Vespel® ist die eingetragene Marke für Polyimid (PI)-Teile und maschinell bearbeitbare Formteile von DuPont.
In ihrer über 50-jährigen Geschichte hat sich die Vespel SP-Produktlinie zu einer Familie von Typen entwickelt, die die Lebensdauer und Funktionalität von Komponenten verlängern und die Anwendungsanforderungen in anspruchsvollen neuen Umgebungen erfüllen. In jüngerer Zeit wurden Vespel SCP-Formulierungen mit einer deutlich verbesserten thermischen Oxidationsstabilität entwickelt.
Heute besteht die Vespel-Produktlinie aus einer breiten Palette von Typen. Jede hat Eigenschaften, die auf spezifische Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind. Aufgrund der Anzahl und Vielfalt der Produkte in der Vespel PI-Familie ist es wichtig, die Leistungsunterschiede zu verstehen, um für jede Anwendung das beste Verhältnis zwischen Leistung und Kosten zu erzielen.
Was sind die Eigenschaften von Vespel® PI?
Aufgrund mehrerer Eigenschaften, die Polyimiden eigen sind, gehört Vespel PI zur Spitzengruppe der modernen Polymere, was die Gesamteigenschaften betrifft. Obwohl die tatsächliche Leistung von der Anwendung abhängt, weisen alle Typen diese allgemeinen Merkmale auf:
- Betriebstemperaturbereich von kryogenen Werten bis zu kontinuierlichen 300 °C (572 °F)
- Toleranz gegenüber kurzfristigen Temperaturschwankungen von bis zu 500 °C (932 °F).
- Hoher Elastizitätsmodul, Druckfestigkeit, Kriechfestigkeit und Zähigkeit
- Hohe PV-Werte für Lageranwendungen mit trockenen Druckgeschwindigkeitsgrenzen bis 12 MPa m/s; höher mit Schmierung
- Hohe Durchschlagsfestigkeit, elektrische und thermische Isolationseigenschaften
- Beständigkeit gegen eine Vielzahl von Chemikalien und Lösungsmitteln
- Geringe Ausgasung
- Hochgradig resistent gegen ionisierende Strahlung
Eine bemerkenswerte Eigenschaft des Polyimids ist sein Erweichungspunkt oder seine Glasübergangstemperatur (Tg), die sehr nahe an seiner Zersetzungstemperatur liegt. Bei Vespel PI liegt dieser Punkt bei weit über 400 °C (752 °F). Dieses Verhalten führt zu wichtigen Unterschieden zwischen Vespel® PI und anderen Hochleistungsthermoplasten:
- Erhalt der Eigenschaften im Vergleich zur Temperatur: Die mechanischen Eigenschaften der meisten modernen thermoplastischen Polymere nehmen stark ab, wenn sich die Materialien ihrem Tg- oder Erweichungspunkt nähern. Die Festigkeits- und Moduleigenschaften der Polyimide von Vespel nehmen jedoch mit steigender Temperatur nahezu linear ab.
- Herstellung von Formen und Teilen: Als echtes Polyimidpolymer verfügt Vespel PI nicht über eine Schmelzphase und kann weder schmelzextrudiert noch spritzgegossen werden. Formen und Teile werden durch Spritzgiessen oder isostatisches Pressen von PI-Pulver bei hohem Druck und hohen Temperaturen hergestellt, ähnlich wie beim Sintern von Pulvermetallteilen. Durch Variationen der Technologie entstehen unterschiedliche Formen: Vespel PI-Stäbe werden durch isostatisches Formen hergestellt, Platten und Scheiben werden formgepresst, und kundenspezifische Teile werden direkt geformt und gesintert.
- Isotrope Eigenschaften im Zusammenhang mit den Produktionsmethoden: Isostatisches Formen und Formgepresst verleihen den Vespel PI-Formteilen isotrope Eigenschaften. Außerdem enthalten Vespel PI-Formteile keine Glasfasern oder Kohlefasern. Das bedeutet, dass die Formstabilität und die Eigenschaften in allen Richtungen innerhalb der Form gleich bleiben. Teile, die aus den Vespel-Formteilen bearbeitet werden, weisen das gleiche isotrope Verhalten auf.
Wie unterscheiden sich die Vespel® SP und Vespel SCP Grades?
Das Spektrum der Vespel® SP Typen hat sich im Laufe von 50 Jahren erweitert, um den sich ändernden Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Die Produktlinie bietet Typen mit verschiedenen Kombinationen und Füllstoffgehalten, die die Festigkeit, Stabilität, elektrischen Eigenschaften sowie die Reibungs- und Verschleißeigenschaften des Basispolymers Vespel® PI verbessern.
Vespel PI Lager und Verschleiß (links) und ungefüllte Typen sind in einer Reihe von Formen für die Bearbeitung erhältlich
Die rasanten Fortschritte bei der Ausrüstung von Raumfahrzeugen haben die Anforderungen an die Leistung von Vespel PI erhöht. Angesichts der Herausforderungen bei der Wartung und dem Austausch von Teilen darf die langfristige Zuverlässigkeit der Komponenten nicht beeinträchtigt werden. Die Materialien müssen in völlig unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt werden, die hohe Temperaturen, Vakuum, kryogene Bedingungen und Strahlung sowie kurzzeitige Exkursionen zu sehr hohen Temperaturen umfassen können.
Vespel SCP-Güteklassen wurden entwickelt, um diese höheren Leistungsanforderungen zu erfüllen. Im Vergleich zu SP-Güten bieten sie eine deutlich höhere langfristige thermische Oxidationsstabilität für den Erhalt der Eigenschaften, eine ausgezeichnete Reibungs- und Verschleißfestigkeit, eine höhere mechanische Festigkeit und eine größere Dimensionsstabilität.
Vespel® PI Grades und Anwendungen
Einige Leistungsmerkmale sind allen Typen der Vespel SP- und SCP-Familien von PI-Produkten gemeinsam. Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der Leistungsunterschiede sowie typische Anwendungen im Zusammenhang mit dem Leistungsprofil der einzelnen Vespel PI Typen.
Vespel® SP und Vespel® SCP Grades halten Schritt mit der angewandten Technologie
Vespel PI Grades haben mit dem Bedarf der Hightech-Industrie an Materialien Schritt gehalten, die unter immer extremeren Bedingungen zuverlässig funktionieren müssen.
Zerspanbare Formen und direkt geformte Teile aus Vespel SP-Güten haben sich bei Reibung und Verschleiß, strukturellen und elektrischen Anwendungen bewährt. Sie behalten ihre Eigenschaften bei, wenn sie kryogenen und hohen Temperaturen, Strahlung sowie zahlreichen Lösungsmitteln und anderen Chemikalien ausgesetzt sind. Die neuen SCP-Güten bieten die traditionellen Eigenschaften von Vespel PI in Verbindung mit einer höheren thermischen Oxidationsstabilität und Festigkeit und erweitern damit den Anwendungsbereich des fortschrittlichen Polymers auf eine wachsende Zahl von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und Raumfahrzeugausrüstung.
Vespel® PI FAQs
Kann Vespel® PI spritzgegossen werden?
Das Polyimid-Polymer ist nicht schmelzverarbeitbar und kann nicht spritzgegossen werden. Teile in einfachen und komplexen Konfigurationen werden durch Direktverformung hergestellt. Vespel PI-Formen für die Bearbeitung zu Präzisionsteilen sind als formgepresste Scheiben und Platten sowie als isostatisch geformte Stäbe erhältlich.
Wer stellt Vespel® Teile her?
DuPont stellt direkt verformte Vespel-Teile her. Das Unternehmen stellt auch Stangen, Platten und Scheiben für die maschinelle Bearbeitung her. Die bearbeitbaren Formen sind für technisch qualifizierte und entsprechend ausgerüstete Bearbeitungsbetriebe erhältlich.
Ist Vespel® PI teuer?
Vespel PI ist ein hochwertiges Material. Wie andere hochentwickelte Polymere ist es kosteneffektiv, wenn es für die Vorteile, die es bietet, eingesetzt wird. So verlängert es beispielsweise die Lebensdauer von Komponenten und minimiert die Notwendigkeit, sie in Umgebungen zu ersetzen, denen viele Kunststoffe und Metalle nicht standhalten können. Es wird auch wegen seiner Zuverlässigkeit in der Raumfahrttechnik eingesetzt, wo der Ausfall von Komponenten katastrophale Auswirkungen haben kann.
Was ist der Unterschied zwischen Vespel® SP und Vespel® SCP?
Vespel SP Grades sind die traditionellen PI-Typen, die seit über 50 Jahren für ihre Kombination aus Reibungs- und Verschleißeigenschaften, chemischer Beständigkeit, elektrischen Eigenschaften, hoher Festigkeit und Leistung bei kryogenen und hohen Temperaturextremen spezifiziert sind. Vespel SCP Typen basieren auf einer fortschrittlichen Polyimid- und Füllstofftechnologie, die die Festigkeit und die Beständigkeit gegen thermische Oxidation verbessert.
Gibt es andere Polyimid-Kunststoffe wie Vespel® PI?
Vespel ist das am häufigsten spezifizierte Polyimid. Je nach Form erfüllt Vespel PI die Anforderungen von ASTM D6456, MIL-R-46198 und AMS 3644G. Andere Polyimid-Produkte erfüllen im Allgemeinen nicht alle Anforderungen dieser Spezifikationen. Andere nicht schmelzverarbeitbare PI-Materialien sind Meldin® PI, Duratron® PI und TECASINT® PI. Zu den Variationen des PI-Polymers gehören Torlon® PAI, chemisch gesehen ein Polyamide-imide, und Ultem® PEI, ein Polyetherimid. Bei beiden handelt es sich um schmelzverarbeitbare Ultra-Hochleistungspolymere, die im Spritzgussverfahren zu Teilen geformt und in maschinell bearbeitbare Formen extrudiert werden können.