Mis on PEEK?

Polüeeter-eeterketoon (lühidalt PEEK) on spetsiaalne polümeermaterjal, mis koosneb korduvatest ühikutest, mille põhiahela struktuuris on kaks eetersidet ja üks ketoonside. See on polüeeterketooni materjalide seeria. Sellel on poolsõlmelise kristallilise oleku, kõrge temperatuurikindluse, keemilise korrosioonikindluse jne omadused.

PEEKi omadused

Polüeetereeterketoon (PEEK) on praegu ainus polüarüüleeterketooni (PAEK) materjali tüüp, mida saab masstootmises kasutada. Spetsiaalse insenerplastina on PEEK-il suurepärased terviklikud omadused.
PEEK-i tüüpilised omadused:
(1) Töödeldavus: PEEK-vaigul on kõrge voolavus ja kõrge termiline lagunemistemperatuur. Seda saab töödelda survevalu, ekstrusioonvormimise, vormimise, puhumisvormimise, sulatusketruse, pöördvormimise ja pulberpihustamise teel jne.

(2) Kiirguskindlus: tugeva kiirguskindluse tõttu säilivad mehaanilised omadused ka suure γ-kiirgusdoosi korral paremini. See on parem kui üldiselt parim kiirguskindel polüstüreenvaigu, mida saab kasutada tuumaseadmete kiirguskindlate osadena.

(3) Leegiaeglustav: PEEK-il on isegi ilma leegiaeglustajata isekustuv toime kuni UL standardi 94V-0 tasemeni.

(4) Roomavuskindlus: pideva pinge all deformeerub materjal aja jooksul jäädavalt roomama. PEEK on termoplastiliste vaikude seas parim roomamiskindel materjal.

(5) Sitkus ja jäikus: kõrge tõmbetugevuse, suure pingepragunemise tugevusega, eriti vahelduva pinge väsimuskindluse korral, on see väga silmapaistev ja võrreldav sulammaterjalidega.

(6) Iseõlitamine (kulumiskindlus): PEEK-il on suurepärased libisemisomadused, mis sobivad madala hõõrdeteguri ja kulumiskindluse rakenduste rangete nõuete jaoks; Eelkõige on süsinikkiu, grafiidi ja PTFE-ga modifitseeritud PEEK-il suurepärane kulumiskindlus.

(7) Kõrge temperatuuritaluvus: PEEK-il on kõrge klaasistumistemperatuur (Tg = 143 ℃) ja sulamistemperatuur (Tm = 334 ℃), koormustemperatuuri deformatsioonitemperatuur on kuni 316 ℃, pikaajaline töötemperatuur on 260 ℃, hetkeline töötemperatuur võib ulatuda 300 ℃-ni ning seda saab pikka aega kõrge temperatuuri ja kõrge rõhu all säilitada ilma füüsikaliste omaduste kadumiseta.

(8) Hüdrolüüsikindlus: PEEK-tooted võivad töötada tuhandeid tunde ilma märgatava jõudluse halvenemiseta 260 ℃ auru või kõrgsurvevee all; PEEK-il on kõigist insenerplastidest parim hüdrolüüsi- ja aurukindlus.

(9) Mittetoksiline: sobib kasutamiseks toiduhügieenis, meditsiiniseadmetes ja muudes valdkondades.

(10) Korrosioonikindlus: Välja arvatud kontsentreeritud väävelhape, on PEEK lahustumatu üheski lahustis ning tugevas happes ja leelises ning sellel on kõrge keemiline stabiilsus.

(11) Väsimuskindlus: PEEK-il on kõigi termoplastvaikmaterjalide seas parim väsimuskindlus.

PEEK-i rakendamine

Polüeeter-eeterketoonvaik (PEEK) on spetsiaalsete insenerplastide suurepärase jõudlusega vaik, millel on mitmeid olulisi eeliseid võrreldes teiste spetsiaalsete insenerplastidega, nagu kõrge temperatuuritaluvus, head mehaanilised omadused, iseõlitamine, keemiline korrosioonikindlus, leegiaeglustaja, eemaldamiskindlus, kiirguskindlus, isolatsiooni stabiilsus, hüdrolüüsikindlus ja lihtne töötlemine jne. Seda kasutatakse laialdaselt meditsiinivaldkonnas.

PEEK-vaik talub kuni 3000 autoklaavimistsüklit temperatuuril 134 °C, mis teeb selle sobivaks korduvat kasutamist vajavate kõrgelt steriliseeritud kirurgiliste ja hambaraviseadmete tootmiseks. PEEK-il pole mitte ainult kerge kaal, mittetoksiline ja korrosioonikindel eelis, vaid sellel on ka inimese kortikaalse luu elastsusmooduli omadused, mis võimaldab seda orgaaniliselt kehaga kombineerida. Seetõttu on PEEK-vaigu kasutamine metalli asemel inimskeleti tootmisel veel üks oluline rakendus meditsiinivaldkonnas.

PEEK-i kasutati kliinikus esmakordselt 1999. aastal. Sellest ajast alates on üle viie miljoniPEEK-tootedon inimestele implanteeritud, mis teeb sellest selgroo fusiooni kuldstandardi. Viimastel aastatel on PEEK-i kiidetud kui „ideaalset materjali järgmise põlvkonna implanteeritavate meditsiinitoodete jaoks“.

Milliseid implantaate PEEK-ist valmistatakse?
(1) luuasendajad, näo-lõualuu luuimplantaadid
(2) selgrookirurgia, selgroo lülidevaheline sulandumine
(3) ja puusaluu asendajad, liigeseimplantaadid
(4) ortopeediline varustus: fikseeritud plaat ja kruvid
(5) hambaasendaja CFR – PEEK – valmistatud hambaimplantaatidest, proteesidest, hambajuure säilitamisest
(6) südamekirurgias südamepumbad ja klapid

Millised ettevõtted maailmas suudavad toota pikaajalist implantaati PEEK-i? Peek-optimat toodab Invibio, Victrexi biomaterjalide osakond Ühendkuningriigis. PEEK;

(1) Turule lastud implanteeritaval PEEK-materjalil on praegu ülemaailmsel turul absoluutne monopoolne eelis.
(2) Belgium Solvay tõi implantaatide jaoks sobiva PEEK-materjali zenIVa-PEEK turule 2009. aastal.
(3) Saksamaalt pärit Evonik sisenes Hiina turule 2014. aasta alguses tootenimega: VESTAKEEP PEEK.
(4) Guangzhou Jusheng Medical Technology Co., LTD., Hiina ainus implantaaditasemel PEEK-materjali tootja, on turule toonud implantaaditasemel PEEK JS-S1 kaubamärgi NATUREGEN ja kaubamärgiklassi JS-S1 all.

PEEKi ajalugu

Esialgne inkubatsiooniperiood (1978–1992):

PEEK on ülikõrge jõudlusega spetsiaalne insenerplastik, mille ICI töötas välja 1978. aastal. ICI taotles patenti ja industrialiseeris selle tootmisvõimsusega 1000 tonni aastas, mida kasutatakse peamiselt kaitsetööstuses.

Monopoli areng ja kokkuvarisemine (1993–2004):

Victrex omandas ICI-lt PEEK-i äri, näidates üles monopoolse arengu suundumust, ning laiendas pidevalt tootmismahtu. 2003. aastal suurenes aastane tootmisvõimsus 2800 tonnini. Seejärel arendasid sarnaseid tooteid järjestikku välja DuPont, BASF, Jaapani Mitsui Tosei Chemical Company ja Ameerika Ühendriikide Telep. PEEK on laienenud oma esialgsetest sõjalistest rakendustest tööstuslike ja biomeditsiiniliste rakendusteni.

Pikka aega on Pariisi koordineerimiskomitee PEEK-i nimetanud Hiina blokaadi ja embargo strateegiliseks materjaliks. Riigikaitse ja tsiviilkõrgtehnoloogia arendamise vajaduste rahuldamiseks on riik selle lisanud seitsmenda ja kümnenda viisaastaku plaani ning 863. aasta uurimiskava riiklikesse võtmetähtsusega teadus- ja tehnoloogiaprojektidesse. Hiina poliitika tugeval toel töötas Jilini ülikooli professor Wu Zhongweni meeskond iseseisvalt välja PEEK-i patenditehnoloogia, millel on sõltumatud intellektuaalomandi õigused, ning asutas ettevõtte Jida High-tech Materials Co., LTD., mis pandi tootmisse.

Põhjalik arendusetapp (2005-praegu):

2005. aastal omandas Evonik India politsei PEEK-äri, samas kui Solvay omandas PEEK-äri. 2009. aastal sisenesid valdkonda Hiina Jinfa Technology Co., LTD., Panjin Zhongrun Special Plastic Co., Ltd. ja teised ettevõtted ning PEEK astus igakülgse arenduse etappi. Lisaks areneb järk-järgult PEEK-komposiitide modifitseerimine ja töötlemistehnoloogia ning laieneb ka rakendusvaldkond. Kuna maailmas on PEEK-i tootmisele spetsialiseerunud tootjaid palju, muutub turukonkurents üha tihedamaks. Praegu on Wiggs, Solvay ja Evonik kolm suurimat PEEK-i tootjat maailmas.