Vespel® ポリイミド:航空宇宙分野で選ばれる材料
デュポン Vespel® ポリイミド
Vespel®はデュポンの独自高性能ポリイミド材料ラインで、要求の厳しい航空宇宙、半導体、輸送用途向けに設計されています。ファスナー(ネジ、ワッシャー、ナット)からカスタムバルブシール、スラストワッシャー、ピントルチップ、アクチュエーターガイドブッシュまで、Vespel®は比類なき機械的、熱的、化学的耐性を提供します。
本記事は航空宇宙用途に焦点を当て、バルブシートとシールで優れた性能を発揮するSP1とSP21グレードを紹介します。
金属対金属のバルブシールは、剛性表面が微細な不規則性に追従できないため、リーク経路を作りやすいです。潤滑剤がない場合、金属部品の摺動はガリング(焼き付き)を引き起こし、デブリがシステムを汚染し、バルブの固着や故障の原因となります。
エンジニアリング熱可塑性樹脂
ナイロン、PCTFE、PEEKなどの高性能エンジニアリング熱可塑性樹脂は、室温で中程度の弾性率を持ち、微細な表面不完全性に適合し、金属に対する低摩擦を維持できます。これにより滑らかな動作と長寿命が得られます。
しかし、高温ではこれらのプラスチックは軟化し、クリープし、応力緩和がより速く進行します。また、脆い破片に劣化することもあり、高い熱膨張係数が金属対向部品とミスマッチし、新たなリーク経路を生むことがあります。極低温環境では、同じ材料が硬く脆くなり、圧縮荷重下でクラックリスクが生じ、最終的にバルブ故障に至ります。
Vespel® SP1 – 非充填ポリイミド

- 優れた電気絶縁性
- 応力緩和に対する高い耐性
- 優れた熱絶縁性と安定性
- 極低温から260°C(500°F)までの連続使用温度
- クリープ耐性と金属比での軽量性
- 優れた耐摩耗・摩擦性能
- 経時的な弾性率維持と衝撃耐性
- 外部潤滑不要
- 低く一貫した熱膨張・収縮率
Vespel® SP21 – 15%グラファイト充填グレード
SP21はSP1のすべての利点を保持し、さらに以下を追加します:
- 摩擦係数の低減による寸法安定性の向上
- 液体酸素システムとの適合性
- 高い自然発火温度
デュポン Vespel® SP1は熱硬化性ポリイミドで、260°C(500°F)まで顕著な弾性率(剛性)を保持し、短期的には900°Fまで耐えます。高圧・高温下でも弾性率が安定し、航空宇宙バルブシート・シールに最適で、極低温条件でも信頼性高く機能します。
Vespel® SP21の用途
高高度、極地、宇宙空間で動作するバルブは極端な寒冷に曝されます。PCTFEなどの一般的なシート材料は150K以下で脆くなります。SP21の圧縮強度は極低温でも強靭で、延性を保ち脆性破壊を防ぎながら高圧シールを維持します。
NASAは、Ares I上段J-2Xエンジンを含む高性能宇宙船バルブ向けに、複数のVespel®グレードを承認しています。
Vespel®グレード選定時は、温度、圧力、化学曝露、機械的負荷などの運用条件を評価し、用途に最適な変種を選択してください。
注記:Vespel®は医療用インプラントや、内部体液・組織と接触する用途には使用しないでください。
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