Что такое настоящий PEEK сверхвысокой чистоты (UHP)?

В последние годы, благодаря быстрому развитию полупроводников, новой энергетики, медико-биологических наук, аналитических приборов и жидкостных систем высокой чистоты, сверхвысокая чистота PEEK (сокращенно UHP PEEK) стала горячей темой во всех отраслях.

Многие люди просто полагают, что UHP PEEK относится к материалам с:

• Более низкое содержание металла

• Без добавок

• Более чистое сырье

Однако ведущие мировые производители имеют гораздо более полное представление о UHP PEEK.

Для передовых обрабатывающих отраслей материалы должны обладать превосходными механическими свойствами, термостойкостью и химической стойкостью. Что еще более важно, сам материал не должен выступать в качестве источника загрязнения.

Суть UHP PEEK: контроль загрязнений, а не улучшение производительности

Традиционная промышленная оценка стандарта PEEK в основном фокусируется на:

• Сила

• Жесткость

• Износостойкость

• Термостойкость

• Химическая коррозионная стойкость

Напротив, пользователей полупроводниковых систем и жидкостных систем высокой чистоты больше всего интересуют следующие вопросы:

• Будут ли ионы вымываться?

• Будут ли частицы отлетать?

• Будут ли выделяться летучие вещества?

• Будет ли материал загрязнять всю систему?

Таким образом, основная цель UHP PEEK сместилась с «улучшения характеристик материала» на «контроль загрязнения».

Три категории загрязнений, на которые нацелен UHP PEEK

Глобальные общедоступные технические данные классифицируют три основных типа примесей, с которыми необходимо бороться из UHP PEEK:

(1) Вымываемые примеси

Загрязнения, выделяемые материалами при воздействии чистой воды, кислот, щелочей и других сред.

К основным выщелачиваемым ионам относятся:

• Na⁺ (ион натрия)

• K⁺ (ион калия)

• Ca⊃2;⁺ (ион кальция)

• F⁻ (ион фтора)

(2) Летучие примеси

Отслеживайте органические остатки внутри материалов, которые улетучиваются при высокой температуре, вакууме или плазме.

Типичные остаточные вещества:

• ДПС (дифенилсульфон)

• Ацетон

Эти невидимые загрязнения могут привести к серьезному повреждению высокоточного прецизионного оборудования.

(3) Общее количество элементарных примесей

Общее количество всех элементарных примесей, содержащихся в матрице материала.

Ключевые контролируемые металлические элементы:

Fe, Al, Cu, Ni

Даже загрязнение на уровне ppm снизит выход продукта в передовых производственных процессах.

Уровень 1 UHP PEEK: сверхнизкое содержание ионов металлов

Ионы металлов являются одним из наиболее вредных источников загрязнения при производстве полупроводников.

Такие элементы, как натрий (Na), калий (K), кальций (Ca) и железо (Fe), могут мигрировать на поверхности пластин или изделий даже при чрезвычайно низких концентрациях.

В общедоступных технических документах указывается одна основная цель исследований и разработок ведущих мировых поставщиков UHP PEEK:

Содержание натрия < 1 ppm

Основные достижения нашего UHP PEEK

• Содержание натрия контролируется на уровне ниже 1 ppm, достигая всего 0,2 ppm.

Существующие проблемы нашего UHP PEEK

• Загрязнение магнием достигает 9,5 частей на миллион, что намного превышает стандартный порог PEEK <1 частей на миллион. Предполагается, что источником загрязнения является техническая вода. Чтобы решить эту проблему, мы проводим постоянные проверочные испытания с использованием UPW (сверхчистой воды).

• Содержание кальция остается на уровне 7 частей на миллион.

Уровень 2 UHP PEEK: защита от выщелачивания

Многие материалы проходят заводские испытания на чистоту, но все равно вызывают загрязнение системы после длительной эксплуатации.

Основная причина – внутренние остатки, которые постепенно

Союзник выщелачивается под воздействием:

• UPW (сверхчистая вода)

• Кислотный раствор

• Щелочной раствор

• Высокотемпературная среда

По этой причине широкое распространение получили такие стандарты тестирования, как SEMI F57 и ICP-MS.

Оценка материала высокой чистоты не только анализирует, какие примеси существуют внутри материала, но и какие загрязнения материал будет выделять с течением времени.

Уровень 3 UHP PEEK: невидимые летучие вещества (низкое выделение газов)

В условиях вакуума, высоких температур и плазмы следы органических остатков внутри полимера улетучиваются.

Эти летучие вещества могут привести к множеству рисков:

• Тонкая пленка загрязнения на прецизионных компонентах

• Повышенный риск загрязнения твердыми частицами

• Снижение долгосрочной стабильности производственного оборудования.

По-настоящему квалифицированный UHP PEEK требует как сверхнизкого содержания ионов металлов, так и низких показателей газовыделения.

Почему UHP PEEK дороже?

Большинство людей полагают, что ключевое различие между UHP PEEK и обычным PEEK заключается в стандартах тестирования. Фактически, производственный процесс создает самый большой разрыв в стоимости.

Полимеризация PEEK приводит к образованию двух основных остатков:

1. ДПС (дифенилсульфон), остаток растворителя полимеризации

2. NaF (фторид натрия), побочный продукт реакции

Для удаления этих остатков необходимы дополнительные специальные процедуры очистки:

• Выщелачивание ацетоном

• Выщелачивание воды

Премиальная стоимость UHP PEEK обусловлена ​​не только высококачественной базовой смолой, но и дополнительными затратами на очистку.

Остаточные уровни снижаются за счет выщелачивания ацетоном и выщелачивания водой.

Настоящая высокая чистота означает чистоту всей матрицы, а не только чистоту поверхности

Очистка поверхности и последующая обработка могут обеспечить безупречную внешнюю поверхность большинства материалов, однако долгосрочная эксплуатационная надежность полностью зависит от чистоты внутри массы материала.

Ключевая концепция, предложенная в мировой отраслевой литературе:

Чистота насквозь — однородная чистота от сердцевины материала до внешней поверхности.

В отличие:

Чистите только на поверхности или вблизи нее. Чистым является только внешний слой, а загрязнения задерживаются глубоко внутри материала.

Текущие проблемы развития UHP PEEK

Даже ведущие мировые производители материалов постоянно сталкиваются с препятствиями в разработке UHP PEEK. Публичные технические данные показывают:

• Остаточный уровень магния достигает 9,5 частей на миллион.

• Остаточный уровень кальция остается на уровне 7 частей на миллион.

Промышленный анализ связывает эти повышенные примеси металлов с водной системой, используемой в циклах очистки.

Это доказывает, что стандарты материалов высокой чистоты — это не фиксированные ориентиры, а цели, требующие постоянного обновления и оптимизации.

Обзор отрасли Джутая

С развитием полупроводников, жидкостных систем высокой чистоты, новых источников энергии и высокоточного прецизионного оборудования требования клиентов к PEEK сместились с простого «пригоден ли материал для работы» к «будет ли материал привносить загрязнения».

Подлинный UHP PEEK – это нечто большее, чем просто продукт с низким содержанием металлов. Он основан на систематическом строгом контроле по всем звеньям:

• Контроль сырья

• Контроль процесса полимеризации

• Контроль состава присадок

• Контроль наполнителя

• Контроль процесса очистки

• Литье и производственный контроль

• Упаковка и контроль доставки в чистых помещениях

Конкуренция в области специальных материалов высокой чистоты коренным образом превратилась из соперничества в производительности в конкуренцию за возможности контроля загрязнений.