Cos'è la plastica PPS?

Il polifenilensolfuro (PPS) è un termoplastico ad alte prestazioni con un'eccezionale resistenza chimica, che è solubile in quasi nessun solvente a tutte le temperature fino a 200 °C. Ha un basso assorbimento di umidità e conferisce elevata resistenza meccanica e stabilità termica ed è quindi adatto per parti lavorate con precisione. Vai a materiale plastico ad alta temperatura pagina per conoscere altri materiali correlati.

Questo materiale è di natura semicristallina e ha un punto di fusione fino a 225 °F e una degradazione termica fino a 425 °F. Ha un basso coefficiente di espansione termica ed è stato sottoposto a distensione durante la produzione, rendendolo quindi ideale per parti che necessitano di tolleranze strette. In condizioni estreme, il PPS mostra prestazioni eccellenti e può essere utilizzato come sostituto più economico del PEEK a temperature più basse. Grazie ai livelli molto bassi di impurità ioniche, il materiale è adatto per applicazioni che richiedono elevata purezza.

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Vengono prodotti molti gradi diversi di PPS e sono disponibili in varianti rinforzate con fibra di vetro, minerali e lubrificate internamente. Possono offrire vantaggi quali un basso coefficiente di attrito, una maggiore resistenza all'usura e un'elevata resistenza agli urti.

Introduzione alla plastica PPs

Il polifenilene solfuro (PPS) è un termoplastico ad alte prestazioni noto per la sua eccellente resistenza chimica, questo materiale è resistente a tutti i solventi a temperature fino a 392°F (200°C). Il basso tasso di assorbimento dell'umidità abbinato alla resistenza meccanica e alla stabilità termica lo rendono adatto per applicazioni in cui sono richiesti componenti di ingegneria di precisione.

Proprietà termiche del polifenilene solfuro (PPS)

Il PPS è molto noto per avere un'elevata stabilità termica e può funzionare a temperature alte e basse senza cambiare le sue proprietà. Le seguenti specifiche sono derivate dai test condotti su Techtron® 1000 PPS che è un grado non riempito.

Temperatura di deflessione del calore (HDT)

La temperatura di deflessione termica descrive la quantità di calore che un certo tipo di plastica può sopportare prima di iniziare a cedere alla deformazione sotto un certo peso. Per PPS, questa è a 115 °C (250 °F) quando è caricato con 1,8 MPa (264 PSI) e secondo gli standard ISO 75-1/2 e ASTM D648.

Temperatura massima di servizio

La temperatura di servizio continuo del PPS può raggiungere i 220 °C, il materiale può essere utilizzato per un tempo molto lungo, circa 20.000 ore all'aria, senza che le sue caratteristiche fisiche vengano influenzate.

Punto di fusione della plastica PPS

La temperatura di transizione vetrosa del PPS è di 280°C secondo lo standard I1357-1/-3, mentre è di 540°F secondo gli standard di prova ASTM D3418.

Conduttività termica

La conduttività termica è definita come la capacità del materiale in questione di condurre il calore. Conduttività termica: come puoi vedere, il PPS ha una conduttività termica migliore del PEEK, ma inferiore a quella del PE e del PTFE. A temperatura ambiente (23°C o 73°F), i valori di conduttività termica per il PPS sono:

ISO: 0,3 W/(K·m)

ASTM: 2 BTU in. /(hr·ft²·°F)

Infiammabilità e resistenza al fuoco

La resistenza alla fiamma del PPS è ragionevolmente buona con una classificazione UL 94 V-0 e non sono necessari riempitivi o additivi aggiuntivi. Ha un indice di ossigeno di 44% secondo i risultati dei test condotti secondo ISO 4589-1/2, che parla anche della resistenza al fuoco del materiale.

Coefficiente di espansione termica lineare (CLTE)

Il coefficiente di espansione termica lineare o CLTE mostra quanto si espande un materiale quando le temperature aumentano. Il PPS ha un CLTE inferiore a 40 rispetto alla maggior parte delle altre materie plastiche ingegneristiche come PET e POM, rendendolo ancora più conveniente di PEEK e PAI. Questa bassa velocità di espansione è vantaggiosa per le applicazioni in cui è richiesta una tolleranza ravvicinata in ambienti con temperature da moderate ad alte.

Proprietà meccaniche del polifenilene solfuro (PPS)

Il PPS è ben noto per il suo equilibrio tra basso coefficiente di espansione ed elevata resistenza meccanica e quindi è adatto sia per applicazioni portanti che per componenti che richiedono lavorazioni complesse. Le seguenti specifiche si basano sui test condotti su Techtron® 1000 PPS che è un grado non riempito.

Proprietà meccaniche chiave

Densità

Il PPS non riempito ha una densità di circa 1,35 g/cm³. Se rinforzato ad esempio con 40% di fibre di vetro, la densità sale a circa 1,66 g/cm³.

Stampaggio a iniezione di PPSU

Resistenza alla trazione

Questa resistenza alla trazione è molto più elevata rispetto ad altre plastiche tecniche disponibili nella stessa fascia di prezzo del PPS. Le proprietà di trazione del Techtron® 1000 PPS consistono in una resistenza alla trazione di 102 MPa (13.500 PSI), deformazione di snervamento di 12% e deformazione di rottura di 12%.

Resistenza alla compressione

Un'altra proprietà meccanica che merita di essere menzionata è la resistenza alla compressione del PPS, stimata in circa 21.500 PSI secondo il test ASTM D695.

Durezza e resistenza all'impatto

Il PPS dimostra un'eccellente durezza e resistenza agli urti: Il PPS dimostra un'eccellente durezza e resistenza agli urti:

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

Durezza Rockwell R: 125, (ASTM)

Resistenza all'impatto Charpy: I campioni non intagliati non presentano crepe, mentre i campioni intagliati hanno una resistenza di circa 2,0 kJ/m².

Impatto Izod (intagliato): 0,60 ft·lb/pollice.

Proprietà flessionali

Il polimero PPS ha un'elevata resistenza e modulo di flessione che può consentirne l'uso in applicazioni strutturali. Ha una resistenza alla flessione di 155 MPa (21.000 PSI) e un modulo di flessione di 575 KSI, che sono indicativi della sua rigidità e capacità di sopportare carichi.

PPSU-LSG

Si può affermare che il PPS possiede caratteristiche meccaniche piuttosto elevate, che ne consentono l'impiego in quei settori in cui sono richiesti particolari ad alta resistenza e precisione.

Proprietà elettriche del polifenilene solfuro (PPS)

Tra tutti i materiali polimerici, il polifenilene solfuro (PPS) è particolarmente adatto per l'isolamento elettrico ad alta tensione. La sua struttura molecolare semicristallina e non polare gli conferisce una mobilità elettronica molto bassa e quindi un'elevata resistività elettrica che lo rende un cattivo conduttore di elettricità.

Le seguenti specifiche elettriche si basano su test effettuati su Techtron® 1000 PPS, un tipo non riempito.

Tabella: Proprietà elettriche principali

Rigidità dielettrica

La rigidità dielettrica si riferisce alla rigidità elettrica di un materiale quando sottoposto a sollecitazione. Per il PPS non riempito questo valore è di circa 18 kV/mm secondo IEC 60243-1 o 540 V per mil secondo lo standard ASTM D149. Questa proprietà è significativa nella valutazione della competenza del PPS come isolante elettrico.

Resistività elettrica

La resistività elettrica, d'altro canto, è la misura della capacità di un materiale di offrire resistenza al flusso di corrente elettrica. Il PPS ha una conduttività elettrica molto bassa, quindi la sua resistività elettrica è bassa rispetto a molte altre comuni plastiche ingegneristiche e questo lo rende ideale per l'uso nei servizi di isolamento. Il PPS non riempito ha mostrato una resistività superficiale di 10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11. 11) e una resistività di volume di 10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1).

Compatibilità chimica del polifenilene solfuro (PPS)

Una delle proprietà più importanti del PPS è la sua ottima resistenza chimica che lo colloca tra i termoplasti ingegneristici più resistenti dal punto di vista chimico sul mercato odierno, soprattutto se si considera il suo costo. Assorbe ancora meno umidità, il che lo rende ancora più tollerante in vari usi difficili. Il PPS è una scelta eccellente per ambienti che coinvolgono:

• Acidi e basi forti: Può anche essere esposto ad alcune sostanze come l'acido solforico, l'acido cloridrico, l'idrossido di sodio e l'idrossido di potassio.
• Solventi organici: Il PPS mostra una resistenza accettabile a diversi solventi organici, tra cui alcoli, chetoni, esteri e idrocarburi aromatici.
• Agenti ossidanti: È possibile utilizzare questo materiale con ossidanti come ad esempio perossido di idrogeno e cloro.
• Idrocarburi: Possono essere utilizzati anche con carburanti, oli e qualsiasi tipo di lubrificante utilizzabile nelle automobili.

• Alogeni: È indicato per applicazioni che implicano sterilizzazione e disinfezione, come l'uso di candeggina e la pulizia sul posto/sterilizzazione sul posto.
• Umidità e umidità: Grazie al suo basso assorbimento di umidità è ideale per luoghi con elevata umidità.

Nel complesso, il materiale PPS è ideale per l'uso in applicazioni che entrano in contatto con un'ampia gamma di sostanze chimiche e garantisce un servizio duraturo in ambienti difficili.

Applicazioni del polifenilene solfuro (PPS)

Il polifenilene solfuro (PPS) è un materiale termoplastico ad alte prestazioni che ha molte caratteristiche speciali. Grazie al suo costo relativamente basso e alla capacità di produrre articoli da esso, è adatto a diversi settori, in particolare quelli che comportano alte temperature.

Ecco una ripartizione delle sue principali applicazioni:

Industria automobilistica

Il PPS trova applicazione anche nell'industria automobilistica per la sua capacità di sostituire metalli e altri materiali in aree di applicazione difficili. È particolarmente efficace per i componenti esposti a: È particolarmente efficace per i componenti esposti a:

• Temperature elevate: Particolarmente adatto per l'uso in aree in cui è difficile installare apparecchiature fisse, ad esempio sotto il cofano dell'auto.
• Fluidi per autoveicoli: Non facilmente corrodibile da diversi tipi di fluidi.
• Stress meccanico: Offre una resistenza molto necessaria nei momenti di stress.

Le principali applicazioni automobilistiche includono:

• Sistemi di iniezione del carburante
• Sistemi di raffreddamento
• Giranti per pompe d'acqua
• Alloggiamenti per termostati
• Componenti del freno elettrico
• Interruttori e contenitori per lampadine

In alcuni casi, per quanto riguarda le parti di rifinitura interne o esterne, il PPS non viene utilizzato frequentemente; tuttavia, è molto adatto per applicazioni automobilistiche funzionali.

Elettrico ed elettronico

Il PPS è un materiale preferito nel settore elettrico ed elettronico (E&E) per le sue caratteristiche:

• Elevata resistenza termica: Ideale per le parti esposte al calore.
• Eccellente tenacità e stabilità dimensionale: Garantisce affidabilità nelle applicazioni in cui la precisione è fondamentale.
• Basso restringimento: Consente di modellare meglio e nel modo corretto connettori e prese complessi.

Il PPS è anche noto per la classificazione di infiammabilità UL94 V-0 senza l'uso di ulteriori ritardanti di fiamma. È comunemente utilizzato in:

• Connettori e prese
• Bobine per bobine elettriche
• Alloggiamenti elettronici
• Componenti dell'unità disco rigido
• Interruttori e relè

Il passaggio al PPS nelle applicazioni E&E è quindi reso necessario dal fatto che è necessario sostituire polimeri meno resistenti alle basse temperature.

Elettrodomestici

Grazie al suo restringimento e rigonfiamento minimi e alle proprietà non corrosive e non idrolizzanti in caso di esposizione al calore, il PPS viene utilizzato in diversi elettrodomestici. Le applicazioni comuni includono:

• Componenti per riscaldamento e condizionamento dell'aria
• Maniglie per friggere
• Griglie per asciugacapelli
• Valvole del ferro da stiro a vapore
• Interruttori per tostapane
• Piatti girevoli per forni a microonde

Usi industriali

Si osserva la tendenza del PPS a sostituire metalli e plastiche termoindurenti nei settori dell'ingegneria meccanica in cui sono presenti ambienti chimicamente aggressivi. Le sue proprietà lo rendono ideale per:

Le applicazioni normalmente non sono considerate standard nello stampaggio a iniezione rinforzato, bensì più industrializzate.

Processi di estrusione delle fibre e rivestimenti antiaderenti.

• Componenti formati a pressione per attrezzature e meccanica di precisione, tra cui pompe, valvole e tubi.
• Componenti delle pompe centrifughe utilizzate nei giacimenti petroliferi, nonché le relative guide delle aste.
• Elementi di apparecchiature quali sistemi HVAC, componenti di compressori, alloggiamenti dei ventilatori e parti di termostati.

Medicina e assistenza sanitaria

Nel settore medico, il PPS con rinforzo in vetro viene utilizzato per la costruzione di strumenti chirurgici e altri elementi di apparecchiature che devono essere sia resistenti che refrattari alle alte temperature. Inoltre, le fibre PPS trovano impiego anche nelle membrane mediche e in altri usi.

Diverse opzioni di materiali

Il PPS è disponibile in varie forme, tra cui riempito di vetro, riempito di minerali e lubrificato internamente. Queste opzioni possono includere vantaggi quali attrito ridotto, maggiore resistenza all'usura e maggiore resistenza all'impatto.

Tipi di PPS basati su metodi di sintesi

Il polifenilene solfuro (PPS) può essere classificato in tre tipi principali in base al suo processo di sintesi. Ogni tipo offre caratteristiche e vantaggi distinti, rendendoli adatti a varie applicazioni.

Panoramica dei tipi di PPS

Caratteristiche dettagliate

• PPS lineare: Il PPS lineare ha un'elevata resistenza meccanica e pertanto viene utilizzato quando si desidera resistenza alla trazione e flessibilità del prodotto. Inoltre, si solidifica rapidamente quando esposto a calore superiore alla temperatura di transizione vetrosa che è di circa 85 0 C ed è quindi utile in vari processi di produzione.
• PPS indurito: Il processo di polimerizzazione induce anche un aumento del peso molecolare del materiale termoindurente e delle sue proprietà, rendendolo quindi ideale per l'uso ad alta temperatura. Questi cambiamenti sono vantaggiosi in quanto forniscono una maggiore resistenza e stabilità delle strutture, il che è particolarmente importante in condizioni di forte stress.
• PPS ramificato: Il PPS ramificato ha una struttura ramificata che è utile per fornire elevata tenacità e resistenza all'impatto per l'applicazione. Grazie alla sua maggiore duttilità, è adatto per parti che possono essere soggette a carichi dinamici o impatto.

Grazie alla conoscenza di questi tipi di PPS, un produttore sarà in grado di selezionare il tipo di materiale più adatto alla propria applicazione, per migliorarne le prestazioni e la longevità.

Miglioramento delle proprietà del materiale plastico PPS con additivi

Il PPS è disponibile in diversi tipi e, grazie alla sua intrinseca resistenza chimica, è possibile combinarlo con vari additivi per migliorarne le proprietà. Questi migliorano le proprietà meccaniche, le caratteristiche termiche e altre caratteristiche rilevanti.

Il PPS viene in genere modificato utilizzando riempitivi e fibre o copolimerizzato con altri termoplastici per migliorarne le proprietà. I rinforzi più comuni includono:

• Fibra di vetro
• Fibra di carbonio
• PTFE (politetrafluoroetilene)

Sono disponibili diversi gradi di PPS, tra cui:

• Naturale non riempito
• 30% Riempito di Vetro
• 40% Riempito di vetro
• Riempito di minerali
• Vetro-Minerale-Riempito
• Varianti conduttive e antistatiche
• Gradi di cuscinetti lubrificati internamente

Tra questi, PPS-GF40 e PPS-GF MD 65 si sono affermati come standard di mercato grazie alle loro prestazioni, tanto da occupare una quota di mercato considerevole.

Confronto delle proprietà tra diversi gradi di PPS

La tabella seguente riassume le proprietà tipiche dei gradi di PPS non caricato e caricato:

Confronto delle proprietà dei gradi PPS

La tabella seguente riassume le proprietà tipiche dei gradi di PPS non caricato e caricato:

Tecniche di lavorazione del polifenilene solfuro (PPS)

Le resine PPS sono impiegate in vari processi quali stampaggio a soffiaggio, stampaggio a iniezione ed estrusione e normalmente a una temperatura di 300-350 ℃. Tuttavia, a causa dell'elevato punto di fusione, non è molto facile elaborare soprattutto gradi riempiti dove ci sono possibilità di surriscaldamento dell'attrezzatura.

Requisiti di pre-essiccazione

Il processo di stampaggio è fondamentale per trasformare la forma dei prodotti stampati e prevenire la sbavatura. Si consiglia di essiccare il PPS a: Si consiglia di essiccare il PPS a:

• A 150-160°C per 2-3 ore oppure a 170-180°C per 1-2 ore oppure a 200-220°C per 30 min-1 ora.
• 120°C per 5 ore

Questo passaggio è particolarmente importante per i materiali riempiti con fibra di carbonio, poiché è noto che tendono a gonfiarsi e ad assorbire umidità, fattore nocivo per il prodotto finale.

Parametri di stampaggio a iniezione

È importante sottolineare che il PPS può essere lavorato tramite stampaggio a iniezione. Per migliorare la produttività del processo di stampaggio, la temperatura dello stampo dovrebbe essere di 50 gradi Celsius mentre la temperatura di post-cristallizzazione dovrebbe essere di 200 gradi Celsius. Tuttavia, questo metodo non può essere applicato all'applicazione in cui è richiesto un valore elevato di stabilità dimensionale. Poiché il PPS ha una bassa viscosità per il riempimento, è necessario concentrarsi sulla chiusura dello stampo.

I parametri tipici includono:

• Temperatura del cilindro: 300-320°C
• Temperatura dello stampo: 120-160°C per consentire al tessuto di cristallizzare correttamente e di non deformarsi.
• Pressione di iniezione: 40-70 MPa
• Velocità della vite: 40-100 giri/min

Processo di estrusione

Il PPS può anche essere estruso e questo processo è applicato nella produzione di fibre, monofilamenti, tubi, barre e lastre. Le condizioni di lavorazione consigliate includono:

• Temperatura di essiccazione: 121 °C per 3 ore
• Temperatura dello stampo: 300-310°C
• Temperatura di fusione: 290-325°C

Sostenibilità del PPS

Tuttavia, quando il PPS viene reperito in modo responsabile e quando viene prodotto, allora è considerato uno dei polimeri sostenibili. La sua sostenibilità dipende dai seguenti fattori: Su questa base, la sua sostenibilità dipende dai seguenti fattori:

Approvvigionamento di materie prime:

La scelta di materiali rinnovabili nella produzione di PPS può anche contribuire a ridurre le emissioni di gas serra e a migliorare l'efficienza.

Durata:

Il PPS non si usura a causa del calore e delle sostanze chimiche e quindi dura più a lungo poiché non si usura frequentemente e la sostituzione è rara.

Opzioni di riciclaggio: Il polifenilene solfuro è riciclabile nei seguenti modi:

• Riciclaggio meccanico: processi quali macinazione o triturazione.
• Riciclaggio chimico: vengono adottati passaggi come la depolimerizzazione o altri simili.

Sebbene il punto di fusione del PPS sia elevato e sia chimicamente inerte, creando un ostacolo al riciclaggio, si è assistito a uno sviluppo costante nel settore del riciclaggio delle plastiche post-consumo, che ha investito in impianti per il riciclaggio del PPS e di altri polimeri termoindurenti simili, il che significa che supporta un'economia circolare.

Caratteristiche leggere

L'uso più tipico o favorito del PPS è in sostituzione dei metalli, in quanto è leggero e funge da non corrosivo per sali e fluidi per autoveicoli. Può assemblare correttamente diversi segmenti di elevata complessità per adattarsi a diverse funzioni.

Certificazioni e considerazioni sulla sicurezza

I prodotti PPS realizzati con materiali riciclati e/o prodotti da biomassa e certificati ISCC+ sono considerati sostenibili. Non sono molto pericolosi per gli esseri umani e l'ambiente, ma è opportuno adottare precauzioni per ridurre al minimo i rischi ad essi associati.

Vantaggi dello stampaggio a iniezione con PPS

L'uso dello stampaggio a iniezione con polifenilene solfuro (PPS) presenta numerosi vantaggi ed è pertanto preferibile per la produzione di componenti ad alte prestazioni.

Resistenza meccanica superiore

Il PPS ha diverse eccellenti caratteristiche come materiale in termini di proprietà meccaniche, tra cui resistenza alla trazione, resistenza alla flessione e resistenza all'impatto. Queste caratteristiche consentono ai componenti in PPS di sopportare condizioni severe in cui la resistenza del materiale è di fondamentale importanza.

Eccezionale stabilità termica

Una delle caratteristiche principali del PPS è la sua resistenza al calore: questa plastica non si disintegra, non perde la sua resistenza ed elasticità, né si deforma se esposta a temperature elevate per un lungo periodo. Grazie alla sua stabilità termica, è adatta all'uso in aree in cui si produce calore.

Eccellente resistenza chimica

Il PPS sembra essere altamente immune a diverse sostanze chimiche, tra cui acidi, basi, solventi e idrocarburi. Questa proprietà lo rende adatto all'uso in applicazioni chimiche difficili.

Stabilità dimensionale costante

Inoltre, i componenti in PPS non risentono delle variazioni di forma e dimensione causate dalle variazioni di temperatura e pertanto possono essere utilizzati in applicazioni che richiedono tolleranze ristrette.

Composizione leggera

Il PPS ha una densità relativamente inferiore rispetto ai metalli e allo stesso tempo ha una buona resistenza meccanica, risultando quindi più adatto ad applicazioni in cui il peso è un fattore determinante.

Svantaggi dello stampaggio a iniezione di plastica PPS

Tuttavia, è importante tenere conto delle seguenti limitazioni del PPS nel processo di stampaggio a iniezione. Questi fattori devono essere valutati per comprendere meglio se sono adatti al tuo particolare utilizzo.

Costo più elevato

Le resine PPS sono relativamente costose rispetto a molti altri materiali termoplastici e questo è un fattore che può aumentare il costo complessivo dell'utilizzo del PPS nella produzione su larga scala o in progetti sensibili ai costi.

Qualità abrasive

L'elevata estensione dell'incorporazione di riempitivo utilizzata per migliorare le caratteristiche meccaniche del PPS influisce sull'usura delle attrezzature di stampaggio a iniezione. Ciò può a sua volta causare usura e rottura di viti, cilindri e stampi prima che la loro vita utile sia dovuta.

Scelte di colori limitate

Il PPS correttamente preparato è generalmente di colore nero o marrone scuro, limitando così la possibilità di ottenere tonalità brillanti o più chiare nei prodotti finiti.

Fragilità intrinseca

Sebbene il PPS possa essere un po' fragile, questo non è un problema enorme e può essere bilanciato con l'aiuto di fibre e rinforzi. Tuttavia, questi additivi possono anche modificare le proprietà del materiale, il che influenzerà la resistenza, la finitura superficiale, la stabilità dimensionale e il costo del prodotto.

Conclusione

In conclusione, si può notare che lo stampaggio ad iniezione con PPS offre diversi vantaggi, soprattutto quando si tratta di parti ad alte prestazioni con elevato carico meccanico, calore e resistenza chimica. Tuttavia, bisogna tenere conto del costo più elevato e di alcune delle limitazioni intrinseche dell'approccio a seconda delle specifiche dei progetti. Quindi, confrontando questi fattori, i produttori possono prendere decisioni corrette sull'utilizzo di inS nelle loro applicazioni, per il massimo delle prestazioni e dei costi.