Was ist Ultem 2400 PEI?
Ultem 2400 PEI ist ein amorpher Polyetherimid-Kunststoff, der mit 40 % Glasfasern verstärkt ist. Der Kunststoff selbst ist in seiner Standardform undurchsichtig und dunkel bernsteinfarben, aber auch in kundenspezifischen Farben erhältlich. Es ist außerdem RoHS-konform.
Alle Typen der Ultem-Polyetherimid-Familie zeichnen sich durch eine hohe strukturelle Festigkeit, Steifigkeit, Flammwidrigkeit und Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und Chemikalien aus. Diese Eigenschaften kennzeichnen auch andere imidierte Polymere wie Torlon PAI, ein Polyamid-Imid, und Vespel PI, ein Polyimid, in unterschiedlichem Maße. Die Zugabe von 40 % Glasfaserverstärkung verleiht Ultem 2400 eine wesentlich höhere Festigkeit als ungefüllte Typen von Ultem PEI und eine deutliche Verbesserung der Festigkeit gegenüber Typen mit einem geringeren Gehalt an Glasfasern.
Welche Arten von Halbzeugen für die Bearbeitung sind in Ultem 2400 erhältlich?
Drake Plastics verarbeitet das PEI-Material durch Schmelzextrusion zu einer breiten Palette von halbfertigen Stangen- und Plattenabmessungen für die Bearbeitung. Der Thermoplast kann auch durch Spritzgegießen zu Teilen verarbeitet werden. Ultem 2300, ein ähnlicher, mit 30 % Glasfasern verstärkter Typ, ist ebenfalls von Drake in Form von extrudierten Seamless Tube® erhältlich.
Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Ultem 2400?
Der 40-prozentige Anteil an Glasfasern in der Ultem 2400-Formulierung fügt der außergewöhnlichen Kombination von Eigenschaften von Ultem PEI eine erhebliche strukturelle Stärke hinzu. Dies macht es zu einer leichten und dauerhaften Alternative zu Metall.
Ultem 2400 behält seine hohe strukturelle Festigkeit auch bei hohen Temperaturen bei.
Die Fähigkeit, die strukturelle Steifigkeit beizubehalten und dem Kriechen bei erhöhten Temperaturen zu widerstehen, sind wichtige Leistungsvorteile von Ultem 2400. Der Biegemodul der zu 40 % glasverstärkten Formulierung beträgt 10.000 MPa (1.450 Kpsi) und bleibt bei Temperaturen von über 200oC (392oF) auf diesem hohen Niveau. Seine Hitzebeständigkeit macht es zu einer praktikablen, leichten Alternative zu Metallen für viele maschinell bearbeitete Komponenten, die in Hochtemperaturumgebungen stabil und steif bleiben müssen.
Die Datenblatteigenschaften von Ultem 2400 zeigen eine beeindruckende Wärmeformbeständigkeit von 210oC (410oF), wenn die Probestäbe einem Druck von 1,8MPa (261 psi) ausgesetzt sind. Als amorphes Polymer hat es auch eine höhere Glasübergangstemperatur (Tg) oder einen höheren Erweichungspunkt von 217oC (422oF) im Vergleich zu 150oC (302oF) bei teilkristallinem PEEK.
Die Entflammbarkeit von Ultem 2400 entspricht den Normen UL V0 und FAR25.853.
Das Ultem-PEI-Polymer ist von Natur aus flammhemmend, ohne dass flammhemmende Additive zugesetzt werden müssen. Aufgrund seiner Flamm- und Rauchtesteigenschaften ist das glasfaserverstärkte Ultem 2400 nach UL 94V0 zertifiziert und erfüllt die Leistungskriterien der Norm FAR25.853 für die Luftfahrtindustrie. Außerdem hat es einen beeindruckenden Sauerstoffindex von 54 %, gemessen nach ASTM D 2863.
Ultem 2400 bietet außergewöhnliche und stabile elektrische Eigenschaften.
Die Durchschlagfestigkeit von Ultem 2400 gehört zu den höchsten aller kommerziell erhältlichen Thermoplaste. Die elektrischen Eigenschaften aller Ultem-Formulierungen, einschließlich ihres spezifischen Durchgangswiderstandes und ihres Verlustfaktors, bleiben über einen weiten Bereich von Bedingungen stabil. Diese Eigenschaften sowie seine thermische und mechanische Leistungsfähigkeit und seine Entflammbarkeit haben dazu geführt, dass Ultem 2400 in kritischen elektrischen und elektronischen Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt und anderen Hochtechnologiegeräten eingesetzt wird.
Ultem 2400 ist chemikalienbeständiger als viele andere amorphe Kunststoffe.
Im Vergleich zu anderen amorphen Polymeren widersteht Ultem PEI der Einwirkung einer außergewöhnlich großen Bandbreite von Chemikalien. Die Kunststoffe von Ultem 2400 behalten ihre physikalischen Eigenschaften bei und sind beständig gegen Spannungsrisse, wenn sie den meisten handelsüblichen Automobil- und Flugzeugflüssigkeiten, vollhalogenierten Kohlenwasserstoffen, Alkoholen und schwachen wässrigen Lösungen ausgesetzt sind. Aus dem Material hergestellte Produkte sollten jedoch nicht verwendet werden, wenn sie teilhalogenierten Kohlenwasserstoffen ausgesetzt sind, sowie in stark alkalischen Umgebungen.
Wie bei allen Werkstoffen gilt auch für Ultem 2400, dass bei Anwendungen, die eine längere Exposition gegenüber oder ein Eintauchen in eine bestimmte Chemikalie erfordern, die fertigen Teile unter den tatsächlichen Einsatzbedingungen geprüft werden müssen.
Geringe Feuchtigkeitsaufnahme und CLTE sorgen für maßhaltige Ultem 2400-Teile.
In nassen und feuchten Umgebungen weisen die aus Ultem 2400-Halbzeugen von Drake gefertigten Komponenten eine hohe Dimensionsstabilität auf. Schlüsselfaktoren sind die geringe Wasseraufnahme des Materials von 0,8 % bei Sättigung und die geringe Feuchtigkeitsaufnahme von 0,4 % bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit. Der Hochleistungskunststoff behält seine Eigenschaften auch nach wiederholter Dampfsterilisation bei, was ihn zu einem Kandidaten für medizinische Anwendungen macht, bei denen ein bearbeitetes oder gegossenes Produkt hohe strukturelle Festigkeit und langfristige Zuverlässigkeit erfordert.
Welche weiteren Leistungsvorteile bietet Ultem 2400?
Ultem 2400 PEI 40% glasfaserverstärkt hat zusätzliche Eigenschaften, die dazu geführt haben, dass es von den Ingenieuren für die unterschiedlichsten Anwendungen spezifiziert wurde.
Da es galvanisiert werden kann, wurde Ultem 2400 für hochintensive Lampengehäuse sowohl für die Automobil- als auch für die Luftfahrtindustrie spezifiziert. Seine Festigkeit bei hohen Temperaturen gewährleistet die strukturelle Integrität dieser Bauteile.
Darüber hinaus ist nicht bekannt, dass das Material unter hohen Temperaturen Verunreinigungen oder Fremdkörper abgibt. Zu den diesbezüglichen Eigenschaften von Ultem 2400 gehören geringe Ionenbildung und geringe Ausgasung. Dem Material werden absichtlich keine PFAs zugesetzt, und es enthält keine halogenierten flammhemmenden Zusatzstoffe.
Wie Drake die Eigenschaften von Ultem 2400 in spanend bearbeiteten Teilen optimiert.
Die Ausrichtung der Fasern innerhalb eines extrudierten Halbzeugs wird durch die Fließrichtung des geschmolzenen Materials während der Verarbeitung bestimmt. Darüber hinaus wirkt sich die Faserorientierung in spanend bearbeiteten Teilen sowohl auf die Dimensionsstabilität als auch darauf aus, wo in der Konfiguration des Teils die höchste Festigkeit erreicht wird.
Eine wichtige Eigenschaft im Zusammenhang mit der Dimensionsstabilität ist der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient (CLTE) der Polymerformulierung. Der Einfluss der Faserausrichtung auf CLTE kann bei der Konstruktion und Bearbeitung von Teilen eine wichtige Rolle spielen. Dies gilt insbesondere für Bauteile aus Ultem 2400 mit seinem hohen Anteil an Glasfasern von 40 %.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient (CLTE) von Ultem 2400 in Fließrichtung der Schmelze beträgt beispielsweise 1,5 x 10-5/oC. Wird quer zur Strömungsrichtung gemessen, erhöht sich der CLTE auf 4,5 x 10-5/oC.
Auch die festigkeitsbezogenen Eigenschaften und insbesondere der Biegemodul werden durch die Faserorientierung im bearbeiteten Teil beeinflusst. Die Messungen der physikalischen Eigenschaften in Fließrichtung zeigen höhere Werte als in Querrichtung.
Drake Plastics verfügt über umfangreiche Erfahrungen bei der Optimierung der Festigkeits- und Stabilitätseigenschaften von extrudierten Halbzeugen und spanend bearbeiteten Teilen auf der Grundlage der Faserorientierung. In vielen Fällen kann Drake dank dieses Fachwissens die zu bearbeitende Stange oder Platte so positionieren, dass die innere Faserorientierung dort die höchste Festigkeit verleiht, wo sie am meisten benötigt wird.
Was sind typische Anwendungen von Ultem 2400?
Ingenieure und Konstrukteure haben Ultem 2400 für Bauteile spezifiziert, bei denen es auf Dimensionsstabilität, Umweltbeständigkeit und die Einhaltung der Normen für Entflammbarkeit und Rauchentwicklung ankommt. Derzeitige und potenzielle Anwendungen decken verschiedene Branchen ab und umfassen unter anderem:
- Beleuchtungs- und Sitzkomponenten für Flugzeuge
- Elektrische und elektronische Gerätekomponenten
- Verdrahtungsgeräte und Steckverbinder, einschließlich solcher in Ölfeldausrüstungen
- Komponenten für den Stromkreisschutz
- Geräte für die Gesundheitsfürsorge und bildgebende Geräte
- Flüssigkeitsdosierung, Ölverarbeitungsanlagen
- Sterilisierbare medizinische Instrumente und Gerätekomponenten
Seamless Tube® Größen –
44.5 mm AD x 25.4 mm ID bis
63.5 mm AD x 38 mm ID
