Das Nonplusultra an Leistung und Zuverlässigkeit für kritische Serviceanwendungen.
Was ist Vespel® Polyimid (PI)?
Vespel® ist die eingetragene Marke von DuPont für seine Hochleistungs-Polyimid (PI)-Teile und bearbeitbaren Formen. Es wurden mehrere Sorten mit Eigenschaften entwickelt, die auf die Leistungsanforderungen extremer und unterschiedlicher Anwendungsumgebungen zugeschnitten sind.
Wie unterscheidet sich Vespel® Polyimid von Thermoplastischen Polymeren?
Vespel® PI und ähnliche Polyimidpolymere haben einen Erweichungspunkt oder eine Glasübergangstemperatur (Tg), die sehr nahe an ihrer Zersetzungstemperatur liegt. Bei Vespel PI liegt dieser Punkt bei weit über 400 °C (752 °F). Daraus ergeben sich zwei wesentliche Unterschiede zwischen Vespel® PI und den meisten technischen Hochleistungs-Thermoplasten:
Leistung: Die Festigkeit und der Modulus von Vespel SP-Typen nehmen mit steigender Temperatur nahezu linear ab, während die Eigenschaften der meisten Hochleistungsthermoplaste deutlich abnehmen, wenn sie sich ihrem Erweichungspunkt oder ihrer Glasübergangstemperatur (Tg) nähern.
Verarbeitbarkeit: Aufgrund der Nähe ihres Tg- oder Erweichungspunkts zu ihrer Zersetzungstemperatur haben Polyimide wie Vespel® PI keine thermoplastische Schmelzphase, die es ihnen ermöglicht, in maschinell bearbeitbare Formen schmelzextrudiert oder zu Teilen spritzgegossen zu werden.
Wie werden maschinell bearbeitbare Formen und Teile aus Vespel® PI hergestellt?
Um Formen für die Verarbeitung zu Bauteilen herzustellen, wird das pulverförmige Vespel® PI Polymer je nach gewünschter Form unter hoher Temperatur und Druck gesintert oder geschmolzen. Der Sinterprozess selbst wird üblicherweise in der Pulvermetallurgie eingesetzt.
Vespel® PI Stäbe werden isostatisch aus Pulver geformt, während maschinell bearbeitbare Platten und Scheiben formgepresst werden. DuPont bietet auch Teile an, die durch Direktformung hergestellt werden. Dieses Verfahren eignet sich eher für große Mengen kleiner Teile. Unabhängig von der Produktionsmethode werden alle Teile bei hohen Temperaturen und Drücken gesintert, ein Prozess, der typischerweise mit der Pulvermetallurgie verbunden ist.
Was sind die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Vespel® PI?
Das Polyimid-Polymer verleiht eine einzigartige Kombination von Eigenschaften, die allen Vespel® PI-Typen eigen sind. Bestimmte Typen werden mit Zusatzstoffen hergestellt, die bestimmte Eigenschaften verbessern.
Zu den gemeinsamen Merkmalen aller Vespel® PI-Sorten gehört eine hohe Eigenschaftserhaltung von kryogenen bis zu extrem hohen Temperaturen. Sie widerstehen Verschleiß und Reibung unter hohen PV-Bedingungen sowohl in geschmierten als auch in ungeschmierten Komponenten. Vespel® PI-Güten weisen außerdem eine hohe strukturelle Festigkeit auf, die sich auch bei hohen Temperaturen in Kriechbeständigkeit niederschlägt. Schlagzähigkeit, überragende elektrische Eigenschaften und Dimensionsstabilität mit einem niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten gehören zu den weiteren typischen Eigenschaften der Vespel® PI Produktlinie.
Obwohl gesinterte Hochtemperaturpolyimide in der Regel als spröde Polymere mit geringer Dehnung und geringer Schlagzähigkeit gelten, bieten Vespel® SP-Typen eine einzigartig höhere Dehnung und Schlagzähigkeit. Diese Eigenschaften führen zu spanend bearbeiteten Teilen, die im Vergleich zu Teilen aus anderen handelsüblichen gesinterten Polyimidprodukten über einen breiten Betriebstemperaturbereich zäher und widerstandsfähiger sind.
Verschiedene Typen von Vespel® PI erfüllen auch die Standards der Luft- und Raumfahrtindustrie in Bezug auf Schwerentflammbarkeit und Rauchentwicklung. Sie halten einer Vielzahl von Chemikalien stand, darunter Treibstoffe, Schmiermittel und Hydraulikflüssigkeiten, die in Flugzeugen verwendet werden. Thermische Oxidationsstabilität, geringe Ausgasung und Strahlungsbeständigkeit machen Vespel® PI auch zu einer zuverlässigen Option für Komponenten in Raumfahrzeugen und Verteidigungsanlagen.
Thermische Stabilität der Eigenschaften von Vespel® PI
Ein weiteres wichtiges Leistungsmerkmal der Vespel® Polyimidtypen ist, dass sie sich bei extremen Temperaturen von über 400 °C (752 °F) thermisch zersetzen, anstatt bei steigenden Temperaturen weicher zu werden. Der Verlust von Eigenschaften im Zusammenhang mit dem Abbau des Vespel® PI-Polymers ist linear, im Gegensatz zu Thermoplasten, die einen starken Abfall der Eigenschaften aufweisen, wenn sie sich ihrer Tg nähern und diese überschreiten, und anschließend auf Null fallen, wenn sie ihre Schmelztemperatur (Tm) erreichen.
Isotropes Eigenschaftsverhalten von Vespel® PI-Formen und spanend bearbeiteten Teilen
Isostatisches Spritzgiessen und Formgepresst ergibt isotrope Eigenschaften oder Eigenschaften, die in allen Achsen der mit diesen Verfahren hergestellten Vespel® PI Formen gleich sind. Das gleiche isotrope Verhalten zeigt sich auch bei Teilen, die aus diesen Formen hergestellt werden.
Direkt geformte Teile weisen ein anisotropes Verhalten auf, wobei die Eigenschaften von der Richtung des ausgeübten Formdrucks abhängen. DuPont arbeitet mit den Konstrukteuren zusammen, um die Umformungsbedingungen auf der Grundlage der Leistungsanforderungen des Teils festzulegen.
Welche Qualitäten von Vespel® PI sind erhältlich?
DuPont bietet eine Reihe von Vespel® PI Typen an. Die unterschiedlichen Zusammensetzungen wurden entwickelt, um die Leistung in bestimmten Bereichen zu verbessern.
Die Vespel® SP-Produktlinie umfasst Sorten mit Graphit und Fluorpolymeren in verschiedenen Kombinationen zur Verbesserung der Reibungs- und Verschleißleistung gegenüber der ungefüllten Vespel® SP-1-Sorte. Die Füllstoffe tragen auch zu einer höheren Festigkeit, Dimensionsstabilität und thermischen Stabilität bei.
Vespel® SCP wird als Polyimid der nächsten Generation bezeichnet. Es erhöht die thermische Oxidationsstabilität des PI-Polymers und ist widerstandsfähiger gegen Ausgasung als SP-Produkte. Sowohl ungefüllte als auch höherfeste Vespel® SCP-Typen mit verbesserten Lager- und Verschleißeigenschaften sind ebenfalls erhältlich.
Welche Vespel® PI-Qualitäten in bearbeitbaren Formen bietet Drake an?
Drake bietet maschinell bearbeitbare Formen in drei ungefüllten und graphitgefüllten Vespel® PI-Qualitäten an, die eine breite Palette von Anwendungen abdecken: Vespel® SP-1, Vespel® SP-21 und Vespel® SCP-5000.
Vespel® SP-1 ist ein ungefülltes Polyimid und bietet eine zuverlässige Leistung für spanend bearbeitete Teile, die bei Temperaturen von kryogenen Werten bis 300 °C / 570 °F) arbeiten müssen. Darüber hinaus kann Vespel® SP-1 kurzzeitigen Temperaturschwankungen bis zu 482 °C / 900 °F standhalten, da es keinen Tg- oder Schmelzpunkt hat, der mit Standardmethoden messbar ist.
Zu den weiteren Eigenschaften von Vespel® SP-1 gehören thermische Oxidationsstabilität mit geringer Ausgasung, thermische und elektrische Isolationseigenschaften sowie eine höhere Steifigkeit und Duktilität als bei gefüllten Typen von Vespel® PI.
Der 15%ige Graphitanteil in Vespel® SP-21 verbessert die Reibungs- und Verschleißfestigkeit gegenüber ungefüllten Sorten. Diese Eigenschaft ist der Grund für seine häufige Verwendung als Material für Flansch- und Gleitlager, Dichtungsringe und für Anwendungen mit Gleitverschleiß.
Seine Biegefestigkeit und sein Biegemodul sind höher als bei ungefülltem Vespel® SP-1. Es zeichnet sich auch durch eine hervorragende Dimensionsstabilität bei extremen Temperaturen aus und behält seine Eigenschaften bei höheren Betriebstemperaturen von 350 °C / 662 °F. Wie Vespel® SP-1 kann auch SP-21 kurze Temperaturspitzen von bis zu 482 °C / 900 °F verkraften.
Vespel® SCP-5000 wird als Polyimid der nächsten Generation bezeichnet und wurde für Anwendungen entwickelt, die eine höhere thermische Oxidationsstabilität erfordern, als sie herkömmliche PI-Typen bieten können. Das ungefüllte Material weist eine hohe mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität und Zähigkeit auf. Vespel® SCP-5000 verfügt außerdem über die für Polyimidpolymere charakteristische chemische Beständigkeit sowie über dielektrische Eigenschaften, die über eine große Temperaturspanne stabil bleiben.
Spanend bearbeitete Teile aus Vespel® PI
Drake wendet sein Fachwissen in der Präzisionsbearbeitung fortschrittlicher Polymere auf die gesamte Familie der Vespel® PI Formen an. Zu den Ressourcen gehören hochmoderne CNC-Bearbeitungszentren mit einer Kapazität von bis zu 8 Achsen sowie Bediener und Ingenieure, die in der Produktion und Inspektion von Teilen geschult sind, um ein gleichbleibend hohes Qualitätsniveau und eine pünktliche Lieferung zu gewährleisten.
Qualitätsmanagementsystem für die Hochtechnologiebranche
Im Einklang mit den Anforderungen der Hightech-Industrie an Formen und Komponenten aus fortschrittlichen Materialien ist das Qualitätsmanagementsystem von Drake Plasticsnach den Normen AS9100D(2016) und ISO 9001:2015 der weltweiten Luft- und Raumfahrtindustrie zertifiziert. Die Standards gelten für alle Kunden, unabhängig von Branche und Region.
Vespel® ist eine eingetragene Marke von E.I. DuPont de Nemours and Company
