Polyetheretherketon (PEEK)

In aller Kürze

Polyetheretherketon (PEEK) ist ein hochleistungsfähiger thermoplastischer Kunststoff, der für seine herausragende mechanische Festigkeit, chemische Beständigkeit und exzellente Temperaturstabilität bekannt ist. PEEK wird vor allem in anspruchsvollen technischen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilindustrie sowie in der Öl- und Gasindustrie.

PEEK wird durch die Polymerisation von Monomeren wie Hydrochinon und Difluorbenzophenon hergestellt. Es bietet außergewöhnliche Festigkeit und Steifigkeit und bleibt auch bei extremen Temperaturen und unter chemischer Belastung stabil, was es zu einem der leistungsfähigsten Kunststoffe macht.

Grundlagen und Eigenschaften

Chemische Struktur und Zusammensetzung

PEEK gehört zur Familie der Polyaryletherketone (PAEK) und ist ein hochkristalliner Thermoplast. Seine Struktur besteht aus wiederholten Einheiten von Ether- und Ketongruppen, die durch aromatische Ringe verbunden sind. Diese molekulare Struktur verleiht PEEK seine hohe thermische Stabilität, chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit.

Eigenschaften von PEEK

Hohe Temperaturbeständigkeit: PEEK bleibt bis zu Temperaturen von etwa 250°C formstabil und kann kurzfristig sogar bis 300°C belastet werden, was es ideal für Hochtemperaturanwendungen macht.
Hervorragende chemische Beständigkeit: PEEK ist resistent gegenüber vielen aggressiven Chemikalien, darunter Säuren, Laugen, Öle und organische Lösungsmittel.
Hohe mechanische Festigkeit: PEEK bietet außergewöhnliche Festigkeit und Steifigkeit, selbst bei hohen Temperaturen und unter Belastung, was es für mechanische Anwendungen unter extremen Bedingungen geeignet macht.
Geringe Verschleiß- und Abriebneigung: Dank seiner Härte und Zähigkeit zeigt PEEK eine hervorragende Verschleißfestigkeit, auch bei gleitenden oder rotierenden Anwendungen.
Gute elektrische Isoliereigenschaften: PEEK weist gute elektrische Isolationseigenschaften auf und bleibt auch bei hohen Temperaturen stabil.
Biokompatibilität: PEEK ist biokompatibel und wird häufig in der Medizintechnik, etwa bei Implantaten, eingesetzt.

Anwendung in der Industrie

Luft- und Raumfahrt

PEEK wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie wegen seiner hohen Temperaturbeständigkeit und Festigkeit verwendet. Es ersetzt oft Metallteile, da es das Gewicht reduziert und dennoch den extremen Umweltbedingungen widersteht. Typische Anwendungen sind Lager, Dichtungen und Isolierungen für elektrische Komponenten.

Automobilindustrie

In der Automobilproduktion findet PEEK Anwendung in Hochleistungsbauteilen wie Zahnrädern, Lagern, Pumpen und Dichtungen, die hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind. PEEK wird hier aufgrund seiner Verschleißfestigkeit und chemischen Beständigkeit bevorzugt, besonders in Bereichen, die starker Reibung und hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Medizintechnik

PEEK wird aufgrund seiner Biokompatibilität und Sterilisierbarkeit häufig in medizinischen Implantaten, chirurgischen Instrumenten und Zahnimplantaten eingesetzt. Es ist eine attraktive Alternative zu Metallen wie Titan, da es leichter, biokompatibel und röntgenstrahlendurchlässig ist, was in der bildgebenden Diagnostik von Vorteil ist.

Öl- und Gasindustrie

Aufgrund seiner hervorragenden Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen, Druck und Chemikalien wird PEEK in der Öl- und Gasindustrie für Dichtungen, Ventile und Lager verwendet. Das Material bleibt auch in tiefen Bohrlöchern und unter extremen Bedingungen stabil.

Herstellungsprozess

Polymerisation von PEEK

PEEK wird durch die nukleophile Substitutionsreaktion von Monomeren wie Hydrochinon und Difluorbenzophenon hergestellt. Der Prozess erfolgt in einem organischen Lösungsmittel bei hohen Temperaturen. Nach der Polymerisation wird das PEEK in Granulatform gebracht, um es weiterzuverarbeiten.

Verarbeitungsverfahren

Spritzguss: PEEK wird in Spritzgussmaschinen geschmolzen und in Formen eingespritzt, um komplexe Teile mit hoher Präzision herzustellen. Dies ist ein häufiges Verfahren für die Produktion von technischen Bauteilen.
Extrusion: PEEK kann extrudiert werden, um Platten, Stangen oder Profile zu erzeugen, die dann weiterverarbeitet werden können.
Bearbeitung: Aufgrund seiner Festigkeit und Steifigkeit kann PEEK auch mechanisch bearbeitet werden, insbesondere für präzise Bauteile in anspruchsvollen Anwendungen.

Vor- und Nachteile von PEEK

Vorteile

Hervorragende Hochtemperatureigenschaften: PEEK bleibt auch bei extrem hohen Temperaturen stabil und bietet ausgezeichnete mechanische Eigenschaften.
Chemische Beständigkeit: PEEK ist gegen eine breite Palette von Chemikalien resistent, einschließlich aggressiver Säuren und Lösungsmittel.
Hohe mechanische Festigkeit: Es zeigt außergewöhnliche Festigkeit und Steifigkeit, sogar bei hohen Temperaturen.
Biokompatibilität: Es kann sicher in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden.
Gute Verschleißfestigkeit: PEEK eignet sich hervorragend für gleitende oder bewegliche Bauteile, die starker Reibung ausgesetzt sind.

Nachteile

Hohe Kosten: PEEK ist deutlich teurer als herkömmliche Kunststoffe wie Polypropylen oder Polyethylen, was es für kostensensible Massenanwendungen weniger geeignet macht.
Schwierige Verarbeitung: Aufgrund seiner hohen Schmelztemperatur (ca. 343°C) und der besonderen Anforderungen bei der Verarbeitung ist der Produktionsprozess anspruchsvoll.
Geringere Verfügbarkeit: Im Vergleich zu gängigen Kunststoffen ist PEEK weniger weit verbreitet, was die Verfügbarkeit einschränken kann.

PEEK in der Dichtungstechnik

In der Dichtungstechnik wird PEEK häufig für Dichtungen und Stützelemente verwendet, die extremen Temperaturen, chemischen Substanzen und mechanischen Belastungen standhalten müssen. PEEK-Dichtungen finden sich in Hochdruckventilen, Pumpen und bei Anwendungen in der Öl- und Gasförderung. Es bietet eine hohe Dichtungsintegrität, auch unter extremen Bedingungen, wo andere Materialien versagen würden.

Häufige Fragen zu PEEK

Ist PEEK für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen geeignet?

Ja, PEEK kann Temperaturen von bis zu 250°C dauerhaft aushalten und bleibt auch bei kurzen thermischen Spitzen von bis zu 300°C stabil.

Kann PEEK recycelt werden?

PEEK kann recycelt werden, allerdings ist das Recycling aufgrund seiner speziellen Eigenschaften und des hohen Wertes des Materials technisch anspruchsvoll und seltener als bei herkömmlichen Kunststoffen.

Wie verhält sich PEEK gegenüber Metallen?

PEEK ist eine hervorragende Alternative zu Metallen in vielen technischen Anwendungen. Es ist leichter, bietet aber vergleichbare mechanische Eigenschaften wie einige Metalle und ist gleichzeitig korrosionsbeständiger.

Ist PEEK für den Einsatz in der Medizintechnik zugelassen?

Ja, PEEK ist biokompatibel und wird häufig in der Medizintechnik verwendet, insbesondere für Implantate und chirurgische Instrumente.

Polyetheretherketon (PEEK) ist ein Hochleistungskunststoff, der in anspruchsvollen Anwendungen aufgrund seiner hohen Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit sowie seiner außergewöhnlichen mechanischen Festigkeit unverzichtbar ist.

Obwohl die hohen Kosten und die anspruchsvolle Verarbeitung seine Anwendung auf Spezialbereiche beschränken, bleibt PEEK eine unverzichtbare Wahl für kritische Anwendungen in der Luftfahrt, Automobilindustrie, Medizintechnik und der Öl- und Gasindustrie.