Polyaryletherketon (PAEK) Überblick
Die chemische Bezeichnung Polyaryletherketon (PAEK) bezieht sich auf eine Familie von Polymeren mit einer beliebigen Anzahl von Aryl-, Ether- und Ketonbausteinen in ihrer Struktur. Solvay hat eine Version als AvaSpire PAEK auf den Markt gebracht. Alle Verweise auf PAEK auf unserer Website beziehen sich auf die AvaSpire-Sorten. PAEK wird als Hybrid von PEEK (Polyetheretherketon) angesehen und hat eine Aryl (A)-Bindung in seiner Molekularstruktur, die dem Polymer einen hohen Modul, thermische Stabilität und flammhemmende Eigenschaften verleiht.
Die Eigenschaften von PAEK liegen zwischen denen von PEEK und anderen Ultrahochleistungsthermoplasten wie PEI (Polyetherimid) und PAI (Polyamidimid). So ist die Glasübergangstemperatur (Tg) von PAEK mit 158°C (316°F) etwas höher als die von PEEK, aber deutlich niedriger als die Tg von PAI mit 280°C (537°F).
Da es seine Steifigkeit über 150°C (300°F) beibehält und gute mechanische Allround-Eigenschaften aufweist, kann PAEK für bestimmte Anwendungen eine Alternative zu PEEK sein, je nach Belastung und chemischer Umgebung. Es kann auch eine wirtschaftliche Alternative zu PEEK für Anwendungen sein, bei denen große Mengen spezifischer Teile oder Abmessungen von Halbzeugen benötigt werden.
PAEK Kunststoffe
Solvay produziert und liefert PAEK in mehreren Sortenfamilien unter dem Markennamen AvaSpire® PAEK. Unverstärkte Sorten variieren etwas in ihren Fließeigenschaften, um den Anforderungen verschiedener Schmelzprozesse und Anwendungen gerecht zu werden. Hinsichtlich der thermischen Leistung haben die unverstärkten Sorten eine ähnliche Tg von 158°C (316°F) und weisen vergleichbare mechanische Eigenschaften und Dimensionsstabilität auf. Es sind auch abriebfeste Formulierungen erhältlich. Mit Glas- und Kohlefasern verstärkte PAEK-Formulierungen wurden auch für Anwendungen entwickelt, die eine höhere Festigkeit und Steifigkeit als die der ungefüllten Versionen des thermoplastischen Materials erfordern.
Sowohl ungefüllte als auch faserverstärkte Typen sind für die Schmelzeverarbeitung durch Extrusion und Spritzgießen erhältlich. Ein unverstärkter Typ mit Schmelzeigenschaften, die sich für die Extrusion von Folien und dünnen Schläuchen eignen, ist ebenfalls in der Familie der AvaSpire PAEK Kunststoffe erhältlich.
Ein bemerkenswertes Merkmal der PAEK Kunststoffe ist ihre Färbbarkeit. Dies ist ein Vorteil für optische Teile, bei denen die Kriterien für die Materialauswahl die Ästhetik und die Beibehaltung der Festigkeit bis zu den thermischen Leistungsgrenzen des Hochleistungskunststoffs sind. Zu den typischen PAEK-Anwendungen in dieser Kategorie gehören Griffe für medizinische und zahnmedizinische Instrumente sowie Gehäuse und Komponenten für elektrische Geräte.
PAEK-Halbzeuge für die maschinelle Bearbeitung
Drake Plastics stellt Halbzeuge aus verschiedenen PAEK-Formulierungen her und liefert sie mit der Bezeichnung des AvaSpire-Typs, aus dem sie hergestellt werden. Zu den speziellen Qualitäten gehört AvaSpire 621 NT PAEK, ein unverstärktes Naturmaterial mit FDA-Konformität und guter Schlagfestigkeit. AvaSpire 621 GF30 PAEK bietet eine höhere mechanische Festigkeit aufgrund der 30%igen Verstärkung durch Glasfasern. Außerdem ist es FDA-konform. AvaSpire 621 CF30, eine mit 30% Kohlefasern verstärkte Sorte, ergänzt das Portfolio der hochfesten PAEK-Halbzeuge von Drake für die Bearbeitung. Zusätzlich zu seinen mechanischen Eigenschaften und seiner FDA-Konformität weist AvaSpire 621 CF30 PAEK auch eine verbesserte Verschleißfestigkeit gegenüber den ungefüllten und glasverstärkten AvaSpire-Formulierungen auf.
Drake liefert verschiedene Abmessungen von AvaSpire PAEK-Halbzeugen ab Lager und extrudiert andere Konfigurationen auf Anfrage. Zu unseren Fähigkeiten gehören auch die CNC-Bearbeitung von Präzisionskomponenten aus unseren AvaSpire PAEK-Halbzeugen und das Spritzgießen von Teilen aus AvaSpire PAEK-Sorten nach den Vorgaben der Kunden von Drake.
PAEK Leistungsmerkmale
PAEK bietet gute Allround-Eigenschaften und wird bei der Bewertung von Materialien für eine Anwendung oft mit anderen Polyetherketon-Polymeren verglichen.
So weist AvaSpire PAEK von Solvay in einigen Leistungsbereichen Ähnlichkeiten mit PEEK auf, einem Ultrahochleistungsthermoplast, der sowohl von Solvay als auch von Victrex PLC angeboten wird. Es gibt auch bemerkenswerte Unterschiede. Die oberen thermischen Grenzen für die Festigkeitserhaltung sind bei PAEK etwas höher, während PEEK eine höhere Beständigkeit gegen Verschleiß und Ermüdung bietet. Während PAEK eine sehr gute Umweltbeständigkeit aufweist, widersteht PEEK einer breiteren Palette von Chemikalien. Die folgende Leistungsübersicht hebt einige wichtige Ähnlichkeiten und Unterschiede hervor:
Festigkeit über 150ºC
Seine hybride Polyketon-Polymerstruktur mit der Arylbindung verleiht PAEK im Vergleich zu PEEK eine höhere Steifigkeit im Temperaturbereich von 150°C (300°F). Dies zeigt sich in der Tg (Glasübergangstemperatur) oder dem Erweichungspunkt der einzelnen Materialien, wobei PAEK bei 158°C (316°F) liegt, während PEEK bei 150°C (302°F). Die Beibehaltung der Festigkeit in diesem Temperaturbereich ist das Hauptmerkmal, durch das PAEK einen Leistungsvorsprung gegenüber PEEK hat.
Mechanische Eigenschaften
Während PEEK in Bezug auf Faktoren wie strukturelle Festigkeit und Steifigkeit eine höhere Leistung aufweist, gilt PAEK als ein Material mit ausgewogenen mechanischen Gesamteigenschaften. Der Biegemodul von unverstärktem PAEK beispielsweise liegt bei beeindruckenden 450.000 psi (3100 MPa), wenn auch etwas niedriger als der von PEEK mit 537.000 psi (3700 MPa). Die Biegefestigkeit zeigt einen ähnlichen prozentualen Unterschied zu Gunsten von PEEK. Sowohl PEEK als auch PAEK zeigen bei ungekerbten Kerbschlagzähigkeitstests keinen Bruch, aber die Kerbschlagzähigkeit von PAEK ist in vergleichbaren Tests etwa 10% höher als die von PEEK.
FDA-Konformität
Unabhängig von den Zusatzstoffen in der Formulierung sind alle PAEK-Qualitäten, die unter der Marke AvaSpire angeboten werden, FDA-konform. Diese Eigenschaft und seine Färbbarkeit machen es zu einem guten Kandidaten für zahnmedizinische und medizinische Gerätegehäuse und Instrumente. PEEK erfüllt auch die FDA-Anforderungen für dieselben Arten von Anwendungen.
Chemische Beständigkeit
Die einzigartige Polymerstruktur von PEEK ist die Grundlage für seine überlegene chemische Beständigkeit im Vergleich zu anderen Polyetherketonen und ein Hauptgrund für seine weit verbreitete Verwendung als Material für Komponenten in der Öl- und Gasindustrie sowie in der chemischen Verarbeitung. Alle Polyetherketone weisen jedoch eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber vielen verschiedenen chemischen Umgebungen auf, und PAEK ist da keine Ausnahme.
Da Variablen wie Betriebstemperaturen, Drücke und innere Spannungen in den fertigen Teilen die Leistung eines jeden Materials beeinflussen können, sollten alle Anwendungen unter den tatsächlichen Endverwendungsbedingungen und Umgebungen getestet werden.
Elektrische Eigenschaften
Die elektrischen Eigenschaften von PAEK machen es zu einem Kandidaten für Anwendungen wie Steckverbinder, Steckerblöcke und Isolatoren. Die Durchschlagsfestigkeit von AvaSpire AV-621 NT PAEK von Solvay, einer unverstärkten Sorte, die in Halbzeugen von Drake Plastics erhältlich ist, beträgt 422 V/mil (16,6 kV /mm) bei einer Dicke von 0,125″ (3,2mm). Sein Volumenwiderstand beträgt 6,2 x 1017 Ω – cm und seine Dielektrizitätskonstante über einen weiten Frequenzbereich liegt bei 3,1.
Schwer entflammbar
Wie alle Polyetherketon-Polymere verfügt PAEK über flammhemmende Eigenschaften, die ihm in UL-geprüften Dicken eine 94 V-O-Einstufung verleihen. Seine Entflammbarkeit und seine elektrischen Eigenschaften machen es zu einem begehrten Material für elektrische Gerätekomponenten, Steckverbinder und Isolatoren.
Typische PAEK-Anwendungen
Seine insgesamt ausgewogenen Eigenschaften, seine chemische Beständigkeit und seine Einfärbbarkeit machen PAEK zu einem Kandidaten für Anwendungen wie z. B.:
- Griffe für zahnärztliche und chirurgische Instrumente und Gehäuse für elektrische Geräte, die von der Farbigkeit von PAEK und seiner Beständigkeit gegen Dampf und andere Arten der Sterilisation profitieren.
- Elektrische Steckverbinder, Steckverbinderblöcke, elektrische Gerätekomponenten und Gehäuse.
- Ventilsitze, Platten für Kompressorventile, Buchsen, Lager und andere Komponenten für die Verarbeitung von Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen.
- Komponenten für Lebensmittel- und pharmazeutische Verarbeitungs-, Abfüll- und Verpackungsanlagen, die FDA-konform und resistent gegen Hochdruck- und Hochtemperaturreinigung und Desinfektion sein müssen.