Visión general del PEEK (Polieteretercetona)
La polieteretercetona, comúnmente denominada PEEK, forma parte de la familia de los termoplásticos semicristalinos de la polieteretercetona. 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 2:1 entre éter (E) y cetona (K) del polímero PEEK ofrece una resistencia química superior a la de otras polietercetonas y es un factor importante que contribuye a que el uso del PEEK esté más extendido.
Reconocido por su alto rendimiento general, el PEEK presenta una impresionante lista de propiedades físicas. El termoplástico semicristalino también resiste la exposición prolongada a vapor a alta presión, agua caliente y muchos productos químicos muy agresivos. Su resistencia al desgaste bajo carga dinámica se suma a las ventajas de rendimiento que respaldan las especificaciones del PEEK para 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 a 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 conducido al uso generalizado del PEEK para componentes en la industria aeroespacial, la exploración y producción de petróleo y gas, la fabricación de semiconductores, equipos médicos y militares y de defensa.
Con la proliferación de piezas especificadas en PEEK Victrex® y la creciente concienciación de los ingenieros sobre las capacidades del material, surgieron nuevas posibilidades de aplicación que superaban 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 mejorado incluyen fórmulas con propiedades mejoradas de rodamiento y desgaste y con refuerzo de fibra de vidrio y carbono que aumentan significativamente la resistencia estructural del PEEK.
Su procesabilidad por fusión relativamente fácil también llevó a adaptar la resina PEEK a diversos métodos de procesado, como el moldeo por inyección, el moldeo por compresión y la extrusión de fibras, tubos, tuberías, películas y formas en bruto 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 este material.
Solvay inició la producción de resina PEEK en EE.UU. a principios de la década de 2000 y también desarrolló activamente productos para aplicaciones de servicio severo en diversas industrias. Comercializada bajo la denominación KetaSpire® PEEK, la familia de grados de Solvay incluye fórmulas con mejoras de rendimiento para una mayor resistencia al desgaste y solidez estructural. La familia de productos KetaSpire® PEEK también se procesa normalmente por fusión mediante extrusión y moldeo por inyección, y sirve a numerosas industrias y aplicaciones en forma de piezas moldeadas, y formas en bruto extruidas que se mecanizan en componentes de precisión, y película y tubo extruidos.
Los desarrollos más recientes de polímeros PEEK de Victrex PLC y Solvay incluyen grados biocompatibles para aplicaciones implantables y no implantables en ciencias de la vida humana, así como grados con capacidad para temperaturas más altas. Invibio Biomaterial Solutions, una empresa de Victrex, designa su grado de implante como PEEK-Optima™, y Solvay marca su producto implantable Zeniva®. PEEK.
Formas en bruto de PEEK para mecanizado
Debido a la relativa facilidad de procesado del PEEK, los talleres mecánicos de todo el mundo disponen fácilmente de formas en stock fabricadas con una gran variedad de grados de este termoplástico de altísimo rendimiento. Drake suministra su gama completa de formas en stock de PEEK a muchas de estas empresas de mecanizado, que están bien cualificadas en la producción de piezas de precisión de alta calidad.
Tecnología de control de procesos y orientación de fibras PEEK de Drake
La tecnología de Drake Plastics en extrusión de formas PEEK y moldeo por inyección se centra en controlar estrictamente las altas temperaturas y presiones que intervienen en el procesamiento de la masa fundida. Nuestra experiencia en este campo garantiza los máximos niveles de propiedades y estabilidad dimensional de las piezas mecanizadas y moldeadas de PEEK.
Con los grados de PEEK reforzados con fibra de vidrio y de carbono, un factor importante para determinar el rendimiento de la pieza acabada en el procesado y mecanizado implica la tecnología para gestionar la orientación de la fibra. Se trata de un área en la que Drake cuenta con décadas de exitosa experiencia tanto en el procesamiento de la masa fundida como en la definición de la orientación ideal de las fibras en las piezas mecanizadas para conseguir la máxima resistencia y estabilidad dimensional para tu aplicación.
Formas de las acciones PEEK de Drake, nombres comerciales
Drake ofrece una familia completa de formas en stock de PEEK, desde grados no reforzados y mejorados para cojinetes y desgaste hasta fórmulas reforzadas con fibra y vidrio en la gama de tamaños más amplia del sector.
Según el grado específico de resina utilizado, Drake Plastics aplica las marcas Victrex® PEEK o Solvay KetaSpire® PEEK a sus formas extruidas de calidad óptima. 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 de calidad equivalente o algo superior a otras formas de PEEK en stock disponibles en el mercado. Como 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 PEEK
Mantenimiento de la resistencia y estabilidad dimensional a temperaturas elevadas
El PEEK tiene una alta resistencia a la flexión y a la tracción a temperaturas elevadas. Sus propiedades incluyen una Tg (temperatura de transición vítrea) de 150°C (302°F). En los grados no reforzados, su temperatura de deformación por calor es de 157°C (315°F), y los grados reforzados con fibras mantienen una alta resistencia a temperaturas aún más elevadas. Los datos de 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 fórmulas no reforzadas. Es importante tener en cuenta que este valor procede de muestras moldeadas con las fibras orientadas de forma óptima para la prueba. Las piezas reales moldeadas por inyección o mecanizadas a partir de formas de stock no conseguirán probablemente este mejor resultado posible.
El PEEK también presenta una resistencia excepcional a la fluencia o flujo en frío bajo carga a altas temperaturas. También es muy estable dimensionalmente cuando se expone a variaciones extremas de temperatura, gracias a su bajo coeficiente de expansión térmica lineal.
Drake Plastics extruye y moldea por inyección varias de las fórmulas de PEEK reforzado con fibra de vidrio y carbono de alta resistencia. Los grados incluyen el KetaSpire KT820 GF30 reforzado con un 30% de fibra de vidrio de Solvay y el KetaSpire KT 820CF30 reforzado con un 30% de fibra de carbono de Victrex, 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, hay disponibles grados mejorados de PEEK para rodamientos y desgaste, para aplicaciones expuestas a niveles severos de carga dinámica y velocidades. Una gran ventaja en maquinaria y equipos de producción es que las piezas móviles fabricadas con estos grados no suelen necesitar lubricación externa. Esto puede eliminar la contaminación de los lubricantes, una ventaja importante para las operaciones alimentarias, farmacéuticas y de fabricación limpia similares. Con su mayor vida útil, las piezas fabricadas con grados PEEK resistentes al desgaste también pueden reducir los costes de mantenimiento y ampliar los tiempos de funcionamiento de la 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 la normativa de la FDA. Los grados estructurales reforzados con fibra de carbono Victrex 450 CA30 y KetaSpire KT820 CF30 son óptimos en algunas aplicaciones de cojinetes, sobre todo en las que necesitan mayor rigidez y resistencia. Los requisitos clave para conseguir los niveles más altos de rendimiento incluyen una contracara de desgaste suficientemente dura y lisa en un conjunto, y unas condiciones de funcionamiento en las que la disipación del calor sea adecuada.
Resistencia química y a la hidrólisis
La resistencia química es uno de los atributos más notables del PEEK. La exclusiva relación 2:1 entre éter (E) y cetona (K) de este termoplástico de alto rendimiento le confiere una resistencia química superior a la de otras polieterketonas como PEK, PAEK y PEKEKK. Su capacidad para resistir la exposición prolongada a una gama notablemente amplia de sustancias químicas 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 a agua caliente, vapor y radiación. Las aplicaciones en la elaboración de alimentos y la producción farmacéutica aprovechan esta ventaja con PEEK de grado de rodamiento conforme a la FDA para componentes que requieren una limpieza y desinfección a fondo entre tiradas de producto.
Pureza
La industria de fabricación de semiconductores ha especificado diversos grados de PEEK para herramientas y útiles debido a su pureza inherente. Este atributo minimiza la contaminación iónica durante los procesos húmedos que utilizan diversas químicas a altas temperaturas.
Grados de inflamabilidad
Sus índices de inflamabilidad también hacen del PEEK una elección frecuente para 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 grosor. El PEEK también cumple las normas de la FAA sobre generación de llamas y humos para componentes estructurales y eléctricos de aeronaves.
Aplicaciones típicas del PEEK
Las aplicaciones de la gama de fórmulas PEEK se caracterizan normalmente por la necesidad de resistencia química y a la hidrólisis del termoplástico de alto rendimiento, alta resistencia hasta sus límites de temperatura, pureza iónica y resistencia 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. Las aplicaciones en equipos de producción industrial incluyen componentes de maquinaria de rodamientos y desgaste y puntas de 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 resistencia estructural y su resistencia térmica son algunas de las ventajas de rendimiento del PEEK para los componentes aeronáuticos. Los grados PEEK no modificados y que cumplen las normas de la FDA sobre cojinetes y desgaste también sirven para diversas aplicaciones en contacto con alimentos en equipos de procesado y envasado.
Las posibilidades de aplicación del PEEK siguen ampliándose con el desarrollo de nuevas clases de este termoplástico de ultra alto rendimiento. El PEEK XT de alta temperatura, por ejemplo, sirve para aplicaciones que habían estado más allá de las capacidades térmicas de los grados de PEEK tradicionales. 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, el campo de aplicación de este excepcional termoplástico de alto rendimiento. El material es un auténtico PEEK. Tiene la misma proporción 2:1 de éter (E) y cetona (K) que confiere al polímero una resistencia química intrínsecamente superior a la de otras polietercetonas resistentes a altas temperaturas.
Las resinas KetaSpire PEEK XT de alta temperatura disponibles para moldeo por inyección y extrusión incluyen un grado no reforzado y formulaciones reforzadas con un 30% de fibra de vidrio y 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 capacidades 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 160°C (320°F) 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 distintos grados de PEEK XT de ultra alto rendimiento aprovechan su mayor retención de la resistencia a temperaturas más altas, su aislamiento eléctrico y sus propiedades de aislamiento y ablación 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 mecanizado, así como piezas de precisión mecanizadas por CNC. Todos se basan en el KetaSpire XT-920 NT no reforzado de Solvay, 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 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 PEEK por inyección también permite la reproducibilidad económica y exacta de herramientas y dispositivos en la producción de grandes volúmenes. Hay disponibles varios grados de PEEK con los requisitos de conformidad y certificación para estas y otras aplicaciones de la industria médica.
Los grados PEEK implantables incluidos también han ganado una gran aceptación en el ámbito médico. Ofrecen una gran resistencia, así como radiotransparencia, una ventaja para visualizar los dispositivos implantados mediante diversos métodos médicos de obtención de imágenes.
Victrex desarrolló una familia de grados biocompatibles bajo la designación PEEK-Optima™ que han ganado aceptación para componentes y dispositivos de implante humano a corto plazo y permanente. Estos grados se gestionan rigurosamente a través de invibio® Biomaterials Solutions, una empresa de Victrex, y llevan la designación comercial PEEK-Optima™.
Solvay también ofrece una cartera de grados de PEEK biocompatibles 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 Drake y mecanizado en productos PEEK avanzados
El desarrollo de procesos y productos en nuevos materiales, como el PEEK XT de alta temperatura, también es uno de los principales objetivos de Drake. Nuestras inversiones en este campo proporcionan a los ingenieros y prescriptores acceso a nuevos termoplásticos de alto rendimiento en una amplia gama de tamaños y configuraciones para piezas mecanizadas. Las capacidades de moldeo por inyección de Drake también están disponibles para pasar sin problemas de piezas mecanizadas a piezas moldeadas cuando los volúmenes justifiquen la inversión en utillaje.
Nuestros rígidos sistemas de control de calidad y nuestras certificaciones también han posicionado a Drake como un socio capaz y de confianza para la extrusión, el mecanizado y el moldeo de componentes para clientes de la industria médica y de ciencias de la vida que nos suministran las formas y resinas de stock Zeniva® PEEK implantables de Solvay.
