Perspectiva general de la polieterimida (PEI)
La polieterimida (PEI) es un miembro de la familia de materiales de poliimida de alto rendimiento que también incluye la poliamida imida (PAI). La estructura polimérica del PEI, un termoplástico amorfo, incluye enlaces éter (E) a la estructura molecular de la poliimida (PI). Esta modificación permite procesar el PEI por fundición mediante moldeo por inyección y extrusión, una limitación de los materiales de poliimida tradicionales, como Vespel® PI.
En su forma básica, la polieterimida es de color ámbar transparente. Su rendimiento se caracteriza por una elevada relación resistencia-peso con retención de la resistencia hasta 200°C (390°F), resistencia a largo plazo a la oxidación térmica, buenas propiedades eléctricas y resistencia inherente a los productos químicos y a la llama. El PEI también es conocido por conservar sus propiedades tras una exposición prolongada al vapor y al agua caliente, una ventaja para los equipos de procesamiento de alimentos y las aplicaciones médicas que requieren una limpieza o esterilización agresivas.
La proliferación de grados de PEI desde su introducción incluye varios con distintos niveles de refuerzo de fibra de vidrio que aumentan la resistencia estructural del termoplástico de alto rendimiento.
La División de Plásticos de General Electric Company desarrolló y comercializó la polieterimida en 1982 bajo la marca comercial Ultem™PEI. El negocio de plásticos, con su extensa lista de polímeros, incluido el Ultem PEI, un material exclusivo de GE, fue adquirido posteriormente por SABIC Plastics.
Grados de resina PEI, proveedores
SABIC sigue siendo el único productor de resinas Ultem PEI y abastece al mercado mundial desde sus plantas de EE.UU. y España.
A partir de la forma transparente inicial del material, la línea de productos Ultem PEI se amplió rápidamente para responder a los requisitos de una creciente lista de aplicaciones en múltiples industrias. Se añadió una amplia gama de colores estándar y personalizados para servir a aplicaciones aeronáuticas, médicas y alimentarias. Las distintas formas de PEI Ultem incluyen gránulos moldeables y extrudibles y polvos de recubrimiento para adaptarse a los métodos de producción y aplicaciones más habituales del material. Varias de las calidades granuladas de moldeo y extrusión también contienen aditivos para mejorar la procesabilidad.
Entre los grados de rendimiento modificado, las formulaciones reforzadas con vidrio se utilizan especialmente en aplicaciones estructurales en entornos severos, donde la resistencia inherente del PEI a las altas temperaturas, al vapor a presión y a muchos productos químicos agresivos también es ventajosa.
Formas de PEI en stock; Tubo de PEI sin soldadura Drake's Ultem 2300
En la industria de formas en bruto se pueden encontrar fácilmente varios grados de PEI Ultem sin relleno y modificado, como varilla y placa mecanizables. Drake también ofrece estos productos previa solicitud.
Uno de los grados de PEI reforzado con fibra de ultra alto rendimiento más utilizados es el PEI Ultem 2300 reforzado con vidrio al 30%. También es el principal material de PEI de Drake Plastics, con productos disponibles en forma de Seamless Tube® y piezas mecanizadas y moldeadas por inyección. Hay otras formas y calidades de PEI Ultem disponibles bajo pedido, normalmente con mínimos modestos.
El tubo sin soldadura Ultem 2300, una configuración mecanizable exclusiva desarrollada por Drake, alcanza un nivel de rendimiento superior al que se consigue en piezas mecanizadas a partir de varilla y placa. Su configuración sin costuras elimina los problemas asociados a las líneas de soldadura, habituales en los tubos termoplásticos extruidos de pared gruesa. También ofrece una economía convincente para componentes cuyas configuraciones se prestan al mecanizado a partir de tubo en lugar de varilla.
Características de rendimiento del PEI Ultem 2300
La adición de un 30% de refuerzo de fibra de vidrio fresada proporciona al PEI Ultem 2300 un aumento sustancial de la rigidez y la estabilidad dimensional a temperaturas extremas con respecto a los grados sin relleno, al tiempo que mantiene las ventajas de rendimiento inherentes al polímero.
Las propiedades térmicas bajo carga del PEI Ultem 2300 le otorgan una posición adecuada dentro de la relativamente pequeña familia de materiales de ultra alto rendimiento. Tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de 215°C (419°F). El 30% de refuerzo de fibra de vidrio eleva su temperatura de deformación por calor a 210°C (410°F), aproximadamente un 10% más que el grado no reforzado. En cuanto a la estabilidad dimensional frente a fuertes variaciones de temperatura, su coeficiente de dilatación térmica lineal (CLTE) de 1,1 E-5/°F(1,98 E-5/°C) rivaliza con el aluminio de calidad aeronáutica.
Resistencia estructural y estabilidad
Los grados no reforzados de PEI Ultem ofrecen rigidez y estabilidad inherentes a altas temperaturas bajo carga. La adición de un 30% de refuerzo de fibra de vidrio confiere a Ultem 2300 un importante paso adelante en su comportamiento estructural. Su módulo de flexión de 8.960 MPa (1.300.000 psi) es más de dos veces y media mayor que el del PEI Ultem no reforzado, y da lugar a frecuentes especificaciones del grado 2300 para aplicaciones de manipulación de productos químicos que experimentan elevadas cargas físicas cercanas a su temperatura de transición vítrea.
Estabilidad hidrolítica
Como todos los grados de PEI Ultem, el PEI Ultem 2300 resiste la degradación de sus propiedades físicas cuando se somete a vapor y se expone al agua durante periodos prolongados. Su baja absorción de humedad (0,90% en peso a la saturación) y su estabilidad dimensional resultante lo convierten en un buen candidato para componentes de bombas y conectores eléctricos que requieren resistencia a la temperatura y a los productos químicos y alta resistencia, junto con la conservación de dimensiones precisas en condiciones húmedas.
Alta rigidez dieléctrica
Las propiedades eléctricas inherentes al polímero Ultem PEI se trasladan también al Ultem 2300 reforzado con vidrio. Con 770 V/mil en aceite y 630 V/mil en aire, la rigidez dieléctrica del Ultem 2300 da lugar a frecuentes especificaciones para el termoplástico de alto rendimiento en componentes de aislamiento y aislamiento eléctrico. Las aplicaciones típicas incluyen conectores eléctricos, carcasas y cuerpos de dispositivos, bobinas y bloques de terminales. La resina base de Ultem PEI ofrece la mayor rigidez dieléctrica de todos los termoplásticos disponibles en el mercado (independientemente de que sea un polímero semicristalino o amorfo).
Resistencia a las grietas por tensión ambiental
El PEI Ultem supera a muchos otros termoplásticos amorfos en resistencia química debido a su estructura polimérica basada en la poliimida. El termoplástico de alto rendimiento resiste la exposición a la mayoría de los fluidos de automoción y aeronáuticos, hidrocarburos alifáticos, alcoholes, ácidos y soluciones acuosas débiles. Debido a la variabilidad de las concentraciones químicas, las temperaturas y las cargas físicas, todas las aplicaciones de PEI Ultem y de cualquier otro material deben probarse en condiciones reales para determinar la idoneidad de un material para su uso.
Inflamabilidad y generación de humos
El PEI Ultem 2300, como la mayoría de los grados de PEI, presenta una resistencia inherente a la llama sin necesidad de aditivos ignífugos. Tiene un índice de oxígeno limitante (LOI) del 50% y lleva las clasificaciones UL94 V-0 y 94 V5A en espesores específicos probados por UL. El grado de PEI reforzado con vidrio al 30% también genera poco humo, lo que lo convierte en candidato para determinados componentes estructurales y eléctricos de los aviones.
Ventajas de rendimiento y coste: Tubo sin soldadura de PEI Ultem 2300® de Drake
Drake Plastics desarrolló su tecnología de proceso Seamless Tube® para superar los problemas de rendimiento asociados a la integridad de la línea de soldadura en el tubo extruido de pared gruesa. Esta configuración única de la forma de la culata también ofrece otras ventajas tanto en rendimiento como en coste en piezas y componentes mecanizados acabados.
Mayor resistencia
El tubo sin soldadura Ultem 2300 PEI de Drake presenta una resistencia al aro muy superior a la de las configuraciones tubulares mecanizadas a partir de varilla. Pruebas independientes de rotura demuestran que el tubo sin soldadura ofrece el doble de resistencia a la rotura, un factor importante para las piezas que experimentan presiones y cargas internas o externas elevadas.
Como el tubo sin soldadura se fabrica con un flujo uniforme en toda la sección transversal, elimina las líneas débiles de «soldadura» y soporta cargas de tensión radial interna o externa mucho mayores.
Mayor estabilidad dimensional
El tubo sin soldadura Ultem 2300 PEI de Drake tiene un coeficiente de dilatación térmica lineal (CLTE), tanto en el diámetro exterior como en el interior, muy similar a los valores de flujo de entrada de la hoja de datos de la resina del proveedor. Esta consistencia es el resultado de la experiencia de Drake Plastics en la producción de tubo sin soldadura con una orientación uniforme de las fibras en toda su circunferencia.
Mayor control de la tolerancia en el mecanizado
Los clientes de mecanizado de Drake informan de un mejor control de la tolerancia, especialmente en la redondez y la concentricidad, con el tubo sin soldadura frente a la varilla y la chapa.
Cuando se mecanizan piezas cilíndricas a partir de un vástago, su diámetro exterior puede encogerse cuando se extrae el material para obtener una configuración circular. Esto se debe a que, durante la extrusión por fusión de una varilla termoplástica, la masa de material del núcleo de la varilla suele enfriarse a un ritmo lento, lo que produce un nivel de tensión interna diferente al de la parte exterior, que se enfría más rápidamente. El núcleo también «une» la zona exterior de la varilla. Cuando se mecaniza, el diferencial de tensión interna del núcleo frente al perímetro de la varilla puede hacer que la pieza mecanizada se deforme y adopte una forma ovalada.
El tubo sin costura Ultem 2300 PEI de Drake elimina el material del núcleo y muestra un comportamiento uniforme en toda la sección transversal cuando se mecaniza.
Reducción de la pérdida de material y del tiempo de mecanizado
Con el tubo sin soldadura Ultem 2300 PEI, se elimina la perforación y el tamaño y la tolerancia del diámetro interior se pueden mecanizar con rapidez y precisión. Esto reduce significativamente la pérdida de material asociada al mecanizado de configuraciones circulares por extracción del núcleo de la barra. También reduce las horas de perforación y el desgaste de la herramienta, que pueden ser significativos con materiales reforzados con fibra abrasiva como el Ultem 2300 PEI.
Combinaciones OD/ID con entrega rápida
El tubo sin soldadura Ultem 2300 PEI sirve para muchas operaciones de mantenimiento y reparación en los sectores del petróleo y el gas y otros sectores en los que la rapidez de respuesta es fundamental para mantener las operaciones. Drake produce una amplia gama de combinaciones de diámetro exterior e interior de tubos sin costura Ultem 2300 PEI para una entrega rápida. La gama de tamaños también permite la eficiencia del material y el mecanizado, ventajas que se alinean precisamente con la filosofía de fabricación ajustada de Drake.
Aplicaciones típicas del tubo sin soldadura PEI Ultem 2300
- Componentes estructurales, anillos, juntas en equipos de procesamiento de petróleo y gas y productos químicos.
- Aislantes térmicos; aislantes y aisladores eléctricos.
- Componentes estructurales de aeronaves, conectores eléctricos, carcasas de componentes e iluminación.
- Bloques de conectores eléctricos, cuerpos y bobinas de bobinas.
