Il PEEK (Polietere-etere-ketone) e il PTFE (poli-tetra-fluoro-etilene) sono due materiali termoplastici utilizzati in diverse applicazioni industriali per le loro eccezionali proprietà chimiche e termiche. In questo articolo di approfondimento, introdurremo innanzitutto le caratteristiche fisiche e chimiche di entrambi i materiali, si esamineranno gli utilizzi più comuni ed i punti di forza e debolezza. Infine, sarà descritta la lavorazione del PEEK e del PTFE.

Caratteristiche dei materiali PEEK e PTFE

Il PEEK (PoliEtereEtereKetone) è un polimero termoplastico noto per le sue eccezionali proprietà termiche, con un punto di fusione intorno ai 343°C e chimiche, resistendo a una vasta gamma di sostanze chimiche, inclusi acidi, basi e solventi.
La formula chimica del PEEK è (C19 H12 O3)n; questa formula chimica rappresenta la struttura di base di questo polimero, con “n” che indica la lunghezza della catena polimerica, che può variare in base al processo di produzione e alle specifiche applicazioni. Come evidente dalla formulazione chimica il PEEK è costituito principalmente da atomi di carbonio che lo rendendono molto resistente alla temperatura e meccanicamente robusto, con un’elevata resistenza all’usura e all’abrasione.
Il PEEK ha il vantaggio di mantenere la sua forma e le sue dimensioni anche a temperature elevate, inoltre, può essere utilizzato in applicazioni mediche grazie alla sua biocompatibilità. Di contro presenta un costo relativamente più elevato rispetto ad altri polimeri e la sua lavorazione può essere più complessa.

Il PTFE (PoliTetraFluoroEtilene) è anche noto con il marchio registrato Teflon ed è un fluoropolimero facente parte della famiglia dei perfluorocarburi (PFC); è noto per la sua resistenza chimica, praticamente inattaccabile da una vasta gamma di sostanze chimiche corrosive. Inoltre, ha un coefficiente di attrito più basso tra i materiali conosciuti, che lo rendono eccellente per applicazioni di lubrificazione e antiaderenza.
La formula chimica del PTFE è (C2 F4)n dove, anche in questo caso, “n” rappresenta la catena polimerica costituita da ripetizioni dell’unità monomerica del PTFE. L’unità monomerica di base del PTFE è composta da due atomi di carbonio (C2) e quattro atomi di fluoro (F4) legati tra loro da legami covalenti, che conferiscono al PTFE la sua eccezionale resistenza chimica. Inoltre, resiste bene alle alte temperature, con un punto di fusione intorno ai 327°C.
Il PTFE è un isolante elettrico eccellente ed è utilizzato in applicazioni elettriche e elettroniche e mantiene le sue proprietà a temperature estremamente basse e alte.
Di contro, il PTFE ha una resistenza meccanica relativamente bassa rispetto ad altri materiali, il che limita le sue applicazioni in carichi meccanici elevati; inoltre, a temperature elevate, il PTFE può subire deformazioni permanenti. A causa della sua natura antiaderente, il PTFE può essere difficile da incollare o legare ad altri materiali nelle lavorazioni.

Utilizzi tipici del PEEK e del PTFE in ambito industriale

Sia il PEEK che il PTFE sono materiali versatili che si adattano a una varietà di applicazioni, in particolare quando è necessaria una combinazione di resistenza chimica, resistenza termica, stabilità dimensionale e altre proprietà specifiche.
I principali utilizzi tipici del PEEK riguardano:

• componenti dell’industria aerospaziale dove è utilizzato in parti di motori, sistemi di tenuta, e altre applicazioni aeroportate grazie alla sua leggerezza e resistenza termica;
• dispositivi medici, specialmente in strumenti chirurgici, dispositivi di imaging medico e impianti grazie alla sua biocompatibilità e resistenza chimica;
• industria del petrolio e del gas, trovando utilizzo in componenti per valvole resistenti alla corrosione e agli ambienti ad alta pressione e temperatura.
• componenti dell’industria chimica, per parti che devono resistere a sostanze chimiche aggressive;
• componentistica automobilistica, in applicazioni come guarnizioni, cuscinetti, elettronica di potenza, e tubazioni.
• guarnizioni a disegno, in tutti i campi industriali attraverso la creazione di guarnizioni custom sulla base di un disegno o uno stampo.

I principali utilizzi del PTFE riguardano:

• rivestimenti antiaderenti, essendo famoso per essere il materiale utilizzato nei rivestimenti antiaderenti per pentole e padelle;
• guarnizioni, boccole e tenute, grazie alla sua elevata resistenza chimica;
• tubazioni e valvole specialmente per sostanze chimiche aggressive;
• elettronica, in isolanti elettrici, cavi, connettori e componenti a causa della sua stabilità elettrica;
• industria farmaceutica, nelle apparecchiature di laboratorio, tubazioni e sistemi di dosaggio;
• industria alimentare, come componente in attrezzature per la manipolazione e il trasporto di cibi;
• industria chimica, specialmente in serbatoi, tubazioni e attrezzature chimiche resistenti agli agenti chimici.

Da un punto di vista economico, il PEEK è generalmente più costoso del PTFE, ma il costo dei materiali polimerici può variare notevolmente in base a fattori come la purezza del materiale e la forma fisica in cui è venduto (granuli per la produzione di parti, semilavorati o forme pronte).

È importante considerare il costo dei materiali nel contesto delle esigenze specifiche della produzione e dei vantaggi offerti. TAFER da oltre 30 anni aiuta e offre consulenza alle aziende per la scelta del miglior materiale, basando la valutazione su una analisi completa delle prestazioni richieste, delle specifiche dell’applicazione o della catena produttiva e della cornice economica target.

Lavorazione del PEEK e del PTFE

La lavorazione del PEEK e PTFE richiede diverse tecniche e competenze a causa delle differenze nelle proprietà dei materiali. Entrambi i materiali richiedono attenzione durante la lavorazione a causa delle temperature elevate coinvolte.
TAFER è specializzata nella produzione di semilavorati in PTFE vergini e caricati e materiali polimerici quali PEEK puri e caricati ed è una azienda leader in Italia nella realizzazione di componenti a disegno con lavorazioni meccaniche e tecnopolimeri ottenuti da stampaggio ad iniezione. Per assicurarsi la massima competenza e ricevere consigli tecnici mirati sull’uso ottimale di questi materiali, è consigliabile rivolgersi a TAFER.

La lavorazione del PEEK può avvenire attraverso:

• taglio e fresatura con macchine utensili tradizionali, con l’accortezza di utilizzare utensili resistenti all’usura a causa della durezza del materiale;
• tornitura con strumenti da taglio duri, come inserti in metallo duro, avendo cura di regolare la velocità di taglio per evitare il surriscaldamento e il deterioramento del materiale;
• stampaggio ad iniezione, in particolare per la produzione di componenti complessi; questo processo richiede attrezzature specializzate e temperature;
• lavorazione ad alta velocità con macchine a controllo numerico (CNC) per la produzione di pezzi di precisione.

La lavorazione del PTFE può avvenire attraverso:

• taglio e fresatura, essendo facilmente lavorabile con utensili da taglio tradizionali, senza necessità di refrigeranti speciali;
• stampaggio a iniezione a caldo utilizzando attrezzature specializzate. Questo processo richiede temperature elevate per la fusione del materiale con un efficace controllo per prevenire la decomposizione del PTFE a temperature troppo elevate;
• sinterizzazione per la produzione di componenti compatti, attraverso riscaldamento del PTFE sopra il suo punto di fusione e il successivo raffreddamento.
• stampaggio a freddo, tecnica raramente utilizzata poiché richiede una pressione considerevole per deformare il materiale.

In generale, il PTFE è più lavorabile rispetto al PEEK, tuttavia, se sono richieste prestazioni meccaniche elevate, il PEEK potrebbe essere la scelta migliore, anche se richiede una lavorazione più impegnativa. Per scoprire come le nostre soluzioni in PEEK e PTFE possano elevare la qualità e l’efficienza dei vostri progetti, vi invitiamo a contattare TAFER: la nostra esperienza è al vostro servizio per guidarvi verso la scelta migliore.