폴리에테르이미드(PEI) 개요
폴리에테르이미드(PEI)는 폴리아미드이미드(PAI)를 포함하는 고성능 소재인 폴리이미드 계열에 속하는 제품입니다. 비정질 열가소성 플라스틱인 PEI는 폴리이미드(PI) 분자 구조에 에테르(E) 결합을 포함하는 고분자 구조입니다. 이러한 개량을 통해 PEI는 사출 성형 및 압출을 통해 용융 가공할 수 있는데, 이는 Vespel® PI와 같은 기존 폴리이미드 소재의 한계입니다.
기본 형태인 폴리에테르이미드는 투명한 호박색입니다. 최대 390°F(200°C)까지 강도를 유지하는 높은 중량 대비 강도 비율, 열 산화에 대한 장기적인 내성, 우수한 전기적 특성, 고유한 내화학성 및 내염성 등이 특징입니다. 또한 PEI는 증기와 온수에 장시간 노출된 후에도 특성을 유지하는 것으로도 인정받고 있으며, 이는 강력한 세척이나 살균이 필요한 식품 가공 장비 및 의료 분야에 유용합니다.
도입 이후 다양한 유리 섬유 강화 수준을 가진 PEI 등급이 확산되면서 고성능 열가소성 플라스틱의 구조적 강도를 높여주는 여러 가지 제품이 출시되었습니다.
제너럴 일렉트릭의 플라스틱 사업부는 1982년 폴리에테르이미드를 개발하여 Ultem™PEI라는 상표명으로 상업화했습니다. GE 고유의 소재인 Ultem PEI를 비롯한 광범위한 폴리머를 보유한 플라스틱 사업부는 나중에 SABIC 플라스틱에 인수되었습니다.
PEI 수지 등급, 공급업체
사빅은 미국과 스페인의 공장에서 전 세계 시장에 공급하는 유일한 Ultem PEI 수지 생산업체로 남아 있습니다.
초기의 투명한 형태의 소재에서 출발한 Ultem PEI 제품 라인은 여러 산업 분야에서 점점 늘어나는 애플리케이션의 요구 사항을 충족하기 위해 빠르게 확장되었습니다. 항공기, 의료 및 식품 관련 애플리케이션을 지원하기 위해 다양한 표준 및 사용자 지정 색상이 추가되었습니다. 다양한 형태의 Ultem PEI는 성형 및 압출 가능한 펠릿과 코팅 분말을 포함하여 재료의 가장 일반적인 생산 방법과 용도에 맞게 사용할 수 있습니다. 일부 펠릿 성형 및 압출 제품에는 가공성을 개선하기 위한 첨가제가 포함되어 있습니다.
성능 강화 등급 중에서도 유리 강화 배합은 고온, 가압 증기 및 여러 가지 독성 화학 물질에 대한 PEI 고유의 내성이 유리한 가혹한 환경의 구조물용으로 특히 널리 사용되고 있습니다.
PEI 스톡 형상, Drake의 Ultem 2300 PEI 심리스 튜브®
여러 가지 비충진 및 수정된 등급의 Ultem PEI는 가공 가능한 막대 및 판재로 재고 형상 산업에서 쉽게 사용할 수 있습니다. Drake는 요청 시 이러한 제품도 제공합니다.
초고성능 섬유 강화 PEI 등급 중 가장 널리 사용되는 제품 중 하나는 30% 유리 강화 Ultem 2300 PEI입니다. 또한 심리스 튜브® 및 기계 가공 및 사출 성형 부품의 형태로 제공되는 제품과 함께 드레이크 플라스틱의 주요 PEI 소재이기도 합니다. 요청 시 다른 Ultem PEI 모양과 등급을 사용할 수 있으며, 일반적으로 최소 금액이 적습니다.
Drake가 개발한 고유한 가공 가능한 구성인 Ultem 2300 심리스 튜브는 로드 및 플레이트로 가공된 부품에서 더 높은 수준의 성능을 구현합니다. 이음매 없는 구성으로 벽이 두꺼운 압출 열가소성 플라스틱 튜브에서 흔히 발생하는 용접 라인과 관련된 문제를 제거합니다. 또한 막대가 아닌 튜브로 가공하는 데 적합한 구성의 부품에 대해 강력한 경제성을 제공합니다.
Ultem 2300 PEI 성능 특성
30%의 밀링 유리 섬유 보강재를 추가한 Ultem 2300 PEI는 폴리머 고유의 성능 이점을 유지하면서 비보강재에 비해 극한 온도에서 강성과 치수 안정성을 크게 향상시켰습니다.
Ultem 2300 PEI는 하중 하에서의 열 특성으로 인해 비교적 작은 초고성능 소재 제품군 내에서 적절한 위치를 차지하고 있습니다. 유리 전이 온도(Tg)는 419°F(215°C)입니다. 30% 유리 섬유 강화는 열 변형 온도를 410°F(210°C)로 높여 강화되지 않은 등급보다 약 10% 더 높습니다. 극심한 온도 변화에 따른 치수 안정성 측면에서 1.1 E-5/°F(1.98 E-5/°C)의 선형 열팽창 계수(CLTE)는 항공기 등급 알루미늄에 필적하는 수치입니다.
구조적 강도 및 안정성
비강화 등급의 Ultem PEI는 부하가 걸린 고온에서 고유한 강성과 안정성을 제공합니다. 유리 섬유 보강재를 30% 추가하여 Ultem 2300의 구조적 성능을 크게 향상시켰습니다. 1,300,000 psi(8,960 MPa)의 굴곡 계수는 강화되지 않은 Ultem PEI보다 2.5배 이상 높기 때문에 유리 전이 온도에 근접하는 높은 물리적 부하가 발생하는 화학 취급 애플리케이션에 2300 등급으로 자주 사양이 변경됩니다.
가수분해 안정성
모든 Ultem PEI 등급과 마찬가지로 Ultem 2300 PEI는 증기와 물에 장시간 노출될 경우 물성 저하를 방지합니다. 낮은 수분 흡수율(포화 시 중량 대비 0.90%)과 그에 따른 치수 안정성으로 인해 습한 조건에서 정확한 치수를 유지하면서 온도 및 내화학성과 높은 강도를 필요로 하는 펌프 부품 및 전기 커넥터에 적합합니다.
높은 유전체 강도
Ultem PEI 폴리머의 고유한 전기적 특성은 유리 강화 Ultem 2300에도 그대로 적용됩니다. 오일에서 770V/밀, 공기 중에서 630V/밀의 절연 내력을 측정하는 Ultem 2300은 전기 절연 및 절연 부품에 사용되는 고성능 열가소성 수지로 자주 사양됩니다. 일반적인 응용 분야에는 전기 커넥터, 장치 하우징 및 본체, 코일 보빈 및 단자대가 포함됩니다. Ultem PEI의 기본 수지는 시중에서 판매되는 열가소성 수지 중 가장 높은 절연 강도를 제공합니다(반결정성 또는 비정질 폴리머 여부와 관계없이).
환경 스트레스 균열 저항성
Ultem PEI는 폴리이미드 기반 폴리머 구조로 인해 내화학성 측면에서 다른 많은 비정질 열가소성 플라스틱보다 우수한 성능을 발휘합니다. 고성능 열가소성 플라스틱은 대부분의 자동차 및 항공기 유체, 지방족 탄화수소, 알코올, 산 및 약한 수용액에 대한 노출을 견뎌냅니다. 화학 농도, 온도 및 물리적 부하의 가변성 때문에 Ultem PEI 및 기타 모든 소재의 모든 적용은 실제 조건에서 테스트하여 소재의 사용 적합성을 결정해야 합니다.
인화성 및 연기 발생
Ultem 2300 PEI는 대부분의 PEI 등급과 마찬가지로 난연성 첨가제 없이도 내재적 난연성을 발휘합니다. 제한 산소 지수(LOI)는 50%이며 특정 UL 테스트 두께에서 UL94 V-0 및 94 V5A 등급을 획득했습니다. 30% 유리 강화 PEI는 또한 연기가 적게 발생하므로 항공기의 특정 구조 및 전기 부품에 사용할 수 있습니다.
성능 및 비용 이점: Drake의 Ultem 2300 PEI 심리스 튜브®
드레이크 플라스틱은 벽이 두꺼운 압출 튜브의 용접 라인 무결성과 관련된 성능 문제를 극복하기 위해 심리스 튜브® 공정 기술을 개발했습니다. 이 독특한 스톡 형상 구성은 완제품 가공 부품 및 구성 요소의 성능과 비용 측면에서 몇 가지 다른 이점도 제공합니다.
더 높은 강도
Drake의 Ultem 2300 PEI 심리스 튜브는 막대로 가공된 튜브 구성에 비해 훨씬 더 높은 후프 강도를 보여줍니다. 독립적인 파열 테스트 결과, 심리스 튜브는 내부 또는 외부의 높은 압력과 하중을 받는 부품에 중요한 요소인 파열에 대한 저항력이 2배 더 높은 것으로 나타났습니다.
심리스 튜브는 단면 전체에 균일한 흐름으로 제작되기 때문에 약한 “용접” 라인을 없애고 훨씬 더 큰 내부 또는 외부 반경 방향 응력 하중을 견딜 수 있습니다.
향상된 치수 안정성
Drake의 Ultem 2300 PEI 심리스 튜브는 OD와 ID 모두 선형 열팽창 계수(CLTE)가 수지 공급업체의 수지 데이터 시트 인플로우 값과 거의 유사합니다. 이러한 일관성은 전체 둘레에 걸쳐 섬유 방향이 균일한 심리스 튜브를 생산하는 Drake Plastics의 전문성에서 비롯됩니다.
가공 시 공차 제어 능력 향상
Drake의 가공 고객들은 심리스 튜브와 로드 및 플레이트 스톡을 사용하면 특히 진원도와 동심도에서 더 나은 공차 제어가 가능하다고 보고합니다.
막대로 원통형 부품을 가공하는 경우, 재료를 코어링하여 원형으로 만들면 OD가 줄어들 수 있습니다. 이는 열가소성 플라스틱 봉의 용융 압출 과정에서 봉의 코어에 있는 재료 덩어리는 일반적으로 느린 속도로 냉각되어 더 빨리 냉각되는 외부 부분과 다른 내부 응력 수준을 생성하기 때문입니다. 코어는 또한 막대의 바깥쪽 영역을 “바인딩”합니다. 가공할 때 코어와 로드 둘레의 내부 응력 차이로 인해 가공된 부품이 뒤틀리고 타원형 모양이 될 수 있습니다.
Drake의 Ultem 2300 PEI 심리스 튜브는 코어 소재를 제거하여 가공 시 단면 전체에서 일관된 거동을 보여줍니다.
재료 손실 및 가공 시간 감소
Ultem 2300 PEI 심리스 튜브를 사용하면 드릴링이 필요 없고 ID 크기와 공차를 빠르고 정확하게 가공할 수 있습니다. 이렇게 하면 막대를 코어링하여 원형 구성 가공과 관련된 재료 손실을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 Ultem 2300 PEI와 같은 연마 섬유 강화 소재를 사용하면 드릴링 시간과 공구 마모를 크게 줄일 수 있습니다.
빠른 처리가 가능한 OD/ID 조합
Ultem 2300 PEI 심리스 튜브는 석유 및 가스 및 기타 산업에서 빠른 처리가 운영 유지에 중요한 유지보수 및 수리 작업에 많이 사용됩니다. Drake는 신속한 턴어라운드를 위해 다양한 Ultem 2300 PEI 심리스 튜브 OD/ID 조합을 생산합니다. 또한 이 크기 범위는 재료 및 가공 효율성을 높여주며, 이는 Drake의 린 제조 철학에 정확히 부합하는 이점입니다.
일반적인 Ultem 2300 PEI 심리스 튜브® 애플리케이션
- 석유 및 가스 및 화학 처리 장비의 구조 부품, 링, 씰.
- 단열재, 전기 절연체 및 절연체.
- 항공기 구조 부품, 전기 커넥터, 부품 및 조명 하우징.
- 전기 커넥터 블록, 본체 및 코일 보빈.
