PPS樹脂とは？

ポリフェニレンサルファイド（PPS）は、耐薬品性に優れた高性能熱可塑性プラスチックで、200℃までのすべての温度でほとんど溶媒に溶けません。吸湿性が低く、機械的強度と熱安定性が高いため、精密加工部品に適しています。こちらへ 高温プラスチック のページで関連資料をご覧ください。

この材料は半結晶性で、融点は225°Fまで、熱劣化は425°Fまでです。熱膨張係数が低く、製造時に応力緩和されるため、公差が厳しい部品に最適です。極端な条件下では、PPSは優れた性能を示し、低温ではPEEKの安価な代替品として使用できる。イオン性不純物が非常に少ないため、高純度を必要とする用途に適しています。

に行くことができる。 PEEK射出成形 のページをご覧ください。

多くの異なるPPSグレードが生産され、ガラス繊維強化、鉱物、内部潤滑のバリエーションがある。低摩擦係数、耐摩耗性の向上、高い衝撃強度などの利点がある。

PP入門 プラスチック

ポリフェニレンサルファイド（PPS）は、優れた耐薬品性で知られる高性能熱可塑性プラスチックで、最高温度392°F（200°C）までのあらゆる溶剤に耐性を示します。吸湿率が低く、機械的強度と熱安定性に優れているため、精密なエンジニアリング部品が必要とされる用途に適しています。

ポリフェニレンサルファイド（PPS）の熱特性

PPSは高い熱安定性があること非常に有名であり、それは特性を変えることなく高温および低温で働くことができる。次の指定は未充填等級であるTechtron® 1000 PPSで行なわれたテストから得られる。

熱偏向温度（HDT）

熱たわみ温度は、ある種のプラスチックがある加重の下で変形し始めるまでに耐えられる熱量を表す。PPSの場合、これは1.8MPa（264PSI）の荷重をかけたときの115℃（250°F）であり、ISO 75-1/2およびASTM D648規格に従っている。

最高使用温度

PPSの連続使用温度は220℃まで達することができ、この材料は空気中で約20,000時間という非常に長い時間使用することができ、その物理的特性は影響を受けない。

PPSプラスチック融点

PPSのガラス転移温度は、I1357-1/-3では280℃であるのに対し、ASTM D3418では540°Fである。

熱伝導率

熱伝導率とは、その材料がどれだけ熱を伝導するかということである。熱伝導率：ご覧の通り、PPSの熱伝導率はPEEKより優れていますが、PEやPTFEよりは劣ります。室温（23℃）におけるPPSの熱伝導率は以下の通りです：

ISOだ： 0.3 W/(K-m)

ASTM： 2 BTU in./(hr-ft²-°F)

燃焼性と耐火性

PPSの難燃性はUL94 V-0とそれなりに良好で、フィラーや添加剤を追加する必要はない。ISO 4589-1/2に従って実施された試験結果によると、酸素指数は44%であり、これもこの材料の難燃性を物語っている。

線熱膨張係数（CLTE）

線熱膨張係数（CLTE）は、温度が上昇したときに材料がどれだけ膨張するかを示す。PPSのCLTEは、PETやPOMのような他のほとんどのエンジニアリングプラスチックと比較して40以下であり、PEEKやPAIよりもさらにコスト効率が高くなっています。この低膨張率は、中温から高温の環境下において厳しい公差が要求される用途に有効です。

ポリフェニレンサルファイド（PPS）の機械的特性

PPSは、低膨張係数と高い機械的強度のバランスのためによく知られており、したがって、耐荷重用途や複雑な機械加工を必要とする部品の両方に適しています。以下の仕様は、非充填グレードであるTechtron® 1000 PPSで実施された試験に基づいています。

主な機械的特性

プロパティ	値（ISO）	値（ASTM）
密度	1.35 g/cm³（未充填）	1.66 g/cm³（ガラス繊維強化40%）
引張強度	102 MPa	13,500 PSI
降伏点引張ひずみ	12%	3.6%
引張破断ひずみ	12%	20%
引張弾性率	4,000 MPa	500 KSI
圧縮強度	–	21,500 psi (astm d695)
ロックウェルM硬度	100	95
ロックウェルR硬度	–	125
シャルピー衝撃（ノッチなし）	–	休憩なし
シャルピー衝撃（ノッチ付き）	2.0 kJ/m²	–
アイゾット・インパクト（ノッチ付き）	–	0.60 ft-lb/in
曲げ強度	155 MPa	21,000 PSI
曲げ弾性率	–	575 KSI

密度

未充填PPSの密度は約1.35g/cm³である。例えばガラス繊維40%で強化した場合、密度は約1.66g/cm³に上昇する。

引張強度

この引張強さはPPSの同じような価格帯で利用できる他の工学プラスチックより大いに高い。Techtron® 1000 PPSの抗張特性は102 MPa (13,500PSI)の抗張力、12%の降伏ひずみ、および12%の壊れひずみから成っている。

圧縮強度

特筆すべきもう一つの機械的特性はPPSの圧縮強度で、ASTM D695テストによると約21,500PSIと見積もられている。

硬度と耐衝撃性

PPSは優れた硬度と耐衝撃性を発揮します：PPSは優れた硬度と耐衝撃性を示す：

 

ロックウェルM硬度： 100（ISO）、95（ASM）。

ロックウェルR硬度： 125、（ASTM）

シャルピー衝撃強さ： ノッチなしのサンプルにはクラックは見られないが、ノッチありのサンプルの強度は約2.0kJ/m²である。

アイゾット・インパクト（ノッチ付き）： 0.60 ft-lb/in.

曲げ特性

PPSポリマーは高い強度と曲げ弾性率を持っており、構造用途に使用することができる。曲げ強度は155MPa（21,000PSI）、曲げ弾性率は575KSIで、これらは剛性と耐荷重性を示している。

PPSはかなり高い機械的特性を持っているため、高強度で正確な部品が求められる産業で使用できると言える。

ポリフェニレンサルファイド（PPS）の電気的特性

ポリマー材料の中でも、ポリフェニレンサルファイド（PPS）は特に高電圧の電気絶縁に適している。ポリフェニレンサルファイドは半結晶性で無極性の分子構造を持つため、電子移動度が非常に低く、電気抵抗率が高い。

 

以下の電気的仕様は、Techtron® 1000 PPSの未充填グレードで実施した試験に基づいています。

表：主な電気的特性

プロパティ	価値
絶縁耐力	18 kV/mm (IEC 60243-1)
	540 V/mil（ASTM D149）
表面抵抗率	10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11.11)
体積抵抗率	10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1)

絶縁耐力

絶縁耐力とは、応力がかかったときの材料の電気的強度を指します。未充填のPPSの場合、この値はIEC 60243-1規格では約18kV/mm、ASTM D149規格では540V/milです。この特性は、電気絶縁体としてのPPSの能力を評価する上で重要である。

電気抵抗率

一方、電気抵抗率は、電流の流れに抵抗を与える材料の能力を示す尺度です。PPSは電気伝導率が非常に低いため、他の多くの一般的なエンジニアリング・プラスチックに比べて電気抵抗率が低く、絶縁サービスでの使用に理想的です。未充填PPSの表面抵抗率は10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11. 11)、体積抵抗率は10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1)です。

ポリフェニレンサルファイド（PPS）の化学的適合性

PPSの最も重要な特性の一つは、非常に優れた耐薬品性であり、特にそのコストを考慮した場合、現在市場で最も耐薬品性の高いエンジニアリング熱可塑性プラスチックにランクされます。PPSは吸湿性がさらに低く、様々な困難な用途に耐えることができます。PPSは、以下のような環境に最適です：

• 強酸と強塩基： また、硫酸、塩酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの物質にさらされることもある。
• 有機溶剤： PPSは、アルコール、ケトン、エステル、芳香族炭化水素を含むいくつかの有機溶剤に対して許容できる耐溶剤性を示す。
• 酸化剤： この素材は、過酸化水素や塩素などの酸化剤と併用することも可能だ。
• 炭化水素： また、燃料やオイル、自動車に使用されるあらゆる種類の潤滑油にも使用できる。

 

• ハロゲン： 漂白剤の使用や定置洗浄・定置殺菌など、殺菌・消毒を伴う用途に適している。
• 水分と湿度： 吸湿性が低いため、湿度の高い場所に最適です。

全体として、PPS材料は幅広い化学薬品に接触する用途に理想的であり、過酷な環境でも長持ちする。

ポリフェニレンサルファイド（PPS）の用途

ポリフェニレンサルファイド（PPS）は高性能の熱可塑性プラスチックで、多くの特別な特性を備えている。比較的安価で製造が可能なため、特に高温を伴うさまざまな産業に適しています。

主な用途の内訳は以下の通り：

自動車産業

PPSはまた、過酷な用途分野において金属や他の材料の代替が可能であることから、自動車産業にも応用されている。にさらされる部品に特に効果的である：にさらされる部品に特に効果的です：

• 高温： 車のボンネットの下など、固定設備の設置が難しい場所での使用に最適。
• 自動車用流体： さまざまな種類の液体に腐食されにくい。
• 機械的ストレス： ストレスの多い瞬間に必要な持久力を提供してくれる。

主な自動車用途は以下の通り：

• 燃料噴射システム
• クーラントシステム
• ウォーターポンプインペラ
• サーモスタット・ハウジング
• 電気ブレーキ部品
• スイッチと電球ケーシング

内装や外装のトリム部品の場合、PPSはあまり使用されないこともあるが、機能的な自動車用途には非常に適している。

電気・電子

PPSはその特性から、電気・電子（E&E）分野で好まれる素材である：

• 高い耐熱性： 熱にさらされる部分に最適。
• 優れた靭性と寸法安定性： 精度が要求されるアプリケーションでの信頼性を保証します。
• 収縮率が低い： 複雑なコネクターやソケットを適切な方法で成形することができます。

PPSはまた、さらなる難燃剤を使用しないUL94 V-0の燃焼性評価でも知られている。一般的に次のような用途で使用されている：

• コネクターとソケット
• 電気コイル用ボビン
• 電子ハウジング
• ハードディスク・ドライブ部品
• スイッチとリレー

したがって、E&E用途におけるPPSへの移行は、低温耐性の低いポリマーの代替が必要であるという事実によって必要とされている。

家電製品

PPSは収縮や膨張が少なく、熱にさらされても腐食せず、加水分解もしないため、さまざまな家電製品に使用されている。一般的な用途は以下の通り：

• 暖房および空調部品
• フライパン
• ヘアードライヤーグリル
• スチームアイロン用バルブ
• トースター・スイッチ
• 電子レンジ用ターンテーブル

工業用

PPSは、化学的にアグレッシブな環境が存在する機械工学の分野で、金属や熱硬化性プラスチックに取って代わる傾向が見られます。PPSの特性は次のような用途に最適です：

用途は通常、標準的な強化射出成形とは見なされず、より重工業的なものである。

繊維押出プロセスとノンスティックコーティング。

• ポンプ、バルブ、パイプなど、機器や精密機械用の圧力成形部品。
• 油田で使用される遠心ポンプ部品とそのロッドガイド。
• HVACシステム、コンプレッサー部品、ブロワーハウジング、サーモスタット部品などの機器要素。

医療・ヘルスケア

医療業界では、ガラス補強を施したPPSが、強度と高温耐性を両立させる必要がある手術器具やその他の機器の構成要素に利用されている。さらに、PPS繊維は医療用メンブレンなどにも使用されている。

多様な素材オプション

PPSは、ガラス充填、鉱物充填、内部潤滑など、さまざまな形態で入手できる。これらのオプションには、摩擦の低減、耐摩耗性の向上、衝撃強度の向上などの利点がある。

合成法によるPPSの種類

ポリフェニレンサルファイド（PPS）は、その合成プロセスに基づいて3つの主要なタイプに分類することができる。各タイプにはそれぞれ異なる特性と利点があり、さまざまな用途に適しています。

PPSタイプの概要

PPSタイプ	説明
リニアPPS	このバージョンは、標準的なPPSの約2倍の分子量が特徴である。分子鎖が長いため、粘り強さ、伸び、衝撃強度が向上している。
硬化PPS	通常のPPSを酸素（O2）の存在下で加熱することによって製造される。この硬化プロセスにより分子鎖が延長され、分岐が生じるため、分子量が高くなり、熱硬化性のような特性が得られる。
分岐PPS	このタイプは通常のPPSに比べて分子量が大きい。分子構造は分岐鎖を含み、機械的特性、粘り強さ、延性を向上させる。

詳細な特徴

• リニアPPS： リニアPPSは高い機械的強度を持つため、製品の引張強度と柔軟性が必要な場合に使用される。また、ガラス転移温度（約85℃）以上の熱にさらされると急速に固化するため、様々な製造工程で有用である。
• 硬化したPPS： また、硬化プロセスによって熱硬化性材料の分子量が増加し、その特性が向上するため、高温での使用に最適となる。このような変化は、構造体の強度と安定性を向上させるという点で有益であり、高応力条件下では特に重要である。
• 分岐したPPS： 分岐PPSは分岐構造を持ち、用途に応じた高い靭性と耐衝撃性を提供するのに有用である。延性が高いため、動的荷重や衝撃を受ける部品に適しています。

このようなPPSの種類を理解することで、メーカーは、性能と寿命を向上させるために、用途に適した種類の材料を選択することができるようになる。

添加剤によるPPS樹脂材料の特性改善

PPSには様々なタイプがあり、その固有の耐薬品性により、様々な添加剤との複合化により特性を向上させることが可能である。これらは、機械的特性、熱的特性、およびその他の関連する特性を向上させます。

PPSは通常、フィラーやファイバーを用いて改質されたり、他の熱可塑性プラスチックと共重合されたりして特性が向上する。一般的な補強材は以下の通り：

• ガラス繊維
• カーボンファイバー
• PTFE（四フッ化エチレン樹脂）

PPSにはいくつかのグレードがある：

• 未充填ナチュラル
• 30% ガラス充填
• 40% ガラス充填
• ミネラル充填
• ガラス・ミネラル充填
• 導電性と帯電防止性のバリエーション
• 内部潤滑ベアリング等級

このうち、PPS-GF40とPPS-GF MD 65は、その性能から市場標準として台頭し、かなりの市場シェアを占めている。

異なるグレードのPPS間の特性比較

以下の表は、PPSの非充填グレードと充填グレードの代表的な特性をまとめたものである：

PPSグレードの特性比較

以下の表は、PPSの非充填グレードと充填グレードの代表的な特性をまとめたものである：

物件（単位）	試験方法	未記入	ガラス強化	ガラス・ミネラル充填
フィラー含有量（%）	–	–	40	65
密度（kg/l）	ISO 1183	1.35	1.66	1.90 – 2.05
引張強さ (MPa)	ISO 527	65 – 85	190	110 – 130
破断伸度（%）	ISO 527	6 – 8	1.9	1.0 – 1.3
曲げ弾性率 (MPa)	ISO 178	3800	14000	16000 – 19000
曲げ強度 (MPa)	ISO 178	100 – 130	290	180 – 220
アイゾット切欠き衝撃強さ (kJ/m²)	ISO 180/1A	–	11	5 – 6
HDT/A @ 1.8 MPa (°C)	ISO 75	110	270	270

ポリフェニレンサルファイド（PPS）の加工技術

PPS樹脂はブロー成形、射出成形、押出成形など様々な工程で使用され、通常300～350℃の温度で使用される。しかし、融点が高いため、特に充填グレードでは装置をオーバーヒートさせる可能性があり、加工が容易ではありません。

予備乾燥の条件

成形工程は、成形品の形状を変化させ、よだれを防止する上で非常に重要である。で乾燥させることを推奨する：で乾燥させることを推奨する：

• 150～160℃で2～3時間、または170～180℃で1～2時間、または200～220℃で30分～1時間。
• 120℃、5時間

炭素繊維入りグレードは、最終製品に不都合な水分を吸収して膨潤することが知られているため、この段階は特に重要である。

射出成形パラメータ

PPSは射出成形で加工できることを指摘しておきたい。成形プロセスの生産性を向上させるためには、金型温度を50℃、結晶化後の温度を200℃にする必要がある。しかし、この方法は高い寸法安定性が要求される用途には適用できない。また、PPSは充填粘度が低いため、型締めを重視する必要がある。

代表的なパラメータは以下の通り：

• シリンダー温度300-320°C
• 金型温度：生地が適切な方法で結晶化し、反らないようにするため120～160℃。
• 射出圧力：40～70MPa
• スクリュー回転数：40-100 RPM

押出工程

PPSは押出成形も可能で、この加工は繊維、モノフィラメント、チューブ、ロッド、スラブの製造に応用されている。推奨される加工条件は以下の通り：

• 乾燥温度121℃、3時間
• 金型温度300-310°C
• 溶融温度：290～325

PPSの持続可能性

しかし、PPSが責任を持って調達され、製造された場合には、持続可能なポリマーのひとつと見なされる。PPSの持続可能性は、以下の要因に左右される：このことから、PPSの持続可能性は以下の要因に左右される：

原材料の調達：

PPSの製造に再生可能な材料を選択することは、温室効果ガスの排出を減らし、効率を向上させることにもつながる。

耐久性がある：

PPSは熱や化学物質で磨耗しないため、長持ちする。

 

リサイクルの選択肢： ポリフェニレンサルファイドは以下の方法でリサイクル可能である：

• 機械的リサイクル：粉砕やチョッピングなどの工程。
• ケミカルリサイクル：解重合やその他の類似のステップが取られる。

PPSの融点は高く、化学的に不活性であるためリサイクルにはハードルが高いが、PPSや他の類似の熱硬化性ポリマーをリサイクルする設備に投資しているポストコンシューマー・プラスチックのリサイクル業界では絶え間ない発展があり、循環経済を支えている。

軽量の特徴

PPSは軽量で、塩分や自動車用流体に対して非腐食性であるため、金属に代わる最も典型的な用途として好まれている。PPSは、いくつかの機能に対応するために、複雑な複数のセグメントを正しく組み立てることができます。

認証と安全性

リサイクルされた素材やバイオマスから生産された素材から作られ、ISCC+認証を受けたPPS製品は、持続可能であるとみなされる。人体や環境に対する危険性はそれほど高くないが、そのリスクを最小限に抑えるために予防措置を講じる必要がある。

PPS射出成形の利点

ポリフェニレンサルファイド（PPS）を使った射出成形には多くの利点があるため、高性能部品の製造に好まれている。

優れた機械的強度

PPSは、引張強度、曲げ強度、衝撃強度などの機械的特性において、材料としていくつかの優れた特性を持っています。これらの特性により、PPSコンポーネントは、材料強度が最も重要となる過酷な条件下でも使用することができます。

卓越した熱安定性

PPSの主な特徴のひとつは、その耐熱性です。このプラスチックは、長期間高温にさらされても、分解したり、強度や弾性を失ったり、反ったりすることはありません。その熱安定性により、熱の発生する場所での使用に適しています。

優れた耐薬品性

PPSは、酸、塩基、溶剤、炭化水素を含むいくつかの化学物質に対して高い免疫性を持っているようだ。この特性は、困難な化学的用途での使用に適している。

一貫した寸法安定性

PPS部品はまた、温度変化による形状や寸法の変化にも影響されないため、厳しい公差が要求される用途にも適している。

軽量コンポジション

PPSは金属よりも比較的密度が低く、同時に優れた機械的強度を持つため、重量が妥協すべき要素である用途に適している。

PPSプラスチック射出成形の欠点

しかし、射出成形工程におけるPPSの限界として、以下の点を考慮することが重要である。特定の用途に適しているかどうかをよりよく理解するためには、これらの要素を評価する必要があります。

より高いコスト

PPS樹脂は、他の多くの熱可塑性プラスチックと比較して比較的高価であり、これは、大規模生産やコストに敏感なプロジェクトにおいて、PPSを使用する全体的なコストを高くする要因となる。

研磨剤の性質

PPSの機械的特性を向上させるために利用されるフィラーの高充填は、射出成形装置の摩耗に影響する。その結果、スクリュー、バレル、金型が耐用年数を迎える前に摩耗や破損を起こす可能性がある。

限られた色の選択肢

適切に調製されたPPSは、一般的に黒色または暗褐色であるため、完成品に明るい色合いや淡い色合いが含まれる可能性は限られている。

本質的な脆さ

PPSは多少もろいかもしれないが、これは非常に大きな問題ではなく、繊維や補強材の助けを借りてバランスをとることができる。しかし、これらの添加剤は、強度、表面仕上げ、寸法安定性、製品のコストに影響する材料の特性を変化させる可能性があります。

結論

結論として、射出成形に ピーピーエス は、特に高い機械的負荷、耐熱性、耐薬品性を持つ高性能部品に関しては、いくつかの利点を提供する。しかし、プロジェクトの特殊性に応じて、より高いコストと、このアプローチに内在するいくつかの制限を考慮しなければならない。従って、これらの要素を比較することで、メーカーは、最大の性能とコストを実現するために、アプリケーションにおけるinSの利用について正しい決定を下すことができる。