Co je PPS Plastic?

Polyfenylsulfid (PPS) je vysoce výkonný termoplast s vynikající chemickou odolností, který se nerozpouští téměř v žádném rozpouštědle při všech teplotách až do 200 °C. Má nízkou absorpci vlhkosti a poskytuje vysokou mechanickou pevnost a tepelnou stabilitu, a proto je vhodný pro přesné obráběné díly. Přejít na vysokoteplotní plastové materiály se dozvíte více souvisejících materiálů.

Tento materiál je semikrystalické povahy a má teplotu tání až 225 °F a tepelnou degradaci až 425 °F. Má nízký koeficient tepelné roztažnosti a při výrobě byl odlehčen od napětí, takže je ideální pro díly, které vyžadují malé tolerance. V extrémních podmínkách vykazuje PPS vynikající vlastnosti a může být použit jako levnější náhrada PEEK při nižších teplotách. Díky velmi nízkému obsahu iontových nečistot je materiál vhodný pro aplikace vyžadující vysokou čistotu.

Můžete navštívit Vstřikování PEEK více informací o materiálu PEEK.

Vyrábí se mnoho různých druhů PPS, které jsou k dispozici ve variantách vyztužených skleněnými vlákny, minerálních a vnitřně mazaných. Mohou poskytovat takové výhody, jako je nízký koeficient tření, zvýšená odolnost proti opotřebení a vysoká rázová pevnost.

Úvod do plastů PPs

Polyfenylsulfid (PPS) je vysoce výkonný termoplast, který je známý svou vynikající chemickou odolností, tento materiál je odolný vůči všem rozpouštědlům při teplotách do 200 °C (392 °F). Nízká míra absorpce vlhkosti spolu s mechanickou pevností a tepelnou stabilitou jej činí vhodným pro aplikace, kde jsou vyžadovány přesné technické součásti.

Tepelné vlastnosti polyfenylsulfidu (PPS)

PPS je velmi dobře známý svou vysokou tepelnou stabilitou a může pracovat při vysokých i nízkých teplotách, aniž by se změnily jeho vlastnosti. Následující specifikace jsou odvozeny ze zkoušek provedených na Techtron® 1000 PPS, což je neplněný druh.

Teplota tepelné deformace (HDT)

Teplota tepelné deformace popisuje množství tepla, které určitý typ plastu vydrží, než se začne pod určitou zátěží deformovat. Pro PPS je to při teplotě 115 °C (250 °F), když je zatížen tlakem 1,8 MPa (264 PSI) a podle norem ISO 75-1/2 a ASTM D648.

Maximální provozní teplota

Trvalá provozní teplota PPS může dosahovat až 220 °C, materiál lze používat velmi dlouho, přibližně 20 000 hodin na vzduchu, a jeho fyzikální vlastnosti se nezmění.

Bod tání plastu PPS

Teplota skelného přechodu PPS je podle normy I1357-1/-3 280 °C, zatímco podle zkušebních norem ASTM D3418 je to 540 °F.

Tepelná vodivost

Tepelná vodivost je definována jako míra, s jakou daný materiál vede teplo. Tepelná vodivost: Jak vidíte, PPS má lepší tepelnou vodivost než PEEK, ale nižší než PE a PTFE. Při pokojové teplotě (23 °C nebo 73 °F) jsou hodnoty tepelné vodivosti pro PPS následující:

ISO: 0,3 W/(K-m)

ASTM: 2 BTU v. /(hr-ft²-°F)

Hořlavost a požární odolnost

Odolnost proti plameni je u PPS poměrně dobrá, má třídu UL 94 V-0 a nejsou potřeba žádná další plniva ani přísady. Podle výsledků zkoušek provedených podle normy ISO 4589-1/2 má kyslíkový index 44%, což rovněž vypovídá o požární odolnosti materiálu.

Koeficient lineární tepelné roztažnosti (CLTE)

Koeficient lineární teplotní roztažnosti neboli CLTE udává, o kolik se materiál při zvyšování teploty rozpíná. PPS má CLTE menší než 40 ve srovnání s většinou ostatních technických plastů, jako jsou PET a POM, takže je ještě cenově výhodnější než PEEK a PAI. Tato nízká míra roztažnosti je výhodná pro aplikace, kde je vyžadována těsná tolerance v prostředí se střední až vysokou teplotou.

Mechanické vlastnosti polyfenylsulfidu (PPS)

PPS je dobře známý pro svou rovnováhu mezi nízkým koeficientem roztažnosti a vysokou mechanickou pevností, a proto je vhodný jak pro nosné aplikace, tak pro součásti, které vyžadují složité obrábění. Následující specifikace vycházejí ze zkoušek, které byly provedeny na Techtron® 1000 PPS, což je neplněná jakost.

Klíčové mechanické vlastnosti

Hustota

Hustota nenaplněného PPS je přibližně jedna. 35 g/cm³. Pokud je vyztužen např. 40% skleněných vláken, stoupne hustota na přibližně 1,66 g/cm³.

Vstřikování PPSU

Pevnost v tahu

Tato pevnost v tahu je mnohem vyšší než u jiných technických plastů, které jsou k dispozici v podobné cenové relaci jako PPS. Tahové vlastnosti Techtron® 1000 PPS se skládají z pevnosti v tahu 102 MPa (13 500 PSI), meze kluzu 12% a meze pevnosti 12%.

Pevnost v tlaku

Další mechanickou vlastností, která si zaslouží zmínku, je pevnost v tlaku PPS, která se podle zkoušky ASTM D695 odhaduje na přibližně 21 500 PSI.

Tvrdost a odolnost proti nárazu

PPS vykazuje vynikající tvrdost a odolnost proti nárazu: PPS vykazuje vynikající tvrdost a odolnost proti nárazu:

Tvrdost Rockwell M: 100 (ISO), 95 (ASTM).

Tvrdost Rockwell R: 125, (ASTM)

Charpyho rázová houževnatost: Vzorky bez vrubů nemají žádné trhliny, zatímco vzorky s vruby mají pevnost přibližně 2. 0 kJ/m².

Izod Impact (vroubkovaný): 0,60 ft-lb/in.

Vlastnosti v ohybu

Polymer PPS má vysokou pevnost a modul pružnosti v ohybu, které umožňují jeho použití v konstrukčních aplikacích. Má pevnost v ohybu 155 MPa (21 000 PSI) a modul pružnosti v ohybu 575 KSI, což vypovídá o jeho tuhosti a schopnosti nést zatížení.

PPSU LSG

Lze konstatovat, že PPS má poměrně vysoké mechanické vlastnosti, což umožňuje jeho použití v těch průmyslových odvětvích, kde jsou vyžadovány vysoce pevné a přesné díly.

Elektrické vlastnosti polyfenylsulfidu (PPS)

Ze všech polymerních materiálů je polyfenylsulfid (PPS) obzvláště vhodný pro vysokonapěťovou elektrickou izolaci. Jeho polokrystalická a nepolární molekulární struktura způsobuje, že má velmi nízkou pohyblivost elektronů, a tudíž vysoký elektrický odpor, což z něj činí špatný vodič elektřiny.

Následující elektrické specifikace jsou založeny na testech provedených na Techtronu® 1000 PPS, neplněné třídě.

Tabulka: Klíčové elektrické vlastnosti

Dielektrická pevnost

Dielektrická pevnost označuje elektrickou pevnost materiálu při namáhání. Pro neplněný PPS je tato hodnota přibližně 18 kV/mm podle normy IEC 60243-1 nebo 540 V na milimetr podle normy ASTM D149. Tato vlastnost má význam při posuzování způsobilosti PPS jako elektrického izolantu.

Elektrický odpor

Elektrický odpor je naopak mírou schopnosti materiálu klást odpor při průchodu elektrického proudu. PPS má velmi nízkou elektrickou vodivost, takže jeho elektrický odpor je ve srovnání s mnoha jinými běžnými technickými plasty nízký, což jej předurčuje k použití v izolačních službách. Neplněný PPS vykazuje povrchový odpor 10^12 Ohmů/cm² (ANSI/ESD STM 11. 11) a objemový odpor 10^13 Ohmů/cm (IEC 62631-2-1).

Chemická kompatibilita polyfenylsulfidu (PPS)

Jednou z nejdůležitějších vlastností PPS je jeho velmi dobrá chemická odolnost, která ho řadí mezi chemicky nejodolnější technické termoplasty na současném trhu, zejména pokud vezmeme v úvahu jeho cenu. Absorbuje ještě méně vlhkosti, což jej činí ještě tolerantnějším při různých náročných použitích. PPS je vynikající volbou pro prostředí zahrnující:

• Silné kyseliny a zásady: Může být také vystaven působení některých látek, jako je kyselina sírová, kyselina chlorovodíková, hydroxid sodný a hydroxid draselný.
• Organická rozpouštědla: PPS vykazuje přijatelnou odolnost vůči několika organickým rozpouštědlům včetně alkoholů, ketonů, esterů a aromatických uhlovodíků.
• Oxidační činidla: Tento materiál je možné používat s oxidačními činidly, například s peroxidem vodíku a chlorem.
• Uhlovodíky: Lze je také použít s palivy, oleji a všemi druhy maziv, které lze použít v automobilech.

• Halogeny: Je vhodný pro aplikace, které zahrnují sterilizaci a dezinfekci, jako je použití bělidla a čištění na místě/sterilizace na místě.
• Vlhkost a vlhkost: Díky nízké absorpci vlhkosti je ideální pro místa s vysokou vlhkostí.

Celkově je materiál PPS ideální pro použití v aplikacích, které přicházejí do styku se širokým spektrem chemikálií, a nabízí dlouhotrvající službu v náročných podmínkách.

Použití polyfenylsulfidu (PPS)

Polyfenylsulfid (PPS) je vysoce výkonný termoplastický materiál, který má mnoho speciálních vlastností. Vzhledem k jeho relativně nízkým nákladům a možnosti vyrábět z něj předměty se dobře hodí pro řadu průmyslových odvětví, zejména pro ta, kde se používají vysoké teploty.

Zde je rozpis jeho hlavních aplikací:

Automobilový průmysl

PPS nachází uplatnění také v automobilovém průmyslu, protože je schopen nahradit kovy a jiné materiály v náročných aplikačních oblastech. Je zvláště účinný pro součásti vystavené: PPS je zvláště účinný pro součásti vystavené:

• Vysoké teploty: Nejlépe se hodí pro použití v místech, kde je obtížné instalovat pevné zařízení, například pod kapotou automobilu.
• Automobilové kapaliny: Nesnadno podléhají korozi různými druhy kapalin.
• Mechanické namáhání: Nabízí tolik potřebnou výdrž ve stresových chvílích.

Mezi klíčové aplikace v automobilovém průmyslu patří:

• Systémy vstřikování paliva
• Chladicí systémy
• Oběžné kolo vodního čerpadla
• Pouzdra termostatů
• Elektrické brzdové komponenty
• Spínače a kryty žárovek

V některých případech, kdy se jedná o interiérové nebo exteriérové obložení, se PPS často nepoužívá, nicméně je velmi vhodný pro funkční aplikace v automobilovém průmyslu.

Elektrotechnika a elektronika

PPS je preferovaným materiálem v odvětví elektrotechniky a elektroniky (E&E) díky své:

• Vysoká tepelná odolnost: Nejlépe se používá v částech, které jsou vystaveny teplu.
• Vynikající houževnatost a rozměrová stabilita: Zaručuje spolehlivost v aplikacích citlivých na přesnost.
• Nízké smrštění: Umožňuje lepší tvarování složitých konektorů a zásuvek správným způsobem.

PPS je také známý svou hořlavostí UL94 V-0 bez použití dalších zpomalovačů hoření. Běžně se používá v:

• Konektory a zásuvky
• Cívky pro elektrické cívky
• Elektronická pouzdra
• Součásti jednotky pevného disku
• Spínače a relé

Přechod na PPS v aplikacích E&E je proto nutný, protože je třeba nahradit polymery, které jsou méně odolné vůči nízkým teplotám.

Domácí spotřebiče

Díky minimálnímu smršťování a bobtnání a nekorozivním a nehydrolyzujícím vlastnostem při vystavení teplu se PPS používá v různých domácích spotřebičích. Mezi běžné aplikace patří:

• Součásti vytápění a klimatizace
• Smažení na pánvi
• Mřížky na vysoušeče vlasů
• Ventily parní žehličky
• Spínače toustovače
• Otočné stoly pro mikrovlnné trouby

Průmyslové využití

PPS má tendenci nahrazovat kovy a termosetové plasty ve strojírenství, kde se vyskytuje chemicky agresivní prostředí. Díky svým vlastnostem je ideální pro:

Aplikace se obvykle nepovažují za standardní zesílené vstřikování, ale spíše za silněji průmyslové.

Procesy vytlačování vláken a nepřilnavé povlaky.

• Tlakově tvářené součásti pro zařízení a jemnou mechaniku, včetně čerpadel, ventilů a potrubí.
• Součásti odstředivých čerpadel, které se používají v ropných polích, a také vodicí tyče pro tato čerpadla.
• Takové prvky zařízení, jako jsou systémy HVAC, součásti kompresorů, skříně ventilátorů a součásti termostatů.

Lékařství a zdravotnictví

Ve zdravotnictví se PPS se skleněnou výztuží používá pro konstrukci chirurgických nástrojů a dalších prvků zařízení, které musí být pevné a zároveň odolné vůči vysokým teplotám. Vlákna PPS navíc nacházejí uplatnění i v lékařských membránách a dalších aplikacích.

Různorodé možnosti materiálů

PPS se vyrábí v různých formách, včetně skleněných, minerálních a vnitřně mazaných. Tyto možnosti mohou zahrnovat výhody, jako je snížení tření, zvýšená odolnost proti opotřebení a zvýšená rázová pevnost.

Typy PPS na základě metod syntézy

Polyfenylsulfid (PPS) lze rozdělit do tří základních typů na základě procesu syntézy. Každý typ nabízí odlišné vlastnosti a výhody, díky nimž jsou vhodné pro různé aplikace.

Přehled typů PPS

Podrobná charakteristika

• Lineární PPS: Lineární PPS má vysokou mechanickou pevnost, a proto se používá tam, kde je požadována pevnost v tahu a pružnost výrobku. Rovněž rychle tuhne při vystavení teplu nad teplotou skelného přechodu, která je přibližně 85 0 C, a je proto užitečný v různých výrobních procesech.
• Vyléčený PPS: Proces vytvrzování také způsobuje zvýšení molekulové hmotnosti termosetového materiálu a jeho vlastností, a proto je ideální pro použití při vysokých teplotách. Tyto změny jsou výhodné v tom, že zajišťují zvýšenou pevnost a stabilitu konstrukcí, což je důležité zejména v podmínkách vysokého namáhání.
• Rozvětvený PPS: Rozvětvený PPS má rozvětvenou strukturu, která je užitečná pro zajištění vysoké houževnatosti a odolnosti proti nárazu pro danou aplikaci. Díky vyšší tažnosti je vhodný pro díly, které mohou být vystaveny dynamickému zatížení nebo nárazu.

Na základě znalosti těchto typů PPS bude výrobce schopen vybrat vhodný typ materiálu pro svou aplikaci, aby zlepšil výkon a životnost.

Zlepšení vlastností plastů PPS pomocí aditiv

PPS je k dispozici v různých typech a vzhledem k jeho přirozené chemické odolnosti je možné ho pro zlepšení jeho vlastností kombinovat s různými přísadami. Ty zlepšují mechanické vlastnosti, tepelné charakteristiky a další důležité vlastnosti.

PPS se obvykle modifikuje pomocí plniv a vláken nebo kopolymerizuje s jinými termoplasty, aby se zlepšily jeho vlastnosti. Mezi oblíbené výztuže patří:

• Skleněná vlákna
• Uhlíková vlákna
• PTFE (polytetrafluorethylen)

Nabízí se několik stupňů PPS, včetně:

• Nevyplněný přírodní
• 30% Skleněná výplň
• 40% Skleněná výplň
• Minerální výplň
• Skleněná minerální výplň
• Vodivé a antistatické varianty
• Třídy ložisek s vnitřním mazáním

Z nich se PPS-GF40 a PPS-GF MD 65 staly standardem na trhu, protože jsou výkonné, a zaujímají tak značný podíl na trhu.

Porovnání vlastností různých tříd PPS

Následující tabulka shrnuje typické vlastnosti neplněných a plněných tříd PPS:

Srovnání vlastností tříd PPS

Následující tabulka shrnuje typické vlastnosti neplněných a plněných tříd PPS:

Techniky zpracování polyfenylsulfidu (PPS)

PPS pryskyřice se používají v různých procesech, jako je vyfukování, vstřikování a vytlačování, obvykle při teplotě 300-350 ℃. Vzhledem k vysokému bodu tání však není příliš snadné zpracovávat zejména plněné druhy, u nichž existuje riziko přehřátí zařízení.

Požadavky na předsušení

Proces lisování je rozhodující pro změnu tvaru lisovaných výrobků a pro zabránění slévání. Doporučuje se sušit PPS při: Doporučuje se sušit PPS při:

• Při 150-160 °C po dobu 2-3 hodin nebo při 170-180 °C po dobu 1-2 hodin nebo při 200-220 °C po dobu 30 min-1 hod.
• 120 °C po dobu 5 hodin

Tento krok je obzvláště důležitý u materiálů plněných uhlíkovými vlákny, protože je známo, že bobtnají a absorbují vlhkost, která je pro konečný výrobek nepříznivá.

Parametry vstřikování

Je důležité zdůraznit, že PPS lze zpracovávat vstřikováním. Pro zvýšení produktivity procesu vstřikování by teplota formy měla být 50 stupňů Celsia, zatímco teplota po krystalizaci by měla být 200 stupňů Celsia. Tuto metodu však nelze použít pro aplikace, kde je požadována vysoká hodnota rozměrové stability. Vzhledem k tomu, že PPS má nízkou viskozitu pro plnění, je třeba se zaměřit na uzavření formy.

Mezi typické parametry patří:

• Teplota válce: 300-320°C
• Teplota formy: 120-160 °C, aby tkanina správně krystalizovala a nedeformovala se.
• Vstřikovací tlak: 40-70 MPa
• Otáčky šroubu: 40-100 otáček za minutu

Proces vytlačování

PPS lze také vytlačovat a tento proces se používá při výrobě vláken, monofilamentů, trubek, tyčí a desek. Doporučené podmínky zpracování zahrnují:

• Teplota sušení: 121 °C po dobu 3 hodin
• Teplota formy: 300-310°C
• Teplota tání: 290-325 °C

Udržitelnost PPS

Pokud je však PPS získáván odpovědně a při výrobě, je považován za jeden z udržitelných polymerů. Jeho udržitelnost závisí na následujících faktorech: Na tomto základě závisí jeho udržitelnost na následujících faktorech:

Získávání surovin:

Výběr obnovitelných materiálů při výrobě PPS může také pomoci snížit emise skleníkových plynů a zvýšit účinnost.

Odolnost:

PPS se neopotřebovává působením tepla a chemikálií, a proto vydrží déle, protože se většinou neopotřebovává, výměna je vzácná.

Možnosti recyklace: Polyfenylsulfid je recyklovatelný následujícími způsoby:

• Mechanická recyklace: Procesy, jako je frézování nebo sekání.
• Chemická recyklace: Provádějí se takové kroky, jako je depolymerizace nebo jiné podobné kroky.

Přestože teplota tání PPS je vysoká a je chemicky inertní, což představuje překážku při recyklaci, dochází k neustálému rozvoji recyklačního průmyslu pro post-spotřební plasty, který investoval do zařízení na recyklaci PPS a dalších podobných termosetových polymerů, což znamená, že podporuje oběhové hospodářství.

Lehké funkce

Nejtypičtější nebo nejoblíbenější použití PPS je náhrada kovů, protože je lehký a nekoroduje se solemi a automobilovými kapalinami. Lze z něj správně sestavit několik segmentů vysoké složitosti, aby vyhovoval několika funkcím.

Certifikace a bezpečnostní aspekty

Výrobky PPS, které jsou vyrobeny z materiálů, jež byly recyklovány a/nebo vyrobeny z biomasy, a které mají certifikát ISCC+, jsou považovány za udržitelné. Nejsou příliš nebezpečné pro člověka a životní prostředí, ale je třeba zachovávat opatrnost, aby se minimalizovala rizika s nimi spojená.

Výhody vstřikování s PPS

Použití vstřikování polyfenylsulfidu (PPS) má mnoho výhod, a proto se upřednostňuje pro výrobu vysoce výkonných dílů.

Vynikající mechanická pevnost

PPS má jako materiál několik vynikajících vlastností z hlediska mechanických vlastností, včetně pevnosti v tahu, pevnosti v ohybu a rázové houževnatosti. Díky těmto vlastnostem mohou součásti z PPS pracovat v náročných podmínkách, kde je pevnost materiálu velmi důležitá.

Vynikající tepelná stabilita

Jednou z klíčových vlastností PPS je jeho tepelná odolnost: tento plast se nerozpadá, neztrácí pevnost a pružnost ani se nedeformuje, pokud je dlouhodobě vystaven vysokým teplotám. Díky své tepelné stabilitě je vhodný pro použití v oblastech, kde dochází k produkci tepla.

Vynikající chemická odolnost

Zdá se, že PPS je vysoce odolný vůči několika chemikáliím, včetně kyselin, zásad, rozpouštědel a uhlovodíků. Díky této vlastnosti je vhodný pro použití v náročných chemických aplikacích.

Konzistentní rozměrová stabilita

Součásti z PPS také nemohou být ovlivněny změnami tvaru a velikosti v důsledku změn teploty, a proto mohou být vhodné pro použití v aplikacích, které vyžadují přísné tolerance.

Lehké složení

PPS má relativně nižší hustotu než kovy a zároveň dobrou mechanickou pevnost, a proto je vhodnější pro aplikace, kde je hmotnost kompromisním faktorem.

Nevýhody vstřikování plastů PPS

Je však důležité vzít v úvahu následující omezení PPS v procesu vstřikování. Tyto faktory je třeba posoudit, abyste lépe pochopili, zda jsou vhodné pro vaše konkrétní použití.

Vyšší náklady

Pryskyřice PPS jsou ve srovnání s mnoha jinými termoplasty poměrně drahé, což je faktor, který může způsobit, že celkové náklady na použití PPS ve velkovýrobě nebo v projektech citlivých na náklady budou vysoké.

Abrazivní vlastnosti

Vysoký podíl plniva, který se používá ke zlepšení mechanických vlastností PPS, má vliv na opotřebení vstřikovacího zařízení. To může způsobit opotřebení šroubů, válců a forem před uplynutím jejich životnosti.

Omezený výběr barev

Správně připravený PPS je obvykle černý nebo tmavě hnědý, což omezuje možnosti světlých nebo světlejších odstínů v hotových výrobcích.

Vrozená křehkost

Ačkoli PPS může být poněkud křehký, není to nijak zásadní problém a lze to vyvážit pomocí vláken a výztuh. Tyto přísady však mohou také změnit vlastnosti materiálu, což ovlivní pevnost, povrchovou úpravu, rozměrovou stabilitu a cenu výrobku.

Závěr

Závěrem lze konstatovat, že vstřikování s PPS nabízí několik výhod, zejména pokud jde o vysoce výkonné díly s vysokou mechanickou zátěží, tepelnou a chemickou odolností. Je však třeba vzít v úvahu vyšší náklady a některá přirozená omezení tohoto přístupu v závislosti na specifikách projektů. Porovnáním těchto faktorů tak mohou výrobci učinit správná rozhodnutí o využití inS ve svých aplikacích, aby dosáhli maximálního výkonu a nákladů.