PEEK (polietere etere chetone): caratteristiche, tecnologia, mercato

Il PEEK (polietere etere chetone) è uno dei materiali plastici speciali per impieghi ad elevate temperature, le cosiddette “high performance plastics” o “materiali del futuro”, in relazione alle loro eccezionali caratteristiche quali: resistenza alla fiamma, leggerezza, elevata resistenza alla trazione, bio – compatibilità, che li rendono idonei per prestazioni ad elevato contenuto tecnologico.

Sono pertanto materiali con “mercati di nicchia”, ma ad alta potenzialità di sviluppo, decisamente superiore alla media delle altre materie plastiche.

Appartengono alla classe delle plastiche per impieghi speciali ad elevate temperature, oltre al PEEK, anche:

• i polisolfoni: PSU ed EPS;
• i polifenilsofuri: PPS;
• le poliammidi: la poliarilimmide (PI), la polibismaleinimmide (PMI), la poliammidiimmide (PAI);
• alcune poliammidi;
• i polimeri a cristalli liquidi (noti come LCP = Liquid Crystal Polymers), una classe di poliesteri aromatici parzialmente cristallini basati sull’acido benzoico.

Le caratteristiche del PEEK

Le caratteristiche peculiari del PEEK sono le seguenti:

• densità: circa 1,30 gr/cm³; nella forma rinforzata (con fibre di vetro o al carbonio) la densità arriva fino a circa 1,50 gr/cm³;
• eccellenti caratteristiche termiche (sono le caratteristiche più apprezzate): ha un punto di fusione intorno ai 340°C. Può essere usato continuativamente fino a 260°C e, nelle forme rinforzate con fibra di carbonio o fibra di vetro, fino a 310°C;
• elevata resistenza meccanica a trazione e a flessione. La resistenza all’usura arriva fino a circa 250 – 260°C.; elevata la resistenza all’urto in generale; basso coefficiente d’attrito; ridotta sensibilità all’usura. Inoltre, anche in presenza di tensioni interne, difficilmente dà luogo alla formazione di incrinature;
• scarsa infiammabilità;
• bassissima emissione di fumi in caso di incendio: tra tutti i materiali termoplastici è quello che emette la minor quantità di fumi a contatto con la fiamma;
• elevata resistenza chimica: a parte gli acidi particolarmente aggressivi, quali l’acido nitrico concentrato o l’acido solforico concentrato, o alcuni idrocarburi alogenati, il PEEK mostra una straordinaria resistenza ad ogni tipo di agente chimico, sia esso organico o inorganico.

Aspetti tecnologici del PEEK

Oltre alle già citate eccellenti proprietà fisiche, chimiche, meccaniche e di bio-compatibilità, un altro aspetto molto interessante del polimero PEEK che lo rende versatile per molte applicazioni, è quello che riguarda la processabilità di questo materiale.

In particolare, vanno rilevati i seguenti punti:

• il PEEK è caratterizzato da una notevole facilità di trasformazione con parametri costanti e processi competitivi sul piano economico;
• il PEEK si presta ad una serie di tecnologie di trasformazione e lavorazione, quali:
  • stampaggio a iniezione;
  • incollaggio;
  • saldatura, da effettuare con ultrasuoni e frizione. Infatti, data l’elevata temperatura di fusione del polimero, la saldatura può avvenire solo in condizioni di elevata compressione;

Ambiti di processo particolari sono, per esempio:

• la sinterizzazione laser per la creazione rapida di prototipi di articoli complessi;
• il rivestimento (coating) di parti metalliche particolarmente esposte ad usura (es. le già citate pinze per macchine destinate alla produzione di molle per letti, oppure pompe soggette a forti vibrazioni);
• estrusione di tubi particolarmente sottili, uniformi, dimensionalmente stabili, e resistenti termicamente e meccanicamente (es. tubi utilizzati per il cablaggio di attrezzature utilizzate nell’industria dell’estrazione petrolifera);
• impregnazione di fibre continue in dispersione di polimero per applicazioni high – tech (es. industria spaziale);
• rivestimento elettrostatico con polveri di polimero per ottenere superfici particolarmente tenaci, resistenti all’usura e alla corrosione su parti metalliche o in ceramica (esempio tipico: apparecchiature utilizzate nell’industria chimica, a contatto di agenti corrosivi);
• metallizzazione sottovuoto.

Il mercato del PEEK

Il mercato globale PEEK (polietere etere chetone) è stato di 8.060 tonnellate nel 2021 e si prevede che registrerà un CAGR del 5,22% in termini di volume durante il periodo 2022-2027.