per le operazioni di produzione alimentare, farmaceutica e simili. Grazie alla loro maggiore durata, i componenti realizzati con gradi di PEEK resistenti all’usura possono anche ridurre i costi di manutenzione e allungare i tempi di produzione tra la manutenzione programmata e la sostituzione dei componenti.
Tra gli esempi di gradi di SBIRCIATA potenziati per i cuscinetti e l’usura che la Drake Plastics converte in forme e parti in stock, vi sono il Victrex 450 FC30 “10-10-10”, che incorpora PTFE, grafite e fibra di carbonio, e il Victrex 450 FE20 PEEK contenente il 20% di polvere di PTFE dispersa. Entrambi i gradi sono conformi alla FDA. I gradi strutturali rinforzati con fibra di carbonio Victrex 450 CA30 e KetaSpire KT820 CF30 sono ottimali in alcune applicazioni di cuscinetti, in particolare quelle che richiedono maggiore rigidità e resistenza. I requisiti chiave per ottenere i massimi livelli di prestazioni includono una superficie di usura sufficientemente dura e liscia in un gruppo e condizioni operative in cui la dissipazione del calore è adeguata.
Resistenza chimica e all’idrolisi
La resistenza chimica è una delle caratteristiche più importanti del PEEK. L’esclusivo rapporto 2:1 tra etere (E) e chetone (K) di questa termoplastica ad alte prestazioni conferisce una resistenza chimica superiore rispetto ad altri polieterchetoni come PEK, PAEK e PEKEKK. La sua capacità di resistere a lungo all’esposizione a un’ampia gamma di sostanze chimiche ha portato a molte applicazioni in cui ha sostituito i metalli per una maggiore durata in ambienti aggressivi, come ad esempio le apparecchiature di profondità nell’industria petrolifera e del gas.
Il PEEK resiste anche all’esposizione prolungata ad acqua calda, vapore e radiazioni. Le applicazioni nella lavorazione degli alimenti e nella produzione farmaceutica sfruttano questo vantaggio con il PEEK di grado cuscinetto conforme alla FDA per i componenti che richiedono un’accurata pulizia e sanificazione tra una produzione e l’altra.
La purezza
L’industria di produzione dei semiconduttori ha specificato diversi gradi di PEEK per utensili e dispositivi, grazie alla sua purezza intrinseca. Questo attributo riduce al minimo la contaminazione ionica durante i processi a umido che prevedono l’uso di vari prodotti chimici ad alte temperature.
Classi di infiammabilità
Le sue caratteristiche di infiammabilità rendono la SBIRCIATA una scelta frequente anche per i componenti elettrici e aeronautici. Il PEEK non rinforzato ha una classificazione UL94 V-0 a 0,060″ e i gradi rinforzati con fibre sono classificati UL94 V-0 a 0,020″ di spessore. Il PEEK soddisfa anche gli standard FAA di generazione di fiamme e fumi per i componenti strutturali ed elettrici degli aerei.
Applicazioni tipiche del PEEK
Le applicazioni per la gamma di formulazioni di PEEK sono tipicamente caratterizzate dalla necessità di resistenza chimica e all’idrolisi del termoplastico ad alte prestazioni, elevata resistenza fino ai limiti di temperatura, purezza ionica e resistenza all’usura.
L’industria petrolifera e del gas ha riconosciuto i vantaggi del PEEK per i componenti utilizzati nelle apparecchiature downhole, dove il PEEK è specificato per guarnizioni, sedi di valvole, isolanti e connettori elettrici. Le applicazioni per le apparecchiature di produzione industriale comprendono i componenti dei macchinari per cuscinetti e usura e le punte degli utensili per la saldatura al plasma. L’inerzia chimica e le basse impurità ioniche sono alla base della scelta del PEEK per gli strumenti e le attrezzature nei processi chimici di produzione dei semiconduttori. La bassa generazione di fumi, la forza strutturale e la resistenza termica sono tra i vantaggi del PEEK per i componenti degli aerei. I gradi di SBIRCIATA non modificati e conformi alla FDA per cuscinetti e usura servono anche per una serie di applicazioni a contatto con gli alimenti nelle apparecchiature di lavorazione e confezionamento.
Le possibilità di applicazione del PEEK continuano ad ampliarsi con lo sviluppo di nuove classi di termoplastici ad altissime prestazioni. Il PEEK XT per alte temperature, ad esempio, serve per applicazioni che erano al di là delle capacità termiche dei gradi di PEEK tradizionali. Inoltre, Solvay e Victrex hanno ampliato gli usi del PEEK con i loro sviluppi di gradi biocompatibili.
PEEK per alte temperature
Il PEEK per alte temperature, sviluppato da Solvay e denominato KetaSpire® PEEK XT, estende le proprietà termiche e meccaniche e quindi la gamma di applicazioni di questo eccezionale termoplastico ad alte prestazioni. Il materiale è un vero PEEK. Ha lo stesso rapporto 2:1 tra etere (E) e chetone (K) che conferisce al polimero una resistenza chimica intrinsecamente superiore rispetto ad altri polieterchetoni resistenti alle alte temperature.
Le resine KetaSpire PEEK XT per alte temperature disponibili per lo stampaggio a iniezione e l’estrusione comprendono un grado non rinforzato e formulazioni rinforzate con il 30% di fibra di vetro e carbonio.
Per quanto riguarda le prestazioni termiche, la temperatura di transizione vetrosa del PEEK XT, pari a 170° C, è superiore di 20° C rispetto al PEEK tradizionale non rinforzato. Anche la sua temperatura di fusione è più alta di 45°C (81°F). Il PEEK XT per alte temperature mantiene la sua maggiore resistenza meccanica e le sue eccellenti proprietà elettriche anche a temperature superiori a quelle dei gradi di PEEK tradizionali. Solvay riferisce che il PEEK XT dimostra un modulo di trazione superiore del 400% e una resistenza alla trazione superiore di quasi il 50% a 320°F (160°C) rispetto al PEEK tradizionale. Offre inoltre un notevole aumento della rigidità dielettrica e della resistività di volume per le applicazioni elettriche esposte a temperature estreme.
Le applicazioni dei diversi gradi di PEEK XT ad altissime prestazioni sfruttano la maggiore resistenza alle alte temperature, l’isolamento elettrico e le proprietà ablative rispetto al PEEK tradizionale.
Le capacità di Drake nel settore del PEEK XT per alte temperature comprendono pezzi stampati a iniezione e forme a stock per la lavorazione, nonché pezzi lavorati a CNC di precisione. Tutti sono basati sul KetaSpire XT-920 NT non rinforzato, sul KetaSpire XT-920 CF30 rinforzato con il 30% di fibra di carbonio e sul KetaSpire XT-920 GF30 rinforzato con il 30% di vetro.
Gradi di SBIRCIATA medicali e biocompatibili
Il PEEK offre diversi vantaggi rispetto ai metalli e ad altri materiali per le applicazioni mediche e di life science. La resistenza intrinseca del materiale agli agenti chimici, alle radiazioni gamma e al vapore ad alta pressione conferisce una lunga durata agli strumenti e ai dispositivi che richiedono frequenti cicli di sterilizzazione in autoclave. La leggerezza è un vantaggio per gli strumenti chirurgici e dentali. La capacità di stampare a iniezione il PEEK consente anche una riproducibilità economica e precisa di strumenti e dispositivi in grandi volumi di produzione. Sono disponibili diversi gradi di PEEK con i requisiti di conformità e certificazione per queste e altre applicazioni del settore medicale.
Anche i gradi impiantabili in PEEK sono stati ampiamente accettati in campo medico. Offrono un’elevata resistenza e una radiotrasparenza, un vantaggio per la visualizzazione dei dispositivi impiantati con vari metodi di imaging medico.
La Victrex ha sviluppato una famiglia di gradi biocompatibili con la denominazione PEEK-OptimaTM che sono stati accettati per componenti e dispositivi per impianti umani a breve e permanente termine. Questi gradi sono gestiti in modo rigoroso da invibio® Biomaterials Solutions, una società della Victrex, e portano la designazione commerciale PEEK-OptimaTM.
Solvay offre anche un portafoglio di gradi di PEEK biocompatibili per applicazioni impiantabili e non impiantabili. Questi materiali portano il marchio Zeniva® PEEK e sono disponibili in condizioni rigidamente gestite per le aziende qualificate dell’industria medica.
Sviluppo del prodotto e lavorazione di prodotti avanzati in PEEK di Drake
Anche lo sviluppo di processi e prodotti in nuovi materiali, come il PEEK XT per alte temperature, è uno dei principali obiettivi di Drake. I nostri investimenti in questo settore consentono a ingegneri e progettisti di accedere a nuovi materiali termoplastici ad alte prestazioni in un’ampia gamma di formati e configurazioni per i pezzi lavorati. Le capacità di stampaggio a iniezione di Drake sono disponibili anche per passare senza problemi da pezzi lavorati a pezzi stampati quando i volumi giustificano l’investimento in attrezzature.
I nostri rigidi sistemi di controllo della qualità e le nostre certificazioni hanno posizionato Drake come partner capace e fidato per l’estrusione, la lavorazione e lo stampaggio di componenti per i clienti dell’industria medica e delle scienze biologiche che ci forniscono le forme e le resine Zeniva® PEEK impiantabili di Solvay.
