目次
はじめに
デュポン社が開発したVespel™は、極度の熱的、電気的、機械的ストレスに耐えることで有名な高性能ポリマーです。
この先進的なポリイミド素材は、さまざまな産業分野の要求の厳しい用途に理想的な優れた特性を誇っている。
グラファイトやPTFEなどの充填材を使用することで、目的に応じた方法で特性に影響を与えることが可能になる。
ベスペル®の特性
卓越した熱安定性
ベスペル®は比類のない熱安定性を示し、極低温から約300℃の高温まで構造的完全性と性能を維持する。
また、短時間であれば400℃まで耐えることができる。 このため、航空宇宙産業や化学産業など、高温環境下での用途に不可欠な材料であり、材料は長期間にわたって確実に機能しなければならない。
優れた耐薬品性
ベスペル®は、酸、塩基、溶剤、酸化剤など、さまざまな化学薬品に対して高い耐性を持っています。
この耐薬品性により、Vespel™は過酷な化学環境でもその特性と性能を維持することができ、バルブ、ポンプ、シールなどの重要な部品に適しています。
低摩擦・高耐摩耗性
このポリマーは非常に低い摩擦係数と高い耐摩耗性を持ち、これらは高い応力と摩擦を受ける部品にとって重要である。
これらの特性により、頻繁なメンテナンスの必要性が減り、ベアリングやシールなどの部品の稼動寿命が延びる。
驚異的な機械的強度と剛性
軽量であるにもかかわらず、Vespel™は大きな機械的強度と剛性を備えています。
これらの特性により、特に航空宇宙産業や自動車産業など、耐久性と軽量化の両方を必要とする構造用途に魅力的な選択肢となっている。
優れた電気絶縁性
Vespel™は、エレクトロニクス産業や電気システムでの使用に理想的な優れた電気絶縁体です。
その絶縁特性は、電子機器や電子部品の信頼性と安全性を確保し、電気的故障を防ぎ、性能を向上させる。
サーマルインターフェイス材料（TIM）試験機によるベスペル®の試験
ベスペル®が様々な高性能用途の厳しい要求を満たすことを保証するために、熱界面材料（TIM）試験機の使用を含む広範な試験が実施されています。 TIM試験機は、材料の熱伝導率と熱抵抗を評価するもので、ベスペル®のような高性能ポリマーにとって重要なパラメーターです。
- サンプルの準備：
- ベスペル®のサンプルは、標準化された形状やサイズに正確に切断され、TIM試験に必要な仕様に従って準備されます。
- 配置だ：
- 準備したVespel™試料をTIM試験機の2本のメーターバーの間に配置します。 クランプ圧力は、ソフトウェアを使って正確に設定できます。
- 測定：
- この試験機は、ベスペル®サンプルの温度差を測定し、熱抵抗と熱伝導率を計算します。 これらの測定により、ベスペル®の熱伝導および放散能力を知ることができます。
- データ分析：
- 収集されたデータは徹底的に分析され、ベスペル®が要求される熱性能基準を満たしていることを確認します。
TIMテスター - Vespel - ポリマーの熱伝導率、熱インピーダンス
Vespel™は、極度の熱的、電気的、機械的ストレスに適した高性能ポリマーです。
寸法安定性と 熱安定性低い熱伝導率と 電気伝導性優れた耐摩耗性と耐衝撃性、耐薬品性、耐放射線性などの優れた特性を備えています。
また、ベスペルは従来の金属、セラミック、ポリマーに比べて、多くの部品を軽量化し、耐性を高めることができるという利点もある。
ベスペルには様々な用途があり、主に航空宇宙、半導体、自動車技術で使用されている。
このプロットは、TIM-Testerを用いて、25mm×25mmのベスペルサンプルの熱インピーダンスを50℃（TH=70℃、TC=30℃）、接触圧力1MPaで測定したものです。
熱伝導率と熱接触抵抗を測定するため、厚さ1.1mmから3.08mmの3種類のサンプルを測定しました（図に見られるように、線形回帰を使用）。
測定された熱伝導率（傾きの逆数）は0.35W/mKです。
熱接触抵抗はY軸のオフセットです。
TIMテスター - ベスペル - 熱伝導率
Vespel™は、極度の熱的、電気的、機械的ストレスに適した高性能ポリマーです。
寸法安定性、熱伝導性、電気伝導性が低く、耐摩耗性、耐薬品性、耐放射線性に優れています。
また、ベスペルは従来の金属、セラミック、ポリマーに比べて、多くの部品を軽量化し、耐性を高めることができるという利点もあります。
ベスペルには様々な用途があり、主に航空宇宙、半導体、自動車技術で使用されている。
25mm×25mmのベスペルサンプルを40℃から150℃の温度範囲で、1MPaの一定接触圧力でTIM-Testerを用いて測定した。
熱伝導率 熱伝導率は、文献から予想されるように、温度とともに増加した。
ベスペル®のさらなる特性評価方法
- ダイラトメーター（DIL）：
- 材料の寸法安定性は、ダイラトメーターを使って分析することで確認できる。
一般的に、熱膨張係数は低いと判断されるが、これは様々なフィラーによって影響を受ける可能性があるため、この調査は重要である。
- 材料の寸法安定性は、ダイラトメーターを使って分析することで確認できる。
- レーザーフラッシュアナライザー(LFA)および トランジェントホットブリッジ(THB) メソッド
- どちらの測定法も、広い温度範囲にわたって熱拡散率と熱伝導率を評価することができる。
ベスペル®の用途
ベスペル®の優れた材料特性は、さまざまな産業や用途で不可欠なものとなっています：
参考資料
航空宇宙
化学工業
Vespel™の耐薬品性は、過酷な化学環境で使用されるバルブ、ポンプ、シールなどの部品に最適です。
その耐久性は、これらのコンポーネントが劣化することなく腐食性物質に耐え、動作の完全性を維持することを保証します。
半導体産業
半導体産業では、Vespel™はウェハーキャリアや絶縁体として使用されています。
その熱安定性と低アウトガス特性は、半導体製造プロセスにおいて純度と性能を維持するために極めて重要である。
自動車産業
自動車産業は、ベスペル®の低摩擦性と耐摩耗性から恩恵を受け、高い応力と摩擦に耐えるシールやベアリングに採用している。
加えて、その軽量性は自動車の総合的な効率と性能に貢献し、燃費を向上させ、排出ガスを削減する。
医療技術
医療技術では、インプラントや器具の製造にベスペル®が使用されている。
その生体適合性と耐久性は、医療用途での長期使用に適しており、患者の安全と製品の寿命を保証する。
結論
Vespel™は高性能ポリマーのパラダイムシフトを象徴するものであり、さまざまな産業における技術的進歩を可能にする。
熱安定性、耐薬品性、低摩擦性、耐摩耗性、機械的強度、電気絶縁性などのユニークな組み合わせにより、最高レベルの性能と信頼性が要求される用途に不可欠な材料となっている。
TIMテスターを含む厳格な試験により、ベスペル®は高度な用途のための厳しい要件を満たしています。
産業が進化を続け、技術の限界に挑戦し続ける中、ベスペル®はこれらの高度な要求を満たし、技術革新と効率化を推進する上で重要な材料であり続けるでしょう。
