Was ist PEEK?
PEEK oder Polyetheretherketon gehört zu einer Familie von Polymeren, die als aromatische Polyketone (oder genauer „Polyaryletherketone“ oder PAEK) bezeichnet werden. Das heißt, es ist aus den folgenden Bausteinen aufgebaut:
Die Forschung und Entwicklung zu PAEK begann in den 1960er-Jahren, aber erst 1978 wurde von dem britischen Chemieunternehmen ICI (Imperial Chemical Industries) ein Patent auf PEEK angemeldet und 1981 erstmals VICTREX PEEK-Polymer auf den Markt gebracht.
„Aromatisch“ bedeutet im allgemeinen Sprachgebrach würzig, wohlschmeckend oder -riechend; in der Wissenschaft beschreibt es Moleküle, die ringförmige Strukturen (wie der Aryl-Baustein oben) aufweisen oder daraus bestehen. Kleine Moleküle dieser Art wie Toluol und Naphthalin besitzen einen ausgeprägten Geruch – daher der Name. PEEK ist jedoch, wie die meisten Thermoplaste, unter normalen Bedingungen geruchlos. Chemisch gesehen ist PEEK ein vorwiegend lineares, teilkristallines Polymer. Seine Bausteine verknüpfen sich wie folgt zu Ether-Ether-Keton (EEK):
Die in den eckigen Klammern dargestellte Repetiereinheit wird im Durchschnitt zwischen 200 und 300 Mal repliziert, um eine einzige PEEK-Polymerkette zu bilden. Das P steht für griechisch „Poly“, was „viele“ bedeutet. Aus vielen EEKs wird PEEK. Die Aryl- und Ketongruppen sind ziemlich starr und ergeben eine Steifigkeit, die zu guter mechanischer Leistungsfähigkeit in Verbindung mit hohem Schmelzpunkt führt. Die Ethergruppen sorgen für ein gewisses Maß an Flexibilität in puncto Zähigkeit. Sie sind wie die Aryl- und Ketongruppen nicht reaktionsfreudig, woraus sich chemische Beständigkeit ableiten lässt. Aufgrund der regelmäßigen Struktur der Repetiereinheit können PEEK-Moleküle teilweise kristallisieren. Die Kristallinität führt zu einer Kombination aus Verschleiß-, Kriech-, Ermüdungs- und chemischer Beständigkeit dazu später mehr.
Das daraus resultierende Polymer gilt weithin als einer der leistungsfähigsten Thermoplaste. Im Unterschied zu Metallen haben PEEK-basierte Materialien sehr geringes Gewicht, sind leicht zu formen, korrosionsbeständig und können eine wesentlich höhere spezifische Festigkeit (Festigkeit pro Gewichtseinheit) aufweisen.
Auf die Anwendung angepasstes Produkt
Bei der Herstellung von PEEK verwenden wir ein Verfahren, das die Länge der Ketten bzw. das Molekulargewicht kontrolliert. PEEK mit längeren Ketten (hohes Molekulargewicht oder „MW“) ist in der Regel zäher und schlagfester als PEEK mit kurzen Ketten. Polymere mit hohem MW sind jedoch im geschmolzenen Zustand sehr zähflüssig, und können daher nur schwer in kleine Formwerkzeuge gefüllt werden. PEEK mit niedrigem MW ist weniger schlagfest, fließt jedoch in der Schmelze viel besser, sodass sich damit problemlos kleine, filigrane Teile herstellen lassen.
