適切な PEEK 複合材料を選択する場合、常に問題が生じ、どの材料を選択すればよいかわかりません。今日は、充填されていない PEEK とカーボン ファイバー PEEK を比較して、PEEK 材料に関する知識を深めます。
充填なし PEEK は、充填剤や強化剤を含まない 100% 純樹脂高性能熱可塑性ポリマーです。室温ではベージュまたはナチュラルな色で、PEEK シート、PEEK ロッド、PEEK パイプなどのさまざまな半完成プロファイルにすることができます。最高の伸びと靭性、優れた機械的および化学的特性を備えており、化学的安定性と FDA 準拠を必要とする用途に適しています。250°C の高温環境で連続使用できます。
カーボン充填PEEKはCF PEEKと呼ばれます。10%-30%などの異なる割合のカーボンファイバーが未充填PEEKに追加され、PEEKの性能が向上します。もちろん、異なる割合が追加されると、パフォーマンスも異なります。
通常、30% カーボン ファイバーを基準として使用します。カーボン充填 PEEK の色は通常黒です。充填されていない PEEK と比較して、カーボン ファイバー PEEK は圧縮強度、剛性、耐摩耗性が大幅に向上し、熱膨張係数が低下し、熱伝導率が向上します。高強度と高耐摩耗性が求められる用途に非常に適しています。また、高熱安定性のアクセサリです。
財産 | 充填なしPEEK | カーボン充填PEEK | 結果 |
密度 | 1.31g/cm³ | 1.41g/cm³ | / |
抗張力 | 16,000 psi (110 MPa) | 19,000 psi (131 MPa) | カーボン充填PEEK |
引張係数 | 500,000 psi (3,448 MPa) | 1,100,000 psi (7,586 MPa) | カーボン充填PEEK |
曲げ強度 | 25,000 psi (172 MPa) | 25,750 psi (177 MPa) | カーボン充填PEEK |
曲げ弾性率 | 600,000 psi (4,137 MPa) | 1,250,000 psi (8,620 MPa) | カーボン充填PEEK |
圧縮強度 | 20,000 psi (138 MPa) | 29,000 psi (200 MPa) | カーボン充填PEEK |
熱たわみ温度 | 162℃ | 291℃ | カーボン充填PEEK |
吸水性 | 0.001 | 0.0006 | カーボン充填PEEK |
熱膨張係数 | 2.6 x 10^-5 インチ/インチ/°F | 1.0 x 10^-5 インチ/インチ/°F | カーボン充填PEEK |
耐摩耗性 | 適度 | 素晴らしい | カーボン充填PEEK |
電気伝導性 | 断熱 | 導電性 | カーボン充填PEEK |
耐薬品性 | 優れた耐性、ほとんどの化学薬品や溶剤に耐性 | 優れた耐性、耐久性が向上した同様の耐性 | カーボン充填PEEK |
電気絶縁 | 優れた、高い絶縁強度 | 中程度; 炭素含有量により導電性が向上 | カーボン充填PEEK |
熱伝導率 | 低い(約0.25 W/m·K) | 高い(無充填PEEKの約3.5倍) | 充填なしPEEK |
破断時の伸び | 0.2 | 0.05 | カーボン充填PEEK |
熱特性 | 最高使用温度: 480°F (250°C) | 最高使用温度: 600°F (316°C) | カーボン充填PEEK |
硬度 | ロックウェルM100 | ロックウェル M102 | カーボン充填PEEK |
難燃性 | UL94V-0 | UL94V-0 | 同じ |
摩擦係数 | ~0.25 | 炭素の影響で低下、潤滑状態では約0.05 | カーボン充填PEEK |
抵抗率 | 高抵抗 | 炭素含有量による抵抗率の低下 | カーボン充填PEEK |
カーボン充填 PEEK の引張強度と圧縮強度は、カーボン繊維によって付与される強度により、未充填 PEEK よりも高いことが分かっています。このため、カーボン充填 PEEK は、高負荷が予想される用途に最適です。
炭素繊維 PEEK30 の引張弾性率と溶融弾性率は、未充填 PEEK よりもはるかに高く、応力による変形に対して炭素繊維強化 PEEK30 の剛性が向上していることを示しています。
カーボンファイバー PEEK30 は HDT が非常に高いため、コンポーネントの強度が重要な役割を果たす高温アプリケーションに適しています。
この特徴により、カーボンファイバー PEEK30 に耐摩耗性がもたらされ、スライドまたは回転する機構がある場合に役立ちます。
分析した 2 つの材料は高い耐薬品性を示していますが、炭素繊維 PEEK30 の吸水性がわずかに低いため、湿度の高い環境では有利になる可能性があります。
充填されていない PEEK 材料は、炭素繊維 PEEK30 よりも熱膨張係数が低いため、温度変化に対して寸法安定性を提供できます。
応用分野 | 充填なしPEEK | カーボンファイバー PEEK |
医学 | インプラントや手術器具に使用される | 高強度インプラントに最適 |
例: 脊椎固定装置、歯科インプラント | 関節置換インプラント | |
航空宇宙 | 電子部品や断熱材に使用 | 軽量で高強度の構造部品に最適 |
航空機の電気コネクタ | ウィングブラケット | |
自動車 | シール、バルブ、ポンプに使用 | ギアなどの高負荷部品に適しています |
燃料ポンプシール | レーシングカーの高性能ベアリング | |
食品加工 | 食品接触用途向けFDA準拠 | 高負荷食品加工機器に使用 |
例: 充填ノズル、混合パドル | 高温食品加工におけるバルブ部品 | |
半導体・エレクトロニクス | ウェーハ処理ツールに使用 | 高性能電子部品に使用 |
化学機械研磨用ツール | コネクタとヒートシンク | |
石油・ガス | シールや電気コネクタに使用される | 過酷な環境における重要なコンポーネントに適しています |
井戸内の電気絶縁材 | 高圧バルブ部品 |
特に炭素繊維 PEEK の特性が従来の PEEK よりも優れている場合に、非充填 PEEK と炭素充填 PEEK を使用するときに発生する問題を分析した比較表。
側面 | 充填なしPEEK | CFピーク |
加工工程 | 従来の工具で加工しやすい | 硬度が増すため、精密加工には特殊な工具(ダイヤモンド工具など)が必要となる。 |
冷却要件 | 標準的な冷却方法(液体冷却剤)を使用できる | 汚染を避け、生体適合性を維持するために加圧空気が好まれる。 |
処理温度 | 溶融温度: 350°C~400°C | 融点は同じですが、劣化を防ぐために注意深い監視が必要です。 |
伸びと靭性 | 伸び率が高いため、取り扱いが容易 | 伸び率が低いため、加工時に慎重に扱わないと割れが発生しやすくなります。 |
アニーリングの必要性 | 内部応力を緩和するために焼きなましが必要な場合がある | 応力亀裂や変形の影響を受けやすいため、焼鈍処理がより重要になる |
ツールの摩耗 | 標準的な切削工具で十分です | 研磨性のため工具の摩耗が激しく、工具の交換頻度が高くなる場合があります。 |
射出成形 | 高い流動性により成形が容易になる | 流動性が悪いため、より高い射出圧力とより長い冷却時間が必要 |
収縮率 | 中程度の収縮 | 収縮率は低いが、充填剤含有量が多いため、適切に管理しないと反りが生じる可能性がある。 |
表面仕上げ | 良好な表面仕上げを実現 | 材料の硬さにより、高品質の表面仕上げを実現することはより困難です。 |
PEEK には、炭素繊維強化 PEEK と非充填 PEEK という 2 つのサブタイプがあり、どちらも高性能熱可塑性ポリマーのカテゴリに属します。これらには多くの共通する特性がありますが、いくつかの点で異なり、特定の用途に最適な特性があります。
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浙江百和実業は1500万元を投資して新設したPEEK応用技術研究開発センターを稼働させました。この研究開発センターの支援により、当社の技術者はPEEK業界に主に以下の技術サービスを提供することができます。