1. Przegląd materiału PEEK

PEEK (polieteroeteroketon) to wysokowydajny termoplastyczny materiał konstrukcyjny, znany ze swojej doskonałej wytrzymałości mechanicznej, odporności na wysokie temperatury, odporności chemicznej i stabilności wymiarowej. Ze względu na swoje doskonałe właściwości w porównaniu z konwencjonalnymi tworzywami sztucznymi, a nawet niektórymi metalami, PEEK jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym, petrochemicznym, półprzewodnikowym, urządzeniach medycznych i zaawansowanych zastosowaniach uszczelniających.

W branży uszczelnień PEEK jest powszechnie obrabiany mechanicznie na pierścienie uszczelniające, pierścienie oporowe, pierścienie prowadzące, pierścienie podporowe, gniazda zaworów i pierścienie ślizgowe. Materiał ten jest szczególnie odpowiedni do pracy w wysokich temperaturach, przy wysokim ciśnieniu, dużych prędkościach i w środowiskach agresywnych chemicznie.

2. Podstawowe zalety uszczelnień PEEK

2.1 Doskonała odporność na wysokie temperatury

PEEK może pracować w sposób ciągły w temperaturach do250°C, z krótkotrwałą odpornością przekraczającą300°CJego temperatura zeszklenia wynosi około143°C, a temperatura topnienia wynosi około343°C.

Korzyści:

• Zastępuje PTFE w zastosowaniach, w których problemem jest odkształcenie pełzające
• Nadaje się do systemów parowych, urządzeń na olej termiczny i systemów hydraulicznych pracujących w wysokich temperaturach

2.2 Wyjątkowa wytrzymałość mechaniczna i odporność na zużycie

PEEK charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na rozciąganie, wytrzymałością na ściskanie, sztywnością, doskonałą odpornością na zużycie i niskim współczynnikiem tarcia.

Zalety:

• Wysoka odporność na wytłaczanie
• Minimalne odkształcenie pod wysokim ciśnieniem
• Długa żywotność w ruchu posuwisto-zwrotnym
• Można stosować jako pierścienie podporowe

W układach uszczelnień hydraulicznych PEEK jest często stosowany zamiast metalowych pierścieni oporowych lub nylonowych pierścieni podporowych.

2.3 Wyższa odporność chemiczna

PEEK jest odporny na działanie większości kwasów, zasad, rozpuszczalników organicznych, paliw, środków smarnych i pary, a jedynie kilka silnych kwasów utleniających ma na niego wpływ.

Odpowiednie media:

• Olej hydrauliczny
• Gaz ziemny
• Ropa naftowa
• Kwaśne/zasadowe roztwory czyszczące
• Chemikalia o wysokiej czystości
• Para i gorąca woda

Dlatego też jest szeroko stosowany w przemyśle petrochemicznym i półprzewodnikowym.

2.4 Doskonała stabilność wymiarowa

PEEK charakteryzuje się bardzo niską absorpcją wody (ok.0,1%) i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, co zapewnia precyzyjne wymiary i długoterminową stabilność.

Główne korzyści:

• Doskonałe dopasowanie do precyzyjnych rowków uszczelniających
• Minimalna zmiana wymiarów pod wpływem ciepła
• Idealny do dynamicznych konstrukcji uszczelniających

2.5 Dobre samosmarowanie i niskie tarcie

Po modyfikacji włóknem węglowym, grafitem lub wypełniaczami PTFE PEEK wykazuje jeszcze lepsze parametry tribologiczne i znacząco zmniejsza zużycie sprzętu.

3. Typowe typy elementów uszczelniających PEEK

3.1 Pierścienie zapasowe PEEK

Stosowany w celu zapobiegania wyciskaniu się pierścieni uszczelniających pod wysokim ciśnieniem, powszechnie stosowany w cylindrach hydraulicznych, zaworach i pompach.

3.2 Pierścienie prowadzące PEEK

Stosowany do prowadzenia tłoków w cylindrach hydraulicznych, zapobiega zużyciu metalu o metal.

3.3 Gniazda zaworów PEEK

Stosowany w zaworach kulowych, iglicowych i regulacyjnych, zapewnia doskonałą odporność na ciśnienie i zużycie.

3.4 Pierścienie tłokowe / pierścienie ślizgowe PEEK

Nadaje się do sprężarek, pomp i układów ruchomych o wysokiej częstotliwości.

4. Typowe obszary zastosowań

4.1 Przemysł naftowy i gazowy

Stosowane w narzędziach wiertniczych, pompach płuczkowych, sprzęcie produkcyjnym i systemach zaworowych pracujących w warunkach wysokiego ciśnienia, wysokiej temperatury, w środowiskach ściernych i korozyjnych.

Typowe warunki:

• Temperatura powyżej 180°C
• Ciśnienie powyżej 50 MPa

4.2 Hydraulika i maszyny budowlane

Stosowany w cylindrach wysokociśnieniowych, złączach obrotowych i blokach zaworów hydraulicznych w celu zwiększenia żywotności i odporności na uderzenia.

4.3 Sprzęt półprzewodnikowy i precyzyjny

PEEK charakteryzuje się niskim wydzielaniem gazów, odpornością chemiczną i czystością, dzięki czemu nadaje się do:

• Sprzęt do przetwarzania płytek
• Systemy próżniowe
• Precyzyjne systemy pomp i zaworów

4.4 Przemysł lotniczy i kosmiczny

Stosowane w układach paliwowych, układach sterowania hydraulicznego i elementach konstrukcyjnych narażonych na wysokie temperatury, ze względu na swoją lekkość w porównaniu z metalami.

4.5 Sprzęt medyczny

PEEK zapewnia biokompatybilność i jest stosowany w sterylizowalnych urządzeniach medycznych i systemach uszczelniających.

5. Porównanie z materiałami powszechnie stosowanymi

6. Zalecenia dotyczące wyboru

Wybierając uszczelki PEEK należy wziąć pod uwagę:

1. Zakres temperatur pracy
2. Poziom ciśnienia w układzie
3. Typ ruchu (posuwisto-zwrotny/obrotowy)
4. Kompatybilność z mediami
5. Szczelina prześwitu
6. Potrzeba gatunków wzmocnionych (włókno szklane/włókno węglowe/wypełnione PTFE)

7. Przyszłe trendy rozwojowe

Rozwój zaawansowanej produkcji, nowej energii, przemysłu półprzewodnikowego i popyt na lokalizację sprawiają, że rynek uszczelnień PEEK dynamicznie się powiększa.

Przyszłe kierunki:

• Uszczelki PEEK wzmocnione włóknem węglowym
• Części PEEK obrabiane maszynowo z najwyższą precyzją
• Uszczelki PEEK klasy medycznej
• Krajowe alternatywy dla importowanych materiałów PEEK

8. Wnioski

Dzięki doskonałej odporności termicznej, wytrzymałości mechanicznej, odporności na zużycie, odporności chemicznej i stabilności wymiarowej, uszczelnienia PEEK stały się ważnym rozwiązaniem w zaawansowanych systemach uszczelniających. W trudnych warunkach eksploatacji PEEK znacznie zwiększa niezawodność, wydłuża żywotność i obniża koszty konserwacji.

W branżach wymagających wysokiej wydajności i niezawodności uszczelnienia PEEK stają się preferowanym materiałem.