PEEK (Polieter Eter Keton) Enjeksiyon Kalıplama Proses Koşulları ve Kullanılan Ekipmanlar

PEEK, yüksek sıcaklığa, kimyasal dirence ve mekanik mukavemete sahip mühendislik plastiği olup, havacılık, otomotiv, medikal ve elektronik gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. Yüksek sıcaklık ve basınç gerektiren enjeksiyon kalıplama işlemi için özel ekipman ve parametreler gerektirir.

1. Proses Parametreleri

(Optimum enjeksiyon kalıplama koşulları üreticiye ve bileşik tipine göre değişebilir.)

Erime Sıcaklığı
* Tipik erime sıcaklığı: 340°C – 400°C * Kovan sıcaklığı: 360°C – 400°C * Meme sıcaklığı: 365°C – 410°C

PEEK, çok yüksek bir erime sıcaklığına sahip olduğundan standard enjeksiyon makineleri değil, yüksek sıcaklığa dayanıklı makineler kullanılır.

Kalıp Sıcaklığı
* Minimum: 120°C – 180°C (Düşük mekanik gereksinimler için)
* Önerilen: 180°C – 220°C (Yüksek kristallenme ve dayanım için)
* Maksimum: 220°C – 240°C (En iyi mekanik ve termal özellikler için)

Yüksek mekanik mukavemet ve sıcaklık direnci için kristallenme önemlidir. PEEK, yüksek kalıp sıcaklığında işlenmezse yeterince kristalize olamaz ve parçanın mekanik özellikleri zayıflar.

Enjeksiyon Basıncı
Tipik aralık: 70 – 200 MPa (700 – 2000 bar)

PEEK’in viskozitesi yüksek olduğundan, ince duvarlı parçalar için daha yüksek enjeksiyon basınçları gereklidir.

Tutma (Ütüleme) Basıncı
* Tipik aralık: 35 – 150 MPa
* Süre: Parça kalınlığına bağlı olarak 20 – 60 saniye.

Düzgün ütüleme, iç boşlukların önlenmesi ve boyutsal stabilite sağlanması için kritiktir.

Soğutma Süresi ve Kalıp Açma Zamanı
Kalıp içi soğutma süresi: 20 – 120 saniye (Parça kalınlığına bağlı olarak)
Çevrim süresi: 50 – 180 saniye

PEEK’in yüksek sıcaklıkta kalıptan çıkartılması halinde deformasyon riski olduğundan, kalıptan alınmadan önce yeterince sertleştiğinden emin olunmalıdır.

2. Kullanılan Yardımcı Ekipmanlar

Kurutucular
* Kurutma sıcaklığı: 150°C – 160°C * Süre: 3 – 4 saat

Tavsiye edilen kurutucular: Desikant (nem alıcı) kurutucular kullanılır.

Enjeksiyon Makinesi Özellikleri
* Yüksek sıcaklığa dayanıklı enjeksiyon makineleri kullanılmalıdır.
* Vida ve silindir sıcaklık kapasitesi en az 400°C olmalıdır.
* Geri akış önleyici roket bilezik(check ring) kullanılmalıdır.
* Özel ısıya dayanıklı vidalar ve aşınmaya dirençli kaplamalar (ör. bimetalik kovanlar) tavsiye edilir.
* Vidalı plastikleştirme ünitesi en iyi sonucu verir.

Kalıp Tasarımı
* Havalandırma: Kalıp içindeki havanın sıkışmasını önlemek için uygun havalandırma gereklidir.
* Yolluk ve giriş tasarımı: PEEK'in yüksek viskozitesinden dolayı geniş yolluklar ve tünel girişleri kullanılmalıdır.
* Soğutma sistemi: Kalıp içi sıcaklık kontrolü için yüksek sıcaklığa dayanıklı ısıtıcı sistemleri veya yağlı kalıp sıcaklık kontrol cihazları kullanılmalıdır.
* Kalıp malzemesi: PEEK’in yüksek sıcaklıkta işlenmesi nedeniyle kalıp çeliği olarak H13, S136 veya Paslanmaz Çelik (420) kullanılmalıdır.

Robotik ve Otomasyon Sistemleri
* Yüksek kalıp sıcaklığı nedeniyle elle temas sakıncalıdır.
* Otomatik robot sistemleri, parça çıkartma ve soğutma aşamalarında önerilir.

3. Üretim Öncesi ve Sonrası İşlemler

Hammadde Hazırlama
* PEEK granülleri ön kurutma işlemine tabi tutulmalıdır.
* Dolgulu PEEK bileşikleri (cam elyaf, karbon elyaf, PTFE katkılı vb.) işlenirken makine parametreleri optimize edilmelidir.
* Eğer geri dönüştürülmüş PEEK kullanılacaksa, maksimum %30 oranında kullanılabilir.

PEEK'in Dolgu Malzemeleri ile İşlenmesi
* %30-40 Cam Elyaf Takviyeli PEEK: Daha sert ve dayanıklıdır, ancak kalıp aşınmasını artırır. * Karbon Elyaf Takviyeli PEEK: Daha hafif ve yüksek mukavemetlidir, elektriksel olarak iletkendir. * PTFE / Grafit Katkılı PEEK: Sürtünme ve aşınma direnci yüksek uygulamalar için kullanılır.

Kalıplama Sonrası İşlemler
* Kristalizasyon için 200°C üzerinde fırınlama önerilir.
* Gerilim giderme tavlama işlemi 250°C'de 2 saat sürebilir.
* PEEK parçalar, kesme veya CNC işleme gerektiriyorsa, hassas toleranslar için son işleme tabi tutulmalıdır.

4. Enjeksiyon Kalıplamada Karşılaşılan Problemler ve Çözümleri

Yüzey Kalitesi Sorunları
* Splay (Gümüşi Çizgiler): Kurutma süresini uzatın, enjeksiyon sıcaklığını optimize edin.
* Mat veya Parlak Yüzey Farklılıkları: Kalıp sıcaklığını artırarak daha iyi kristalizasyon sağlayın.
* Cam veya karbon elyaf izleri: Enjeksiyon hızını artırarak liflerin yüzeye çıkmasını önleyin.

Kalıp İçi Yanık İzleri
* Yanık izleri ve gaz kapanmaları genellikle yetersiz havalandırmadan kaynaklanır.
* Çözüm: Havalandırma kanallarını genişletin ve enjeksiyon hızını azaltın.

Erime Tutarsızlıkları
* Eriyik sıcaklığı düzensizse, makine vidası ve kovan sıcaklıklarını kontrol edin.
* Kurutma eksikliği de sıcaklık dalgalanmalarına yol açabilir.

Sonuç
PEEK, yüksek sıcaklık gerektiren bir malzeme olduğundan, enjeksiyon kalıplama işlemi özel ekipmanlar ve sıkı parametre kontrolleri gerektirir. Yüksek sıcaklık, basınç ve kristalizasyon süreçleri dikkatle yönetilmelidir. En uygun mekanik ve termal özellikleri elde etmek için yüksek kalıp sıcaklığı ve uygun hammadde hazırlama çok önemlidir.