Visión general de la poliarilcetona (PAEK)
La denominación química poliarilcetona (PAEK) se aplica a una familia de polímeros con cualquier número de bloques de construcción arilo, éter y cetona en su estructura. Solvay ha comercializado una versión como AvaSpire PAEK. Todas las referencias a PAEK en nuestro sitio web se refieren a los grados AvaSpire. Considerado un híbrido del PEEK (polieteretercetona), el PAEK tiene un enlace arilo (A) en su estructura molecular que confiere al polímero un alto módulo, estabilidad térmica y propiedades ignífugas.
Las propiedades del PAEK se sitúan entre el PEEK y otros termoplásticos de ultra altas prestaciones, como el PEI (polieterimida) y el PAI (poliamida imida). Por ejemplo, la temperatura de transición vítrea (Tg) del PAEK, de 158 °C (316 °F), es algo superior a la del PEEK, pero significativamente inferior a la Tg del PAI, de 280 °C (537 °F).
Como conserva la rigidez por encima de 150 °C (300 °F) y tiene buenas propiedades mecánicas generales, el PAEK puede ser una alternativa al PEEK para determinadas aplicaciones, dependiendo de la carga de esfuerzo y del entorno químico. También puede ser una opción económica al PEEK para aplicaciones que requieren grandes cantidades de piezas específicas o tamaños de formas en stock.
Grados de resina PAEK
Solvay produce y suministra PAEK en varias familias de grados bajo su nombre comercial AvaSpire® PAEK. Las calidades no reforzadas varían algo en las características de flujo de la masa fundida para satisfacer los requisitos de los distintos procesos de fusión y aplicaciones. En cuanto al rendimiento térmico, los grados no reforzados tienen una Tg similar de 158°C (316°F) y presentan niveles comparables de propiedades mecánicas y estabilidad dimensional. También hay disponibles fórmulas resistentes al desgaste. También se han desarrollado fórmulas de PAEK reforzadas con fibra de vidrio y de carbono para aplicaciones que requieren una resistencia y rigidez mayores que las de las versiones sin relleno del material termoplástico.
Tanto los grados sin carga como los reforzados con fibra están disponibles para el procesamiento de fusión mediante extrusión y moldeo por inyección. Dentro de la familia de resinas AvaSpire PAEK también hay disponible un grado no reforzado con características de fusión adecuadas para la extrusión de películas y tubos finos.
Una característica notable de las resinas PAEK es su colorabilidad. Esto es una ventaja para las piezas de apariencia, en las que los criterios de selección del material incluyen la estética y la retención de la resistencia hasta los límites de rendimiento térmico del plástico de alto rendimiento. Entre las aplicaciones típicas del PAEK en esta categoría están los mangos de instrumentos médicos y dentales, y las carcasas y componentes de aparatos eléctricos.
Formas en stock de PAEK para mecanizado
Drake Plastics produce formas en stock a partir de diversas formulaciones de PAEK y las suministra con la designación del grado AvaSpire a partir del cual se producen. Entre los grados específicos se incluye AvaSpire 621 NT PAEK, un material natural no reforzado que cumple las normas de la FDA y tiene buena resistencia al impacto. AvaSpire 621 GF30 PAEK ofrece mayor resistencia mecánica gracias a su 30% de refuerzo de fibra de vidrio. También cumple la normativa de la FDA. El AvaSpire 621 CF30, un grado reforzado con un 30% de fibra de carbono, se añade a la cartera de formas en stock de PAEK de alta resistencia de Drake para mecanizado. Además de sus propiedades mecánicas y su conformidad con la FDA, AvaSpire 621 CF30 PAEK también presenta una mayor resistencia al desgaste que las fórmulas AvaSpire sin relleno y reforzadas con vidrio.
Drake suministra varios tamaños de formas AvaSpire PAEK en stock y extruye otras configuraciones bajo pedido. Entre nuestras capacidades también se incluye el mecanizado CNC de componentes de precisión a partir de nuestras formas estándar de PAEK AvaSpire, y el moldeo por inyección de piezas en grados de PAEK AvaSpire según las especificaciones de los clientes de Drake.
Características de funcionamiento del PAEK
El PAEK ofrece buenas propiedades generales y a menudo se compara con otros polímeros de polietercetona al evaluar materiales para una aplicación.
Por ejemplo, el AvaSpire PAEK de Solvay presenta similitudes en varias áreas de rendimiento con el PEEK, un termoplástico de ultra alto rendimiento suministrado tanto por Solvay como por Victrex PLC. También hay diferencias notables. Los límites térmicos superiores para la conservación de la resistencia son algo mayores para el PAEK, mientras que el PEEK ofrece mayor resistencia al desgaste y la fatiga. Además, mientras que el PAEK tiene muy buena resistencia medioambiental, el PEEK soporta una gama más amplia de sustancias químicas. El siguiente resumen de resultados destaca algunas similitudes y diferencias clave:
Resistencia a más de 150ºC
Su estructura de polímero de policetona híbrido con el enlace arilo proporciona al PAEK un mayor nivel de rigidez en el intervalo de temperaturas de 150 °C (300 °F) en comparación con el PEEK. Esto es evidente en la Tg (temperatura de transición vítrea) o punto de reblandecimiento de cada material, con el PAEK midiendo 316 °F (158 °C) en comparación con el PEEK a 302 °F (150 °C). Su retención de la resistencia en este intervalo de temperaturas es el atributo clave en el que el PAEK tiene una ventaja de rendimiento sobre el PEEK.
Propiedades mecánicas
Mientras que el PEEK presenta un mayor rendimiento en factores como la resistencia estructural y la rigidez, al PAEK se le reconoce un buen equilibrio de las propiedades mecánicas generales. Por ejemplo, el módulo de flexión del PAEK no reforzado es de unos impresionantes 3.100 MPa (450.000 psi), aunque algo inferior al del PEEK, de 3.700 MPa (537.000 psi). La resistencia a la flexión muestra una diferencia porcentual similar a favor del PEEK. Tanto el PEEK como el PAEK no muestran rotura en las pruebas de impacto sin muesca, pero la resistencia al impacto con muesca del PAEK es aproximadamente un 10% superior a la del PEEK en pruebas comparables.
Cumplimiento de la FDA
Independientemente de los aditivos de la formulación, todos los grados de PAEK suministrados con la marca AvaSpire cumplen la normativa de la FDA. Esta característica y su colorabilidad lo convierten en un buen candidato para carcasas e instrumentos de equipos dentales y médicos. El PEEK también cumple los requisitos de la FDA para los mismos tipos de aplicaciones.
Resistencia química
La estructura polimérica única del PEEK es la base de su resistencia química superior a la de otras polietercetonas, y una razón clave de su uso generalizado como material para componentes de equipos de procesamiento de petróleo y gas y productos químicos. Sin embargo, todas las polietercetonas presentan una buena resistencia a muchos entornos químicos diversos, y el PAEK no es una excepción.
Dado que variables como las temperaturas de funcionamiento, las presiones y los niveles de tensión interna en las piezas acabadas pueden afectar al rendimiento de cualquier material, todas las aplicaciones deben probarse en condiciones y entornos reales de uso final.
Propiedades eléctricas
Las propiedades eléctricas del PAEK lo convierten en un candidato para aplicaciones como conectores, bloques de conectores y aislantes. La rigidez dieléctrica de la PAEK AvaSpire AV-621 NT de Solvay, un grado no reforzado disponible en stock en Drake Plastics, mide 422 V/mil (16,6 kV /mm) con un grosor de 3,2 mm (0,125″). Su resistividad volumétrica es de 6,2 x1017 Ω – cm y su constante dieléctrica en una amplia gama de frecuencias es de 3,1.
Ignifugación
Como ocurre con todos los polímeros de polietercetona, el PAEK presenta propiedades ignífugas que le otorgan una clasificación 94 V-O en espesores probados por UL. Sus índices de inflamabilidad y sus propiedades eléctricas lo convierten en un competidor para componentes de dispositivos eléctricos, conectores y aislantes.
Aplicaciones típicas del PAEK
Su equilibrio general de propiedades, resistencia química y colorabilidad se combinan para hacer del PAEK un candidato para aplicaciones como:
- Mangos de instrumentos dentales y quirúrgicos y carcasas de aparatos eléctricos que aprovechan la colorabilidad del PAEK y su resistencia al vapor y otros tipos de esterilización.
- Conectores eléctricos, bloques de conectores, componentes de equipos eléctricos y carcasas.
- Asientos de válvulas de equipos de procesamiento de petróleo y gas y productos químicos, placas de válvulas de compresores, casquillos, cojinetes y otros componentes de manipulación de fluidos a alta temperatura.
- Componentes para equipos de procesado, llenado y envasado de alimentos y productos farmacéuticos que requieren conformidad con la FDA y resistencia a la limpieza y desinfección a alta presión y alta temperatura.
