Matthieu
Matthieu est expert impression 3D chez Neofab et également rédacteur d'articles techniques pour notre blog où il livre les conseils et guides pour appréhender les technologies d'impression 3D.
Qu'est-ce que le PEKK ?
Le PEKK (Poly-Ether-Ketone-Ketone) fait parti de la famille des Polyaryléthercétones (PAEK) tout comme le PEEK. Cependant, contrairement au PEEK qui est semi-cristallin, le PEKK offre à la fois des propriétés mécaniques de matériaux amorphes et semi-cristallins. Cela rend le PEKK très intéressant car il permet d'imprimer un plus large éventail d'applications que le PEEK.
Pièce imprimée en PEKK par notre partenaire AON3D grâce à leur imprimante 3D haute température, la AON-M2
La principale différence entre le PEEK et le PEKK
Le PEKK et le PEEK sont similaires sur plusieurs points, ce qui les différencie vient de la composition du PEKK qui le classe comme un copolymère. C'est à dire qu'il est formé de deux types de monomère chimiquement différents. Il possède donc des propriétés de matériaux amorphes et semi-cristallins, alors que le PEEK est seulement semi-cristallin. Cette différence peut paraître négligeable, mais elle offre au PEKK des plus grandes possibilités d'applications et d'impressions.
Les deux différences de compositions chimique du PEKK vs PEEK
- Plus de ketone et moins de liens ether
Cela a pour effet de donner au PEKK une température de fusion (Tm) et transition vitreuse (Tg) plus élevées et des bénéfices pour certaines propriétés mécaniques.
- Des liens ketones dans les positions meta et para
Cette propriété chimique permet la modulation de la cristallinité, de la température de fusion (Tm) et du taux de cristallisation. La qualification du PEKK en tant que copolymère vient de cette propriété chimique. En tant que copolymère, les applications et possibilités du PEKK sont grandement accrues lorsqu'on les comparent au PEEK.
Une impression plus simple à maîtriser
Comme nous l'avons vu ci-dessus, l'un des avantages du PEKK se trouve dans sa température de transition vitreuse (Tg) plus élevée, la cristallisation est atteinte moins rapidement ce qui présente un fort avantage sur le PEEK.
En effet la cristallisation est l'élément le plus dur à maîtriser lorsque l'on imprime du PEEK car celle-ci affecte la densité de la pièce et fluctue en fonction des géométries d'impression.
Le PEKK possède également une meilleure adhésion lors de l'impression comparé au PEEK.
Le plus simple est donc d'imprimer une pièce en PEKK sans atteindre sa température de cristallisation. Vous pouvez ensuite la cuire au four en guise de post-traitement dans le but d'atteindre la cristallisation après l'impression.
L'étape de cuisson est cruciale car la cristallisation est responsable des excellentes propriétés de résistance du PEKK comme du PEEK.
Les trois variantes du PEKK
Le thermoplastique possède trois variantes, elles sont définies par le taux de Terephthaloyl par rapport au taux d'Isophthaloyl présent dans la composition chimique du PEKK :
- Taux de 60/40 T/I
- Pseudo amorphe
- Tg = 160°C
- Tm = 300°C
- Taux de 70/30 T/I
- Cristallisation lente
- Tg = 162°C
- Tm = 334°C
- Taux de 80/20 T/I
- Semi-cristallin
- Tg = 165°C
- Tm = 360°C
Tableau de comparaison du PEKK par rapport aux autres thermoplastiques
Ce tableau compare le PEKK cristallisé aux autres thermoplastiques
Grâce à ce tableau nous observons bien que le PEKK possède de meilleures propriétés mécaniques et chimiques que l'ULTEM et le PPSF/PSU.
Comparé au PEEK, les différences sont minimes à part pour la facilité d'impression où, comme nous l'avons évoqué plus tôt dans cet article, le PEKK est plus simple à imprimer.
En revanche, concernant le prix le PEKK et le PEEK sont plus chers que ses concurrents.
Les applications du PEKK
Résistance élevée dans les environnements critiques
Grâce à sa résistance chimique, le PEKK peut être utilisé comme matériau pour les composants soumis aux acides et aux hydrocarbures, tels que les carburants et les lubrifiants. Son faible dégazage permet d'utiliser le PEKK dans des environnements critiques (espaces confinés, tels que les satellites) où les matériaux ne peuvent pas dégazer sous vide. Sa température de fonctionnement élevée le rend viable pour la production de composants se situant dans des compartiments moteur. Le PEKK possède également une résistance à la compression plus forte que le PEEK.
Une utilisation médicale plus poussée
Des études menées par Oxford Performance Materials montrent que le PEKK favorise plus fortement la repousse des os que le PEEK. Cette étude démontre également :
- Une très bonne adhésion lors de l'implantation qui favorise l'activité des cellules
- Une plus grande activité des cellules par rapport aux implants en titane
- Prolifération cellulaire accrue
Les points à retenir de cet article :
- Contrairement au PEEK, le PEKK peut être imprimé à la fois en état amorphe ou semi-cristallin
- Possibilités d'impressions plus grandes grâce à la facilité d'impression du PEKK
- Cristallisation plus simple à maîtriser
- Meilleure adhésion lors de l'impression
- Il est conseillé d'imprimer le PEKK en état amorphe et le cristalliser après l'impression pour limiter les changements de densité pendant l'impression
- Domaines d'applications plus variés
Nous tenions à remercier notre partenaire Arkema de nous avoir fourni des informations très intéressantes permettant la réalisation de cet article.
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