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¿Qué es la poliimida (PI) Vespel®?
Vespel® es la marca registrada de DuPont para sus piezas y formas mecanizables de poliimida (PI) de alto rendimiento. Se han desarrollado varios grados con propiedades adaptadas a los requisitos de rendimiento de entornos de aplicación extremos y diversos.
¿En qué se diferencia la poliimida Vespel® de los polímeros termoplásticos?
Vespel® PI y los polímeros de poliimida similares tienen un punto de reblandecimiento o temperatura de transición vítrea (Tg) muy próximo a su temperatura de descomposición. En el caso de Vespel PI, esto ocurre en un punto muy superior a 400 °C (752 °F). Esto se traduce en dos diferencias significativas entre Vespel® PI y la mayoría de los termoplásticos técnicos de alto rendimiento:
Rendimiento: La resistencia y los módulos de las calidades Vespel SP disminuyen de forma casi lineal con el aumento de la temperatura, mientras que las propiedades de la mayoría de los termoplásticos de altas prestaciones descienden significativamente a medida que se acercan a su punto de reblandecimiento o temperatura de transición vítrea (Tg).
Procesabilidad: Debido a la gran proximidad de su Tg o punto de reblandecimiento a su temperatura de descomposición, las poliimidas como Vespel® PI no tienen una fase de fusión similar a la de los termoplásticos que permita su extrusión por fusión en formas mecanizables o su moldeo por inyección en piezas.
¿Cómo se fabrican las formas y piezas mecanizables de Vespel® PI?
Para producir formas que se puedan mecanizar en componentes, el polímero Vespel® PI en forma de polvo se sinteriza o fusiona a alta temperatura y presión mediante distintos métodos, en función de la forma requerida. El propio proceso de sinterización se utiliza habitualmente en pulvimetalurgia.
La varilla Vespel® PI se moldea isostáticamente a partir de polvo, mientras que las placas y discos mecanizables se moldean por compresión. DuPont también ofrece piezas fabricadas por conformado directo. Este proceso es más adecuado para grandes volúmenes de piezas pequeñas. Independientemente del método de producción, todos implican la sinterización a altas temperaturas y presiones, un proceso típicamente asociado a la pulvimetalurgia.
¿Cuáles son las principales propiedades físicas de Vespel® PI?
El polímero de poliimida confiere una combinación única de propiedades que son inherentes a todas las calidades de Vespel® PI. Algunos grados se fabrican con aditivos que mejoran propiedades específicas.
Las características comunes de todos los grados Vespel® PI incluyen una elevada retención de propiedades desde temperaturas criogénicas hasta temperaturas extremadamente altas. Resisten el desgaste y la fricción en condiciones de alta PV, tanto en componentes lubricados como no lubricados. Los grados Vespel® PI también tienen una alta resistencia estructural, que se traduce en resistencia a la fluencia incluso a altas temperaturas. La resistencia al impacto, las propiedades eléctricas superiores y la estabilidad dimensional con un bajo coeficiente de expansión térmica lineal son otras de las propiedades típicas de la línea de productos Vespel® PI.
Aunque las poliimidas sinterizadas para altas temperaturas suelen considerarse polímeros quebradizos con baja elongación y baja resistencia al impacto, las calidades Vespel® SP ofrecen una elongación y una resistencia al impacto excepcionalmente superiores. Estas propiedades se traducen en componentes mecanizados más duros y resistentes en su amplio rango de temperaturas de funcionamiento, en comparación con las piezas fabricadas con otros productos de poliimida sinterizada disponibles en el mercado.
Varios grados de Vespel® PI también cumplen las normas de la industria aeroespacial sobre baja inflamabilidad y generación de humo. Pueden soportar la exposición a una amplia gama de productos químicos, como combustibles, lubricantes y fluidos hidráulicos utilizados en aeronaves. La estabilidad oxidativa térmica, la baja desgasificación y la resistencia a la radiación también hacen de Vespel® PI una opción fiable para componentes de naves espaciales y equipos de defensa.
Estabilidad térmica de las propiedades de Vespel® PI
Otra importante característica de rendimiento de los grados de poliimida Vespel® es que sufren descomposición térmica a temperaturas extremas superiores a 400 °C (752 °F), en lugar de ablandarse a medida que aumentan las temperaturas. La pérdida de propiedades relacionada con la degradación del polímero Vespel® PI es lineal, a diferencia de los termoplásticos que presentan una caída brusca de las propiedades a medida que se acercan y atraviesan su Tg, y posteriormente caen a cero cuando alcanzan su temperatura de fusión (Tm).
Comportamiento de las propiedades isótropas de las formas y piezas mecanizadas de Vespel® PI
El moldeo isostático y el moldeo por compresión producen propiedades isótropas, es decir, propiedades equivalentes en todos los ejes de las formas de Vespel® PI fabricadas mediante estos procesos. Este mismo comportamiento isótropo se traslada a las piezas mecanizadas a partir de las formas.
Las piezas conformadas directamente presentan un comportamiento anisótropo, con propiedades que dependen de la dirección de la presión de conformación aplicada. DuPont colabora con los diseñadores para establecer las condiciones de conformado en función de los requisitos de rendimiento de la pieza.
¿Qué calidades de Vespel® PI hay disponibles?
DuPont ofrece una serie de grados de Vespel® PI. Sus diferentes composiciones se desarrollaron para conseguir mejoras de rendimiento en áreas específicas.
La línea de productos Vespel® SP comprende calidades con grafito y fluoropolímeros en diversas combinaciones para mejorar la fricción y el desgaste con respecto a la calidad Vespel® SP-1 sin relleno. Los rellenos también aportan mayor resistencia, estabilidad dimensional y estabilidad térmica.
Definidos como poliimida de nueva generación, los grados Vespel® SCP aumentan la estabilidad oxidativa térmica del polímero PI y resisten la desgasificación más allá de las capacidades de los productos SP. También hay disponibles grados de Vespel® SCP sin relleno y de mayor resistencia, con propiedades mejoradas de soporte y desgaste.
¿Qué calidades de Vespel® PI en formas mecanizables ofrece Drake?
Drake ofrece formas mecanizables en tres calidades sin relleno y con relleno de grafito de Vespel® PI que sirven para una amplia gama de aplicaciones: Vespel® SP-1, Vespel® SP-21 y Vespel® SCP-5000.
Vespel® SP-1, un grado de poliimida sin relleno, ofrece un rendimiento fiable para piezas mecanizadas que deben funcionar a temperaturas desde niveles criogénicos hasta 300 °C / 570 °F). Además, Vespel® SP-1 puede soportar breves excursiones de temperatura de hasta 482 °C / 900 °F porque no tiene Tg ni punto de fusión medibles por métodos estándar.
Otros atributos de Vespel® SP-1 son la estabilidad oxidativa térmica con baja desgasificación, propiedades aislantes térmicas y eléctricas, y mayor rigidez y ductilidad que los grados rellenos de Vespel® PI.
El contenido de 15% de grafito en Vespel® SP-21 mejora su resistencia a la fricción y al desgaste en comparación con las calidades sin relleno. Esta característica explica su uso frecuente como material para cojinetes de brida y planos, anillos de estanqueidad y para aplicaciones de desgaste por deslizamiento.
Su resistencia a la flexión y su módulo de flexión son superiores a los de Vespel® SP-1 sin relleno. También destaca en estabilidad dimensional medida en condiciones térmicas extremas, y conserva sus propiedades a temperaturas de funcionamiento más elevadas, de 350 °C / 662 °F. Al igual que Vespel® SP-1, el grado SP-21 puede tolerar breves picos de temperatura de hasta 482 °C / 900 °F.
Descrita como una poliimida de nueva generación, Vespel® SCP-5000 se desarrolló para aplicaciones que requieren una mayor estabilidad oxidativa térmica que la que pueden ofrecer los grados tradicionales de PI. Como grado sin relleno, tiene una resistencia mecánica, estabilidad dimensional y tenacidad inherentemente altas. Vespel® SCP-5000 también tiene la resistencia química característica del polímero de poliimida, junto con propiedades dieléctricas que permanecen estables en un amplio intervalo de temperaturas.
Piezas mecanizadas Drake en Vespel® PI
Drake aplica su experiencia en el mecanizado de precisión de polímeros avanzados a toda la familia de formas Vespel® PI. Los recursos incluyen centros de mecanizado CNC de última generación con capacidades de hasta 8 ejes, y operarios e ingenieros expertos en la producción e inspección de piezas para garantizar niveles de calidad elevados y constantes, así como entregas a tiempo.
Sistema de Gestión de la Calidad Alineado con las Industrias de Alta Tecnología
En línea con los requisitos de la industria de alta tecnología para formas y componentes fabricados con materiales avanzados, el Sistema de Gestión de Calidad de Drake Plastics está certificado según las normas AS9100D(2016) e ISO 9001:2015 de la industria aeroespacial mundial. Las normas se aplican a todos los clientes, independientemente del sector o la región.
Vespel® es una marca registrada de E.I. DuPont de Nemours and Company
