Vespel® è il marchio registrato per le parti e le forme lavorabili in polyimides (PI) di DuPont.
Nel corso degli oltre 50 anni di storia, la linea di prodotti Vespel SP si è evoluta in una famiglia di gradi che estendono la durata e la funzionalità dei componenti e soddisfano i requisiti applicativi in nuovi ambienti difficili. Più recentemente, sono state sviluppate formulazioni di Vespel SCP con una stabilità termica ossidativa significativamente migliorata.
Oggi la linea di prodotti Vespel comprende un’ampia gamma di Grades. Ognuno di essi presenta proprietà adatte a specifiche esigenze applicative. A causa del numero e della diversità dei prodotti della famiglia Vespel PI, è importante comprendere le differenze di prestazioni per ottenere il miglior equilibrio tra prestazioni e costi per ogni applicazione.
Quali sono le proprietà di Vespel® PI?
Diverse proprietà intrinseche della polyimides collocano Vespel PI nella fascia alta dei polimeri avanzati per quanto riguarda le proprietà generali. Anche se le prestazioni effettive dipendono dall’applicazione, tutti i Grades presentano queste caratteristiche generali:
- Intervallo di temperatura operativa da livelli criogenici a 300 °C (572 °F) continui
- Tolleranza a escursioni termiche di breve durata fino a 500 °C (932 °F).
- Elevato modulo, resistenza alla compressione, resistenza al creep e tenacità
- Valori PV elevati per applicazioni su cuscinetti con limiti di velocità di pressione a secco fino a 12 MPa m/s; più alti con la lubrificazione
- Elevata rigidità dielettrica, proprietà isolanti elettriche e termiche
- Resistenza a un’ampia gamma di prodotti chimici e solventi
- Basso degassamento
- Altamente resistente alle radiazioni ionizzanti
Una caratteristica notevole del polimide è il suo punto di rammollimento o temperatura di transizione vetrosa (Tg) che è molto vicino alla sua temperatura di decomposizione. Nel caso di Vespel PI, questo punto si verifica ben oltre i 400 °C (752 °F). Questo comportamento si traduce in importanti differenze tra Vespel® PI e altri materiali termoplastici ad alte prestazioni:
- Conservazione delle proprietà in base alla temperatura: Le proprietà meccaniche della maggior parte dei polimeri termoplastici avanzati diminuiscono bruscamente quando i materiali si avvicinano alla loro Tg o punto di rammollimento. Tuttavia, le proprietà di resistenza e modulo dei gradi di polyimides Vespel diminuiscono in modo quasi lineare all’aumentare della temperatura.
- Produzione di forme e parti: Essendo un vero polimide, Vespel PI non ha una fase di fusione e non può essere estruso o stampato a iniezione. Le forme e le parti vengono realizzate mediante compressione o stampaggio isostatico della polvere di PI ad alte pressioni e temperature, in modo simile alla sinterizzazione delle parti metalliche in polvere. Le variazioni di questa tecnologia producono forme diverse: Le barre di Vespel PI sono prodotte mediante stampaggio isostatico, le Plate e i dischi sono stampati a compressione e i pezzi personalizzati sono formati direttamente e sinterizzati.
- Proprietà isotropiche legate ai metodi di produzione: Lo stampaggio isostatico e lo stampaggio a compressione conferiscono proprietà isotropiche alle forme di Vespel PI. Inoltre, le forme Vespel PI non contengono fibre di vetro o di carbonio. Ciò significa che la stabilità dimensionale e le proprietà rimangono invariate in tutte le direzioni della forma. I pezzi lavorati con le forme Vespel presentano lo stesso comportamento isotropo.
Quali sono le differenze tra i Grades Vespel® SP e Vespel SCP?
La gamma di Grades Vespel® SP si è ampliata nel corso di 50 anni per soddisfare le mutevoli esigenze applicative. La linea di prodotti offre gradi con varie combinazioni e livelli di cariche che migliorano la resistenza, la stabilità, le proprietà elettriche e le caratteristiche di attrito e usura del polimero di base Vespel® PI.
Il Vespel PI per cuscinetti e usura (a sinistra) e i Grades non caricati sono disponibili in una gamma di forme per la lavorazione.
I rapidi progressi delle apparecchiature aerospaziali hanno alzato il livello dei requisiti prestazionali del Vespel PI. Date le sfide legate alla manutenzione e alla sostituzione dei pezzi, l’affidabilità a lungo termine dei componenti non può essere compromessa. I materiali devono funzionare in ambienti radicalmente diversi che possono includere alte temperature, condizioni di vuoto e criogenia, radiazioni e brevi escursioni ad alte temperature.
I gradi Vespel SCP sono stati sviluppati per rispondere a queste sfide di prestazioni più elevate. Rispetto ai gradi SP, offrono un significativo passo avanti in termini di stabilità termica ossidativa a lungo termine per il mantenimento delle proprietà, un’eccellente resistenza all’attrito e all’usura, una maggiore resistenza meccanica e una maggiore stabilità dimensionale.
Gradi e applicazioni di Vespel® PI
Diversi attributi prestazionali sono comuni a tutti i gradi delle famiglie di prodotti PI Vespel SP e SCP. Di seguito vengono riassunte le differenze di prestazioni e le applicazioni tipiche legate al profilo prestazionale di ciascun tipo di PI Vespel.
I Grades Vespel® SP e Vespel® SCP tengono il passo con la tecnologia applicata
I Grades PI di Vespel hanno tenuto il passo con l’esigenza delle industrie ad alta tecnologia di avere materiali che funzionino in modo affidabile in applicazioni in condizioni sempre più estreme.
Le forme lavorabili e le parti formate direttamente in Vespel SP Grades hanno una storia comprovata nelle applicazioni di attrito e usura, strutturali ed elettriche. Mantengono le loro proprietà anche se esposti a temperature criogeniche ed elevate, a radiazioni e a numerosi solventi e altre sostanze chimiche. I nuovi Grades SCP offrono le proprietà tradizionali del Vespel PI unite a una maggiore stabilità termica e ossidativa e a una maggiore resistenza, estendendo la gamma di applicazioni di questo polimero avanzato a un numero sempre maggiore di componenti di apparecchiature aerospaziali e spaziali.
Domande frequenti su Vespel® PI
Il Vespel® PI può essere stampato a iniezione?
Il polimide non può essere lavorato per fusione e non può essere stampato a iniezione. I pezzi in configurazioni semplici e complesse vengono realizzati mediante stampaggio diretto. Le forme di Vespel PI per la lavorazione in parti di precisione sono disponibili come dischi e placche stampate a compressione e barre stampate isostaticamente.
Chi produce i pezzi Vespel®?
DuPont produce pezzi in Vespel formati direttamente. L'azienda produce anche barre, placche e dischi da lavorare in pezzi. Le forme lavorabili sono disponibili per le aziende di lavorazione tecnicamente qualificate e adeguatamente attrezzate.
Vespel® PI è costoso?
Vespel PI è un materiale di qualità superiore. Come altri polimeri avanzati, è conveniente se specificato per i vantaggi che offre. Ad esempio, allunga la vita dei componenti e riduce al minimo la necessità di sostituirli in ambienti che molte plastiche e metalli non possono sopportare. Viene anche specificato per la sua affidabilità nelle apparecchiature dei veicoli spaziali, dove un guasto dei componenti può avere effetti catastrofici.
Qual è la differenza tra Vespel® SP e Vespel® SCP?
I gradi Vespel SP sono i tradizionali gradi PI specificati da oltre 50 anni per la loro combinazione di proprietà di attrito e usura, resistenza chimica, proprietà elettriche, elevata resistenza e prestazioni a temperature estreme criogeniche e elevate. I gradi Vespel SCP si basano su una tecnologia avanzata di polyimides e di riempimento che migliora la forza e la resistenza all'ossidazione termica.
Esistono altre plastiche polyimides come il Vespel® PI?
Il Vespel è il polyimides più ampiamente specificato. A seconda della forma, Vespel PI soddisfa i requisiti di ASTM D6456, MIL-R-46198 e AMS 3644G. Altri prodotti in polyimides generalmente non soddisfano tutti i requisiti di queste specifiche. Altri materiali PI non lavorabili per fusione sono Meldin® PI, Duratron® PI e TECASINT® PI. Tra le varianti del polimero PI ci sono Torlon® PAI, chimicamente una poliammide-imide, e Ultem® PEI, o polieterimmide. Entrambi sono polimeri ad altissime prestazioni lavorabili per fusione che possono essere stampati a iniezione e estrusi in forme lavorabili.