Qu'est-ce que le plastique PPS ?

Le polysulfure de phénylène (PPS) est un thermoplastique hautes performances doté d'une résistance chimique exceptionnelle, qui n'est soluble dans presque aucun solvant à toutes les températures jusqu'à 200 °C. Il a une faible absorption d'humidité et offre une résistance mécanique et une stabilité thermique élevées et convient donc aux pièces usinées de précision. matériau plastique haute température page pour en savoir plus sur les documents connexes.

Ce matériau est de nature semi-cristalline et possède un point de fusion allant jusqu'à 225 °F et une dégradation thermique allant jusqu'à 425 °F. Il a un faible coefficient de dilatation thermique et a été soulagé des contraintes pendant la fabrication, ce qui le rend idéal pour les pièces qui nécessitent des tolérances serrées. Dans des conditions extrêmes, le PPS présente d'excellentes performances et peut être utilisé comme substitut moins cher au PEEK à des températures plus basses. En raison de très faibles niveaux d'impuretés ioniques, le matériau convient aux applications nécessitant une grande pureté.

Vous pouvez aller à Moulage par injection PEEK page pour en savoir plus sur le matériau PEEK.

Il existe de nombreuses qualités de PPS différentes, disponibles en versions renforcées de fibres de verre, minérales et lubrifiées en interne. Elles offrent des avantages tels qu'un faible coefficient de frottement, une résistance accrue à l'usure et une résistance élevée aux chocs.

Introduction au plastique PP

Le polysulfure de phénylène (PPS) est un thermoplastique haute performance connu pour son excellente résistance chimique. Ce matériau résiste à tous les solvants à des températures allant jusqu'à 200 °C (392 °F). Le faible taux d'absorption d'humidité associé à la résistance mécanique et à la stabilité thermique le rend adapté aux applications où des composants d'ingénierie de précision sont nécessaires.

Propriétés thermiques du sulfure de polyphénylène (PPS)

Le PPS est connu pour sa grande stabilité thermique et il peut fonctionner à des températures élevées et basses sans modifier ses propriétés. Les spécifications suivantes sont dérivées des tests effectués sur le PPS Techtron® 1000, qui est une qualité non chargée.

Température de déflexion thermique (HDT)

La température de déformation sous chaleur décrit la quantité de chaleur qu'un certain type de plastique peut supporter avant de commencer à se déformer sous un certain poids. Pour le PPS, elle est de 115 °C (250 °F) lorsqu'il est chargé à 1,8 MPa (264 PSI) et conformément aux normes ISO 75-1/2 et ASTM D648.

Température de service maximale

La température de service continu du PPS peut atteindre jusqu'à 220 °C, le matériau peut être utilisé pendant très longtemps, environ 20 000 heures à l'air et ses caractéristiques physiques ne seront pas affectées.

Point de fusion du plastique PPS

La température de transition vitreuse du PPS est de 280°C selon la norme I1357-1/-3 tandis qu'elle est de 540°F selon les normes de test ASTM D3418.

Conductivité thermique

La conductivité thermique est définie comme la capacité du matériau en question à conduire la chaleur. Conductivité thermique : Comme vous pouvez le constater, le PPS a une meilleure conductivité thermique que le PEEK, mais inférieure à celle du PE et du PTFE. À température ambiante (23 °C ou 73 °F), les valeurs de conductivité thermique du PPS sont les suivantes :

Norme ISO: 0,3 W/(km)

Norme ASTM: 2 BTU po /(h·pi²·°F)

Inflammabilité et résistance au feu

La résistance au feu du PPS est raisonnablement bonne avec une classification UL 94 V-0 et aucun remplissage ou additif supplémentaire n'est nécessaire. Il a un indice d'oxygène de 44% selon les résultats des tests effectués selon la norme ISO 4589-1/2, ce qui parle également de la résistance au feu du matériau.

Coefficient de dilatation thermique linéaire (CLTE)

Le coefficient de dilatation thermique linéaire (CLTE) indique dans quelle mesure un matériau se dilate lorsque la température augmente. Le PPS a un CLTE inférieur à 40 par rapport à la plupart des autres plastiques techniques tels que le PET et le POM, ce qui le rend encore plus rentable que le PEEK et le PAI. Ce faible taux de dilatation est bénéfique pour les applications où une tolérance étroite est requise dans des environnements à température modérée à élevée.

Propriétés mécaniques du sulfure de polyphénylène (PPS)

Le PPS est bien connu pour son équilibre entre un faible coefficient de dilatation et une résistance mécanique élevée. Il convient donc aussi bien aux applications portantes qu'aux composants qui nécessitent un usinage complexe. Les spécifications suivantes sont basées sur les tests qui ont été effectués sur le PPS Techtron® 1000, qui est une nuance non chargée.

Principales propriétés mécaniques

Densité

Le PPS non chargé a une densité d'environ 1,35 g/cm³. S'il est renforcé par exemple avec des fibres de verre 40%, la densité monte à environ 1,66 g/cm³.

Moulage par injection de PPSU

Résistance à la traction

Cette résistance à la traction est bien supérieure à celle des autres plastiques techniques disponibles dans la même gamme de prix que le PPS. Les propriétés de traction du Techtron® 1000 PPS se composent d'une résistance à la traction de 102 MPa (13 500 PSI), d'une contrainte d'élasticité de 12% et d'une contrainte de rupture de 12%.

Résistance à la compression

Une autre propriété mécanique qui mérite d’être mentionnée est la résistance à la compression du PPS qui est estimée à environ 21 500 PSI selon le test ASTM D695.

Dureté et résistance aux chocs

Le PPS présente une excellente dureté et une excellente résistance aux chocs : Le PPS présente une excellente dureté et une excellente résistance aux chocs :

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

Dureté Rockwell R : 125, (ASTM)

Résistance aux chocs Charpy : Les échantillons non entaillés ne présentent aucune fissure, tandis que les échantillons entaillés ont une résistance d'environ 2,0 kJ/m².

Impact Izod (entaillé) : 0,60 pi·lb/po.

Propriétés de flexion

Le polymère PPS présente une résistance et un module de flexion élevés qui lui permettent d'être utilisé dans des applications structurelles. Il présente une résistance à la flexion de 155 MPa (21 000 PSI) et un module de flexion de 575 KSI, ce qui indique sa rigidité et sa capacité de charge.

PPSU LSG

On peut affirmer que le PPS possède des caractéristiques mécaniques assez élevées, ce qui lui permet d'être utilisé dans les industries où des pièces de haute résistance et de précision sont requises.

Propriétés électriques du sulfure de polyphénylène (PPS)

Parmi tous les matériaux polymères, le polysulfure de phénylène (PPS) est particulièrement adapté à l'isolation électrique haute tension. Sa structure moléculaire semi-cristalline et apolaire lui confère une très faible mobilité électronique et donc une résistivité électrique élevée qui en fait un mauvais conducteur d'électricité.

Les spécifications électriques suivantes sont basées sur des tests effectués sur Techtron® 1000 PPS, une qualité non remplie.

Tableau : Principales propriétés électriques

Rigidité diélectrique

La rigidité diélectrique fait référence à la rigidité diélectrique d'un matériau lorsqu'il est soumis à une contrainte. Pour le PPS non chargé, cette valeur est d'environ 18 kV/mm selon la norme IEC 60243-1 ou 540 V par millimètre selon la norme ASTM D149. Cette propriété est importante pour évaluer la compétence du PPS en tant qu'isolant électrique.

Résistivité électrique

La résistivité électrique, quant à elle, mesure la capacité d'un matériau à offrir une résistance au passage du courant électrique. Le PPS a une très faible conductivité électrique, sa résistivité électrique est donc faible par rapport à de nombreux autres plastiques techniques courants, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans les services d'isolation. Le PPS non chargé a montré une résistivité superficielle de 10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11. 11) et une résistivité volumique de 10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1).

Compatibilité chimique du sulfure de polyphénylène (PPS)

L'une des propriétés les plus importantes du PPS est sa très bonne résistance chimique, ce qui le classe parmi les thermoplastiques techniques les plus résistants aux produits chimiques actuellement sur le marché, surtout si l'on tient compte de son coût. Il absorbe encore moins d'humidité, ce qui le rend encore plus tolérant dans diverses utilisations difficiles. Le PPS est un excellent choix pour les environnements impliquant :

• Acides et bases fortes : Il peut également être exposé à certaines substances telles que l’acide sulfurique, l’acide chlorhydrique, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium.
• Solvants organiques : Le PPS présente une résistance acceptable aux solvants organiques, notamment les alcools, les cétones, les esters et les hydrocarbures aromatiques.
• Agents oxydants : Il est possible d'utiliser ce matériau avec des oxydants par exemple le peroxyde d'hydrogène et le chlore.
• Hydrocarbures : Ils peuvent également être utilisés avec des carburants, des huiles et tout type de lubrification pouvant être utilisé dans l’automobile.

• Halogènes : Il est idéal pour les applications qui impliquent la stérilisation et la désinfection, comme l'utilisation d'eau de Javel et le nettoyage/la stérilisation sur place.
• Humidité et hygrométrie : En raison de sa faible absorption d'humidité, il est idéal pour les endroits à forte humidité.

Dans l’ensemble, le matériau PPS est idéal pour une utilisation dans des applications qui entrent en contact avec un large spectre de produits chimiques et offrira un service durable dans des environnements difficiles.

Applications du sulfure de polyphénylène (PPS)

Le polysulfure de phénylène (PPS) est un matériau thermoplastique hautes performances qui présente de nombreuses caractéristiques particulières. En raison de son coût relativement faible et de la possibilité de le fabriquer, il est bien adapté à plusieurs industries, en particulier celles qui impliquent des températures élevées.

Voici une liste de ses principales applications :

Industrie automobile

Le PPS trouve également son application dans l'industrie automobile en raison de sa capacité à remplacer les métaux et autres matériaux dans les domaines d'application difficiles. Il est particulièrement efficace pour les composants exposés à : Il est particulièrement efficace pour les composants exposés à :

• Températures élevées : Idéal pour une utilisation dans des zones où il est difficile d'installer des équipements fixes, comme sous le capot d'une voiture.
• Fluides automobiles : Pas facilement corrodé par différents types de fluides.
• Contrainte mécanique : Il offre l’endurance indispensable lors des moments stressants.

Les principales applications automobiles comprennent :

• Systèmes d'injection de carburant
• Systèmes de refroidissement
• Roues de pompe à eau
• Boîtiers de thermostat
• Composants de freinage électrique
• Interrupteurs et boîtiers d'ampoules

Dans certains cas, lorsqu'il s'agit de pièces de garniture intérieures ou extérieures, le PPS n'est pas fréquemment utilisé ; cependant, il est parfaitement adapté aux applications automobiles fonctionnelles.

Électricité et électronique

Le PPS est un matériau privilégié dans le secteur électrique et électronique (E&E) en raison de :

• Résistance thermique élevée : A utiliser de préférence dans les pièces exposées à la chaleur.
• Excellente résistance et stabilité dimensionnelle : Garantit la fiabilité dans les applications sensibles à la précision.
• Faible rétrécissement : Permet une meilleure mise en forme des connecteurs et des prises complexes de la bonne manière.

Le PPS est également connu pour son indice d'inflammabilité UL94 V-0 sans recours à d'autres retardateurs de flamme. Il est couramment utilisé dans :

• Connecteurs et prises
• Bobines pour bobines électriques
• Boîtiers électroniques
• Composants du disque dur
• Interrupteurs et relais

La transition vers le PPS dans les applications E&E est donc rendue nécessaire par le fait qu'il existe un besoin de remplacer les polymères moins résistants aux basses températures.

Appareils ménagers

En raison de son rétrécissement et de son gonflement minimes, ainsi que de ses propriétés non corrosives et non hydrolysantes lors de l'exposition à la chaleur, le PPS est utilisé dans différents appareils électroménagers. Les applications courantes comprennent :

• Composants de chauffage et de climatisation
• Poignées de poêles à frire
• Grilles pour sèche-cheveux
• Vannes de fer à vapeur
• Interrupteurs pour grille-pain
• Platines tournantes pour four à micro-ondes

Utilisations industrielles

On observe que le PPS a tendance à remplacer les métaux et les plastiques thermodurcissables dans les domaines de la construction mécanique où les environnements chimiquement agressifs sont présents. Ses propriétés le rendent idéal pour :

Les applications ne sont généralement pas considérées comme du moulage par injection renforcé standard, mais plutôt comme des applications plus fortement industrialisées.

Procédés d'extrusion de fibres et revêtements antiadhésifs.

• Composants formés sous pression pour équipements et mécanique fine, notamment pompes, vannes et tuyaux.
• Composants de pompe centrifuge utilisés dans les champs pétrolifères ainsi que les guides de tige pour ceux-ci.
• Des éléments d’équipement tels que les systèmes CVC, les composants de compresseur, les boîtiers de ventilateur et les pièces de thermostat.

Médical et soins de santé

Dans le secteur médical, le PPS renforcé de verre est utilisé pour la construction d'outils chirurgicaux et d'autres éléments d'équipement qui doivent être à la fois résistants et réfractaires aux températures élevées. De plus, les fibres PPS trouvent leur utilisation dans les membranes médicales et d'autres utilisations également.

Diverses options de matériaux

Le PPS est disponible sous différentes formes, notamment avec remplissage de verre, remplissage de minéraux et lubrification interne. Ces options peuvent inclure des avantages tels qu'une friction réduite, une résistance à l'usure améliorée et une résistance aux chocs accrue.

Types de PPS basés sur des méthodes de synthèse

Le sulfure de polyphénylène (PPS) peut être classé en trois types principaux en fonction de son procédé de synthèse. Chaque type offre des caractéristiques et des avantages distincts, ce qui les rend adaptés à diverses applications.

Aperçu des types de PPS

Caractéristiques détaillées

• PPS linéaire : Le PPS linéaire présente une résistance mécanique élevée et est donc utilisé lorsque la résistance à la traction et la flexibilité du produit sont souhaitées. Il se solidifie également rapidement lorsqu'il est exposé à la chaleur au-dessus de la température de transition vitreuse qui est d'environ 85 0 C et est donc utile dans divers processus de production.
• PPS guéri : Le processus de durcissement induit également une augmentation du poids moléculaire du matériau thermodurcissable et de ses propriétés, ce qui le rend idéal pour une utilisation à haute température. Ces changements sont bénéfiques dans la mesure où ils augmentent la résistance et la stabilité des structures, ce qui est particulièrement important dans des conditions de forte contrainte.
• PPS ramifié : Le PPS ramifié présente une structure ramifiée qui est utile pour fournir une ténacité élevée et une résistance aux chocs pour l'application. En raison de sa ductilité plus élevée, il convient aux pièces susceptibles d'être soumises à des charges dynamiques ou à des impacts.

À partir de la compréhension de ces types de PPS, un fabricant sera en mesure de sélectionner le type de matériau approprié à son application afin d’améliorer les performances et la longévité.

Amélioration des propriétés des matières plastiques PPS grâce à des additifs

Le PPS est disponible en différents types et, en raison de sa résistance chimique inhérente, il est possible de le mélanger avec divers additifs pour améliorer ses propriétés. Ceux-ci améliorent les propriétés mécaniques, les caractéristiques thermiques et d'autres caractéristiques pertinentes.

Le PPS est généralement modifié à l'aide de charges et de fibres ou copolymérisé avec d'autres thermoplastiques pour améliorer ses propriétés. Les renforts les plus courants sont les suivants :

• Fibre de verre
• Fibre de carbone
• PTFE (Polytétrafluoroéthylène)

Plusieurs qualités de PPS sont proposées, notamment :

• Naturel non rempli
• 30% rempli de verre
• 40% rempli de verre
• Rempli de minéraux
• Verre-minéral-chargé
• Variantes conductrices et antistatiques
• Catégories de roulements à lubrification interne

Parmi ceux-ci, le PPS-GF40 et le PPS-GF MD 65 sont devenus la norme du marché en raison de leurs performances, occupant ainsi une part de marché considérable.

Comparaison des propriétés entre les différentes qualités de PPS

Le tableau suivant résume les propriétés typiques des qualités de PPS non chargées et chargées :

Comparaison des propriétés des grades PPS

Le tableau suivant résume les propriétés typiques des qualités de PPS non chargées et chargées :

Techniques de traitement du sulfure de polyphénylène (PPS)

Les résines PPS sont utilisées dans divers procédés tels que le moulage par soufflage, le moulage par injection et l'extrusion, et sont généralement utilisées à une température de 300 à 350 ℃. Cependant, en raison du point de fusion élevé, il n'est pas très facile de traiter en particulier les grades chargés où il existe un risque de surchauffe de l'équipement.

Exigences de pré-séchage

Le processus de moulage est essentiel pour transformer la forme des produits moulés et éviter la formation de bavures. Il est recommandé de sécher le PPS à : Il est recommandé de sécher le PPS à :

• À 150-160°C pendant 2-3 heures ou à 170-180°C pendant 1-2 heures ou à 200-220°C pendant 30 min-1 h.
• 120°C pendant 5 heures

Cette étape est particulièrement cruciale pour les grades remplis de fibres de carbone, car ils sont connus pour gonfler et absorber l’humidité, ce qui est néfaste pour le produit final.

Paramètres de moulage par injection

Il est important de souligner que le PPS peut être traité par moulage par injection. Pour améliorer la productivité du processus de moulage, la température du moule doit être de 50 degrés Celsius tandis que la température de post-cristallisation doit être de 200 degrés Celsius. Cependant, cette méthode ne peut pas être appliquée à l'application où une valeur élevée de stabilité dimensionnelle est requise. Étant donné que le PPS a une faible viscosité à remplir, il est nécessaire de se concentrer sur la fermeture du moule.

Les paramètres typiques incluent :

• Température du cylindre : 300-320°C
• Température du moule : 120-160°C pour permettre au tissu de cristalliser correctement et de ne pas se déformer.
• Pression d'injection : 40-70 MPa
• Vitesse de la vis : 40-100 tr/min

Procédé d'extrusion

Le PPS peut également être extrudé et ce procédé est appliqué à la production de fibres, de monofilaments, de tubes, de tiges et de plaques. Les conditions de traitement recommandées comprennent :

• Température de séchage : 121 °C pendant 3 h
• Température du moule : 300-310°C
• Température de fusion : 290-325°C

Durabilité du PPS

Cependant, lorsque le PPS est obtenu de manière responsable et lors de sa fabrication, il est considéré comme l'un des polymères durables. Sa durabilité dépend des facteurs suivants : Sur cette base, sa durabilité dépend des facteurs suivants :

Approvisionnement en matières premières :

La sélection de matériaux renouvelables dans la fabrication du PPS peut également contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à améliorer l’efficacité.

Durabilité:

Le PPS ne s'use pas sous l'effet de la chaleur et des produits chimiques et, par conséquent, il dure plus longtemps car il ne s'use pas la plupart du temps, le remplacement est rare.

Options de recyclage : Le sulfure de polyphénylène est recyclable des manières suivantes :

• Recyclage mécanique : Procédés tels que le broyage ou le hachage.
• Recyclage chimique : Des étapes telles que la dépolymérisation ou d’autres étapes similaires sont réalisées.

Bien que le point de fusion du PPS soit élevé et qu'il soit chimiquement inerte, ce qui constitue un obstacle au recyclage, l'industrie du recyclage des plastiques post-consommation connaît un développement constant et a investi dans des installations de recyclage du PPS et d'autres polymères thermodurcissables similaires, ce qui signifie qu'elle soutient une économie circulaire.

Fonctionnalités légères

L'utilisation la plus courante ou la plus privilégiée du PPS est le remplacement des métaux car il est léger et sert de non corrosif pour les sels et les fluides automobiles. Il peut assembler correctement plusieurs segments de haute complexité pour s'adapter à plusieurs fonctions.

Certifications et considérations de sécurité

Les produits PPS fabriqués à partir de matériaux recyclés et/ou produits à partir de biomasse et certifiés ISCC+ sont considérés comme durables. Ils ne sont pas très dangereux pour les êtres humains et l'environnement, mais des précautions doivent être prises pour minimiser les risques qui y sont associés.

Avantages du moulage par injection avec PPS

L’utilisation du moulage par injection avec du polysulfure de phénylène (PPS) présente de nombreux avantages, il est donc privilégié pour la fabrication de pièces hautes performances.

Résistance mécanique supérieure

Le PPS présente plusieurs excellentes caractéristiques en tant que matériau en termes de propriétés mécaniques, notamment la résistance à la traction, à la flexion et aux chocs. Ces caractéristiques permettent aux composants PPS de résister à des conditions difficiles où la résistance du matériau est d'une importance primordiale.

Stabilité thermique exceptionnelle

L'une des caractéristiques clés du PPS est sa résistance à la chaleur : ce plastique ne se désintègre pas, ne perd pas sa résistance et son élasticité, et ne se déforme pas s'il est exposé à des températures élevées pendant une longue période. En raison de sa stabilité thermique, il est bien adapté à une utilisation dans des zones où il y a production de chaleur.

Excellente résistance chimique

Le PPS semble être très résistant à plusieurs produits chimiques, notamment les acides, les bases, les solvants et les hydrocarbures. Cette propriété le rend adapté à une utilisation dans des applications chimiques difficiles.

Stabilité dimensionnelle constante

Les pièces PPS ne peuvent pas non plus être affectées par les changements de forme et de taille dus aux changements de température et peuvent donc convenir à une utilisation dans des applications nécessitant des tolérances strictes.

Composition légère

Le PPS a une densité relativement inférieure à celle des métaux et présente en même temps une bonne résistance mécanique et est donc plus adapté aux applications où le poids est un facteur compromettant.

Inconvénients du moulage par injection de plastique PPS

Il est toutefois important de prendre en compte les limitations suivantes du PPS dans le processus de moulage par injection. Ces facteurs doivent être évalués pour mieux comprendre s'ils sont adaptés à votre utilisation particulière.

Coût plus élevé

Les résines PPS sont relativement chères par rapport à de nombreux autres thermoplastiques et c'est un facteur qui peut rendre le coût global d'utilisation du PPS élevé dans la production à grande échelle ou sur des projets sensibles aux coûts.

Qualités abrasives

Le degré élevé d'incorporation de charges utilisé pour améliorer les caractéristiques mécaniques du PPS affecte l'usure des équipements de moulage par injection. Cela peut à son tour entraîner l'usure des vis, des barils et des moules avant la fin de leur durée de vie utile.

Choix de couleurs limité

Le PPS correctement préparé est généralement noir ou marron foncé, ce qui limite les possibilités de nuances vives ou plus claires dans les produits finis.

Fragilité inhérente

Bien que le PPS puisse être quelque peu cassant, cela ne constitue pas un problème majeur et peut être compensé à l'aide de fibres et de renforts. Cependant, ces additifs peuvent également modifier les propriétés du matériau, ce qui affectera la résistance, la finition de surface, la stabilité dimensionnelle et le coût du produit.

Conclusion

En conclusion, on peut noter que le moulage par injection avec PPS L'utilisation de l'insert en silicium offre de nombreux avantages, notamment pour les pièces à hautes performances, à forte résistance mécanique, à la chaleur et aux produits chimiques. Cependant, il faut tenir compte du coût plus élevé et de certaines des limites inhérentes à cette approche en fonction des spécificités des projets. Ainsi, en comparant ces facteurs, les fabricants peuvent prendre les bonnes décisions concernant l'utilisation de l'insert en silicium dans leurs applications, pour des performances et des coûts maximaux.