Polyetheretherketon (PEEK) - Hochleistungsthermoplast für anspruchsvolle Anwendungen!

PEEK, ein thermoplastisches Polymer mit herausragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften, hat sich als Werkstoff der Wahl für eine Vielzahl von anspruchsvollen Anwendungen etabliert. Von der Luft- und Raumfahrt über die Automobilindustrie bis hin zur Medizintechnik finden sich Komponenten aus PEEK in immer mehr Bereichen. Dieser Artikel beleuchtet die besonderen Eigenschaften dieses Hochleistungswerkstoffs, seine vielfältigen Einsatzgebiete sowie die Herausforderungen und Chancen seiner Herstellung.

Was macht PEEK so besonders?

PEEK gehört zur Gruppe der Polyaryletherketone und zeichnet sich durch eine einzigartige Kombination von Eigenschaften aus:

• Hervorragende mechanische Festigkeit: Auch bei hohen Temperaturen behält PEEK seine Festigkeit und Steifigkeit, was ihn ideal für Anwendungen unter extremen Belastungen macht.

• Hohe Schmelztemperatur: Mit einer Schmelztemperatur von ca. 343°C kann PEEK selbst in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt werden, ohne zu erweichen oder seine Form zu verlieren.

• Chemische Resistenz: PEEK ist gegenüber vielen Chemikalien, einschließlich Säuren, Basen und Lösemitteln, beständig. Diese Eigenschaft macht ihn zum idealen Material für Anwendungen in aggressiven Umgebungen.

• Guter Verschleißwiderstand: PEEK hat eine hohe Abrasionsbeständigkeit, was ihn für Anwendungen geeignet macht, bei denen Reibung und Abrieb auftreten.

• Niedriges Reibungsverhalten: PEEK bietet einen niedrigen Reibungskoeffizienten, was ihn ideal für Gleitlager und andere Anwendungen mit geringem Reibungswiderstand macht.

• Biokompatibilität: In medizinischen Anwendungen kann PEEK dank seiner Biokompatibilität verwendet werden, ohne eine Abstoßungsreaktion des Körpers hervorzurufen.

Diese Eigenschaften machen PEEK zu einem vielseitigen Werkstoff für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen.

Einsatzgebiete von PEEK

Die beeindruckenden Eigenschaften von PEEK ermöglichen seine Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen:

• Luft- und Raumfahrt: PEEK findet Anwendung in Triebwerkskomponenten, Lagerungen, Dichtungen und anderen Teilen, die hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen standhalten müssen.

• Automobilindustrie:
  In modernen Fahrzeugen werden PEEK-Komponenten in Motorteilen, Getrieben und anderen Systemen eingesetzt, um Gewicht zu reduzieren und die Leistung zu steigern.

• Medizintechnik: PEEK wird für Implantate wie Hüftgelenke, Knieprothesen und Zahnimplantate verwendet, da es biokompatibel ist und hohe Festigkeit und Verschleißbeständigkeit bietet.

• Öl- und Gasindustrie: PEEK-Komponenten werden in Bohranlagen, Pumpen und Ventilen eingesetzt, um den extremen Bedingungen in Öl- und Gasförderstätten standzuhalten.

• Elektronik: PEEK dient als Isolationsmaterial für elektronische Bauteile und Leiterplatten aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit und seiner guten elektrischen Eigenschaften.

Herstellung von PEEK: Herausforderungen und Chancen

Die Herstellung von PEEK ist ein komplexer Prozess, der unter strengen Bedingungen stattfindet. Der Hauptrohstoff für PEEK ist 4,4’-Difluorbenzophenon, das durch eine mehrstufige Synthese mit

Hydrochinon umgesetzt wird. Diese Reaktion führt zur Bildung eines Oligomers, welches anschließend zu hochmolekularem PEEK polymerisiert wird.

Die Polymerisation erfolgt typischerweise in Lösung unter Verwendung von Katalysatoren. Die resultierenden PEEK-Granulate werden dann für die Verarbeitung zu verschiedenen Formen wie Filamenten, Platten oder Stäben verwendet.

Optimierung und Innovation

Die Herstellung von PEEK birgt sowohl Herausforderungen als auch Chancen:

• Herausforderung: Die hohe Schmelztemperatur von PEEK erfordert spezielle Verarbeitungsverfahren und -anlagen, was die Herstellungskosten erhöhen kann.
• Chance: Durch fortschrittliche Verarbeitungstechniken wie 3D-Druck oder Injektionsformen können komplexe geometrische Formen aus PEEK hergestellt werden, was neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.

Die Forschung und Entwicklung im Bereich PEEK konzentrieren sich auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, die Erweiterung des Anwendungstemperaturbereichs und die Reduzierung der Herstellungskosten.

Eigenschaft	Wert	Einheit
Schmelztemperatur	343	°C
Zugfestigkeit	90-100	MPa
Biegemodul	3.6	GPa

PEEK ist ein faszinierender Werkstoff mit einem breiten Anwendungsspektrum. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn zu einer vielseitigen Lösung für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Industrien. Die fortschreitende Forschung und Entwicklung verspricht noch weitere Innovationen und Anwendungen für diesen Hochleistungswerkstoff.