Le « roi » des plastiques – PEEK (polyétheréthercétone)

Qu’est-ce que le matériau PEEK ?

Le PEEK est un matériau thermoplastique semi-cristallin, haute performance et rigide, possédant diverses caractéristiques et une excellente résistance aux produits chimiques agressifs. La première synthèse du PEEK a eu lieu en 1977, et sa production industrielle a commencé en 1981. Bien que souvent classé avec des polymères fluorés comme le PFA ou le PTFE, le PEEK ne contient pas de fluor. Ses excellentes propriétés mécaniques, sa résistance à l’usure et à la fatigue, ainsi que sa capacité à résister à des températures allant jusqu’à 260°C en font l’un des matériaux thermoplastiques les plus polyvalents et les plus utilisés dans l’industrie plastique. Il est principalement utilisé dans les secteurs aérospatial, automobile, électrique, biomédical et des semi-conducteurs. Le polyétheréthercétone peut être transformé par des méthodes traditionnelles de fabrication des plastiques comme le moulage par injection, l’extrusion et le moulage par compression.

Pourquoi le PEEK est-il si unique ?

Le PEEK possède une résistance exceptionnelle au fluage, ce qui le rend idéal pour des applications soumises à des contraintes mécaniques prolongées. Lors des tests de flexion et de traction, ce polymère démontre un équilibre inégalé de diverses propriétés mécaniques. Ces caractéristiques incluent la capacité à supporter des charges élevées pendant de longues périodes sans dommages résiduels, préservant ainsi l’intégrité structurelle.

De plus, le PEEK a une résistance à la traction remarquable, conservant une force impressionnante même à des températures atteignant 299°C. Il est fortement recommandé d’utiliser des fibres de carbone pour renforcer ce plastique et optimiser ses performances. Avec un renforcement approprié, les paramètres de résistance à la traction peuvent passer de 25 000 psi à 30 000 psi, améliorant ainsi l’élasticité du matériau. (psi : livres par pouce carré)

Outre sa résistance mécanique, le PEEK possède de bonnes propriétés isolantes. Ces propriétés isolantes sont stables et fiables dans diverses plages de températures et conditions environnementales, ce qui en fait un matériau polyvalent pour les applications électriques.

De plus, la structure cristalline unique du PEEK lui confère une grande résistance à divers milieux liquides. Cette cristallinité offre également d’excellentes performances en fatigue, permettant au matériau de supporter des charges cycliques pendant de longues périodes sans défaillance.

La géométrie en spirale de ce polymère favorise un renforcement efficace par des fibres de verre ou de carbone. Cela améliore considérablement sa conductivité thermique, offrant des avantages supplémentaires pour les applications nécessitant une bonne gestion thermique.

Le PEEK est également très écologique. Avec une épaisseur de 1,45 mm, sa classification d’inflammabilité est V0 et son indice limite d’oxygène (LOI) est de 35 %. Comparé à d’autres thermoplastiques courants, le PEEK produit relativement moins de gaz toxiques et de fumée, ce qui en fait une alternative plus sûre dans les environnements où l’inflammabilité et la toxicité sont des préoccupations.

SAM propose du PEEK sous différentes formes : plaques, barres, fils, tubes capillaires, billes, poudres, etc.

Principaux avantages du PEEK :

1. La ténacité, la rigidité et l’excellente résistance à la fatigue du PEEK le rendent aussi résistant que les alliages.
2. Il possède d’excellentes propriétés de glissement, adaptées aux applications exigeantes avec de faibles coefficients de friction et d’usure.
3. Une résistance extrêmement élevée aux produits chimiques et à la corrosion.
4. Parmi la plupart des autres thermoplastiques, le PEEK a les meilleures propriétés ignifuges avec une épaisseur de 1,45 mm, sans nécessiter d’ignifugeants.
5. La résistance à l’effilochage améliore également l’adaptabilité du PEEK aux conditions difficiles et facilite son utilisation avec des fils électriques et électromagnétiques.

Les limites du PEEK :

Comme mentionné, tout semble parfait avec le PEEK, mais ce n’est pas le cas. Bien qu’il offre des performances supérieures et de multiples applications, il présente certaines limites.

1. La transformation à haute température peut ne pas convenir à tous les fournisseurs de pièces moulées par injection et exige des capacités de moulage élevées.
2. Une résistance relativement faible aux UV.
3. Ses excellentes propriétés mécaniques rendent ce polymère coûteux, adapté aux applications high-tech. Cependant, son prix limite son utilisation pour des pièces ordinaires.

Dans quels domaines le PEEK est-il utilisé ?

Le PEEK est l’un des matériaux thermoplastiques les plus couramment utilisés dans les secteurs aérospatial, automobile, biomédical, électrique, etc. Il convient pour la fabrication de roulements, câbles isolants, engrenages de sécurité, pompes, pièces de machines lourdes, vannes, compresseurs, semi-conducteurs, etc.

Aérospatial

Dans l’industrie aérospatiale, les produits et composants en PEEK remplacent progressivement l’aluminium et d’autres métaux. De nombreux produits sur le marché aérospatial ont des tolérances acceptables et sont plus rentables à produire.
Comme le PEEK peut résister à des températures élevées – nécessitant une lubrification importante pour les éléments et des réactions biologiques dans différentes circonstances – il peut être utilisé pour produire des composants critiques de moteurs avec des conceptions complexes.
Ce polymère peut considérablement réduire les émissions de fumées et de gaz des pièces internes. La résistance au feu joue également un rôle important dans la sécurité.
Le PEEK offre une excellente résistance à l’érosion par la pluie pour les parties externes. Même dans ces conditions, la résistance à l’usure et à la déchirure s’avère utile, offrant une protection à long terme pour les composants externes des avions.

Santé

Les produits de santé concernent la sécurité, le confort et la mobilité. Le PEEK peut produire des articles économiques, résistants à l’usure, aux produits chimiques et à la chaleur. Ses applications incluent les instruments dentaires, les dispositifs de protection, les endoscopes, les thermomètres et les dialyseurs.
Parmi les nombreux produits remplacés par le PEEK, les seringues dentaires en PEEK sont plus légères et plus économiques que celles en aluminium et en métal.
Les boîtes stériles, les membres mécaniques, les dents et les implants porteurs sont également des produits activement fabriqués en PEEK.
L’exceptionnelle résistance aux fissures de contrainte et la force mécanique du PEEK lui permettent de résister aux produits chimiques, à la vapeur, à l’eau et autres solvants utilisés dans les hôpitaux et cliniques.

Électronique

Le PEEK a gagné une place importante sur le marché électronique. Les produits domestiques comme les téléphones, câbles, boîtiers de réglage, réfrigérateurs, climatiseurs, machines à laver, ordinateurs, portables et dispositifs électroniques portables. Dans une certaine mesure, tous ces produits ou leurs composants sont fabriqués en PEEK.
Il peut produire des articles résistant aux fluctuations de température, fréquence et pression.
Les excellentes propriétés mécaniques maximisent la sécurité et le confort lors du traitement des wafers de silicium. Au-delà de ces applications, le PEEK a conquis d’autres marchés comme les biens de consommation, hôtels, produits chimiques, emballages, transports et logistique.