Polyetheretherketon
Polyetheretherketon (abgekürzt PEEK) ist ein hochtemperaturbeständiger teilkristalliner thermoplastischer Kunststoff mit einer maximalen Kristallinität von 48 %, der zur Stoffgruppe der Polyaryletherketone gehört. PEEK wurde 1979 von Imperial Chemical Industries (ICI) auf den Markt gebracht und gehört mit einer Glasübergangstemperatur von 143 °C und einer Schmelztemperatur von 334 °C zu den Hochleistungskunststoffen.<ref> Hans Domininghaus (Hrsg.): Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften. 6., neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Springer-Verlag Berlin/Heidelberg 2005, ISBN 3-540-21410-0, S. 1203/1204.</ref><ref> Wolfgang Kaiser: Kunststoffchemie für Ingenieure – Von der Synthese bis zur Anwendung. 4., neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2016, ISBN 978-3-446-44638-0, S. 472.</ref>
Synthese
PEEK-Polymere entstehen durch eine nukleophile aromatische Substitution zwischen einem dihalogenierten Bisphenol-Derivat und einen Diphenolat-Salz. Typisch ist die Reaktion von 4,4′-Difluorbenzophenon mit Hydrochinon-Salz.<ref>David Parker, Jan Bussink, Hendrik T. van de Grampe, Gary W. Wheatley, Ernst-Ulrich Dorf, Edgar Ostlinning, Klaus Reinking: Polymers, High-Temperature. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2002, Vorlage:DOI.</ref><ref>David Kemmish: Update on the Technology and Applications of PolyArylEtherKetones. Smithers Rapra Technology, 2010, ISBN 978-1-84735-408-2.</ref>
Physikalische und chemische Beständigkeit
PEEK ist gegenüber fast allen organischen und anorganischen Chemikalien, hochenergetischen elektromagnetischen Wellen wie Gamma-, Röntgenstrahlung<ref>Strahlungsbeständige Kunststoffe, Mitteilung der Firma Ensinger GmbH, abgerufen am 29. März 2023</ref> und bis etwa 280 °C auch gegen Hydrolyse beständig. Unbeständig ist es jedoch gegen UV-Strahlung in Verbindung mit Luftsauerstoff, konzentrierte Salpetersäure, allgemein saure oxidierende Bedingungen und gegen einige Halogenkohlenwasserstoffe sowie aliphatische Kohlenwasserstoffe bei höheren Temperaturen. In konzentrierter Schwefelsäure löst es sich bereits bei Raumtemperatur vollständig auf.<ref name="Walter Hellerich, Günther Harsch, Siegfried Haenle">Vorlage:Literatur</ref>
Aussehen
Die natürliche Farbe von PEEK ist braun-grau-gelb bis beige. Für die Verwendung als industrieller Werkstoff sind verschiedene Einfärbungen des Kunststoffes erhältlich.
Anwendungen
- Automobilindustrie
- Luft- und Raumfahrt-Industrie
- Isolationsmaterial für Stromversorgungskabel (5 kV) in der Rohölproduktion
- Hochspannungstechnik (als Isolierwerkstoff)
- Wafercarrier in der Halbleitertechnik
- Medizintechnik (da wiederholt sterilisierbar, biokompatibel und röntgendurchlässig, im Verbundwerkstoff Dentanium als Matrix)
- Pharmazeutische Industrie (in Produktionsanlagen bei produktberührenden Teilen)
- Chemische Industrie (sobald hohe mechanische, thermische und chemische Anforderungen gestellt werden, z. B. für HPLC-Säulen)
- Lebensmittelindustrie
- Tennissaiten
- Kernmaterial für Instrumentensaiten
- immer häufiger als flexibler Schaltungsträger in der Elektronik, Folie
- UHV-Technik aufgrund der (für Kunststoffe) sehr geringen Ausgasrate<ref>UHV-Richtlinie für das European XFEL-Projekt</ref>
- Matrixmaterial für chemikalienbeständige Carbon-Komposit-Gleitlager
- Zahnimplantate und Gerüste für Zahnersatz<ref>B. Siewert, M. Parra, Eine neue Werkstoffklasse in der Zahnmedizin, PEEK als Gerüstmaterial bei 12-gliedrigen implantatgetragenen Brücken. Z Zahnärztl Implantol 2013;29:148–159. Abgerufen am 13. Juli 2015.</ref>
- Als Düsenhalterung bei FDM 3D-Druckern
- Faser mit einer typischen Feinheit von 3 – 13 dtex und einer Faserlänge von 40 – 80 mm für Stapelfasern und einer Feinheit von 63 dtex – 5 ktex für Monofile mit hoher Abriebfestigkeit, niedriger Schrumpftendenz und Feuchtigkeitsaufnahme sowie ausgezeichneter Beständigkeit gegenüber fast allen Chemikalien außer Oxydationsmitteln und konzentrierter Schwefelsäure in der sie löslich sind<ref>Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 115/116.</ref><ref> Dieter Veit: Fasern – Geschichte, Erzeugung, Eigenschaft, Markt. Springer Berlin 2023, ISBN 978-3-662-64468-3, S. 808.</ref>
Ein weltweit wichtiger Hersteller ist Victrex mit Hauptsitz in Lancashire (UK), dessen Tochterunternehmen Zyex Ltd, Stonehouse (UK) der wohl bedeutendste Produzent von PEEK-Fasern ist.
Nachdem bestimmte Patente auf den Herstellungsprozess ausgelaufen sind, haben Solvay und Evonik (ehem. Degussa) ebenfalls Produktionen für PEEK aufgebaut. Ein weiterer Hersteller ist die indische Gharda Chemicals.
Verarbeitungsmöglichkeiten
PEEK schmilzt bei einer, im Vergleich zu den meisten anderen Thermoplasten, sehr hohen Temperatur von 335 °C und kann im flüssigen Zustand im Spritzgussverfahren oder per Extruder geformt werden. Im festen Zustand kann PEEK spanend bearbeitet werden (Fräsen, Bohren, Drehen). Außerdem besteht die bisher wenig kommerziell genutzte Möglichkeit, aus PEEK-Granulat ein Filament (Drahtform, Saite) herzustellen, und mit diesem mittels des 3D-Druckverfahrens Fused Deposition Modeling (FDM) Maschinenteile und Gegenstände herzustellen;<ref name="3D-printing PEEK">Vorlage:Cite web</ref>
Sowohl naturfarbiges als auch mit Kohlenstofffasern gefülltes Pulver bzw. PEEK-Granulat kann auch mittels Selektivem Lasersintern (SLS)<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>, einem weiteren 3D-Druckverfahren, verarbeitet werden.
Zur Herstellung von Medizinprodukten der Klasse IIa ist spezielles PEEK-Filament verfügbar (beispielsweise für Zahnprothesen).<ref>indmatec.com: Indmatec GmbH macht PEEK Filament für die Herstellung von Medizinprodukten verfügbar. Pressemitteilung vom 26. Januar 2016, abgerufen am 28. Januar 2016.</ref>
Handelsnamen
PEEK wird unter folgenden Handelsnamen verkauft:<ref name="BONTEN" >Christian Bonten: Kunststofftechnik Einführung und Grundlagen, Hanser Verlag, 2014.</ref>
- KetaSpire
- Gatone
- Vestakeep
- Victrex
Einzelnachweise
<references />