Polyaryletherketon (PAEK) Übersicht

Polyaryletherketon gehört zur Familie der Polyetherketone und ist ein Hochleistungsthermoplast. PAEK gilt als Hybrid von PEEK (Polyetheretherketon) 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 PEEK und anderen Ultrahochleistungsthermoplasten wie PEI (Polyetherimid) und PAI (Polyamidimid). So liegt die Glasübergangstemperatur (Tg) von PAEK mit 158oC etwas höher als die von PEEK, aber deutlich unter der Tg von PAI mit 280oC.

.Because it retains stiffness over 150oC and has good all-around mechanical properties, PAEK can be alternative to PEEK for certain applications, depending on the stress load and the chemical environment. Es kann auch eine wirtschaftliche Alternative zu PEEK für Anwendungen sein, bei denen große Mengen spezifischer Teile oder Rohformate benötigt werden.

PAEK-Typen

Solvay produziert und liefert PAEK in verschiedenen Typen unter dem Markennamen AvaSpire® PAEK. Unverstärkte Typen variieren etwas in ihren Fließeigenschaften, um den Anforderungen verschiedener Schmelzverfahren und Anwendungen gerecht zu werden. On thermal performance the unreinforced grades have a similar Tg of 158oC and exhibit comparable levels of mechanical properties and dimensional stability.. Es sind auch verschleißfeste Formulierungen erhältlich. Glas- und kohlefaserverstärkte PAEK-Formulierungen wurden auch für Anwendungen entwickelt, die eine höhere Festigkeit und Steifigkeit erfordern als die ungefüllten Versionen des thermoplastischen Materials.

Sowohl ungefüllte als auch faserverstärkte Typen sind für die Schmelzeverarbeitung durch Extrusion und Spritzguss erhältlich. Ein unverstärkter Typ mit Schmelzeigenschaften, die für die Extrusion von Folien und dünnen Schläuchen geeignet sind, ist ebenfalls innerhalb der AvaSpire PAEK-Familie erhältlich.

Ein bemerkenswertes Merkmal der PAEK-Kunststoffe ist ihre Einfärbbarkeit. 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 wurden. Zu den spezifischen Typen gehört AvaSpire 621 NT PAEK, ein unverstärktes Naturmaterial mit FDA-Konformität und guter Schlagfestigkeit. AvaSpire 621 GF30 PA EK bietet aufgrund seiner 30%igen Glasfaserverstärkung eine höhere mechanische Festigkeit. Außerdem ist es FDA-konform. AvaSpire 621 CF30, eine zu 30 % kohlefaserverstärkte Sorte, ergänzt das Portfolio der hochfesten PAEK-Halbzeuge von Drake für die Bearbeitung. Zusätzlich zu den mechanischen Eigenschaften und der FDA-Konformität weist AvaSpire 621 CF30 PAEK auch eine verbesserte Verschleißfestigkeit gegenüber den ungefüllten und glasverstärkten AvaSpire-Formulierungen auf.

Drake liefert verschiedene Größen von AvaSpire PAEK-Halbzeuge ab Lager und extrudiert andere Konfigurationen auf Anfrage. Zu den Möglichkeiten gehören auch die CNC-Bearbeitung von Präzisionskomponenten aus unseren AvaSpire PAEK-Halbzeuge und das Spritzgießen von Teilen aus AvaSpire PAEK-Typen 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 mehreren 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 Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit aufweist. Während PAEK eine sehr gute Umweltbeständigkeit aufweist, widersteht PEEK einem breiteren Spektrum an Chemikalien. Die folgende Leistungsübersicht zeigt einige wichtige Ähnlichkeiten und Unterschiede auf:

Festigkeit über 150ºC

.Seine hybride Polyketonpolymerstruktur mit der Arylbindung verleiht PAEK im Vergleich zu PEEK eine höhere Steifigkeit im Temperaturbereich von 150oC. This is evident in the Tg (glass-transition temperature) or softening point of each material, with PAEK measuring158oC compared to PEEK at 150°C. . 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, wird PAEK eine gute Ausgewogenheit der gesamten mechanischen Eigenschaften bescheinigt. So liegt der Biegemodul von unverstärktem PAEK bei beeindruckenden 3100 MPa , wenn auch etwas niedriger als der von PEEK mit 3700 MPa . Die Biegefestigkeit zeigt einen ähnlichen prozentualen Unterschied zu Gunsten von PEEK. Sowohl PEEK als auch PAEK zeigen bei Kerbschlagzähigkeitstests keinen Bruch, aber die Kerbschlagzähigkeit von PAEK ist bei vergleichbaren Tests etwa 10 % höher als die von PEEK.

FDA-Konformität

Unabhängig von den Zusatzstoffen in der Formulierung sind alle PAEK-Typen, die unter der Marke AvaSpire angeboten werden, FDA-konform. Diese Eigenschaft und seine Farbigkeit 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 chemischen Verarbeitungsanlagen. Alle Polyetherketone weisen jedoch eine gute Beständigkeit gegenüber vielen verschiedenen chemischen Umgebungen auf, und PAEK bildet hier keine Ausnahme.

Da Variablen wie Betriebstemperaturen, Drücke und Eigenspannungen in 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 idealen Material für Anwendungen wie Steckverbinder, Anschlussblöcke und Isolatoren. Die Durchschlagfestigkeit von AvaSpire AV-621 NT PAEK von Solvay, einer unverstärkten Sorte, die bei Drake Plastics als Lagerware erhältlich ist, beträgt 16,6 kV /mm bei einer Dicke von 3,2 mm. Sein Volumenwiderstand beträgt 6,2 x 1017Ω – cm und seine Dielektrizitätskonstante über einen breiten Frequenzbereich 3,1.

Flammwidrigkeit

Wie alle Polyetherketon-Polymere verfügt PAEK über flammhemmende Eigenschaften, die ihm in UL-geprüften Dicken die Einstufung 94 V-O 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 zahnmedizinische und chirurgische Instrumente sowie Gehäuse für elektrische Geräte, die die Farbigkeit von PAEK und seine Beständigkeit gegen Dampf und andere Arten der Sterilisation nutzen.
  • Elektrische Steckverbinder, Steckverbinderblöcke, elektrische Gerätekomponenten und Gehäuse.
  • Ventilsitze für Öl-, Gas- und Chemieanlagen, Ventilplatten für Kompressoren, Buchsen, Lager und andere Hochtemperaturkomponenten für Flüssigkeiten.
  • Komponenten für Lebensmittel- und pharmazeutische Verarbeitungs-, Abfüll- und Verpackungsanlagen, die FDA-konform und beständig gegen Hochdruck- und Hochtemperaturreinigung und -desinfektion sein müssen.