PEEK (polieteroeteroketon) to najwyższej klasy tworzywo techniczne, wykorzystywane, gdy inne materiały konstrukcyjne okazują się niewystarczające. Charakteryzuje się zdolnością do pracy w temperaturze ciągłej do 250°C, wyjątkową odpornością na agresywne chemicznie media oraz wytrzymałością mechaniczną dorównującą aluminium, przy masie sześciokrotnie mniejszej niż stal. W SAFEPRO dostarczamy PEEK w postaci prętów, płyt i elementów toczonych na zamówienie, realizując zlecenia już od 1 sztuki, bez minimalnej ilości zamówienia.
PEEK to półkrystaliczny termoplast aromatyczny, którego łańcuch polimerowy zbudowany jest na bazie pierścieni aromatycznych połączonych wiązaniami eterowymi i ketonowymi. Dzięki temu materiał zyskuje unikalny zestaw właściwości, niedostępny dla żadnego innego termoplastu technicznego w podobnej klasie:
Ta rzadka kombinacja cech sprawia, że PEEK często jest określany jako tworzywo „ery postmetalowej” – materiał, który w coraz większej liczbie zastosowań zastępuje aluminium, tytan i stal nierdzewną tam, gdzie masa konstrukcji, odporność chemiczna lub biokompatybilność mają decydujące znaczenie.
| Parametr | PEEK virgin | PEEK + 30% włókno szklane (GF30) | PEEK + 30% włókno węglowe (CF30) | Uwagi |
|---|---|---|---|---|
| Gęstość | 1,30–1,32 g/cm³ | 1,50–1,55 g/cm³ | 1,40–1,45 g/cm³ | |
| Twardość Shore D | 85–88 | 90–92 | 90–92 | Twardszy niż PA6G |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 90–100 MPa | 140–170 MPa | 180–220 MPa | |
| Moduł sprężystości | 3 600–4 000 MPa | 10 000–12 000 MPa | 16 000–18 000 MPa | CF30 zbliżony do aluminium |
| Temperatura pracy ciągłej | 250°C | 250°C | 250°C | |
| Temperatura krótkotrwała (szczytowa) | 300°C | 300°C | 300°C | |
| Nasiąkliwość (24h / 23°C) | 0,1% | poniżej 0,1% | poniżej 0,1% | Bardzo niska |
| Współczynnik tarcia (suchy) | 0,30–0,45 | 0,20–0,30 | 0,15–0,25 | |
| Odporność chemiczna | Doskonała | Dobra | Dobra | |
| Palność wg UL 94 | V-0 | V-0 | V-0 | Bez dodatków uniepalniających |
| Certyfikat food-grade | FDA | – | – | Dotyczy wariantu virgin |
| Biokompatybilność | ISO 10993 / USP klasa VI | – | – |
Dlaczego CF30 jest niemal tak sztywny jak aluminium. Wypełnienie włóknem węglowym podnosi moduł sprężystości materiału niemal pięciokrotnie w porównaniu do wariantu czystego, osiągając wartości zbliżone do aluminium, przy jednoczesnym zachowaniu gęstości niższej niż połowa gęstości tego metalu. To właśnie ta kombinacja sztywności i niskiej masy czyni PEEK+CF30 materiałem poszukiwanym w lotnictwie i motorsporcie, gdzie redukcja masy konstrukcji przekłada się bezpośrednio na osiągi.
To bazowy materiał bez wypełniaczy, cechujący się najlepszymi właściwościami chemicznymi. Jest to jedyna wersja dopuszczona do zastosowań medycznych oraz kontaktu z żywnością. Charakterystyczny naturalny kolor to odcień beżowo-żółty (khaki).
Zastosowania: implanty i narzędzia chirurgiczne, elementy mające kontakt z żywnością i lekami, uszczelki oraz elementy pomp pracujących w środowiskach silnie agresywnych chemicznie, wysokotemperaturowe izolatory elektryczne.
Wariant ten charakteryzuje się znacznie wyższym modułem sprężystości (nawet trzykrotnie wyższym niż wariant czysty) oraz istotnie mniejszym pełzaniem i odkształceniem pod trwałym obciążeniem mechanicznym. Jego charakterystyczny kolor to szarobeżowy.
Zastosowania: elementy nośne i prowadnice pracujące pod trwałym obciążeniem mechanicznym w wysokich temperaturach, złącza i kołnierze w instalacjach procesowych przemysłu chemicznego.
Wariant o najwyższym module sprężystości spośród wszystkich odmian PEEK, zbliżonym do aluminium, przy jednocześnie najniższej masie właściwej wśród wypełnionych wariantów PEEK. Dodatkowo wykazuje przewodność elektryczną, zapewniając właściwości antystatyczne. Jego charakterystyczny kolor to czarny.
Zastosowania: elementy strukturalne w lotnictwie i motorsporcie, elementy pomp i sprężarek pracujących pod wysokimi ciśnieniami, przemysł offshore i petrochemiczny.
Modyfikacja ta obniża współczynnik tarcia, zachowując jednocześnie twardość i odporność temperaturową materiału bazowego.
Zastosowania: łożyska i prowadnice pracujące na sucho w podwyższonej temperaturze, gdzie standardowe smary uległyby degradacji termicznej.
PEEK wykazuje odporność na szerokie spektrum mediów agresywnych chemicznie:
PEEK nie toleruje natomiast:
W praktyce oznacza to, że PEEK sprawdza się w niemal każdym środowisku chemicznym spotykanym w przemyśle przetwórczym, chemicznym i farmaceutycznym, ustępując miejsca jedynie w nielicznych, ekstremalnych przypadkach.
Standardowe średnice to: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 100 mm. Długości standardowe wynoszą: 250 mm, 500 mm, 1 000 mm.
| Grubość (mm) | Wymiary standardowe |
|---|---|
| 3–6 | 200 × 200 mm, 300 × 300 mm |
| 8–15 | 200 × 200 mm, 300 × 300 mm |
| 20–50 | 150 × 150 mm, 200 × 200 mm |
Wymiary płyt i prętów PEEK są standardowo mniejsze niż w przypadku poliamidu czy polipropylenu. Wynika to zarówno z wysokiej ceny materiału, jak i z faktu, że zastosowania PEEK rzadko wymagają elementów o dużych gabarytach.
Oferujemy pierścienie uszczelniające, tuleje, kołnierze i dystanse, wykonywane ze standardowych prętów magazynowych. Przy obróbce tego materiału regularnie osiągalne są tolerancje na poziomie H6/h6. Standardowy czas realizacji wynosi 3–7 dni roboczych.
Obróbka. PEEK obrabia się podobnie do aluminium, przy użyciu ostrych narzędzi HSS lub węglikowych, zwykle bez chłodzenia lub z chłodzeniem sprężonym powietrzem. Wysokie prędkości skrawania (rzędu 100–200 m/min) pozwalają uzyskać wysoką jakość wykończenia powierzchni.
Uszczelki, grzybki zaworów, elementy pomp i mieszadeł pracujących w podwyższonej temperaturze z mediami agresywnymi chemicznie. W takich zastosowaniach PEEK zastępuje metal wszędzie tam, gdzie korozja i wysoka temperatura uniemożliwiają zastosowanie stali nierdzewnej czy aluminium.
PEEK znalazł szerokie zastosowanie w implantologii; jest wykorzystywany do rekonstrukcji czaszki, implantów kręgosłupa, kolana i biodra, a także w protetyce stomatologicznej. Materiał wykazuje sprężystość zbliżoną do kości korowej człowieka, co korzystnie odróżnia go od implantów metalowych. Jednocześnie pozostaje mniej widoczny na obrazach rentgenowskich (radiolucentność), co ułatwia diagnostykę pooperacyjną. Narzędzia chirurgiczne z PEEK poddawane są wielokrotnej sterylizacji parą w temperaturze 134°C bez utraty właściwości mechanicznych.
Elementy uchwytów i magazynków waferów krzemowych w procesach fotolitografii, gdzie kluczowa jest odporność chemiczna na kwasy stosowane w procesach trawienia krzemu. Warianty ESD lub z włóknem węglowym zapewniają dodatkowo bezpieczne odprowadzanie ładunków elektrostatycznych.
Elementy konstrukcji lotniczych i motoryzacyjnych, gdzie wymagana jest zgodność z klasą niepalności V-0 wg UL 94 oraz odporność na kontakt z paliwami. Wariant PEEK+CF30 oferuje sztywność zbliżoną do aluminium przy gęstości niemal sześciokrotnie niższej, co przekłada się na znaczną redukcję masy konstrukcji.
Izolatory, dystansery i kołnierze w urządzeniach elektrycznych pracujących powyżej 150°C, w miejscach, gdzie poliamid czy poliacetal dawno przestały być odpowiednie. Oporność skrośna materiału przekracza 10¹⁵ Ω.
Elementy maszyn mających kontakt z żywnością, pracujące w wysokich temperaturach procesowych, podczas pasteryzacji czy sterylizacji, gdzie jednocześnie wymagana jest zgodność z normami FDA i EU 10/2011 oraz odporność termiczna niedostępna dla tańszych tworzyw food-grade.
| Wymaganie | Rekomendowany materiał |
|---|---|
| Temperatura powyżej 130°C przy zachowaniu wytrzymałości mechanicznej | PEEK |
| Temperatura powyżej 200°C | PEEK lub materiały ceramiczne |
| Najniższe tarcie i odporność chemiczna, temperatura do 260°C | PTFE (nie PEEK) |
| Odporność chemiczna przy niskiej cenie, temperatura do 100°C | Polipropylen lub PE 1000 |
| Precyzja wymiarowa i właściwości ślizgowe, temperatura do 90°C | Poliacetal (POM-C) |
| Elementy nośne o dobrych właściwościach ślizgowych, temperatura do 110°C | Poliamid PA6G |
| Najniższa masa przy dobrej odporności chemicznej, temperatura do 100°C | Polipropylen |
| Biokompatybilność przy wysokiej temperaturze | PEEK virgin |
PEEK jest zazwyczaj 5–20 razy droższy od poliamidu, poliacetalu czy polipropylenu. Wybór tego materiału jest ekonomicznie uzasadniony wyłącznie wtedy, gdy wymagania dotyczące temperatury, odporności chemicznej lub biokompatybilności rzeczywiście wykluczają zastosowanie tańszych alternatyw.
Synteza PEEK wymaga wieloetapowej reakcji nukleofilowego podstawienia aromatycznego, prowadzonej w wysokich temperaturach i pod podwyższonym ciśnieniem, z wykorzystaniem stosunkowo rzadkich surowców. Liczba producentów PEEK na świecie jest niewielka (należą do nich m.in. Victrex, Solvay, Evonik czy Gharda), co dodatkowo wpływa na cenę. W efekcie koszt materiału bywa nawet kilkudziesięciokrotnie wyższy niż w przypadku popularnych tworzyw, takich jak PA6G.
Tak, PEEK virgin jest w pełni autoklawowalny i wytrzymuje wielokrotną sterylizację parą wodną w temperaturze 134°C (przy ciśnieniu ok. 2,1 bar) bez degradacji właściwości mechanicznych ani zmian wymiarowych. To jedna z kluczowych przyczyn szerokiego zastosowania tego materiału w narzędziach chirurgicznych i implantach medycznych wielokrotnego użytku.
PEI (polieteroimid, znany również pod nazwą handlową Ultem) to alternatywne tworzywo wysokowydajne, oferujące nieco niższą temperaturę pracy ciągłej (ok. 170°C) przy jednocześnie niższej cenie (zazwyczaj o 30–50% tańsze od PEEK). PEEK wyróżnia się wyższą temperaturą pracy (250°C) oraz lepszą odpornością chemiczną. W zastosowaniach medycznych oba materiały posiadają odpowiednią biokompatybilność, a wybór między nimi zależy głównie od wymaganej temperatury pracy oraz budżetu projektu.
Naturalny kolor PEEK to charakterystyczny odcień beżowo-żółty (khaki). Materiał jest cięższy niż poliamid (gęstość 1,32 g/cm³ wobec 1,15 g/cm³ dla PA6G) i wyraźnie twardszy w dotyku niż poliamid i poliacetal. Przy próbie spalenia (niezalecanej bez odpowiedniej wentylacji) PEEK pali się czarnym dymem, wydzielając charakterystyczny, aromatyczny zapach.
Standardowe elementy, wykonywane ze standardowych wymiarów prętów magazynowych, realizujemy w ciągu 3–5 dni roboczych. Elementy wymagające dłuższych prętów lub niestandardowych wymiarów mogą wymagać 7–14 dni, ze względu na konieczność sprowadzenia materiału. Ze względu na wysoką cenę surowca, zawsze potwierdzamy dokładne wymiary i ilość zamówienia przed rozpoczęciem obróbki.
Tak, PEEK jest coraz szerzej stosowany w technologiach addytywnych, w tym metodą FFF (Fused Filament Fabrication), do produkcji spersonalizowanych implantów, m.in. do rekonstrukcji czaszki oraz implantów ortopedycznych. Ta metoda produkcji, w porównaniu do tradycyjnej obróbki skrawaniem, może obniżać koszt jednostkowy w przypadku elementów o złożonej, indywidualnie dopasowanej geometrii.
Opisz zastosowanie (temperatura pracy, kontakt z chemikaliami, wymóg biokompatybilności lub atestu food-grade) – dobierzemy odpowiedni wariant PEEK i przygotujemy wycenę w ciągu 24 godzin.
Zapytaj o Wycenę