Lorsque vous choisissez le bon matériau composite PEEK, vous vous retrouvez toujours dans une situation délicate et ne savez pas quel matériau choisir. Aujourd'hui, nous allons comparer le PEEK non chargé et le PEEK en fibre de carbone pour améliorer vos connaissances sur les matériaux PEEK.
Le PEEK non chargé est un polymère thermoplastique hautes performances à base de résine pure 100% sans charges ni renforts. Il est de couleur beige ou naturelle à température ambiante et peut être transformé en divers profilés semi-finis, tels que des feuilles PEEK, des tiges PEEK, des tuyaux PEEK, etc. Il présente l'allongement et la ténacité les plus élevés, d'excellentes propriétés mécaniques et chimiques et convient aux applications qui nécessitent une stabilité chimique et une conformité FDA. Il peut être utilisé en continu dans des environnements à haute température de 250 °C.
Le PEEK chargé de carbone est appelé CF PEEK. Différentes proportions de fibres de carbone, telles que 10%-30%, sont ajoutées au PEEK non chargé pour améliorer les performances du PEEK. Bien entendu, les performances seront différentes si des proportions différentes sont ajoutées.
Nous utilisons généralement la fibre de carbone 30% comme référence. La couleur du PEEK chargé de carbone est généralement noire. Par rapport au PEEK non chargé, le PEEK en fibre de carbone améliore considérablement la résistance à la compression, la rigidité et la résistance à l'usure, réduit le coefficient de dilatation thermique et augmente la conductivité thermique. Il est très adapté aux applications qui nécessitent une résistance élevée et une résistance élevée à l'usure. Et des accessoires à haute stabilité thermique.
| Propriété | PEEK non rempli | PEEK chargé de carbone | Résultats |
| Densité | 1,31 g/cm³ | 1,41 g/cm³ | / |
| Résistance à la traction | 16 000 psi (110 MPa) | 19 000 psi (131 MPa) | PEEK chargé de carbone |
| Module de traction | 500 000 psi (3 448 MPa) | 1 100 000 psi (7 586 MPa) | PEEK chargé de carbone |
| Résistance à la flexion | 25 000 psi (172 MPa) | 25 750 psi (177 MPa) | PEEK chargé de carbone |
| Module de flexion | 600 000 psi (4 137 MPa) | 1 250 000 psi (8 620 MPa) | PEEK chargé de carbone |
| Résistance à la compression | 20 000 psi (138 MPa) | 29 000 psi (200 MPa) | PEEK chargé de carbone |
| Température de déflexion thermique | 162 °C | 291 °C | PEEK chargé de carbone |
| Absorption de l'eau | 0.001 | 0.0006 | PEEK chargé de carbone |
| Coefficient de dilatation thermique | 2,6 x 10^-5 po/po/°F | 1,0 x 10^-5 po/po/°F | PEEK chargé de carbone |
| Résistance à l'usure | Modéré | Excellent | PEEK chargé de carbone |
| Conductivité électrique | Isolant | Conducteur | PEEK chargé de carbone |
| Résistance chimique | Excellent ; résistant à la plupart des produits chimiques et solvants | Excellent ; résistance similaire avec une durabilité améliorée | PEEK chargé de carbone |
| Isolation électrique | Excellent; rigidité diélectrique élevée | Modérée ; conductivité améliorée grâce à la teneur en carbone | PEEK chargé de carbone |
| Conductivité thermique | Faible (~0,25 W/m·K) | Élevé (~3,5 fois celui du PEEK non rempli) | PEEK non rempli |
| Allongement à la rupture | 0.2 | 0.05 | PEEK chargé de carbone |
| Propriétés thermiques | Température de service maximale : 480 °F (250 °C) | Température de service maximale : 600 °F (316 °C) | PEEK chargé de carbone |
| Dureté | Rockwell M100 | Rockwell M102 | PEEK chargé de carbone |
| Ignifugation | UL 94 V-0 | UL 94 V-0 | MÊME |
| Coefficient de friction | ~0.25 | Inférieur en raison du carbone ; environ 0,05 dans des conditions lubrifiées | PEEK chargé de carbone |
| Résistivité | Haute résistivité | Résistivité plus faible en raison de la teneur en carbone | PEEK chargé de carbone |
La résistance à la traction et à la compression du PEEK chargé en carbone est supérieure à celle du PEEK non chargé en raison de la résistance conférée par les fibres de carbone. Le PEEK chargé en carbone est donc idéal pour une utilisation dans des applications où une charge élevée est attendue.
Le module de traction et le module de fusion du PEEK30 en fibre de carbone sont bien supérieurs à ceux du PEEK non chargé, ce qui montre la rigidité accrue du PEEK30 renforcé en fibre de carbone contre la déformation sous contrainte.
La fibre de carbone PEEK30 a un HDT nettement plus élevé, elle est donc meilleure pour les applications à haute température où la résistance des composants joue un rôle essentiel.
Cette caractéristique apporte une résistance à l'usure à la fibre de carbone PEEK30, ce qui est utile lorsqu'il existe des mécanismes qui glissent ou tournent.
Deux matériaux analysés présentent une résistance chimique élevée ; pourtant, une absorption d'eau légèrement inférieure dans la fibre de carbone PEEK30 peut être un avantage dans des conditions humides.
Le matériau PEEK non chargé présente un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui de la fibre de carbone PEEK30, ce qui lui permet d'assurer une stabilité dimensionnelle lors des changements de température.
| Domaine d'application | PEEK non rempli | fibre de carbone PEEK |
| Médical | Utilisé dans les implants et les outils chirurgicaux | Convient aux implants à haute résistance |
| Exemples : dispositifs de fixation vertébrale, implants dentaires | Implants de remplacement articulaire | |
| Aérospatial | Utilisé dans les composants électroniques et l'isolation thermique | Idéal pour les pièces structurelles légères et à haute résistance |
| Connecteurs électriques dans les avions | Supports d'ailes | |
| Automobile | Utilisé dans les joints, les vannes et les pompes | Convient aux composants à forte charge comme les engrenages |
| Joints de pompe à carburant | Roulements hautes performances dans les voitures de course | |
| Transformation des aliments | Conforme à la FDA pour les applications en contact avec les aliments | Utilisé dans les équipements de transformation des aliments à forte charge |
| Exemples : buses de remplissage, palettes de mélange | Composants de vannes dans la transformation alimentaire à haute température | |
| Semi-conducteurs et électronique | Utilisé dans les outils de traitement des plaquettes | Utilisé dans les composants électroniques hautes performances |
| Outils pour le polissage mécano-chimique | Connecteurs et dissipateurs de chaleur | |
| Pétrole et gaz | Utilisé dans les joints et les connecteurs électriques | Convient aux composants critiques dans les environnements difficiles |
| Matériaux d'isolation électrique dans les puits | Composants de vannes haute pression |
Tableau comparatif qui analyse les difficultés qui surviennent lors de l'utilisation du PEEK non chargé et du PEEK chargé de carbone, en particulier lorsque les propriétés du PEEK en fibre de carbone sont supérieures à celles du PEEK conventionnel.
| Aspect | PEEK non rempli | CF PEEK |
| Processus d'usinage | Plus facile à usiner avec des outils conventionnels | Nécessite des outils spécialisés (par exemple, des outils diamantés) pour un usinage de précision en raison de la dureté accrue |
| Besoins en refroidissement | Des méthodes de refroidissement standard (liquides de refroidissement) peuvent être utilisées | L'air sous pression est préférable pour éviter la contamination et maintenir la biocompatibilité |
| Température de traitement | Température de fusion : 350°C à 400°C | Température de fusion similaire, mais nécessite une surveillance attentive pour éviter la dégradation |
| Allongement et ténacité | Un allongement plus élevé permet une manipulation plus facile | Allongement plus faible ; plus sujet à la fissuration s'il n'est pas manipulé avec précaution pendant l'usinage |
| Besoins en recuit | Peut nécessiter un recuit pour soulager les contraintes internes | Le recuit est plus critique en raison de la sensibilité aux fissures de contrainte et à la déformation |
| Usure des outils | Les outils de coupe standards sont suffisants | Usure plus importante de l'outil en raison de sa nature abrasive ; peut nécessiter des changements d'outils plus fréquents |
| Moulage par injection | Les propriétés de fluidité élevées facilitent le moulage | Faibles propriétés d'écoulement ; nécessite des pressions d'injection plus élevées et des temps de refroidissement plus longs |
| Taux de rétrécissement | Rétrécissement modéré | Rétrécissement plus faible, mais une teneur élevée en charges peut entraîner un gauchissement si elle n'est pas gérée correctement |
| Finition de surface | Bonne finition de surface réalisable | Obtenir une finition de surface de haute qualité est plus difficile en raison de la rigidité du matériau |
Les deux sous-types de PEEK sont le PEEK renforcé de fibres de carbone et le PEEK non chargé, qui appartiennent tous deux à la catégorie des polymères thermoplastiques hautes performances. Bien qu'ils aient de nombreuses caractéristiques en commun, ils sont différents sur certains points et possèdent des propriétés qui les rendent idéaux pour des utilisations particulières.
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