W świecie przemysłu wtryskowego polieteroeteroketon, czyli PEEK zyskuje coraz większą popularność i uznanie. Jest to tworzywo o wyjątkowych właściwościach, które rewolucjonizuje wiele branż, w tym przemysł motoryzacyjny, medyczny, lotniczy oraz wiele innych. PEEK to termoplastyczny polimer o wyjątkowej kombinacji właściwości mechanicznych, termicznych i chemicznych, który cechuje się doskonałą wytrzymałością na temperaturę i ścieranie oraz niezwykłą odpornością chemiczną. Dzięki temu PEEK znajduje zastosowanie w obszarach wymagających trwałości, wytrzymałości i odporności na ekstremalne warunki. Wyróżnia się on także doskonałą odpornością na rozpuszczalniki oraz promieniowanie UV, co czyni go atrakcyjnym wyborem w aplikacjach narażonych na działanie czynników zewnętrznych.
Rysunek 1. Charakterystyka polieteroketonów oraz przykłady nazw handlowych
Spis treści
Cena a wartość dodana – czy opłaca się przetwarzać tworzywo PEEK?
Orientacyjna cena PEEK może być znacznie wyższa niż cena innych powszechnie stosowanych tworzyw, takich jak poliolefiny czy poliamidy. Zakres cenowy za kilogram PEEK waha się od około 1200 do nawet 6000 złotych. Cena za kilogram poliolefiny może wynosić natomiast od około 4 do 20 złotych, podczas gdy cena poliamidów może oscylować w zakresie od 8 do 40 złotych za kilogram. Należy pamiętać, że te ceny są orientacyjne i mogą się różnić w zależności od dostawcy, specyfikacji materiału oraz ilości zakupu. Jest to istotny czynnik, który należy wziąć pod uwagę podczas podejmowania decyzji o wyborze materiału, zwłaszcza w przypadku masowej produkcji, gdzie koszty materiałowe mają duży wpływ na ogólną rentowność produktu. Pomimo wyższych kosztów, wartość dodana PEEK, w postaci wyjątkowych właściwości mechanicznych, termicznych i chemicznych, może przewyższyć różnicę cenową w dłuższej perspektywie czasowej, przynosząc oszczędności poprzez zwiększoną trwałość i wydajność produktów.
Rysunek 2. Przykładowe różnice cenowe popularnych grup tworzyw sztucznych
Wymagania procesowe w przetwarzaniu tworzywa PEEK metodą wtrysku
W porównaniu z innymi popularnymi tworzywami, takimi jak poliolefiny czy poliamidy, PEEK wyróżnia się swoimi wyjątkowymi właściwościami. Jest bardziej termicznie stabilny niż wiele innych termoplastów, co czyni go odpowiednim do zastosowań w wyższych temperaturach. Mimo swoich doskonałych właściwości, przetwarzanie PEEK metodą wtrysku może być wyzwaniem. Jedną z głównych trudności jest wysoka temperatura przetwarzania, która wymaga zaawansowanych maszyn wtryskowych wyposażonych w odpowiednie systemy grzewcze i chłodzące. Ze względu na niską lepkość PEEK w stanie płynnym, może wystąpić tendencja do przypalania się materiału oraz trudności z wypełnieniem formy.
Precyzyjna kontrola temperatury formy oraz wysoka szybkość wtrysku są kluczowe dla uzyskania wysokiej jakości wytworów z PEEK. Z uwagi na wysoką cenę tworzywa PEEK, proces jego przetwarzania wymaga szczególnej precyzji i staranności. Każdy gram zmarnowanego tworzywa może przynieść ogromne straty finansowe, dlatego nie ma miejsca na niedokładności czy braki w podejściu do procesu wtrysku. Konieczne jest bardzo precyzyjne dostosowanie parametrów procesu do specyfiki tego tworzywa, takich jak temperatura formy, temperatura masy, prędkość i odpowiednie profilowanie prędkości wtrysku, dobór czasu chłodzenia, plastyfikacja i dekompresja. Nawet najmniejsze niedociągnięcia mogą prowadzić do wadliwych wyrobów, co z kolei generuje dodatkowe koszty związane z odrzutami. W przetwórstwie tworzyw sztucznych stosującym PEEK dbałość o dokładność i efektywność procesu jest absolutnie kluczowa dla osiągnięcia sukcesu produkcyjnego i minimalizacji strat finansowych.
Rhytemper of firmy ONI to wieloobwodowy systemem regulacji temperatury. Automatycznie i szybko odprowadza ciepło z formy w każdym obiegu, zgodnie z aktualnym zapotrzebowaniem.
Konieczność wygrzewania i odpuszczania tworzywa po procesie wtrysku jest niezwykle istotna dla uzyskania optymalnych właściwości mechanicznych, termicznych i wymiarowych wyrobów z tworzyw sztucznych, w tym również z PEEK. Istnieje wiele publikacji naukowych poświęconych temu zagadnieniu, które dokumentują znaczenie tego procesu oraz jego wpływ na finalne właściwości materiału. Proces wygrzewania po wtrysku ma na celu zmniejszenie naprężeń wewnętrznych i wsparcie krystalizacji polimeru. Proces odpuszczania pozwala na dalszą redukcję naprężeń, stabilizację struktury materiału oraz poprawę jego wytrzymałości i odporności na działanie obciążeń termicznych. Dodatkowa obróbka termiczna jest kluczowa zwłaszcza dla tworzyw takich jak PEEK, które charakteryzują się wysokimi wymaganiami dotyczącymi wytrzymałości i stabilności termicznej. Bez właściwego wygrzewania i odpuszczania, finalny produkt może wykazywać niepożądane zjawiska, takie jak deformacje, pęknięcia czy obniżenie wytrzymałości mechanicznej, co może znacznie obniżyć jakość i trwałość wyrobu.
Rysunek 3. Wyniki DMA dla próbek PEEK poddanych termicznej obróbce (3°C/min). Źródło: Reyna‐Valencia, A., S. Kaliaguine, and M. Bousmina. „Structural and mechanical characterization of poly (ether ether ketone)(PEEK) and sulfonated PEEK films: effects of thermal history, sulfonation, and preparation conditions.” Journal of applied polymer science 99.3 (2006): 756-774
PEEK – innowacyjne tworzywo, które zmienia oblicze wielu branż
PEEK to bez wątpienia innowacyjne tworzywo, które zmienia oblicze wielu branż, oferując unikalne kombinacje właściwości mechanicznych, termicznych i chemicznych. Pomimo pewnych wyzwań związanych z jego przetwarzaniem, korzyści wynikające z zastosowania tego materiału mogą przewyższyć koszty. W miarę rozwoju technologii przetwarzania tworzyw, można się spodziewać, że PEEK będzie odgrywać coraz większą rolę w różnorodnych aplikacjach przemysłowych, umożliwiając nowe możliwości projektowania i produkcji komponentów o zwiększonej wytrzymałości i trwałości.
Proces wymaga jednak nie tylko specjalistycznej wiedzy technicznej, ale również inwestycji w zaawansowany sprzęt dostosowany do tego typu produkcji. Procesy wygrzewania i odpuszczania są kluczowe dla uzyskania optymalnych właściwości materiału, co wymaga precyzyjnej kontroli parametrów oraz odpowiedniego wyposażenia technologicznego. W naszej firmie do dyspozycji klientów mamy wysokiej klasy maszyny i aparaturę umożliwiającą wykonanie testów produkcyjnych tworzyw wysokotemperaturowych, takich jak PEEK. Dzięki naszemu doświadczeniu jesteśmy w stanie sprostać nawet najbardziej wymagającym wyzwaniom związanym z przetwarzaniem tego innowacyjnego tworzywa. Zaplecze techniczne w naszym Centrum Badawczo-Rozwojowym, pozwala na precyzyjne kontrolowanie procesów produkcyjnych oraz dostosowywanie parametrów do indywidualnych potrzeb klienta, zapewniając wysoką jakość i skuteczność produkcji. W ten sposób możemy wesprzeć naszych klientów w realizacji ich projektów, zapewniając im nie tylko wysoką jakość wyrobów, ale także oszczędność czasu i zasobów.
Dowiedz się więcej o usługach realizowanych w Centrum Badawczo-Rozwojowym Dopak a także parku maszynowym, jaki możemy wykorzystać podczas realizacji Twoich projektów.
Autor: mgr inż. Patryk Gratka
Czytaj również:
