Hva er PPS-plast?

Hva er PPS-plast?

Polyfenylensulfid (PPS) er en høytytende termoplast med enestående kjemisk bestandighet, som er løselig i nesten ingen løsemidler ved alle temperaturer opp til 200 °C. Den har lav fuktabsorpsjon og gir høy mekanisk styrke og termisk stabilitet og er derfor egnet for presisjonsbearbeidede deler. Gå til plastmateriale for høy temperatur siden for å finne mer relatert materiale.

Materialet er halvkrystallinsk og har et smeltepunkt på opptil 225°F og en termisk nedbrytning på opptil 425°F. Det har en lav termisk utvidelseskoeffisient og er avlastet under produksjonen, noe som gjør det ideelt for deler som krever små toleranser. Under ekstreme forhold har PPS utmerket ytelse og kan brukes som en billigere erstatning for PEEK ved lavere temperaturer. På grunn av svært lave nivåer av ioniske urenheter er materialet egnet for bruksområder som krever høy renhet.

Du kan gå til Sprøytestøping av PEEK siden for å få vite mer om PEEK-materialet.

Det produseres mange forskjellige PPS-kvaliteter, og de er tilgjengelige i glassfiberforsterkede, mineralske og innvendig smurte varianter. De kan gi fordeler som lav friksjonskoeffisient, økt slitestyrke og høy slagfasthet.

Introduksjon til PPs plast

Polyfenylensulfid (PPS) er en høytytende termoplast som er kjent for sin utmerkede kjemiske bestandighet. Materialet er motstandsdyktig mot alle løsemidler ved temperaturer opp til 200 °C (392 °F). Den lave fuktabsorpsjonen kombinert med mekanisk styrke og termisk stabilitet gjør det velegnet til bruksområder der det kreves presisjonstekniske komponenter.

Termiske egenskaper til polyfenylensulfid (PPS)

PPS er kjent for å ha høy termisk stabilitet, og det kan brukes ved høye og lave temperaturer uten at egenskapene endres. Følgende spesifikasjoner er utledet fra tester utført på Techtron® 1000 PPS, som er en ufylt kvalitet.

Varmedefleksjonstemperatur (HDT)

Varmedeformasjonstemperaturen beskriver hvor mye varme en bestemt type plast kan tåle før den begynner å deformeres under en viss vekt. For PPS er denne temperaturen 115 °C (250 °F) når den belastes med 1,8 MPa (264 PSI) og i henhold til ISO 75-1/2 og ASTM D648-standardene.

Maksimal driftstemperatur

Den kontinuerlige driftstemperaturen til PPS kan nå opp til 220 °C, materialet kan brukes i svært lang tid, rundt 20 000 timer i luft, og dets fysiske egenskaper vil ikke påvirkes.

Smeltepunkt for PPS-plast

Glassovergangstemperaturen til PPS er 280 °C i henhold til I1357-1/-3, mens den er 540 °F i henhold til ASTM D3418-teststandardene.

Termisk konduktivitet

Varmeledningsevne defineres som hvor godt det aktuelle materialet leder varme. Varmeledningsevne: Som du kan se, har PPS bedre varmeledningsevne enn PEEK, men dårligere enn PE og PTFE. Ved romtemperatur (23 °C eller 73 °F) er verdiene for varmeledningsevne for PPS

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

ASTM: 2 BTU in. /(h-ft²-°F)

Brennbarhet og brannmotstand

Flammebestandigheten til PPS er rimelig god med en UL 94 V-0-klassifisering, og det er ikke behov for ekstra fyllstoffer eller tilsetningsstoffer. Det har en oksygenindeks på 44% i henhold til resultatene av testene som er utført i henhold til ISO 4589-1/2, noe som også sier noe om materialets brannmotstand.

Koeffisient for lineær termisk ekspansjon (CLTE)

Koeffisienten for lineær termisk ekspansjon eller CLTE viser hvor mye et materiale utvider seg når temperaturen stiger. PPS har en CLTE på mindre enn 40 sammenlignet med de fleste andre tekniske plastmaterialer som PET og POM, noe som gjør det enda mer kostnadseffektivt enn PEEK og PAI. Denne lave ekspansjonshastigheten er fordelaktig for bruksområder der det kreves tett toleranse i miljøer med moderate til høye temperaturer.

Mekaniske egenskaper til polyfenylensulfid (PPS)

PPS er kjent for sin balanse mellom lav ekspansjonskoeffisient og høy mekanisk styrke, og egner seg derfor både til lastbærende bruksområder og til komponenter som krever kompleks maskinering. Følgende spesifikasjoner er basert på tester som ble utført på Techtron® 1000 PPS, som er en ufylt kvalitet.

Viktige mekaniske egenskaper

Tetthet

Ufylt PPS har en tetthet på ca. 35 g/cm³. Hvis det forsterkes med for eksempel 40% glassfibre, stiger tettheten til ca. 1,66 g/cm³.

Sprøytestøping av PPSU

Strekkfasthet

Denne strekkfastheten er mye høyere enn for andre tekniske plaster som er tilgjengelige i samme prisklasse som PPS. Strekkegenskapene til Techtron® 1000 PPS består av en strekkfasthet på 102 MPa (13 500 PSI), en flytegrense på 12% og en bruddgrense på 12%.

Trykkfasthet

En annen mekanisk egenskap som fortjener å nevnes, er trykkfastheten til PPS, som er estimert til ca. 21 500 PSI i henhold til ASTM D695-testen.

Hardhet og slagfasthet

PPS har utmerket hardhet og slagfasthet: PPS har utmerket hardhet og slagfasthet:

Rockwell M-hardhet: 100 (ISO), 95 (ASTM).

Rockwell R-hardhet: 125, (ASTM)

Charpy slagfasthet: Prøver uten hakk har ingen sprekker, mens prøver med hakk har en styrke på ca. 2,0 kJ/m².

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

Bøyeegenskaper

PPS-polymer har en høy styrke og bøyemodul som gjør at den kan brukes i konstruksjonsapplikasjoner. Den har en bøyestyrke på 155 MPa (21 000 PSI) og en bøyemodul på 575 KSI, noe som indikerer dens stivhet og bæreevne.

PPSU LSG

PPS har ganske gode mekaniske egenskaper, noe som gjør at det kan brukes i bransjer der det kreves høyfaste og nøyaktige deler.

Elektriske egenskaper til polyfenylensulfid (PPS)

Blant alle polymermaterialene er polyfenylensulfid (PPS) spesielt godt egnet til elektrisk høyspenningsisolasjon. Den halvkrystallinske og upolare molekylstrukturen gjør at det har svært lav elektronmobilitet og dermed høy elektrisk resistivitet, noe som gjør det til en dårlig elektrisk leder.

Følgende elektriske spesifikasjoner er basert på tester utført på Techtron® 1000 PPS, en ufylt kvalitet.

Tabell: Viktige elektriske egenskaper

Dielektrisk styrke

Dielektrisk styrke refererer til den elektriske styrken til et materiale når det utsettes for spenning. For ufylt PPS er denne verdien ca. 18 kV/mm i henhold til IEC 60243-1 eller 540 V per mil i henhold til ASTM D149-standarden. Denne egenskapen er viktig for å vurdere PPS' kompetanse som elektrisk isolator.

Elektrisk resistivitet

Elektrisk resistivitet er derimot et mål på materialets evne til å yte motstand mot strømmen av elektrisk strøm. PPS har svært lav elektrisk ledningsevne, og dermed er den elektriske resistiviteten lav sammenlignet med mange andre vanlige tekniske plastmaterialer, noe som gjør det ideelt til bruk i isolasjonstjenester. Ufylt PPS har vist en overflateresistivitet på 10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11. 11) og en volumresistivitet på 10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1).

Kjemisk kompatibilitet av polyfenylensulfid (PPS)

En av de viktigste egenskapene til PPS er den svært gode kjemiske motstandsdyktigheten, noe som gjør det til en av de mest kjemisk motstandsdyktige termoplastene på markedet i dag, spesielt med tanke på prisen. Den absorberer enda mindre fuktighet, noe som gjør den enda mer tolerant i ulike vanskelige bruksområder. PPS er et utmerket valg for miljøer som involverer:

• Sterke syrer og baser: Den kan også utsettes for enkelte stoffer som svovelsyre, saltsyre, natriumhydroksid og kaliumhydroksid.
• Organiske løsemidler: PPS har akseptabel løsemiddelbestandighet mot flere organiske løsemidler, inkludert alkoholer, ketoner, estere og aromatiske hydrokarboner.
• Oksidasjonsmidler: Det er mulig å bruke dette materialet sammen med oksidasjonsmidler, for eksempel hydrogenperoksid og klor.
• Hydrokarboner: De kan også brukes med drivstoff, oljer og alle typer smøremidler som kan brukes i bilen.

• Halogener: Det er godt egnet for bruksområder som innebærer sterilisering og desinfeksjon, som bruk av blekemiddel og rengjøring på stedet/sterilisering på stedet.
• Fuktighet og luftfuktighet: På grunn av det lave fuktopptaket er det ideelt for steder med høy luftfuktighet.

Alt i alt er PPS-materialet ideelt for bruk i applikasjoner som kommer i kontakt med et bredt spekter av kjemikalier, og det vil gi lang levetid i tøffe miljøer.

Bruksområder for polyfenylensulfid (PPS)

Polyfenylensulfid (PPS) er et høytytende termoplastisk materiale som har mange spesielle egenskaper. På grunn av de relativt lave kostnadene og muligheten til å produsere gjenstander av materialet, egner det seg godt i mange bransjer, spesielt i bransjer der høye temperaturer er involvert.

Her er en oversikt over de viktigste bruksområdene:

Bilindustrien

PPS brukes også i bilindustrien fordi det kan erstatte metaller og andre materialer i tøffe bruksområder. Det er spesielt effektivt for komponenter som utsettes for: Det er spesielt effektivt for komponenter som utsettes for:

• Høye temperaturer: Best egnet for bruk i områder der det er vanskelig å installere fastmontert utstyr, for eksempel under bilpanseret.
• Væsker til biler: Korroderes ikke så lett av ulike typer væsker.
• Mekanisk stress: Det gir sårt tiltrengt utholdenhet i stressende øyeblikk.

Viktige bruksområder i bilindustrien er blant annet

• Drivstoffinnsprøytningssystemer
• Kjølevæskesystemer
• Impellere for vannpumpe
• Termostathus
• Elektriske bremsekomponenter
• Brytere og pærekapslinger

I noen tilfeller, for eksempel når det gjelder innvendige eller utvendige deler, brukes ikke PPS så ofte, men det egner seg svært godt til funksjonelle bruksområder i bilindustrien.

Elektro og elektronikk

PPS er et foretrukket materiale i elektro- og elektronikksektoren (E&E) på grunn av sine egenskaper:

• Høy termisk motstand: Brukes best i deler som utsettes for varme.
• Utmerket seighet og dimensjonsstabilitet: Garanterer pålitelighet i applikasjoner som krever høy nøyaktighet.
• Lav krymping: Gjør det mulig å forme komplekse kontakter og stikkontakter på riktig måte.

PPS er også kjent for sin UL94 V-0-klassifisering for brennbarhet uten bruk av ytterligere flammehemmere. Det brukes ofte i:

• Kontakter og stikkontakter
• Spoler for elektriske spoler
• Elektroniske hus
• Komponenter til harddisken
• Brytere og releer

Overgangen til PPS i E&E-applikasjoner er derfor nødvendig fordi det er behov for å erstatte polymerer som er mindre motstandsdyktige mot lave temperaturer.

Hvitevarer til hjemmet

På grunn av den minimale krympingen og hevelsen, og de ikke-etsende og ikke-hydrolyserende egenskapene ved eksponering for varme, brukes PPS i ulike husholdningsapparater. Vanlige bruksområder inkluderer:

• Komponenter til oppvarming og klimaanlegg
• Stekepanner
• Hårfønergriller
• Ventiler for dampstrykejern
• Brødristerbrytere
• Dreieskiver for mikrobølgeovner

Industriell bruk

Det er en tendens til at PPS erstatter metaller og herdeplaster innen maskinteknikk i kjemisk aggressive miljøer. Egenskapene gjør det ideelt for:

Bruksområdene regnes normalt ikke som standard forsterket sprøytestøping, men snarere som mer industrialiserte.

Fiberekstruderingsprosesser og Nonstick-belegg.

• Trykkformede komponenter til utstyr og finmekanikk, inkludert pumpe, ventil og rør.
• Komponenter til sentrifugalpumper som brukes i oljefelt, samt stangføringer til disse.
• Utstyrselementer som HVAC-systemer, kompressorkomponenter, viftehus og termostatdeler.

Medisin og helsevesen

I medisinsk industri brukes PPS med glassarmering til konstruksjon av kirurgiske verktøy og andre utstyrselementer som må være både sterke og ildfaste mot høye temperaturer. PPS-fibre brukes også i medisinske membraner og til andre formål.

Ulike materialalternativer

PPS kan fås i ulike former, blant annet fylt med glass, fylt med mineraler og innvendig smurt. Disse alternativene kan gi fordeler som redusert friksjon, forbedret slitestyrke og økt slagfasthet.

Typer PPS basert på syntesemetoder

Polyfenylensulfid (PPS) kan klassifiseres i tre hovedtyper basert på synteseprosessen. Hver type har forskjellige egenskaper og fordeler, noe som gjør dem egnet til ulike bruksområder.

Oversikt over PPS-typer

Detaljerte kjennetegn

• Lineær PPS: Lineær PPS har høy mekanisk styrke og brukes derfor der man ønsker strekkfasthet og fleksibilitet i produktet. Det størkner også raskt når det utsettes for varme over glassovergangstemperaturen, som ligger på ca. 85 °C, og er derfor nyttig i ulike produksjonsprosesser.
• Herdet PPS: Herdeprosessen fører også til en økning i molekylvekten til det herdeherdede materialet og dets egenskaper, noe som gjør det ideelt for bruk ved høye temperaturer. Disse endringene er fordelaktige fordi de gir økt styrke og stabilitet i konstruksjonene, noe som er spesielt viktig under forhold med høy belastning.
• Forgrenet PPS: Forgrenet PPS har en forgreningsstruktur som gir høy seighet og slagfasthet for bruksområdet. På grunn av den høyere duktiliteten egner den seg for deler som kan bli utsatt for dynamiske belastninger eller støt.

Med kunnskap om disse PPS-typene vil en produsent være i stand til å velge riktig materialtype til sitt bruksområde for å forbedre ytelsen og levetiden.

Forbedring av egenskapene til PPS-plastmaterialer med tilsetningsstoffer

PPS finnes i ulike typer, og på grunn av den iboende kjemiske motstandsdyktigheten er det mulig å tilsette ulike tilsetningsstoffer for å forbedre egenskapene. Disse forbedrer de mekaniske egenskapene, de termiske egenskapene og andre relevante egenskaper.

PPS modifiseres vanligvis med fyllstoffer og fibre eller kopolymeriseres med andre termoplaster for å forbedre egenskapene. Populære forsterkninger inkluderer:

• Glassfiber
• Karbonfiber
• PTFE (polytetrafluoretylen)

Det tilbys flere grader av PPS, blant annet

• Ufylt Naturlig
• 30% Glassfylt
• 40% Glassfylt
• Mineralfylt
• Glass-mineralfylt
• Ledende og antistatiske varianter
• Innvendig smurte lagerkvaliteter

Blant disse har PPS-GF40 og PPS-GF MD 65 utviklet seg til å bli markedsstandarden, og de har derfor en betydelig markedsandel.

Sammenligning av egenskaper mellom ulike PPS-kvaliteter

Tabellen nedenfor oppsummerer de typiske egenskapene til ufylte og fylte PPS-kvaliteter:

Egenskapssammenligning av PPS-karakterer

Tabellen nedenfor oppsummerer de typiske egenskapene til ufylte og fylte PPS-kvaliteter:

Prosesseringsteknikker for polyfenylensulfid (PPS)

PPS-harpikser brukes i forskjellige prosesser som blåsestøping, sprøytestøping og ekstrudering og normalt ved en temperatur på 300-350 ℃. På grunn av det høye smeltepunktet er det imidlertid ikke veldig enkelt å behandle, spesielt ikke fylte kvaliteter der det er fare for overoppheting av utstyret.

Krav til fortørking

Støpeprosessen er avgjørende for å endre formen på de støpte produktene og forhindre sikling. Det anbefales å tørke PPS ved: Det anbefales å tørke PPS ved:

• Ved 150-160 °C i 2-3 timer eller ved 170-180 °C i 1-2 timer eller ved 200-220 °C i 30 min-1 time.
• 120 °C i 5 timer

Dette trinnet er spesielt viktig for karbonfiberfylte kvaliteter, siden de er kjent for å svelle og absorbere fuktighet som er skadelig for sluttproduktet.

Parametere for sprøytestøping

Det er viktig å påpeke at PPS kan behandles ved hjelp av sprøytestøping. For å forbedre produktiviteten i støpeprosessen bør temperaturen i støpeformen være 50 grader Celsius, mens temperaturen etter krystalliseringen bør være 200 grader Celsius. Denne metoden kan imidlertid ikke brukes på bruksområder der det kreves høy dimensjonsstabilitet. Siden PPS har lav viskositet å fylle, er det behov for å fokusere på formlukking.

Typiske parametere inkluderer:

• Sylindertemperatur: 300-320°C
• Formtemperatur: 120-160 °C for at stoffet skal krystallisere seg på riktig måte og ikke fordreie seg.
• Injeksjonstrykk: 40-70 MPa
• Skruehastighet: 40-100 o/min

Ekstruderingsprosessen

PPS kan også ekstruderes, og denne prosessen brukes til produksjon av fibre, monofilamenter, rør, stenger og plater. Anbefalte prosesseringsforhold inkluderer:

• Tørketemperatur: 121 °C i 3 timer
• Formtemperatur: 300-310°C
• Smeltetemperatur: 290-325 °C

Bærekraften til PPS

Men når PPS er anskaffet og produsert på en ansvarlig måte, regnes det som en av de bærekraftige polymerene. Bærekraften avhenger av følgende faktorer: På bakgrunn av dette avhenger bærekraften av følgende faktorer:

Innkjøp av råmaterialer:

Valg av fornybare materialer i produksjonen av PPS kan også bidra til å redusere klimagassutslippene og forbedre effektiviteten.

Holdbarhet:

PPS slites ikke ut av varme og kjemikalier, og siden det ikke slites ut det meste av tiden, er det sjelden at det må skiftes ut.

Alternativer for resirkulering: Polyfenylensulfid kan resirkuleres på følgende måter

• Mekanisk resirkulering: Prosesser som fresing eller hakking.
• Kjemisk resirkulering: Slike trinn som depolymerisering eller andre lignende trinn blir tatt.

Selv om smeltepunktet til PPS er høyt og kjemisk inert, noe som utgjør et hinder for resirkulering, har det vært en konstant utvikling i resirkuleringsindustrien for post-konsumentplast, som har investert i anlegg for resirkulering av PPS og andre lignende herdeplasttyper, noe som betyr at det støtter en sirkulær økonomi.

Lettvektsfunksjoner

PPS brukes gjerne til å erstatte metaller, ettersom det er lett og ikke korroderer mot salter og væsker i bilindustrien. Det kan sette sammen flere segmenter av høy kompleksitet på riktig måte for å imøtekomme flere funksjoner.

Sertifiseringer og sikkerhetshensyn

PPS-produkter som er laget av materialer som er resirkulert og/eller produsert av biomasse, og som er ISCC+-sertifisert, anses som bærekraftige. De er ikke særlig farlige for mennesker og miljø, men man bør utvise forsiktighet for å minimere risikoen forbundet med dem.

Fordeler med sprøytestøping med PPS

Sprøytestøping med polyfenylensulfid (PPS) har mange fordeler som gjør at det foretrekkes til produksjon av deler med høy ytelse.

Overlegen mekanisk styrke

PPS har flere gode egenskaper som materiale når det gjelder mekaniske egenskaper, blant annet strekkfasthet, bøyestyrke og slagfasthet. Disse egenskapene gjør at PPS-komponenter kan brukes under krevende forhold der materialets styrke er av avgjørende betydning.

Enestående termisk stabilitet

En av de viktigste egenskapene til PPS er dens varmebestandighet: plasten går ikke i oppløsning, mister ikke styrke og elastisitet og vrir seg ikke hvis den utsettes for høye temperaturer over lengre tid. På grunn av den termiske stabiliteten er den godt egnet til bruk i områder der det produseres varme.

Utmerket kjemisk motstandsdyktighet

PPS ser ut til å være svært immun mot en rekke kjemikalier, inkludert syrer, baser, løsemidler og hydrokarboner. Denne egenskapen gjør det egnet for bruk i vanskelige kjemiske applikasjoner.

Konsekvent dimensjonsstabilitet

PPS-deler kan heller ikke påvirkes av endringer i form og størrelse som følge av temperaturendringer, og kan derfor være egnet for bruk i applikasjoner som krever små toleranser.

Lettvektssammensetning

PPS har en relativt lavere tetthet enn metaller, samtidig som det har god mekanisk styrke og derfor egner seg bedre til bruksområder der vekt er en avgjørende faktor.

Ulemper med sprøytestøping av PPS-plast

Det er imidlertid viktig å ta hensyn til følgende begrensninger ved bruk av PPS i sprøytestøpeprosessen. Disse faktorene må vurderes for å få en bedre forståelse av om de egner seg for akkurat ditt bruksområde.

Høyere kostnader

PPS-harpikser er relativt dyre sammenlignet med mange andre termoplaster, og dette er en faktor som kan gjøre de totale kostnadene ved bruk av PPS høye i storskalaproduksjon eller i prosjekter som er følsomme for kostnader.

Slipende egenskaper

Den høye innblandingen av fyllstoff som brukes for å forbedre de mekaniske egenskapene til PPS, påvirker slitasjen på sprøytestøpeutstyret. Dette kan i sin tur føre til slitasje på skruer, tønner og støpeformer før levetiden er utløpt.

Begrenset utvalg av farger

Riktig fremstilt PPS er vanligvis svart eller mørkebrun, noe som begrenser mulighetene for lyse eller lysere nyanser i ferdige produkter.

Iboende skjørhet

Selv om PPS kan være noe sprøtt, er ikke dette et enormt stort problem, og det kan balanseres ved hjelp av fibre og forsterkninger. Disse tilsetningsstoffene kan imidlertid også endre materialets egenskaper, noe som vil påvirke styrken, overflatefinishen, dimensjonsstabiliteten og prisen på produktet.

Konklusjon

Som konklusjon kan det bemerkes at sprøytestøping med PPS gir flere fordeler, spesielt når det gjelder høyytelsesdeler med høy mekanisk belastning, varme- og kjemikalieresistens. Man må imidlertid ta hensyn til de høyere kostnadene og noen av de iboende begrensningene ved metoden, avhengig av prosjektets spesifikasjoner. Ved å sammenligne disse faktorene kan produsentene ta riktige beslutninger om bruken av inS i applikasjonene sine, for å oppnå maksimal ytelse og kostnad.