ASTM D3835: Estrusione di polietere etere chetone puro e rinforzato con carbonio (PEEK)

Grazie alla sua eccellente resistenza chimica e alle proprietà meccaniche alle alte temperature (fino a 400º C per i gradi rinforzati), il polietere etere chetone (PEEK) è ampiamente utilizzato nell'industria aerospaziale, automobilistica e medica. Oltre a rappresentare una combinazione superiore di robustezza, flessibilità, resistenza chimica e facilità di lavorazione, il PEEK può inoltre fornire eccezionali proprietà meccaniche e termiche se rinforzato con riempitivi come fibre di vetro o di carbonio. L'estrusione del PEEK è di maggiore interesse per i motivi sopra menzionati.

Abbiamo testato il PEEK non rinforzato (PEEK puro) e il PEEK rinforzato con fibra di carbonio (C/PEEK) su un reometro capillare CEAST per comprenderne le caratteristiche di flusso. Abbiamo utilizzato tre capillari a testa piatta con rapporti lunghezza/diametro di 5, 20 e 30 per testare il PEEK puro e il C/PEEK a 400ºC. Il tempo di preriscaldamento è stato impostato su 6 minuti in conformità alla norma ASTM D3835 e il materiale è stato caricato con una forza costante di 1000 N. Sono stati eseguiti test per comprendere la finestra di lavorazione per C/PEEK e ottenere valori di viscosità alle rispettive velocità di taglio.

Si osserva che il PEEK puro è rappresentativo del comportamento del polimero sfuso e mostra una dipendenza della viscosità dalla velocità di taglio. Il C/PEEK d'altro canto non è così sensibile al taglio, probabilmente a causa della minore mobilità delle catene polimeriche nell'interazione fibra-polimero. Notiamo anche un aumento della viscosità dopo tempi di permanenza del materiale più elevati nel cilindro del reometro.

Per i materiali riempiti come C/PEEK, le matrici con ingresso conico possono aiutare a ottenere un flusso omogeneo grazie a una convergenza più pulita del fuso in un capillare rispetto alle matrici a testa piatta. Gli stampi con ingresso conico non solo favoriscono un flusso più stabile e continuo, ma facilitano anche il processo di pulizia post test.