VESTAKEEP® PEEKVerarbeitungsempfehlungen

Evonik für industrielle Anwendungen. Es bietet Hochleistungsmaterialien für umweltfreundliche und energieeffiziente Systemlösungen an.

Unsere Polyetheretherketon-Formmassen unter dem Namen VESTAKEEP® PEEK sind Teil unseres Produktportfolios im Bereich der Hochtemperatur-Polymere.

Evonik. Kraft für Neues.

Evonik, der kreative Industriekonzern aus Deutschland, ist eines der weltweit führenden Unternehmen der Spezialchemie und in den Segmenten Nutrition & Care, Resource Efficiency und Performance Materials tätig.

Das Segment Resource Efficiency wird von der Evonik Resource Efficiency GmbH geführt und bündelt die Spezialchemieaktivitäten von

Allgemeine Hinweise und Trocknung

SpritzgussVerarbeitungsempfehlungen

Plastifiziereinheit Schließeinheit Werkzeug Verarbeitungsbedingungen Beseitigung von Spritzgießfehlern Reinigung

ExtrusionVerarbeitungsempfehlungen

Plastifiziereinheit Weitere Verarbeitungshinweise Werkzeug Nachfolgeeinheit Anwendungen Reinigung Nachbearbeitung

Inhalt

Seite 4

Seite 6

Seite 7 Seite 7 Seite 8 Seite 14 Seite 18 Seite 20

Seite 22

Seite 23 Seite 24 Seite 24 Seite 25 Seite 26 Seite 28 Seite 30

Holding tank

Fließschema zur Vortrocknung von VESTAKEEP®

Umgebungsluft, Eingang mit Filter

Allgemeine Hinweise

Für die Spritzgieß- und Extrusionsverarbeitung werden VESTAKEEP® Polymere und Compounds überwiegend in Granulatform verarbeitet. Hierzu sind die meisten Standard-Schneckenmaschinen geeignet.

Die Plastifiziereinheit sollte für Prozesstemperaturen bis 450 °C ausgelegt sein. Gegebenenfalls ist eine entsprechende Modifikation der Regler, Heizbänder und Temperaturfühler erforderlich.

Darüber hinaus empfehlen wir die Einhaltung der im folgenden aufgeführten Hinweise zur Verarbeitung von PEEK.

Vakuumkreislauf

Förderkreislauf, ungetrocknetes Material

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Vakuumpumpe

Trockenbehälter

Trockner

Sauger

Trocknung

VESTAKEEP® PEEK in Originalverpackung hat einen Feuchtigkeitsgehalt kleiner 0,25 Gew. %. Um jedoch qualitativ hochwertige Teile herzustellen, empfehlen wir eine zusätzliche Trocknung.

•Trockentemperatur:160°C•Trockenzeit:4StundenimTrockenlufttrockner. Für die Basispulver bietet sich ein Trockenschrank an. Für Folienanwendungen sind durchaus auch 4 und mehr Stunden empfehlenswert.•Trichter:beheizbaroderwärmeisoliert

Hinweise:•DerTaupunktdesTrocknerssolltebeimindestens-30°Cliegen•ZumFörderndesGranulatsnurgetrockneteLuftverwenden•ZumFördernkeinePVC-Schläuche,sondernPU-Schläucheverwenden

Vortrocknung

Trockentemperatur [°C] Trockenzeit [Std] Anwendung

150°C 6 Spritzgießen

160°C 4 Spritzgießen

170°C8 bis 12, je nach Oberflächenanforderungen

Extrusion, Folienextrusion, glatte Extrudatoberfläche

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SpritzgussVerarbeitungsempfehlungen

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Um ein problemloses Entformen eines Stangenan-gusseszuermöglichen,solltederAustrittsdurch-messer der Maschinendüse ca. 0,5 bis 1 mm kleiner sein als der Bohrungsdurchmesser der Angussbuchse. Zubeachtenistauch,dassderRadiusderMaschinen-düse kleiner als der Angussbuchsenradius ist (z.B. Düsenradius = 35 mm, Angussbuchsenradius = 40 mm).

SpritzaggregatZurVerarbeitungvonVESTAKEEP®PEEKimSpritz-zylinder werden meist Schnecken aus korrosions- und verschleißgeschützten, hochlegierten PM-Stählen eingesetzt. Für den Spritzzylinder empfehlen wir Bimetallausrüstungen. Bei nitrierten Schneckenober-flächenkanneswegenderstarkenHaftneigungvon VESTAKEEP® PEEK auf Metalloberflächen zu Rissbildungen in der Nitrierschicht beim Abkühlen kommen.DieHaftungkannsostarksein,dasssichdieSchichtvomStahlkernablösenkann.Metallbereiche,die in direkten Kontakt mit der Schmelze kommen, sollten hoch poliert sein, um zu verhindern, dass sich Ablagerungen bilden, die durch verlängerte Verweil-zeitenzuthermischemAbbauführenkönnten.UmeineguteFörderwirkungderSchneckezuerzielen,mussdieReibungzwischenGranulatundZylinder-wandgrößerseinalszwischenGranulatundSchneckenoberfläche.

SchließeinheitSchließkraftDieerforderlicheSchließkraftistabhängigvonderGrößederprojiziertenSpritzfläche(Anguss-und Artikelfläche) und dem resultierenden Form-innendruck. Unter Berücksichtigung der im Vergleich zu anderen Polymeren sehr hohen Spritzdrücke von 100 bis 200 MPa ist auf eine ausreichende Schließ-kraftzuachten.BeiPräzisionsteilenundSpritzlingenmit großen Fließweg-/Wanddickenverhältnissen sind Spritzdrücke>200MPamöglich.

Plastifiziereinheit

Schnecke und Zylinder Standardschnecken (Dreizonenschnecken) mit einer Längevon18bis24DsindinderRegelgeeignet.

•Zonenaufteilung: Einzug 55 - 60 % Kompression 20 - 25 % Metering 20 - 25 % Gangtiefenverhältnis 2,0-2,5:1

•DiePlastifiziereinheitsolltesoausgelegtsein, dassdiebenötigtenDosiervolumenzwischen 30und70%desmax.möglichenSchussvolumens betragen. Dadurch wird eine homogene Schmelze- qualität erreicht.

RückstromsperreHandelsübliche, dreiteilige Rückstromsperren (RSS) werden eingesetzt. Die Maschinenhersteller bieten ein großes Spektrum in verschiedenen Ausführungen an. Ein reproduzierbares, schnelles Schließen der RSS beim Einspritzen ist unbedingte Voraussetzung für konstante Formteilqualität und Formteilgewichte.

DüseÜberwiegend werden offene Düsen eingesetzt. Eine geringe Dekompressionsentlastung von ca. 3 bis 5 mm wirkt dem Schmelzeaustritt aus der Düsenbohrungentgegen.ZulangeDekompressions-wegeführenjedochzumLufteinschlussundhabenVerbrennungen in Angussnähe zur Folge.

Verschlussdüsen sind weniger geeignet, weil durch die ungünstigere Schmelzeführung mit Spritzdruck-verlusten zu rechnen ist. In den vorhandenen „toten Ecken“ kann es zu thermischen Schädigungen durch zu lange Verweilzeiten kommen. Bei allen zum Einsatz kommenden Düsenbauarten ist auf eine ausreichend hohe Heizleistung zu achten. Damit ein “Einfrieren” der Düse, bzw. die Bildung eines “kalten Pfropfens” bei anliegendem Spritzaggregat an der Werkzeugangussbuchse verhindert wird, sollte das HeizbanddiegesamteLängedesDüsenkörpersabdecken.

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d2 d1

günstige KombinationMaschinenradius<Werkzeugradius:gute Abdichtung ohne Materialaustritt bei guter Entformung der Angussstange

ungünstige KombinationMaschinenradius>Werkzeugradius:schlechte Abdichtung mit Materialaustritt bei schlechter Entformung der Angussstange

günstige Kombinationbei Flachdüsen sollten die Auflage-flächensokleinwiemöglichundnursogroßwienötigsein

halbrundungünstig

rechteckigungünstig

rundgeringste Oberfläche bezogen auf den Querschnitt

trapezrundalternativ zum Rundquerschnitt

Unterschiedliche Angussverteilerquerschnitte

Abstimmung der Radien von Maschinendüse und Angussbuchse

Spritzguss Verarbeitungsempfehlungen

AnschnittAbhängig von Schmelzevolumen, Anzahl der Formnester, Bauteilgeometrie; geeignet sind fast alle gängigen Systeme; kleine Tunnelanschnitte frieren jedoch schnell ein und sind eher bei kurzen benötigtenNachdruckzeiteneinsetzbar;dünneFließbereiche sollten vermieden werden.

Minimaler Anschnittdurchmesser:•ca.1mmbeiungefülltenMaterialien•ca.2mmbeiverstärktenMaterialien

Wanddicke FormteilMinimale Wanddicke:•ca.1mmbeiungefülltenPEEK-Formmassen•ca.1,5mmbeigefülltenPEEK-Formmassen

Fließweg-Wanddickenverhältnis Maximal erreichbare F/W-Verhältnisse bei unge-fülltenMaterialienund2mmWanddickebis200:1(Bedingungen:Schmelzetemperatur380°C,Werk-zeugtemperatur 180 °C, Spritzdruck 140 MPa)

Werkzeug

WerkzeugstahlFür das Formnest sollten Stahlsorten eingesetzt werden, welche bei den hohen Verarbeitungs-temperaturen noch eine Härte von etwa 54 bis 58 HRC besitzen, beispielsweise

•1.2343ESU(X38CrMoV51)–gutpolierbar• 1.2379(X155CrVMo121)–durchhärtend• 1.2083(X42Cr13)–durchhärtend, korrosionsbeständig•1.2316(X38CrMo16)–nichtrostenderStahl, gut polierbar

AngussMindestdurchmesser Stangenanguss: ca. 4 mm, Richtwert für den minimalen Eingangs-durchmesserist1,5malgrößteFormteildicke.

Angussschräge: erfahrungsgemäß zwischen 1° und 3°; um ein problemloses Entformen des Stangenangusseszuermöglichen.

Auswerferkralle: speziell bei Stangenangüssen

Angussverteiler:solltenrundodertrapezförmigausgelegtwerden(möglichstgroßerFließquerschnittbei kleinster Oberfläche). Halbrunde oder recht-eckige Verteilergeometrien sind nicht zu empfehlen.

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Einfluss der Werkzeugtemperatur und Wanddicke auf die Fließlänge Die Fließweglänge hängt im Wesentlichen von Fließquerschnitt, Masse- und Werkzeugtem peratur, dem Spritzdruck und der Füll geschwindigkeit ab. Die dargestellten Daten in den Diagrammen wurden mit einem Fließspiralen-Versuchswerkzeug bei einer Fließkanalbreite von 6 mm und den Wand-dicken von 1, 2 und 3 mm ermittelt. Die Fließfrontge-schwindigkeit beim Füllen des Versuchswerkzeuges wurdeimmerkonstantauf950mm/seingestellt.Das Gleiche gilt für den spezifischen Einspritzdruck, der für alle Einstellungen 100 MPa betrug.

Die Diagramme geben Hinweise auf die erreichten Fließlängen von VESTAKEEP® 2000G und 2000GF30 bei ver schiedenen Wanddicken in Abhängigkeit der Werkzeugtemperatur. Sie sollen als Orientierungshilfe bei der Werkzeugauslegung dienen. Es ist jedoch zu beachten, dass bei allen ermittelten Werten der spezi-fische Spritzdruck konstant auf 100 MPa eingestellt wurde. Da die heutigen Spritz gießmaschinen in der Regel mit spezifischen Spritzdrücken von 200 MPa undmehrausgestattetsind,könnennochwesentlichlängere Fließwege realisiert werden.

Unsere Experten beraten Sie gerne zum Fließverhalten weiterer VESTAKEEP® Typen. Wenden Sie sich dazu bitte an die angegebenen Ansprechpartner.

Fließlänge von VESTAKEEP® 2000G

800

700

600

500

400

300

200

100

0Flie

ßlän

ge [m

m]

Wanddicke 1 mm 2 mm 3 mm Wanddicke 1 mm 2 mm 3 mm

Fließlänge von VESTAKEEP® 2000GF30

500450400350300250200150100

500Fl

ießl

änge

[mm

]

Massetemperatur 370 °C Werkzeugtemperatur 180 °C Werkzeugtemperatur 200 °C

Massetemperatur 400 °C Werkzeugtemperatur 180 °C Werkzeugtemperatur 200 °C

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R 1/

8 R

1/4

R 1/

8 R

1/4

Auch Nadelverschlusssysteme finden praktische An-wendung, für Compounds mit Füllstoffen (z.B. Glas-fasern) sind diese jedoch nicht zu empfehlen. Eine korrekte Ausführung der Anschnittgeometrie, die vom Hersteller empfohlen wird, ist Voraussetzung für eine exakte thermische Trennung zwischen Heißkanaldüse und Werkzeugkavität. Um qualitativ hochwertige Form-teiloberflächen mit sauberen Abrisspunkten herzustel-len, sind die Einbau- und Produktempfehlungen der Hersteller zu beachten. Die eingesetzten Heißkanal-regler sollten Temperaturabweichungen von maximal +/-1 °C gewährleisten. Eine Anfahrschaltung mit Fühler-LasterkennungundintegriertemSoftstartProgrammdesHeißkanal-Reglers ist von Vorteil und Stand der Technik. DerEinsatzdesSoftstartsdurcheineTemperatur-Anfahrrampe (meist auf 100 °C) mit geringer Heiz-leistung vermeidet eine thermische Schädigung der Schmelze im HK-Verteiler zu den Düsen.

UmdieDruckverlustesogeringwiemöglichzuhalten,solltendieAnschnittöffnungenmöglichstgroßzügigdimensioniertsein.DruckverlusteimHeißkanalkönnenvon vielen Heißkanal-Herstellern auf Basis von Material-daten berechnet werden, wobei die Schmelzekanal-querschnitte im Verteiler und der Heißkanal-Düse im Wesentlichen vom Volumenstrom (Schussgewicht), Anzahl der Farbwechsel und der Verweilzeit abhängig sind. Wird bei der Anspritzung mit Unterverteilern ge-arbeitet,könnendieAnschnittdurchmesserumca.0,5mmgrößergewähltundsomitdieSchergeschwindigkeit(Friktion) der Polymerschmelze reduziert werden.

DruckaufnehmerDie Verwendung eines Forminnendruckaufnehmers zur genauen Einstellung des Umschaltpunktes ist zu empfehlen.

HeißkanaltechnikFür die Verarbeitung von VESTAKEEP® mit Heißkanal-systemen eignen sich insbesondere außenbeheizte Düsenausführungen. Diese Systeme zeichnen sich in der Regel durch geringe Druckverluste und eindeutig bestimmte,strömungsgünstigeFließkanalquerschnitteaus. Bei häufigen Farbwechseln bieten vor allem außenbeheizte Systeme ohne Vorkammer (Isolierspalt zwischen Düse und Werkzeug) Vorteile im Spülver-halten innerhalb des Schmelzekanals. Für die schnellst-möglichenFarbwechselzeitensolltedieScherge-schwindigkeit im Kanal zwischen 700 und 1300 s-1 liegen. Dies kann zum Beispiel durch kleine Schmelze-kanaldurchmesser erreicht werden. Hierbei ist jedoch dieHöhedesDruckverlusteszubeachten,wobeieineausreichende Formfüllung gewährleistet sein muss. Auchsog.ReinigungsgranulatekönnenFarbwechsel-probleme reduzieren, jedoch sollten diese auf Heiß-kanaltauglichkeit getestet sein.

Besondere Beachtung gilt einer guten thermischen Trennung zwischen Heißkanal und Spritzgießwerk-zeug.AlsvorteilhafthatsichbeiderInbetriebnahmeeiner HK-Düse das Füllen des Isolierspalts mit un-gefülltem Polymer erwiesen, weil gefüllte Polymere (Kohle- oder Glasfasern) die ungewollte Wärme-ableitung von Heißkanal-Düse zur Spritzform be-günstigen.

Bei verstärkten VESTAKEEP® Typen bieten Wärme-leittorpedos aus Hartmetall (verschleißgeschützte Metalllegierungen) ausreichenden Verschleißschutz. BeiFüllstoffgehaltengrößer20%solltederAnschnitt-durchmesser10%bis20%größeralsbeiungefülltenKunststoffen gewählt werden. Hier ist besonders auf die Einbauempfehlungen der Hersteller zu achten, um den Wärmetransport zwischen Düse und Formteil sicherzustellen.

Spritzguss Verarbeitungsempfehlungen

zur Vakuumpumpe

Entlüftungschema (BAWEMA)

Heißkanaldüse außenbeheizt(Günther)

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(BAWEMA)

EntlüftungEntlüftungskanäleinderWerkzeugtrennebeneoderbesondersamFließwegendekönneninderRegelohneGratbildung bis zu 0,015 mm tief eingearbeitet werden. BeiBedarfistesmöglich,bisauf0,03mmzuvertiefen,dabei ist allerdings die Gratbildung zu beobachten.

UnterstützendisteineWerkzeugentlüftungüberentsprechendbearbeiteteAuswerferstiftemöglich.AuchLamelleneinsätzeankritischenZusammen-flussstellenkönnenzurVermeidungvon„Brennern“undFormbelagsbildungbeitragen.KomprimierteLuftin der Kavität kann Temperaturen bis 1300 °C erreichen und zu Schädigungen des Formteils sowie zu Korro-sionsproblemen an der Werkzeugwand führen. Besondersin„Sacklöchern“istaufausreichendeEntlüftungsmöglichkeitenzuachten,daessonstzunicht vollständig gefüllten Spritzlingen kommen kann. HilfsmittelsindEntlüftungsstifte,diezurReinigungleichtausgebautwerdenkönnen.WichtigistdierichtigePositionierungderEntlüftungseinsätze,eineregelmäßigeWartungverhinderteinZusetzenderPoren.DasichEntlüftungselementemeistaufderArtikeloberfläche abzeichnen, ist auf die kalkulierte

LagederLufteinschlüssezuachten.EineweitereVerbesserungderEntlüftungkanndurcheinenbeidseitigen Diagonalschliff in der Werkzeugtrenn-ebene erreicht werden. Rautiefen zwischen 0,007 und0,009mmsorgenindenmeistenFällenfüreineausreichendeEntlüftungderFormnester.

Soll vor dem Einspritzvorgang in der Formkavität ein Vakuum erzeugt werden, bietet sich der Anschluss einer Vakuumpumpe an die hierfür vorgesehenen Entlüfungseinsätze (Sintermetall, Ringspalt, Auswerf-erstifte)an.InderRegelwirdüberdasAnfahreneines Endschalters beim Schließvorgang oder direkt überdieMaschinensteuerungdasEntlüftungsgeräteingeschaltet.EinZeitrelaisbestimmtdieDauerder Evakuierung. Bei Verschmutzungen kann der EntlüftungseinsatzmitGegenluftbei5bis6barfreigeblasenwerden.AlsRichtwertkönnenbeieinemEntlüftungsvolumenvon10cm³mit1barUnterdruckund90%VakuumbeiEinsatzvonSintermetall-stopfenz.B.Entlüftungszeitenvon1bisca.5srealisiertwerden.BeimEinsatzvonEntlüftungs-ventilensindZeitenuntereinerSekundemöglich.

Konturinterne Entlüftungsalternativen

Sintermetallstopfen EntlüftungseinsätzeLamelleneinsätzemit Gewinde Entlüftungsventile

Einsätze

Werkstoff

Sintermetall, Poren mit nicht definierten Geometrien (Strack)

SintermetallEntlüftungs-einsatz, dünnste Drähte aneinandergefügt, Poren-größe0,03mm(DME)

von vorne ausdrehbar zur Reinigung, Stahl mit 48 bis 50 HRC, verschiedene Durchmessermöglich(Wema)

Oberflächen im Ent-gasungsbereich geschliffen, EntlüftungsflächeistRing-spaltquerschnitt (DME)

Entlüftungszeitvon10cm³bei1barUnterdruckund 90 % Vakuum 3 bis 5 s ca. 1 s – 0,3 bis 0,6 s

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200 °C

190

180

170

160

A

B

D

Isothermenverlauf

ungünstige Anordnung günstige Anordnung

Spritzguss Verarbeitungsempfehlungen

In der Tabelle unten sind Anhaltswerte zur Bestimmung der Heizleistung abhängig vom Werkzeuggewicht, der Aufheizzeit und der Temperaturdifferenz wieder-gegeben.

TemperierungWegen der hohen Werkzeugoberflächentempera-turenbis220°CempfiehltsichderEinsatzvonölbe-triebenen Temperiergeräten. Die Temperiergeräte sollten für Einsatztemperaturen bis 250 °C ausgelegt sein. Spezielle Schläuche, die für die hohen Einsatz-temperaturen zugelassen sind, sollten zum Einsatz kommen. Feste Verschraubungen der Werkzeug-zuleitungen sind Steck- und Kupplungssystemen vorzuziehen.

Ebenso zu beachten sind die maximal zulässigen Einsatztemperaturen aller Dichtungen (Viton®, Kalrez®) im Werkzeug sowie der Dichtungen in Hydraulikzylindern bei Kernzügen. Auch elektrisch beheizteSpritzgießwerkzeugekönneneingesetztwerden, wobei die Reaktion auf Temperaturände-rungenwesentlichträgerverläuft,weilkeineWärme abgeführt werden kann.

ZurMinimierungderVerlustedurchWärme-strahlungandieUmgebungkönnendieWerkzeug-außenflächen mit Isolierplatten abgedeckt werden. Die Verwendung von wärmedämmenden Platten zwischen den Maschinenträgerplatten und Werk-zeug ist zu empfehlen.

= xLeistung Gewicht x ∆T / 36000,5

spezifische Wärmekapazität

Stahl

[KW] [kg] Aufheizzeit [s]

Anhaltswerte zur Heizleistung

Werkzeuggewicht [kg]

Heizleistung [KW] bei 0,5 Std. Aufheizzeit und ΔT=140°C

bis 100 3 - 6 kWbis 1000 bis ca. 40 kW

Formel zur Bestimmung der Heizleistung

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ungünstige Anordnung günstige Anordnung

Temperierkanalanordnung dargestellt. Auf der jeweils rechtenAbbildungshälftewurdendieinderTabelleempfohlenen Abstandsmaße (A und B) eingehalten, währenddielinkeHälfteeineungünstigeAnordnungdarstellt, weil die Bohrungen zu nah (Maß A) an der Werkzeugwand und mit zu großem Abstandsmaß zu B eingearbeitet wurden.

Empfehlungen zu Temperierkanaldurchmesser und -abständen

Wanddicke s [mm]

Abstand Bohrungsmitte / Spritzling[A]

Abstand Bohrungsmitte / Bohrungsmitte[B]

DurchmesserKühlbohrung[D]

bis 1,0 11,3 - 15,0 10,0 - 13,0 4,5 - 6,01,0 - 2,0 15,0 - 21,0 13,0 - 19,0 6,0 - 8,52,0 - 4,0 21,0 - 27,0 19,0 - 23,0 8,5 - 11,04,0 - 6,0 27,0 - 35,0 23,0 - 30,5 11,0 - 14,06,0 - 8,0 35,0 - 50,0 30,5 - 40,0 14,0 - 18,0

Quelle:GWK

Temperierkanaldurchmesser- und Abstände:Um die hohen Qualitätsanforderungen an die Spritzlinge zu erfüllen, sollte eine gleichmäßige Temperaturverteilung über der formbildenden Oberfläche erreicht werden. In den oben gezeigten Abbildungen ist der berechnete Isothermen-verlauf einer günstigen und einer ungünstigen Formel zur Bestimmung der Heizleistung

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HöhereGeschwindigkeitensindnichtratsam,daesinfolge großer lokaler Scherwirkungen und der damit verbundenen Friktionserwärmung zu einer thermischen Überlastung der Schmelze kommen kann.

StaudruckStaudrücke zwischen 2 und 8 MPa verbessern die Schmelzehomogenität. Bei verstärkten VESTAKEEP® Typen empfiehlt sich eher ein geringerer Staudruck, umdieFüllstoffemöglichstschonendzuverarbeitenunddiemechanischenEigenschaftenzuerhalten.

EinspritzgeschwindigkeitDieEinspritzgeschwindigkeitsolltemöglichsthochsein und erfordert deshalb Spritzdrücke bis 250 MPa, wobei die Werkzeuggegebenheiten (Anschnitt- dimensionierung,Gratbildung,Entlüftung,etc.)zu berücksichtigen sind. Für kurze Füllzeiten sind Speichermaschinen zu empfehlen.

Empfehlung für Verarbeitungstemperaturen

VESTAKEEP®Glasübergang-temperatur TG [°C] Schmelzpunkt [°C]

Masse-temperatur [°C]

Trocknung[H/°C]

Werkzeug-temperatur [°C]

1000 G 150 344 360 - 390 4/160 180 - 2001000 CF30 150 344 360 - 400 4/160 180 - 2101000 CF40 150 344 360 - 400 4/160 180 - 2102000 G 151 342 360 - 390 4/160 180 - 2002000 GF30 151 342 360 - 400 4/160 180 - 2002000 FC30* 151 342 360 - 390 4/160 180 - 2002000 CF30 151 342 360 - 400 4/160 180 - 2102000 CF40 151 342 360 - 400 4/160 180 - 2103300 G 152 340 370 - 400 4/160 180 - 2004000 G 152 336 370 - 400 4/160 180 - 2004000 GF30 152 336 370 - 400 4/160 180 - 2004000 FC30* 152 336 370 - 390 4/160 180 - 2004000 CF30 152 336 370 - 400 4/160 180 - 2104000 CC 20 (Ti02) 152 336 370 - 400 4/160 180 - 2005000 G 153 336 370 - 400 4/160 180 - 200

Schneckendrehzahl

MaterialienSchneckenumfang-geschwindigkeit

Drehzahl, z.B. 30-er Schnecke

Ungefüllt 5 - 10 m/min 50 - 100 U/minVerstärkt max. 6 m/min 60 U/min

Zylinder und WerkzeugtemperaturenDie optimale Schmelztemperatur hängt von verschiedenen Faktoren wie z.B. Verweilzeit im Plastifizierzylinder und der Wanddicke des Spritzlingsab.AlsAnfangstermperaturenkönnendie in oben abgebildeter Tabelle empfohlenen Schmelzetemperaturen eingestellt werden. Bei kurzen Verweilzeiten und dünnen Wand-stärkenkönnendieseum10bis20°Cerhöhtwerden.

ZurErzielungeineshohenKristallisationsgradessollten hohe Werkzeugtemperaturen > 180 °C gewählt werden.

Für die erfolgreiche Verarbeitung von VESTAKEEP® PEEK empfehlen wir die in den Tabellen aufgelisteten Schmelzetemperaturen.

Spritzguss Verarbeitungsempfehlungen

Verarbeitungsbedingungen

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Düse Zone 3 Zone 2 Zone 1 Trichter

* VESTAKEEP® Formmassen, die mit PTFE gefülltsind(FC-Typen),könnenbeiTempera- turenoberhalbvon390°Csehrgiftigeund ätzende Gase freisetzen. Sind Bedingungen, die zur Bildung dieser Gase führen, unver-

meidlich, so ist eine Exposition der Mit- arbeiter z.B. durch eine geeignete Absaugung auszuschließen. Bitte beachten Sie dazu außerdem unsere Hinweise auf dem Sicherheits- datenblatt der entsprechenden Compounds.

Anhaltswerte für Zylinder- und Werkzeugtemperaturen

VESTAKEEP®Werkzeug-temperatur [°C] Düse [°C] Zone3[°C] Zone2[°C] Zone1[°C] Trichter [°C]

1000 G 180 - 200 380 370 360 350 40 - 1001000 CF30 180 - 210 390 380 370 360 40 - 1001000 CF40 180 - 210 390 380 370 360 40 - 1002000 G 180 - 200 380 370 360 350 40 - 1002000 GF30 180 - 200 380 370 360 350 40 - 1002000 FC30* 180 - 200 380 370 360 350 40 - 1002000 CF30 180 - 210 390 380 370 360 40 - 1002000 CF40 180 - 210 390 380 370 360 40 - 1003300 G 180 - 200 390 380 370 360 40 - 1004000 G 180 - 200 390 380 370 360 40 - 1004000 GF30 180 - 200 400 385 370 360 40 - 1004000 FC30* 180 - 200 380 370 360 350 40 - 1004000 CF30 180 - 210 400 385 370 360 40 - 1004000 CC 20 (Ti02) 180 - 200 400 385 370 360 40 - 1005000 G 180 - 210 390 380 370 360 40 - 100

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- DekompressionBei Schmelzeaustritt aus der Düse wird einDekompressionsweg von ca. 3 bis 5 mm empfohlen.

SpritzdruckDie Spritzgießmaschine sollte für Spritzdrücke bis 250 MPa ausgelegt sein, wobei der erforderliche Spritzdruck wesentlich von der Schmelze- und Werkzeugtemperatur wie auch vom Fließweg-Wanddickenverhältnis des Bauteils abhängig ist.

NachdruckIn der Regel sollten Nachdrücke von 60 bis 100 % mit einer optimierten Nachdruckzeit ausreichend sein,umBauteilemöglichstohneEinfallstellenherzu-stellen. Ein Nachdruckprofil mit abnehmendem Druck minimiert den internen Stress der Teile. Eine aus-reichende Druckübertragung vom Spritzzylinder zum Formnest wird durch ein Massepolster von 3 bis 5 mm sichergestellt. Das Angusssystem muss groß genug dimensioniert sein, um eine ausreichend lange Nachdruckzeit auf das Formteil wirken zu lassen.

NachdruckzeitAufgrund des hohen Erstarrungspunktes (TK ca. 340 °C) der VESTAKEEP® Materialien sind die Anschnitte zum Spritzling frühzeitig eingefroren. Die optimale Nachdruckzeit ist durch eine Siegelpunktermittlung zubestimmen.ZukurzeNachdruckzeitenkönnenzuEinfallstellen und Vakuolen führen aufgrund unzu-reichender Materialzuführung aus dem Plastifizier-zylinder.

Verarbeitungs- und Nachschwindung für VESTAKEEP® PEEK (ISO 294-4)

VESTAKEEP® MT [°C] WT [°C] VSl % VSq % NSl % NSq %Temp-bed.:5h,°C

1000 G 360 180 0,9 1,0 0,2 0,10 220°C/3h1000 CF30 360 180 0,0 0,5 < 0,1 0,10 220°C/3h1000 CF40 420 200 0,0 0,3 < 0,1 0,10 220°C/3h2000 G 360 180 1,1 1,1 0,1 0,30 220°C/3h2000 CF30 390 180 0,0 0,4 < 0,1 0,20 220°C/3h2000 GF30 370 180 0,2 0,7 < 0,1 0,20 220°C/3h2000 FC30 375 180 0,1 0,4 < 0,1 0,10 220°C/3h3300 G 370 180 0,9 1,1 < 0,1 0,30 220°C/3h4000 CC20 380 180 0,7 1,0 < 0,1 0,20 220°C/3h4000 G 370 180 0,9 1,1 < 0,1 0,30 220°C/3h4000 CF30 400 180 0,0 0,4 < 0,1 0,10 220°C/3h4000 GF30 380 180 0,3 0,6 0,1 0,20 220°C/3h4000 FC30 385 180 0,2 0,4 < 0,1 0,10 220°C/3h5000 G 380 180 0,7 1,3 < 0,1 0,40 220°C/3h

Probekörper: Platte 60 x 60 x 2 mm³

MT MassetemperaturWT Werkzeugtemperatur VS VerarbeitungsschwindungNS Nachschwindung I in Schmelzefließrichtungq senkrecht zur Schmelzefließrichtung

Spritzguss Verarbeitungsempfehlungen

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- ProduktionsunterbrechungenBei kürzeren Produktionsunterbrechungen (bis zu 15 Minuten) kann das Material ohne relevanten Abbau bei 360 °C gehalten werden. Bei Stillstand-zeiten von mehr als 30 Minuten sollte die Temperatur auf 340 °C abgesenkt werden. Bei dieser Temperatur besitzt das Material eine ausreichende Schmelze-stabilität.BeimWiederanfahrensolltederZylinder

ausreichend gespült und die ersten Formteile ver-worfen werden. Bei Unterbrechungen von mehr als drei Stunden ist eine Reinigung anzuraten, siehe “Reinigung”.

ZuMaßnahmenzurBeseitigungvonSpritzgießfehlernbei PEEK-Spriztgussteilen siehe Seite 22, etc.

Maßnahmen bei Maschinenstillstand

Maschinenstillstand Allgemeine Teile Kritische Teile (z.B. medizinische Anwendungen, Halbleiter)

< 15 min Keine Aktion erforderlich

> 15 min < 30 min

Mehrfach aus Spritzzylinder und Heißkanal durchspritzen biskomplettesZylindervolumenerneuertist.Nach Produktionsstart die nachfolgenden Formteile zunächst aussortieren bis die Qualität wieder in Ordnung ist.

Zylinder-undHeißkanaltemperaturaufeineStandbytemperatur von 250 °C absenken. Nach Produktionsstart die nachfolgenden Formteile zunächst aussortieren bis die Qualität wieder in Ordnung ist.

> 30 min Absenken auf 340 °C ZwischenspülenmitgeeignetemSchneckenreiniger

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Beseitigung von Spritzgießfehlern

Maßnahmen zur Beseitigung von Spritzgießfehlern bei PEEK-Spritzgussteilen

Fehler am Formteil MöglicheUrsacheMasse-temperatur

Form-temperatur

Düsen-temperatur

Düsen-anliegezeit

Schnecken-drehzahl

Einspritzge-schwindigkeit

Schuss-volumen Spritzdruck Nachdruck Zykluszeit

Anschnitt-querschnitt

Anschnitt-positionverlegen

Entlüftungverbessern Schließkraft

Material trocknen

Sprödigkeit

Überhitzung

Spannungen

Bindenaht

Nicht vollständig gefüllt

Zuwenigeingespritzt

Unzureichender Schmelzefluss

Werkzeugkonstruktion

Transparente Kanten,dunkle Bereiche ZuniedrigeWerkzeugtemperatur

Kalter Propfen Schmelze friert in der Düse ein

Einfallstellen, Lunker

UnzureichendeZeit-und Druckbedingungen

Werkzeugkonstruktion

Verbrennungen Entlüftungsproblem

GratbildungSchließkraftzugering,PassgenauigkeitderWerkzeughälften P

Schlieren

Überhitzte Formmasse

Feuchtes Material

Matte Oberflächen(verstärkte Typen)

ZulangsamesEinspritzen

ZustarkeScherungderSchmelze

erhöhen verringern ausführen P Profil

Spritzguss Verarbeitungsempfehlungen

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Maßnahmen zur Beseitigung von Spritzgießfehlern bei PEEK-Spritzgussteilen

Fehler am Formteil MöglicheUrsacheMasse-temperatur

Form-temperatur

Düsen-temperatur

Düsen-anliegezeit

Schnecken-drehzahl

Einspritzge-schwindigkeit

Schuss-volumen Spritzdruck Nachdruck Zykluszeit

Anschnitt-querschnitt

Anschnitt-positionverlegen

Entlüftungverbessern Schließkraft

Material trocknen

Sprödigkeit

Überhitzung

Spannungen

Bindenaht

Nicht vollständig gefüllt

Zuwenigeingespritzt

Unzureichender Schmelzefluss

Werkzeugkonstruktion

Transparente Kanten,dunkle Bereiche ZuniedrigeWerkzeugtemperatur

Kalter Propfen Schmelze friert in der Düse ein

Einfallstellen, Lunker

UnzureichendeZeit-und Druckbedingungen

Werkzeugkonstruktion

Verbrennungen Entlüftungsproblem

GratbildungSchließkraftzugering,PassgenauigkeitderWerkzeughälften P

Schlieren

Überhitzte Formmasse

Feuchtes Material

Matte Oberflächen(verstärkte Typen)

ZulangsamesEinspritzen

ZustarkeScherungderSchmelze

erhöhen verringern ausführen P Profil

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Reinigung

Spritzguss Verarbeitungsempfehlungen

Reinigung vor Verarbeitung von VESTAKEEP® 1. Vor der Verarbeitung von VESTAKEEP® Form- massen müssen andere Polymere vollständig aus der Plastifiziereinheit entfernt werden. 2. Dies geschieht entweder durch eine mechanische ReinigungvonZylinderundSchneckeoderdurch die Verwendung geeigneter Reinigungsgranulate. Dies sind Werkstoffe, die bis ca. 380 °C thermisch stabil sind. Ein geeignetes Reinigungsgranulat ist z.B.ASACLEAN®PX(50%GF)dasbis420°C oderUXdasbis390°CeinsetzbaristoderLusin clean G410 bis zu empfohlenen Verarbeitungs- temperaturen von 410 °C. Hier sind die Verarbei- tungshinweisedesLieferantenzubeachten.3. Einstellen der Verarbeitungstemperatur von VESTAKEEP®.

Allgemein DiemechanischeReinigungvonZylinderundSchnecke erfolgt durch die Verwendung geeigneter Reinigungsmaterialien. Dies müssen Werkstoffe sein, die ausreichend thermisch stabil sind.

Geeignet sind auch hochviskose Varianten von PES, PEI und mit Einschränkungen auch hochviskoses PE oder PP. PEI hat sich zur Reinigung von Breit-schlitzdüsenalsvorteilhafterwiesen,daesmitPEEKmischbar ist und dadurch einen guten Reinigungs-effekt erzielt. (Kurzzeitig ist auch z.B. ein hoch-viskoses, glasfaserhaltiges PC geeignet.)

Da viele Produkte bei diesen Temperaturen abbauen, istaufeinewirksameAbluftzuachten.

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Abstellen der Maschine bei Produktionsende von VESTAKEEP® 1. Beim Abstellen der Spritzgießmaschine nach Produktionsende wird empfohlen, diese nicht mit faserverstärktenTypen(GFoderCF)imZylinder zu belassen, sondern mit unverstärkten Typen durchzuspülen.2. Beachte:VESTAKEEP®darfnichtaufnitrierten Schneckenoberflächen vollständig abkühlen, weil durchdiestarkeHaftwirkungdieGefahrderMikro- rissbildung auf der Oberfläche besteht. (Hier bitte Maschine „leerfahren“.)3. Verschiedene Maschinenhersteller bieten auch durchgehärtete Schnecken an, die resistenter gegen Mikrorissbildung sind.

Reinigung bei Produktionsende • Bei Produktionsende sollte die PEEK-Schmelze vollständigausdemZylinderentferntwerden.• Es besteht die Gefahr, dass sich die Schmelze beimAbkühlenmitderNitrierschichtvonZylinder und Schnecke verfestigt, wodurch aufgrund hoher BindekräftedieMöglichkeitderAblösungdieser Schicht durch entstehende Mikrorisse und somit eines Schneckenschadens besteht. • Diesbedeutet,dassderZylindernurnacheiner Reinigung bzw. einer sorgfältigen Spülung abkühlen darf.

Reinigung Heißkanal, Farbwechsel 1. ZunächstSchneckeundZylindermitReinigungs- granulatreinigen(z.B.ASACLEANUXoderPX).2. Danach Heißkanal (HK) mit Reinigungsgranulat reinigen.3. Anhebung der HK-Temperatur um circa 20 °C erzielt gute Reinigungseffekte.4. Beachte:maximaleAnwendungstemperaturdes Reinigungsmaterials nicht überschreiten. Bei EinsatzvonASACLEANPXsolltederminimale Austrittsspalt 1,5 mm nicht unterschreiten. 5. BeimoptimiertenFarbwechselsolltedieZylinder- temperatur um ca. 30 °C abgesenkt und die HK- Temperaturetwasangehobenwerden.Langsame Einspritzgeschwindigkeiten verdrängen das wand haftendeMaterialbesser.

Materialwechsel Fremd-Polymer zu VESTAKEEP® 1. Einstellung der Temperatur, bei der das zu entfernende Material normalerweise verarbeitet wird.2. Einbringen des Reinigungsmaterials und spülen, bis keine Spuren des zu entfernenden Materials mehr zu erkennen sind.3. Schnecke leer fahren.4. EinstellenderZylindertemperaturenaufdie für die VESTAKEEP® Verarbeitung erforderlichen Werte.5. Wenn die Temperaturen erreicht sind, wird das MaterialsolangedurchdenZylindergefördert, bis eine saubere Schmelze vorliegt.

Materialwechsel VESTAKEEP® zu Fremd-Polymer1. VESTAKEEP® Restmaterial aus der Spritzgieß- maschine (Trichter) entfernen.2. Reinigungsmaterial einbringen und solange spülen, bis keine sichtbaren Spuren des PEEK- Materials mehr vorhanden sind.3. Zylindertemperaturenaufeineniedrigere, für PEEK noch akzeptable Temperatur (350 °C) verringern.4. Weiter mit dem Reinigungsmatrial spülen, bis dietatsächlicheZylindertemperaturunter300°C liegt.DanachempfiehltsicheinZwischenspülen mit einem hochviskosen PP bei gleichzeitigem AbsenkenderZylindertemperaturenundohne Maschinenstillstand auf das nachfolgend zu ver- arbeitende Polymer.

Materialwechsel VESTAKEEP® zu VESTAKEEP® • Wird ein Materialwechsel innerhalb der VESTAKEEP® Familie durchgeführt, kann auf eineZwischenreinigungverzichtetwerden.

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ExtrusionVerarbeitungsempfehlungen

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VerarbeitungstemperaturenDie optimalen Verarbeitungstemperaturen von PEEK sind abhängig von verschiedenen Faktoren wie Viskosität der Formmasse und den technischen Gegebenheiten der Extrusionseinheit. Um das Aufschmelzverhalten des Granulats zu verbessern und die Adsorption von geringen Mengen Feuchtig-keit zu verhindern, sollte das Material im Trichter beheizt werden.

Empfohlene Temperaturen liegen dabei im Bereich von 140 °C bis 180 °C. Ist keine Trichterheizung vorhanden, sollte das Granulat warm eingefüllt werden. Die Temperaturen der Einzugszone sind in Abhängigkeit von der Viskosität und dem Füllstoff des Materials zu wählen. Die Temperatur im Einzugs-bereichsollte,insbesonderebeimAuftreteneineshohenDrehmomentes,erhöhtwerden.JenachDesigndes Einzugsbereiches sind Temperaturen bis zu 350°C-360°Cdurchausmöglich.Beiderherkömm-lichen Extrusion bietet sich ungefähr das nach-folgende Temperaturprofil an.

Plastifiziereinheit

ExtruderDie meisten Standard-Schneckenmaschinen sind für die PEEK-Verarbeitung geeignet, wenn sie bei den erforderlichen Verarbeitungstemperaturen prozesssicherarbeitenkönnen.Z.BsindsowohlStandard-Drei-Zonen-SchneckenalsauchBarriere-schnecken durchaus für die VESTAKEEP® Verarbei-tung geeignet. Extruder mit genuteten Einzugszonen erzeugen ein hohes Drehmoment, das durch eine hohe Temperatur im Einzugsbereich reduziert werden kann.

FürSchneckenundZylinderwerdengeeignetekorrosionsfeste Stähle sowie chromhaltige Bimetalle empfohlen. Werden Anlagenteile mit einer üblichen Nitrierhärtung verwendet, ist darauf zu achten, dass die VESTAKEEP® Schmelze nicht auf der Oberfläche abkühlt und sich dabei auf der Nitrierschicht verfestigt. DieHaftungkannsostarksein,dassRisseentstehenbzw.sichdieNitrierschichtvomStahlkernablösenkann.

ZurVerbesserungderSchmelzequalitätz.B.durcheine Verringerung der Gel- und Stippenbildung, sind geringe Verweilzeiten insbesondere im Wandbereich und wandnahen Bereich, sowohl im Extruder als auch im Werkzeug, sehr wichtig. Angepasste Massedurch-sätze sowohl des Extruders als auch des Werkzeuges, sowie optimiertes Design und polierte oder beschich-tete Oberflächen mit Schmelzekontakt sind wichtige Voraussetzungen für die Extrusion von VESTAKEEP®. MöglicheSiebeoderSiebpaketekönnendieProble-matik der Stippenbildung reduzieren, verhindern sie aber nicht gänzlich.

Verarbeitungstemperaturen von VESTAKEEP®

Düse [°C] Zone3[°C] Zone2[°C] Zone1[°C]

Vollstäbe, große Rohre 380 - 390 370 - 380 360 - 370 350 - 360

Filamente, dünne Rohre, Profile 390 - 400 380 - 390 370 - 380 350 - 360

Filigrane und kleine Düsen sollten mit Temperaturen von bis zu 400 °C erwärmt werden. Temperatur der Düse für Vollstäbe und große Rohre von 360 °C - 390 °C.

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Werkzeug

Es empfiehlt sich, durch optimierte Beheizung eine gleichmäßig hohe Temperaturverteilung zu erreichen (z.B.LippenbeheizungbeiBreitschlitzdüse).EinewichtigeVoraussetzungkönntedabeieinegeringeWärmeabstrahlung sein, damit die Temperaturen erreichtwerden.Solltediesnichtmöglichsein,solltedas Werkzeug mit einer entsprechenden Wärme-dämmung isoliert werden, wobei sichergestellt werden muss, dass es nicht zu lokalen Überhitzungen kommt.

Metallbereiche, die in direkten Kontakt mit der Schmelze kommen, sollten hoch(glanz) poliert sein,umdieHaftungderSchmelzeamMetallzureduzieren. Dadurch verringert sich die Verweilzeit undderSchmelzeflusswirdwenigergestört(siehe Plastifiziereinheit).

WerkzeugesolltenmöglichstkeineTotzonenbesitzenundrheologischbestmöglichausgelegtsein. Dabei ist sowohl das Design entscheidend als auch ein ausreichend hoher Massedurchsatz geboten, um Ablagerungen zu vermeiden (siehe auch weitere Verarbeitungshinweise).

Weitere Verarbeitungshinweise

Stillstandszeiten sind bei der PEEK Verarbeitung zu vermeiden, da es zu Stippenbildung kommen kann. Bei längeren Stillstandzeiten sollte die Temperatur auf 250 °C abgesenkt werden. Bei dieser Temperatur besitzt das Material eine ausreichende thermische Schmelzestabilität. Bei hohen Anforderungen an das Extrudat ist ggf. bereits nach wenigen Minuten einintensivesZwischenspülenmitderVESTAKEEP®Formmasse anzuraten. Bei Unterbrechungen von mehr als einer halben Stunde ist je nach Extruder oder Werkzeugdesign eine Reinigung anzuraten.

Beim Abkühlen von VESTAKEEP® Schmelze im ZylinderverfestigtsichdieFormmasse(ähnlichwiebeiPC)erheblich.BeiherkömmlichnitriertenOber-flächenkönnenRisseentstehenodereskommtgarzurAblösungderNitierschicht;somitbestehtdieGefahr eines Schadens der Plastifiziereinheit.

Extrusion Verarbeitungsempfehlungen

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Für besonders flexible Rohre empfehlen wir eine schnelle Abkühlung. Die Rohre erscheinen dann bernsteinfarben transluzent.

Nachfolgeeinheit

Die teilkristalline Morphologie ist eine Ursache fürdiehervorragendenphysikalischenEigenschaftenvon unverstärktem PEEK. VESTAKEEP® PEEK ist einteilkristallinerWerkstoff,dessenEigenschaftenwie Beständigkeit, Farbe, Mechanik etc. von der Kristallinität abhängig sind. Bei niedrigen Abkühlge-schwindigkeitenerhaltenwireinehöhereKristallinität.Daher ist eine Temperierung des Extrudats in der Nachfolgeeinheitggf.biszu200°Cundhöhererforderlich, wenn eine hohe teilkristalline Struktur erreicht werden soll.

Mit der Online-Temperierung der Nachfolgeeinheit (Chillroll-, Kalander-, Kalibrierungstemperaturen) könnensounterschiedlicheKristalinitätenbzw.EigenschaftenderExtrudateerreichtwerden.EineanschließendeOff-Line-Wärmebehandlungzur Nachkristallisation ist in vielen Fällen ebenfalls möglich.AlsIndikatorfürdieKristallisationdientbeiden nicht eingefärbten und verstärkten VESTAKEEP® Formmassen die Farbänderung von einem braun-transparent zu einem grau-opak.

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VollstabherstellungVollstäbe werden mit langsamen Geschwindigkeiten extrudiert, um den Schrumpf zu kompensieren und solunkerfreieStäbeherzustellen.Umwirtschaftlichzu fertigen, werden daher gerne Mehrfachwerkzeuge verwendet. Die im Kapitel Werkzeuge aufgeführten Voraussetzungen sind hier sehr wichtig, denn bei langsamen Fließgeschwindigkeiten der Schmelze bilden sich schnell Ablagerungen.

Um die entstehenden inneren Spannungen in den Vollstäben zu reduzieren, werden die Stäbe häufig getempert.

Weitere Informationen finden Sie in der Broschüre “VESTAKEEP® 5000 PEEK Shapes”.

MonofilamentextrusionDie Extruder zur Herstellung von Monofilamenten sindimAllgemeinenmiteinerZahnradpumpeaus-gerüstet. VESTAKEEP® lässt sich mit den üblichen Zahnradpumpenverarbeiten.

Wichtig bei der Herstellung ist das langsame Abkühlen der Filamente, die die Düse verlassen. Werden sie zu schnell abgekühlt, erhalten sie eine amorpheStrukturundbeigrößerenDurchmessernbildensichLunker.Beideslässtsichzwarindenfolgenden Schritten recken, was aber unter diesen Bedingungen zu negativen Ergebnissen führen kann. Um langsam abzukühlen, kann man mit erwärmtem Wasser arbeiten oder die Stränge gleichmäßig mit Luftkühlenoderbeides.EbensokannderAbstandvonderDüsebiszumAbkühlbeckenvergrößertwerden, um die Abkühlgeschwindigkeit zu reduzieren.

Für die Herstellung der Filamente sind Reckver-hältnissevon2,5:1bis3,2:1möglich.AnschließendwerdendieFilamenteunterZugentlastunggetempertbzw. fixiert.

Anwendungen

Extrusion Verarbeitungsempfehlungen

Folienextrusion

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RohrextrusionVornehmlich aus VESTAKEEP® 4000G und 5000G werden Rohre mit unterschiedlichen Abmessungen hergestellt. Bei sehr kleinen Abmessungen (< 3 mm) werdenAbzugsverhältnissevonca.4:1bis10:1verwendet.BeigrößerenDurchmessern(ca.6-20mm)werdenAbzugsverhältnissevon2:1verwendet.Auch hier kann je nach Abkühlgeschwindigkeit des Extrudates die gewünschte Kristallinität erzeugt werden. Wasser, das zum Abkühlen auf die Schmelze-oberfläche gebracht wird, kann anfangen zu kochen, was Oberflächenmarkierungen erzeugt.

Folien- und PlattenextrusionAus VESTAKEEP® werden auch Platten und Folien hergestellt. Die Verarbeitung erfolgt auf den oben beschriebenen konventionellen Extrudern mit geeigneten Düsen und Nachfolgeeinrichtungen.

Weitere Details erfragen Sie bitte bei den ange-gebenen Ansprechpartnern.

Kabel- und DrahtbeschichtungVESTAKEEP® wird in der Draht- und Kabelindustrie als Isoliermaterial, Ummantelungs- und Deckmaterial für Drähte und Kabel verwendet.

Bei der Kabelummantelung mit VESTAKEEP® wird sowohl das Schlauch- als auch das Druckdüsen-verfahrenangewendet.JenachAnwendungundgewünschter Kristallinität kann der Draht bzw. die LitzevorderBeschichtungimQuerspritzkopfvon100 bis 220 °C erwärmt werden. Wie zuvor erwähnt, beeinflusst die nachfolgende Abkühlgeschwindig-keit der PEEK-Beschichtung die Kristallinität erheblich.

Monofilament-extrusion

Rohrextrusion

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Reinigung

Extrusion Verarbeitungsempfehlungen

Reinigung vor derVerarbeitung von VESTAKEEP® • Bei einem Materialwechsel von anderen Polymeren zu PEEK muss sichergestellt sein, dass temperaturinstabile Materialien vollständig ausZylinderundFolgeeinheitenausgespült sind. Es kann sonst zu Abbaureaktionen, Gas- entwicklung oder Selbstentzündung kommen. In den meisten Fällen wird aber eine mechanische Reinigung empfohlen. • Siehe hierzu die entsprechende Vorgehens- weise im Abschnitt „Abstellen der Maschine bei Produktionsende mit VESTAKEEP®“.

Allgemein DiemechanischeReinigungvonZylinderundSchnecke erfolgt durch die Verwendung geeigneter Reinigungsmaterialien. Dies müssen Werkstoffe sein, die ausreichend thermisch stabil sind und sich nicht durch die hohe Temperatur selbst entzünden.

Geeignet sind auch hochviskose Varianten von PES, PEI und mit Einschränkungen auch hochviskoses PE oder PP. PEI hat sich zur Reinigung von Breit-schlitzdüsenalsvorteilhafterwiesen,daesmitPEEKmischbar ist und dadurch einen guten Reinigungs-effekt erzielt. (Kurzzeitig ist auch z.B. ein hoch-viskoses, glasfaserhaltiges PC geeignet.)

Da viele Produkte bei diesen Temperaturen abbauen, istaufeinewirksameAbluftzuachten.

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Abstellen der Maschine bei Produktionsende von VESTAKEEP® 1. Material aus dem Trichter entfernen.2. Schnecke leer fahren. Dies gilt jedoch nicht bei Folienproduktion.3. Reinigungsmaterial einbringen und solange extrudieren, bis keine sichtbaren Spuren des PEEK-Materials mehr vorhanden sind. Bitte auf die entsprechenden Verarbeitungsempfehlungen des Materialherstellers achten.4.Zylindertemperaturenaufeineniedrigere,für PEEK noch akzeptable Temperatur (350 °C) verringern und ggf. weiter auf die Temperaturen des Reinigungsmittels reduzieren.5. Weiter mit dem Reinigungsmaterial spülen, bis die typischen Temperaturen des Reinigungsmaterials erreicht sind.6. Ggf. vor der mechanischen Reinigung mit einem weiteren Material spülen, das sich leicht vom Metall entfernen lässt (wie hochviskoses PE, PP oder PMMA).7. Mechanische Reinigung8. Werkzeugoberfläche/-kanäle polieren.9. Bei der Folienproduktion die Maschine „Sauber fahren“abernicht„Leerfahren“unddiesnurbei durchgehärteten Schnecken.

Materialwechsel Fremd-Polymer zu VESTAKEEP® 1. Extrudieren des Reinigungsmaterials entsprechend den Verarbeitungsempfehlungen des Materialher stellers. Spülen, bis keine Spuren des zu entfernen den Materials mehr zu erkennen sind.2. Schnecke leer fahren.3. Einstellen der für die PEEK-Verarbeitung erforderlichen Temperaturen.4. Wenn die Temperaturen erreicht sind, wird VESTAKEEP® PEEK in den Materialtrichter ein- gefüllt und extrudiert, bis eine saubere Schmelze vorliegt.

Materialwechsel VESTAKEEP® zu Fremd-Polymer• Vor der Verarbeitung anderer Werkstoffe muss diePEEK-SchmelzevollständigausdemZylinder entfernt werden. Die nachfolgend zu verarbei- tende Formmasse sollte thermisch unempfindlich sein, damit es nicht zu Abbaureaktionen, Gas- entwicklung oder Selbstentzündung kommen kann.

MaterialwechselVESTAKEEP® zu VESTAKEEP® • Reihenfolge von niedrig viskosen zu hoch viskosen Materialien abarbeiten.

Reinigung bei Produktionsende • Bei Produktionsende sollte die PEEK-Schmelze vollständigausdemZylinderentferntwerden.• Es besteht die Gefahr, dass sich die Schmelze beimAbkühlenmitderNitrierschichtvonZylinder undSchneckeverfestigt,wodurchdieMöglich- keitderAblösungdieserSchichtdurchentstehende Mikrorisse und somit eines Schnecken - oder Zylinderschadensbesteht.• Diesbedeutet,dassderZylindernurnacheiner Reinigung bzw. einer sorgfältigen Spülung ab- kühlen darf.

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Spanabhebende Bearbeitung von VESTAKEEP® Vollstäben Die Herstellung von Bauteilen aus VESTAKEEP® Vollstäben ist besonders interessant für Teile, die in mittleren bis geringen Stückzahlen hergestellt werden, oder wenn eine hohe Designfreiheit für die Bauteilebenötigtwird.VESTAKEEP®PEEKVollstäbekönnenmitStandardmaschinenspanabhebendbearbeitet werden.

Auf Grund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen sollte auch hier auf eine niedrige Wärmeentwicklung während der Bearbeitung geachtet werden, um Deformationen, Spannungen und Farbveränderungen zu vermeiden. Wolfram-karbid-, Keramik-, oder Diamant-Hartbeschichtungen verbessern die Haltbarkeit der Werkzeuge. Bearbeitungsempfehlungen sind in der oben gezeigten Tabelle aufgeführt.

Kühlflüssigkeiten Für die zerspanende Bearbeitung von VESTAKEEP® PEEK sind Kühlflüssigkeiten nicht unbedingt not-wendig.PressluftzurKühlungdeszubearbeitendenBereiches kann das Oberflächenaussehen verbessern und zu günstigeren Abmessungstoleranzen führen. NatürlichkönnenauchherkömmlicheEmulsions-undSchneidöleverwendetwerden,dieebenfallsdieQualitätderBauteileverbessern.Zubeachtenisthierbei,dassmöglicheRückständebeiweiterenUntersuchungen oder Anwendungen zu Problemen führenkönnen.DahersolltefürvieleanspruchsvolleAnwendungen mit VESTAKEEP® auf Verarbeitungs-hilfsmittel,Kühlmittel,Schneid-oderSchmieröleverzichtet werden.

Tempern In vielen Fällen wird VESTAKEEP® getempert, um die inneren Spannungen zu reduzieren und die Dimensionsstabilität von anspruchsvollen Halbzeugen oder Fertigteilen zu verbessern. Vollstäbe und Platten werden dabei sehr häufig sowohl vor der spanab-hebenden Bearbeitung als auch danach getempert, um innere Spannungen und den Verzug zu minimieren.

Es wird aber auch getempert, um die Kristallinität zuerhöhenunddamiteineOptimierungderphysi-kalischenEigenschaftenundeineVerbesserungderchemischen Beständigkeit von Bauteilen zu erzielen. BeispielsweisekönnennaturfarbeneRohre,diezuschnell abgekühlt wurden, eine dünne braune Außen-schicht besitzen. Nach dem Tempern ist das Rohr, der Vollstab oder die Platte gut durchkristallisiert und besitzt eine weiß-beige Farbe. Die Temperschritte könnenjenachAnforderungunterschiedlichsein.

Sollte sich Feuchtigkeit im Fertigteil befinden, kann man das Teil vor dem eigentlichen Temperprozess trocknen. Das ist z.B. beim langsamen Aufheizen nicht immer notwendig.

JenachAnwendunggeltenfolgendeBedingungen:•Aufheizenmit10-20K/hbismax.30K/h•PrommWanddickesollteungefährdas10-fache an Haltezeit kalkuliert werden, damit das Teil durchgewärmt wird. •BeimTempernzurVerbesserungderKristallinität werden Endtemperaturen von 180 °C - 220 °C angewandt.

Nachbearbeitung

Empfehlungen für Maschinenparameter zur Bearbeitung von Vollstäben

Prozess

Sägen Bohren Fräsen SpanenFreiwinkel 15 - 30° 5 - 10° 5 - 15° 5 - 10°Spanwinkel 0 - 5° 3 - 5° 0 - 15° 0 - 10°Anschnittwinkel – – – 45 - 60°Keilwinkel – 90 - 120° – –Schnittgeschwindigkeit 500 - 800 m/min 50 - 80 m/min 150 - 300 m/min 200 - 400 m/minVorschubgeschwindigkeit – 0,1 - 0,3 mm/rev – 0,05 - 0,5 mm/revZahnteilung 3 - 5 mm – – –Kühlmittel vermeiden vermeiden vermeiden vermeiden

Extrusion Verarbeitungsempfehlungen

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•BeimTempernzurReduzierungderSpannungen sind je nach Bauteil und inneren Spannungen Temperaturen von 150 bis 260 °C ausführbar. •DasAbkühlenkanndanachmit5K/hbis10K/h bis auf ca. 130 °C - 140 °C erfolgen. In beiden Fällen kann es insbesondere bei dünn- wandigen Teilen durch eingefrorene Spannungen zu einem Verzug der Bauteile kommen.

Als Beispiel seien folgende Temperschritte für ein Bauteilmitbiszu20mmWanddickeaufgeführt: •Rampebis150°Cbeimax.30°C/h•Haltezeitbei150°Cfür3h•Rampebis200°Cbeimax.30°C/h•Haltezeitbei200°Cfür4hDanach Abkühlen auf Raumtemperatur mit maximal 10 °C/h.

InsbesonderewennnochhöhereTemperaturengebraucht werden, z.B. bis zu 300 °C, verhindert bzw. reduziert eine Stickstoffatmosphäre die Ober-flächenoxidation. Bei diesen Temperaturbedingungen sollte man jedoch bedenken, dass das Bauteil versprödenkönnte.

SchweißenVESTAKEEP®kannmitdenmeistenherkömmlichenSchweißverfahren gefügt werden. Generell wird auf Grund der hohen Temperaturbeständigkeit viel EnergieinderFügeflächebenötigt,umPEEKsoaufzuschmelzen, dass die Bauteile verschweißt werdenkönnen.

Das direkte Heizelement-Stumpfschweißen ist mit der üblichen PTFE-Beschichtung nicht zu empfehlen, da sie nicht für die notwendigen hohen Temperaturen ausgelegt ist. Die verwendeten Heizelemente sollten eine Temperatur von > 370 °C besitzen.

Auch auf Grund einer gewissen Klebeneigung der Schmelze an das Heizelement wird Infrarot-Schweißen zum Verbinden von VESTAKEEP® bevorzugt. Dabei erreichen die Fügeverbindungen nahezu Grundmaterialfestigkeiten.

Gute Schweißnahtfestigkeiten erhält man auch beim Reibschweißen bzw. Vibrationsschweißen von VESTAKEEP®. Ultraschallschweißen ist ebenso möglich,allerdingssollte,wieobenerwähnt,vielEnergie in die Fügeebene transportiert werden. Dabei kann das Einkoppeln der Schallenergie zu Sonotrodenabdrücken führen.

LaserstrahlschweißenvonPEEKistgenerellmöglich.DiebeidenVerbindungspartnerkönnenbeimÜber-lappschweißen gefügt werden. Allerdings muss das laserzugewandte Bauteil lasertransparent sein. Bei naturfarbenen Bauteilen kann die Transmission durch eine schnelle Abkühlung verbessert werden. Das laserabgewandte Bauteil sollte gut absorbierend ausgeführt sein, z.B. schwarz eingefärbt.

Beispiel:•Fügetechnologie Laserstrahlschweißen•Fügeteildicke ≤3mm•Fügepartner(transmit.) VESTAKEEP®nat.•Fügepartner(absorb.) VESTAKEEP®sw•Wellenlänge z.B.980nm,1064nm•Laserenergie 100W•Geschwindigkeit 500mm/s

LasermarkierungVESTAKEEP® natur und VESTAKEEP® schwarz eigenensichzurLasermarkierungund-beschriftungbei Wellenlängen von 532 nm und 1064 nm.

KlebenVESTAKEEP® lässt sich mit etlichen Klebstoffen kleben. Eine saubere, fettfreie und trockene Oberfläche ist wie bei allen anderen Klebeverfahren eine elementare Voraussetzung. Versuche haben gezeigt, dass neben den typischen Vorbehandlungen wieAnrauen,Ätzen,LaserneinePlasmabehandlungund insbesondere eine Atmosphärenplasmavorbe-handlung zu guten Ergebnissen führt.

Klebstoffe auf Cyanacrylat-, Polyurethan- oder Silikonbasis sind generell geeignet zum Verkleben von VESTAKEEP®. Da das Material in sehr anspruchs-vollen Bereichen eingesetzt wird, muss sehr häufig auch die Verbindung danach ausgelegt sein. Aus diesem Grund werden gerne Kleber auf Epoxidbasis eingesetzt, die bei Temperaturen von bis zu 150 °C aushärten(z.B.vonDelo,München).BeidenhöherenAushärtetemperaturen der Kleber sollten Bauteile, die Spuren von Wasser aufgenommen haben, zuvor bei Aushärtetemperaturen von ca. 150 °C getrocknet werden.UmsowohldieEigenschaftenundSpezifika-tionen der Kleber zu erfragen als auch zur Optimie-rung der Klebeverbindung, sollte der Klebstoffher-steller kontaktiert werden.

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VESTAKEEP® ist eine registrierte Marke der Evonik Degussa GmbH