ASTM D3835: Extrusion von reinem und kohlenstoffverstärktem Polyetheretherketon (PEEK)

Aufgrund seiner hervorragenden chemischen Beständigkeit und mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen (bis zu 400 °C für verstärkte Typen) wird Polyetheretherketon (PEEK) häufig in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Medizinindustrie eingesetzt. PEEK bietet nicht nur eine hervorragende Kombination aus Festigkeit, Flexibilität, chemischer Beständigkeit und einfacher Verarbeitung, sondern kann auch außergewöhnliche mechanische und thermische Eigenschaften verleihen, wenn es mit Füllstoffen wie Glas- oder Kohlefasern verstärkt wird. Aus den oben genannten Gründen ist die Extrusion von PEEK von größerem Interesse.

Wir haben unverstärktes PEEK (reines PEEK) und kohlenstofffaserverstärktes PEEK (C/PEEK) auf einem CEAST-Kapillarrheometer getestet, um seine Fließeigenschaften zu verstehen. Wir verwendeten drei Flachkopfkapillaren mit Längen-Durchmesser-Verhältnissen von 5, 20 und 30, um reines PEEK und C/PEEK bei 400 °C zu testen. Die Vorheizzeit wurde gemäß ASTM D3835 auf 6 Minuten eingestellt und das Material wurde mit einer konstanten Kraft von 1000 N belastet. Es wurden Tests durchgeführt, um das Verarbeitungsfenster für C/PEEK zu verstehen und Viskositätswerte bei jeweiligen Schergeschwindigkeiten zu erhalten.

Es wird beobachtet, dass reines PEEK repräsentativ für das Verhalten des Massenpolymers ist und eine Viskositätsabhängigkeit von der Scherrate zeigt. C/PEEK hingegen ist nicht so scherempfindlich, was möglicherweise auf die geringere Beweglichkeit der Polymerketten bei der Faser-Polymer-Wechselwirkung zurückzuführen ist. Wir bemerken auch einen Viskositätsanstieg nach längeren Verweilzeiten des Materials im Rheometerzylinder.

Bei gefüllten Materialien wie C/PEEK können konische Einlassdüsen dazu beitragen, einen homogenen Fluss zu erreichen, da die Schmelze im Vergleich zu Flachkopfdüsen sauberer in eine Kapillare konvergiert. Die konischen Einlassdüsen sorgen nicht nur für einen stabileren und kontinuierlicheren Durchfluss, sondern erleichtern auch den Reinigungsprozess nach dem Test.