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Harzdaten
PEEK

Poliéter Éter Cetona

PEEK·Hochleistungskunststoffe·Teilkristallin

PEEK (Polyetheretherketon) ist der unbestrittene König der Hochleistungsthermoplaste: das Material mit der besten universellen Kombination aus Wärmebeständigkeit (Dauergebrauch bei 250°C), Chemikalienbeständigkeit (nur von konzentrierter H₂SO₄ angegriffen) und mechanischer Festigkeit (100 MPa Zugfestigkeit, 3,6 GPa Modul) unter allen großtechnisch produzierten Kunststoffen. Entwickelt von ICI (Imperial Chemical Industries) in UK in den 1970er Jahren und 1981 von Victrex kommerzialisiert —das den Weltmarkt weiterhin dominiert—, sind heute die großen Drei Victrex, Solvay KetaSpire und Evonik Vestakeep.

Er ist teilkristallin, mit Schmelzpunkt von 343°C und Tg von 143°C. Verarbeitung bei Masse 370-420°C, Werkzeug 160-190°C (heißes Werkzeug obligatorisch für gute Kristallisation), Trocknung 150°C × 3 h. Kohlenstofffaserverstärkte Typen (CFR-PEEK) heben den Modul von 3,6 auf 15+ GPa und HDT von 152°C auf 327°C —sie sind der Rohstoff für Luft- und Raumfahrt-Brackets, die Aluminium und Titan ersetzen, was 40-60% Gewicht spart.

Dominante Anwendungen: Luft- und Raumfahrt (Brackets, Befestigungselemente, Drahtisolierung, Öl- und Gas-Downhole-Tooling), medizinische Implantate (Wirbelsäulenkäfige, orthopädische Fixierungen, dentale Abutments —der PEEK-Modul liegt nahe am Knochen), Premium-Automotive (Lager, Dichtungen). Kehrseite: extreme Kosten —$50-100/kg industriell, $200-400/kg Medical Implant Grade. Verarbeiten Sie PEEK? Teilen Sie Ihre Erfahrungen mit heißen Werkzeugen und Kristallinität in den Kommentaren.

Die in diesen Datentabellen angegebenen Bereiche wurden vom MVPS-Team aus verschiedenen Parameterblättern und der Fachliteratur zusammengestellt und integrieren die unteren und oberen Grenzwerte für jeden Materialtyp.

Diese Informationen müssen bei der Entwicklung von Spritzgießprozessen sorgfältig geprüft werden. Die endgültigen Bereiche und Verarbeitungstoleranzen liegen in der Verantwortung des zuständigen Ingenieurs.

Diese Bereiche werden nicht zur Festlegung spezifischer Prozesstoleranzen empfohlen. MVPS empfiehlt stets, das Datenblatt des Herstellers anzufordern und zu konsultieren.

Allgemeine Eigenschaften

Chemische StrukturTeilkristallin
Spezifisches Gewicht (Dichte)1,3:1
L/D-Verhältnis16 – 24
Verdichtungsverhältnis2,5 – 3
Tonnage-Faktor6,18 – 7,72kN/cm²
Temperaturleitfähigkeit0,1131mm²/s
Max. Scherrate40.0001/s
Schwindung1,2 – 1,6%
Mahlgut⚠ Vorsicht
Wärmeformbeständigkeit (HDT) @ 1,82 MPa149°C
Glasübergang (Tg) @ 10°C/min143°C
Vicat-Erweichung @ 50N250°C

Trocknung

Trocknungstemperatur141 – 149°C
Trocknungszeit2 – 6h
Empfohlene Restfeuchte0,05%
Empfohlener TrocknertypTrockenmittel
Taupunkt-40°C

Temperaturen

Massetemperatur (Melt)354 – 377°C
Düse360 – 399°C
Vorne379 – 410°C
Mitte368 – 399°C
Hinten349 – 379°C
Entformung116 – 213°C
Werkzeug (Kühlung)99 – 202°C
Einzugszone35 – 79°C

Verarbeitung

Staudruck2,1 – 3,4bar
Schneckendrehzahl50 – 100RPM
EinspritzgeschwindigkeitHoch
Zylinderauslastung25 – 75%
Einspritzdruck700 – 1.400Pbar
Nachdruck175 – 1.120Pbar
Restmassepolster6,4 – 12,7mm

Werkzeug

Angusskanal-Durchmesser3,05 – 6,1mm
Anschnitt-Durchmesser0,76 – 1,52mm
Anschnittfläche0,46 – 1,82mm²
Wandstärke0,51 – 3,05mm

Entlüftung

Tiefe (Vent Depth)0,0203 – 0,0406mm
Steg (Vent Land)0,508 – 1,02mm
Breite (Vent / Clearance)3,05 – 7,62mm
Entlastung (Relief Channel)0,127 – 0,254mm

Häufig gestellte Fragen

**PEEK** (Polyetheretherketon) ist ein aromatischer **teilkristalliner** Thermoplast mit einer chemischen Struktur aus alternierenden Ether- (-O-) und Keton- (-CO-) Gruppen zwischen Phenylringen. Diese molekulare Steifigkeit verleiht ihm: **Tm 343°C** (eine der höchsten aller kommerziellen Thermoplaste), **Tg 143°C**, **Dauergebrauch 250-260°C**, **nahezu universelle Chemikalienbeständigkeit**, **außergewöhnliche Biokompatibilität** und **ausgezeichnete Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit**. Es ist der einzige Thermoplast, der metallähnliche Eigenschaften (Festigkeit, Temperatur) mit den Vorteilen von Kunststoffen (Gewicht, Formgebung, keine Korrosion) kombiniert.
Drei globale Hersteller dominieren ~95% des Marktes: - **Victrex** (UK, der Pionier, 1981) —das Original-"PEEK". Typen: Victrex PEEK 150G (Standard), 450G (Hochviskos), CA30 (30% CF), HMF (High Modulus Filler). - **Solvay** (Belgien) — Marke **KetaSpire**. Stark in Medical und Aerospace. - **Evonik** (Deutschland) — Marke **Vestakeep**. Marktführer bei Medical Implant Grade (Vestakeep i4 entspricht ASTM F2026 für Permanentimplantate). Sekundäre Hersteller: **Gharda** (Indien), **Jilin Joinature, ZyPEEK** (China — schnell skalierend), **Drake Plastics** (USA, Spezialbearbeitung).
- **Trocknung**: 150°C × 3-4 h im Trockenlufttrockner (empfohlen 6 h für Implant-Typen). Taupunkt <-40°C. - **Masse**: 370-420°C. Einige CF-Typen erreichen 430°C. - **Werkzeug**: **160-190°C obligatorisch** für optimale Kristallinität (30-35%). Bei Formgebung mit kaltem Werkzeug (<150°C) kommt das Teil amorph heraus und verliert 30-50% der Eigenschaften. - **Verweilzeit**: <15-30 min (PEEK ist thermisch stabil, einer seiner Vorteile). - **Schnecke und Zylinder**: Hochtemperaturstähle, idealerweise mit Ni-Basis- oder Stellite-Beschichtung gegen Verschleiß bei CF-Typen.
PEEK mit heißem Werkzeug erreicht **30-35% Kristallinität** —teilkristalline Phase mit vollen Eigenschaften: 100 MPa Zugfestigkeit, 152°C HDT, breite Chemikalienbeständigkeit. Bei Formgebung mit **kaltem Werkzeug** (<150°C) kommt das Teil **amorph** heraus (Kristallinität <5%): verliert Steifigkeit (Modul sinkt um 30%), HDT fällt auf ~145°C (genau Tg), und wird anfällig für Spannungsrisse in Lösungsmitteln. **Lösung, wenn kaltes Werkzeug unvermeidlich**: **Post-Mold-Annealing** bei 200°C × 2-4 h zur Kristallinitätsinduktion. Nicht empfehlenswert für Teile mit strengen Toleranzen, da diese während des Annealings schrumpfen.
- **Strukturelle Brackets** als Aluminiumersatz: 40-60% leichter, keine galvanische Korrosion mit Carbon-Composites, die moderne Flugzeuge dominieren. Airbus A350, Boeing 787 verwenden sie intensiv. - **Drahtisolierung** und Avionik-Steckverbinder: PEEK breitet keine Flamme aus (V-0 inhärent) und widersteht 250°C dauerhaft —kritisch in Motoren. - **Öl- und Gas-Downhole-Tooling**: Ventile, Dichtungen, Verbinder, die 200°C+ und H₂S in tiefen Bohrungen ohne Degradation aushalten müssen. - **Nicht-metallische Motorkomponenten**: Lager, rotierende Dichtungen, Hilfsteile in Turbofan-Triebwerken. - **Nicht-metallische Buchsen und Lager** für Flugsteuerungsmechanismen.
Fünf einzigartige Gründe: - **(1) Elastischer Modul nahe dem kortikalen Knochen** (3,6 GPa vs 18 GPa beim Knochen vs 110 GPa beim Titan). Dies **reduziert das Stress-Shielding** —wenn ein Implantat viel steifer als der Knochen ist, verliert der Knochen rund um das Implantat an Dichte durch Nichtnutzung. - **(2) Röntgendurchlässig** (X-ray transparent) —der Arzt kann den darunterliegenden Knochen in postoperativen Bildern sehen, unmöglich mit Titan. - **(3) MRT-kompatibel** —keine metallischen Artefakte. - **(4) Biokompatibilität entspricht ISO 10993** und ASTM F2026. - **(5) Sterilisierbar** durch Gamma, EtO und Autoklav in mehreren Zyklen ohne Degradation. Hauptanwendungen: **Wirbelsäulenkäfige** (intervertebrale Käfige — der größte Markt), **orthopädische Fixierungen** (Platten, Schrauben), **dentale Abutments**, **personalisierte Schädelprothesen**.
**Anisotrop und kristallinitätsabhängig**: - **Unverstärkt teilkristallin** (mit heißem Werkzeug): 1,0-1,5% in Fließrichtung, 1,5-2,0% quer. - **30% GF**: 0,3-0,6% MD, 0,8-1,2% TD. - **30% CF**: 0,1-0,3% MD, 0,6-1,0% TD —sehr anisotrop wegen Faserausrichtung. - **Amorph (kaltes Werkzeug)**: 0,5-0,8%, nahezu isotrop, aber mit degradierten Eigenschaften. Die hohe Schwindung von teilkristallinem PEEK erfordert **sorgfältige Übermaß-Werkzeugauslegung** —nicht wie bei verstärktem PA, wo Sie 0,4% Versatz haben; mit PEEK denken Sie an 1,2-1,5%.
Die vier Hochleistungs-Konstruktionskunststoffe — Familie der "Super-Kunststoffe": - **PEEK**: das beste insgesamt, teilkristallin. Chemikalien-, Ermüdungs-, Temperaturbeständigkeit. Höchste Kosten. - **PEI** ([Polyetherimid Ultem](/de/desktop/datos-de-resina/pei)): amorph, transparent, HDT 200°C, mittlere Kosten. Aerospace-Interieurs, Hochfrequenz-Steckverbinder. - **PPS** ([Polyphenylensulfid](/de/desktop/datos-de-resina/pps)): teilkristallin, HDT 260°C, ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit. Robuste SMT-Steckverbinder, Automotive. - **PPSU** ([Polyphenylsulfon](/de/desktop/datos-de-resina/ppsu)): amorph, transparent, maximale Hydrolysebeständigkeit (unendlich oft sterilisierbar). Wiederverwendbar-Medical. **Regel 2026**: maximale Leistung → PEEK. Amorphe Leistung + Transparenz → PEI. Automotive-Volumen mit guter Leistung → PPS. Wiederholte Sterilisation + Transparenz → PPSU.
**Ja, mechanisch und chemisch**. Jungfräuliches PEEK + 25-50% Regrind wird routinemäßig in industriellen Typen ohne signifikanten Eigenschaftsverlust verwendet —PEEK hat **außergewöhnliche thermische Stabilität**, widersteht mehreren Extruderdurchgängen. **Implant-Grade-Einschränkung**: Regrind ist regulatorisch nicht erlaubt. Aber **post-industrielles recyceltes PEEK** wird als Zwischentyp zu ~60% des Virgin-Preises verkauft und in nicht-strukturellem Aerospace, Öl & Gas, technischen Industrieteilen verwendet. Closed-Loop-Programme bei Airbus und Boeing erfassen strukturellen PEEK-Bearbeitungsabfall.
**$50-100/kg industriell**, **$200-400/kg Implant-Grade**, vs $2 für PE. Gründe: - **Teure Monomere**: 4,4'-Difluorbenzophenon und Hydrochinon sind teure Zwischenprodukte. - **Hochtemperatur-Polymerisation** (340°C+) in Diphenyl-Sulfon-Lösungsmittel. - **Geringe Produktionsvolumen**: ~10-15 Tausend Tonnen/Jahr global (vs 110 Millionen für PE). - **Hochwertiger Markt**: 1 kg PEEK ersetzt 3-5 kg Titan in der Luft- und Raumfahrt = riesige ROI auch wenn das Material teuer ist. **Wann lohnt es sich?**: wenn Gewicht (Aerospace), Temperatur (Triebwerke) oder Biokompatibilität (Medical) das Material **enabling** machen, nicht Commodity. Ein Aluminium-Bracket kostet $5; das gleiche in PEEK kostet $50, **spart aber 0,5 kg × 30 Jahre Lebensdauer × Wert des in der Luftfahrt gesparten Kraftstoffs** = zahlt sich 10-20× zurück.

Quellen

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