Überlegungen zur Gestaltung von PEEK-Formen

PEEK (Polyetheretherketon) ist ein technischer Hochleistungskunststoff mit ausgezeichneten Eigenschaften. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, seiner hohen Temperaturbeständigkeit, seiner chemischen Beständigkeit und seiner Biokompatibilität wird er häufig in anspruchsvollen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Elektrotechnik und Elektronik eingesetzt. Allerdings lassen sich PEEK-Materialien relativ schwer im Spritzgussverfahren verarbeiten, was besondere Anforderungen an das Werkzeugdesign stellt.

I. Auswahl der Formstoffe

1. die Anforderungen an die Hochtemperaturleistung

Da der Schmelzpunkt von PEEK bis zu 343 °C beträgt, liegt die Verarbeitungstemperatur beim Spritzgießen in der Regel zwischen 350 °C und 400 °C. Die Formwerkstoffe müssen eine gute Hochtemperaturleistung aufweisen und hohen Temperaturen ohne Verformung oder Glühen standhalten können. Zu den üblicherweise verwendeten Formenstählen gehören H13, S136, M300 usw., die eine ausgezeichnete thermische Stabilität und Verschleißfestigkeit aufweisen.

2. korrosionsbeständig

PEEK kann bei hohen Temperaturen säurehaltige Gase freisetzen, die zu Korrosion an der Form führen können. Daher muss das Formmaterial eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen oder die Oberfläche der Form muss einer Korrosionsschutzbehandlung unterzogen werden, z. B. Verchromen oder Nitrieren.

II. die Konstruktion der Form

1. die Gestaltung des Gießsystems

• Heißkanalsysteme
  Aufgrund des hohen Schmelzpunkts und der hohen Viskosität von PEEK verringert der Einsatz von Heißkanalsystemen den Wärmeverlust aus der Schmelze und verbessert das Füllergebnis. Gleichzeitig muss das Heißkanalmaterial hochtemperaturbeständig sein und über präzise Temperaturregelungsfunktionen verfügen. PEEK ist ein teures Material, und der Einsatz von Heißkanälen kann die Kosten bei der Massenproduktion noch weiter senken.
• Tor-Formular
  Anschnitte sollten so konstruiert sein, dass sie hohen Scherkräften standhalten, z. B. runde Anschnitte oder Anschnitte mit Wellenschliff, um Materialabbau und Bruch zu verhindern. Die Größe des Anschnitts sollte entsprechend vergrößert werden, um eine gleichmäßige Befüllung der Schmelze zu gewährleisten.

2. die Kontrolle der Werkzeugtemperatur

• Effizientes Temperaturkontrollsystem
  Um die Formtemperatur bei hohen Temperaturen (ca. 180°C) zu halten, müssen spezielle Heizsysteme wie Ölheizungen oder elektrische Heizungen entwickelt werden. Auch Kühlsysteme sollten in Betracht gezogen werden, um eine gleichmäßige Temperatur zu gewährleisten.
• Präzise Temperaturregelung
  Ein Präzisions-Temperaturregler überwacht und regelt die Formtemperatur in Echtzeit, um Überhitzung oder Unterkühlung zu vermeiden.

3. die Konstruktion des Abstreifmechanismus

• Entschalungsschräge
  Aufgrund der geringen Schrumpfung von PEEK (ca. 1,2% bis 1,5%) kann der Entformungsgradient angemessen reduziert werden, aber um zu verhindern, dass die Produkte an der Form kleben, ist es immer noch notwendig, einen angemessenen Gradienten zu entwerfen, im Allgemeinen wie folgt 1° bis 2°.
• Polieren der Oberfläche
  Die Oberfläche des Formhohlraums sollte mit hoher Präzision poliert werden, um einen Spiegeleffekt zu erzielen, der die Reibung zwischen dem Produkt und der Form verringert und den Entformungseffekt verbessert.

III. überlegungen zu den Prozessparametern

1. der Schwundausgleich

Bei der Konstruktion des Werkzeugs sollte die Größe des Hohlraums genau nach der tatsächlichen Schwindungsrate des PEEK-Materials berechnet werden, um die Maßhaltigkeit der Produkte zu gewährleisten.

2. das Auspuffdesign

PEEK-Material ist bei hohen Temperaturen schlecht fließfähig und neigt zur Bildung von Luftblasen und Schmelzspuren. Daher muss die Form mit wirksamen Entlüftungsschlitzen ausgestattet sein, um einen reibungslosen Luftablass zu gewährleisten und Produktfehler zu vermeiden.

Viertens: Genauigkeit der Formenherstellung

1. die Genauigkeit der Bearbeitung

PEEK-Produkte werden in der Regel in Hochpräzisionsbereichen mit strengen Abmessungsanforderungen eingesetzt. Die Formverarbeitung erfordert den Einsatz von hochpräzisen Verarbeitungsgeräten und -verfahren.

2. die Oberflächenhärte und -bearbeitung

Die Arbeitsfläche der Form wird einer Wärmebehandlung wie Härten und Nitrieren unterzogen, um die Härte und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Für Produkte, die eine hohe Oberflächenqualität erfordern, kann eine Verchromung oder PVD-Beschichtungstechnologie eingesetzt werden.

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