ASTM D3835: การอัดรีดของพอลิอีเทอร์อีเทอร์คีโตน (PEEK) และเส้นใยคาร์บอนเสริมแรง

เนื่องจากมีความต้านทานต่อสารเคมีและสมบัติทางกลที่อุณหภูมิสูง (ถึง 400 องศาเซลเซียสสำหรับเกรดเสริมแรง) ทำให้พอลิอีเทอร์อีเทอร์คีโตน (PEEK) นั้นถูกใช้งานอย่างมากในอุตสาหกรรมอากาศยาน, ยานยนต์ และการแพทย์ นอกจากจะมีส่วนผสมของความแข็งแรง, ความยืดหยุ่น และความต้านทานสารเคมี ร่วมกับความง่ายต่อการผลิตแล้ว PEEK นี้ยังมีสมบัติทางกลและทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมเมื่อถูกเสริมแรงด้วยสารตัวเติม เช่น ใยแก้ว หรือเส้นใยคาร์บอน การอัดรีดของPEEK นี้ได้รับความสนใจจากผู้ผลิตก็เนื่องมาจากเหตุผลที่กล่าวมาเบื้องต้น

เราทดสอบ PEEK ที่ไม่เสริมแรงและเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอน (C/PEEK) ด้วยเครื่องรีโอมิเตอร์แบบแคปิลลารีรุ่น CEAST เพื่อให้เข้าใจถึงลักษณะการไหลตัว โดยใช้แคปิลลีแบบหัวแบนที่มีอัตราส่วนของความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางที่ 5, 20 และ 30 ในการทดสอบ PEEK และ C/PEEK ที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส ใช้เวลาให้ความร้อนเริ่มต้นเท่ากับ 6 นาทีตามข้อกำหนดของมาตรฐาน ASTM D3825 จากนั้นใส่วัสดุด้วยแรงคงที่ขนาด 1000 นิวตัน การทดสอบนี้ทำเพื่อศึกษาถึงกรอบหน้าต่างกระบวนการผลิตของ C/PEEK และวัดค่าความหนืดที่อัตราเฉือนต่าง ๆ

จากการศึกษาพบว่า PEEK นั้นแสดงลักษณะพฤติกรรมตัวแทนของพอลิเมอร์และแสดงความสัมพันธ์ของความหนืดต่ออัตราเฉือน ในขณะที่ C/PEEK นั้นจะไม่ไวต่ออัตราเฉือน ซึ่งอาจเนื่องจากการเคลื่อนที่ของสายโซ่พอลิเมอร์ที่ต่ำลงอันเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างพอลิเมอร์และเส้นใย เรายังพบว่าความหนือมีค่าเพิ่มขึ้นภายหลังจากการเพิ่มระยะเวลาค้างรอของวัสดุในบาร์เรลของเครื่องรีโอมิเตอร์

สำหรับพอลิเมอร์ผสมสารตัวเติมเช่น C/PEEK นี้ การใช้หัวดายแบบทางเข้าทรงกรวยจะช่วยให้มีการไหลที่สม่ำเสมออันเนื่องจากการรวมตัวกันของพอลิเมอร์หลอมที่สะอาดกว่าเมื่อเข้าไปยังเครื่องรีโอมิเตอร์เมื่อเทียบกับหัวดายแบบหัวแบน การใช้หัวดายแบบทางเข้าทรงกรวยนอกจากจะช่วยให้การไหลมีความมั่นคงและต่อเนื่องแล้ว ยังช่วยให้ง่ายต่อการทำความสะอาดภายหลังการทดสอบอีกด้วย