A diversidade de aplicações técnicas exige materiais que proporcionem desempenho ideal em uma ampla faixa de temperatura. Um desses materiais que tem a vantagem de ser um polímero leve e ao mesmo tempo ter boas propriedades em altas e amplas faixas de temperatura é a polieteretercetona (PEEK).
PEEK é usado em muitas áreas de engenharia para alcançar desempenho e aplicações exigentes semelhantes aos metais. Muitas aplicações que exigem alta resistência à compressão, ao desgaste e à tração com alto desempenho, como a indústria de petróleo e gás, podem aproveitar todos os benefícios potenciais que os materiais PEEK têm a oferecer.
O que é PEEK?
A polieteretercetona (PEEK), comumente chamada de PEEK, é um termoplástico orgânico incolor com propriedades mecânicas e químicas adequado para inúmeras aplicações técnicas. Pertence à família dos polímeros de poliaril éter cetonas (PAEK).
Geralmente é preparado por polimerização passo a passo. O PEEK é mais caro em comparação com outros polímeros, mas oferece desempenho superior em múltiplas dimensões. O PEEK oferece excelente resistência ao desgaste e à abrasão, o que é desejável em muitas áreas da engenharia.
Propriedades do material PEEK
Os polímeros Peek apresentam resistência química, bem como propriedades físicas, resistência à tração e estabilidade dimensional; portanto, as propriedades mecânicas oferecem resistência a altas temperaturas.
1. Resistência a altas temperaturas
PEEK com termoplástico técnico de alto desempenho é um material termoplástico moderno e resistente a altas temperaturas.
Além de seu alto desempenho e condutividade térmica, o PEEK pode manter sua alta resistência à temperatura operacional mesmo em temperaturas muito altas, alcançando uma alta temperatura de transição vítrea de 143 graus Celsius e um alto ponto de fusão (334 °C).
Ele pode suportar temperaturas de trabalho de curto prazo de até 300 °C e pode ser permanentemente exposto a altas temperaturas de 250 °C. Esta é uma das razões pelas quais os materiais PEEK podem ser usados onde a resistência ao calor é uma questão importante.
2. Boas propriedades mecânicas
PEEK possui a melhor resistência à fadiga de todas as resinas. A combinação de excelentes propriedades de resistência mecânica e resistência à fadiga é a mais destacada de todos os plásticos. O desempenho não é de forma alguma inferior ao de algumas ligas, daí as propriedades mecânicas. Porque a resistência mecânica permanece constante em todas as condições de processamento.
3. Resistência ao desgaste e lubricidade
Polímeros PEEK ou polieteretercetona-PEEK e seus compósitos apresentam excelente resistência ao desgaste, com alguns tipos de PEEK apresentando coeficientes de atrito e desgaste extremamente baixos.
A Polieteretercetona-Peek possui excelentes propriedades de deslizamento, especialmente na área de armazenamento. Suas próprias propriedades de deslizamento reduzem significativamente o coeficiente de atrito ou o chamado coeficiente baixo, permitindo que certas peças funcionem sem lubrificantes e também em meios como água, ácidos fracos e bases.
4. Resistência química (resistência à corrosão)
A espiada de polieteretercetona tem resistência química estável. É quimicamente resistente a produtos químicos, ácidos, ácido sulfúrico concentrado, álcalis, solventes orgânicos e outros produtos químicos e diversas atmosferas.
PEEK é resistente à corrosão. A resistência à corrosão geralmente se refere à capacidade do metal de resistir aos efeitos corrosivos e destrutivos do meio circundante.
PEEK pertence ao campo de plásticos e materiais poliméricos PEEK. Sua composição material, propriedades químicas, organização e morfologia determinam que ele pode melhorar a corrosão intergranular, melhorar a resistência à corrosão e comparar a resistência à corrosão com a do aço ao níquel.
5. Retardo de chama
PEEK é um polímero semicristalino aromático linear com propriedades retardadoras de chama inerentes.
A polieteretercetona Peek foi testada quanto ao retardamento de chama (teste UL94, teste de taxa de queima vertical e teste de tempo de autoextinção) e uma amostra de 1,45 mm sem aditivos tem uma taxa de queima de V-0, que é o nível mais alto de retardamento de chama.
PEEK é utilizado em materiais de construção, veículos e equipamentos que requerem alto retardamento de chama e uso em ambientes aquosos.
6. Força de descascamento
PEEK tem boa resistência ao descascamento. Ele pode ser usado para produzir fios enrolados muito finos ou fios eletromagnéticos, bem como isolamento de cabos, que podem ser usados em ambientes e condições adversas.
7. Resistência à radiação
Os materiais PEEK mantêm seu desempenho original quando expostos à irradiação gama. Sua resistência à irradiação gama é muito forte e muitos materiais poliméricos mantêm desempenho estável mesmo após a irradiação.
Isto é mais do que a melhor resistência à irradiação do poliestireno do que a resina de uso geral. Com uma dose de radiação γ de 1100 Mrad, a boa capacidade de isolamento do fio de alto desempenho ainda pode ser mantida.
8. Resistência à hidrólise
O PEEK e seus materiais compósitos não são quimicamente afetados pela água e pelo vapor de água sob alta pressão, e os produtos feitos a partir deste material podem manter suas excelentes propriedades mesmo quando usados continuamente em água em altas temperaturas e alta pressão.
Três tipos de processamento de material PEEK
Uma das razões para a utilização generalizada do PEEK em aplicações de engenharia é a disponibilidade de inúmeras opções e condições de processamento, nomeadamente maquinação, deposição por fusão, impressão 3D e moldagem por injeção, para produzir a geometria desejada em ambientes orgânicos e aquosos.
Os materiais PEEK estão disponíveis em forma de haste, válvulas de placa de compressor, forma de filamento e grânulos para uso em usinagem, impressão 3D e moldagem por injeção. As seções a seguir fornecem detalhes relevantes sobre todos os três processos de fabricação.
Usinagem CNC PEEK
A usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado) consiste em diferentes variantes de fresamento multieixos, torneamento e usinagem por descarga elétrica (EDM) para obter o perfil geométrico desejado. A principal vantagem dessas máquinas é a capacidade de controlar a máquina por meio de código gerado por computador usando controles avançados.
A usinagem CNC oferece a capacidade de criar geometrias complexas, mantendo os limites de tolerância geométrica exigidos em uma variedade de materiais, de plásticos a metais. Peças moldadas feitas de materiais PEEK podem ser usinadas para obter perfis geométricos complexos. PEEK de nível médico e industrial podem ser processados. A usinagem PEEK oferece alta precisão e repetibilidade.
Devido ao alto ponto de fusão do PEEK, taxas de alimentação mais rápidas e velocidades mais altas podem ser usadas durante o processo de usinagem em comparação com outros polímeros. Antes de iniciar o processo de usinagem, requisitos especiais de recozimento devem ser atendidos para evitar tensões internas e trincas induzidas pelo calor durante a usinagem. Esses requisitos diferem dependendo do tipo de material PEEK utilizado. Informações detalhadas sobre isso são fornecidas pelo fabricante da respectiva variedade.
O PEEK é significativamente mais forte e rígido que a maioria dos polímeros, mas mais macio que a maioria dos metais. Isso requer o uso de acessórios durante a usinagem para garantir uma usinagem precisa. O PEEK, um plástico técnico altamente resistente ao calor, não dissipa adequadamente o calor gerado durante o processo de usinagem. Portanto, técnicas devem ser utilizadas para evitar problemas devido à dissipação inadequada de calor através do material.
Essas medidas preventivas incluem furação profunda, brocas alimentadas com refrigeração e o uso de refrigeração suficiente durante todas as operações de usinagem. Tanto óleo mineral quanto refrigerantes à base de água podem ser usados.
Outro fator importante a considerar é o desgaste da ferramenta ao usinar PEEK em comparação com a usinagem de outros plásticos menos compatíveis. As classes PEEK reforçadas com fibra de carbono têm um efeito mais prejudicial nas ferramentas. Esta situação requer o uso de ferramentas de metal duro para usinar uma classe PEEK normal e ferramentas diamantadas para classes PEEK reforçadas com fibra de carbono. O uso de refrigeração também pode melhorar a vida útil da ferramenta.
Impressão 3D PEEK
A impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, geralmente se refere à adição de material camada por camada para criar geometria tridimensional a partir de um modelo de design auxiliado por computador.
O material PEEK é adequado para impressão 3D. A modelagem por deposição fundida (FDM) é o processo de impressão 3D mais amplamente utilizado para material PEEK. Há também algum progresso na impressão de PEEK em pó usando Sinterização Seletiva a Laser (SLS).
Os produtos PEEK impressos em 3D oferecem excelente resistência à abrasão e ao desgaste. Filamentos de fabricantes diferentes podem ter propriedades diferentes. As peças impressas em 3D oferecem aos profissionais médicos uma oportunidade única de criar implantes personalizados que atendam às necessidades individuais dos pacientes. Peças impressas em 3D feitas de material PEEK são usadas em vários sistemas espaciais. Este desempenho é uma prova do poder do PEEK impresso em 3D.
No entanto, a impressão de material PEEK requer um bico de alta temperatura acima de 300°C. Além do bico de alta temperatura, é necessário um leito aquecido para manter continuamente o material aquecido. Algumas impressoras também utilizam câmaras aquecidas para essa finalidade. As câmaras aquecidas proporcionam maior controle sobre a temperatura da câmara e garantem uma liberação uniforme de calor.
Moldagem por injeção PEEK
A moldagem por injeção é a produção de peças termoplásticas por meio da injeção de material fundido em moldes existentes. É utilizado para produzir peças em grandes quantidades. O material é derretido em uma câmara aquecida, o parafuso espiral é usado para misturar e depois injetado na cavidade do molde onde o material é resfriado para formar uma forma sólida.
Os materiais PEEK em forma granular são usados para moldagem por injeção e moldagem por compressão. O PEEK na forma granular produzido por diferentes fabricantes requer procedimentos de secagem ligeiramente diferentes, mas geralmente 3 a 4 horas de secagem a 150°C a 160°C são suficientes.
Máquinas de moldagem por injeção padrão podem ser usadas para moldar materiais PEEK ou Moldpeek, pois essas máquinas atingem uma temperatura de aquecimento de 350°C a 400°C, o que é suficiente para quase todos os tipos de PEEK.
O resfriamento do molde requer atenção especial, pois qualquer inconsistência pode levar a uma alteração na estrutura do material PEEK. Qualquer desvio da estrutura semicristalina leva a uma alteração indesejável nas propriedades características do PEEK.
Por exemplo, um molde frio pode levar à formação de uma estrutura amorfa no PEEK. A temperatura ideal de operação do molde para a maioria dos graus de PEEK está entre 170 °C e 200 °C para obter uma estrutura semicristalina.
Onde o material de espiada é usado
1. Medicina
Devido às propriedades biocompatíveis do PEEK, ele é amplamente utilizado em aplicações médicas, incluindo a implantação de peças no corpo humano por vários períodos de tempo. Peças feitas de material PEEK também são usadas em vários sistemas de administração de medicamentos.
Outras aplicações médicas incluem tampas dentárias, arruelas pontiagudas, dispositivos de fixação de traumas e dispositivos de fusão espinhal.
2. Aeroespacial
Devido à compatibilidade do PEEK com aplicações de ultra-alto vácuo, sua condutividade térmica e resistência à radiação e química, as peças plásticas PEEK são amplamente utilizadas em aplicações aeroespaciais devido à sua alta resistência à tração.
3. Indústria automotiva
Rolamentos e vários tipos de anéis também são feitos de PEEK. Devido à melhor relação peso-resistência do PEEK, ele é usado para fabricar peças usadas em blocos de motores de carros de corrida.
4. Isolamento de fios e cabos/aplicações eletrônicas
O isolamento de cabos elétricos é fabricado em PEEK para uso em aplicações como sistemas elétricos de aeronaves em artigos manufaturados.
5. Aplicações futuras
Depois de ser aprovado pela Food and Drug Administration (FDA) dos EUA para todas as condições de processamento, o PEEK também tem um futuro promissor na indústria alimentícia.
Diploma
Sendo um polímero orgânico semicristalino da família PAEK, o PEEK oferece propriedades mecânicas, térmicas, químicas e elétricas que o tornam um material de escolha em inúmeras áreas de aplicações técnicas. O PEEK está disponível em diversas formas (haste, filamento, granulado) e pode ser processado por usinagem, impressão 3D e moldagem por injeção. A WayKen tem ampla experiência em usinagem de PEEK e está pronta para auxiliá-lo em seus projetos de PEEK. Fique à vontade para solicitar uma oferta.
