PEEK (polyéthercétone)

Depuis l’introduction commerciale du PEEK en 1980, Victrex PLC est devenu son principal producteur et fournit ce thermoplastique à ultra-hautes performances dans le monde entier à partir de ses activités au Royaume-Uni. Les efforts de développement d’applications de l’entreprise s’étendent sur plus de 40 ans et ont conduit à l’utilisation généralisée du PEEK pour des composants dans l’aérospatiale, l’exploration et la production de pétrole et de gaz, la fabrication de semi-conducteurs, les équipements médicaux, militaires et de défense.

Avec la prolifération des pièces spécifiées en Victrex® PEEK et la sensibilisation croissante des ingénieurs aux capacités du matériau, de nouvelles possibilités d’applications sont apparues, dépassant les limites de performance des grades initiaux. Ces possibilités ont conduit à la mise au point de matériaux en PEEK destinés à un plus large éventail d’applications. Les grades à performances accrues comprennent des formulations présentant des propriétés améliorées en matière de palier et d’usure, ainsi qu’un renforcement en fibres de verre et de carbone qui augmente considérablement la résistance structurelle du PEEK.

Sa mise en œuvre relativement facile à l’état fondu a également permis d’adapter la résine PEEK à diverses méthodes de transformation, notamment le moulage par injection, le moulage par compression et l’extrusion de fibres, de tuyaux, de tubes, de films et de produits semi-finis usinables . L’ouverture de ces alternatives de transformation a encore élargi la gamme d’applications du PEEK et les industries dans lesquelles le matériau est spécifié.

Solvay a commencé à produire de la résine PEEK aux États-Unis au début des années 2000 et a également développé activement des produits pour des applications de service sévères dans une série d’industries. Commercialisée sous la désignation KetaSpire® PEEK, la famille de grades de Solvay comprend des formulations avec des améliorations de performance pour une plus grande résistance à l’usure et une plus grande solidité structurelle. La famille de produits PEEK KetaSpire® est aussi généralement transformée par extrusion et par moulage par injection, et sert de nombreuses industries et applications sous la forme de pièces moulées, de 1/2 produits extrudées qui sont usinés en composants de précision, et de films et tubes extrudés.

Les développements plus récents des polymères PEEK par Victrex PLC et Solvay comprennent des grades biocompatibles pour les applications humaines implantables et non implantables dans le domaine des sciences de la vie, ainsi que des grades capables de résister à des températures plus élevées. Invibio Biomaterial Solutions, une société Victrex, désigne son grade d’implant comme PEEK-Optima™, et Solvay marque son produit implantable Zeniva® PEEK.

Conservation de la résistance et stabilité dimensionnelle à des températures élevées

Le PEEK est très performant en matière de résistance à la flexion et à la traction à des températures élevées. Ses propriétés comprennent une Tg (température de transition vitreuse) de 150°C. Dans les qualités non renforcées, sa température de déflexion à chaud est de 157°C, et les qualités renforcées par des fibres conservent une résistance élevée à des températures encore plus élevées. Les données sur les propriétés de Victrex indiquent que la température de fléchissement sous charge de son PEEK Victrex 450 CA30 renforcé de 30 % de fibres de carbone, par exemple, est de 271°C, ce qui représente une augmentation significative des performances par rapport aux formulations non renforcées. Il est important de noter que cette valeur est dérivée d’échantillons moulés avec les fibres orientées de manière optimale pour les tests. Les pièces moulées par injection ou les pièces usinées à partir de 1/2 produit ne permettront probablement pas d’obtenir ce meilleur résultat possible.

Le PEEK présente également une résistance exceptionnelle au fluage ou à l’écoulement à froid sous charge à haute température. Il présente également une grande stabilité dimensionnelle lorsqu’il est exposé à des variations de température extrême, grâce à son faible coefficient de dilatation thermique linéaire.

Drake Plastics extrude et moule par injection plusieurs des formulations de PEEK à haute résistance renforcées par des fibres de verre et de carbone. Les grades comprennent le KetaSpire KT820 GF30 de Solvay, renforcé de 30 % de fibres de verre, et le KetaSpire KT 820CF30, renforcé de 30 % de fibres de carbone, ainsi que le PEEK 450 CA30 de Victrex, renforcé de 30 % de fibres de carbone.

Résistance à l’usure

Bien que le PEEK présente une résistance inhérente élevée à l’usure, des grades améliorés de PEEK pour les paliers et l’usure sont disponibles pour les applications exposées à des niveaux sévères de charge dynamique et de vitesse. Un avantage majeur pour les machines et les équipements de production est que les pièces mobiles fabriquées à partir de ces qualités ne nécessitent souvent pas de lubrification externe. Cela permet d’éliminer la contamination par les lubrifiants, ce qui constitue un avantage important pour les opérations de fabrication propre de produits alimentaires, pharmaceutiques et autres. Grâce à leur durée de vie plus longue, les pièces fabriquées à partir de grades PEEK résistants à l’usure peuvent également réduire les coûts de maintenance et prolonger les temps de production entre les entretiens programmés pour le remplacement des pièces.

Parmi les exemples de qualités de PEEK pour paliers et de PEEK anti-usure que Drake Plastics transforme en formes et pièces standard, citons le Victrex 450 FC30 « 10-10-10 » qui contient du PTFE, du graphite et des fibres de carbone, et le Victrex 450 FE20 PEEK contenant 20 % de poudre de PTFE dispersée. Les deux qualités sont également conformes à la FDA. Les grades structuraux renforcés de fibres de carbone Victrex 450 CA30 et KetaSpire KT820 CF30 sont les plus performants dans certaines applications de paliers, notamment celles qui nécessitent une rigidité et une résistance accrues. Les principales exigences pour atteindre les plus hauts niveaux de performance sont une contre-face d’usure suffisamment dure et lisse dans un assemblage, et des conditions de fonctionnement où la dissipation de la chaleur est adéquate.

Résistance aux produits chimiques et à l’hydrolyse

Pureté

Indice d’inflammabilité

Ses caractéristiques d’inflammabilité font également du PEEK un choix fréquent pour les composants électriques et aéronautiques. Le PEEK non renforcé est classé UL94 V-0 à 1,52mm et les grades renforcés de fibres sont classés UL94 V-0 à 0,51mm d’épaisseur. Le PEEK répond également aux normes de la FAA en matière de production de flammes et de fumée pour les composants structurels et électriques des avions.

Le PEEK haute température, développé par Solvay et appelé KetaSpire® PEEK XT, élargit les propriétés thermiques et mécaniques et donc la gamme d’applications de ce thermoplastique exceptionnel à hautes performances. Le matériau est un véritable PEEK. Il présente le même rapport éther (E) / cétone (K) de 2:1 qui confère au polymère une résistance chimique intrinsèquement supérieure à celle des autres polyéthercétones résistant aux hautes températures.

Les résines KetaSpire PEEK XT haute température disponibles pour le moulage par injection et l’extrusion comprennent un grade non renforcé et des formulations renforcées à 30 % par des fibres de verre et de carbone.

En ce qui concerne les performances thermiques, la température de transition vitreuse du PEEK XT de 170°C est supérieure de 2°C à celle du PEEK non renforcé traditionnel. Sa température de fusion est également plus élevée de 27°C. Le PEEK XT haute température conserve également sa résistance mécanique supérieure et ses excellentes propriétés électriques à des températures dépassant les capacités des grades PEEK traditionnels. Solvay indique que le PEEK XT présente un module de traction 400 % plus élevé et une résistance à la traction près de 50 % plus élevée à 160°C que le PEEK traditionnel. Il offre également une amélioration importante de la rigidité diélectrique et de la résistivité volumique pour les applications électriques exposées à des températures extrêmes plus élevées.

Les applications des différents grades de PEEK XT à ultra-hautes performances tirent parti de leur meilleure rétention de la résistance à des températures plus élevées, de l’isolation et de l’isolement électriques et des propriétés ablatives par rapport au PEEK traditionnel.

Les capacités de Drake en matière de PEEK XT haute température comprennent des pièces moulées par injection et des produits semi-finis pour l’usinage, ainsi que des pièces de précision usinées par CNC. Tous sont basés sur le PEEK non renforcé KetaSpire XT-920 NT, le KetaSpire XT-920 CF30 renforcé de 30 % de fibres de carbone et le KetaSpire XT-920 GF30 renforcé de 30 % de verre de Solvay.

Le développement de transformation et de produits dans de nouveaux matériaux tels que le PEEK XT haute température est également une préoccupation majeure chez Drake. Nos investissements dans ce domaine permettent aux ingénieurs et aux prescripteurs d’accéder à de nouveaux thermoplastiques de haute performance dans une large gamme de dimensions et de configurations de 1/2 produits pour les pièces usinées. Les capacités de moulage par injection de Drake sont également disponibles pour passer en douceur des pièces usinées aux pièces moulées lorsque les volumes justifient l’investissement dans l’outillage.

Nos systèmes rigoureux de contrôle de la qualité et nos certifications ont également fait de Drake un partenaire compétent et de confiance pour l’extrusion, l’usinage et le moulage par injection composants pour les clients de l’industrie médicale et des sciences de la vie qui nous fournissent les formes de stock et les polymères Zeniva® PEEK implantables de Solvay.