Polietereterchetone (PEEK)

Polietereterchetone (PEEK)

Punti chiave

• Servizio continuo intorno a 250°C, con capacità a breve termine considerevolmente superiori.
• Eccezionale resistenza chimica, compresa la resistenza all'idrolisi e alla sterilizzazione a vapore ripetuta.
• Si marca bene con un laser a fibra, perché la struttura aromatica carbonizza facilmente senza additivi.
• La stessa inerzia vanifica gli adesivi, quindi l'incollaggio richiede un pretrattamento energico.

Polietereterchetone (PEEK)

Il polietereterchetone è un termoplastico ad alte prestazioni semicristallino, costituito da anelli aromatici collegati da gruppi eterei e chetonici, che offre temperature di servizio continuo intorno a 250°C insieme a eccezionale resistenza chimica, all'idrolisi, all'usura e alla fatica. Si colloca al vertice della gerarchia dei termoplastici tecnici sia per prestazioni sia per costo e viene specificato dove altrimenti sarebbe necessario un metallo.

Questa rigida struttura aromatica è responsabile di praticamente tutte le proprietà per cui si acquista il PEEK. Resiste alla degradazione termica, resiste all'attacco chimico e mantiene le proprietà meccaniche a temperature alle quali la maggior parte delle plastiche tecniche si è ammorbidita da tempo. Rende inoltre il polimero costoso da produrre e impegnativo da lavorare.

Il PEEK a confronto con le alternative

La verità è che il PEEK è spesso sovradimensionato in fase di specifica. Dove il requisito è la resistenza alla temperatura e agli agenti chimici senza esigenze estreme di tenacità o usura, il PPS offre gran parte delle prestazioni a una frazione del prezzo.

Requisiti di lavorazione

• Temperatura di fusione molto elevata, tipicamente intorno a 360–400°C, che richiede macchine e stampi dimensionati per tali valori. Le attrezzature standard non lavorano il PEEK.
• Lo stampo caldo è essenziale. La temperatura dello stampo governa la cristallinità e la cristallinità governa le prestazioni chimiche e meccaniche per cui il pezzo è stato specificato. Uno stampo troppo freddo produce un pezzo dall'aspetto corretto ma con prestazioni inferiori.
• Essiccazione prima della lavorazione, nonostante il basso assorbimento di umidità in servizio.
• La ricottura è spesso prevista per completare la cristallizzazione e rilasciare le tensioni, in particolare per i componenti lavorati alle macchine utensili e per i pezzi soggetti a cicli termici.
• La lavorazione meccanica genera calore che può alterare localmente la cristallinità; utensili affilati e un raffreddamento adeguato contano più che con le resine commodity.

Marcatura e incollaggio del PEEK

Dove viene specificato

• Impianti e strumenti medicali: gradi biocompatibili, radiotrasparenza e resistenza ad autoclavaggi ripetuti. Gli impianti spinali sono un'applicazione emblematica.
• Componenti aerospaziali interni e strutturali, dove il rapporto resistenza/peso e il comportamento al fuoco giustificano il costo.
• Guarnizioni, anelli antiestrusione e connettori per il settore petrolifero e del gas, esposti a fluidi caldi aggressivi sotto pressione.
• Produzione di semiconduttori, dove purezza e resistenza chimica contano più del prezzo del pezzo.
• Cuscinetti, boccole e parti soggette a usura, sfruttando la resistenza a fatica e all'usura che distingue il PEEK dal PPS.
• Produzione additiva, sempre più spesso, anche se il controllo della cristallinità nei pezzi stampati resta la principale difficoltà tecnica.

Diagnosi dei problemi di lavorazione del PEEK

Termini correlati e letture

• Polisolfuro di fenilene (PPS)
• Energia superficiale
• Marcatura laser delle materie plastiche ad alta temperatura
• Produzione farmaceutica e medicale

Applicazione in produzione

The Sabreen Group offre supporto ingegneristico indipendente per la marcatura, l'incollaggio e la preparazione superficiale dei polimeri ad alte prestazioni. Se sta specificando un processo, qualificando un materiale o risolvendo un problema di produzione, il nostro team dei servizi di ingegneria può aiutarLa. Ci contatti per discutere la Sua applicazione.

Domande frequenti

Il PEEK ha bisogno di un additivo laser per essere marcato?

No. La struttura aromatica carbonizza facilmente, quindi il PEEK offre un buon contrasto scuro con un laser a fibra senza additivi. La difficoltà pratica è l'opposto del problema delle poliolefine: si marca così facilmente che l'energia va contenuta, e i gradi caricati con carbonio sono già scuri, il che limita l'intervallo di contrasto disponibile a prescindere dai parametri.

Perché il PEEK è così difficile da incollare?

L'inerzia chimica che lo rende prezioso in servizio lascia agli adesivi pochissimo con cui reagire e la sua energia superficiale è bassa rispetto a quanto richiede la maggior parte dei sistemi adesivi. Serve un pretrattamento energico (il plasma freddo a bassa pressione o uno strato di silicato depositato come Pyrosil sono le vie praticabili) e il risultato va verificato con l'angolo di contatto, non dato per scontato.

Quando il PPS è una scelta migliore del PEEK?

Spesso. Dove il requisito è alta temperatura e resistenza chimica senza esigenze estreme di tenacità, usura o fatica, il PPS offre gran parte delle prestazioni a una frazione del costo ed è intrinsecamente ignifugo. Il PEEK si guadagna il suo prezzo superiore su tenacità, usura, fatica e resistenza all'idrolisi; dove non sono questi i vincoli determinanti, è spesso sovradimensionato.

Perché la temperatura dello stampo conta così tanto per il PEEK?

Perché controlla la cristallinità, e la cristallinità controlla la resistenza chimica, la stabilità dimensionale e le prestazioni meccaniche per cui il pezzo è stato specificato. Uno stampo troppo freddo produce un pezzo dall'aspetto del tutto corretto ma inferiore alla scheda tecnica, e la carenza può manifestarsi solo in servizio. La ricottura è spesso prevista per completare la cristallizzazione, in particolare sui pezzi lavorati.

Il PEEK può essere sterilizzato ripetutamente?

Sì, ed è uno dei suoi vantaggi caratterizzanti. Resiste ad autoclave a vapore, irraggiamento gamma e ossido di etilene ripetuti senza perdite significative di proprietà, motivo per cui domina negli strumenti chirurgici riutilizzabili e nelle applicazioni impiantabili. Dove si applica una marcatura di identificazione, questa va comunque rivalutata lungo il numero di cicli validato anziché presumere che invecchi bene quanto il substrato.

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