Quelles sont les directives pour le moulage par injection du PEEK ?

 

Propriétés, caractéristiques et applications du PEEK  

Les concepteurs de produits et les ingénieurs sont souvent submergés par le nombre de plastiques de moulage par injection parmi lesquels ils doivent choisir pour trouver le matériau idéal pour leur fabrication.

Il existe des milliers de variantes de plastique, des plastiques courants aux polymères haute performance utilisés dans des environnements d'exploitation très exigeants. Chez Ming-Li, nous disposons d'un stock de plus de 40 résines et nous accordons une attention particulière au choix des matériaux et conseillons nos clients avec le plus grand soin.

Parmi le petit nombre de polymères haute performance, la famille PAEK (Polyaryléthercétone) est en tête, et parmi ceux-ci, le PEEK (Polyétheréthercétone) est le plus populaire.

Voici pourquoi : de nombreux polymères haute performance répondent à une ou deux exigences, comme la résistance aux températures extrêmes ou aux produits chimiques. Cependant, la plupart d’entre eux sont décevants face à d’autres exigences, telles que la résistance à l’usure ou la résistance mécanique.

Le PEEK, cependant, possède plusieurs de ces propriétés : résistance mécanique, résistance à l’usure, résistance à la chaleur et résistance chimique. Il est facile à transformer et recyclable.

Ses autres propriétés comprennent l'isolation électrique, la résistance à la corrosion et une grande pureté.

De plus, comme le PEEK peut être produit en série par moulage par injection sans nécessiter d'usinage des métaux ni de polymérisation des thermodurcissables, le nombre d'étapes de fabrication est réduit. Il en résulte des gains de temps et de coûts.

Le PEEK offre souvent des performances supérieures au métal dans les environnements difficiles. C'est pourquoi il est couramment utilisé dans la fabrication de composants aérospatiaux et automobiles, de dispositifs médicaux, de pièces de machines, de semi-conducteurs et de machines électriques et électroniques.

 

Exemples de composants PEEK :  

• Automobile : Pièces de moteur, pièces de transmission à vitesse variable, pièces de direction, composants de freinage.
• Machines de bureau : griffes de photocopieur, roulements spéciaux résistants à la chaleur, chaînes, engrenages.
• Dispositifs médicaux : pièces d’endoscopes et nettoyeurs dentaires, implants, dispositifs chirurgicaux, prothèses articulaires.
• Aérospatiale : Isolateurs et isolateurs électriques, connecteurs de batterie, boîtiers d'éclairage externes, joints, raccords, supports, colliers de serrage et isolation thermo-acoustique.

Voici ce que nos experts de Ming-Li estiment que vous devriez savoir sur le PEEK pour vous aider à décider s'il s'agit du matériau adapté à vos besoins.

 

Propriétés du plastique PEEK

Le PEEK est un matériau semi-cristallin et opaque appartenant à la famille des polymères polycétones (PAEK), composé de groupements aryle, éther et cétone. Les groupements aryle et cétone lui confèrent rigidité et résistance, assurant ainsi de bonnes performances mécaniques et un point de fusion élevé. Le groupement éther lui confère sa flexibilité (donnant au PEEK une grande robustesse) et son inertie chimique (lui assurant une résistance aux produits chimiques).

Examinons de plus près ses propriétés, son comportement et son influence sur le choix des matériaux dans différentes industries :

• Haute résistance à la chaleur . Les tests montrent que le PEEK possède un point de fusion élevé de 341 °C, une température de transition vitreuse élevée de 143 °C et une température d'utilisation continue pouvant atteindre 260 °C. Ces caractéristiques expliquent son utilisation répandue dans des environnements thermiquement agressifs tels que les industries pétrolière et gazière et automobile.
• Résistance chimique et à la corrosion . Le PEEK présente une excellente résistance à l'eau et à de nombreux solvants (même exposés à des conditions de vapeur à haute température et haute pression). Il peut ainsi supporter les environnements chimiquement agressifs de l'industrie pétrolière et gazière, notamment les canalisations sous-marines, les engrenages et les machines. Il résiste également au kérosène, aux fluides hydrauliques et aux produits de dégivrage utilisés dans l'industrie aérospatiale.
• Résistance à l'usure. Les tests démontrent que le PEEK est plus durable que de nombreux autres polymères et même que certains métaux. Il supporte des charges élevées à haute température sans déformation permanente (fluage). Son faible coefficient de frottement réduit l'usure, le bruit, les vibrations et les émissions, ce qui en fait un matériau idéal pour les pièces automobiles. La fatigue, résultant de pressions et de contraintes répétées, est un autre indicateur d'usure, et le PEEK y résiste également de manière exceptionnelle. Plus léger que les métaux comparables, il est très apprécié dans les secteurs automobile et aérospatial, car il améliore le rendement énergétique des véhicules. Son exceptionnelle résistance à l'usure le rend également précieux pour la fabrication d'implants médicaux.
• Biocompatibilité . Le PEEK est non toxique et non nocif pour les tissus vivants et conserve ses propriétés dans le corps humain pendant de longues périodes. Cette caractéristique le rend populaire pour la fabrication de composants et d'implants médicaux. Cependant, en raison de sa structure chimique biologiquement inerte, le PEEK présente une faible adhésion au tissu osseux implanté in vivo.
• Résistance à la traction. Renforcés par des fibres de carbone, les matériaux à base de PEEK peuvent atteindre une résistance à la traction de 29 000 psi jusqu’à 299 °C. Ils constituent ainsi une option plus résistante et plus rigide que le nylon, l’acétal (polyoxyméthylène ou POM), le polyester et le polycarbonate.
• Faible inflammabilité. Le PEEK, classé V-0 selon la norme UL 94, résiste à la combustion jusqu'à près de 600 °C. Il dégage également peu de fumée, même en cas de combustion à des températures extrêmes. C'est l'une des raisons pour lesquelles il est fréquemment utilisé dans la fabrication de pièces pour avions commerciaux.
• Bonne isolation. Le PEEK possède une résistivité volumique et de surface élevée, ce qui lui permet de conserver de bonnes performances d'isolation même en cas de variations importantes de température et d'environnement.
• Recyclable . Les molécules de PEEK sont très stables, ce qui permet de le recycler plusieurs fois sans altérer ses propriétés. Les fabricants peuvent ainsi réduire leurs coûts de gestion des déchets et atteindre leurs objectifs de développement durable.

 

Quels sont les types de plastique PEEK ?

Le PEEK se décline en cinq qualités en fonction de sa composition et des variations de ses propriétés qui influencent les applications pour lesquelles il est le mieux adapté :

1. Le PEEK non chargé n'est renforcé par aucun autre matériau et représente la version la plus basique de ce polymère. C'est le type le plus résistant aux produits chimiques.

2. Le PEEK renforcé de fibres de carbone contient 30 % de fibres de carbone et est le type le plus résistant et le plus rigide. Il est également 7 % plus léger que le PEEK renforcé de fibres de verre.

3. Le PEEK renforcé de fibres de verre contient 30 % de fibres de verre et est plus résistant et plus rigide que le PEEK non chargé. Il offre également d'excellentes propriétés d'isolation électrique et thermique.

4. Le roulement PEEK est chargé à 20 % de PTFE et renforcé de carbone avec du graphite pour réduire le coefficient de frottement, offrant une meilleure résistance à l'usure et une capacité de dissipation de chaleur par frottement plus élevée.

5. PEEK dissipateur d'électricité statique, détectable aux métaux et aux rayons X, et fabrications sur mesure . Ces types de PEEK ont été conçus pour répondre aux exigences spécifiques des clients en matière d'applications. Par exemple, le PEEK dissipateur d'électricité statique est conçu pour une utilisation en toute sécurité dans les environnements exigeant des matériaux non conducteurs.

 

Considérations particulières pour le moulage par injection du PEEK

Bien que le PEEK présente de nombreux atouts en termes de performances, son utilisation comporte néanmoins des défis.

• Prix élevé. Le PEEK coûte plus cher que les matières plastiques techniques standard.
• La rigidité du PEEK pourrait rendre difficile, voire impossible, l'obtention de certains niveaux de contournage.
• Selon sa composition, le PEEK est livré avec des acides tels que l'acide sulfurique concentré, l'acide nitrique ou l'acide chromique. Cela le rend moins adapté à certaines applications.
• Le PEEK présente une faible résistance aux UV, mais cette faiblesse peut être compensée par l'ajout d'un additif de carbone à la formulation du matériau afin de lui conférer une résistance aux UV.

 

Le PEEK est-il le meilleur matériau pour vos besoins ?

Si vous recherchez une solution de matériau de moulage par injection qui offre un équilibre entre vos besoins de performance, votre budget et vos objectifs environnementaux et de durabilité, le PEEK figurera en tête de liste (ou presque !).

Mais est-ce fait pour vous ?

Le PEEK vous permettra de fabriquer des pièces plus légères, plus résistantes et plus durables aux produits chimiques. Toutefois, compte tenu de son coût supplémentaire, il est essentiel d'évaluer le retour sur investissement de ce matériau. Consulter un expert en sélection de matériaux chez Ming-Li vous aidera à prendre la bonne décision. Nous vous accompagnerons tout au long d'un processus de conception et de fabrication efficace qui vous permettra de commercialiser vos produits, même les plus complexes, en quelques semaines seulement.

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À propos de Ming-Li

Fondée en 1983, Ming-Li Precision est une entreprise innovante dans le domaine de la fabrication numérique à la demande et continue de mener des avancées significatives en matière de moulage par injection et de prototypage rapide. Nous savons comment livrer un produit de haute qualité dans les délais et le budget impartis. Conçue pour être agile, Ming-Li emploie une équipe d'experts en moulage par injection et adopte une approche centrée sur l'ingénierie pour chacune de ses activités. Des dizaines de milliers de concepteurs de produits et d'ingénieurs chez nos clients font confiance à Ming-Li pour donner vie à leurs projets.

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