{"id":16642,"date":"2026-03-20T08:42:31","date_gmt":"2026-03-20T08:42:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.jet-mills.com\/?p=16642"},"modified":"2026-03-20T08:44:57","modified_gmt":"2026-03-20T08:44:57","slug":"jet-milling-peek-and-high-performance-polymer-powders","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jet-mills.com\/de\/jet-milling-peek-and-high-performance-polymer-powders\/","title":{"rendered":"Strahlmahlen von PEEK und Hochleistungspolymerpulvern"},"content":{"rendered":"

PEEK (Polyetheretherketon) schmilzt bei 343 \u00b0C und hat eine Glas\u00fcbergangstemperatur von 143 \u00b0C. Keiner dieser Werte ist f\u00fcr das Mahlen relevant. Die relevante Temperaturschwelle liegt bei etwa 80\u2013100 \u00b0C: dem Punkt, an dem unter mechanischer Belastung eine lokale Erweichung an den Kontaktfl\u00e4chen der Partikel einsetzt. Wird diese Schwelle beim Mahlen erreicht, verschmelzen die Partikel miteinander, anstatt zu brechen. Das Ergebnis sind Agglomerate, eine breite Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung und ein Material, das nicht mehr so flie\u00dff\u00e4hig ist, wie es f\u00fcr das Lasersintern oder die Verarbeitung von Verbundwerkstoffen erforderlich ist.<\/p>\n\n\n\n

Herk\u00f6mmliche mechanische Mahlverfahren wie Kugelm\u00fchlen, Hammerm\u00fchlen und Stiftm\u00fchlen erzeugen durch Reibung und Aufprall W\u00e4rme. Bei Calciumcarbonat oder Quarz ist diese W\u00e4rme beherrschbar. Bei PEEK hingegen ist sie die Hauptursache f\u00fcr Ausf\u00e4lle. Deshalb Strahlfr\u00e4sen<\/a> Diese Technologie eignet sich besonders f\u00fcr die Herstellung von ultrafeinem PEEK-Pulver. Der Mahlmechanismus beruht auf der Kollision von Partikeln durch Hochgeschwindigkeits-Gasstrahlen, nicht auf Metall-auf-Metall-Aufprall. Das expandierende Gas k\u00fchlt beim Austritt aus den D\u00fcsen ab. Die Mahlzone bleibt kalt. PEEK bricht sauber, anstatt zu erweichen.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Artikel behandelt die Funktionsweise des Strahlmahlens speziell f\u00fcr Hochleistungspolymere, die Einstellung der Parameter f\u00fcr PEEK, die erreichbaren und realistischen Partikelgr\u00f6\u00dfenziele f\u00fcr die einzelnen Anwendungen sowie den Vergleich der Technologie mit Alternativen wie dem kryogenen Mahlen. EPIC-Pulver<\/a> Machinery liefert Wirbelschicht-Strahlm\u00fchlen f\u00fcr PEEK, PTFE, Polyimid und andere technische Polymeranwendungen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Warum PEEK schwer zu vermahlen ist \u2013 und wo herk\u00f6mmliche M\u00fchlen versagen<\/h2>\n\n\n\n

Die meisten harten Werkstoffe \u2013 Mineralien, Keramiken, Metalle \u2013 sind spr\u00f6de, da sie unter Sto\u00dfbelastung ohne nennenswerte plastische Verformung brechen. Eine Belastung oberhalb der Streckgrenze f\u00fchrt zur Rissausbreitung und damit zur Verringerung der Partikelgr\u00f6\u00dfe. PEEK verh\u00e4lt sich anders. Es ist ein teilkristalliner Thermoplast: Er besitzt sowohl amorphe, viskoelastische Bereiche als auch h\u00e4rtere, spr\u00f6dere kristalline Bereiche. Unter mechanischer Belastung absorbieren die amorphen Bereiche Energie durch plastische Verformung anstatt durch Bruch. Dadurch dissipiert PEEK die beim Mahlen entstehende Energie, anstatt sie in neue Partikeloberfl\u00e4chen umzuwandeln.<\/p>\n\n\n\n

Beim Mahlen von PEEK in herk\u00f6mmlichen mechanischen Walzwerken treten drei spezifische Probleme auf:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Hitzebedingte Agglomeration: <\/strong>Die Energie, die die Partikel nicht aufbricht, wird am Kontaktpunkt in W\u00e4rme umgewandelt. Bei Hochgeschwindigkeitsaufprall entstehen lokal Oberfl\u00e4chentemperaturen, die deutlich \u00fcber der Umgebungstemperatur liegen. Erweichte Partikeloberfl\u00e4chen verschwei\u00dfen sich und bilden Agglomerate, die gr\u00f6\u00dfer sind als das urspr\u00fcngliche Aufgabematerial \u2013 die M\u00fchle macht das Pulver gr\u00f6ber, nicht feiner.<\/li>\n\n\n\n
  • Metallverunreinigung: <\/strong>PEEK wird in medizinischen Implantaten, Luft- und Raumfahrtstrukturen sowie Halbleiterbauteilen eingesetzt, wo Verunreinigungen durch Metallionen im ppm-Bereich relevant sind. Schleiffl\u00e4chen aus Stahl oder geh\u00e4rtetem Eisen verschlei\u00dfen messbar bei der Verarbeitung z\u00e4her Polymere. Diese Verunreinigung mag f\u00fcr industrielle F\u00fcllstoffe akzeptabel sein, ist jedoch f\u00fcr PEEK-Pulver in medizinischer oder elektronischer Qualit\u00e4t nicht zul\u00e4ssig.<\/li>\n\n\n\n
  • Breites, unkontrollierbares PSD: <\/strong>Da ein Teil des PEEK-Ausgangsmaterials verklumpt statt zu brechen, verbreitert sich die Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung beim Mahlen zunehmend. Der D97-Wert steigt, w\u00e4hrend der D50-Wert nur langsam abnimmt. Das Ergebnis ist ein Produkt, das die f\u00fcr das Lasersintern oder die Implantatherstellung erforderlichen strengen Spezifikationen der Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung nicht erf\u00fcllt.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Wie das Strahlfr\u00e4sen das PEEK-Schleifproblem l\u00f6st<\/h2>\n\n\n\n

    Der Joule-Thomson-Effekt: Warum die Schleifzone kalt bleibt<\/h3>\n\n\n\n

    In einer Wirbelschicht-Strahlm\u00fchle wird komprimiertes Gas (Luft oder Stickstoff) mit 4\u20138 bar in D\u00fcsen geleitet und beim Austritt auf \u00dcberschallgeschwindigkeit beschleunigt. Durch die rasche Expansion des Hochdruckgases in einer D\u00fcse k\u00fchlt es ab \u2013 dies ist der Joule-Thomson-Effekt. Bei den f\u00fcr PEEK verwendeten Mahldr\u00fccken sinkt die Gastemperatur am D\u00fcsenaustritt auf 0 bis -20 \u00b0C. Die Mahlzone, die durch einen kontinuierlichen Strom dieses kalten Gases gek\u00fchlt wird, bleibt deutlich unterhalb der Temperatur, bei der PEEK-Oberfl\u00e4chen zu erweichen beginnen.<\/p>\n\n\n\n

    Die praktische Konsequenz: PEEK-Partikel kollidieren mit hoher Geschwindigkeit und brechen, anstatt sich zu verformen. Die Kaltmahlzone verhindert zudem die Agglomeration \u2013 bereits feine Partikel, die bei erh\u00f6hter Temperatur zum Verkleben neigen, bleiben im kalten, turbulenten Gasstrom getrennt. Die Produktpartikelgr\u00f6\u00dfenverteilung ist enger als bei der mechanischen Vermahlung desselben Materials bei Umgebungstemperatur.<\/p>\n\n\n\n

    Partikel-auf-Partikel-Schleifen: Kontaktloser Metallkontakt<\/h3>\n\n\n\n

    Die Zerkleinerung in einer Strahlm\u00fchle beruht ausschlie\u00dflich auf Partikelkollisionen. Die Gasstrahlen beschleunigen die PEEK-Partikel zu konvergierenden Str\u00f6men, in denen sie miteinander kollidieren. Die einzigen festen Oberfl\u00e4chen, die mit dem Produkt in Kontakt kommen, sind die M\u00fchlenkammerwand, das Sichterrad und die D\u00fcsenanordnung \u2013 keine davon befindet sich in der Hochenergie-Kollisionszone. Bei einer keramikausgekleideten Ausf\u00fchrung besteht an keiner Stelle des Kreislaufs ein metallischer Kontakt zum Produkt.<\/p>\n\n\n\n

    Bei medizinischem PEEK-Pulver \u2013 das sp\u00e4ter implantiert oder in interventionellen Ger\u00e4ten verwendet wird \u2013 ist die Abwesenheit von Metallverunreinigungen unerl\u00e4sslich. Die Biokompatibilit\u00e4t von PEEK h\u00e4ngt von der Abwesenheit von Eisen, Chrom, Nickel und anderen Metallionen ab, die durch keramische oder polymerbeschichtete Strahlm\u00fchlenoberfl\u00e4chen nicht eingebracht werden.<\/p>\n\n\n\n

    Integrierte Klassifizierung: D97 und D50 sind beide steuerbar<\/h3>\n\n\n\n

    Eine Wirbelschicht-Strahlm\u00fchle verf\u00fcgt \u00fcber ein integriertes dynamisches Klassierrad. Feine Partikel, die der Gr\u00f6\u00dfenspezifikation entsprechen, passieren das Rad und gelangen in das Produktsammelsystem. Zu gro\u00dfe Partikel werden durch Zentrifugation zur\u00fcck in die Mahlzone bef\u00f6rdert. Die Drehzahl des Klassierrads ist die prim\u00e4re Stellgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr D50 \u2013 eine h\u00f6here Drehzahl f\u00fchrt zu einem feineren Produkt. Mahlgasdruck und Aufgabemenge sind sekund\u00e4re Stellgr\u00f6\u00dfen, die den Durchsatz und die Korngr\u00f6\u00dfenverteilung beeinflussen.<\/p>\n\n\n\n

    Durch die geschlossene Kreislaufkonstruktion verbleibt das PEEK-Pulver nicht l\u00e4nger im Mahlwerk als f\u00fcr das Erreichen der Zielgr\u00f6\u00dfe erforderlich. Die Partikel verlassen das Mahlwerk, sobald sie fein genug sind. Es kommt nicht zu einer fortschreitenden W\u00e4rmeentwicklung durch verl\u00e4ngertes Mahlen, und es werden keine Partikel \u00fcbermahlen, da diese im Klassierschritt sofort nach Erreichen der Spezifikation aussortiert werden.<\/p>\n\n\n\n

    Anforderungen an die Partikelgr\u00f6\u00dfe je nach Anwendung \u2013 Was ist tats\u00e4chlich erreichbar?<\/h2>\n\n\n\n

    Der urspr\u00fcngliche Entwurf enthielt einen sachlichen Fehler, der korrigiert werden muss: Er bezeichnete einen D50-Wert von ca. 45 \u03bcm als \u2018ultrafein\u2019 f\u00fcr das Lasersintern, definierte ultrafein im selben Artikel aber auch als unter 10 \u03bcm. Es handelt sich hierbei um unterschiedliche Anwendungen, die unterschiedliche Partikelgr\u00f6\u00dfen erfordern. Die folgende Tabelle zeigt die korrekten Spezifikationen.<\/p>\n\n\n\n

    Anwendung<\/strong><\/td>Typisches D50-Ziel<\/strong><\/td>Typisches D97-Ziel<\/strong><\/td>Warum diese Partikelgr\u00f6\u00dfe<\/strong><\/td><\/tr>
    Lasersintern \/ SLS-3D-Druck<\/td>45-90 \u00b5m<\/td><120 \u00b5m<\/td>Das Pulver muss im Pulverbett gleichm\u00e4\u00dfig flie\u00dfen und sich gleichm\u00e4\u00dfig verpacken; zu feines Pulver verursacht schlechte Flie\u00dff\u00e4higkeit.<\/td><\/tr>
    Polymer-Komposit-Impr\u00e4gnierung<\/td>5-15 \u00b5m<\/td><30 \u00b5m<\/td>Feines Pulver verbessert die Faserbenetzung und reduziert Hohlr\u00e4ume in Prepreg- und Filamentwickelverfahren.<\/td><\/tr>
    Beschichtungen und Oberfl\u00e4chenbehandlungen<\/td>3-10 \u00b5m<\/td><20 \u00b5m<\/td>Eine feine Partikelgr\u00f6\u00dfe verbessert die Haftung der Beschichtung und verringert die Oberfl\u00e4chenrauheit.<\/td><\/tr>
    Herstellung von medizinischen Implantaten<\/td>1-5 \u00b5m<\/td><15 \u00b5m<\/td>Feines Pulver erm\u00f6glicht formnahes Pressen; die Oberfl\u00e4che unterst\u00fctzt die Anbindung bioaktiver Molek\u00fcle.<\/td><\/tr>
    Tribologische Additive (Schmierstofff\u00fcllstoff)<\/td>1-5 \u00b5m<\/td><10 \u00b5m<\/td>Ultrafeines Pulver dispergiert in Schmierstoff- oder Polymermatrix ohne Agglomeration<\/td><\/tr>
    Membran- und Filtrationskomponenten<\/td><3 um<\/td><8 \u00b5m<\/td>Feines, gleichm\u00e4\u00dfiges Pulver erm\u00f6glicht eine kontrollierte Porosit\u00e4t in gesinterten PEEK-Membranstrukturen<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Hinweis: Lasersinter-PEEK-Pulver (D50 45\u201390 \u00b5m) wird typischerweise durch Tieftemperaturmahlung oder L\u00f6sungs-F\u00e4llungs-Verfahren und nicht durch Strahlmahlung hergestellt. Strahlmahlung ist die bevorzugte Technologie f\u00fcr feines und ultrafeines PEEK (D50 unter 15 \u00b5m). Die geeignete Technologie h\u00e4ngt von den Anforderungen an die Partikelgr\u00f6\u00dfe der jeweiligen Anwendung ab.<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Strahlfr\u00e4sen vs. Kryogenes Mahlen vs. Mechanisches Fr\u00e4sen f\u00fcr PEEK<\/h2>\n\n\n\n

    Drei Technologien werden kommerziell zur Herstellung von PEEK-Pulver eingesetzt. Jede hat einen optimalen Partikelgr\u00f6\u00dfenbereich. Das Verst\u00e4ndnis der jeweiligen Vor- und Nachteile hilft Ihnen, das richtige Verfahren f\u00fcr Ihre spezifische Anwendung auszuw\u00e4hlen.<\/p>\n\n\n\n

    Faktor<\/strong><\/td>Strahlfr\u00e4sen<\/strong><\/td>Kryogenes Mahlen<\/strong><\/td>Mechanisches Fr\u00e4sen (Umgebungstemperatur)<\/strong><\/td><\/tr>
    H\u00f6chstm\u00f6glicher D50-Wert<\/td>0,5\u20135 \u00b5m (praktische Untergrenze)<\/td>20-60 \u00b5m<\/td>30-100 \u00b5m (mit Agglomerationsproblemen)<\/td><\/tr>
    Bester D50-Bereich f\u00fcr PEEK<\/td>1-15 \u00b5m<\/td>40-100 \u00b5m (SLS-Pulverbereich)<\/td>Nicht f\u00fcr PEEK empfohlen<\/td><\/tr>
    Risiko der thermischen Zersetzung<\/td>Keine (Gasausdehnungsk\u00fchlung)<\/td>Keine (LN2-Verspr\u00f6dung)<\/td>Hoch (lokale Erw\u00e4rmung beim Aufprall)<\/td><\/tr>
    Risiko der Metallkontamination<\/td>Nahezu null (keramische Kontaktfl\u00e4chen)<\/td>Niedrig-mittel (Stahlwalzwerksoberfl\u00e4chen bei niedriger Temperatur)<\/td>Hoch (Stahlverschlei\u00df bei erh\u00f6hter Hitze)<\/td><\/tr>
    PSD-Steuerung<\/td>Ausgezeichnet (einstellbarer Klassifikator)<\/td>M\u00e4\u00dfige (bildschirmbasierte Trennung)<\/td>Schlecht (Ballung verzerrt die Verteilung)<\/td><\/tr>
    Partikelmorphologie<\/td>Eckig bis halbkugelf\u00f6rmig<\/td>Unregelm\u00e4\u00dfiger, oft lamell\u00e4rer Bruch<\/td>Unregelm\u00e4\u00dfig, oft l\u00e4nglich<\/td><\/tr>
    Betriebskosten pro Tonne<\/td>Hohe (Energie des komprimierten Gases)<\/td>Mittel-hoch (LN2-Verbrauch)<\/td>Niedrig (aber die Produktqualit\u00e4t schr\u00e4nkt die Anwendbarkeit ein)<\/td><\/tr>
    Am besten geeignet f\u00fcr<\/td>Medizinprodukte, Verbundwerkstoffe, Beschichtungen (D50 <15 \u00b5m)<\/td>SLS 3D-Druckpulver (D50 40-90 \u00b5m)<\/td>Nur f\u00fcr industrielle, nicht kritische Anwendungen<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Betriebsparameter f\u00fcr PEEK auf einer Wirbelschicht-Strahlm\u00fchle<\/h2>\n\n\n\n

    PEEK verh\u00e4lt sich in der Strahlm\u00fchle anders als mineralische Werkstoffe, da seine Dichte deutlich geringer ist (1,26\u20131,32 g\/cm\u00b3 gegen\u00fcber 2,7 g\/cm\u00b3 f\u00fcr Aluminiumoxid) und seine Z\u00e4higkeit Bruchbildung bis zum Eintritt ausreichender Kollisionsenergie verhindert. Die folgenden Parameterbereiche dienen als Ausgangspunkte f\u00fcr PEEK in einer Standard-Wirbelschichtstrahlm\u00fchle \u2013 bitte \u00fcberpr\u00fcfen Sie die Werte durch einen Testmahlvorgang mit Ihrer spezifischen Sorte.<\/p>\n\n\n\n

    Parameter<\/strong><\/td>Typischer Bereich f\u00fcr PEEK<\/strong><\/td>Auswirkung auf das Produkt<\/strong><\/td>Anmerkungen<\/strong><\/td><\/tr>
    Schleifgasdruck<\/td>5-8 Bar<\/td>H\u00f6herer Druck erh\u00f6ht die Kollisionsgeschwindigkeit der Partikel \u2013 ein entscheidender Faktor f\u00fcr z\u00e4he Polymere. Unterhalb von 5 bar bricht PEEK nicht effizient.<\/td>Beginnen Sie mit 6 Balken und passen Sie die Werte anhand der PSD-Ergebnisse an.<\/td><\/tr>
    Geschwindigkeit des Klassierrades<\/td>2.000\u20138.000 U\/min (abh\u00e4ngig von der M\u00fchlengr\u00f6\u00dfe)<\/td>Prim\u00e4re D50-Steuerung. H\u00f6here Geschwindigkeit = feineres Produkt.<\/td>Erh\u00f6hung in 500-U\/min-Schritten; Probenahme und Messung der Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung nach jeder \u00c4nderung<\/td><\/tr>
    Vorschubgeschwindigkeit<\/td>Niedrig bis mittel (deutlich unterhalb der Mineralzufuhrraten f\u00fcr vergleichbare M\u00fchlengr\u00f6\u00dfen)<\/td>Eine h\u00f6here Zufuhrrate erh\u00f6ht die Partikelkonzentration und f\u00fchrt zu einer leichten Vergr\u00f6berung der Trennfl\u00e4che. Die PEEK-Zufuhrrate sollte 40\u201360 \u00b5T der entsprechenden mineralischen Zufuhrrate entsprechen.<\/td>Verwenden Sie einen geregelten Vibrations- oder Schneckenf\u00f6rderer; eine ungleichm\u00e4\u00dfige F\u00f6rdergeschwindigkeit vergr\u00f6\u00dfert die Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung.<\/td><\/tr>
    Gasart<\/td>Trockene Druckluft (Standard); Stickstoff (medizinische\/Luft- und Raumfahrtqualit\u00e4t)<\/td>Stickstoff verhindert die Oxidation der Polymeroberfl\u00e4che unter Schleifbedingungen. Erforderlich f\u00fcr medizinische Anwendungen.<\/td>\u00dcberwachung des Gastaupunkts \u2013 Feuchtigkeit verursacht elektrostatische Agglomeration von feinem PEEK-Pulver<\/td><\/tr>
    Futtergr\u00f6\u00dfe<\/td>Typischerweise <3 mm Pellets oder vorgranuliertes PEEK<\/td>Gr\u00f6beres Aufgabegut erh\u00f6ht die Mahlbelastung; sehr feines Aufgabegut kann zu Br\u00fcckenbildung im Aufgabesystem f\u00fchren.<\/td>Bei Verwendung gr\u00f6\u00dferer Pellets auf 1-3 mm vormahlen.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Produktionsanwendungen: Was strahlgefr\u00e4stes PEEK leistet<\/h2>\n\n\n\n

    ANTRAG 1<\/h3>\n\n\n\n

    PEEK-Mikropulver f\u00fcr die Herstellung von Wirbels\u00e4ulenimplantaten \u2013 D50 3,5 \u03bcm, metallfrei<\/strong>
    Die Forderung<\/strong>Ein Hersteller von Medizinprodukten, der PEEK-Wirbels\u00e4ulenimplantate (Interbody-Fusionsk\u00e4fige) produziert, ben\u00f6tigte ein feines PEEK-Pulver f\u00fcr ein Polymersinterverfahren zur Herstellung por\u00f6ser Ger\u00fcststrukturen, die das Knochenwachstum f\u00f6rdern. Die Spezifikation sah einen D50-Wert von 3\u20135 \u00b5m, einen D97-Wert unter 12 \u00b5m und einen Eisengehalt unter 0,5 ppm vor \u2013 denselben Grenzwert, der auch f\u00fcr Titanpulver in Implantatqualit\u00e4t gilt. Der bisherige Lieferant verwendete eine Stiftm\u00fchle und erreichte regelm\u00e4\u00dfig nicht die Eisenspezifikation mit einem Gehalt von 2\u20134 ppm.
    Die L\u00f6sung<\/strong>EPIC Powder Machinery konfigurierte eine Wirbelschicht-Strahlm\u00fchle mit vollkeramischen Kontaktfl\u00e4chen (ZrO\u2082-Klassierrad und Geh\u00e4useauskleidungen, Al\u2082O\u2083-D\u00fcseneins\u00e4tze), die in einem geschlossenen Stickstoffkreislauf betrieben wird. Die Stickstoffreinheit wurde bei 99,91 % T\u2083T gehalten. Der Mahldruck betrug 6,5 bar; die Klassierdrehzahl lag bei 5800 U\/min f\u00fcr die Zielkorngr\u00f6\u00dfe D\u2085\u2080 von 3,5 \u00b5m.<\/p>\n\n\n\n

    Ergebnisse<\/strong>
    D50: <\/strong>3,4 \u00b5m, D97 11,2 \u00b5m \u2013 innerhalb der Spezifikation bei jeder Produktionscharge
    Eisenverunreinigung: <\/strong>unter 0,15 ppm laut ICP-MS \u2013 10- bis 20-mal niedriger als beim Stiftm\u00fchlenverfahren
    Polymerintegrit\u00e4t: <\/strong>Die DSC-Untersuchung (Differenzkalorimetrie) best\u00e4tigte keine Ver\u00e4nderung des Schmelzpunkts oder der Kristallinit\u00e4t im Vergleich zu ungemahlenem PEEK als Referenz \u2013 keine thermische Zersetzung.
    Regulatorische Dokumentation: <\/strong>Vollst\u00e4ndige R\u00fcckverfolgbarkeit des Materials von der Roh-PEEK-Pelletcharge bis zur fertigen Pulvercharge; Analysezertifikat mit Partikelgr\u00f6\u00dfenanalyse (PSD), ICP-MS- und DSC-Daten werden jeder Lieferung beigef\u00fcgt.<\/p>\n\n\n\n

    ANTRAG 2<\/h3>\n\n\n\n

    PEEK-Verbundpulver f\u00fcr Luft- und Raumfahrt-Kohlenstofffaser-Prepreg \u2014 D50 8 \u03bcm<\/strong>
    Die Forderung<\/strong>
    Ein Hersteller von Verbundwerkstoffen f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt entwickelte ein PEEK\/Kohlenstofffaser-Prepreg f\u00fcr Strukturbauteile von Flugzeugen. Feines PEEK-Pulver wird vor der Konsolidierung auf Kohlenstofffaserb\u00fcndel dispergiert; das Pulver schmilzt w\u00e4hrend der Konsolidierung und bildet die Matrix. Feineres PEEK-Pulver verbessert die Verteilungsgleichm\u00e4\u00dfigkeit auf der Faseroberfl\u00e4che und reduziert den Porenanteil im konsolidierten Laminat. Ziel war ein D50-Wert von 6\u201310 \u00b5m und ein D97-Wert unter 25 \u00b5m. Fr\u00fchere Versuche mit mechanischem Schleifen ergaben einen D97-Wert \u00fcber 45 \u00b5m mit sichtbaren Agglomeraten.
    Die L\u00f6sung<\/strong> Eine Wirbelschicht-Strahlm\u00fchle in trockener Druckluft (PEEK in Luft- und Raumfahrtqualit\u00e4t ben\u00f6tigt keine Stickstoffatmosph\u00e4re) mit einem Sichter, der auf 3.400 U\/min eingestellt ist, und einem Mahldruck von 7 bar.<\/p>\n\n\n\n

    Ergebnisse<\/strong>
    D50: <\/strong>8,1 \u00b5m, D97 23 \u00b5m \u2013 erf\u00fcllt die Spezifikation mit Spielraum
    Agglomerate: <\/strong>Keine Partikel oberhalb von 30 \u00b5m wurden mikroskopisch nachgewiesen \u2013 das Problem, das das mechanische Schleifen ungeeignet gemacht hatte, war beseitigt.
    Verbundporengehalt: <\/strong>Die Festigkeit wurde in Konsolidierungsversuchen von 1,81 TP3T (mit mechanisch gemahlenem PEEK-Pulver) auf 0,61 TP3T reduziert \u2013 und liegt damit innerhalb der Luft- und Raumfahrtanforderung von unter 11 TP3T.
    Durchsatz: <\/strong>12 kg\/h bei einer M\u00fchle mittlerer Gr\u00f6\u00dfe \u2013 ausreichend f\u00fcr die Pilotproduktion<\/p>\n\n\n\n

    Andere Hochleistungspolymere, die sich f\u00fcr das Strahlmahlen eignen<\/h2>\n\n\n\n

    PEEK ist das am h\u00e4ufigsten diskutierte Hochleistungspolymer f\u00fcr das Strahlfr\u00e4sen, doch dieselben Prinzipien gelten f\u00fcr die gesamte Familie der technischen Polymere. Gemeinsames Hauptmerkmal: Sie sind z\u00e4h, w\u00e4rmeempfindlich und werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen Metallverunreinigungen und thermische Zersetzung unerw\u00fcnscht sind.<\/p>\n\n\n\n

    Polymer<\/strong><\/td>Besorgnis \u00fcber nachlassende Besorgnis<\/strong><\/td>Typisches Ziel f\u00fcr Strahlm\u00fchle D50<\/strong><\/td>Wichtigste Anwendungsbereiche<\/strong><\/td><\/tr>
    PTFE<\/td>Schmilzt nicht auf herk\u00f6mmliche Weise, sondern kriecht unter Belastung oberhalb von 19 Grad Celsius \u2013 Schleifen bei Umgebungstemperatur verursacht Kriechen und Agglomeration<\/td>1-5 \u00b5m<\/td>Schmierstoffadditive, Antihaftbeschichtungen, medizinische Dichtungen<\/td><\/tr>
    Polyimid (PI)<\/td>Hohe Glas\u00fcbergangstemperatur (250\u2013400 \u00b0C) \u2013 weniger empfindlich als PEEK, profitiert aber dennoch von Kaltvermahlung f\u00fcr feine K\u00f6rnungen.<\/td>2-8 \u00b5m<\/td>Folien f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt, flexible Leiterplatten, Hochtemperatur-Durchf\u00fchrungen<\/td><\/tr>
    PPS (Polyphenylensulfid)<\/td>Tg 85-90 Grad C \u2014 Mahlen oberhalb der Umgebungstemperatur f\u00fchrt zu erheblicher Verklumpung<\/td>3-10 \u00b5m<\/td>Automobilindustrie, chemikalienbest\u00e4ndige Bauteile, Elektronik<\/td><\/tr>
    PEKK<\/td>\u00c4hnlich wie PEEK, Tg ~165 \u00b0C, wird es dort eingesetzt, wo eine h\u00f6here Kristallisationsrate erforderlich ist.<\/td>2-8 \u00b5m<\/td>Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffe, 3D-Druck, Implantate<\/td><\/tr>
    UHMWPE<\/td>Sehr niedriger Erweichungspunkt \u2013 selbst Reibungsw\u00e4rme f\u00fchrt zu Oberfl\u00e4chenverschwei\u00dfungen; erfordert Kaltgas- oder Kryounterst\u00fctzung<\/td>5-15 \u00b5m<\/td>Orthop\u00e4dische Implantate, Verschlei\u00dfteile, ballistischer Schutz<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
    Verarbeitung von PEEK oder einem anderen Hochleistungspolymer?<\/strong>
    Die Wirbelschicht-Strahlm\u00fchlen von EPIC Powder Machinery sind f\u00fcr PEEK, PTFE, PI, PPS und andere technische Polymere ausgelegt. Wir bieten kostenlose Testmahlungen Ihres Materials an \u2013 Sie geben die Zielkorngr\u00f6\u00dfen D50 und D97 an, und wir liefern Ihnen die Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung, eine Kontaminationsanalyse sowie eine Empfehlung f\u00fcr die Prozessparameter. F\u00fcr medizinische und Luftfahrt-Qualit\u00e4ten k\u00f6nnen wir unter Stickstoffatmosph\u00e4re mit keramischen Kontaktfl\u00e4chen arbeiten und die vollst\u00e4ndige Materialr\u00fcckverfolgbarkeit dokumentieren. Senden Sie uns Ihr Material, die gew\u00fcnschte Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung und Ihre Anwendung \u2013 wir entwickeln die passende Konfiguration f\u00fcr Sie.\u00a0\u00a0<\/strong>
    Fordern Sie einen kostenlosen Probemahlvorgang an: www.jet-mills.com\/contact\u00a0\u00a0<\/strong>
    Entdecken Sie unser Sortiment an Polymerstrahlm\u00fchlen: www.jet-mills.com<\/strong><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    H\u00e4ufig gestellte Fragen<\/h2>\n\n\n\n

    Welcher D50-Wert ist durch Strahlfr\u00e4sen von PEEK erreichbar, und gibt es eine praktische Untergrenze?<\/h3>\n\n\n\n

    Die praktische Untergrenze f\u00fcr das Strahlmahlen von PEEK unter Standardbedingungen liegt bei etwa D50 1\u20132 \u00b5m. Unterhalb dieser Gr\u00f6\u00dfe neigt PEEK-Pulver zunehmend zur elektrostatischen Agglomeration in der Sichterzone \u2013 feine Polymerpartikel tragen Oberfl\u00e4chenladung und ziehen sich bei hoher spezifischer Oberfl\u00e4che st\u00e4rker an, als der Luftstrom im Sichter sie trennen kann. Einige Hersteller verwenden antistatische Zus\u00e4tze oder eine Feuchtigkeitsregelung im Gasstrom, um die Korngr\u00f6\u00dfe unter 1 \u00b5m zu senken, was jedoch den Prozess verkompliziert. F\u00fcr die meisten praktischen Anwendungen liegt der erreichbare Bereich bei D50 1,5\u201315 \u00b5m, wobei D97 typischerweise das 3\u20134-fache von D50 betr\u00e4gt. Ben\u00f6tigt Ihre Anwendung gr\u00f6beres PEEK-Pulver f\u00fcr das Lasersintern (D50 40\u201390 \u00b5m), ist Strahlmahlen f\u00fcr diesen Bereich nicht die richtige Technologie \u2013 kryogenes Mahlen oder L\u00f6sungs-F\u00e4llungs-Verfahren sind besser geeignet und kosteng\u00fcnstiger.<\/p>\n\n\n\n

    Ver\u00e4ndert das Strahlmahlen das Molekulargewicht oder die Kristallinit\u00e4t von PEEK?<\/h3>\n\n\n\n

    Bei korrekt kontrollierten Betriebsparametern tritt keine Ver\u00e4nderung auf \u2013 dies wird durch zwei Standardcharakterisierungstests best\u00e4tigt. Die DSC (Differenzkalorimetrie) misst den Schmelzpunkt und die Kristallinit\u00e4t des Pulvers: Bei thermischer Zersetzung w\u00e4hrend des Mahlvorgangs verschiebt oder verbreitert sich der Schmelzpeak, und die Kristallinit\u00e4t \u00e4ndert sich. Die GPC (Gelpermeationschromatographie) misst die Molekulargewichtsverteilung: Kettenbr\u00fcche durch thermische oder mechanische Zersetzung \u00e4u\u00dfern sich in einer Verschiebung zu niedrigeren Molekulargewichten. Strahlgemahlenes PEEK, hergestellt bei korrektem Mahldruck und korrekter Mahltemperatur, zeigt konsistent DSC- und GPC-Ergebnisse, die denen des ungemahlenen Referenzharzes entsprechen. Das Risiko einer Molekulargewichts\u00e4nderung ist real, wenn der Mahldruck zu hoch eingestellt ist (zu hohe Aufprallenergie) oder Feuchtigkeit in den Stickstoffkreislauf gelangt (hydrolytische Zersetzung der Esterbindungen in PEEK). Die Validierung mittels DSC an der ersten Produktionscharge ist Standardpraxis f\u00fcr Anwendungen im medizinischen Bereich.<\/p>\n\n\n\n

    Wann sollte ich beim Strahlfr\u00e4sen von PEEK Stickstoff anstelle von Druckluft verwenden?<\/h3>\n\n\n\n

    Stickstoff wird in zwei Anwendungsf\u00e4llen ben\u00f6tigt. Erstens bei medizinischen Anwendungen und Implantaten: Selbst geringf\u00fcgige Oxidation der PEEK-Oberfl\u00e4che beim Schleifen kann die Biokompatibilit\u00e4t beeintr\u00e4chtigen. Stickstoff verdr\u00e4ngt Sauerstoff vollst\u00e4ndig aus der Schleifatmosph\u00e4re und verhindert so oxidative Ver\u00e4nderungen der Polymeroberfl\u00e4chenchemie. Zweitens bei allen Anwendungen, bei denen das PEEK-Pulver in einem sauerstoffempfindlichen Folgeprozess verwendet wird, wie z. B. bei bestimmten Verfahren zur Verbundwerkstoffkonsolidierung oder Oberfl\u00e4chenfunktionalisierung. Druckluft ist f\u00fcr Strukturverbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt, tribologische Additive und allgemeine industrielle Anwendungen geeignet, bei denen eine geringe Oberfl\u00e4chenoxidation keine funktionellen Auswirkungen hat. Der Unterschied in den Betriebskosten zwischen Luft und Stickstoff ist f\u00fcr die kontinuierliche Produktion erheblich \u2013 Stickstoff muss entweder vor Ort erzeugt oder in gro\u00dfen Mengen bereitgestellt werden, und das geschlossene Stickstoffsystem verursacht zus\u00e4tzliche Investitionskosten. Verwenden Sie Stickstoff nur dann, wenn Ihre Anwendungsspezifikation dies erfordert, nicht standardm\u00e4\u00dfig.<\/p>\n\n\n\n

    Wie unterscheidet sich die Partikelmorphologie von strahlgemahlenem PEEK von derjenigen von kryogenisch vermahlenem PEEK?<\/h3>\n\n\n\n

    Kryogenes Mahlen verspr\u00f6det PEEK, indem es vor dem Mahlvorgang mit fl\u00fcssigem Stickstoff unter seine Glas\u00fcbergangstemperatur abgek\u00fchlt wird. Bei kryogenen Temperaturen verlieren die amorphen Bereiche von PEEK ihre viskoelastischen Eigenschaften und werden spr\u00f6de \u2013 das Material bricht eher wie Keramik. Kryogenes Mahlen von PEEK erzeugt typischerweise unregelm\u00e4\u00dfige, lamellare Partikel, da PEEK im spr\u00f6den Zustand dazu neigt, entlang der Ebene seiner halbkristallinen Lamellen zu spalten. Strahlmahlen erzeugt eher gleichachsige, kantige Partikel, da der Bruch durch Hochgeschwindigkeitsaufprall und nicht durch Spaltung verursacht wird. Keines der beiden Verfahren erzeugt die sph\u00e4rischen Partikel, die durch L\u00f6sungs-F\u00e4llungs-Verfahren erzielt werden k\u00f6nnen. Die Partikelmorphologie ist wichtig f\u00fcr Anwendungen, bei denen die Flie\u00dff\u00e4higkeit des Pulvers entscheidend ist \u2013 beispielsweise bevorzugt der SLS-3D-Druck eher abgerundete Partikel, da diese gleichm\u00e4\u00dfiger flie\u00dfen und sich im Pulverbett gleichm\u00e4\u00dfiger verteilen. F\u00fcr die Kompositimpr\u00e4gnierung und medizinische Anwendungen sind kantige Partikel aus dem Strahlmahlen akzeptabel und in einigen F\u00e4llen sogar bevorzugt, da die h\u00f6here Oberfl\u00e4chenrauheit die Haftung verbessert.<\/p>\n\n\n\n

    K\u00f6nnen die Strahlm\u00fchlen von EPIC Powder Machinery neben PEEK auch andere Hochleistungspolymere verarbeiten?<\/h3>\n\n\n\n

    Ja. Die Wirbelschicht-Strahlm\u00fchlen von EPIC Powder wurden bereits f\u00fcr PTFE, Polyimid (PI), PPS, PEKK, UHMWPE und diverse andere technische Polymere eingesetzt. Die Konfigurationsanpassungen f\u00fcr verschiedene Polymere betreffen haupts\u00e4chlich den Mahldruck (PTFE ben\u00f6tigt aufgrund seines deutlich anderen Bruchverhaltens einen niedrigeren Druck als PEEK), die Stickstoffatmosph\u00e4re (erforderlich f\u00fcr PTFE und UHMWPE, um Oxidation zu verhindern, wie auch bei medizinischem PEEK) und die Klassierergeschwindigkeit (variiert mit dem angestrebten D50-Wert und der Polymerdichte). UHMWPE profitiert aufgrund seines extrem niedrigen Erweichungspunktes mitunter von einer leichten Vork\u00fchlung des Aufgabematerials vor der Strahlm\u00fchle. Wir bieten Testmahlungen f\u00fcr jede Polymersorte an, bevor wir die Anlagenspezifikation festlegen. Das Mahlverhalten von Polymeren variiert zwischen Sorten desselben Basismaterials st\u00e4rker als bei Mineralien. Daher ist ein Test mit Ihrem spezifischen Harz die einzige zuverl\u00e4ssige Methode, die Produktionsparameter zu ermitteln.<\/p>\n\n\n\n

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