폴리아릴에테르케톤(PAEK) 개요
폴리아릴에테르케톤(PAEK)이라는 화학 명칭은 구조에 아릴, 에테르 및 케톤 빌딩 블록이 포함된 폴리머 제품군에 적용됩니다. 솔베이는 AvaSpire PAEK라는 버전으로 상용화했습니다. 웹사이트 내에서 PAEK에 대한 모든 언급은 AvaSpire 성적과 관련이 있습니다. PEEK(폴리에테르에테르케톤)의 하이브리드로 간주되는 PAEK는 분자 구조에 아릴(A) 결합이 있어 폴리머에 높은 모듈러스, 열 안정성 및 난연성을 부여합니다.
PAEK의 특성은 PEEK와 PEI(폴리에테르이미드) 및 PAI(폴리아미드이미드)와 같은 다른 초고성능 열가소성 플라스틱 사이에 속합니다. 예를 들어, PAEK의 유리 전이 온도(Tg)는 316°F(158°C)로 PEEK보다 다소 높지만 537°F(280°C)인 PAI의 Tg보다 훨씬 낮습니다.
300°F(150°C) 이상의 강성을 유지하고 전반적인 기계적 특성이 우수하기 때문에 PAEK는 응력 하중과 화학 환경에 따라 특정 애플리케이션에서 PEEK를 대체할 수 있습니다. 또한 특정 부품이나 스톡 모양 크기가 대량으로 필요한 애플리케이션의 경우 경제적인 옵션이 될 수 있습니다.
PAEK 수지 등급
솔베이는 AvaSpire® PAEK라는 상표명으로 여러 등급의 PAEK를 생산 및 공급합니다. 강화되지 않은 등급은 다양한 용융 공정 및 응용 분야의 요구 사항을 충족하기 위해 용융 흐름 특성이 다소 다릅니다. 열 성능에서 비강화 등급은 316°F(158°C)의 비슷한 Tg를 가지며 비슷한 수준의 기계적 특성과 치수 안정성을 나타냅니다. 내마모성 제형도 사용할 수 있습니다. 유리 및 탄소 섬유 강화 PAEK 배합은 비보강 버전의 열가소성 소재보다 더 높은 강도와 강성이 필요한 응용 분야를 위해 개발되었습니다.
압출 및 사출 성형에 의한 용융 가공에는 비보강 및 섬유 강화 등급이 모두 사용 가능하며, 필름 및 얇은 튜브 압출에 적합한 용융 특성을 가진 비보강 등급도 AvaSpire PAEK 수지 제품군 내에서 사용할 수 있습니다.
PAEK 수지의 주목할 만한 특징은 착색성입니다. 이는 미관과 고성능 플라스틱의 열 성능 한계까지 강도를 유지하는 것이 소재 선택 기준이 되는 외관 부품에 유리합니다. 이 카테고리의 대표적인 PAEK 애플리케이션으로는 의료 및 치과용 기구 손잡이, 전기 장치용 하우징 및 부품 등이 있습니다.
가공용 PAEK 스톡 형상
드레이크 플라스틱은 다양한 PAEK 배합으로 스톡 형상을 생산하며, 생산되는 AvaSpire 등급을 지정하여 공급합니다. 구체적인 등급으로는 FDA 규정을 준수하고 내충격성이 우수한 비강화 천연 소재인 AvaSpire 621 NT PAEK가 있습니다. AvaSpire 621 GF30 PAEK는 30%의 유리 섬유 보강을 통해 더 높은 기계적 강도를 제공합니다. 또한 FDA 규정을 준수합니다. Drake의 가공용 고강도 PAEK 스톡 형상 포트폴리오에 30% 탄소 섬유 강화 등급인 AvaSpire 621 CF30이 추가되었습니다. 기계적 특성과 FDA 규정 준수 외에도 AvaSpire 621 CF30 PAEK는 비충진 및 유리 강화 AvaSpire 제형에 비해 향상된 내마모성을 보여줍니다.
Drake는 재고에서 여러 가지 크기의 AvaSpire PAEK 스톡 형상을 공급하고 요청 시 다른 구성을 압출합니다. 또한 Drake의 고객이 지정한 AvaSpire PAEK 스톡 형상의 정밀 부품 및 사출 성형 부품을 CNC로 가공할 수 있습니다.
PAEK 성능 특성
PAEK는 전반적으로 우수한 특성을 제공하며, 애플리케이션용 소재를 평가할 때 다른 폴리에테르케톤 폴리머와 자주 비교됩니다.
예를 들어, 솔베이의 AvaSpire PAEK는 솔베이와 빅트렉스 PLC가 공급하는 초고성능 열가소성 플라스틱인 PEEK와 여러 성능 영역에서 유사점을 가지고 있습니다. 주목할 만한 차이점도 있습니다. 강도 유지에 대한 열적 상한은 PAEK가 다소 높은 반면, PEEK는 마모와 피로에 대한 저항력이 더 큽니다. 또한 PAEK는 내환경성이 매우 뛰어나지만, PEEK는 더 광범위한 화학 물질에 대한 내성이 있습니다. 다음 성능 요약에서는 몇 가지 주요 유사점과 차이점을 강조합니다:
150ºC 이상의 강도
아릴 링크가 있는 하이브리드 폴리케톤 폴리머 구조의 PAEK는 PEEK에 비해 300°F(150°C) 온도 범위에서 더 높은 수준의 강성을 제공합니다. 이는 각 소재의 Tg(유리 전이 온도) 또는 연화점에서 분명하게 드러나는데, PAEK는 316°F(158°C)로 측정되는 반면 PEEK는 302°F(150°C)로 측정됩니다. 이 온도 범위에서의 강도 유지는 PAEK가 PEEK보다 성능 우위를 점하는 핵심 특성입니다.
기계적 특성
구조적 강도 및 강성과 같은 요소에서는 PEEK가 더 높은 성능을 보이지만, 전반적인 기계적 특성의 균형이 잘 잡힌 것으로 인정받고 있는 소재는 PAEK입니다. 예를 들어, 강화되지 않은 PAEK의 굴곡 계수는 450,000psi(3100MPa)로 인상적인 수치이지만, PEEK의 537,000psi(3700MPa)보다는 다소 낮습니다. 굴곡 강도는 PEEK와 비슷한 비율의 차이를 보입니다. 노치가 없는 충격 테스트에서는 PEEK와 PAEK 모두 파손되지 않았지만, 유사한 테스트에서 PAEK의 노치 충격 강도는 PEEK보다 약 10% 더 높게 측정되었습니다.
FDA 규정 준수
제형에 포함된 첨가제에 관계없이 AvaSpire 브랜드로 공급되는 모든 등급의 PAEK는 FDA 규정을 준수합니다. 이러한 특징과 색상으로 인해 치과 및 의료 장비 하우징과 기구에 적합한 소재입니다. PEEK는 또한 동일한 유형의 애플리케이션에 대한 FDA 규정 준수 요건을 충족합니다.
내화학성
PEEK의 독특한 폴리머 구조는 다른 폴리에테르케톤에 비해 우수한 내화학성의 기반이 되며, 석유 및 가스, 화학 처리 장비의 부품 소재로 널리 사용되는 주요 이유이기도 합니다. 그러나 모든 폴리에테르케톤은 다양한 화학 환경에 대한 우수한 내성을 지니고 있으며 PAEK도 예외는 아닙니다.
작동 온도, 압력 및 완제품의 내부 응력 수준과 같은 변수가 모든 소재의 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 모든 애플리케이션은 실제 최종 사용 조건과 환경에서 테스트해야 합니다.
전기적 특성
PAEK의 전기적 특성으로 인해 커넥터, 커넥터 블록 및 절연체와 같은 애플리케이션에 적합한 소재입니다. 드레이크 플라스틱에서 재고 형태로 제공되는 비강화 등급인 솔베이의 AvaSpire AV-621 NT PAEK의 유전체 강도는 0.125″(3.2mm) 두께에서 422V/mil(16.6kV/mm)를 측정합니다. 체적 저항은 6.2 x 1017 Ω – cm이고 넓은 주파수 범위에서의 유전 상수는 3.1입니다.
난연성
모든 폴리에테르케톤 폴리머와 마찬가지로 PAEK는 UL 테스트 두께에서 94 V-O 등급을 획득한 난연성을 특징으로 합니다. 가연성 등급과 전기적 특성으로 인해 전기 장치 구성 요소, 커넥터 및 절연체에 사용할 수 있습니다.
일반적인 PAEK 애플리케이션
전반적인 특성, 내화학성 및 착색성의 균형이 잘 잡혀 있어 PAEK는 다음과 같은 용도에 적합한 제품입니다:
- 치과 및 수술 기구 손잡이와 전기 장치 하우징은 PAEK의 착색성과 증기 및 기타 유형의 멸균에 대한 내성을 활용합니다.
- 전기 커넥터, 커넥터 블록, 전기 장비 구성품 및 하우징.
- 석유 및 가스, 화학 처리 장비 밸브 시트, 컴프레서 밸브 플레이트, 부싱, 베어링 및 기타 고온 유체 취급 부품.
- FDA 규정 준수와 고압 및 고온 세척 및 살균에 대한 내성이 요구되는 식품 및 제약 가공, 충전 및 포장 장비용 부품입니다.