¿Qué es GF PEEK? ¿Cuáles son sus ventajas? y utilizarlo correctamente.

¿Qué es la lámina de fibra de vidrio PEEK?

La lámina de fibra de vidrio PEEK (lámina de polieteretercetona reforzada con fibra de vidrio) es una lámina de plástico de ingeniería especializada de alto rendimiento fabricada combinando fibra de vidrio (GF) con resina de polieteretercetona (PEEK). PEEK es un polímero termoplástico aromático semicristalino que exhibe inherentemente excelentes propiedades como resistencia a altas temperaturas, resistencia química y alta resistencia mecánica. La adición de fibra de vidrio (normalmente entre un 10% y un 50%) mejora aún más su resistencia a la tracción, su módulo, su estabilidad dimensional y su resistencia al calor, al tiempo que mantiene cierta resistencia química y propiedades autolubricantes. La lámina PEEK GF es un material clave en la fabricación de alta gama, particularmente en aplicaciones que requieren alta resistencia y resistencia a entornos hostiles.

¿Cómo hacer láminas de fibra de vidrio PEEK ?

1. Selección de materia prima

• Resina PEEK: Comúnmente se utiliza resina pura o presecada.

• Fibra de vidrio: normalmente se utiliza fibra de vidrio libre de álcalis, con una longitud de 0,5 a 3 mm (hilos cortados) o fibra continua, y la superficie se trata con un agente de acoplamiento para mejorar la unión interfacial con PEEK.

2. Mezcla y Dispersión

La fibra de vidrio debe estar uniformemente dispersada en la resina PEEK; de lo contrario, se producirá una deficiencia de fuerza localizada o "aglomeración de fibras". Debido al alto punto de fusión del PEEK, la mezcla en estado fundido se utiliza principalmente:

• Extrusión de doble tornillo: los gránulos de PEEK y las fibras de vidrio picadas (por ejemplo, 30% GF) se introducen en una extrusora de doble tornillo (temperatura del barril 320-360°C). Las altas fuerzas de corte (velocidad del tornillo de 150 a 300 rpm) dispersan las fibras y se funden con la resina.

• Granulación: El material mezclado en estado fundido se corta en gránulos cilíndricos (de 2 a 5 mm de diámetro) mediante un peletizador para su posterior moldeo.

3. moldeado

Se encuentran disponibles diferentes procesos de moldeo según el espesor y tamaño de la lámina requerido:

• Moldeo por compresión: Adecuado para láminas gruesas. El material preimpregnado (o gránulos) se coloca en un molde precalentado (360-380°C) y se aplica una presión de 15-30 MPa. La presión se mantiene durante varios minutos y luego se enfría el molde para evitar tensiones internas.

• Extrusión: Los pellets se extruyen en una lámina continua usando una extrusora y luego se calandran (temperatura 350-370°C). La rugosidad de la superficie puede alcanzar Ra ≤ 0,5 μm.

• Moldeo por inyección: Adecuado para formas complejas. Los pellets deben secarse antes de la inyección en el molde (temperatura del barril 360-380°C, temperatura del molde 150-180°C).

4. Postprocesamiento

• Mecanizado: Utilice herramientas recubiertas de diamante o de nitruro de boro cúbico (CBN) para tornear y fresar (velocidad de corte ≤ 800 rpm) para minimizar el desgaste de las herramientas convencionales.

• Tratamiento superficial: Pulir hasta Ra ≤ 0,2 μm para reducir el coeficiente de fricción. Si es necesario soldar, utilice limpieza con plasma para hacer rugosa la superficie (para mejorar la fuerza de unión).

Hoja de plástico PEEK de fibra de vidrio

Características:

Alta resistencia mecánica:

• PEEK no reforzado: resistencia a la tracción 90-100 MPa, módulo elástico 3,6 GPa;

• PEEK reforzado con un 30% de fibra de vidrio (PEEK 30GF): Resistencia a la tracción ≥145 MPa, módulo elástico ≥9,5 GPa;

• PEEK reforzado con un 50% de fibra de vidrio (PEEK 50GF): Resistencia a la tracción ≥280 MPa, módulo elástico ≥16 GPa.

Resistencia a altas temperaturas:

• Temperatura de funcionamiento a largo plazo: PEEK reforzado con un 30 % de fibra de vidrio aumenta hasta 250 °C (temperatura de funcionamiento a corto plazo hasta 310 °C);

• Temperatura de transición vítrea (Tg): Incrementada de 143°C a 160°C (30% PEEK reforzado con fibra de vidrio).

Estabilidad dimensional:

• Coeficiente de expansión térmica (CTE): el PEEK puro es de 3,6×10⁻⁵/°C, mientras que el PEEK reforzado con un 30 % de fibra de vidrio lo reduce a 1,5×10⁻⁵/°C, lo que produce una deformación mínima a altas temperaturas.

Resistencia química:

• Con la excepción de ácidos oxidantes fuertes como el ácido sulfúrico concentrado y el ácido nítrico, prácticamente no reacciona con disolventes orgánicos como alcoholes, hidrocarburos y cetonas (comparable al PEEK puro).

Otras propiedades:

• Resistencia a la Radiación: Extremadamente resistente a los rayos gamma y rayos X.

• Autolubricación y resistencia al desgaste: El coeficiente de fricción es de 0,2-0,3, superior a la mayoría de los plásticos de ingeniería.

Varilla de plástico PEEK de fibra de vidrio AHD

Ventajas (en comparación con PEEK puro y otros plásticos de ingeniería):

Resistencia y rigidez significativamente mejoradas: la adición de fibra de vidrio eleva el PEEK de un "plástico de alto rendimiento" a un "material de ingeniería similar al metal", lo que le permite reemplazar directamente algunos componentes metálicos.

Ligero: La densidad es de aproximadamente 1,4-1,5 g/cm³ (sólo 1/6 de la del acero y 1/2 de la del aluminio).

Excelente resistencia a la fatiga: el refuerzo de fibra de vidrio logra una alta tasa de retención de la resistencia a la fatiga (>80%), lo que lo hace adecuado para escenarios de carga dinámica a largo plazo.

Estabilidad a altas temperaturas: las propiedades mecánicas se degradan lentamente a altas temperaturas.

Aplicaciones comunes

La lámina de fibra de vidrio PEEK, con sus propiedades combinadas de alta resistencia, resistencia a altas temperaturas y resistencia química, se usa ampliamente en aplicaciones de fabricación de alta gama:

1. Aeroespacial

• Componentes estructurales: soportes periféricos de motores de avión, refuerzos de alas (resistentes a temperaturas de hasta 280°C, con una resistencia cercana a la de la aleación de aluminio y un 30% más livianos);

• Componentes interiores: marcos de asientos de piloto, bisagras de puertas (resistentes al aceite y a la fatiga).

2. Automotriz

• Componentes periféricos del motor: soportes debajo del capó, cubiertas de la caja de cambios (resistentes a la corrosión del aceite del motor y de la transmisión, con una temperatura de funcionamiento a largo plazo de 150-200°C);

• Chasis y suspensión: Brazos de control livianos, soportes amortiguadores (alta solidez y resistencia al impacto).

3. Electrónica y Semiconductores

• Piezas estructurales de equipos de precisión: marcos y rieles guía para equipos de fabricación de semiconductores (resistencia a temperaturas de hasta 260 °C, resistencia a vibraciones y estabilidad dimensional);

• Equipos de Comunicaciones 5G: Marcos de soporte de antena de estación base (resistentes a la intemperie y a los rayos UV).

4. Equipos industriales

• Bombas y válvulas industriales: carcasas y sellos de válvulas resistentes a la corrosión (fuerte resistencia a ácidos y álcalis, alta resistencia).

5. Tránsito ferroviario

• Componentes del Ferrocarril de Alta Velocidad: Soportes de bogie y conectores del sistema de frenos (resistentes a vibraciones y resistentes a la fatiga).

Varilla de PEEK rellena de fibra de vidrio AHD

Precauciones de uso

1. Límites de temperatura:

• Temperatura de funcionamiento a largo plazo: 30% PEEK reforzado con GF ≤ 250°C, 50% PEEK reforzado con GF ≤ 300°C; Es posible una resistencia a corto plazo a 350°C, pero evite la exposición a llamas abiertas.

2. Mecanizado:

• Utilice herramientas de corte recubiertas de diamante, velocidades de corte ≤ 800 rpm y velocidades de avance ≤ 0,1 mm/min (para evitar tirones de fibras y rugosidad de la superficie).

• Evite el fresado a alta velocidad para evitar la generación de calor por fricción y la descomposición del PEEK.

3. Compatibilidad química:

• Evite el contacto con ácidos oxidantes fuertes (como el ácido nítrico concentrado y el agua regia), ya que pueden romper la columna vertebral de PEEK.

• La exposición prolongada a solventes altamente polares requiere pruebas de resistencia a la corrosión (algunos rellenos pueden hincharse en el solvente).

4. Estabilidad del desempeño a largo plazo:

• Comprobar periódicamente la resistencia a la tracción.

• Evite la exposición prolongada a la luz ultravioleta. (PEEK GF sin inhibidores de UV se volverá amarillo gradualmente, pero las propiedades mecánicas se verán mínimamente afectadas).

La lámina de fibra de vidrio PEEK es un material de alto rendimiento compuesto de PEEK y fibra de vidrio. Si bien conserva las propiedades fundamentales del PEEK, el "oro de los plásticos", mejora significativamente su resistencia y rigidez a través de la fibra de vidrio. Es un material clave para reemplazar metales en los campos aeroespacial, automotriz, electrónico y otros. Su valor fundamental radica en el equilibrio entre ligereza y alto rendimiento de "reemplazar el acero por plástico".