PEEK(폴리에테르에테르케톤) 개요
폴리에테르에테르케톤(일반적으로 PEEK라고 함)은 반결정성 열가소성 플라스틱인 폴리에테르에테르케톤 계열의 일부입니다. 구조상 에테르와 케톤의 비율이 다양한 다른 반결정 물질로는 PEK, PEKK, PEKEK 및 PAEK가 있습니다. 그러나 PEEK 폴리머의 고유한 2:1 에테르(E)와 케톤(K) 비율은 다른 폴리에테르케톤에 비해 우수한 내화학성을 제공하며, 이는 PEEK가 더 널리 사용되는 주요 요인으로 작용하고 있습니다.
만능 고성능으로 인정받는 PEEK는 인상적인 물리적 특성 목록을 제공합니다. 또한 반결정성 열가소성 플라스틱은 고압 증기, 온수 및 매우 강한 화학 물질에 장기간 노출되어도 견딜 수 있습니다. 동적 하중에서의 내마모성은 가혹한 서비스 조건을 견뎌야 하는 사출 성형 및 가공 부품에 대한 PEEK 사양의 성능 이점을 더해줍니다.
PEEK 수지 공급업체, 제품
1980년 PEEK를 상업적으로 도입한 이래, 빅트렉스 PLC는 선도적인 생산업체가 되어 영국에 위치한 공장에서 전 세계에 초고성능 열가소성 수지를 공급하고 있습니다. 이 회사의 애플리케이션 개발 노력은 40년 이상 지속되어 항공우주, 석유 및 가스 탐사 및 생산, 반도체 제조, 의료, 군사 및 방위 장비의 부품에 PEEK를 널리 사용하게 되었습니다.
빅트렉스® 피크에 지정된 부품이 확산되고 이 소재의 기능에 대한 엔지니어들의 인식이 높아지면서 초기 등급의 성능 한계를 뛰어넘는 새로운 적용 가능성이 등장했습니다. 이러한 기회를 통해 더 다양한 용도로 사용할 수 있는 PEEK 소재를 개발하게 되었습니다. 향상된 성능 등급에는 베어링 및 마모 특성이 개선되고 유리 및 탄소 섬유 보강재를 사용하여 PEEK의 구조적 강도를 크게 높인 배합이 포함됩니다.
또한 비교적 용융 가공이 용이하여 섬유, 파이프, 튜브, 필름 및 가공 가능한 스톡 형태의 사출 성형, 압축 성형, 압출 등 다양한 가공 방법에 PEEK 수지를 적용할 수 있었습니다. 이러한 처리 대안을 개방함으로써 PEEK의 적용 범위와 소재가 지정되는 산업이 더욱 확대되었습니다.
솔베이는 2000년대 초 미국에서 PEEK 수지를 생산하기 시작했으며 다양한 산업 분야의 고난도 서비스 애플리케이션을 위한 제품도 적극적으로 개발했습니다. 솔베이의 제품군에는 내마모성과 구조적 강도를 높이기 위해 성능이 강화된 제형이 포함되어 있으며, KetaSpire® PEEK라는 명칭으로 상용화되었습니다. 또한 일반적으로 압출 및 사출 성형으로 용융 가공되는 KetaSpire® PEEK 제품군은 성형 부품, 정밀 부품으로 가공되는 압출 스톡 형상, 압출 필름 및 튜브 형태로 다양한 산업 및 응용 분야에 사용됩니다.
빅트렉스 PLC와 솔베이가 최근 개발한 PEEK 폴리머에는 인체 이식형 및 비이식형 생명과학 응용 분야를 위한 생체 적합성 등급과 더 높은 온도 성능을 갖춘 등급이 있습니다. 빅트렉스의 자회사인 인비바이오 바이오머티리얼 솔루션즈는 임플란트 등급을 PEEK-Optima™로 지정하고, 솔베이는 임플란트 제품인 Zeniva®를 브랜드화합니다. PEEK.
가공용 스톡 모양 엿보기
가공이 비교적 쉬운 PEEK의 특성 덕분에 전 세계 기계 공장에서 다양한 등급의 초고성능 열가소성 플라스틱으로 만든 스톡 형상을 쉽게 구할 수 있습니다. Drake는 고품질 정밀 부품을 생산할 수 있는 자격을 갖춘 많은 기계 가공 회사에 전체 범위의 PEEK 스톡 형상을 공급합니다.
Drake의 PEEK 공정 제어 및 섬유 방향 기술
드레이크 플라스틱의 PEEK 성형 압출 및 사출 성형 기술은 용융 가공과 관련된 고온 및 압력을 엄격하게 제어하는 데 중점을 둡니다. 이 분야에 대한 당사의 전문 지식은 PEEK 가공 및 성형 부품의 최고 수준의 특성과 치수 안정성을 보장합니다.
유리 및 탄소 섬유 강화 PEEK 등급의 경우 가공 및 기계 가공에서 완제품 성능을 결정하는 중요한 요소는 섬유 방향을 관리하는 기술과 관련이 있습니다. 이 분야는 용융 가공과 가공된 부품에서 이상적인 섬유 방향을 정의하여 응용 분야의 최대 강도와 치수 안정성을 달성하는 데 있어 Drake가 수십 년 동안 성공적인 경험을 쌓아온 분야입니다.
드레이크의 PEEK 주식 모양, 상표명
Drake는 비강화 및 강화 베어링 및 마모 등급부터 유리 및 섬유 강화 제형에 이르기까지 업계에서 가장 광범위한 크기의 전체 PEEK 스톡 제품군을 제공합니다.
사용되는 특정 등급의 수지에 따라 Drake Plastics는 최적의 품질 압출 성형품에 Victrex® PEEK 또는 Solvay KetaSpire® PEEK 브랜드를 적용합니다. 이러한 프리미엄 형상에는 10인치/ 255mm 직경의 로드와 4.0인치/ 200mm 두께의 플레이트와 같이 전 세계에서 가장 큰 압출 형상 크기를 대표하는 Drake 고유의 형상이 포함됩니다.
Drake는 또한 다른 상업적으로 이용 가능한 PEEK 스톡 모양과 비교하여 품질이 동등하거나 다소 높은 Drake 산업용 등급 PEEK로 브랜드화된 모양을 제공합니다. 경쟁사의 PEEK 로드 및 플레이트와 마찬가지로 Drake 산업용 등급 PEEK로 지정된 제품은 Mil-P46183 준수를 확인하는 수지 인증 없이 공급됩니다. 특정 애플리케이션에 필요한 경제성을 충족하는 조건에서 대량으로 압출됩니다.
PEEK 성능 프로필
고온에서 강도 유지 및 치수 안정성 확보
PEEK는 고온에서 굴곡 및 인장 강도에서 높은 점수를 받았습니다. 유리 전이 온도(Tg)가 302°F(150°C)인 특성을 가지고 있습니다. 비강화 등급의 경우 열변형 온도는 315°F(157°C)이며 섬유 강화 등급은 이보다 더 높은 온도에서도 높은 강도를 유지합니다. 빅트렉스의 특성 데이터에 따르면 30% 탄소 섬유로 강화된 빅트렉스 450 CA30 PEEK의 열 변형 온도는 520°F(271°C)로, 강화되지 않은 제품보다 성능이 크게 향상되었습니다. 이 값은 테스트를 위해 최적의 방향으로 섬유를 배향하여 성형한 샘플에서 도출된 값이라는 점에 유의하세요. 실제 사출 성형 부품이나 재고 형상으로 가공된 부품은 이 최상의 결과를 얻지 못할 가능성이 높습니다.
PEEK는 또한 고온에서 부하가 걸렸을 때 크리프 또는 저온 흐름에 대한 탁월한 내성을 보여줍니다. 또한 선형 열팽창 계수가 낮아 극심한 온도 변화에 노출되어도 치수 안정성이 매우 높습니다.
드레이크 플라스틱은 여러 가지 고강도 유리 및 탄소 섬유 강화 PEEK 배합을 압출 및 사출 성형합니다. 솔베이의 30% 유리 섬유 강화 KetaSpire KT820 GF30과 30% 탄소 섬유 강화 KetaSpire KT 820CF30, 빅트렉스의 30% 탄소 섬유 강화 PEEK 450 CA30 등이 있습니다.
내마모성
PEEK는 고유 내마모성이 높지만, 심한 수준의 동적 하중과 속도에 노출되는 애플리케이션을 위해 향상된 베어링 및 마모 등급의 PEEK를 사용할 수 있습니다. 기계 및 생산 장비의 주요 장점 중 하나는 이러한 등급으로 제작된 움직이는 부품은 외부 윤활이 필요하지 않은 경우가 많다는 것입니다. 이렇게 하면 윤활유로 인한 오염을 제거할 수 있어 식품, 제약 및 이와 유사한 청정 제조 작업에 상당한 이점이 있습니다. 내마모성 PEEK 등급으로 제작된 부품은 사용 수명이 길어 유지보수 비용을 절감하고 부품 교체를 위한 정기 유지보수 사이의 생산 가동 시간을 연장할 수 있습니다.
드레이크 플라스틱이 재고 형상 및 부품으로 변환하는 베어링 및 내마모성 강화 PEEK 등급의 예로는 PTFE, 흑연 및 탄소 섬유를 통합한 Victrex 450 FC30 “10-10-10″과 20% 분산 PTFE 분말이 포함된 Victrex 450 FE20 PEEK가 있습니다. 두 등급 모두 FDA 규정을 준수합니다. 탄소 섬유 강화 구조용 빅트렉스 450 CA30 및 케타스파이어 KT820 CF30은 특히 강성과 강도가 강화되어야 하는 일부 베어링 분야에서 최적의 성능을 발휘하는 제품입니다. 최고 수준의 성능을 달성하기 위한 주요 요구 사항에는 어셈블리에서 충분히 단단하고 매끄러운 마모 카운터페이스와 적절한 열 방출이 가능한 작동 조건이 포함됩니다.
내화학성 및 가수분해성
내화학성은 PEEK의 가장 주목할 만한 특성 중 하나입니다. 고성능 열가소성 플라스틱의 고유한 2:1 비율의 에테르(E)와 케톤(K) 비율은 PEK, PAEK, PEKEK 등 다른 폴리에테르케톤에 비해 우수한 내화학성을 제공합니다. 매우 광범위한 화학 물질에 장기간 노출되어도 견딜 수 있는 능력 덕분에 석유 및 가스 산업의 다운홀 장비와 같이 혹독한 환경에서 금속을 대체하여 수명을 연장하는 용도로 많이 사용되고 있습니다.
PEEK는 또한 뜨거운 물, 증기 및 방사선에 장시간 노출되어도 견딜 수 있습니다. 식품 가공 및 제약 생산 분야에서는 제품 가동 사이에 철저한 세척과 살균이 필요한 부품에 대해 FDA 규정을 준수하는 베어링 등급 PEEK를 사용하여 이러한 이점을 활용합니다.
순도
반도체 제조 업계에서는 고유의 순도 때문에 도구와 고정 장치에 다양한 PEEK 등급을 지정하고 있습니다. 이 특성은 고온에서 다양한 화학 물질을 사용하는 습식 공정에서 이온 오염을 최소화합니다.
가연성 등급
또한 가연성 등급으로 인해 전기 및 항공기 부품에 PEEK가 자주 선택됩니다. 비강화 PEEK는 0.060인치에서 UL94 V-0 등급을, 섬유 강화 등급은 0.020인치 두께에서 UL94 V-0 등급을 받습니다. 또한 PEEK는 항공기의 구조 및 전기 부품에 대한 FAA의 화염 및 연기 발생 표준을 충족합니다.
일반적인 PEEK 애플리케이션
일반적으로 고성능 열가소성 플라스틱의 내화학성 및 가수분해성, 온도 한계까지의 고강도, 이온 순도, 내마모성이 요구되는 다양한 PEEK 제형에 대한 응용 분야가 특징입니다.
석유 및 가스 업계에서는 씰, 밸브 시트, 절연체 및 전기 커넥터에 PEEK가 지정된 다운홀 장비에 사용되는 부품에 대해 PEEK의 장점을 인정하고 있습니다. 산업 생산 장비 애플리케이션에는 베어링 및 마모 기계 부품과 플라즈마 용접 공구 팁이 포함됩니다. 화학적 불활성 및 낮은 이온 불순물은 반도체 제조 공정 화학에서 도구 및 고정 장치에 PEEK가 선택되는 배경입니다. 낮은 연기 발생, 구조적 강도 및 내열성은 항공기 부품에 대한 PEEK의 성능 이점 중 하나입니다. FDA를 준수하는 베어링과 마모 및 수정되지 않은 PEEK 등급은 가공 및 포장 장비의 다양한 식품 접촉 애플리케이션에도 사용됩니다.
새로운 등급의 초고성능 열가소성 수지의 개발로 PEEK의 적용 가능성은 계속 확장되고 있습니다. 예를 들어 고온 PEEK XT는 기존 PEEK 등급의 열 성능을 뛰어넘는 애플리케이션에 사용할 수 있습니다. 또한 솔베이와 빅트렉스는 생체 적합성 등급을 개발하여 PEEK의 용도를 확장했습니다.
고온 PEEK
솔베이에서 개발하여 KetaSpire® PEEK XT로 명명된 고온 PEEK는 이 탁월한 고성능 열가소성 플라스틱의 열적 및 기계적 특성을 향상시켜 적용 범위를 확장합니다. 이 자료는 진정한 엿보기입니다. 에테르(E)와 케톤(K)의 비율이 2:1로 동일하여 다른 고온 내성 폴리에테르케톤에 비해 본질적으로 우수한 내화학성을 지닌 폴리머입니다.
사출 성형 및 압출에 사용할 수 있는 고온 KetaSpire PEEK XT 수지는 비강화 등급과 30% 유리 및 탄소 섬유 강화 배합이 있습니다.
열 성능 측면에서 PEEK XT의 유리 전이 온도는 338°F(170°C)로 기존의 비강화 PEEK보다 36°F(20°C) 높습니다. 녹는 온도도 81°F(45°C)로 더 높습니다. 고온 PEEK XT는 또한 기존 PEEK 등급의 성능을 뛰어넘는 온도에서 높은 기계적 강도와 우수한 전기적 특성을 유지합니다. 솔베이에 따르면 PEEK XT는 기존 PEEK에 비해 320°C(160°F)에서 400% 더 높은 인장 탄성률과 거의 50% 더 높은 인장 강도를 보여줍니다. 또한 극한 온도에 노출되는 전기 애플리케이션을 위해 유전체 강도와 체적 저항을 크게 향상시켰습니다.
다양한 등급의 초고성능 PEEK XT는 고온에서의 강도 유지력, 전기 절연성, 절연 및 절제 특성이 기존 PEEK에 비해 뛰어나다는 이점을 활용합니다.
Drake의 고온 PEEK XT 기능에는 사출 성형 부품과 가공용 스톡 형상, 정밀 CNC 가공 부품이 포함됩니다. 모두 솔베이의 비강화 KetaSpire XT-920 NT, 30% 탄소섬유 강화 KetaSpire XT-920 CF30, 30% 유리 강화 KetaSpire XT-920 GF30 PEEK를 기반으로 합니다.
의료 및 생체 적합성 PEEK 등급
PEEK는 의료 및 생명 과학 분야에서 금속 및 기타 소재에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. 화학 물질, 감마 방사선 및 고압 증기에 대한 소재 고유의 내성은 잦은 오토클레이브 주기 및 멸균이 필요한 기기와 기기의 수명을 연장해줍니다. 가벼운 무게는 수술용 및 치과용 도구의 장점입니다. 또한 PEEK 사출 성형 기능을 통해 대량 생산 시 도구와 장치를 경제적이고 정확하게 재현할 수 있습니다. 이러한 애플리케이션 및 기타 의료 산업 애플리케이션에 대한 규정 준수 및 인증 요건을 충족하는 여러 PEEK 등급을 사용할 수 있습니다.
이식형 PEEK 등급은 의료 분야에서도 널리 인정받고 있습니다. 높은 강도와 무선 반투명도를 제공하여 다양한 의료 영상 촬영 방법으로 이식된 장치를 시각화하는 데 유리합니다.
빅트렉스는 단기 및 영구 인체 이식용 부품 및 장치에 대한 승인을 획득한 생체 적합성 등급 제품군을 PEEK-Optima™라는 명칭으로 개발했습니다. 이러한 등급은 빅트렉스의 자회사인 인비바이오® 바이오머티리얼즈 솔루션즈를 통해 엄격하게 관리되며 PEEK-Optima™ 상업용 지정이 부여됩니다.
또한 솔베이는 이식형 및 비이식형 애플리케이션을 위한 생체 적합성 PEEK 등급 포트폴리오를 제공합니다. 이러한 자료에는 Zeniva® PEEK 브랜드명이 부착되어 있으며 엄격한 관리 조건 하에 의료 업계에서 자격을 갖춘 회사에게 제공됩니다.
드레이크의 고급 PEEK 제품 개발 및 가공 분야
고온 PEEK XT와 같은 신소재의 공정 및 제품 개발도 Drake의 주요 관심사입니다. 이 분야에 대한 당사의 투자로 엔지니어와 지정자는 가공 부품을 위한 다양한 스톡 형상 크기와 구성의 새로운 고성능 열가소성 플라스틱에 액세스할 수 있습니다. 또한 대량 생산으로 인해 툴링에 대한 투자를 정당화할 수 있는 경우 Drake의 사출 성형 기능을 통해 기계 가공 부품에서 성형 부품으로 원활하게 전환할 수 있습니다.
또한 엄격한 품질 관리 시스템과 인증을 통해 Drake는 솔베이의 이식형 Zeniva® PEEK 스톡 형상 및 수지를 공급하는 의료 및 생명 과학 산업 고객을 위한 부품 압출, 가공 및 성형의 유능하고 신뢰할 수 있는 파트너로 자리매김했습니다.
