Was sind die Richtlinien für das PEEK-Spritzgießen?

 

PEEK – Eigenschaften, Merkmale und Anwendungen  

Produktentwickler und Ingenieure sind oft überfordert von der Anzahl der Spritzgusskunststoffe, aus denen sie auswählen müssen, um genau das richtige Material für ihre Herstellung zu finden.

Es gibt Tausende von Kunststoffvarianten, von alltäglichen Standardkunststoffen bis hin zu Hochleistungspolymeren für anspruchsvolle Einsatzumgebungen. Bei Ming-Li halten wir über 40 Kunststoffe für Sie bereit und beraten unsere Kunden mit besonderer Sorgfalt bei der Materialauswahl.

Unter den wenigen Hochleistungspolymeren nimmt die PAEK-Familie (Polyaryletherketon) eine führende Rolle ein, wobei PEEK (Polyetheretherketon) der beliebteste Vertreter dieser Gruppe ist.

Der Grund dafür ist folgender: Viele Hochleistungspolymere erfüllen zwar ein oder zwei Anforderungen, beispielsweise die Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen oder Chemikalien. Bei anderen Anforderungen, wie Verschleißfestigkeit oder mechanischer Festigkeit, bleiben die meisten jedoch hinter den Erwartungen zurück.

PEEK besitzt jedoch mehrere dieser Eigenschaften, darunter mechanische Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit. Es lässt sich leicht verarbeiten und recyceln.

Zu seinen weiteren Eigenschaften gehören elektrische Isolation, Korrosionsbeständigkeit und hohe Reinheit.

Da PEEK im Spritzgussverfahren in Serie gefertigt werden kann, ohne dass die Bearbeitung von Metallen und das Aushärten von Duroplasten erforderlich sind, reduziert sich der Verarbeitungsaufwand. Dies führt zu Zeit- und Kostenvorteilen.

PEEK ist Metallen in rauen Umgebungen oft überlegen. Daher ist es eine beliebte Wahl für die Herstellung von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, Medizintechnik, Maschinenbauteile, Halbleiter sowie elektrische und elektronische Maschinen.

 

Beispiele für PEEK-Komponenten:  

• Automobilindustrie: Motorteile, Teile für stufenlose Getriebe, Lenkungsteile, Bremskomponenten.
• Büromaschinen: Kopierergreifer, spezielle hitzebeständige Lager, Ketten, Zahnräder.
• Medizinprodukte: Endoskopteile und Zahnreinigungsgeräte, Implantate, chirurgische Instrumente, Gelenkersatz.
• Luft- und Raumfahrt: Elektrische Isolatoren und Trennschalter, Batterieanschlüsse, Gehäuse für Außenleuchten, Dichtungen, Dichtungsringe, Armaturen, Halterungen, Klemmen und thermische Schalldämmung.

Hier ist, was unsere Experten bei Ming-Li Ihnen über PEEK sagen möchten, damit Sie entscheiden können, ob es das richtige Material für Ihre Bedürfnisse ist.

 

Eigenschaften von PEEK-Kunststoff

PEEK ist ein halbkristallines, opakes Material aus der Polyketon-Familie der Polymere (PAEK). Es besteht aus Aryl-, Ether- und Ketongruppen. Die Aryl- und Ketonanteile verleihen PEEK Steifigkeit und Festigkeit, was gute mechanische Eigenschaften und einen hohen Schmelzpunkt zur Folge hat. Die Ethergruppe sorgt für Flexibilität (und damit für Zähigkeit) und macht das Material reaktionsträge (und somit beständig gegen Chemikalien).

Betrachten wir seine Eigenschaften genauer und wie es sich verhält und die Materialauswahl in verschiedenen Branchen beeinflusst:

• Hohe Hitzebeständigkeit . Tests belegen, dass PEEK einen hohen Schmelzpunkt von 341 °C, eine hohe Glasübergangstemperatur von 143 °C und eine Dauereinsatztemperatur von bis zu 260 °C aufweist. Dies hat zu seiner breiten Anwendung in thermisch anspruchsvollen Umgebungen wie der Öl- und Gasindustrie sowie der Automobilindustrie geführt.
• Chemische und Korrosionsbeständigkeit . PEEK ist äußerst beständig gegen Wasser und viele Lösungsmittel (selbst unter Hochtemperatur- und Hochdruckdampfbedingungen). Daher hält es den chemisch aggressiven Bedingungen in der Öl- und Gasindustrie stand – beispielsweise in Unterwasserleitungen, Getrieben und Maschinen. Auch gegenüber Kerosin, Hydraulikflüssigkeiten und Enteisungsmitteln in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist es beständig.
• Verschleißfestigkeit. Tests belegen, dass PEEK haltbarer ist als viele andere Polymere und sogar einige Metalle. PEEK hält hohen Belastungen bei erhöhten Temperaturen ohne bleibende Verformung (Kriechen) stand. Es besitzt zudem einen niedrigen Reibungskoeffizienten, was weniger Verschleiß, Geräusche, Vibrationen und Emissionen bedeutet. Dadurch eignet es sich hervorragend für den Einsatz in Automobilteilen. Auch bei der Materialermüdung durch wiederholten Druck und Belastung schneidet PEEK hervorragend ab. Da es leichter als vergleichbare Metalle ist, ist es in der Automobil- und Luftfahrtindustrie beliebt, da es die Energieeffizienz von Fahrzeugen verbessert. Seine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit macht PEEK auch für die Herstellung von medizinischen Implantaten äußerst wertvoll.
• Biokompatibilität . PEEK ist für lebendes Gewebe weder schädlich noch toxisch und kann über lange Zeiträume im menschlichen Körper stabil funktionieren. Diese Eigenschaft macht es beliebt für den Einsatz in medizinischen Bauteilen und Implantaten. Aufgrund seiner biologisch inerten chemischen Struktur weist PEEK jedoch eine geringe Haftung an im Körper implantiertem Knochengewebe auf.
• Zugfestigkeit. Mit Kohlenstofffasern verstärkte PEEK-basierte Werkstoffe erreichen eine Zugfestigkeit von 29.000 psi bei Temperaturen bis zu 299 °C. Damit sind sie eine festere und steifere Alternative zu Nylon, Acetal (Polyoxymethylen oder POM), Polyester und Polycarbonat.
• Geringe Entflammbarkeit. PEEK, das die Brennbarkeitsklasse UL 94 V-0 aufweist, ist bis fast 600 °C schwer entflammbar. Selbst bei extrem hohen Verbrennungstemperaturen entsteht nur wenig Rauch. Dies ist einer der Gründe, warum es häufig bei der Herstellung von Teilen für Verkehrsflugzeuge verwendet wird.
• Gute Isolierung. PEEK besitzt einen hohen Volumen- und Oberflächenwiderstand, um auch unter erheblichen Temperatur- und Umwelteinflüssen eine gute Isolierleistung zu gewährleisten.
• Recycelbar . Die Moleküle von PEEK sind sehr stabil, sodass es mehrfach wiederaufbereitet werden kann, ohne dass sich seine Eigenschaften verändern. Dies ermöglicht es Herstellern, Kosten für die Abfallentsorgung zu senken und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

 

Welche Arten von PEEK-Kunststoff gibt es?

PEEK gibt es in fünf Qualitäten, die sich in Zusammensetzung und Eigenschaften unterscheiden und somit Einfluss darauf haben, für welche Anwendungen es am besten geeignet ist:

1. Ungefülltes PEEK ist nicht mit anderen Materialien verstärkt und stellt die einfachste Variante dieses Polymers dar. Es ist die chemikalienbeständigste Variante.

2. Kohlenstofffaserverstärktes PEEK enthält 30 % kohlenstoffgefüllte Fasern und ist die stärkste und steifste Variante. Es ist zudem 7 % leichter als glasfaserverstärktes PEEK.

3. Glasfaserverstärktes PEEK enthält 30 % Glasfasern und ist fester und steifer als unverstärktes PEEK. Es bietet zudem eine hervorragende elektrische und thermische Isolierung.

4. Das Lager-PEEK ist mit 20 % PTFE gefüllt und mit Graphit kohlenstoffverstärkt, um den Reibungskoeffizienten zu senken und so eine verbesserte Verschleißfestigkeit und höhere Reibungswärmekapazität zu erzielen.

5. Antistatisches, metalldetektierbares und röntgendetektierbares PEEK sowie kundenspezifische Ausführungen . Diese PEEK-Typen wurden entwickelt, um die spezifischen Anforderungen unserer Kunden hinsichtlich einer oder mehrerer Anwendungen zu erfüllen. Antistatisches PEEK beispielsweise ist für den sicheren Einsatz in Umgebungen konzipiert, in denen nichtleitende Materialien erforderlich sind.

 

Besondere Überlegungen zum PEEK-Spritzgießen

PEEK punktet zwar in vielen Bereichen, seine Anwendung bringt aber auch Herausforderungen mit sich.

• Hoher Preis. PEEK ist teurer als herkömmliche technische Kunststoffe.
• Aufgrund der Steifigkeit von PEEK kann es schwierig oder unmöglich sein, bestimmte Konturierungsgrade zu erreichen.
• Je nach Ausführung ist PEEK mit Säuren wie konzentrierter Schwefelsäure, Salpetersäure oder Chromsäure kontaminiert. Dies macht es für bestimmte Anwendungen weniger geeignet.
• PEEK weist eine geringe Beständigkeit gegenüber UV-Licht auf, diese Schwäche kann jedoch durch die Zugabe eines Kohlenstoffzusatzes zur Materialrezeptur ausgeglichen werden, um UV-Beständigkeit zu gewährleisten.

 

Ist PEEK das beste Material für Ihre Bedürfnisse?

Wenn Sie nach einer Spritzgussmateriallösung suchen, die ein Gleichgewicht zwischen Ihren Leistungsanforderungen, Ihrem Budget sowie Ihren Umwelt- und Nachhaltigkeitszielen herstellt, steht PEEK ganz oben auf der Auswahlliste (oder kommt dem sehr nahe!).

Aber ist es das Richtige für Sie?

PEEK ermöglicht Ihnen zwar die Herstellung leichterer, stabilerer und chemikalienbeständigerer Bauteile mit längerer Lebensdauer, doch sollten Sie angesichts der höheren Kosten den Nutzen dieser Materialinvestition sorgfältig abwägen. Ein Gespräch mit einem Materialexperten von Ming-Li hilft Ihnen bei der Entscheidung. Wir begleiten Sie durch einen effizienten Design- und Fertigungsprozess, der selbst Ihre komplexesten Produkte innerhalb weniger Wochen auf den Markt bringt.

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Über Ming-Li

Ming-Li Precision, gegründet 1983, ist ein Innovationsführer im Bereich der digitalen On-Demand-Fertigung und treibt die Entwicklung von Spritzguss und Rapid Prototyping kontinuierlich voran. Wir wissen, worauf es ankommt, um ein qualitativ hochwertiges Produkt termingerecht und im Budgetrahmen zu liefern. Ming-Li zeichnet sich durch Flexibilität aus, beschäftigt ein Expertenteam im Spritzguss und verfolgt bei allem, was wir tun, einen ingenieurtechnisch orientierten Ansatz. Zehntausende Produktentwickler und Ingenieure unserer Kunden vertrauen auf Ming-Li, um ihre Produkte zu realisieren.

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