PEEK (Polieteretercetona) Visión general
La polieteretercetona, comúnmente conocida como PEEK, forma parte de la familia de los termoplásticos semicristalinos. Otros materiales semicristalinos con diversas proporciones de éter y cetona en su estructura son el PEK, el PEKK, el PEKEKK y el PAEK. Sin embargo, la relación única de 2:1 entre el éter (E) y la cetona (K) del polímero PEEK ofrece una resistencia química superior a la de otras polieteretercetonas y es uno de los principales factores que contribuyen al uso más extendido del PEEK.
Reconocido por su alto rendimiento, el PEEK presenta una impresionante lista de propiedades físicas. El termoplástico semicristalino también soporta la exposición a largo plazo al vapor de alta presión, al agua caliente y a muchos productos químicos altamente agresivos. Su resistencia al desgaste bajo cargas dinámicas se suma a las ventajas de rendimiento que subyacen a las especificaciones del PEEK para los componentes moldeados por inyección y mecanizados que deben soportar condiciones de servicio severas.
Resina PEEK Proveedores, Productos
Desde la introducción comercial del PEEK en 1980, Victrex PLC se ha convertido en su principal productor y suministra el termoplástico de ultra alto rendimiento en todo el mundo desde sus operaciones en el Reino Unido. Los esfuerzos de desarrollo de aplicaciones de la empresa abarcan más de 40 años y han llevado al uso generalizado de PEEK para componentes en el sector aeroespacial, la exploración y producción de petróleo y gas, la fabricación de semiconductores, los equipos médicos y militares y de defensa.
Con la proliferación de piezas especificadas en Victrex® PEEK y la creciente concienciación de los ingenieros sobre las capacidades del material, surgieron nuevas posibilidades de aplicación que iban más allá de los límites de rendimiento de los grados iniciales. Estas oportunidades condujeron al desarrollo de materiales PEEK que sirven para una gama más amplia de aplicaciones. Los grados de rendimiento mejorados incluyen formulaciones con propiedades de rodamiento y desgaste mejoradas y con refuerzo de fibra de vidrio y de carbono que aumenta significativamente la resistencia estructural del PEEK.
Su relativa facilidad de procesamiento por fusión también ha llevado a adaptar la resina PEEK a diversos métodos de procesamiento, como el moldeo por inyección, el moldeo por compresión y la extrusión de fibras, tubos, láminas y formas de stock mecanizables. La apertura de estas alternativas de procesamiento amplió aún más la gama de aplicaciones del PEEK y las industrias en las que se especifica el material.
Solvay inició la producción de resina PEEK en Estados Unidos a principios de la década de 2000 y también desarrolló activamente productos para aplicaciones de servicio severo en una serie de industrias. Comercializada bajo la denominación KetaSpire® PEEK, la familia de grados de Solvay incluye formulaciones con mejoras de rendimiento para una mayor resistencia al desgaste y fuerza estructural. La familia de productos KetaSpire® PEEK también se procesa normalmente por fusión y moldeo por inyección y sirve a numerosas industrias y aplicaciones en forma de piezas moldeadas, y formas de stock extruido que se mecanizan en componentes de precisión, y película y tubo extruidos.
Los desarrollos más recientes en polímeros PEEK de Victrex PLC y Solvay incluyen grados biocompatibles para aplicaciones de ciencias de la vida humanas implantables y no implantables, así como grados con capacidades de temperatura más altas. Invibio Biomaterial Solutions, una empresa de Victrex, designa su grado de implante como PEEK-OptimaTM, y Solvay marca su producto implantable Zeniva®. PEEK.
Formas de stock de PEEK para el mecanizado
Debido a la relativa facilidad de procesamiento del PEEK, los talleres de mecanizado de todo el mundo tienen a su disposición formas en stock fabricadas con una gran variedad de grados de este termoplástico de altísimo rendimiento. Drake suministra su gama completa de formas de stock de PEEK a muchas de estas empresas de mecanizado que están bien calificadas en la producción de piezas de precisión de alta calidad.
Tecnología de control de procesos y orientación de la fibra PEEK de Drake
La tecnología de Drake Plastics en la extrusión de formas de PEEK y en el moldeo por inyección se centra en el control estricto de las altas temperaturas y presiones implicadas en el procesamiento de la masa fundida. Nuestra experiencia en este ámbito garantiza los máximos niveles de propiedades y estabilidad dimensional de las piezas mecanizadas y moldeadas de PEEK.
En el caso de las calidades de PEEK reforzadas con fibra de vidrio y de carbono, un factor importante para determinar el rendimiento de la pieza acabada en el procesamiento y el mecanizado es la tecnología para gestionar la orientación de las fibras. Esta es un área en la que Drake tiene décadas de experiencia exitosa tanto en el procesamiento de la fusión como en la definición de la orientación ideal de las fibras en las piezas mecanizadas para lograr la máxima resistencia y estabilidad dimensional para su aplicación.
Formas de acciones PEEK de Drake, nombres comerciales
Drake ofrece una familia completa de formas de stock de PEEK, desde grados no reforzados y mejorados para cojinetes y desgaste hasta formulaciones reforzadas con fibra y vidrio en la más amplia gama de tamaños de la industria.
Dependiendo del grado específico de resina utilizado, Drake Plastics aplica las marcas Victrex® PEEK o Solvay KetaSpire® PEEK a sus formas extruidas de óptima calidad. Estas formas premium incluyen las exclusivas de Drake, como la varilla de 10 pulgadas/255 mm de diámetro y la placa de 4,0 pulgadas/200 mm de grosor, que representan los mayores tamaños de formas extruidas disponibles en todo el mundo.
Drake también ofrece formas con la marca Drake Industrial Grade PEEK que son equivalentes o algo más altas en calidad en comparación con otras formas de stock de PEEK disponibles comercialmente. Al igual que ocurre con las varillas y placas de PEEK de la competencia, los productos que designamos como PEEK de grado industrial Drake se suministran sin certificaciones de resina que confirmen el cumplimiento de la norma Mil-P46183. Se extruyen en grandes volúmenes en condiciones que permiten la economía necesaria para determinadas aplicaciones.
Perfil de rendimiento de PEEK
Mantenimiento de la resistencia y estabilidad dimensional a temperaturas elevadas
El PEEK ocupa un lugar destacado en la resistencia a la flexión y a la tracción a temperaturas elevadas. Sus propiedades incluyen una Tg (temperatura de transición vítrea) de 302°F (150°C). En las calidades no reforzadas, su temperatura de deflexión térmica es de 315oF (157oC), y las calidades reforzadas con fibras mantienen una alta resistencia a temperaturas aún más elevadas. Los datos de las propiedades de Victrex indican que la temperatura de deflexión térmica de su PEEK Victrex 450 CA30 reforzado con un 30% de fibra de carbono, por ejemplo, es de 271°C (520°F), lo que supone un aumento significativo del rendimiento con respecto a las formulaciones no reforzadas. Es importante tener en cuenta que este valor se deriva de muestras moldeadas con las fibras orientadas de forma óptima para la prueba. Las piezas reales moldeadas por inyección o las piezas mecanizadas a partir de formas de stock no conseguirán probablemente este mejor resultado posible.
El PEEK también presenta una excepcional resistencia a la fluencia o al flujo en frío bajo carga a altas temperaturas. También es muy estable dimensionalmente cuando se expone a variaciones extremas de temperatura, con su bajo coeficiente de expansión térmica lineal.
Drake Plastics extruye y moldea por inyección varias de las formulaciones de PEEK de alta resistencia reforzadas con fibra de vidrio y carbono. Los grados incluyen el KetaSpire KT820 GF30 reforzado con un 30% de fibra de vidrio y el KetaSpire KT 820CF30 reforzado con un 30% de fibra de carbono de Solvay, y el PEEK 450 CA30 reforzado con un 30% de fibra de carbono de Victrex.
Resistencia al desgaste
Aunque el PEEK tiene una alta resistencia inherente al desgaste, existen grados mejorados de PEEK para rodamientos y desgaste para aplicaciones expuestas a niveles severos de carga dinámica y velocidades. Una ventaja importante en la maquinaria y los equipos de producción es que las piezas móviles fabricadas con estas calidades no suelen necesitar lubricación externa. Esto puede eliminar la contaminación de los lubricantes, una ventaja importante para las operaciones de fabricación limpia de alimentos, productos farmacéuticos y similares. Gracias a su mayor vida útil, las piezas fabricadas con grados de PEEK resistentes al desgaste también pueden reducir los costes de mantenimiento y ampliar los tiempos de producción entre el mantenimiento programado para la sustitución de piezas.
Entre los ejemplos de grados de PEEK mejorados para cojinetes y desgaste que Drake Plastics convierte en formas y piezas de stock se incluyen Victrex 450 FC30 «10-10-10», que incorpora PTFE, grafito y fibra de carbono, y Victrex 450 FE20 PEEK que contiene un 20% de polvo de PTFE disperso. Ambos grados también cumplen con la FDA. Los grados estructurales reforzados con fibra de carbono Victrex 450 CA30 y KetaSpire KT820 CF30 tienen un rendimiento óptimo en algunas aplicaciones de rodamientos, especialmente en aquellas que necesitan una mayor rigidez y resistencia. Los requisitos clave para lograr los niveles más altos de rendimiento incluyen una contracara de desgaste suficientemente dura y lisa en un conjunto, y condiciones de funcionamiento en las que la disipación de calor sea adecuada.
Resistencia química y a la hidrólisis
La resistencia química es uno de los atributos más notables del PEEK. La relación única de 2:1 entre el éter (E) y la cetona (K) de este termoplástico de alto rendimiento confiere una resistencia química superior a la de otras polieterketonas como el PEK, el PAEK y el PEKEKK. Su capacidad para resistir la exposición a largo plazo a una amplia gama de productos químicos ha dado lugar a muchas aplicaciones en las que ha sustituido a los metales para prolongar su vida útil en entornos agresivos, como los equipos de fondo de pozo de la industria del petróleo y el gas.
El PEEK también soporta la exposición prolongada al agua caliente, el vapor y la radiación. Las aplicaciones en el procesamiento de alimentos y la producción farmacéutica aprovechan esta ventaja con el PEEK de grado de rodamiento que cumple con la FDA para los componentes que requieren una limpieza e higienización exhaustivas entre las tiradas del producto.
Pureza
La industria de fabricación de semiconductores ha especificado varios grados de PEEK para herramientas y accesorios debido a su pureza inherente. Este atributo minimiza la contaminación iónica durante los procesos húmedos que utilizan diversos productos químicos a altas temperaturas.
Índices de inflamabilidad
Sus índices de inflamabilidad también hacen que el PEEK sea una opción frecuente para los componentes eléctricos y aeronáuticos. El PEEK no reforzado tiene una clasificación UL94 V-0 a 0,060″ y los grados reforzados con fibra tienen una clasificación UL94 V-0 a 0,020″ de espesor. El PEEK también cumple las normas de la FAA sobre generación de llamas y humos para los componentes estructurales y eléctricos de los aviones.
Aplicaciones típicas de PEEK
Las aplicaciones de la gama de formulaciones de PEEK se caracterizan típicamente por la necesidad de que el termoplástico de alto rendimiento sea resistente a los productos químicos y a la hidrólisis, tenga una gran resistencia hasta sus límites de temperatura, sea puro desde el punto de vista iónico y sea resistente al desgaste.
La industria del petróleo y el gas ha reconocido las ventajas del PEEK para los componentes utilizados en los equipos de fondo de pozo, donde el PEEK se especifica para juntas, asientos de válvulas, aislantes y conectores eléctricos. Entre las aplicaciones de los equipos de producción industrial se encuentran los componentes de la maquinaria de rodamientos y de desgaste y las puntas de las herramientas de soldadura por plasma. La inercia química y las bajas impurezas iónicas están detrás de la elección del PEEK para herramientas y accesorios en los procesos químicos de fabricación de semiconductores. Su baja generación de humos, su solidez estructural y su resistencia térmica son algunas de las ventajas de rendimiento del PEEK para los componentes aeronáuticos. Los grados de PEEK que cumplen con la FDA en cuanto a cojinetes y desgaste y no modificados también sirven para una variedad de aplicaciones en contacto con alimentos en equipos de procesamiento y envasado.
Las posibilidades de aplicación del PEEK siguen ampliándose con el desarrollo de nuevas clases de este termoplástico de altísimas prestaciones. El PEEK XT de alta temperatura, por ejemplo, sirve para aplicaciones que han estado más allá de las capacidades térmicas de los grados tradicionales de PEEK. Además, Solvay y Victrex han ampliado los usos del PEEK con sus desarrollos en grados biocompatibles.
PEEK de alta temperatura
El PEEK de alta temperatura, desarrollado por Solvay y denominado KetaSpire® PEEK XT, amplía las propiedades térmicas y mecánicas y, por tanto, la gama de aplicaciones de este excepcional termoplástico de alto rendimiento. El material es un verdadero PEEK. Tiene la misma proporción 2:1 de éter (E) a cetona (K) que da al polímero una resistencia química intrínsecamente superior en comparación con otras polieterketonas resistentes a las altas temperaturas.
Las resinas KetaSpire PEEK XT de alta temperatura disponibles para el moldeo por inyección y la extrusión incluyen un grado no reforzado y formulaciones reforzadas con un 30% de fibra de vidrio y de carbono.
En cuanto al rendimiento térmico, la temperatura de transición vítrea del PEEK XT, de 170° C (338° F), es 20°C (36° F) superior a la del PEEK tradicional no reforzado. Su temperatura de fusión también es superior en 81°F (45°C). El PEEK XT de alta temperatura también conserva su mayor resistencia mecánica y sus excelentes propiedades eléctricas a temperaturas superiores a las de los grados de PEEK tradicionales. Solvay informa de que el PEEK XT demuestra un módulo de tracción un 400 por ciento mayor y una resistencia a la tracción casi un 50 por ciento mayor a 320°F (160°C) que el PEEK tradicional. También ofrece un importante aumento de la rigidez dieléctrica y la resistividad volumétrica para aplicaciones eléctricas expuestas a temperaturas extremas más elevadas.
Las aplicaciones de los diferentes grados de PEEK XT de ultra alto rendimiento aprovechan su mayor retención de la resistencia a temperaturas más altas, el aislamiento eléctrico y las propiedades ablativas en comparación con el PEEK tradicional.
Las capacidades de Drake en PEEK XT de alta temperatura incluyen piezas moldeadas por inyección y formas en bruto para el mecanizado, así como piezas de precisión mecanizadas por CNC. Todos ellos se basan en el KetaSpire XT-920 NT sin reforzar, el KetaSpire XT-920 CF30 reforzado con un 30% de fibra de carbono y el KetaSpire XT-920 GF30 PEEK reforzado con un 30% de vidrio.
Grados de PEEK médicos y biocompatibles
El PEEK ofrece varias ventajas sobre los metales y otros materiales para aplicaciones médicas y de ciencias de la vida. La resistencia inherente del material a los productos químicos, la radiación gamma y el vapor a alta presión añade una larga vida útil a los instrumentos y dispositivos que requieren frecuentes ciclos de autoclave y esterilización. El peso ligero es una ventaja para las herramientas quirúrgicas y dentales. La capacidad de moldear por inyección el PEEK también permite una reproducibilidad económica y exacta de las herramientas y dispositivos en la producción de grandes volúmenes. Existen varios grados de PEEK con los requisitos de conformidad y certificación para estas y otras aplicaciones de la industria médica.
Los grados de PEEK implantables, entre otros, también han ganado una gran aceptación en el campo de la medicina. Ofrecen una gran resistencia, así como radiotransparencia, una ventaja para visualizar los dispositivos implantados mediante diversos métodos de imagen médica.
Victrex ha desarrollado una familia de grados biocompatibles bajo la denominación PEEK-OptimaTM que han sido aceptados para componentes y dispositivos para implantes humanos a corto plazo y permanentes. Estos grados se gestionan rigurosamente a través de invibio® Biomaterials Solutions, una empresa de Victrex, y llevan la designación comercial PEEK-OptimaTM.
Solvay también ofrece una cartera de grados de PEEK biocompatible para aplicaciones implantables y no implantables. Estos materiales llevan la marca Zeniva® PEEK y están disponibles bajo condiciones rígidamente gestionadas para empresas cualificadas de la industria médica.
Desarrollo de productos de Drake y mecanizado en productos avanzados de PEEK
El desarrollo de procesos y productos en nuevos materiales, como el PEEK XT de alta temperatura, es también uno de los principales objetivos de Drake. Nuestras inversiones en esta área proporcionan a los ingenieros y especificadores acceso a nuevos termoplásticos de alto rendimiento en una amplia gama de tamaños y configuraciones de formas en stock para piezas mecanizadas. Las capacidades de moldeo por inyección de Drake también están disponibles para pasar sin problemas de las piezas mecanizadas a las moldeadas cuando los volúmenes justifican la inversión en herramientas.
Nuestros rígidos sistemas de control de calidad y certificaciones también han posicionado a Drake como un socio capaz y de confianza para la extrusión, el mecanizado y el moldeado de componentes para clientes de la industria médica y de las ciencias de la vida que nos suministran las formas y resinas de stock Zeniva® PEEK implantables de Solvay.
