L I N E E G U I D AD E L L E P R O P R I E T A '

IndiceIntroduzione

Proprietà meccaniche 2Proprietà di trazione 2 Proprietà di flessione 3Proprietà di compressione 3Proprietà di scorrimento 3Resistenza alla fatica 4Resistenza all’urto 4

Proprietà termiche 5Temperatura di deflessione termica 6Indice termico relativo 6Invecchiamento termico 6Coefficiente di espansione termica lineare 7Stabilità termica 7

Reologia 8

Infiammabilità e proprietà di combustione 9Ignizione 9Infiammabilità 9Densità del fumo 9Fumo, tossicità e corrosività 9

Proprietà elettriche 10Resistività di volume 10Resistività di superficie 10Proprietà dielettriche 10Proprietà di decadimento statico e materiali dissipativi 12

Proprietà tribologiche 13Attrito e usura 13Prova: blocco sull’anello 13Prova: rondella reggispinta 14Limite PV 15

Caratteristiche ambientali 16Resistenza all’idrolisi 16Permeazione gassosa e liquida 16Resistenza chimica 17Resistenza alle radiazioni 18Caratteristiche di degassamento 18

Autorizzazioni e specifiche 19

Scelta dei materiali 20

Perché i PAEK Victrex?

• Combinazione unica di proprietà

• Ampia gamma prodotti

• Trasformazione con tecniche di processo tradizionali

• Conformità ad approvazioni e specifiche globali

• Regolarità e ripetibilità produttiva

• Sicurezza della fornitura

• Supporto globale fornito da team di tecnici esperti

Victrex Polymer Solutions, una divisione diVictrex plc, è il produttore leader mondiale dipoliarileterchetoni (PAEK) ad alte prestazioni,tra cui il polimero VICTREX® PEEK. Il nostroportafoglio prodotti è una delle più ampiegamme di poliarileterchetoni sul mercato.Collaboriamo con i nostri clienti e utenti finaliper offrire soluzioni ad elevato contenutotecnologico in grado di rispondere alle sfide edi raccogliere le opportunità che si trovano adaffrontare e che sono necessarie perraggiungere nuovi livelli di ottimizzazione deicosti, qualità e prestazioni. Operiamo neimercati dell’aerospaziale, dell’automobile,dell’elettronica, dell’energia, nell’industria ingenere, nel settore medicale e in quello deisemiconduttori.

Il polimero VICTREX PEEK offre prestazioni eccezionali su un vastospettro di temperature e condizioni estreme. È un polimero linearearomatico semicristallino, ampiamente riconosciuto come uno deitecnopolimeri dalle migliori prestazioni al mondo. Offre unacombinazione e una gamma uniche di prestazioni elevate.

Oltre al polimero VICTREX PEEK, disponiamo di altri due polimeriPAEK, il polimero VICTREX® HT™ e il polimero VICTREX® ST™, chepossono mantenere le caratteristiche meccaniche a temperaturesempre crescenti in ambienti ostili. Quando un’applicazione finalerichiede una combinazione di almeno tre proprietà il nostro PAEKoffre vantaggi eccezionali con versatilità senza confronti. Lacapacità di combinare le proprietà senza sacrificare le prestazioniconsente ai nostri materiali di fornire ottime prestazioni inun’ampia varietà di applicazioni e condizioni operative.

Elevate prestazioni termiche Eccellenti prestazioni termiche, contemperature di transizione vetrosa compresefra 143ºC e 162ºC e temperature di fusionecomprese fra 343ºC e 387ºC.

Resistenza meccanica e stabilità dimensionaleEccellenti proprietà di resistenza, rigidità,scorrimento a lungo termine e fatica.

Resistenza all’usuraElevata resistenza all’abrasione e al taglio,combinate con un basso coefficiente di attrito.

Resistenza chimicaResiste ad un’ampia gamma di acidi, basi,idrocarburi e solventi organici.

Resistenza all’idrolisiBasso assorbimento dell’umidità, resistenzaal vapore, all’acqua e all’acqua marina, con bassa permeabilità.

Prestazioni elettricheProprietà elettriche mantenute in una vastagamma di frequenze e di temperature.

Bassa emissione di fumi e gas tossiciIntrinsecamente autoestinguenti senzal’uso di additivi. Bassa tossicità dei gas di combustione.

PurezzaDegassamento ed estraibili estremamente bassi.

Rispettosi dell’ambienteLeggeri, completamente riciclabili, senzaalogeni e conformi a RoHS.

Facilità di lavorazioneUno dei materiali dalle prestazioni più elevate trasformabile con leapparecchiature convenzionali in uso per i tecnopolimeri termoplastici.

I film APTIV® della Victrex forniscono tutte le proprietà

del polimero VICTREX PEEK in un formato flessibile e

sono considerati i film termoplastici più versatili e dalle

migliori prestazioni. attualmente disponibili.

I rivestimenti ecocompatibili VICOTE®, in polvere o

a dispersione liquida, offrono elevata resistenza

termica, eccellente resistenza ai graffi e all’usura,

elevati livelli di resistenza e durata.

Tabella 1: Portafoglio di prodotti di Victrex Polymer Solutions

Il più ampio portafoglio di poliarileterchetoni,

compreso il polimero VICTREX® PEEK. I materiali

Victrex offrono prestazioni eccezionali in un’ampia

gamma di temperature e condizioni estreme.

Polimeri VICTREX® PEEK

Viscosità del fuso - polimero 90 150 450 650

Polvere non caricata 90P 150P 450P 650P

Polvere fine non caricata 150PF 450PF 650PF

150XF

150UF10

Granuli non caricati 90G 150G / 150G903BLK 450G / 450G903BLK 650G

Con carica di fibra di vetro 90GL30 150GL15 450GL15

90GL60 150GL20 450GL20

150GL30 / 150GL30BLK 450GL30 / 450GL30BLK 650GL30

Con carica di fibra di carbonio 90CA30 150CA30 450CA20

90HMF20 450CA30 650CA30

90HMF40 450CA40

Gradi tribologici 150FC30 450FC30

150FW30 450FE20

Polimero VICTREX® HT™ Polimero VICTREX® ST™

Polvere non caricata HT P22 / P45 ST P45

Polvere fine non caricata HT P22PF / P45PF

Granuli non caricati HT G22 / G45 ST G45

Con carica di fibra di vetro HT 22GL30 ST 45GL30

Con carica di fibra di carbonio HT 22CA30 ST 45CA30

VICTREX® Prodotti speciali

Granuli con filtrazione profonda 151G / 381G VICTREX PEEK non caricati per requisiti di purezza

estrema (filatura di monofilamenti, rivestimento di cavi)

Gradi tribologici con resistenza polimeri VICTREX® WG™ - WG101, WG102 Prestazioni di resistenza all’usura maggiori

all’usura di livello superiore rispetto ai gradi standard in applicazioni

caratterizzate da velocità / carico superiori

Elettrostaticamente dissipativi polimeri VICTREX® PEEK-ESD™ - ESD101, ESD201 Soddisfano indici specifici di resistività

I materiali Victrex sono disponibili con diverse viscosità persoddisfare gli specifici requisiti di processo: la viscosità incrementapartendo dal polimero ad alta fluidità PEEK 90, passando dallaviscosità standard del polimero PEEK 450, fino a quella delpolimero ad elevata duttilità PEEK 650. I prodotti vengono filtrati,

trasformati in granuli non caricati, oppure trasformati in polverisottili o compound utilizzando cariche diverse, oltre ad esseredisponibili in semilavorati, fibre, film, tubi e rivestimenti. LaTabella 1 fornisce una panoramica del portafoglio di prodotti diVictrex Polymer Solutions.

2

120

100

80

60

40

20

00 5 10

PEEK 150GPEEK 450G

HT G22ST G45

15 20

Allungamento a trazione/ %

Res

iste

nza

a t

razi

on

e /

MPa

25 30 35 40

Figura 1: Curve tipiche di deformazione da sollecitazione atrazione per polimeri Victrex non caricati

PEEK 90HMF40PEEK 450CA30

PEEK 450GL30PEEK 450G

400

300

200

100

0

Res

iste

nza

a t

razi

on

e /

MPa

0 50 100 150

Temperatura / °C

200 250 300

Figura 3: Indici di resistenza a trazione dei materiali Victrex

Figura 4: Resistenza a trazione di vari polimeri Victrex inrelazione alla temperatura

Con carica difibra di carbonio

HMF

Con carica difibra di vetro

Gradi tribologici

Non caricato

0 50 100 150

Resistenza a trazione / MPa

200 250 300 350 400

PEEK 90HMF40PEEK 450CA30PEEK 450GL30

PEEK 450FC30PEEK 450G

400

250

300

350

200

150

100

50

0

Res

iste

nza

a t

razi

on

e /

MPa

0,0 0,5 1,0 1,5

Allungamento a trazione / %

2,0 2,5 3,0

Figura 2: Curve tipiche di deformazione da sollecitazione atrazione per compound in PEEK (450G come riferimento)

L’aggiunta di cariche aumenta la resistenza e la rigiditàcome mostrato in Figura 2 per una gamma di compound inPEEK. I compound caricati di solito non presentano unpunto di snervamento e quindi risultano soggetti afragilità da rottura. Il modulo a trazione, la resistenza el’allungamento variano significativamente a seconda deltipo di carica e del contenuto della carica.

La Figura 3 riassume gli indici di resistenza a trazione permateriali non caricati, caricati con fibra di vetro e caricaticon fibra di carbonio, nonché per gradi tribologici.

I materiali Victrex sono utilizzati per realizzarecomponenti strutturali esposti a temperature elevate oche lavorano a tali temperature in continuo. La Figura 4mostra il comportamento della resistenza a trazione infunzione della temperatura per alcuni materiali V ictrexe dimostra una buona stabilità meccanica del materialenell’ambito di un vasto spettro termico.

P R O P R I E T À M E C C A N I C H E

I materiali Victrex sono ampiamente considerati come i polimeri termoplastici dalle prestazioni più elevate con un buon mantenimento delle proprietà meccaniche su un’ampia gamma di temperature e condizioni.

PROPRIETÀ DI TRAZIONELe caratteristiche di trazione dei polimeri V ictrex superano quelle della maggior parte dei tecnopolimeri. Le prestazioni di trazione sono state valutate secondo ISO 527 e un diagramma comparativo della resistenza alla trazione dei polimeri Victrex non caricati è mostrato in Figura 1. Questi gradi non caricati mostrano ilcomportamento duttile con un punto di snervamento di circa il 5% di allungamento e una resistenza a trazione superiore a 100 MPa.

3

ST 45GL30PEEK 450GL30PEEK 90HMF40ST 45CA30

PEEK 450CA30ST G45PEEK 450GHT G22

600

500

400

300

200

100

0

Res

iste

nza

a f

less

ion

e /

MPa

0 50 100 150

Temperatura / °C

200 250 300

Figura 5: Resistenza a flessione di vari polimeri Victrex inrelazione alla temperatura

PEEK 450CA30ST 45CA30WG101

PEEK 450FC30PEEK 450G

350

250

300

200

150

100

50

0

Res

iste

nza

a c

om

pre

ssio

ne

/ M

Pa

0 23 120

Temperatura / °C

200 250

Figura 6: Resistenza a compressione di una serie dimateriali Victrex in relazione alla temperatura

HT G22 (60 MPa)ST G45 (60 MPa)60 MPa50 MPa

40 MPa30 MPa20 MPa

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0.0

Allu

ng

amen

to a

tra

zio

ne

/ %

Tempo / h

10 10 10 10 10 10 10-3 -2 -1 0 1 2 3

Figura 7: Scorrimento a trazione dei PEEK 450G a 23°C

PROPRIETÀ DI FLESSIONEI materiali Victrex presentano eccellenti prestazioni diflessione nell’ambito di un vasto spettro termico. Laresistenza a flessione è stata valutata in conformità adISO 178 con i risultati rappresentati in relazione allatemperatura come illustrato nella Figura 5. Come pertutti i polimeri semicristallini, la resistenza a flessione deimateriali Victrex dipende dalla temperatura, con unevidente momento di cambiamento che passa dal puntodi transizione vetrosa (Tg). Anche così, i valori diresistenza a flessione dei materiali caricati può superare i200 MPa a temperature superiori alla Tg. La crescita nelmantenimento della resistenza a flessione in questi graficiè spiegata dall’aumento della Tg passando dai gradi PEEK.

PROPRIETÀ DI COMPRESSIONELa resistenza a compressione è stata valutata in conformitàad ISO 604 a temperature fino a 250°C. La Figura 6 mostrala resistenza a compressione in funzione della temperaturaper una gamma di materiali V ictrex e, in particolare, per igradi tipicamente usati in applicazioni caratterizzate darequisiti di usura e pressione estremamente elevate,prendendo il PEEK 450G non caricato come riferimento.

PROPRIETÀ DI CREEPI materiali Victrex hanno un’eccellente resistenza al creep esono in grado di sopportare sollecitazioni elevate, lungol’intera durata del manufatto mostrando livelli dideformazione indipendenti dal tempo. Per creep si intendela deformazione osservabile nel tempo in relazioneall’applicazione di una sollecitazione costante. Il creep atrazione è stato valutato secondo la ISO 899 a 23°C per unperiodo di 1000 h.

I risultati del creep a trazione per il PEEK 450G a 23°C sonomostrati nella Figura 7 per diversi livelli di sollecitazionecostante compresi fra 20 MPa e 60 MPa. Come riferimentocomparativo, sono stati inseriti i gradi HT e ST a 60 MPa. Ladeformazione istantanea (deformazione in tempi di creepbrevi) è correlata al rapporto sollecitazione-deformazionederivato dalla prova di trazione, di conseguenza le curve discorrimento partono a livelli di allungamento superiori conl’aumento dei carichi applicati. I gradi HT e ST mostrano unoscorrimento leggermente inferiore a 60 MPa rispetto alPEEK 450G.

4

RESISTENZA ALLA FATICALa fatica può essere definita come la riduzione delleproprietà meccaniche durante l’applicazione di uncarico ciclico costante. La fatica a trazione è statavalutata utilizzando barre di trazione ISO sollecitate a5 Hz con un’onda sinusoidale tra il 10 e il 100% deicarichi predefiniti.

La Figura 9 mostra le eccellenti prestazioni alla fatica a23°C e 120°C di una serie di materiali V ictrex. Il PEEK450G mostra un decadimento molto ridotto incondizioni di fatica a trazione a 23°C. L’aggiunta diadditivi al PEEK non caricato migliorasignificativamente i livelli di sollecitazione alla fatica.

RESISTENZA ALL’URTOIl test all’urto è utilizzato per esaminare ilcomportamento dei materiali in condizioni di impattospecifiche e per stimarne la tenacità entro i limitiintrinseci alle condizioni di test. Esiste un’ampia varietàdi metodi di test: quelli a bassa energia condottiutilizzando apparecchiature a pendolo ed altri, ad altaenergia, in cui le rotture vengono valutate con il metodoa caduta di peso. Le apparecchiature a pendolo possonoutilizzare un supporto a sbalzo come nei test Izod (ISO 180) o una configurazione di flessione a 3 punticome nel test Charpy (ISO 179); entrambi utilizzanobarre di impatto con intaglio o senza intaglio.

Le Figure 10 e 11 mostrano la resistenza ad impatto Izode Charpy di campioni con carico laterale per una gammadi materiali Victrex, con intaglio e senza intaglio.I materiali Victrex non caricati sono estremamenterobusti e non si rompono in configurazione senzaintaglio, Izod o Charpy. L’aggiunta di cariche al PEEKmigliora la tenacità con intaglio.

PEEK 450GL30HT 22GL30PEEK 450CA30HT 22CA30PEEK 90HMF40

1,4

0,8

1,0

1,2

0,6

0,4

0,2

0,0

Allu

ng

amen

to a

tra

zio

ne

/ %

Tempo / h

10 10 10 10 10 10 10-3 -2 -1 0 1 2 3

Figura 8: Scorrimento a trazione dei compound a basePEEK a 23°C e sollecitazione costante di 90 MPa

300

250

200

150

100

50

0

Res

iste

nza

a t

razi

on

e/ M

PaCicli a rottura

10 10 10 10 10 10 10 101 2 3 4 5 6 7 8

PEEK 90HMF40 [23˚C]PEEK 90HMF40 [120˚C]PEEK 450CA30 [23˚C]PEEK 450CA30 [120˚C]

PEEK 450GL30 [23˚C]PEEK 450GL30 [120˚C]PEEK 450G [23˚C]

Figure 9: Fatica a trazione di una serie di materialiVictrex a 5 Hz a 23°C e 120°C

L’aggiunta di additivi ad un polimero non caricato migliorale prestazioni meccaniche quali la resistenza e la rigidità equindi le prestazioni di scorrimento in funzione del tipo diadditivo e del suo contenuto. Le caratteristiche di elevataresistenza e rigidità dei compound in PEEK e in condizionidi scorrimento e a 23°C e un carico costante di 90 MPasono mostrate nella Figura 8.

Il PEEK 90HMF40, che ha le maggiori proprietà diresistenza e rigidità di tutti i materiali V ictrex, dimostraun’eccezionale resistenza allo scorrimento. Il PEEK450CA30 e il PEEK 450GL30 mostrano uno scorrimentodipendente in misura superiore dal tempo a 90 MParispetto al PEEK 90HMF40. I compound a base hannomostrato prestazioni di scorrimento leggermentemigliorate rispetto agli equivalenti basati sul PEEK.

P R O P R I E T À T E R M I C H E

I polimeri Victrex hanno temperature di transizione vetrosa(Tg) e di fusione cristallina (Tm) verificabili nella Figura 13La natura semicristallina di questi polimeri consente dimantenere un grado elevato di proprietà meccaniche,anche in prossimità della temperatura di fusione.

PEEK

450G

HT G22

ST G

45

PEEK

450G

L30

HT 22G

L30

ST 45

GL30

PEEK

450C

A30

PEEK

90HM

F40

HT 22C

A30

ST 45

CA30

10

12 120

100

80

60

40

20

0

8

6

4

2

0

Res

iste

nza

all’

urt

o c

on

inta

glio

/ k

J m

2

con intagliosenza intaglio

Res

iste

nza

all’

urt

o s

enza

inta

glio

/ k

J m

2

Figura 10: Resistenza all’urto Izod di vari materialiVictrex a 23°C

PEEK

450G

HT G22

ST G

45

PEEK

450G

L30

HT 22G

L30

ST 45

GL30

PEEK

450C

A30

PEEK

90HM

F40

HT 22C

A30

ST 45

CA30

10

12 120

100

80

60

40

20

0

8

6

4

2

0

Res

iste

nza

all’

urt

o c

on

inta

glio

/ k

J m

2

con intagliosenza intaglio

Res

iste

nza

all’

urt

o s

enza

inta

glio

/ k

J m

2

Figura 11: Resistenza all’urto Charpy di vari materialiVictrex a 23°C

10

12

8

6

4

2

0Res

iste

nza

all’

urt

o c

on

inta

glio

–55˚C 23˚C 120˚C

PEEK150G

PEEK450G

PEEK150GL30

PEEK450GL30

PEEK150CA30

PEEK450CA30

Figura 12: Resistenza all’urto Charpy con intaglio di varimateriali Victrex in relazione alla temperatura

170

160

150

140

130

400

350

300

250

200PEEK HT ST

T /

°C

g T

/ °

C

m

T Tg m

Figura 13: Le temperature di transizione vetrosa (Tg) e difusione cristallina (Tm) per polimeri Victrex determinateda DSC (ISO 11357)

Le proprietà di resistenza all’urto dipendono dallatemperatura come mostrato in Figura 12 per una serie dimateriali Victrex. La tenacità si alza quando latemperatura aumenta da -55°C a +120°C.

5

Il polimero VICTREX® PEEK, specificato per coprimozzi a ingranaggi diaerei resiste all’urto dei detriti in volo e ha un’eccellente resistenza incondizioni difficili.

150˚C 260˚C

300˚C320˚C

140

5000 h, 103%100

120

60

40

80

20

0Man

ten

imen

to d

ella

res

iste

nza

a t

razi

on

e /

%

0 500 1000 1500

Tempo d’invecchiamento / h

2000 2500

Figura 16: Mantenimento della resistenza a trazione delPEEK non caricato rispetto al tempo di condizionamentoa temperature elevate

100

160

140

120

80

60

40

20

0

Res

iste

nza

a f

less

ion

e /

MPa

PEEK HT

Invecchiamento per 1000 ore a 320˚C Invecchiamento per 2000 ore a 320˚C

Figura 17: Mantenimento della resistenza a flessione aseguito di invecchiamento termico per PEEK non caricato

6

INVECCHIAMENTO TERMICOL’ottimo mantenimento delle proprietà meccaniche delPEEK non caricato ed esposto all’aria nonché a varietemperature di invecchiamento è stato considerato comeriferimento della resistenza all’invecchiamento termico. I risultati sono mostrati nelle Figure 16 e 17. L ’aumentoiniziale nella resistenza a trazione osservato nella Figura 16è il risultato della maggiore cristallinità data dallaricottura. La successiva diminuzione di forza in funzionedel tempo è dovuta al degrado termico.

250

300

200

150

100

50

0

RTI

/ °

C

PEEK450G

PEEK450GL30

PEEK450CA30

PPA +33%

VETRO

PAI +30%

VETRO

PPS +40%

VETRO

PES PSU

Figura 15: Indice termico relativo (RTI), meccanico senza urto,per una serie di materiali ad alte prestazioni

INDICE TERMICO RELATIVO I polimeri sono soggetti a degrado termico in presenza ditemperature elevate. Tali effetti possono essere valutatimisurando l’indice termico relativo (RTI – RelativeThermal Index) secondo la definizione degli UnderwritersLaboratories (UL746B). Questo test determina latemperatura alla quale si mantiene il 50% di unaproprietà specifica di un materiale in riferimento ad unaltro usato come parametro, il cui R TI sia già noto (l’RTI disolito corrisponde a tempi compresi tra 60.000 e 100.000ore). L’indice RTL degli UL per i materiali V ictrex,confrontato con altri polimeri ad elevate prestazioni, èmostrato nella Figura 15.

TEMPERATURA DI DEFLESSIONE TERMICALe proprietà termiche di breve termine dei polimeripossono essere stabilite determinando la temperatura dideflessione termica (HDT - Heat Deflection Temperature,ISO 75) in cui si osserva una deformazione definita nelcampione applicando una sollecitazione costante (1,8 MPa)a velocità di riscaldamento altrettanto costante. I materialiVictrex mostrano una rigidità eccellente ad altetemperature e di conseguenza mostrano elevati valori diHDT rispetto ad altri polimeri ad alte prestazioni.

250

400

350

300

200

150

100

50

0

HD

T /

°C

VICTREX CA30

VICTREX GL30

PAI +30% GL

PPS +40% GL

PPA +33% GL

PES +30% GL

ST HT PEEK

Figura 14: Temperatura di deflessione termica (a 1,8 MPa)per materiali Victrex e altri polimeri ad elevate prestazioni

7

COEFFICIENTE DI ESPANSIONE TERMICA LINEAREIl coefficiente di espansione termica lineare (CLTE -Coefficient of Linear Thermal Expansion) è stato misuratosecondo ISO 11359. I materiali sono stati suddivisi in tregruppi per verifcare completamente gli ef fetti anisotropicidei gradi caricati. La Figura 18 mostra la variazione nelCLTE per gradi di PEEK standard nella direzione del flussoe come valore intermedio di tutte le tre direzioni. I gradinon caricati come il PEEK 450G sono quasi isotropici epresentano una differenza modesta nell’espansione indirezioni diverse. Tuttavia, i gradi caricati con fibra di vetroe fibra di carbonio sono anisotropici e, in quanto tali,presentano scarsa espansione nella direzione del flusso.Essa però aumenta in misura significativa nella direzionetrasversale al flusso. Inoltre, si produce un aumentosignificativo nel CLTE quando la temperatura va oltre la T g,con minori differenze per i compound, particolarmentenella direzione del flusso.

100

160

140

120

80

60

40

20

0

CLT

E /

pp

m K

Solo direzione del flusso Media delle tre direzioni

Sotto T Sopra T Sotto T Sopra Tg g g g

PEEK 450G PEEK 450GL30 PEEK 450CA30

-1

I CLTE di una serie di materiali V ictrex al di sotto della T gnella direzione del flusso vengono confrontati con varimetalli nella Figura 19.

Figura 18: Coefficiente di espansione termica lineare (CLTE)per vari materiali Victrex al di sotto e al di sopra della Tg

PEEK

450G

PEEK

450G

L30

PEEK

450F

C30

PEEK

90CA30

PEEK

90HM

F40

accia

io in

ox

allum

inio

lega d

i ber

illio

lega d

i mag

nesio

lega d

i tita

nio

lega d

i ram

e

25

30

35

40

45

50

20

15

10

5

0

CLT

E /

pp

m K

-1

PEEK 450GPA66PEI

PESPPS

100

70

60

50

80

90

40

30

20

10

0

Co

nse

rvaz

ion

e d

el p

eso

/ %

0 100 200 300

Temperatura / °C

400 500 600 700

Figura 19: Coefficiente di espansione termica lineare(CLTE) per vari materiali Victrex rispetto ai metalli(direzione del flusso, al di sotto della Tg)

Figura 20: Analisi in termogravimetria (TGA) di PEEK e altripolimeri ad alte prestazioni

STABILITÀ TERMICALa termogravimetria (TGA) illustra la stabilità termica delPEEK esposto all’aria. Il degrado inizia solo al di sopra di550°C con livelli minimi di degassamento a temperatureinferiori come risulta dal diagramma comparativo cheanalizza il PEEK 450G e altri polimeri ad alte prestazioninella Figura 20.

Il polimero VICTREX® PEEK è stato selezionato per realizzare una camicia diraffreddamento grazie alla stabilità dimensionale del materiale, le basseperdite di radiofrequenza (RF) e alla possibilità di essere trasformato conestrema precisione, con il risultato di ottenere una soluzione progettualemono-componente.

8

R E O L O G I A

Come la maggior parte dei materiali termoplastici, laviscosità dei materiali Victrex dipende dalla temperatura emostra assottigliamento al taglio. Un diagrammacomparativo della viscosità di fusione ad una velocità ditaglio di 1000/s per una serie di polimeri ad alte prestazioniè mostrato nella Figura 21. Sebbene il PEEK abbia unadelle temperature di processo più elevate, la viscosità delPEEK 450G si colloca nell’ambito dei policarbonati.

La viscosità dipende dalla resina di base, dal tipo e dallivello di additivo I materiali a base di PEEK 450 presentanouna viscosità maggiore di quelli a base di PEEK 150 e diPEEK 90. La miscela di polimeri V ictrex con additivi comead esempio la fibra di vetro o di carbonio porta a viscositàpiù elevate come è possibile vedere nella Figura 22. Icompound a base di PEEK 90G - grado ad elevatoscorrimento con un contenuto in peso fino al 60% diadditivi - possono presentare una viscosità inferiorerispetto a quella dei compound a base del PEEK 450G,grado a viscosità standard con un contenuto di additivi del 30%. I gradi tribologici con una carica di additivi del 30% inpeso, mostrano indici di viscosità simili a quelli di altriprodotti caricati al 30% così come mostrato nella Figura 22.

250300

350

400

200

150

100

500V

isco

sità

del

fu

so /

Pa

s

PA66 (280˚C)

PA6T (320˚C)

PC (340˚C)

PES (390˚C)

PEEK 90G(400˚C)

PEEK 450G(400˚C)

Figura 21: Viscosità di fusione in condizioni di velocità ditaglio di 1000/s a temperature di processo tipiche di unaserie di tecnopolimeri

700

600

500

400

300

200

100

0

Vis

cosi

tà d

el f

uso

/ P

a s

Non caricati Caricati al 30%

PEEK 90 PEEK 150 PEEK 450 HT G22 ST G45

Figura 22: Viscosità di fusione (1000/s; 400°C) di varimateriali Victrex (ST a 420°C)

La reologia dei polimeri Victrex è adeguata per lo stampaggio adiniezione standard nonché per tecnologie di processo critiche qualil’estrusione di film APTIV®.

Il polimero VICTREX® PEEK ha sostituito l’acciaio nei rotori ad alta velocità enegli involucri di sostegno complessi per strumenti di dispersione utilizzatinel settore medicale.

9

I N F I A M M A B I L I T À EP R O P R I E T À D I C O M B U S T I O N E

L’infiammabilità può essere definita come la capacità di unmateriale di favorire la combustione; un materialeinfiammabile si accende facilmente e brucia rapidamente.

I materiali Victrex sono intrinsecamente resistenti allacombustione e quando bruciano producono pochi gastossici o corrosivi rispetto ad altri polimeri. L’aggiunta diadditivi (ad esempio in fibra di vetro o di carbonio)migliora ulteriormente la resistenza intrinseca deimateriali Victrex alla combustione.

IGNIZIONEIl test del filo incandescente (IEC 695-2-1) determina laresistenza del materiale all’ignizione nonché la capacità dispegnersi. Il PEEK non caricato e i suoi compoundottengono la classificazione GWFI 960°C: si accendono a960°C ma si spengono alla rimozione del filoincandescente.

INFIAMMABILITÀLa prova di infiammabilità più dif fusa per i materialiplastici è il test di combustione verticale UL94-V che valutala capacità di un materiale plastico di spegnersi una voltaacceso: non è una misura della resistenza all’ignizione. IlPEEK 450G non caricato è classificato UL94-V0 a 1,5 mm Igradi caricati con fibra di vetro o di carbonio ottengono laclasse UL94-V0 a 0,5 mm su un’ampia gamma di tipologiedi additivi.

DENSITÀ DEL FUMOI materiali plastici che bruciano generano fumo, in generedovuto ad una combustione incompleta. Il fumo riduce lavisibilità, rendendo più difficile la fuga da un incendio. Ilivelli di fumo dei materiali V ictrex risultano inferiori dioltre il 95% rispetto ai limiti specificati negli standard diinfiammabilità per l’aviazione (esempio: Boeing BSS 7238).

FUMO, TOSSICITÀ E CORROSIVITÀI materiali plastici che bruciano generano una gamma digas tossici, tra cui idrogeno cianuro (HCN), gas di zolfo(SO2, H2S), gas nitrosi (NO, NO2) e monossido di carbonio(CO). Tali gas possono risultare più letali del fuoco stesso,in quanto possono inabilitare le persone rendendo

Test senza fiamma [ppm] Test con fiamma [ppm] Concentrazione massima consentita [ppm]

dopo 90s dopo 4min dopo 90s dopo 4min dopo 90s dopo 4min

Monossido di carbonio (CO) Tracce 1 30 100 3000 3500

Cloruro di idrogeno (HCl) 0 0 0 0 50 500

Cianuro di idrogeno (HCN) 0 0 0 0 100 150

Gas contenenti zolfo (H2S, SO2) 0 0 0 0 50 100

Ossidi di azoto (NOx) 0 0 0,5 1 50 100

Fluoruro di idrogeno (HF) 0 0 0 0 50 50

Tabella 2: Tossicità dei gas di combustione da test NBS

impossibile la fuga dall’incendio. I gas corrosivi generatidal fuoco quali l’idrogeno fluoruro (HF) e l’idrogenocloruro (HCl) danneggiano permanentemente leapparecchiature elettroniche sensibili.

La combustione dei materiali Victrex produce soprattuttobiossido di carbonio (CO2) e monossido di carbonio (CO).La quantità di CO è inferiore del 5% rispetto ai limitispecificati negli standard di tossicità in vigore perl’aviazione (esempio Boeing BSS 7239, Airbus ATS-1000).

I dati di tossicità sono solitamente riferiti come livelli digas ritenuti fatali per gli esseri umani. La T abella 2 mostrail risultato dei test eseguiti nella camera dei fumi NBS, checonferma che l’unico gas tossico generato in quantitàsignificative è il monossido di carbonio.

Il polimero VICTREX® PEEK autoestinguente sostituisce il metallo neimorsetti a P, utilizzati nel settore aerospaziale consentendo di risparmiarepeso e di ridurre i tempi di installazione.

10

Res

isti

vità

di v

olu

me

/ Ω

cm

0 100 200 300

Tempo / s

400 500 600 700

23˚C

200˚C

140˚C

1011

1012

1013

1014

1015

1016

1017

Figura 23: Relazione tra resistività di volume e tempo dielettrificazione a varie temperature per il PEEK 450G

Figura 24: Influenza dell’umidità sulla resistività disuperficie dei materiali Victrex

Res

isti

vità

di s

up

erfi

cie

/ Ω

sq

Essiccati - Non caricati e 30% di fibra di vetro Saturati - Non caricati

Saturati - 30% di fibra di vetro

PEEK HT ST1012

1013

1014

1015

1016

1017

1018

-1

P R O P R I E T À E L E T T R I C H E

I materiali Victrex vengono spesso utilizzati comeisolanti elettrici grazie all’eccellente resistenza termicae alle prestazioni meccaniche.

RESISTIVITÀ DI VOLUMELa resistenza di volume di un materiale è definita comeil rapporto fra la differenza di potenziale [volt]parallela alla corrente e la densità di corrente [ampere].

Come per tutti i materiali isolanti, i cambiamenti diresistività determinati dalla temperatura, dall’umidità,dalla geometria del manufatto e dal tempo,rappresentano fattori significativi che vanno valutatiattentamente in fase di progettazione. Tali effetti sonorappresentati per il 450G in termini di resistività divolume in rapporto al tempo di elettrificazione e allatemperatura nella Figura 23. Il HT mostra proprietà diresistività di volume simili al PEEK 450G alle stessecondizioni.

Figura 25: La costante dielettrica del PEEK 450Ga temperature fra 23˚C e 200˚C e frequenze fra100 Hz e 100 MHz.

3

5

4

2

1

0

Co

stan

te d

iele

ttri

ca

23˚C 160˚C 200˚C

100 Hz 100 kHz 100 MHz

Frequenza

PROPRIETÀ DIELETTRICHELa costante dielettrica (o permittività relativa) è il rapportotra la permittività di un materiale e quella di un vuoto. Nei polimeri la costante dielettrica è una funzione dellafrequenza e della temperatura. La Figura 25 mostra lacostante dielettrica per il PEEK 450G in rapporto a diversetemperature e frequenze.

RESISTIVITÀ DI SUPERFICIELa resistenza superficiale di un materiale è il rapporto trala differenza di potenziale tra due elettrodi disposti insquadra sulla superficie di un campione e la corrente cheli attraversa. I materiali Victrex hanno una resistività disuperficie tipica dei polimeri ad elevate prestazioni.

La Figura 24 mostra la resistività di superficie per materialiVictrex testata in conformità ad ESD S11.11 e in presenza diumidità. In tutti i casi la resistività a seguito di immersioneè ridotta. Si osservano cambiamenti maggiori per icompound caricati ma il PEEK, il HT e il ST restano ancoraisolanti.

11

Perd

ita

di t

ang

ente

23˚C 160˚C 200˚C

100 Hz 100 kHz 100 MHz

Frequenza

10-3

10-2

10-1

150

200

300

250

100

50

0

Rig

idit

à d

iele

ttri

ca /

kV

mm

23˚C 100˚C 200˚C

25 75 125

Spessore / µm

-1

Figura 26: Perdita di tangente del polimero VICTREX 450Ga temperature comprese fra 23°C e 200°C a frequenzecomprese fra 100 Hz e 100 MHz

Figura 27: Influenza dello spessore e della temperaturasulla rigidità dielettrica di film

La perdita di tangente (fattore di dissipazione) è espressacome il rapporto tra la perdita di potenza in un materialedielettrico e l’energia trasmessa attraverso lo stesso.

La perdita di tangente per il PEEK 450G su una gamma di temperature e frequenze è mostrata nella Figura 26. I risultati sono paragonabili a quelli di altri materiali adelevate prestazioni.

La rigidità dielettrica è la tensione alla quale si produce unguasto dielettrico in un materiale ed è la misura dellaresistenza elettrica di un materiale come isolante. Larigidità dielettrica è influenzata, oltre che dal tipo dimateriale, anche da altri fattori tra cui lo spessore delcampione e la temperatura. La Figura 27 mostra l’influenzadella rigidità dielettrica sullo spessore e sulla temperaturadi film in PEEK.

Il polimero VICTREX® PEEK è utilizzato per alloggiamenti di condensatorielettrolitici in alluminio, rispondendo ai requisiti di tecnologie di saldaturasenza piombo nel settore elettronico.

Il polimero VICTREX® PEEK consente agli OEM di effettuare dei test di back-end al fine di migliorare le prestazioni grazie ad una migliore lavorabilità,assenza di bave, eccellenti proprietà elettriche tra cui il mantenimentodelle proprietà dielettriche su cicli multipli.

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PEEK 450GPEEK 450CA30PEEK ESD101

450G450CA30ESD 101

Carica di picco iniziale/VI1900170100

1/eNon raggiuntoNon raggiunto

0.06

Ten

sio

ne

/ V

Tempo / s

103

104

101

100

102

10-2 10-1 100 101 102

Figura 28: Caratteristiche di decadimento statico deigradi di PEEK 450G, 450CA30 e ESD101

In termini di resistività, il PEEK ESD101 è dissipativo. Of freuno stretto controllo della resistenza superficialenell’importante regione dell’ESD (elettro-staticodissipativa) di 106 e 109.

Altri materiali Victrex non offrono uno stretto controllodella resistività di superficie, sono isolanti come i materialinon caricati o con carica di vetro, oppure mostrano unagrande variabilità di resistenza superficiale nell’area daconduttiva a dissipativa come i materiali caricati alcarbonio, come mostrato nella Figura 29.

CA e gradi tribologici

PEEK ESD101 Gradi non caricati e GL

isolanti

antistatici

dissipativi

conduttiviRes

isti

vità

di s

up

erfi

cie

/ Ω

sq

103

106

109

1012

1015

1018

-1

Figura 29: Rappresentazione schematica della resistivitàdei materiali Victrex

L’utilizzo del polimero VICTREX® PEEK nella produzione di connettori esensori consente eccellenti proprietà dielettriche su un’ampia gamma ditemperature e frequenze in combinazione con la stabilità dimensionaledurante il processo di saldatura senza piombo, la resistenza meccanica, laresistenza all’usura e la conformità alla norma RoHS.

PROPRIETÀ DI DECADIMENTO STATICO EMATERIALI DISSIPATIVILa conservazione di una carica statica sulla superficie di un materiale e i conseguenti potenziali superficialirappresentano fattori critici in molte applicazionielettroniche. La Figura 28 mostra la risposta di tre materialiVictrex dopo l’esposizione ad una corona di 9 kV . L’idoneitàdi un materiale in un ambiente triboelettrico è indicatadalla quantità di carica che inizialmente si abbina allasuperficie del campione con il tempo necessario per ladissipazione. I risultati mostrano che il PEEK 450G si caricapiù facilmente e si degrada più lentamente. Il PEEK ESD101è il meno suscettibile alla carica con l’ulteriore vantaggio ditempi di decadimento più rapidi [1/e si riferisce al tempoper la carica di picco iniziale per scendere al 36,8% del suovalore misurato in secondi]. Le cassette di wafer realizzate con polimero VICTREX ® PEEK-ESD™ dissipano

le cariche statiche in modo controllato, prevenendo i danni al wafer e lasua contaminazione dovuta all’attrazione elettrostatica tramite la riduzionee la prevenzione dell’accumulo elettrostatico.

13

Si rileva una differenza minima nel coefficiente di frizionea condizioni di bassa velocità e pressione. Il coef ficiente diattrito dei compound lubrificati si riduce in condizioni divelocità e pressione più elevate, ma aumenta per il PEEK450CA30 - grado non lubrificato - come mostrato nellaFigura 31.

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

Co

effi

cien

te d

i att

rito

, µ

PEEK 450CA30 WG101PEEK 450FC30

1m/s e 5 MPa 2m/s e 7.5 MPa

Condizione di pressione e velocità

Figura 31: Coefficiente di attrito specifico di diversimateriali Victrex testati con il test di blocco sull’anello

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

Gra

do

di u

sura

sp

ecif

ico

/ 10

mm

N m

PEEK 450CA30 PEEK 450FC30 WG101

1m/s e 5 MPa 2m/s e 7.5 MPa

Condizione di pressione e velocità

3-1

-1-6

Figura 30: Velocità di usura specifica di diversi materialiVictrex testati con il test di blocco sull’anello

P R O P R I E T À T R I B O L O G I C H E

La tribologia è quella branca dell’ingegneria che studial’interazione delle superfici a contatto in condizioni dimoto relativo sotto carico applicato; nonché la loroprogettazione, e le proprietà di attrito, usura elubrificazione.

I materiali Victrex sono utilizzati per componentitribologici grazie alla loro eccezionale resistenza all’usurain condizioni di pressione e velocità elevate.

ATTRITO E USURAL’usura è la perdita di materiale in condizioni di contatto edi moto relativo. L’usura può rendere la superficie più lisciao più ruvida, in funzione delle diverse condizioni operativetra cui la fatica superficiale, l’usura da abrasione e daadesione. Quanto minore è la velocità di usura, tantomigliore è la resistenza all’usura nell’ambito dellespecifiche condizioni in cui si determina il processo diusura. La velocità di usura è definita come l’indice diassottigliamento ma è spesso riportata come velocità diusura specifica o fattore di usura (velocità di usura /(pressione x velocità).

La velocità di usura è influenzata dalle condizioni di test(pressione e velocità), è quindi essenziale sapere se ilfattore di usura derivi da prove di alta velocità / bassapressione o bassa velocità / alta pressione.

L’attrito è la resistenza al moto di scivolamento tra duesuperfici. È una proprietà (µ), che varia con velocità,pressione, temperatura, lubrificazione, ruvidità e naturadella superficie di contatto.

Il riscaldamento per attrito aumenta la temperatura delcomponente, specialmente in situazioni in cui esistonopossibilità limitate di rimuovere il calore dal sistema. Manmano che la temperatura aumenta oltre la T g, si produceun aumento corrispondente nella velocità di usura (ilmateriale diventa più morbido).

PROVA: BLOCCO SULL’ANELLOLa geometria di test di blocco sull’anello (ASTM G137)misura la resistenza all’usura dei polimeri in condizioni discorrimento a secco. Questa configurazione è più idoneaper la misurazione delle velocità di usura in condizioni diuso costante e con carichi e velocità elevati che potrebberoprovocare il surriscaldamento (rottura prematura perfusione) nella configurazione della rondella reggispintasecondo ASTM D3702. Nonostante le dif ferenze nelleconfigurazioni di test tra i due metodi, si ottiene unabuona correlazione del grado di resistenza all’usura.

I test di blocco sull’anello eseguiti su una gamma dimateriali Victrex a un intervallo di pressione e velocità di 5-15 MPa.m/s, mostrano velocità di usura significativamenteinferiori rispetto al PEEK 450CA30 indicato comeriferimento e così come illustrato nella Figura 30.

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PROVA: RONDELLA REGGISPINTAIl metodo di test con rondella reggispinta previsto daASTM D3702 (velocità di usura e coef ficiente di attrito deimateriali a contatto per sfregamento) è ampiamente usatonel settore automobilistico per confrontare e classificare ipolimeri.

I test eseguiti a velocità di 1-4 m/s e con carichi di 0,35-0,65MPa (livelli di PV 0,35-2,6 MPa.m/s) mostrano gli indici diusura per una serie di materiali V ictrex, come illustratonella Figura 32.

I materiali con fibra di carbonio (codici di riferimento CA eHMF) mostrano velocità di usura ridotte rispetto aicompound con fibra di vetro (codici di riferimento GL). I materiali con additivi anti-usura (codici di riferimento FC,FW e WG) mostrano le velocità di usura più basse nellecondizioni previste dal test.

Figura 32: Velocità di usura medie a livelli di PV(Pressione/Velocità) bassi su diversi materiali Victrextestati con il test della rondella reggispinta

La Figura 34 mostra i polimeri V ictrex WG con coefficientedi attrito inferiore rispetto ad altri materiali ad alteprestazioni. Va notato che il coefficiente di attrito èquattro volte superiore rispetto a quello ottenuto con iltest di blocco sull’anello (ASTM G137) illustrato precedentemente.

1816

141210

86

24

0

Gra

do

di u

sura

/ µ

m h

1,75 MPa 3,50 MPa 7,00 MPa

PEEK 450FC30 WG101 WG102 PEEK/PBI miscela

PI grado tribologico

PAI grado tribologico

-1

Figura 33: Velocità di usura di diversi materiali Victrexrispetto ad altri materiali ad alte prestazioni testati con iltest della rondella reggispinta a una velocità di 1 m/s

Sulla base del test ASTM D3702, la finestra diapplicazione per i compound tribologici V ictrex è quellaillustrata nella Figura 35. I gradi WG101 e WG102possono essere usati a velocità e condizioni PV moltosuperiori rispetto al grado 450FC30. Il grado WG102mostra una prestazione superiore alle maggiori velocità testate.

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00C

oef

fici

ente

di a

ttri

to, µ

1,75 MPa 3,50 MPa 7,00 MPa

PEEK 450FC30 WG101 WG102 PEEK/PBImiscela

PI grado tribologico

PAI grado tribologico

Figura 34: Coefficiente di attrito di diversi materiali Victrexrispetto ad altri materiali ad alte prestazioni testati con ilmetodo della rondella reggispinta a una velocità di 1m/s

*Il VICTREX PEEK 450FC30 non ha superato le condizioni di test a 1,75 MPa, il gradotribologico PAI non ha superato le condizioni di test a 3,5 MPa

40

30

20

10

0

Gra

do

di u

sura

/ µ

m h

GL30 CA30 HMF40 FW30 FC30 WG

0,7 MPa.m/s 1,4 MPa.m/s

-1

Live

llo P

V /

MPa

m s

0 1 2 3

Velocità / m sPEEK 450FC30 WG101 WG102

4 5 60

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-1

-1

La Figura 33 mostra i risultati relativi all'usura tratti daltest ASTM D3702 per i compound V ictrex e per altripolimeri ad alte prestazioni in ambienti ad elevati requisititribologici misurati in test distruttivi con velocità fino a6m/s. Questi risultati mostrano che i polimeri V ictrex WGhanno prestazioni anti usura migliori rispetto agli altrimateriali ad alte prestazioni.

Figura 35: Finestra di applicazione per i graditribologici Victrex

15

LIMITE PVI materiali usati per applicazioni tribologiche sono spessoclassificati secondo il loro limite PV (L pv). L’Lpv è lacondizione di pressione e velocità massima a cui unmateriale resiste prima di mostrare eccessivi livelli di usura,fusione dell’interfaccia o rotture crescenti date da solchi. I materiali sottoposti a situazioni tribologiche critichepossono subire rotture dovute alla pressione o allavelocità. La rottura da pressione avviene quando il caricosu di un provino aumenta fino al punto in cuil’asportazione di un’asperità genera una rottura crescente.La rottura da velocità si verifica nel punto in cui il motorelativo tra le superfici è tale che l’impegno a livellotermico in corrispondenza del punto di interfacciadetermina un grave aumento del fattore di usura.

I test all’usura nel settore automobilistico includonoapplicazioni per cui si richiedono carichi elevati convelocità relativamente basse (quali rondelle reggispinta) eapplicazioni per cui si richiedono velocità elevate concarichi relativamente bassi (quali guarnizioni dinamiche).Alle stesse condizioni di PV, le rondelle reggispintamostrano carichi più elevati ma rotazione più lentarispetto alle guarnizioni dinamiche.

I test sono stati eseguiti con una geometria di rondellareggispinta prevista dall’ASTM D3702 modificata perottenere dati di Lpv a velocità basse / carichi elevati e avelocità elevate / carichi bassi.

A velocità basse / carichi elevati, tutti i materiali testatihanno resistito a un carico di oltre 20 MPa e una velocitàdi 0,7 m/s. I gradi tribologici di livello superiore (WG101 eWG102) hanno mostrato coefficienti di attrito etemperature dell’interfaccia molto inferiori rispetto aimateriali tribologici Victrex standard (150FW30 e 450FC30).

A velocità elevate / carichi bassi, i compound hannomostrato tre categorie di prestazioni diverse (con la stessaclassificazione dei test di blocco sull’anello ASTM G137mostrati nelle Figure 30 e 31), come risulta nella Figura 36.Tutti i campioni hanno ceduto quando la temperaturadella controfaccia ha superato i 300°C.

I gradi rinforzati con fibra di carbonio e senza additivi anti-usura (450CA30 e HT 22CA30), hanno un L pv basso (al disotto di 7 MPa.m/s) con un coef ficiente di attrito elevato(~0,25).

I gradi tribologici standard (150FW30 e 450FC30) hanno unLpv superiore (6-9 MPa.m/s) con un coef ficiente di attritoinferiore (~0,20).

I gradi tribologici di livello superiore (WG101, WG102)hanno un Lpv notevolmente migliorato (10-18 MPa.m/s)con coefficienti di attrito molto ridotti (0,05-0,15). Il gradoWG102 ha superato la combinazione di carico / velocitàmassimi prevista da questo test.

20

15

10

5

0

Lpv

/ M

Pa m

s

PEEK CA30 PEEK FC30 / FW30 WG101 / WG102

0,3

0,2

0,1

0

Co

effi

cien

te d

’att

rito

, µ

Lpv Coefficiente di frizione

-1

Figura 36: Lpv e coefficiente di attrito a condizioni divelocità elevata / carico basso per i materiali Victrex

Il polimero VICTREX® PEEK sostituisce il ferro nella progettazione diingranaggi usati nei moduli di di un albero di bilanciamento per forniredurata, affidabilità e migliorare l’efficienza.

Il polimero VICTREX® HT™ sostituisce il metallo rivestito con fluoropolimeri neidispositivi di separazione di pagine (split finger) delle stampanti eliminandol’esigenza di lavorazioni secondarie e fornendo anche elevate prestazionitermiche in ambienti tribologici.

16

PERMEAZIONE GASSOSA E LIQUIDA Il PEEK costituisce una barriera efficace contro lapermeazione di fluidi e di gas. La solubilità di fluidi e gas,la diffusione e la permeazione dal polimero PEEK possonoraggiungere livelli diversi e comunque inferiori agli altripolimeri comunemente usati. Sebbene esista unmovimento crescente nella catena dei polimeri conl’aumento della temperatura la solubilità dei gas rimanequasi costante con temperatura in aumento e con un lieveaumento di uno qualsiasi dei parametri di permeazionecon l’incremento della temperatura di transizione vetrosa.Inoltre, l’effetto della pressione elevata è minimo: peresempio un aumento pari a cento volte della pressioneproduce un aumento solamente di dieci volte nellavelocità di permeazione. La bassa solubilità di diversi fluidie gas nel PEEK, unitamente al modulo elevato,garantiscono che il materiale non sia soggetto agli ef fettidella rapida decompressione gassosa.

C A R AT T E R I S T I C H EA M B I E N TA L I

I polimeri Victrex PEEK mostrano eccellente compatibilitàambientale anche a temperature elevate. Ciò significa chesono idonei per produrre componenti usati in ambientiparticolarmente aggressivi come negli scavi profondinell’industria petrolifera o del gas o in particolari esposti acicli ripetuti di sterilizzazione a vapore.

RESISTENZA ALL’IDROLISII polimeri ad elevate prestazioni V ictrex non subiscono glieffetti negativi dell’esposizione prolungata ad acqua,acqua di mare o al vapore; ciò li rende una scelta idealeper l’uso in applicazioni quali componenti medici,apparecchiature sottomarine e componenti di valvole.

120

110

100

90

70

80

60

50

Man

ten

imen

to d

ella

res

iste

nza

a t

razi

on

e /

%

Acqua marina 100˚C672h

Acqua 75˚C1440h

Vapore 200˚C2000h

Figura 37: Mantenimento della resistenza alla trazionedel PEEK in funzione del tempo in acqua a 75°C, acquamarina a 100°C e vapore a 200°C e con una pressione di14 bar

Grazie alla capacità di resistere a temperature elevate, alle caratteristichedel processo di sterilizzazione e grazie alla resistenza all’abrasione, ilpolimero VICTREX® PEEK è stato specificato per sostituire le valvole e glialloggiamenti in acciaio inossidabile delle macchine imbottigliatrici nelsettore delle bevande.

Il polimero VICTREX® PEEK è usato come un rivestimento ad alteprestazioni per la produzione di tubi resistenti all’usura nell’industriapetrolifera e del gas grazie alla resistenza del PEEK alla permeazione digas e agli elementi chimici.

17

Tabella 3: Velocità di permeazione di diversi gas comuniattraverso un film in PEEK cristallino da 100 µm

RESISTENZA CHIMICAIl VICTREX PEEK è ampiamente considerato come unpolimero dotato di resistenza eccellente a un’ampiagamma di sostanze chimiche nell’ambito di un intervallo ditemperature, mantenendo livelli elevati di proprietàmeccaniche e generalmente con dilatazione edecolorazione minime. La Figura 38 illustra ilmantenimento della resistenza alla trazione per il PEEK450G dopo 28 giorni di immersione in una gamma dielementi chimici a diverse temperature.

È possibile scaricare un elenco aggiornato di sostanzechimiche dal nostro sito www.victrex.com

15%

HCI (

100˚C

)

20%

H SO

(23

˚C)

2

43

10%

HNO (

100˚C

)

50%

NaO

H (125

˚C)

Met

anolo

(200

˚C)

Aceto

nitrilo

(125

˚C)

Cherose

ne (12

5˚C)

Dicloro

met

ano (1

25˚C

)

Skyd

rol (

23˚C

)

Xilene (

125˚C

)

80

120

100

60

40

20

0

Man

ten

imen

to d

ella

res

iste

nza

a t

razi

on

e /

%

Figura 38: Mantenimento della resistenza alla trazione diPEEK 450G dopo 4 settimane di immersione in una gammadi sostanze chimiche

Tabella 4: Dati di permeazione comparata per PEEK e altripolimeri ad alte prestazioni

Studi approfonditi condotti sulla permeazione di gas qualisolfuro di idrogeno (H2S) attraverso tubi in PEEK hannomostrato che questo materiale fornisce una barrierasuperiore rispetto ad altri polimeri ad alte prestazionicome risulta nella Tabella 4.

Gas Velocità di permeazione

cm3m-2giorno-1

Diossido di carbonio 420

Elio 1600

Idrogeno 1400

Metano 8

Azoto 15

Ossigeno 76

Vapore acqueo 4

Materiale Temperatura Coefficiente di Coefficiente di (°C) permeazione Q diffusione D

(cm2s-1atm-1) (cm2s-1)

PEEK 155 6,2 x 10-9

6,5 x 10-8

PEEK 110 1,2 x 10-9

1,3 x 10-8

PVDF 100 1,3 x 10-6

Non disponibile

PA 11 100 6,6 x 10-7

0,8 x 10-6

Il polimero VICTREX® PEEK è usato nella tecnologia a membrana PEEK-SEP brevettata per la purificazione di gas naturale, la riduzionedei composti organici volatili e il filtraggio di solventi aggressivi inapplicazioni difficili di estrazione.

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TML – Perdita di massa totale (TML – Total Mass Loss) – è la perdita totale di massa che viene degassata da unprovino mantenendo una temperatura specifica per untempo specifico.

CVCM – Raccolta di materiali volatili condensabili (CVMCCollected Volatile Condensable Material) – è la quantità dimateriale degassato da un provino condensato e raccoltoad una data temperatura e per un dato tempo.

WVR – Recupero del vapore acqueo (WVR – W ater VaporRegained) – è la massa d’acqua recuperata dal provinodopo un condizionamento al 50% di umidità relativa e a23°C per un periodo di 24 ore.

CARATTERISTICHE DI DEGASSAMENTOI materiali Victrex sono intrinsecamente puri conquantità minime di materiali organici volatili a bassopeso molecolare. La Tabella 5 mostra i dati generati inconformità ad ASTM E595. I materiali V ictrex sonostati scaldati a 125°C per 24 h in un vuoto di 5x10- 5Torr. Tutti i valori sono espressi come percentuale delpeso del provino. ASTM E595 specifica i limitiaccettabili per il TML (perdita di massa totale)nell'1,0% massimo e per il CVCM (raccolta di materialivolatili condensabili) nello 0,1% massimo.

Tabella 5: Caratteristiche di degassamento di diversimateriali Victrex

PEEK %TML %CVCM %WVR

450G 0,26 0,00 0,12

450GL30 0,20 0,00 0,08

450CA30 0,33 0,00 0,12

Il polimero VICTREX® PEEK fornisce una stabilità dimensionale e unapurezza ottime per i componenti a contatto di wafer nella tecnologiadi wafer al silicio FOUP.

RESISTENZA ALLE RADIAZIONII materiali termoplastici che sono sottoposti a radiazionielettromagnetiche o a particelle a base ionizzante possonoinfragilirsi. A causa della struttura chimica stabile deimateriali Victrex, i componenti in VICTREX PEEK possonooperare con successo in ambienti con presenza di elevatedosi di radiazioni ionizzanti, oppure sopportare frequenticicli di sterilizzazione con radiazioni ionizzanti. Un graficocomparativo mette a confronto il PEEK 450G e altripolimeri ad alte prestazioni come si vede nella figura 39,dove la dose di radiazioni si riferisce al punto in cui siosserva un primo calo delle proprietà di flessione. I datimostrano che i materiali Victrex hanno una resistenzamaggiore al danno da radiazioni rispetto ad altri polimeriad alte prestazioni.

PEEK

450G PS

Eposs

idich

e

Silico

ni

Poliim

ide

PSU PC

Fenolic

he

Aceta

leFE

PPT

FE

Do

se d

i rag

gi g

amm

a /

Rad

s

103

104

105

106

107

108

109

1010

Figura 39: Dosi di raggi gamma ossidanti alle quali si osserval’inizio del deterioramento della resistenza a flessione

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A U T O R I Z Z A Z I O N I E S P E C I F I C H E

I materiali Victrex sono usati su vasta scala in uno spettro elevato di applicazioni quali il mercato aerospaziale (commercialee difesa), ed automobilistico, la marina, il comparto industriale e l’energia (carburante fossile e rinnovabile), settori cherichiedono l’approvazione dell’utente finale a conferma della conformità del prodotto finito rispetto agli standard deglistessi utenti finali o di un settore di mercato internazionale. Sono quindi state soddisfatte le specifiche di diversi leader d isettore, quali Airbus, Boeing, Daimler, Bosch e l’Esercito degli Stati Uniti. La tabella 6 riassume diverse importantiautorizzazioni mondiali ottenute dai materiali V ictrex.

Tabella 6: Riepilogo delle autorizzazioni mondiali ottenute dai materiali Victrex.

CONTATTO CON L’ACQUA

WRAS - (BS 6920) I gradi VICTREX PEEK 450G, 450GL30, 450CA30e 450FC30 soddisfano le normative in materiaidrica (Water Regulations Advisory Scheme -WRAS) – Gli effetti sulla qualità dell’acqua inconformità alla norma BS 6920 per i materialinon metallici per l’idoneità al contatto, e per laproduzione di componenti di raccordidell’acqua per l’uso a contatto con acquafredda e calda fino a 85°C per scopi domestici.

DVGW - (W270) Il VICTREX PEEK-non caricato, e i gradi di PEEKGL30, CA30 e FC30 soddisfano lo standardW270 del DVGW-(Associazione tedesca per gase acqua) per il miglioramento microbico suimateriali a contatto con l’acqua potabile – teste valutazione.

CONTATTO CON GLI ALIMENTI

2002/72/EC VICTREX PEEK e VICTREX HT non rinforzati e lamaggior parte dei compound rinforzatisoddisfano le normative della Direttiva dellaCommissione Europea (CE) 10/2011, inclusa lamodifica del regolamento 1282/2011, nellerispettive versioni rilevanti sui materiali e sugliarticoli destinati al contatto con gli alimenti. Siprega di contattare il rappresentante locale perricevere informazioni aggiornate.

FDA 21 CFR 177.2415 Il VICTREX PEEK – non caricato, non caricatonero 903 GLxx, GLxx Blk, CAxx, FE20, FW30, e ilVICTREX HT-non caricato soddisfano i requisiticompositivi dei regolamenti per i materialiplastici a contatto con gli alimenti FDA 21 CFR177.2415, della Food and Drug Administration(FDA) degli Stati Uniti d’America.

Il VICTREX PEEK non caricato (tutti gradi basati su viscosità 90,150, 380 e 450), film estrusi serie APTIV 1000 e 2000 e rivestimenti in polvere VICOTE serie 700

INFIAMMABILITÀ

UL94 I polimeri e i compound VICTREX PAEK sonoconformi ai requisiti generali degli standard diinfiammabilità 94-V dell’UL (UnderwritersLaboratory). I dettagli dei gradi specifici sonodisponibili su richiesta presso la V ictrex plc otramite il sito UL con il riferimentoQMFZ2.E161131.

SPECIFICHE GENERALI

ISO 9001:2008 Il sistema di gestione della V ictrexManufacturing Ltd è stato valutato e certificatosecondo lo standard ISO 9001:2008 per laprogettazione, la produzione e la vendita dipolichetoni ad alte prestazioni.

REACH I polimeri Victrex sono esenti da requisiti diregistrazione REACH. I monomeri usati nellaproduzione di polimeri sono stati pre-registratiin conformità ai requisiti REACH. Per quanto di nostra conoscenza a oggi, i prodotti Victrex non contengono alcuna SVHC (sostanzamolto pericolosa) >0,1% p/p. È nostra prassimonitorare tutti i fornitori nuovi ed esistentiper essere certi di non fornire materialicontenenti sostanze molto pericolose >0,1% p/p.

RoHS Il VICTREX PEEK, il il VICTREX e i lorocompound sono conformi ai requisiti dellaDirettiva 2002/95/CE (27 gennaio 2003) sulRoHS-(Divieto di utilizzo di alcune sostanzepericolose nelle apparecchiature elettriche edelettroniche).

ELV Il VICTREX PEEK, il VICTREX, il VICTREX e i lorocompound sono conformi ai requisiti dellaDirettiva 2000/53/CE per ELV (smaltimento diveicoli). Veicoli da rottamare e smaltimento diveicoli, inclusi componenti e materiali.

RAEE I materiali Victrex, unitamente alla DirettivaRoHS, sono conformi ai requisiti della DirettivaEuropea 2002-96-CE per RAEE (Rifiuti daapparecchiature elettriche ed elettroniche).

Approvazione FM 4910 I VICTREX PEEK non caricati sono conformi ai requisiti degli standard americani per ilprotocollo di test di infiammabilità deimateriali per le camere bianche, ANSI/FM 4910.Il grado FM 4910 è stato sviluppato persoddisfare l’esigenza di materiali ignifughi nel settore dei semiconduttori.

Approvazione MITI Il VICTREX PEEK è stato approvato dal MITI(Ministero del commercio e dell’industria).

Politica ambientale La Victrex opera sulla base di una politicaambientale e con un permesso operativo(numero di riferimento BU5640IA) emesso everificato dall’Agenzia Ambientale del RegnoUnito. Possediamo altresì un sistema digestione ambientale interno verificatonell’ambito della nostra certificazione ISO9001:2008.

La Victrex Polymer Solutions cerca costantemente nuove applicazioni per i prodotti basati sul P AEK, e continua ad aumentare ilnumero di approvazioni e specifiche per i suoi prodotti.

Contattare l’ufficio Victrex locale o inviare una richiesta dal nostro sito internet. www.victrex.com

Standard sanitario3A per materialiplastici multiuso

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S C E LTA D E I M AT E R I A L I

Non caricato

Condizione Metodo di test Unità PEEK PEEK PEEK PEEK PEEK

90G 150G/151G 381G 450G 650G

Proprietà meccaniche

Resistenza a trazione Snervamento, 23°C ISO 527 MPa 110 110 100 100 95

Rottura, 23°C

Rottura, 125°C

Rottura, 175°C

Rottura, 275°C

Allungamento a trazione 23°C ISO 527 % 15 25 40 45 45

Modulo a trazione 23°C ISO 527 GPa 3,7 3,7 3,7 3,7 3,5

Resistenza a flessione 23°C ISO 178 MPa 180 175 170 165 155

125°C 95 90 90 85 85

175°C 20 19 18 18 16

275°C 14 13 13 13 9

Modulo a flessione 23°C ISO 178 GPa 4,3 4,3 4,2 4,1 4,0

Resistenza a compressione 23°C ISO 604 MPa 130 130 125 125 120

120°C 80 80 70 70 65

200°C

250°C

Resistenza all’urto Charpy con intaglio, 23°C ISO 179/1eA kJ/m2 4,0 4,0 6,0 7,0 8,0

senza intaglio, 23°C ISO 179/1U Nessuna rottura Nessuna rottura Nessuna rottura Nessuna rottura Nessuna rottura

Resistenza all’urto Izod con intaglio, 23°C ISO 180/A kJ/m2 4,5 5,0 6,5 7,5 9,5

senza intaglio, 23°C ISO 180/U Nessuna rottura Nessuna rottura Nessuna rottura Nessuna rottura Nessuna rottura

Proprietà termiche

Punto di fusione ISO 3146 °C 343 343 343 343 343

Transizione vetrosa (Tg) Onset (settaggio) ISO 3146 °C 143 143 143 143 143

Coefficiente di espansione termica Flusso longitudinale <Tg ISO 11359 ppm/K 45 45 45 45 45

Media <Tg 55 55 55 55 65

Flusso longitudinale >Tg 120 120 120 120 125

Media >Tg 140 140 140 140 160

Temperatura di deflessione termica 1.8MPa ISO 75A-f °C 156 156 152 152 152

Conduttività termica 23°C ISO 22007-4 W/m.K 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

RTI Elettrico UL 746B °C 260 260 260

Meccanico senza urto 240 240 240

Meccanico con urto 180 180 180

Proprietà del flusso

Viscosità del fuso 400°C ISO 11443 Pa.s 90 130 300 350 500

420°C

Altre proprietà

Densità 23°C ISO 1183 g/cm3 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30

Proprietà elettriche

Rigidità dielettrica 2.5mm Spessore IEC 60243-1 kV/mm 16 16 16 16 20

Indice di corrente strisciante (CTI) 23°C IEC 60112 V 150 150 150 150 150

Perdita tangente 23°C, 1MHz IEC 60250 n/a 0,004 0,004 0,004 0,003 0,005

Costante dielettrica 23°C, 1kHz IEC 60250 n/a 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1

Resistività di volume 23°C IEC 60093 Ωcm 1016 1016 1016 1016 1016

Condizioni raccomandate di processo

Impostazioni temperatura Tramoggia – ugello °C 350-365 350-365 350-370 355-375 375-395

Temperatura raccomandata dello stampo (max 250°C) °C 160-200 160-200 170-200 170-200 170-200

Temperatura dell'ugello usata per verificare il flusso a spirale e il ritiro nello stampo °C 365 365 370 375 395

Temperatura dello stampo utilizzata per verificare il flusso a spirale e il ritiro nello stampo °C 160 160 170 180 180

Flusso spirale Spessore della parete 1mm Victrex mm 245 220 130 110 125

Spessore della parete 3mm 700 630

Ritiro nello stampo Flusso longitudinale ISO 294-4 % 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8

Flusso latitudinale % 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3

Caricato con fibra di vetro Caricato con fibra di carbonio

HT ST PEEK PEEK PEEK PEEK HT ST PEEK PEEK PEEK PEEK

G22 G45 90GL30 150GL30 450GL30 650GL30 22GL30 45GL30 90CA30 150CA30 450CA30 650CA30

115 115

190 190 180 170 200 200 260 260 260 250

130 125 115 95 125 130 180 150 160 150

80 75 60 50 75 80 110 95 85 85

45 45 35 30 55 50 65 55 50 50

20 20 2,3 2,5 2,7 2,9 2,8 2,5 1,3 1,5 1,7 2,2

3,7 4,3 12,0 12,0 11,8 11,5 12,0 12,0 27 26 25 24

185 180 290 280 270 260 300 270 360 360 380 370

110 110 230 230 190 170 210 180 250 250 250 250

32 36 115 115 80 75 120 120 120 120 120 120

16 21 75 75 50 45 85 70 60 60 60 60

4,2 4,1 12,0 11,5 11,3 10,0 11,0 11,0 24 23 23 22

140 145 250 250 250 190 290 290 300 300 300 280

90 90 160 160 160 120 180 190 200 200 200 180

30 35 55 55 55 35 75 75 70 70 70 60

50 50

3,8 4,0 7,5 7,5 8,0 12,0 9,0 9,5 6,0 6,0 7,0 10,5

Nessuna rottura Nessuna rottura 45 55 55 70 70 70 45 45 45 60

5,0 6,0 8,5 9,0 10,5 12 11 11 7,0 7,5 10 12

Nessuna rottura Nessuna rottura 40 55 60 65 70 60 40 40 50 60

373 387 343 343 343 343 373 387 343 343 343 343

152 162 143 143 143 143 152 162 143 143 143 143

45 45 20 20 18 18 20 21 5 5 5 6

55 55 45 45 45 45 45 40 40 40 40 50

75 105 20 20 18 22 25 23 5 6 6 6

130 125 110 110 110 120 110 100 90 100 100 135

163 172 335 335 328 320 360 380 342 339 336 333

0,29 0,29 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,95 0,95 0,95 0,95

240 240

240 240 240 240

220 220 200 200

190 220 280 560 750 500 260 320 675

220 620 550 650

1,30 1,30 1,52 1,52 1,51 1,51 1,53 1,53 1,40 1,40 1,40 1,40

17 21 17 17 20 20 16 19

150 150 150 150 150 150 150

0,005 0,004 0,004 0,004 0,005 0,004 0,005 0,004

3,2 3,0 3,3 3,3 3,2 3,5 3,2 3,3

1016 1016 1016 1016 1016 1016 1016 1016 105 105 105 105

375-395 375-395 355-370 360-380 360-385 385-405 375-395 385-410 360-380 365-385 375-395 390-415

190-215 200-220 170-200 170-200 180-200 180-200 190-215 200-220 170-200 180-210 180-210 180-210

395 395 370 380 385 405 395 410 380 385 395 415

200 200 180 180 190 190 200 210 190 200 200 200

200 160 185 150 85 90 105 100 130 140 75 80

680 410 450 440 330 375

1,0 1,1 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1

1,2 1,2 0,9 0,9 0,9 0,8 0,9 0,9 0,5 0,5 0,5 0,5

Gradi tribologici e anti-attrito Prodotti speciali

HT ST PEEK PEEK PEEK PEEK PEEK PEEK PEEK

22CA30 45CA30 90HMF20 90HMF40 150FC30 450FC30 150FW30 450FE20 WG101 WG102 ESD101

260 270 280 330 150 140 180 78 180 190 120

170 180 190 220 100 95 115 125 130 75

110 120 120 145 65 55 85 85

70 70 80 85 35 35 55 55

1,6 1,7 1,9 1,2 2,0 2,2 1,8 25 1,9 1,9 1,5

26 25 22 45 12,5 12,5 15 2,9 19 19 11,5

370 380 400 480 220 230 270 125 280 290 190

240 290 290 350 160 160 170 70 220 220 135

170 190 180 220 80 80 105 18 140 145 65

90 100 100 120 45 45 65 13 70 75 35

23 23 20 37 11,5 11,5 14,5 3,2 17 17 10,5

300 310 270 310 170 170 210 105 220 250 170

210 210 200 250 110 110 155 65 160 175 115

95 95 90 120 60 65 80 45

65 65 45 55

6,5 7,0 7,5 8,0 4,0 5,0 5,0 6,0 5,0 5,0 2,5

45 50 60 60 30 35 35 Nessuna rottura 35 35 17

9 10,0 9,5 10,5 5,0 6,5 5,0 7,5 6,0 6,0 3,5

45 50 60 60 30 35 35 Nessuna rottura 35 35 25

373 387 343 343 343 343 343 343 343 373 343

152 162 143 143 143 143 143 143 143 152 143

5 10 5,5 3,0 12 15 9 40 9 9 25

35 40 40 35 45 45 45 60 35 35 40

5 13 3,0 1,0 15 20 9 120 10 10 70

90 95 100 80 110 115 110 140 90 90 125

368 383 347 349 315 315 >300 150 343 367 258

0,95 0,95 1,0 2,0 0,87 0,87 1,3 1,3

240 240

180 180

550 200 330 290 550 260 340 350 600 275

560

1,41 1,41 1,37 1,45 1,45 1,45 1,43 1,40 1,44 1,44 1,65

21

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2,8

105 105 105 105 108 1010 107 1015 106 107 108

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410 380 360

0,1 0,1 0,0 0,0 0,2 0,3 0,1 1,2 0,0 0,1 0,4

0,7 0,7 0,6 0,4 0,7 0,7 0,6 1,7 0,5 0,6 0,5

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