Qu'est-ce que le PEEK?

Le polyétheréthercétone (PEEK) est un polymère particulier constitué d'unités répétitives comportant deux liaisons éther et une liaison cétone dans sa chaîne principale. Il appartient à la famille des polyétheréthercétones et présente des caractéristiques telles qu'un état semi-cristallin, une résistance aux hautes températures et à la corrosion chimique.

Les caractéristiques du PEEK

Le polyétheréthercétone (PEEK) est actuellement la seule variété de polyaryléthercétone (PAEK) pouvant être produite en masse. Ce plastique technique spécial possède d'excellentes propriétés globales.
Caractéristiques typiques du PEEK :
(1) Maniabilité : La résine PEEK présente l’avantage d’une fluidité à haute température et d’une température de décomposition thermique élevée. Elle peut être transformée par moulage par injection, moulage par extrusion, moulage par soufflage, filage à l’état fondu, moulage rotatif et pulvérisation de poudre, etc.

(2) Résistance aux radiations : avec une forte résistance aux radiations, les propriétés mécaniques peuvent encore être conservées plus complètement sous une dose élevée de rayons γ, plus que le polystyrène à meilleure résistance aux radiations dans la résine générale, peuvent être utilisés comme pièces résistantes aux radiations dans les équipements nucléaires.

(3) Ignifugé : le PEEK est auto-extinguible, même sans aucun retardateur de flamme, jusqu'à la norme UL 94V-0.

(4) Résistance au fluage : sous l’effet d’une contrainte constante, le matériau se déforme de façon permanente par fluage au fil du temps. Le PEEK est le matériau thermoplastique présentant la meilleure résistance au fluage.

(5) Ténacité et rigidité : avec une résistance à la traction élevée, une résistance à la fissuration sous contrainte élevée, en particulier pour la résistance à la fatigue sous contrainte alternée est très remarquable, comparable aux matériaux en alliage.

(6) Autolubrification (résistance à l'usure) : Le PEEK possède d'excellentes caractéristiques de glissement, adaptées aux exigences strictes de faible coefficient de frottement et d'applications de résistance à l'usure ; en particulier, le PEEK modifié avec de la fibre de carbone, du graphite et du PTFE possède une excellente résistance à l'usure.

(7) Résistance aux hautes températures : le PEEK possède une température de transition vitreuse élevée (Tg = 143 °C) et un point de fusion élevé (Tm = 334 °C), sa température de déformation thermique sous charge atteint 316 °C, sa température de service à long terme est de 260 °C, sa température de service instantanée peut atteindre 300 °C, sous haute température et haute pression pendant une longue période sans aucune perte de propriétés physiques.

(8) Résistance à l'hydrolyse : les produits PEEK peuvent continuer à fonctionner pendant des milliers d'heures sans dégradation notable des performances dans la vapeur à 260 °C ou dans l'eau sous haute pression ; le PEEK possède la meilleure résistance à l'hydrolyse et à la vapeur parmi tous les plastiques techniques.

(9) Non toxique : peut être utilisé dans l'hygiène alimentaire, les équipements médicaux et d'autres domaines.

(10) Résistance à la corrosion : À l'exception de l'acide sulfurique concentré, le PEEK est insoluble dans tous les solvants et les acides et bases forts, avec une stabilité chimique élevée.

(11) Résistance à la fatigue : le PEEK possède la meilleure résistance à la fatigue parmi tous les matériaux en résine thermoplastique.

L'application du PEEK

La résine de polyétheréthercétone (PEEK) est un type de plastique technique spécial aux performances excellentes, présentant de nombreux avantages significatifs par rapport à d'autres plastiques techniques spéciaux : résistance aux hautes températures, bonnes performances mécaniques, autolubrification, résistance à la corrosion chimique, ignifuge, résistance au décollement, résistance aux radiations, stabilité d'isolation, résistance à l'hydrolyse et facilité de traitement, etc., largement utilisée dans le domaine médical.

La résine PEEK résiste à 3 000 cycles d'autoclavage à 134 °C, ce qui la rend idéale pour la fabrication d'instruments chirurgicaux et dentaires hautement stérilisés et réutilisables. Outre sa légèreté, sa non-toxicité et sa résistance à la corrosion, la PEEK possède un module d'élasticité similaire à celui de l'os cortical humain, ce qui lui permet de s'intégrer naturellement au corps. L'utilisation de la résine PEEK à la place du métal pour la fabrication de squelettes humains représente donc une application importante dans le domaine médical.

Le PEEK a été utilisé pour la première fois en clinique en 1999. Depuis, plus de cinq millionsProduits PEEKCes implants ont été utilisés chez l'homme, ce qui en fait la référence en matière de fusion vertébrale. Ces dernières années, le PEEK a été salué comme « le matériau idéal pour la prochaine génération de dispositifs médicaux implantables ».

Quels types d'implants sont fabriqués à partir de PEEK ?
(1) substituts osseux, implants osseux maxillo-faciaux
(2) chirurgie de la colonne vertébrale, fusion intervertébrale
(3) et les substituts osseux de la hanche, les implants articulaires
(4) L'équipement orthopédique : la plaque fixe et les vis
(5) Substituts dentaires CFR – PEEK – utilisés pour les implants dentaires, les prothèses dentaires et la rétention radiculaire.
(6) En chirurgie cardiaque, le cœur pompe et les valves

Quelles entreprises dans le monde peuvent produire du PEEK pour implants à long terme ? Le PEEK-optima est produit par Invibio, la division biomatériaux de Victrex au Royaume-Uni.

(1) Le matériau PEEK implantable lancé sur le marché bénéficie actuellement d’un avantage de monopole absolu sur le marché mondial.
(2) La société belge Solvay a lancé le matériau PEEK de qualité implantable zenIVa-PEEK en 2009.
(3) Evonik, une entreprise allemande, est entrée sur le marché chinois début 2014 avec le nom de produit : VESTAKEEP PEEK.
(4) Guangzhou Jusheng Medical Technology Co., LTD., le seul fabricant de matériau PEEK de niveau implantable en Chine, a lancé le PEEK de niveau implantable JS-S1 sous la marque NATUREGEN et la qualité de marque JS-S1.

L'histoire du PEEK

Période d'incubation initiale (1978-1992) :

Le PEEK est un plastique technique spécial à très hautes performances développé par ICI en 1978. ICI a déposé une demande de brevet et l'a industrialisé, avec une capacité de production de 1000 tonnes par an, principalement utilisé dans l'industrie de la défense.

Développement et effondrement des monopoles (1993-2004) :

Victrex a acquis l'activité PEEK d'ICI, amorçant ainsi une stratégie de développement monopolistique, et a continuellement accru sa capacité de production. En 2003, celle-ci atteignait 2 800 tonnes par an. Par la suite, des produits similaires ont été développés successivement par DuPont, BASF, Mitsui Tosei Chemical Company (Japon) et Telep (États-Unis). Le PEEK, initialement utilisé dans le domaine militaire, s'est étendu aux applications industrielles et biomédicales.

Le PEEK figure depuis longtemps sur la liste des matériaux stratégiques imposée par le blocus et l'embargo chinois, établie par le Comité de coordination de Paris. Afin de répondre aux besoins de la défense nationale et du développement des hautes technologies civiles, l'État l'a intégré aux projets nationaux de recherche scientifique et technologique prioritaires, du septième au dixième plan quinquennal, ainsi qu'au programme de recherche 863. Bénéficiant du soutien important des politiques chinoises, l'équipe du professeur Wu Zhongwen de l'université de Jilin a développé de manière indépendante une technologie brevetée pour le PEEK, bénéficiant de droits de propriété intellectuelle exclusifs, et a fondé la société Jida High-tech Materials Co., Ltd., qui a ensuite lancé la production.

Phase de développement global (2005-présent) :

En 2005, Evonik a acquis l'activité PEEK de l'indien Garda, tandis que Solvay s'est emparé de la sienne. En 2009, les entreprises chinoises Jinfa Technology Co., Ltd., Panjin Zhongrun Special Plastic Co., Ltd. et d'autres ont fait leur entrée sur le marché, marquant le début d'un développement global du PEEK. Parallèlement, les technologies de modification et de transformation des composites PEEK progressent et ses applications s'étendent. Face à la multiplication des fabricants spécialisés dans la production de PEEK à travers le monde, la concurrence s'intensifie. Actuellement, Wiggs, Solvay et Evonik sont les trois principaux fabricants de PEEK au monde.