Umfassender Leitfaden zu PEEK: Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendungen

Von: HDCMFG
18. Oktober 2024

PEEK oder Polyetheretherketon ist ein Hochleistungskunststoff, der in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizin und der Automobilindustrie für Aufsehen sorgt.

In diesem Blog möchten wir uns näher damit befassen, was PEEK so besonders macht. Wir analysieren seine wichtigsten Eigenschaften, erkunden seine Vorteile und heben seine vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten hervor.

Egal, ob Sie Ingenieur oder Hersteller sind oder sich einfach für Materialien interessieren, die die Grenzen der Innovation erweitern, hier finden Sie wertvolle Einblicke.

Was ist PEEK-Kunststoff?

Polyetheretherketon, kurz PEEK, ist ein teilkristalliner technischer Thermoplast. Es gehört zur Familie der Polyaryletherketone (PAEK) mit der chemischen Formel (C19H12O3)n. Seine chemische Struktur mit aromatischen Ringen sowie Ether- und Ketonbindungen verleiht ihm eine hohe Beständigkeit gegen Chemikalien, Verschleiß und Hydrolyse.

In seiner Rohform hat PEEK-Granulat normalerweise eine natürliche Farbe, die von Beige bis Hellbraun reicht.

Dieser Kunststoff hält Temperaturen von bis zu 250 °C stand und ist beständig gegenüber aggressiven Chemikalien, weshalb er sich ideal für Anwendungen in extremen Umgebungen eignet.

Darüber hinaus verfügt es über eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit, weshalb es in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizin und der Automobilindustrie bevorzugt wird.

Als Thermoplast kann PEEK erhitzt und geformt werden, ohne seine wichtigen Eigenschaften zu verlieren, was es äußerst vielseitig und zuverlässig macht.

Materialeigenschaften des PEEK-Kunststoffs

Hier ist das Datenblatt mit den PEEK-Eigenschaften, das wir zusammengestellt haben. Es enthält die wichtigsten Leistungsparameter von PEEK. Weitere Informationen finden Sie unter Matweb.

Physikalische Eigenschaften von PEEK
Dichte von PEEK	1,26 – 1,72 g/cm³
Wasseraufnahme	0.0200 – 0.500 %
Partikelgröße	10,0 – 550 µm
Viskosität	1120 – 1120 cP @Temperatur 380 – 380 °C
Lineare Formschwindung	0,00100 – 0,0200 cm/cm
Schmelzfluss	0,260 – 182 g/10 min
Spiralförmige Strömung	11,0 – 70,0 cm

Mechanische Eigenschaften von PEEK
Härte, Rockwell M	85.0 – 109
PEEK Zugfestigkeit, Ultimativ	90,0 – 250 MPa
Zugfestigkeit, Ertrag	11,0 – 125 MPa
Bruchdehnung	1.70 – 110 %
Streckdehnung	3.60 – 45.0 %
Schiere Stärke	55,0 – 90,0 MPa

Thermische Eigenschaften von PEEK
WAK, linear	4,70 – 216 µm/m-°C
Spezifische Wärmekapazität	1,10 – 2,20 J/g-°C
Wärmeleitfähigkeit	0,173 – 0,950 W/mK
PEEK-Schmelzpunkt	178 – 386 °C
Maximale Betriebstemperatur, Luft	150 – 310 °C
Formbeständigkeitstemperatur bei 1,8 MPa (264 psi)	140 – 336 °C
Vicat-Erweichungspunkt	280 – 335 °C
Erweichungspunkt	168 °C
Glasübergangstemperatur, Tg	143 – 180 °C

PEEK-Verarbeitungseigenschaften
Verarbeitungstemperatur	100 – 410 °C
Düsentemperatur	360 – 440 °C
Schmelztemperatur	174 – 470 °C
Formtemperatur	149 – 250 °C
Einspritzgeschwindigkeit	200 mm/Sek
Trocknungstemperatur	120 – 180 °C
Feuchtigkeitsgehalt	0.0200 – 0.290 %
Einspritzdruck	82,7 – 124 MPa
Rekristallisationstemperatur	285 °C

Wie wird PEEK verarbeitet?

Es gibt mehrere Herstellungsverfahren für PEEK-Kunststoff, die jeweils auf der Grundlage der spezifischen Anforderungen der Anwendung ausgewählt werden:

Spritzguss

Dies ist die gängigste Methode zur Herstellung von PEEK-Teilen. Spritzguss ermöglicht die effiziente Herstellung komplexer Formen mit engen Toleranzen und ist daher ideal für die Produktion in großem Maßstab.

Extrusion

Durch Extrusion werden häufig PEEK-Kunststoffplatten oder -Profile hergestellt, die später geschnitten und bearbeitet werden können. Dieses Verfahren ist für Anwendungen unerlässlich, die kontinuierliche Formen erfordern.

CNC-Bearbeitung

Die Bearbeitung von PEEK-Material ist ideal für die Herstellung hochpräziser Komponenten. CNC-Maschinen werden verwendet, um PEEK in detaillierte Teile mit genauen Spezifikationen zu schneiden und zu formen. Diese Methode ist besonders in Branchen wie der Medizin und der Luft- und Raumfahrt beliebt.

3d Drucken

Die Einführung des 3D-Drucks mit PEEK hat Rapid Prototyping und Fertigung revolutioniert. Dank seiner hohen Temperaturbeständigkeit kann PEEK jetzt für komplexe, kundenspezifische Teile in kritischen Anwendungen gedruckt werden.

Anwendungen von PEEK-Material

Medizinische Anwendungen

PEEK ist biokompatibel und sterilisationsbeständig, was es ideal für medizinische Geräte wie Implantate und Prothesen macht. Es ist robust, leicht und neutral gegenüber Körperflüssigkeiten, wodurch das Risiko von Nebenwirkungen verringert wird.

Luft- und Raumfahrtanwendungen

In der Luft- und Raumfahrt wird PEEK für Strukturkomponenten und Isolierungen verwendet. Seine Fähigkeit, hohen Temperaturen und Strahlung standzuhalten, macht es für extreme Umgebungen zuverlässig, während sein geringes Gewicht zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz beiträgt.

Automobilindustrie

Aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit wird PEEK häufig in Hochleistungsautoteilen wie Lagern und Zahnrädern verwendet. Diese Eigenschaften verlängern die Lebensdauer kritischer Komponenten.

Elektronik-Industrie

Aufgrund seiner hervorragenden Isoliereigenschaften ist PEEK ein wichtiges Material in der Elektronik, wo es in Kabeln, Steckverbindern und Leiterplatten zum Schutz vor Hitze und Korrosion eingesetzt wird.

PEEK im Vergleich zu anderen Hochleistungskunststoffen

Im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen bietet PEEK mehrere Vorteile:

Temperaturtoleranz: PEEK verträgt Temperaturen bis zu 260 °C, also deutlich höhere Temperaturen als Materialien wie PTFE oder Nylon.
Chemische Beständigkeit: Seine Beständigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien übertrifft die vieler anderer Kunststoffe und macht ihn zur ersten Wahl für anspruchsvolle Umgebungen.
Stärke: Aufgrund seiner mechanischen Festigkeit übertrifft PEEK Alternativen wie PEI oder PPS, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Beanspruchung.

Im Vergleich zu PTFE oder PEI bietet PEEK eine unschlagbare Kombination aus Hitzebeständigkeit, Festigkeit und chemischer Stabilität und positioniert es damit als erstklassiges Material für kritische Anwendungen.

Einschränkungen von PEEK

Trotz seiner zahlreichen Vorteile hat PEEK auch einige Nachteile. Eines der größten Hindernisse sind seine Kosten. PEEK-Kunststoff kann je nach Qualität und Lieferant zwischen $50 und $150 pro Kilogramm kosten und ist damit viel teurer als andere technische Kunststoffe wie Nylon, das normalerweise etwa $3 bis $5 pro Kilogramm kostet, oder PTFE, das zwischen $10 und $20 pro Kilogramm kostet. Diese hohen Kosten beschränken seine Verwendung auf Hochleistungs- oder Spezialanwendungen, bei denen seine überlegenen Eigenschaften die Investition rechtfertigen.

Darüber hinaus kann die Verarbeitung von PEEK eine Herausforderung sein, insbesondere bei Anwendungen, die sehr enge Toleranzen erfordern. Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts sind für die Verarbeitung spezielle Geräte erforderlich, was die Produktionskomplexität und -kosten erhöhen kann. Beispielsweise erfordert das Spritzgießen von PEEK Formtemperaturen von 160 °C bis 200 °C und Zylindertemperaturen von 370 °C bis 420 °C, also viel mehr als bei den meisten Standardkunststoffen. Diese Faktoren können die Herstellung erschweren, insbesondere bei kleineren Projekten, bei denen Präzision entscheidend ist.

Vielleicht interessieren Sie sich auch für PEEK

1. Ist PEEK giftig?

Nein, PEEK ist ungiftig und biokompatibel und daher sicher für den medizinischen und industriellen Einsatz.

2. Ist PEEK biologisch abbaubar?

Nein, PEEK ist nicht biologisch abbaubar. Es ist äußerst abbaubeständig und für den Langzeitgebrauch konzipiert.

3. Kann PEEK recycelt werden?

Ja, PEEK kann recycelt werden, aber der Prozess ist aufgrund seines hohen Schmelzpunkts komplex und erfordert spezielle Ausrüstung.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich PEEK durch seine überlegene Festigkeit, chemische Beständigkeit und Fähigkeit, extremen Temperaturen standzuhalten, auszeichnet. Von medizinischen Geräten bis hin zu Luft- und Raumfahrtkomponenten beweist PEEK-Kunststoff in verschiedenen Branchen weiterhin seinen Wert. HDC bietet präzise CNC-Bearbeitungsdienste zur Herstellung von PEEK-Komponenten an, die auf Ihre Anforderungen zugeschnitten sind.