Polyetheretherketon (PEEK)

Hvad er Polyetheretherketon (PEEK)

PEEK (Polyetheretherketon) er en high-performance termoplast, der anvendes i tekniske og industrielle applikationer, hvor ekstrem styrke, høj temperaturbestandighed, lav friktion og kemikalieresistens er nødvendige. Materialet har lav fugtabsorption, høj slidstyrke og fremragende dimensionsstabilitet, hvilket gør det velegnet i krævende miljøer som fly-, bil-, olie- og medicinalindustrien. PEEK kan erstatte metal i mange anvendelser.
Der findes flere varianter af PEEK:

• Ren PEEK – standardtype med høj styrke og kemikalieresistens.
• GF30 – 30 % glasfiberforstærket for ekstra stivhed.
• CF30 – 30 % kulfiberforstærket for maksimal styrke og lav termisk ekspansion.
• Specielt PEEK – lav friktion, antistatisk, fødevare- eller medicingodkendt.

Anvendelse af Polyetheretherketon (PEEK)

PEEK egner sig til mange industrier og anvendelser, hvor kravene til plastkomponenter er ekstra høje.
Industriområder

• Aerospace / fly- og rumfart – på grund af høj styrke, lav vægt og temperatur-/kemikalieresistens kan PEEK anvendes som erstatning for metaller i flydele og rumfartskomponenter.
• Bilindustrien / transportsektoren – til komponenter med høje belastninger, slid, varme eller korrosive omgivelser, som gear, glidelejer, pumpekomponenter eller særlige bærende plastdele.
• Kemisk industri & olie/gas – PEEK tolererer aggressive kemikalier, høj temperatur samt damp/tryk – egnet til ventiler, pumper, tætninger, rør og “down-hole” komponenter.
• Medicinsk og fødevareproduktion – god biokompatibilitet, lav gasudvikling ved brand, autoklaverbarhed og ren procesmulighed gør PEEK egnet til medicinske instrumenter, implantater og fødevareudstyr.
• Elektronik / halvleder / vakuumudstyr – lav vandabsorption, stabilitet under varme og kemikalier samt god isoleringsevne gør PEEK ideel til kritiske komponenter.

PEEK anvendes som plastkomponenter i avanceret plastbearbejdning til lagerhuse, glidelejer, gearhjul, plader, rør, skinner, fittings og specialdele, der skal yde over lang tid under krævende forhold.

Egenskaber og fordele ved Polyetheretherketon (PEEK)

Her gennemgås de væsentligste egenskaber og design-/industrifordele ved PEEK, især set i sammenhæng med plastbearbejdning og produktion af plastkomponenter.
Centrale egenskaber

• Termisk resistens: PEEK kan anvendes kontinuerligt ved temperaturer op til ca. 250 °C.
• Mekanisk styrke og stivhed: Høj trækstyrke, bøjestyrke og modul, som bevares også ved høje temperaturer.
• Kemikalieresistent: Modstår aggressive kemikalier, damp og vand selv ved høje temperaturer.
• Slid-/friktionsmodstand: Lav friktionskoefficient, god modstand mod slid ved bevægelige dele, især når fyldt med grafit eller kulfiber.
• Dimensionel stabilitet: Lav vandoptagelse, lav varmeudvidelse, stabil under cykliske belastninger → præcision i design og bearbejdning.
• Flamme- og røggenerator modstand: PEEK kan opfylde høje brandkrav uden fyldstoffer og har lav toksicitet ved forbrænding.

Data for egenskaber
Mekanisk:

• Trækstyrke: 90–100 MPa
• E-modul: 3.600–4.000 MPa
• Brudforlængelse: 10–50 %
• Hårdhed: Rockwell M100–R126

Termisk:

• Smeltepunkt: ~343 °C
• Maks. kontinuerlig brugstemperatur: ~250 °C
• Kortvarig temperaturbelastning: 300 °C
• Lav termisk ekspansion

Elektrisk:

• Fremragende isoleringsevne
• Dielektrisk styrke: > 20 kV/mm
• Stabil i fugt og høje temperaturer

Kemikalieresistens/hydrolyse:

• Meget modstandsdygtig overfor syrer, baser, opløsningsmidler og kulbrinter
• Hydrolysebestandig → tåler damp og varmt vand
• God UV-stabilitet, kan anvendes udendørs (afhænger af farve/variant)

Bearbejdning i Polyetheretherketon (PEEK)

Når man arbejder med plastbearbejdning af PEEK for at fremstille plastkomponenter, er der nogle nøgleaspekter at tage højde for.

CNC-bearbejdning (fræsning/drejning)

• PEEK kan bearbejdes med CNC-fræsning og drejning – både i plader, stænger og som halvfabrikat.
• På grund af den høje temperaturresistens og mekaniske styrke kræver værktøjsvalg og skærehastighedsparametre særlig tilpasning.
• Ved bearbejdning af fyldt PEEK med glas-/kulfibre skal man være opmærksom på værktøjsbelastning og chip-håndtering.

Svejsning, samling m.m.

• PEEK kan også sammenføjes eller svejses i visse tilfælde, hvilket giver mulighed for at sammensætte større eller komplekse plastkomponenter.
• Mekaniske samlinger af plastkomponenter i PEEK-materiale muliggør konstruktion af modulerede løsninger, hvor standardplast ikke ville holde til belastning eller kemisk miljø, og denne løsning er klart den bedste.
• Plastkomponenter bearbejdet i PEEK kan kombineres med andre materialer via montage/metalsamlinger, hvilket giver fleksibilitet i designet.

Halvfabrikatmuligheder for Polyetheretherketon (PEEK)

Når du skal vælge materiale og proces, er der mange halvfabrikatmuligheder for PEEK, der gør det praktisk for plastbearbejdning og produktion af plastkomponenter:

• Stænger/rod: Runde materialer i PEEK, der kan drejes/fræses til præcise plastkomponenter. De findes i Ø4-Ø200 mm.
• Plader/ark: PEEK-plader, som kan skæres og bearbejdes til flade plastkomponenter eller specialdele. De findes i 5 – 100 mm.
• Forskellige varianter og farver: Ren, GF30, CF30, antistatisk, medicingodkendt, fødevaregodkendt og findes i natur/beige og sort.

Valget af halvfabrikat afhænger af applikationen: hvor krævende er miljøet (temperatur/kemikalier), hvilken bearbejdningsmetode anvendes, hvilke tolerancer og mekaniske krav stilles der.

Fødevaregodkendelse

PEEK findes i FDA- og EU 10/2011-godkendte versioner.
Medicinske PEEK-varianter: ISO 10993 / ASTM F2026.

Opsummering og alternativer til Polyetheretherketon (PEEK)

PEEK er en førende højt ydende termoplast, der bringer avancerede egenskaber til plastbearbejdning og produktion af plastkomponenter. Dets kombination af høj temperaturresistens, stærke mekaniske egenskaber, kemikaliemodstand og bearbejdelighed gør det ideelt til krævende industrier som aerospace, bil, kemi, medicin og elektronik.
Selvom PEEK er meget kompetent, er der ved dette materiale både fordele og begrænsninger:
Fordele:

• Ekstrem styrke og stivhed
• Høj temperaturbestandighed
• Kemikalieresistent og slidstærk
• Lav fugtabsorption, dimensionsstabil
• Kan steriliseres, tåler stråling
• Kan erstatte metal i mange applikationer

Begrænsninger:

• Høj pris
• Kræver specialværktøj ved bearbejdning
• Mindre slagsejhed i koldt miljø uden forstærkning
• Ved valg af materiale til plastkomponenter bør man derfor afveje krav til temperatur, kemikalieeksponering, mekanisk belastning, vægt, levetid og bearbejdningsmuligheder – og her kan PEEK ofte være det optimale valg.

Alternativer kan være:
PTFE, PPS, PSU, PA, PETP – afhængigt af krav til slidstyrke, temperatur og kemikalieresistens