POLIMER PEEK: WYJĄTKOWY MATERIAŁ INŻYNIERSKI

Witalij Teterski
specjalista ds. eksportu
Sinograf SA

 

Nieustanny rozwój technologii wymaga nowych, innowacyjnych rozwiązań, które pozwolą na jeszcze bardziej wydajne procesy produkcyjne i efektywną optymalizację kosztów. Jednym z takich elementów są nowoczesne materiały inżynierskie, które kumulują w sobie jednocześnie  najlepsze cechy charakterystycznych dla różnych materiałów.  Jednym z takich materiałów jest polimer polieteroeteroketon (PEEK).
PEEK jest zaawansowanym półkrystalicznym inżynierskim tworzywem termoplastycznym, który został opracowany w latach 80. XX wieku i zdobył dużą popularność w różnych dziedzinach przemysłu dzięki swoim wyjątkowym właściwościom. Jego unikalne cechy sprawiają, że jest szeroko stosowany w energetyce, przemyśle chemicznym, naftowym i gazowym, elektronice, motoryzacji, medycynie, lotnictwie. PEEK charakteryzuje się doskonałym połączeniem wytrzymałości, odporności i łatwości obróbki, co czyni go  bardzo pożądanym materiałem konstrukcyjnym.

 

Główne cechy materiałowe

⭢ stabilność termiczna: PEEK może wytrzymywać temperatury nawet powyżej 250 stopni Celsiusza przez dłuższy czas, bez utraty swoich właściwości mechanicznych. Jest to szczególnie ważne w aplikacjach, gdzie występują ekstremalne warunki termiczne. Dodatkowo polimer PEEK jest samogasnący i ma niski współczynnik palności, co czyni go bardziej bezpiecznym w zastosowaniach, gdzie istnieje ryzyko pożaru. Nawet po stopieniu PEEK wykazuje niską emisję dymu i gazów toksycznych.
⭢ odporność mechaniczna: w odróżnieniu od typowych tworzyw plastycznych PEEK jest wyjątkowo twardy i sztywny, pozwala to na uzyskanie dużej precyzji obrabianych elementów i wysokiej tolerancji wymiarów. Jest to materiał o doskonałej odporności na pełzanie i zmęczenie wykazujący doskonałą stabilność wymiarową.
⭢ odporność chemiczna: PEEK charakteryzuje się doskonałą odpornością na szeroką gamę chemikaliów, w tym kwasy nieorganiczne i organiczne. Dobrze radzi sobie również z mocnymi zasadami. Jest odporny na wiele rozpuszczalników organicznych, w tym alkohole, oleje i węglowodory. W przeciwieństwie do większości metali, takich jak stal nierdzewna czy aluminium, PEEK może być stosowany w aplikacjach o długotrwałym, ciągłym natężeniu nie wprowadzając praktycznie żadnych zanieczyszczeń do środowiska pracy. Ponadto materiał charakteryzuje się wysoką wodoodpornością. Dzięki odporności na wodę morską i parę wodną może być używany w przemyśle morskim/wodnym, gdyż nie hydrolizuje nawet w środowiskach o wysokiej temperaturze i wilgotności. Mimo bardzo szerokiego zakresu odporności chemicznej zawsze należy odwoływać się do konkretnych wykresów odporności chemicznej oraz brać pod uwagę temperaturę, czas trwania ekspozycji i stężenie podczas określania przydatności materiału do określonego środowiska.
⭢ pozostałe właściwości fizyczne: PEEK charakteryzuje się niską gęstością, dzięki czemu jest znacznie lżejszy od metali o podobnych właściwościach mechanicznych. Jego stosunek wytrzymałości do wagi jest wystarczająco wysoki, aby konkurować na przykład z aluminium.  Dodatkowo materiał nie ulega degradacji w trudnych chemicznie lub fizycznie środowiskach tak jak metale. Razem sprawia to, że jest wyjątkowo atrakcyjnym materiałem w dziedzinach, gdzie bardzo istotna jest waga, jak motoryzacja czy kosmonautyka. PEEK ma również unikalne właściwości, takie jak całkowita biokompatybilność, wysoka odporność na promieniowanie UV, odporność na promieniowanie gamma oraz niska lub brak toksyczności we wszystkich formach. Te właściwości pozwalają na zastosowanie tworzywa PEEK w wielu zastosowaniach inżynieryjnych, od części silników samochodowych po implanty medyczne, łożyska, sprzęt chemiczny, a nawet zastosowania radioaktywne.

Kompozyty na bazie PEEK

PEEK tak jak inne polimery może być produkowany również w postaci kompozytu wzmocnionego włóknem węglowym, włóknem szklanym lub innymi tworzywami konstrukcyjnymi i dodatkami. Dodatek włókna węglowego podnosi odporność na ścieranie pod dużym odciążeniem i radykalnie poprawia odprowadzanie ciepła, jest to idealny materiał do produkcji łożysk, prowadnic, ślizgów z tworzywa sztucznego. Kompozyt z włóknem szklanym zwiększa wytrzymałość i twardość a jednocześnie obniża podatność na pełzanie i zużycie cierne, co szczególnie sprawdza się w elementach konstrukcyjnych maszyn, pierścieniach i uszczelnieniach dynamicznych.

Najbardziej popularne zastosowania PEEK

Dzięki odporności na działanie wielu substancji chemicznych i wytrzymałości na wysokie temperatury PEEK jest stosowany w przemyśle chemicznym do produkcji rur, zbiorników, zaworów i uszczelek. W przemyśle medycznym jest często wykorzystywany ze względu na swoją biokompatybilność i właściwości mechaniczne, które są zbliżone do kości. Może być stosowany w implantach, takich jak protezy stawów, implanty dentystyczne, płytki i śruby do chirurgii ortopedycznej. W elektronice PEEK jest szeroko stosowany ze względu na  doskonałe właściwości dielektryczne, co oznacza, że jest dobrym izolatorem elektrycznym przy jednoczesnym zachowaniu stabilności termicznej. W branży lotniczej i kosmicznej PEEK jest używany w przewodach paliwowych, izolatorach termicznych, osłonach elektrycznych, wtykach i konektorach. Ponadto ze względu na małą wagę i podobne właściwości do metali, stosowanie tego tworzywa  pozwala znacznie zmniejszyć zużycie paliwa i emisję dwutlenku węgla do atmosfery.
Nietypowe zastosowania Peek ciągle ewoluują, a jego właściwości sprawiają, że jest on cenionym materiałem w różnych dziedzinach. Jego jakość i właściwości idą w parze z ceną,  gdyż gwarantują wyjątkowo długą żywotność i sprawne działanie wyprodukowanych z niego elementów.