PAEK 正式名称: ポリアリールエーテルケトンは PAEK とも呼ばれ、高性能エンジニアリングプラスチックファミリーの一種です。現在知られている PAEK ポリマーには 300 種類以上のポリマーがあり、最も有名な代表例は PEEK、PEK、PEKK ポリマーです。
PAEK ファミリーで利用可能なすべてのポリマーの中で、PEEK はさまざまな用途で最も広く使用されています。この分子はケトン基と 2 つのエーテル基を形成します。ケトンの剛性とエーテル結合の周りを回転する能力を備えています。PEEK は、ビスフェノレートのアルキル化と芳香族求核置換反応から合成され、材料に柔軟性と強力な耐薬品性および耐酸化性を与えます。使用温度は 300°C を超えます。
PEEK バックボーンの直線的かつ規則的な配列により、材料は硬くなり、結晶化が可能になり、強くて硬いバルク材料が生まれます。また、PEEK 材料は金属に比べて軽量であるため、比強度が高くなります。PEEK の結晶化度によって強度や剛性などの機械的特性が決まりますが、PEEK の非晶質相によって延性や疲労挙動が決まります。
PAEK 材料のリストで 2 番目に挙げられる材料は PEKK です。これは、繰り返し単位に 2 つのケトン基と 1 つのエーテル基を持つ非晶質材料という異なる分子構造を持っています。PEKK は PEEK よりも高いガラス転移温度と融点に加えて、優れた熱安定性と耐薬品性を備えています。PEKK のケトン結合は PEEK に比べて柔軟性が高く、このため PEKK のポリマーの柔軟性は高くなります。
PEEK: 通常は乳白色または淡黄色で製造され、フィルムやシートの形で使用すると高い透過率または光透過率を持ちます。
PEKK: 多くの場合、色は暗く、たとえばライトブラウンやダークブラウンで、透明度はかなり低くなります。結晶度が高いため、PEKK は他の類似の素材と比べて若干異なり、より濁って見える場合があります。」
PEEK: 表面が滑らかで、加工後に光沢が出るため、美観が重要となる用途に適しています。
PEKK: PEEK の表面仕上げはわずかに劣り、研磨された表面は加工後に粗い外観になる場合があります。
PEEK: 射出成形や押し出し成形に顆粒またはフィルムの形で使用されます。
PEKK: 顆粒の形でも入手可能ですが、流動特性のため、成形後に硬度が高くなるなど、異なる物理的特性を持つ場合があります。
機械的強度:
PEEK の引張強度と圧縮強度は PEKK よりわずかに高いため、高負荷用途に推奨されます。PEKE よりは若干劣りますが、用途によっては材料の靭性と強度に期待が持てます。
結晶度:
PEEK の結晶度ははるかに高く、半結晶性ポリマーと呼ばれることがよくあります。PEKK の結晶度指数は 45 ~ 50 パーセントですが、PEEK の結晶度指数は 43 ~ 30 パーセントであるため、PEKK は比較的非晶質であると言えます。
表面の滑らかさ:
他の材料と比較して、PEEK は表面が滑らかで、加工後の表面光沢が高くなります。PEKK は表面品質がやや低く、加工後は凹凸があるように見えることがあります。
表面の滑らかさ:
他の材料と比較して、PEEK は表面が滑らかで、加工後の表面光沢が高くなります。PEKK は表面品質がやや低く、加工後は凹凸があるように見えることがあります。
耐薬品性:
PEEK は化学的に非常に耐性のある素材であるため、石油・ガス産業の NORSOK M-710 規格に適合しています。PEKK も化学的に安定していますが、ここでも、非常に腐食性の高い状況では PEEK の方が信頼性が高いと言えます。
耐水性:
耐水性: 耐水性に関しては、PEEK と PEKK の両方の素材は非常に優れた性能を備えており、長時間水中に留まることができます。
電気絶縁:
PEKK は優れた電気絶縁性を有することが報告されており、難燃剤を添加しない場合、非強化グレードの限界酸素指数は 36% および UL94 V-0 レベルを達成できることが指摘されています。
耐放射線性:
PEKK は比較的高い耐放射線性を備えています。各ポリエーテルケトンコーティングの耐放射線性は非常に優れていると言えます。
耐高温性:
PEEK のガラス転移温度 (Tg) は 143°C で、このポリマーの融点は 343°C です。PEKK の Tg は 160 ~ 165°C、Tm は 305 ~ 355°C で、これらは使用される配合によって異なります。つまり、高温環境では、PEKK は他の同様の熱可塑性プラスチックに比べて熱劣化が少ないということです。
熱変形温度:
PEKK は機械的特性が優れており、熱変形温度は PEEK よりもはるかに高く、PEEK の 145°C よりも 160°C 高くなります。
処理温度:
PEEK の加工温度は約 385°C ですが、PEKK の加工温度は約 375°C と比較的低くなっています。つまり、PEKK はさまざまな方法で加工でき、加工範囲が広いということです。
材料 | 利点 | デメリット |
ピーク | コスト効率: コスト効率に優れ、小規模から大規模の生産に適しています。 | コスト: 比較的高価で、市場価格は 500g あたり約 300 ~ 350 ユーロです。 |
柔軟性と変更可能性:ニーズに応じてカスタマイズ可能、 医療機器。 | 環境への影響: 生産と廃棄は環境に影響を与えるため、持続可能な管理が必要です。 | |
耐薬品性: さまざまな化学物質に対して強い耐性があり、過酷な環境に適しています。 | ||
精度と一貫性: 厳しいエンジニアリング許容範囲を維持し、コンポーネントの一貫性を確保します。 | ||
歯科用途: 耐摩耗性と圧縮強度に優れ、歯科用途に適しています。 | ||
機械的強度: 高温でも機械的強度と寸法安定性を維持します。 | ||
機械加工性: 複雑な形状に正確に機械加工できるため、幅広い産業用途に適しています。 | ||
ペック | 優れた耐薬品性:より広範囲の化学物質に対して強い耐性を持ちます。 | コスト: PEEK よりも高価になることが多い (約 350 ~ 400 ユーロ/500g)。 |
高い耐摩耗性: 耐摩耗性が向上し、摩擦係数が低くなるため、高応力の用途に適しています。 | 処理上の課題: 粉末コストが高く、3D 印刷パラメータの正確な制御が必要。 | |
多機能加工性:射出成形、押し出し成形、3Dプリントなど、さまざまな方法で加工できます。 | ||
強化された熱性能: 特にカーボンファイバー強化の場合、より高い熱伝導性と性能を実現します。 |
医療特性 | バイオピーク | バイオペック |
抗菌性 | PEEK は本質的に抗菌性はありませんが、抗菌補強材やコーティングで補強することで抗菌性を持たせることができます。 | PEKK の独特な構造により、特に抗菌物質と組み合わせた場合、より優れた抗菌活性を発揮することが可能になります。 |
生体適合性 | PEEK は生体適合性が非常に優れているため、医療用インプラントに使用できますが、抗菌活性についてはさらに処理が必要です。 | PEKK は非常に許容可能であり、長期インプラント用途に許容可能な抗菌特性を備えていることが示されています。 |
表面処理 | ただし、PEEK のコーティングなどにより、PEEK の表面を物理的または化学的に変化させて、本来の抗菌特性を強化することもできます。 | PEKK のプラズマ処理や UV 処理などの他の表面処理技術は抗菌特性を高めることができますが、この場合、ポリマーの結晶度が低いため、表面改質の影響は大きくなります。 |
アプリケーション例 | PEEK は脊椎インプラントや関節置換などに使用されていますが、抗菌特性を高めるにはさらに多くの手順が必要です。 | PEKK は歯科用途や頭蓋顎顔面再建に適用され、抗菌処置により感染率を大幅に最小限に抑えることができます。 |
したがって、PEEK は、耐高温性、優れた耐薬品性、良好な機械的特性、低摩耗性能、バイオピークなどの特定の特性を備えた特殊な材料であり、航空宇宙、自動車、電子機器、医療機器などの競争の激しい業界でのさまざまな用途に適しています。PEEK と比較すると、さまざまなパフォーマンスの側面が異なり、製品の需要によって異なります。
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浙江宝威実業は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。