ASTM D3835: Extrusión de poliéter éter cetona (PEEK) pura y reforzada con carbono

Debido a su excelente resistencia química y propiedades mecánicas a altas temperaturas (hasta 400 °C para grados reforzados), la poliéter éter cetona (PEEK) se utiliza ampliamente en las industrias aeroespacial, automotriz y médica. Además de representar una combinación superior de resistencia, flexibilidad, resistencia química y facilidad de procesamiento, PEEK puede ofrecer propiedades mecánicas y térmicas excepcionales cuando se refuerza con rellenos como fibras de vidrio o carbono. La extrusión de PEEK es de mayor interés por las razones mencionadas anteriormente.

Probamos PEEK no reforzado (PEEK puro) y PEEK reforzado con fibra de carbono (C/PEEK) en un reómetro capilar CEAST para comprender sus características de flujo. Usamos tres capilares de cabeza plana con relaciones de longitud a diámetro de 5, 20 y 30 para probar PEEK puro y C/PEEK a 400ºC. El tiempo de precalentamiento se estableció en 6 minutos conforme a ASTM D3835 y el material se cargó con una fuerza constante de 1000 N. Se realizaron pruebas para comprender la ventana de procesamiento para C/PEEK y obtener valores de viscosidad a las velocidades de corte respectivas.

Se observa que el PEEK puro es representativo del comportamiento del polímero en masa y muestra dependencia de la viscosidad con la velocidad de corte. C/PEEK, por otro lado, no es tan sensible al corte, posiblemente debido a una menor movilidad de las cadenas de polímero en la interacción fibra-polímero. También notamos un aumento de la viscosidad después de tiempos de residencia más altos del material en el cilindro del reómetro.

Para materiales rellenos como C/PEEK, los troqueles de entrada cónicos pueden ayudar a lograr un flujo homogéneo debido a una convergencia más limpia de la masa fundida en un capilar en comparación con los troqueles de cabeza plana. Las matrices de entrada cónicas no solo ayudarán a lograr un flujo más estable y continuo, sino que también facilitarán el proceso de limpieza posterior a la prueba.