¿Qué es el plástico PPS?

El sulfuro de polifenileno (PPS) es un termoplástico de alto rendimiento con una excelente resistencia química, que es soluble en casi ningún disolvente a todas las temperaturas hasta 200 ° C. Tiene una baja absorción de humedad y da una alta resistencia mecánica y estabilidad térmica y por lo tanto es adecuado para piezas mecanizadas de precisión. Ir a matreial plástico alta temperatura para conocer más materiales relacionados.

Este material es semicristalino por naturaleza y tiene un punto de fusión de hasta 225 °F y una degradación térmica de hasta 425 °F. Tiene un bajo coeficiente de expansión térmica y se ha liberado de tensiones durante la fabricación, lo que lo hace ideal para piezas que necesitan tolerancias estrechas. En condiciones extremas, el PPS muestra un excelente rendimiento y puede utilizarse como sustituto más barato del PEEK a temperaturas más bajas. Debido a los bajísimos niveles de impurezas iónicas, el material es adecuado para aplicaciones que requieren una gran pureza.

Puede dirigirse a Moldeo por inyección de PEEK para saber más sobre el material PEEK.

Se fabrican muchos grados diferentes de PPS y están disponibles en variantes reforzadas con fibra de vidrio, minerales y lubricadas internamente. Pueden ofrecer ventajas como un bajo coeficiente de fricción, una mayor resistencia al desgaste y una elevada resistencia al impacto.

Introducción a los plásticos PP

El sulfuro de polifenileno (PPS) es un termoplástico de alto rendimiento conocido por su excelente resistencia química, este material es resistente a todos los disolventes a temperaturas de hasta 200°C (392°F). Su bajo índice de absorción de humedad, junto con su resistencia mecánica y estabilidad térmica, lo hacen adecuado para aplicaciones en las que se requieren componentes de ingeniería de precisión.

Propiedades térmicas del sulfuro de polifenileno (PPS)

El PPS es muy conocido por su gran estabilidad térmica y puede trabajar a temperaturas altas y bajas sin que cambien sus propiedades. Las siguientes especificaciones se derivan de las pruebas realizadas en Techtron® 1000 PPS que es un grado sin relleno.

Temperatura de deflexión térmica (HDT)

La temperatura de deformación térmica describe la cantidad de calor que puede soportar un determinado tipo de plástico antes de empezar a ceder a la deformación bajo un peso determinado. En el caso del PPS, es de 115°C (250°F) cuando se carga con 1,8 MPa (264 PSI) y según las normas ISO 75-1/2 y ASTM D648.

Temperatura máxima de servicio

La temperatura de servicio continuo del PPS puede alcanzar hasta 220 °C, el material puede utilizarse durante mucho tiempo, unas 20.000 horas en el aire y sus características físicas no se verán afectadas.

Punto de fusión del plástico PPS

La temperatura de transición vítrea del PPS es de 280°C según la norma I1357-1/-3, mientras que es de 540°F según las normas de ensayo ASTM D3418.

Conductividad térmica

La conductividad térmica se define como la capacidad del material en cuestión para conducir el calor. Conductividad térmica: Como puede verse, el PPS tiene mejor conductividad térmica que el PEEK, pero menos que el PE y el PTFE. A temperatura ambiente (23°C o 73°F), los valores de conductividad térmica para el PPS son:

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

ASTM: 2 BTU pulg. /(hr-ft²-°F)

Inflamabilidad y resistencia al fuego

La resistencia al fuego del PPS es razonablemente buena, con una clasificación UL 94 V-0, y no necesita rellenos ni aditivos adicionales. Tiene un índice de oxígeno de 44% según los resultados de las pruebas realizadas conforme a la norma ISO 4589-1/2, lo que también habla de la resistencia al fuego del material.

Coeficiente de dilatación térmica lineal (CLTE)

El coeficiente de dilatación térmica lineal o CLTE indica cuánto se dilata un material cuando aumenta la temperatura. El PPS tiene un CLTE inferior a 40 en comparación con la mayoría de los plásticos técnicos, como el PET y el POM, lo que lo hace aún más rentable que el PEEK y el PAI. Este bajo índice de dilatación es beneficioso para aplicaciones en las que se requiere una tolerancia estrecha en entornos de temperatura moderada a alta.

Propiedades mecánicas del sulfuro de polifenileno (PPS)

El PPS es bien conocido por su equilibrio entre bajo coeficiente de dilatación y alta resistencia mecánica, por lo que es adecuado tanto para aplicaciones de soporte de carga como para componentes que exigen un mecanizado complejo. Las siguientes especificaciones se basan en los ensayos realizados con Techtron® 1000 PPS, que es un grado sin relleno.

Propiedades mecánicas clave

Densidad

El PPS sin relleno tiene una densidad de aprox. 35 g/cm³. Si se refuerza, por ejemplo, con 40% de fibras de vidrio, la densidad aumenta hasta aproximadamente 1,66 g/cm³.

Moldeo por inyección de PPSU

Resistencia a la tracción

Esta resistencia a la tracción es muy superior a la de otros plásticos de ingeniería disponibles en un rango de precios similar al del PPS. Las propiedades de tracción del PPS Techtron® 1000 consisten en una resistencia a la tracción de 102 MPa (13.500 PSI), una deformación elástica de 12% y una deformación de rotura de 12%.

Resistencia a la compresión

Otra propiedad mecánica que merece mención es la resistencia a la compresión del PPS, que se estima en unos 21.500 PSI según la prueba ASTM D695.

Dureza y resistencia al impacto

El PPS demuestra una excelente dureza y resistencia al impacto: El PPS demuestra una excelente dureza y resistencia al impacto:

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

Dureza Rockwell R: 125, (ASTM)

Resistencia al impacto Charpy: Las muestras sin entallar no presentan grietas, mientras que las entalladas tienen una resistencia de aproximadamente 2. 0 kJ/m².

Impacto Izod (entallado): 0,60 ft-lb/in.

Propiedades de flexión

El polímero PPS tiene una resistencia y un módulo de flexión elevados que permiten su uso en aplicaciones estructurales. Tiene una resistencia a la flexión de 155 MPa (21.000 PSI) y un módulo de flexión de 575 KSI, indicativos de su rigidez y capacidad de carga.

PPSU LSG

Se puede afirmar que el PPS posee unas características mecánicas bastante elevadas, lo que permite utilizarlo en aquellas industrias en las que se requieren piezas de gran resistencia y precisión.

Propiedades eléctricas del sulfuro de polifenileno (PPS)

Entre todos los materiales poliméricos, el polisulfuro de fenileno (PPS) es especialmente adecuado para el aislamiento eléctrico de alta tensión. Su estructura molecular semicristalina y apolar hace que tenga una movilidad de electrones muy baja y, por tanto, una elevada resistividad eléctrica que lo convierte en un mal conductor de la electricidad.

Las siguientes especificaciones eléctricas se basan en pruebas realizadas con Techtron® 1000 PPS, un grado sin relleno.

Tabla: Propiedades eléctricas clave

Rigidez dieléctrica

La rigidez dieléctrica se refiere a la resistencia eléctrica de un material cuando se somete a tensión. Para el PPS sin relleno, este valor es de aproximadamente 18 kV/mm según la norma IEC 60243-1 o 540V por mil según la norma ASTM D149. Esta propiedad es importante para evaluar la competencia del PPS como aislante eléctrico.

Resistividad eléctrica

Por otro lado, la resistividad eléctrica es la medida de la capacidad de un material para ofrecer resistencia al flujo de corriente eléctrica. El PPS tiene una conductividad eléctrica muy baja, por lo que su resistividad eléctrica es baja en comparación con muchos otros plásticos de ingeniería comunes, lo que lo hace ideal para su uso en servicios de aislamiento. El PPS sin relleno ha mostrado una resistividad superficial de 10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11. 11) y una resistividad volumétrica de 10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1).

Compatibilidad química del sulfuro de polifenileno (PPS)

Una de las propiedades más importantes del PPS es su excelente resistencia química, que lo sitúa entre los termoplásticos de ingeniería más resistentes químicamente del mercado actual, especialmente si se tiene en cuenta su coste. Absorbe incluso menos humedad, lo que lo hace aún más tolerante en diversos usos difíciles. El PPS es una opción excelente para entornos que impliquen:

• Ácidos y Bases Fuertes: También puede exponerse a algunas sustancias como el ácido sulfúrico, el ácido clorhídrico, el hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio.
• Disolventes orgánicos: El PPS presenta una resistencia aceptable a varios disolventes orgánicos, incluidos alcoholes, cetonas, ésteres e hidrocarburos aromáticos.
• Agentes oxidantes: Es posible utilizar este material con oxidantes, por ejemplo, peróxido de hidrógeno y cloro.
• Hidrocarburos: También pueden utilizarse con combustibles, aceites y cualquier tipo de lubricante que pueda emplearse en el automóvil.

• Halógenos: Es bueno para aplicaciones que implican esterilización y desinfección, como el uso de lejía y la limpieza in situ/esterilización in situ.
• Humedad: Debido a su baja absorción de humedad, es ideal para lugares con mucha humedad.

En definitiva, el material PPS es ideal para aplicaciones que entran en contacto con una amplia gama de productos químicos y ofrece un servicio duradero en entornos difíciles.

Aplicaciones del sulfuro de polifenileno (PPS)

El sulfuro de polifenileno (PPS) es un material termoplástico de alto rendimiento que tiene muchas características especiales. Debido a su coste relativamente bajo y a la posibilidad de fabricar artículos a partir de él, es muy adecuado para varias industrias, especialmente las que implican altas temperaturas.

He aquí un desglose de sus principales aplicaciones:

Industria del automóvil

El PPS también encuentra su aplicación en la industria del automóvil por su capacidad para sustituir a los metales y otros materiales en áreas de aplicación difíciles. Es particularmente eficaz para componentes expuestos a: Es particularmente eficaz para componentes expuestos a:

• Altas temperaturas: Ideal para su uso en zonas donde es difícil instalar equipos fijos, como debajo del capó del coche.
• Fluidos de automoción: No se corroe fácilmente con diferentes tipos de fluidos.
• Tensión mecánica: Ofrece la resistencia que tanto se necesita en los momentos de estrés.

Entre las principales aplicaciones de automoción figuran:

• Sistemas de inyección de combustible
• Sistemas de refrigeración
• Rodetes de bomba de agua
• Carcasas de termostato
• Componentes del freno eléctrico
• Interruptores y casquillos de bombillas

En algunos casos, cuando se trata de piezas de revestimiento interior o exterior, el PPS no se utiliza con frecuencia; sin embargo, es muy adecuado para aplicaciones funcionales de automoción.

Electricidad y electrónica

El PPS es un material preferido en el sector eléctrico y electrónico (E&E) debido a su:

• Alta resistencia térmica: Se utiliza mejor en piezas expuestas al calor.
• Excelente tenacidad y estabilidad dimensional: Garantiza la fiabilidad en aplicaciones sensibles a la precisión.
• Baja contracción: Permite dar forma a conectores y enchufes complejos de la manera correcta.

El PPS también es conocido por su grado de inflamabilidad UL94 V-0 sin el uso de otros retardantes de llama. Se utiliza habitualmente en:

• Conectores y tomas
• Bobinas para bobinas eléctricas
• Carcasas electrónicas
• Componentes de la unidad de disco duro
• Interruptores y relés

Por lo tanto, la transición al PPS en las aplicaciones E&E se debe a la necesidad de sustituir los polímeros menos resistentes a las bajas temperaturas.

Electrodomésticos

Debido a su mínima contracción e hinchazón, y a sus propiedades anticorrosivas y no hidrolizantes al exponerse al calor, el PPS se utiliza en diferentes electrodomésticos. Entre las aplicaciones más comunes se incluyen:

• Componentes de calefacción y aire acondicionado
• Freír mendrugos
• Rejillas para secadores de pelo
• Válvulas de plancha de vapor
• Interruptores de tostadora
• Platos giratorios para microondas

Usos industriales

Se observa la tendencia del PPS a sustituir a los metales y a los plásticos termoestables en los campos de la ingeniería mecánica en los que existen entornos químicamente agresivos. Sus propiedades lo hacen ideal para:

Normalmente, las aplicaciones no se consideran de moldeo por inyección reforzada estándar, sino más industrializadas.

Procesos de extrusión de fibras y revestimientos antiadherentes.

• Componentes conformados a presión para equipos y mecánica fina, incluidas bombas, válvulas y tuberías.
• Componentes de bombas centrífugas que se utilizan en yacimientos petrolíferos, así como las guías de varilla para las mismas.
• Elementos de equipos como sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, componentes de compresores, carcasas de ventiladores y piezas de termostatos.

Medicina y sanidad

En la industria médica, el PPS con refuerzo de vidrio se utiliza para la construcción de herramientas quirúrgicas y otros elementos de equipos que deben ser resistentes y refractarios a altas temperaturas. Además, las fibras de PPS se utilizan en membranas médicas y otros usos.

Diversas opciones de materiales

El PPS puede obtenerse en diversas formas, como relleno de vidrio, relleno de minerales y lubricado internamente. Estas opciones pueden incluir ventajas como la reducción de la fricción, la mejora de la resistencia al desgaste y el aumento de la resistencia al impacto.

Tipos de PPS basados en métodos de síntesis

El sulfuro de polifenileno (PPS) puede clasificarse en tres tipos principales en función de su proceso de síntesis. Cada tipo ofrece características y ventajas distintas, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones.

Tipos de PPS

Características detalladas

• PPS lineal: El PPS lineal tiene una gran resistencia mecánica, por lo que se utiliza cuando se desea resistencia a la tracción y flexibilidad del producto. También solidifica rápidamente cuando se expone al calor por encima de la temperatura de transición vítrea, que es de unos 85 0 C, por lo que resulta útil en diversos procesos de producción.
• PPS curado: El proceso de curado también induce un aumento del peso molecular del material termoestable y de sus propiedades, por lo que resulta ideal para su uso a altas temperaturas. Estos cambios son beneficiosos en la medida en que proporcionan una mayor resistencia y estabilidad de las estructuras, lo que es especialmente importante en condiciones de alta tensión.
• PPS ramificado: El PPS ramificado tiene una estructura ramificada que resulta útil para proporcionar una gran tenacidad y resistencia al impacto para la aplicación. Debido a su mayor ductilidad, es adecuado para piezas que puedan estar sometidas a cargas dinámicas o impactos.

A partir de la comprensión de estos tipos de PPS, un fabricante estará en condiciones de seleccionar el tipo de material adecuado para su aplicación con el fin de mejorar el rendimiento y la longevidad.

Mejora de las propiedades de los plásticos PPS con aditivos

El PPS está disponible en diferentes tipos y, debido a su resistencia química inherente, es posible componerlo con diversos aditivos para mejorar sus propiedades. Estos mejoran las propiedades mecánicas, las características térmicas y otras características relevantes.

El PPS suele modificarse con rellenos y fibras o copolimerizarse con otros termoplásticos para mejorar sus propiedades. Entre los refuerzos más populares se incluyen:

• Fibra de vidrio
• Fibra de carbono
• PTFE (Politetrafluoroetileno)

Se ofrecen varios grados de PPS, entre ellos:

• Natural sin rellenar
• 30% Relleno de vidrio
• 40% Relleno de vidrio
• Relleno mineral
• Relleno de vidrio y minerales
• Variantes conductoras y antiestáticas
• Grados de rodamientos con lubricación interna

Entre ellas, la PPS-GF40 y la PPS-GF MD 65 se han convertido en el estándar del mercado por su rendimiento, por lo que ocupan una cuota de mercado considerable.

Comparación de propiedades entre distintos grados de PPS

En la tabla siguiente se resumen las propiedades típicas de las calidades con y sin relleno del PPS:

Comparación de propiedades de los grados PPS

En la tabla siguiente se resumen las propiedades típicas de las calidades con y sin relleno del PPS:

Técnicas de procesamiento del sulfuro de polifenileno (PPS)

Las resinas de PPS se emplean en diversos procesos, como el moldeo por soplado, el moldeo por inyección y la extrusión, y normalmente a una temperatura de 300-350 ℃. Sin embargo, debido a su elevado punto de fusión, no es muy fácil de procesar, sobre todo en grados de relleno, donde existe el riesgo de sobrecalentamiento del equipo.

Requisitos previos al secado

El proceso de moldeado es fundamental para transformar la forma de los productos moldeados y evitar el babeo. Se recomienda secar el PPS a: Se recomienda secar el PPS a:

• A 150-160°C durante 2-3 horas o a 170-180°C durante 1-2 horas o a 200-220°C durante 30 min-1 hr.
• 120°C durante 5 horas

Este paso es especialmente crucial para las calidades rellenas de fibra de carbono, ya que se sabe que se hinchan y absorben humedad que es perjudicial para el producto final.

Parámetros de moldeo por inyección

Es importante señalar que el PPS puede procesarse mediante moldeo por inyección. Para mejorar la productividad del proceso de moldeo, la temperatura del molde debe ser de 50 grados centígrados, mientras que la temperatura de postcristalización debe ser de 200 grados centígrados. Sin embargo, este método no puede aplicarse cuando se requiere un alto valor de estabilidad dimensional. Dado que el PPS tiene una baja viscosidad de llenado, es necesario centrarse en el cierre del molde.

Los parámetros típicos son:

• Temperatura del cilindro: 300-320°C
• Temperatura del molde: 120-160°C para que el tejido cristalice de forma adecuada y no se deforme.
• Presión de inyección: 40-70 MPa
• Velocidad del husillo: 40-100 RPM

Proceso de extrusión

El PPS también puede extruirse y este proceso se aplica en la producción de fibras, monofilamentos, tubos, varillas y planchas. Las condiciones de procesamiento recomendadas incluyen:

• Temperatura de secado: 121 °C durante 3 h
• Temperatura del molde: 300-310°C
• Temperatura de fusión: 290-325°C

Sostenibilidad de los PPS

Sin embargo, cuando el PPS se obtiene de forma responsable y se fabrica, se considera uno de los polímeros sostenibles. Su sostenibilidad depende de los siguientes factores: Sobre esta base, su sostenibilidad depende de los siguientes factores:

Abastecimiento de materias primas:

La selección de materiales renovables en la fabricación de PPS también puede ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la eficiencia.

Durabilidad:

El PPS no se desgasta con el calor y los productos químicos y, por lo tanto, dura más tiempo, ya que no se desgasta la mayor parte del tiempo, su sustitución es poco frecuente.

Opciones de reciclaje: El sulfuro de polifenileno es reciclable de las siguientes maneras:

• Reciclaje mecánico: Procesos como la molienda o el troceado.
• Reciclado químico: Se toman medidas como la despolimerización u otras similares.

Aunque el punto de fusión del PPS es alto y es químicamente inerte, lo que supone un obstáculo para el reciclado, se ha producido un desarrollo constante en la industria del reciclado de plásticos postconsumo que han invertido en instalaciones para reciclar PPS y otros polímeros termoestables similares, lo que significa que apoya una economía circular.

Características ligeras

El uso más típico o favorecido del PPS es en sustitución de metales, ya que es ligero y sirve como anticorrosivo a sales y fluidos de automoción. Puede ensamblar correctamente varios segmentos de gran complejidad para dar cabida a varias funciones.

Certificaciones y consideraciones de seguridad

Los productos PPS fabricados con materiales reciclados y/o producidos a partir de biomasa y que cuentan con la certificación ISCC+ se consideran sostenibles. No son muy peligrosos para el ser humano y el medio ambiente, pero hay que tomar precauciones para minimizar los riesgos asociados.

Ventajas del moldeo por inyección con PPS

El uso del moldeo por inyección con polisulfuro de fenileno (PPS) tiene muchas ventajas, por lo que se prefiere para fabricar piezas de alto rendimiento.

Resistencia mecánica superior

El PPS tiene varias características excelentes como material en cuanto a sus propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto. Estas características permiten a los componentes de PPS soportar condiciones severas en las que la resistencia del material es de vital importancia.

Excelente estabilidad térmica

Una de las características clave del PPS es su resistencia al calor: este plástico no se desintegra, ni pierde su resistencia y elasticidad, ni se deforma si se expone a altas temperaturas durante un periodo prolongado. Debido a su estabilidad térmica, es muy adecuado para su uso en zonas donde se produce calor.

Excelente resistencia química

El PPS parece ser muy inmune a varios productos químicos, como ácidos, bases, disolventes e hidrocarburos. Esta propiedad lo hace adecuado para su uso en aplicaciones químicas difíciles.

Estabilidad dimensional constante

Las piezas de PPS tampoco pueden verse afectadas por cambios de forma y tamaño debidos a cambios de temperatura y, por tanto, pueden ser adecuadas para su uso en aplicaciones que requieren tolerancias estrechas.

Composición ligera

El PPS tiene una densidad relativamente menor que los metales y, al mismo tiempo, una buena resistencia mecánica, por lo que es más adecuado para aplicaciones en las que el peso es un factor de compromiso.

Inconvenientes del moldeo por inyección de plástico PPS

Sin embargo, es importante tener en cuenta las siguientes limitaciones del PPS en el proceso de moldeo por inyección. Hay que evaluar estos factores para comprender mejor si son adecuados para su uso particular.

Mayor coste

Las resinas de PPS son comparativamente caras en comparación con muchos otros termoplásticos y éste es un factor que puede hacer que el coste global de utilizar PPS sea elevado en la producción a gran escala o en proyectos sensibles a los costes.

Cualidades abrasivas

El alto grado de incorporación de relleno que se utiliza para mejorar las características mecánicas del PPS afecta al desgaste del equipo de moldeo por inyección. Esto, a su vez, puede provocar el desgaste de tornillos, barriles y moldes antes de que finalice su vida útil.

Colores limitados

El PPS correctamente preparado suele ser de color negro o marrón oscuro, lo que limita las posibilidades de tonos brillantes o más claros en los productos acabados.

Fragilidad inherente

Aunque el PPS puede ser algo quebradizo, esto no supone un problema enormemente grande y puede equilibrarse con la ayuda de fibras y refuerzos. Sin embargo, estos aditivos también pueden modificar las propiedades del material, lo que afectará a la resistencia, el acabado superficial, la estabilidad dimensional y el coste del producto.

Conclusión

En conclusión, se puede observar que el moldeo por inyección con PPS ofrece varias ventajas, sobre todo cuando se trata de piezas de alto rendimiento con gran carga mecánica y resistencia térmica y química. Sin embargo, hay que tener en cuenta el mayor coste y algunas de las limitaciones inherentes al enfoque en función de las especificidades de los proyectos. Así, comparando estos factores, los fabricantes pueden tomar decisiones correctas sobre la utilización de inS en sus aplicaciones, para obtener el máximo rendimiento y coste.