استفاده از پلاستیک های PEEK و PEI

مقدمه

پلاستیک‌ها در بیش از 50 سال گذشته تکامل یافته‌اند. از محفظه‌ها و پانل‌هایی که وزن و لبه‌های تیز را کاهش می‌دهند و گزینه‌های مربوط به سبک ­های محصول را اضافه می‌کنند تا گریدهای مهندسی امروزی مانند PEI و PEEK که عملکرد قطعات را افزایش داده یا فلزات را جایگزین می ­نمایند.

در حالی که از نظر مهندسی، ما اغلب به پلاستیک ها به عنوان عامل کاهش هزینه ­ها و در عین حال افزایش قابلیت تولید انبوه یا افزایش قابلیت ­های طراحی از طریق قطعات قالب ­گیری در برابر انواع فرم ­دهی شده فکر می­ کنیم، همیشه نمی ­توانیم خلاف این تصور را که پلاستیک از نظر برخی از مشتریان «ارزان» است، اثبات کنیم.

وقتی به رزین‌هایی که در طراحی امروزی در دسترس داریم نگاهی بیندازیم، گزینه‌های جدیدی را می‌بینیم که برای برنامه‌هایی بسیار جدی­ تر از آنچه در ابتدا با آن کار می‌کردیم طراحی شده‌اند. طراحی تجهیزات پزشکی و هوافضا زمانی به ذهن خطور می ­کند که انتظارات بالایی درمورد عملکرد و ایمنی داشته باشید.

بیش از 50 سال بعد. پلاستیک های امروزی سبک، قوی و همه کاره بوده و قطعات پلاستیکی را می ­توان قالب­ گیری تزریقی، فرزکاری و یا چاپ نمود.

دو مورد از رایج­ترین مواد تخصصی که ما برای این محیط ­ها در نظر می­گیریم PEEK  (پلی اتر کتون) و PEI  (پلی تریمید) هستند. ممکن است PEI را با نام تجاری Ultem بشناسید. این دو پلاستیک ویژگی­ های مشترک زیادی دارند؛ اما دلایل مشخصی نیز برای انتخاب یکی به جای دیگری وجود دارد.

اصول اولیه­ ی پلاستیک­های PEI و PEEK

PEEK و PEI هر دو پلاستیک ­های با کارایی بالا در نظر گرفته شده و بسته به اینکه کدام گرید از هر کدام را انتخاب می­ کنید، به صورت بلوک، میله، پودر یا ساچمه در دسترس هستند. اغلب، قطعات ساخته شده از PEEK یا PEI در محیط‌هایی استفاده می‌شوند که دما یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی در آن­ها ممکن است مشکل ساز باشد. به عبارت دیگر، شما احتمالا از این پلاستیک ­ها فقط به این دلیل که می­ توانید استفاده نمی ­کنید. آن­ها پلاستیک ­های خاصی برای کاربردهای بسیار ویژه هستند. PC، ABS، PA یا استال، پلاستیک‌های رایج‌تری بوده و به میزان قابل توجهی ارزان‌تر هستند.

تصویر بالا بلوکی از مواد Ultem آماده برای ماشینکاری است. در برخی موارد الیاف شیشه برای بهبود بیشتر خواص مواد به آن­ها اضافه می ­شود.

فرض کنید شما به یک قطعه­ ی قالب­ گیری تزریقی نیاز دارید که با رنگ ­های برند شما مطابقت داشته باشد. از آنجایی که PEI و PEEK فقط در دماهای بسیار بالا ذوب می‌شوند، مشتریان می‌توانند موادی را که حاوی عناصر رنگ زای مناسب است، از قبل تهیه نمایند. این امر، تحمل گرما بدون تغییر رنگ رنگدانه­ های پلاستیک را تضمین می ­کند. 

در مجموع، شما می‌خواهید عملکرد مواد را همان­طور که در برگه‌های اطلاعات شرکت توضیح داده شده و انتظاراتی که مطابق درجه‌ها/فرمول‌بندی‌های آن‌ها تعریف شده‌اند، به دقت زیر نظر داشته و سپس آن‌ها را به انتظارات و نیازهای خود ارجاع دهید. تولید­کنندگان رزین کار بسیار خوبی را در توضیح دلیل وجود گرید رزین خاص و ارائه­ ی پشتیبانی فنی برای راهنمایی در راستای رسیدن به انتخاب صحیح بر اساس درخواست شما انجام می­ دهند.

مقایسه ­ی انواع پلاستیک­ های PEI

 ما چهار نوع PEI را در اختیار داریم: RTP 2100 LF، Ultem 2200، Ultem 1000 و Ultem 2300. همه­ ی این­ها برای قالب­ گیری تزریقی مناسب هستند؛ اما تنها دو مورد آخر برای ساخت قطعات ماشینکاری شده در دسترس می ­باشند. مزایای اصلی این مواد مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر ضربه و استحکام است.

گاهی اوقات الیاف شیشه (GF در جدول بالا) به PEI اضافه می‌شود تا در برابر حرارت مقاوم‌تر شده یا برای مقابله با فشرده‌سازی که ممکن است در برخی از تاسیسات ایجاد شود، مناسب ­تر باشد. در حالی که الیاف شیشه یک ماده ­ی افزودنی آماده و در دسترس است، می­توان افزودنی­ های دیگری را نیز معرفی نمود که مزایای متفاوتی به همراه دارند.

به عنوان مثال، فیبر کربن، قطعه ­ای سبک­ تر و در عین حال محکم ایجاد نموده و همچنین به کاهش هدررفت گرما و هدایت الکتریکی کمک می­ کند.

  PEEK یک پلاستیک با کارایی بالا است که هم برای طرح های ماشینکاری و هم برای طرح­ های قالب­گیری تزریقی در دسترس می ­باشد.

تفلون به قطعات مبتنی بر PEI اضافه می­شود تا روان­کنندگی یا لغزندگی را افزایش دهد. بلبرینگ ­ها و اتصالات لولایی اغلب از PEI مخلوط با تفلون ساخته می­شوند که قطعه ­ای قوی با توانایی مقاومت در برابر اصطکاک را فراهم می­ نماید.

دی­اکسید سیلیکون (SiO₂) که از قبل با PEI ترکیب شده است، به قطعه استحکام می ­بخشد.

مقایسه ­ی انواع پلاستیک PEEK

دو نوع کلی از محصولات PEEK وجود دارد. PEEK استاندارد در فرزکاری CNC استفاده می ­شود، در حالی که Victrex 450G برای قالب ­گیری تزریقی موجود است. چیزی که همه­ ی محصولات PEEK را به طور خاص با اهمیت می­سازد، این است که مقاومت در برابر سایش عالی داشته و زمانی که محصولات دیگر در یک قطعه ­ی قالب­ گیری تزریقی به آن­ها اضافه می­ شوند، حتی محکم ­تر هم خواهند بود. از دیگر مزایای آن می­ توان به مقاومت شیمیایی، استریل­پذیری، سفتی و استحکام اشاره کرد. بسیاری از همان افزودنی‌های مورد استفاده در PEI را می‌توان از قبل با PEEK ترکیب نمود تا ویژگی‌های پایه­ ی آن را هنگام استفاده در قالب‌گیری تزریقی تغییر دهد.

چه کسی از محصولات PEEK و PEI استفاده می­کند؟

PEI همه جا هست. آخرین پروازتان را به یاد دارید؟ شما توسط پانل­ های کابین پلاستیکی ساخته شده از PEI احاطه شده بودید. دستگاه‌های پزشکی ساخته‌شده از PEI از توانایی این ماده برای مقاومت در برابر دمای بالای مورد نیاز برای استریل کردن آن­ها بهره می‌برند. در حالی که گروهی از PEI مناسب مواد غذایی هستند، اغلب قطعات PEI را در الکترونیک، لوازم خانگی، صنعت نفت و گاز و کاربردهای هوافضا می­ بینید.

PEEK بی­اثر است؛ به این معنی که بعید است به مواد اطراف خود واکنش شیمیایی نشان دهد. این امر باعث ایده­ آل بودن آن در قطعات مورد استفاده برای صنایع غذایی است. PEEK تقریبا در برابر تمام مواد شیمیایی از جمله در برابر اسید سولفوریک یا اسید نیتریک مقاومت می­ کند. سایر کاربردهای رایج برای قطعات مبتنی بر PEEK شامل نیمه هادی ­ها و صنایع الکترونیک، نفت و گاز، هوا فضا و تجهیزات پزشکی است.

نتیجه ­گیری: نیازها و هزینه­ ی عملکرد قطعه را در نظر بگیرید

در حال حاضر می­ توانید حدس بزنید که عملکرد مناسب، ارزان بدست نمی­ آید. PEI حدود 15 تا 20 برابر بیشتر از سایر پلاستیک­ های رایج هزینه داشته و PEEK با توجه به مشخصات عالی آن می ­تواند هزینه ­ی یک قطعه­ ی PEI را دو برابر نماید. PEI با فرآوری به کمک ابزارآلات قالب‌گیری تزریقی بهتر است، اما PEEK می‌تواند پیچیده‌تر و دارای فرآروی دشوارتر باشد. به دلیل عملکرد در دمای بالا، استفاده از PEEK طبیعتا ممکن است منجر به افزایش هزینه­ ی ابزارآلات گردد.

تصمیم شما برای استفاده از PEEK یا PEI برای قطعات به دو عامل بستگی دارد: نیازهای عملکرد قطعه و هزینه. اگر انتظار دارید قطعه را به مدت طولانی در محیط‌های شیمیایی با دمای بالا نصب کنید، به پلاستیکی نیاز دارید که واکنش‌پذیر نباشد تا طول عمر قطعه­ ی شما را افزایش دهد. در حالی که ما اغلب تمایل داریم هزینه را بیش از قابلیت بررسی کنیم، نگاهی کوتاه به استانداردهای صنعت یا لیست مواد تایید شده، ممکن است باعث شود که قطعه­ کار و هزینه ­ی کل تولید خود را تنظیم نمایید. با توجه به کارایی و طول عمر قطعه، ممکن است در نظر گرفتن هزینه­ ی اضافی ارزش داشته باشد. گاهی اوقات PEI و PEEK جواب می­دهند.

همچنین برای کسب اطلاعات دقیق در مورد تمام موجودی مواد ترموپلاستیک در ماشینکاری CNC مقاله ما را مطالعه فرمایید.