O Peek é reconhecido mundialmente como um dos termoplásticos de melhor desempenho. É amplamente utilizado em áreas que exigem desempenho extremamente alto, como dispositivos médicos, aeroespacial, fabricação automotiva e indústrias eletrônica e elétrica.
Nesses campos, há um grande número de peças de PEEK que precisam ser produzidas em massa, como invólucros de sensores em motores automotivos, conectores de precisão em aparelhos eletrônicos, pequenos componentes estruturais em equipamentos médicos, etc. Essas peças podem ser produzidas com eficiência por meio da moldagem por injeção de PEEK.
No entanto, a moldagem por injeção de PEEK não só exige requisitos mais elevados para equipamentos e materiais de molde, como também exige um controle de processo mais rigoroso. Se o Peek for processado usando o mesmo processo do plástico comum, isso pode facilmente levar à perda de qualidade e afetar o desempenho final do produto.
Portanto, neste artigo, compartilharemos a experiência da moldagem por injeção de PEEK sob os 8 aspectos a seguir e suas diferenças em relação à moldagem por injeção de plástico comum. Considerando o rigor, consulte um especialista antes de iniciar seu projeto.
1. Máquina de moldagem por injeção de PEEK
Como o PEEK possui características como resistência a altas temperaturas e ao desgaste, seu ponto de fusão chega a 343°C, e a temperatura real de processamento precisa atingir 340-400°C. Uma temperatura de processamento tão alta excede em muito a dos plásticos comuns, e as máquinas de moldagem por injeção comuns dificilmente suportam ambientes tão elevados, sendo necessária uma máquina de moldagem por injeção especial para altas temperaturas.
Além disso, é melhor usar um design de parafuso duplo, que pode agitar e misturar o plástico de forma mais completa, fazendo com que o PEEK derreta de forma mais uniforme em altas temperaturas.
O design de rosca dupla também auxilia na remoção de umidade e substâncias voláteis do plástico, além de possuir forte capacidade de transporte, permitindo a injeção do plástico fundido no molde em velocidades mais altas, melhorando a eficiência da produção. Vale ressaltar que, para prolongar a vida útil, recomenda-se que a rosca seja feita de liga resistente ao desgaste.
Então, normalmente a relação L/D fica entre 18:1 e 24:1, para que o plástico tenha um tempo de residência e uma distância de mistura suficientemente longos no parafuso, garantindo plastificação completa e mistura uniforme.
2. Projeto de molde PEEK
Também existem diferenças entre os moldes de PEEK e os moldes comuns. O canal de injeção do PEEK precisa ser maior, geralmente projetado para ter 2/3 da espessura máxima da parede do produto, com um diâmetro de pelo menos 6 mm, para garantir uma boa capacidade de enchimento do molde.
Quanto à sistema de refrigeraçãoOs moldes de PEEK requerem resfriamento por via espiral, com temperatura do molde controlada entre 40 e 60°C, e a diferença de temperatura não deve exceder 3°C, caso contrário, podem ocorrer deformações e empenamentos. Plásticos comuns não são tão rigorosos.
3. Pré-tratamento de material PEEK
Como o PEEK possui uma absorção de umidade relativamente forte, ele deve ser seco em equipamento de secagem a 150-180°C por 3-4 horas antes do processamento para garantir que o teor de umidade seja ≤ 0.02% (norma ASTM D6287). Se não for suficientemente seco, as peças moldadas finais podem apresentar defeitos óbvios, como manchas prateadas e bolhas.
Em comparação, plásticos comuns como o ABS geralmente só precisam ser secos a 80-100 ℃ por duas horas.
4. Velocidade de injeção e pressão de retenção
Como o PEEK é extremamente sensível a flutuações nos parâmetros do processo, a velocidade de injeção e a pressão de retenção devem ser controladas com precisão. Por exemplo, recomenda-se manter a velocidade de injeção entre 30 e 80 mm/s, e a pressão de retenção deve ser ajustada em 60% a 80% da pressão de injeção. Plásticos comuns têm uma tolerância maior; as velocidades de injeção podem até exceder 100 mm/s.
5. Requisitos de temperatura para moldagem por injeção de PEEK
Primeiro, o ponto de fusão do PEEK é de cerca de 343°C, e a temperatura do cilindro precisa atingir entre 340°C e 400°C. Somente dentro dessa faixa de temperatura o PEEK pode fundir completamente, formar uma fusão uniforme e preencher todo o molde com mais facilidade, garantindo assim a integridade e a precisão dimensional do produto. Em comparação, plásticos comuns, como PP ou PE, normalmente requerem uma temperatura do cilindro de apenas 160-280°C.
Em segundo lugar, na parte do bico, o PEEK requer um anel de aquecimento totalmente fechado, com temperatura controlada de forma independente, que precisa ser regulada em torno de 380-400°C para evitar que o material fundido se solidifique no bico. Plásticos comuns não são tão exigentes; a temperatura do bico pode ser até ligeiramente inferior à do cilindro, sem necessidade de isolamento adicional.
O último requisito de temperatura é a temperatura do molde. Os moldes de PEEK precisam ser aquecidos a 150-200°C para atingir a cristalinidade ideal, enquanto as temperaturas dos moldes de plástico comuns ficam geralmente entre 30-80°C. Se a temperatura do molde for insuficiente, a peça de PEEK moldada estará propensa à formação de estrutura amorfa, o que resultará em desempenho reduzido.
6. Defeitos na moldagem de PEEK
Durante o processamento, o PEEK apresentará alguns defeitos específicos. Por exemplo, se o bico não tiver função de retração, formarão pontos de slug frios; se o teor de umidade não estiver dentro dos padrões, aparecerão listras prateadas; e podem ocorrer manchas pretas devido a resíduos de alta temperatura. Esses problemas são relativamente raros em plásticos comuns.
7. Pós-tratamento PEEK
Para eliminar o estresse interno das peças PEEK, peças complexas geralmente precisam de tratamento de recozimento a 200-220°C por 2 a 4 horas após a moldagem. Plásticos comuns basicamente não precisam de recozimento; no máximo, é realizado rebarbação ou tratamento por pulverização.
Por que peças complexas? Porque peças complexas geralmente têm paredes mais espessas, formatos irregulares ou múltiplos pontos de conexão, o que as torna mais propensas a gerar tensões internas durante a moldagem por injeção.
Além disso, os requisitos de precisão dimensional e desempenho mecânico de peças complexas são geralmente maiores, por isso é necessário eliminar o estresse interno para garantir que a qualidade das peças atenda aos requisitos.
8. Custo e Ciclo de Produção do PEEK
Por fim, vamos falar sobre custo e ciclo de produção. O preço da matéria-prima do PEEK é altíssimo, dezenas de vezes maior que o dos plásticos comuns. Atualmente, o preço de mercado do PEEK está entre 500,000 e 1.2 milhão de RMB por tonelada. Em contraste, materiais plásticos comuns, como o PP, custam apenas 10,000 a 20,000 RMB por tonelada.
Além disso, o equipamento de moldagem por injeção de alta temperatura também é 2 a 3 vezes mais caro que o equipamento comum.
Em termos de ciclo de produção, o PEEK esfria lentamente. Cada milímetro de espessura de parede pode exigir de 20 a 60 segundos de resfriamento, enquanto os plásticos comuns geralmente precisam de apenas 5 a 15 segundos.
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