Immer Stärke zeigen

Peter Bergmann ist Accounts Manager Vespel, Martin Siesmann ist Vertriebsbeauftragter Vespel bei der Du Pont de Nemours (Deutschland) GmbH in Bad Homburg

Vespel-Teile kombinieren viele erwünschte Eigenschaften von Kunststoff, Metall und Keramik. Die stabilen Benzolringe und die weiteren ringförmigen Molekülanordnungen des Polyimids sorgen auch bei hohen Temperaturen für einen festen Zusammenhalt der Kettenstruktur und ein praktisch duroplastisches Verhalten – Vespel schmilzt oder erweicht nicht unterhalb der Zersetzungstemperatur, die weit über 400 °C liegt.

Dieser feste Zusammenhalt ermöglicht auch das gute Verschleiß- und Reibungsverhalten, das sich durch schmierend wirkende Füllstoffe weiter verbesser lässt.

Schon länger am Markt verfügbar sind die teilkristallinen Vespel-SP-Typen. Eine jüngere Entwicklung sind die auf Hochtemperaturanwendungen ausgelegten amorphen ST-Typen, die eine erhöhte Oxida-tionsstabilität und Zähigkeit bieten.

Beiden Typen gemeinsam sind die Eigenschaften:

– sehr gute Verschleißfestigkeit

Die Druckgeschwindigkeitsgrenze (der pv-Wert) reicht bis 12Mpa?m/s ungeschmiert, mit Schmierung sogar bis 40Mpa?m/s. Diese Werte bleiben aufgrund des duroplastischen Verhaltens von PI über einen ausgedehnten Temperaturbereich erhalten

– im Dauerbetrieb von kryogenen Temperaturen bis zu 288 und kurzfristig bis zu 482 °C einsetzbar

Teile aus Vespel bleiben selbst bei langzeitig einwirkenden hohen Temperaturen über längere Zeiträume gleichbleibend leistungsstark. Da sie (praktisch) nicht schmelzen, lassen sie sich mit Thermoplasten umspritzen.

– hohe mechanische Belastbarkeit selbst bei Temperaturen, die für viele Kunststoffe unerreichbar sind

Die mechanischen Eigenschaften von Vespel sind linear abhängig von der Temperatur. Kerbschlagzähigkeit, Zugfestigkeit und Dehnung, der hohe Elastizitätsmodul und die Druckfestigkeit bei hohen Temperaturen lassen sich mit denen technischer Kunststoffe bei Raumtemperatur vergleichen.

– hohe Dimensionsstabilität – Teile aus Vespel weisen keine erkennbare Glasübergangs- oder Schmelztemperatur auf

Dazu tragen außerdem ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (SP-22 ist in dieser Hinsicht mit Aluminium vergleichbar) sowie ein guter Kriech- und Versprödungswi-derstand bei

– hohe Beständigkeit gegen Lösemittel, Öle und industriell eingesetzte Schmiermittel

– niedrige thermische und elektrische Leitfähigkeit

– bei gleichen Abmessungen geringeres Gewicht als Metallteile

Dies kann zu einer Senkung der Massenträgheit führen. Zudem sind kürzere Ansprechzeiten und schnellere Richtungswechsel möglich, während gleichzeitig die Beschädigung der Berührungsflächen reduziert und eine größere Laufruhe bewirkt wird.

Sowohl aus Vespel SP als auch aus den ST-Typen produziert Du Pont nach Kundenvorgaben Fertigteile nach Maß. Außerdem sind auch spanend zu bearbeitende Halbzeuge für die Herstellung von Prototypen und kleinen Chargen verfügbar. Falls spezielle Toleranzen oder die Komplexität der Geometrie das Direktformverfahren überfordern, ist eine Kombination von direkter Formgebung mit spanender Nachbearbeitung empfohlen.

Gleitlager und Gleitelemente aus Vespel können helfen, Probleme wie erhöhten Abrieb oder Verschleiß, Korrosion, hohe Reibung und Materialermüdung zu reduzieren oder gar vollständig zu beseitigen. Sie leisten dies unter Bedingungen, bei denen die meisten Kunststoffe versagen und viele Metalle in hohem Maße verschleißen.

Besonders positiv für die Textilmaschinenindustrie sind die weitgehende Unempfindlichkeit derartiger Lager und Gleitflächen gegenüber den typischen Verschmutzungen und Flusen, die beim Herstellen, Verarbeiten und Veredeln von Textilien auftreten. Die gute Dämpfung von Vespel ermöglicht zudem leise laufende Maschinen. Textilmaschinenhersteller weltweit haben die vielfältigen Vorteile der Polyimidteile erkannt und setzen diese zum Nutzen ihrer Kunden ein. Sie bewähren sich dort teilweise seit vielen Jahren. Dank der Werkstoffeigenschaften tragen sie maßgeblich zum langzeitig störungsfreien Lauf der Maschinen bei.

Ein besonderes Merkmal der Hochgeschwindigkeits-Jacquard-Maschine EJP-2 von Grosse Webereimaschinen, Neu-Ulm, sind die 1 m langen und 1,4 kg schweren Hubmesser, die sich mit einer Frequenz von bis zu 600 min-1 auf und ab bewegen dabei unter großen Kräften die Kettfäden nach oben und unten ziehen. Um die Messer zu bewegen, setzt zunächst je ein Klemmhebel die oszillierende Drehbewegung der Antriebswelle in auf- und abwärts gerichtete Schwenkbewegungen um. Eine Zugstange ist an ihrem oberen Ende mit dem Klemmhebel und an ihrem unteren Ende mit dem Messer verbunden, so dass die Schwenkbewegungen der Klemmstange in eine lineare Messer-Hubbewegung umgesetzt wird. An den beiden Befestigungsstellen treten radiale Belastungen bis zu 1 000 N und hochfrequente Auslenkungen um kleine Winkeln von 5 bis 7° auf, die von vier verschleißfesten Gleitlagerbuchsen aus Vespel SP-21 ausgeglichen werden.

Du Pont liefert diese Buchsen als direktgeformte, passgenaue Einpress-Teile, die zur Montage keine Nachbearbeitung erfordern. Anders als die zuvor eingesetzten Kugellager funktionieren die Teile über sechs Jahre lang – ohne Schmierung. So bleibt eine Quelle für Verunreinigungen der hochwertigen Gewebe ausgeschlossen.

In den Greiferwebmaschinen G6100 und G6200 von Sulzer Textil, Rueti/Schweiz, befinden sich Vespel-Lagerbuchsen vom Typ SP-21 an den Drehpunkten des Schafttriebs, der den Webschaft 300 mal pro Minute auf und ab bewegt. Dort sorgen sie trotz hoher Zug-Druck-Belastungen und oszillierender Drehbewegungen für dauerhafte Zuverlässigkeit und entsprechend geringen Wartungsaufwand. Aufgrund ihrer hohen Maßhaltigkeit lassen sich die bei Du Pont geformten und spanend feinbearbeiteten Teile problemlos in die entsprechenden Bohrungen in der Winkelschwinge einpressen. Ihr Einsatz spart dadurch Montagezeit und -kosten bei Neumaschinen ebenso wie bei Wartungsarbeiten.

In Vorversuchen hatte Sulzer Textil Tests mit rund vierzig unterschiedlichen Kunststoffen durchgeführt. Keines der hergestellten Muster überstand mehr als vier Wochen Laufzeit – außer der Buchse aus Vespel, die während der Versuche keinen erkennbaren Verschleiß zeigte. Inzwischen hat Sulzer insgesamt rund 1 Million dieser Lagerbuchsen eingesetzt. Ein Großteil davon läuft seit über acht Jahren ohne Probleme.

Auch bei Kugelgelenken in Textilmaschinen steht die Kugelschale unter mechanischer Druckbelastung. Gleichzeitig laufen zwischen Kugel und Kalotte oszillierende Relativbewegungen mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude ab. Zusammen ergeben sich starke Temperaturentwicklungen an den Kontaktflächen, die – insbesondere bei Ausfall des Schmierfilms – die meisten Werkstoffe überfordern. Als langzeitig widerstandsfähig erweisen sich dagegen die Kugelkalotten aus Vespel, die in den Copcentra Hochleistungs-Kettenwirkautomaten der Liba Maschinenfabrik, Naila, im Einsatz sind.

Die Mustersteuerung dieser Tricot-Maschinen erfolgt mit Hilfe waagrecht geführter Gleitschieber. Die Verbindung zwischen diesen und den Legebarren, die mit über 3 000 Hz kurzhubig in vier Raumachsen schwingen, übernimmt eine 350mm lange Schubstange, an deren beiden Enden sich die Vespel-Kalotten befinden. Eine Spiralfeder sorgt dafür, dass Legebarren, Stößel und Antrieb im Betrieb mit einer Kraft von 1 000 bis 1 500 N gegeneinander verspannt sind.

Du Pont liefert die Kugelkalotten in Form direktgeformter Teile, die anschließend durch Feindrehen fertigbearbeitet werden. Dabei sorgt der Typ SP-21 mit seiner Graphitfüllung für lange Lebensdauer und entsprechend geringen Wartungsaufwand sowie kurze Stillstandszeiten. Ein zusätzliches Schmiermittel ist nicht notwendig.

Bei der Veredlung von Textilien werden die Bahnen oft mit hoher Geschwindigkeit und bei zum Teil sehr hohen Temperaturen durch lange Maschinen transportiert. Bei der Spannmaschine HN von Brückner Trockentechnik, Leonberg, sind die Ware haltenden Nadeln (Nadelleistenträger) oder Kluppen an horizontal umlaufenden Transportketten befestigt. Diese Transporteinrichtung mit einem Eigengewicht von bis zu 15 kg/m läuft mit Geschwindigkeiten bis zu 200 m/min bei Temperaturen bis 230 °C.

Die Kluppen oder Nadelleistenträger nehmen sowohl horizontal als auch vertikal wirkende Kräfte auf. Sie sind während ihrer Bewegung durch die Maschine in jeder dieser beiden Belastungsrichtungen separat gelagert. Kugellager nehmen die horizontale Last auf. Die senkrechte Kraftkomponente wirkt auf waagrecht angeordnete Gleitschienen.

Dabei kommen bei Brückner zwei Prinzipien zum Einsatz:

– Entweder ist auf jede Kluppe/jeden Nadelleistenträger ein kurzer Gleitstreifen aus Vespel aufgenietet, der dann gegen eine Stahlschiene läuft oder

– die Kluppe/der Nadelleistenträger selbst läuft gegen eine mit der Kettenschiene verbundene, bis zu 40 m lange Gleitschiene aus Vespel, die aus rund 300 mm langen Einzelabschnitten zusammengesetzt ist

In beiden Fällen laufen die Kluppen/Nadelleistenträger ungeschmiert gegen Vespel, so dass Verunreinigungen der Textilien durch die sonst notwendigen Öle ausgeschlossen sind. Je nach Beanspruchung der Spannmaschinen erreichen derartige Gleitschienen Lebensdauern von bis zu sieben Jahren.

In hohen Stückzahlen laufen Vespel-Polyimidteile nicht nur in Textilmaschinen, sondern auch in Flugzeugmotoren, Pkw, Lkw und Geländefahrzeugen, Landwirtschafts- und Büromaschinen oder elektronischen Geräten. Überall tragen sie zum störungsfreien, kostengünstigen Betrieb, zu kurzen Stillstandzeiten, hoher Produktivität und einer niedrigen Zahl von Gewährleistungsfällen bei.

Ausführliche Informationen

Vespel Polyimid-Teile

KEM 437

Technische Kunststoffe

KEM 438

Internet

Engineering Polymers, einer der größten Geschäftsbereiche des global tätigen Unternehmens Du Pont, produziert und vertreibt

– Crastin PBT und Rynite PET thermoplastische Polyester

– Delrin Polyacetale

– Hytrel thermoplastische Polyesterelastomeren

– Minlon mineralgefüllte Polyamide

– Tynex Filamente

– Vespel Polyimidteile

– Zenite LCP flüssigkristalline Kunststoffe und

– Zytel Polyamide

Diese Produkte werden weltweit in der Luft- und Raumfahrt, im Gerätebau, in der Automobil- sowie der Elektrik- und Elektronik-Industrie, für Verbrauchsgüter, in der allgemeinen Industrie sowie für Sportartikel und viele andere Anwendungen eingesetzt.