Vespel® est la marque déposée des pièces et formes usinées en polyimide (PI) de DuPont.
Au cours de ses plus de 50 ans d’histoire, la gamme de produits Vespel SP a évolué pour devenir une famille de grades qui prolongent la durée de vie et la fonctionnalité des composants et répondent aux exigences des applications dans de nouveaux environnements difficiles. Plus récemment, les formulations Vespel SCP ont été développées avec une stabilité thermique à l’oxydation significativement améliorée.
Aujourd’hui, la gamme de produits Vespel se compose d’un large éventail de Grades. Chacun d’entre eux possède des propriétés adaptées aux exigences d’applications spécifiques. En raison du nombre et de la diversité des produits de la famille Vespel PI, il est important de comprendre les différences de performance afin d’obtenir le meilleur équilibre entre performance et coût pour chaque application.
Quelles sont les propriétés de Vespel® PI ?
Plusieurs propriétés intrinsèques au polyimide placent Vespel PI dans le peloton de tête des polymères avancés pour ce qui est des propriétés globales. Bien que les performances réelles dépendent de l’application, toutes les Grades présentent ces caractéristiques générales :
- Plage de température de fonctionnement allant des niveaux cryogéniques à 300 °C (572 °F) en continu
- Tolérance à des écarts de température à court terme pouvant atteindre 500 °C (932 °F).
- Module élevé, résistance à la compression, résistance au fluage et ténacité.
- Valeurs PV élevées pour les applications de roulements avec des limites de vitesse de pression à sec jusqu’à 12 MPa m/s ; plus élevées avec la lubrification
- Résistance diélectrique élevée, propriétés d’isolation électrique et thermique
- Résistance à une large gamme de produits chimiques et de solvants
- Faible dégazage
- Très résistant aux radiations ionisantes
Une caractéristique notable du polymère polyimides est son point de ramollissement ou sa température de transition vitreuse (Tg) qui est très proche de sa température de décomposition. Avec Vespel PI, ce point se situe bien au-delà de 400 °C (752 °F). Ce comportement se traduit par des différences importantes entre Vespel® PI et d’autres thermoplastiques de haute performance :
- Rétention des propriétés en fonction de la température : Les propriétés mécaniques de la plupart des polymères thermoplastiques avancés diminuent fortement lorsque les matériaux approchent de leur Tg ou point de ramollissement. Cependant, les propriétés de résistance et de module des grades de polyimides Vespel diminuent de manière presque linéaire à mesure que la température augmente.
- Production de formes et de pièces : En tant que véritable polymère polyimide, le Vespel PI n’a pas de phase de fusion et ne peut pas être extrudé par fusion ou moulé par injection. Les formes et les pièces sont fabriquées par moulage par compression ou isostatique de la poudre de PI à des pressions et des températures élevées, comme pour le frittage de pièces métalliques en poudre. Les variations de la technologie produisent des formes différentes : Les barres PI de Vespel sont fabriquées par moulage isostatique, les plaques et les disques sont moulés par compression, et les pièces sur mesure sont formées directement et frittées.
- Propriétés isotropes liées aux méthodes de production : Le moulage isostatique et le moulage par compression confèrent des propriétés isotropes aux formes en Vespel PI. En outre, les formes Vespel PI ne contiennent pas de fibres de verre ou de carbone. Cela signifie que la stabilité dimensionnelle et les propriétés restent les mêmes dans toutes les directions à l’intérieur de la forme. Les pièces usinées à partir des formes Vespel présentent le même comportement isotrope.
En quoi les Grades Vespel® SP et Vespel SCP sont-ils différents ?
La gamme des Grades Vespel® SP s’est élargie au cours des 50 dernières années pour répondre aux exigences changeantes des applications. La gamme de produits propose des Grades avec différentes combinaisons et niveaux de charges qui améliorent la résistance, la stabilité, les propriétés électriques et les caractéristiques de frottement et d’usure du polymère Vespel® PI de base.
Les grades Vespel PI pour roulements et usure (à gauche) et les grades non chargés sont disponibles dans une gamme de formes pour l’usinage.
Les progrès rapides de l’équipement des engins spatiaux ont relevé la barre des exigences de performance du Vespel PI. Compte tenu des défis posés par la maintenance et le remplacement des pièces, la fiabilité à long terme des composants ne peut être compromise. Les matériaux doivent fonctionner dans des environnements radicalement différents qui peuvent inclure des températures élevées, des conditions de vide et de cryogénie, des radiations et des excursions de courte durée à des températures élevées et intenses.
Les Grades Vespel SCP ont été développés pour répondre à ces défis de haute performance. Par rapport aux Grades SP, ils offrent une amélioration significative de la stabilité thermique à l’oxydation à long terme pour la conservation des propriétés, une excellente résistance au frottement et à l’usure, une plus grande résistance mécanique et une plus grande stabilité dimensionnelle.
Grades et applications de Vespel® PI
Plusieurs caractéristiques de performance sont communes à toutes les Grades des familles de produits PI Vespel SP et SCP. Les paragraphes suivants résument les différences de performance ainsi que les applications typiques liées au profil de performance de chaque grade PI de Vespel.
Les Grades Vespel® SP et Vespel® SCP suivent le rythme de la technologie appliquée
Les grades Vespel PI ont suivi le rythme des besoins des industries de haute technologie en matériaux qui doivent fonctionner de manière fiable dans des applications soumises à des conditions de plus en plus extrêmes.
Les formes usinables et les pièces usinées directement dans les Grades Vespel SP ont fait leurs preuves dans les applications de frottement et d’usure, structurelles et électriques. Ils conservent leurs propriétés lorsqu’ils sont exposés à des températures cryogéniques et élevées, à des radiations et à de nombreux solvants et autres produits chimiques. Les nouveaux grades SCP offrent les propriétés traditionnelles du Vespel PI associées à une plus grande stabilité thermique à l’oxydation et à une plus grande résistance, élargissant ainsi la gamme d’applications de ce polymère avancé à un nombre croissant de composants d’équipements pour l’aérospatiale et les engins spatiaux.
FAQ Vespel® PI
Vespel® PI peut-il être moulé par injection ?
Le polymère polyimides n'est pas transformable par fusion et ne peut pas être moulé par injection. Les pièces de configuration simple ou complexe sont fabriquées par formage direct. Les formes de Vespel PI destinées à être usinées en pièces de précision sont disponibles sous forme de disques et de plaques moulés par compression, et de barres moulées par isostatisme.
Qui fabrique les pièces en Vespel® ?
DuPont fabrique des pièces en Vespel directement formées. La société fabrique également des barres, des plaques et des disques destinés à être usinés en pièces. Les formes usinables sont disponibles pour les entreprises d'usinage techniquement qualifiées et correctement équipées.
Vespel® PI est-il cher ?
Vespel PI est un matériau haut de gamme. Comme d'autres polymères avancés, il est rentable lorsqu'il est spécifié pour les avantages qu'il offre. Par exemple, il prolonge la durée de vie des composants et minimise la nécessité de les remplacer dans des environnements auxquels de nombreux plastiques et métaux ne peuvent résister. Il est également spécifié pour sa fiabilité dans les équipements des engins spatiaux où la défaillance des composants peut avoir des effets catastrophiques.
Quelle est la différence entre Vespel® SP et Vespel® SCP ?
Les Grades Vespel SP sont les grades PI traditionnels spécifiés depuis plus de 50 ans pour leur combinaison de propriétés de frottement et d'usure, de résistance chimique, de propriétés électriques, de haute résistance et de performance à des températures extrêmes cryogéniques et élevées. Les Grades Vespel SCP sont basés sur une technologie avancée de polyimides et de charges qui améliorent la solidité et la résistance à l'oxydation thermique.
Existe-t-il d'autres plastiques polyimides comme le Vespel® PI ?
Le Vespel est le polyimides le plus largement spécifié. Selon la forme, le Vespel PI répond aux exigences des normes ASTM D6456, MIL-R-46198 et AMS 3644G. Les autres produits de polyimides ne répondent généralement pas à toutes les exigences de ces spécifications. D'autres matériaux PI non transformables par fusion comprennent Meldin® PI, Duratron® PI et TECASINT® PI. Parmi les variantes du polymère PI, citons le Torlon® PAI, chimiquement un polyamide-imide, et l'Ultem® PEI, ou polyétherimide. Il s'agit dans les deux cas de polymères à ultra-hautes performances transformables par fusion, qui peuvent être moulés par injection dans des pièces et extrudés dans des pièces usinées.