Vad är PPS-plast?

Polyfenylensulfid (PPS) är en högpresterande termoplast med enastående kemisk beständighet, som är löslig i nästan inget lösningsmedel vid alla temperaturer upp till 200°C. Den har låg fuktabsorption och ger hög mekanisk hållfasthet och termisk stabilitet och är därför lämplig för precisionsbearbetade delar. Gå till plastmaterial för höga temperaturer sida för att få veta mer om relaterat material.

Materialet är halvkristallint till sin natur och har en smältpunkt på upp till 225°F och en termisk nedbrytning på upp till 425°F. Det har en låg termisk expansionskoefficient och har avlastats under tillverkningen, vilket gör det idealiskt för delar som kräver snäva toleranser. Under extrema förhållanden uppvisar PPS utmärkta prestanda och kan användas som ett billigare substitut för PEEK vid lägre temperaturer. Tack vare de mycket låga nivåerna av joniska föroreningar är materialet lämpligt för applikationer som kräver hög renhet.

Du kan gå till Formsprutning av PEEK sida för att få veta mer om PEEK-material.

Många olika PPS-kvaliteter tillverkas och de finns i glasfiberarmerade, mineraliska och internt smorda varianter. De kan ge fördelar som låg friktionskoefficient, ökad slitstyrka och hög slagseghet.

Introduktion till PPs Plast

Polyfenylensulfid (PPS) är en högpresterande termoplast som är känd för sin utmärkta kemiska beständighet, materialet är resistent mot alla lösningsmedel vid temperaturer upp till 200°C (392°F). Den låga fuktabsorptionen i kombination med mekanisk hållfasthet och termisk stabilitet gör materialet lämpligt för applikationer där precisionskomponenter krävs.

Termiska egenskaper hos polyfenylensulfid (PPS)

PPS är mycket välkänt för sin höga termiska stabilitet och kan användas vid både höga och låga temperaturer utan att dess egenskaper förändras. Följande specifikationer härrör från de tester som utförts på Techtron® 1000 PPS som är en ofylld kvalitet.

Temperatur för värmeböjning (HDT)

Värmeavböjningstemperaturen beskriver den värmemängd som en viss typ av plast kan utstå innan den börjar ge efter för deformation under en viss vikt. För PPS är detta vid 115°C (250°F) när den belastas med 1,8 MPa (264 PSI) och enligt standarderna ISO 75-1/2 och ASTM D648.

Maximal driftstemperatur

Den kontinuerliga driftstemperaturen för PPS kan nå upp till 220 ° C, materialet kan användas under mycket lång tid, cirka 20 000 timmar i luften och dess fysiska egenskaper påverkas inte.

Smältpunkt för PPS-plast

Glasövergångstemperaturen för PPS är 280°C enligt I1357-1/-3 medan den är 540°F enligt ASTM D3418 teststandarder.

Termisk konduktivitet

Värmekonduktivitet definieras som hur väl materialet i fråga leder värme. Termisk konduktivitet: Som du kan se har PPS bättre värmeledningsförmåga än PEEK men sämre än PE och PTFE. Vid rumstemperatur (23°C eller 73°F) är värmeledningsförmågan för PPS följande

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

ASTM: 2 BTU i. /(hr-ft²-°F)

Brandfarlighet och brandmotstånd

Flamskyddet för PPS är relativt bra med en klassificering enligt UL 94 V-0 och inga ytterligare fyllmedel eller tillsatser behövs. Det har ett syreindex på 44% enligt resultaten av de tester som utförts enligt ISO 4589-1/2, vilket också talar för materialets brandmotstånd.

Koefficient för linjär termisk expansion (CLTE)

Den linjära termiska expansionskoefficienten, CLTE, visar hur mycket ett material expanderar när temperaturen stiger. PPS har en CLTE på mindre än 40 jämfört med de flesta andra tekniska plaster som PET och POM, vilket gör det ännu mer kostnadseffektivt än PEEK och PAI. Den låga expansionshastigheten är fördelaktig för applikationer där det krävs snäva toleranser i miljöer med måttliga till höga temperaturer.

Mekaniska egenskaper hos polyfenylensulfid (PPS)

PPS är välkänt för sin balans mellan låg expansionskoefficient och hög mekanisk hållfasthet och är därför lämpligt för både lastbärande applikationer och för komponenter som kräver komplex maskinbearbetning. Följande specifikationer baseras på de tester som utförts på Techtron® 1000 PPS som är en ofylld kvalitet.

Viktiga mekaniska egenskaper

Täthet

Ofylld PPS har en densitet på ca en. 35 g/cm³. Om den förstärks med t.ex. 40% glasfibrer stiger densiteten till ca 1,66 g/cm³.

Formsprutning av PPSU

Draghållfasthet

Denna draghållfasthet är mycket högre än för andra tekniska plaster som finns tillgängliga i samma prisklass som PPS. Dragegenskaperna hos Techtron® 1000 PPS består av en draghållfasthet på 102 MPa (13.500 PSI), en sträckgräns på 12% och en brottgräns på 12%.

Tryckhållfasthet

En annan mekanisk egenskap som förtjänar att nämnas är tryckhållfastheten hos PPS som uppskattas till cirka 21.500 PSI enligt ASTM D695-testet.

Hårdhet och slagtålighet

PPS uppvisar utmärkt hårdhet och slagtålighet: PPS uppvisar utmärkt hårdhet och slagtålighet:

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

Rockwell R Hårdhet: 125, (ASTM)

Charpy slagseghet: Oskårade prover har inga sprickor, medan skårade prover har en hållfasthet på ca 2,0 kJ/m².

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

Böjningsegenskaper

PPS-polymer har en hög hållfasthet och böjmodul som gör att den kan användas i strukturella tillämpningar. Den har en böjhållfasthet på 155 MPa (21.000 PSI) och en böjmodul på 575 KSI, vilket indikerar dess styvhet och lastbärande förmåga.

PPSU LSG

Det kan konstateras att PPS har ganska höga mekaniska egenskaper, vilket gör att det kan användas i de branscher där det krävs höghållfasta och exakta detaljer.

Elektriska egenskaper hos polyfenylensulfid (PPS)

Bland alla polymermaterial är polyfenylensulfid (PPS) särskilt lämplig för elektrisk högspänningsisolering. Dess halvkristallina och icke-polära molekylstruktur gör att den har en mycket låg elektronrörlighet och därför en hög elektrisk resistivitet, vilket gör den till en dålig ledare av elektricitet.

Följande elektriska specifikationer är baserade på tester utförda på Techtron® 1000 PPS, en ofylld kvalitet.

Tabell: Viktiga elektriska egenskaper

Dielektrisk styrka

Dielektrisk styrka avser den elektriska styrkan hos ett material när det utsätts för spänning. För ofylld PPS är detta värde cirka 18 kV/mm enligt IEC 60243-1 eller 540 V per mil enligt ASTM D149-standarden. Denna egenskap är av betydelse för att bedöma PPS kompetens som elektrisk isolator.

Elektrisk resistivitet

Elektrisk resistivitet är å andra sidan ett mått på ett materials förmåga att erbjuda motstånd mot flödet av elektrisk ström. PPS har mycket låg elektrisk ledningsförmåga och dess elektriska resistivitet är därför låg jämfört med många andra vanliga tekniska plaster, vilket gör den idealisk för användning i isoleringstjänster. Ofylld PPS har visat sig ha en ytresistivitet på 10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11. 11) och en volymresistivitet på 10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1).

Kemisk kompatibilitet hos polyfenylensulfid (PPS)

En av de viktigaste egenskaperna hos PPS är dess mycket goda kemikaliebeständighet, som gör den till en av de mest kemikaliebeständiga tekniska termoplasterna på marknaden idag, särskilt med tanke på kostnaden. Den absorberar ännu mindre fukt vilket gör den ännu mer tolerant i olika svåra användningsområden. PPS är ett utmärkt val för miljöer som involverar:

• Starka syror och baser: Den kan också utsättas för vissa ämnen, t.ex. svavelsyra, saltsyra, natriumhydroxid och kaliumhydroxid.
• Organiska lösningsmedel: PPS uppvisar acceptabel lösningsmedelsbeständighet mot flera organiska lösningsmedel, inklusive alkoholer, ketoner, estrar och aromatiska kolväten.
• Oxiderande medel: Det är möjligt att använda detta material tillsammans med oxidationsmedel, t.ex. väteperoxid och klor.
• Kolväten: De kan också användas med bränslen, oljor och alla typer av smörjmedel som kan användas i bilen.

• Halogener: Den är bra för applikationer som omfattar sterilisering och desinfektion, t.ex. användning av blekmedel och rengöring på plats/sterilisering på plats.
• Fukt och luftfuktighet: På grund av sin låga fuktabsorption är den idealisk för platser med hög luftfuktighet.

Sammantaget är PPS-material idealiskt för användning i applikationer som kommer i kontakt med ett brett spektrum av kemikalier och kommer att erbjuda långvarig service i tuffa miljöer.

Användningsområden för polyfenylensulfid (PPS)

Polyfenylensulfid (PPS) är ett högpresterande termoplastiskt material som har många speciella egenskaper. På grund av dess relativt låga kostnad och möjligheten att tillverka föremål av det, är det väl lämpat för flera industrier, särskilt de som involverar höga temperaturer.

Här är en uppdelning av dess primära applikationer:

Fordonsindustrin

PPS används också inom fordonsindustrin eftersom det kan ersätta metaller och andra material i tuffa användningsområden. Det är särskilt effektivt för komponenter som utsätts för: Det är särskilt effektivt för komponenter som utsätts för:

• Höga temperaturer: Lämpar sig bäst för användning i områden där det är svårt att installera fast utrustning, t.ex. under bilens motorhuv.
• Vätskor för fordon: Korroderas inte lätt av olika typer av vätskor.
• Mekanisk påfrestning: Det ger välbehövlig uthållighet under stressiga stunder.

Viktiga tillämpningar inom fordonsindustrin är bl.a:

• Bränsleinsprutningssystem
• Kylvätskesystem
• Impellrar till vattenpumpar
• Höljen till termostater
• Komponenter för elektrisk broms
• Strömbrytare och glödlampshöljen

I vissa fall, t.ex. när det gäller invändiga eller utvändiga detaljer, används inte PPS så ofta, men det är mycket lämpligt för funktionella fordonstillämpningar.

Elektrik och elektronik

PPS är ett föredraget material inom den elektriska och elektroniska sektorn (E&E) tack vare dess

• Hög termisk resistens: Används bäst i delar som utsätts för värme.
• Utmärkt seghet och dimensionsstabilitet: Garanterar tillförlitlighet i noggrannhetskänsliga applikationer.
• Låg krympning: Möjliggör bättre formning av komplexa kontakter och uttag på rätt sätt.

PPS är också känt för sin brandfarlighetsklass UL94 V-0 utan användning av ytterligare flamskyddsmedel. Det används ofta i:

• Kontaktdon och uttag
• Bobbiner för elektriska spolar
• Elektroniska höljen
• Komponenter till hårddiskar
• Strömbrytare och reläer

Övergången till PPS i E&E-tillämpningar är därför nödvändig eftersom det finns ett behov av att ersätta polymerer som är mindre motståndskraftiga mot låga temperaturer.

Hushållsapparater

På grund av sin minimala krympning och svullnad samt sina icke-korrosiva och icke-hydrolyserande egenskaper vid exponering för värme används PPS i olika hushållsapparater. Vanliga tillämpningar är bl.a:

• Komponenter för uppvärmning och luftkonditionering
• Stekning av panhandles
• Hårtork grillar
• Ventiler för ångstrykjärn
• Brytare för brödrost
• Skivspelare för mikrovågsugn

Industriella användningsområden

Det finns en tendens att PPS ersätter metaller och härdplaster inom maskinteknik där kemiskt aggressiva miljöer förekommer. Dess egenskaper gör den idealisk för:

Applikationerna betraktas normalt inte som standardiserad förstärkt formsprutning, utan snarare som mer tungt industrialiserade.

Processer för extrudering av fiber och Nonstick-beläggningar.

• Tryckformade komponenter för utrustning och finmekanik, t.ex. pump, ventil och rör.
• Centrifugalpumpskomponenter som används i oljefält samt stavstyrningar för desamma.
• Sådana delar av utrustning som HVAC-system, kompressorkomponenter, fläkthus och termostatdelar.

Medicin och hälsovård

Inom den medicinska industrin används PPS med glasförstärkning för tillverkning av kirurgiska verktyg och andra delar av utrustning som måste vara både starka och tåliga mot höga temperaturer. Dessutom används PPS-fibrer i medicinska membran och andra användningsområden.

Olika materialalternativ

PPS kan fås i olika former, t.ex. glasfyllda, mineralfyllda och internt smorda. Dessa alternativ kan ge fördelar som minskad friktion, förbättrad slitstyrka och ökad slaghållfasthet.

Typer av PPS baserade på syntesmetoder

Polyfenylensulfid (PPS) kan klassificeras i tre huvudtyper baserat på dess syntesprocess. Varje typ har olika egenskaper och fördelar, vilket gör dem lämpliga för olika tillämpningar.

Översikt över PPS-typer

Detaljerade egenskaper

• Linjär PPS: Linear PPS har hög mekanisk hållfasthet och används därför där man vill ha draghållfasthet och flexibilitet hos produkten. Det stelnar också snabbt när det utsätts för värme över glasomvandlingstemperaturen som är ca 85 0 C och är därför användbart i olika produktionsprocesser.
• Härdad PPS: Härdningsprocessen medför också en ökning av molekylvikten hos det härdplastbaserade materialet och dess egenskaper, vilket gör det idealiskt för användning vid höga temperaturer. Dessa förändringar är fördelaktiga eftersom de ger ökad styrka och stabilitet i strukturerna, vilket är särskilt viktigt under förhållanden med hög stress.
• Förgrenad PPS: Förgrenad PPS har en förgreningsstruktur som är användbar för att ge hög seghet och slagtålighet för applikationen. På grund av sin högre duktilitet är den lämplig för delar som kan utsättas för dynamiska belastningar eller stötar.

Genom att förstå dessa typer av PPS kan en tillverkare välja rätt typ av material för sin applikation för att förbättra prestanda och livslängd.

Förbättring av PPS-plastmaterialets egenskaper med hjälp av additiv

PPS finns i olika typer och på grund av dess inneboende kemiska resistens är det möjligt att blanda med olika tillsatser för att förbättra dess egenskaper. Dessa förbättrar de mekaniska egenskaperna, de termiska egenskaperna och andra relevanta egenskaper.

PPS modifieras vanligen med hjälp av fyllmedel och fibrer eller sampolymeriseras med andra termoplaster för att förbättra dess egenskaper. Populära förstärkningar inkluderar:

• Glasfiber
• Kolfiber
• PTFE (polytetrafluoretylen)

Flera olika typer av PPS erbjuds, bl.a:

• Ofylld Naturlig
• 30% Glasfylld
• 40% Glasfylld
• Mineralfylld
• Glas-mineral-fylld
• Konduktiva och antistatiska varianter
• Invändigt smorda lagerkvaliteter

Bland dessa har PPS-GF40 och PPS-GF MD 65 kommit att bli marknadsstandard eftersom de presterar bra och därför har en betydande marknadsandel.

Jämförelse av egenskaper mellan olika PPS-kvaliteter

I följande tabell sammanfattas de typiska egenskaperna för ofyllda och fyllda PPS-kvaliteter:

Egenskapsjämförelse av PPS-kvaliteter

I följande tabell sammanfattas de typiska egenskaperna för ofyllda och fyllda PPS-kvaliteter:

Bearbetningsteknik för polyfenylensulfid (PPS)

PPS-hartser används i olika processer som formblåsning, formsprutning och extrudering och normalt vid en temperatur på 300-350 ℃. På grund av den höga smältpunkten är det dock inte särskilt lätt att bearbeta särskilt fyllda kvaliteter där det finns risk för överhettning av utrustningen.

Krav för förtorkning

Gjutningsprocessen är avgörande för att förändra formen på de gjutna produkterna och förhindra dreglande. Det rekommenderas att torka PPS vid: Det rekommenderas att torka PPS vid:

• Vid 150-160°C i 2-3 timmar eller vid 170-180°C i 1-2 timmar eller vid 200-220°C i 30 min-1 timme.
• 120°C i 5 timmar

Detta steg är särskilt viktigt för kolfiberfyllda kvaliteter eftersom de är kända för att svälla och absorbera fukt som är skadlig för slutprodukten.

Parametrar för formsprutning

Det är viktigt att påpeka att PPS kan bearbetas med hjälp av formsprutning. För att förbättra produktiviteten i gjutningsprocessen bör formtemperaturen vara 50 grader Celsius medan efterkristallisationstemperaturen bör vara 200 grader Celsius. Denna metod kan dock inte användas för tillämpningar där det krävs en hög dimensionsstabilitet. Eftersom PPS har låg viskositet att fylla, finns det ett behov av att fokusera på formstängning.

Typiska parametrar inkluderar:

• Cylindertemperatur: 300-320°C
• Temperatur för gjutning: 120-160°C för att tyget ska kristallisera på rätt sätt och inte bli skevt.
• Insprutningstryck: 40-70 MPa
• Skruvhastighet: 40-100 varv/min

Extruderingsprocess

PPS kan också extruderas och denna process används vid tillverkning av fibrer, monofilament, rör, stavar och plattor. Rekommenderade bearbetningsförhållanden inkluderar:

• Torkningstemperatur: 121 °C i 3 timmar
• Formtemperatur: 300-310°C
• Smälttemperatur: 290-325°C

Hållbarhet för PPS

Men när PPS köps in på ett ansvarsfullt sätt och när det tillverkas anses det vara en av de hållbara polymererna. Dess hållbarhet beror på följande faktorer: På grundval av detta beror dess hållbarhet på följande faktorer:

Inköp av råmaterial:

Genom att välja förnybara material vid tillverkningen av PPS kan man också bidra till att minska utsläppen av växthusgaser och förbättra effektiviteten.

Hållbarhet:

PPS slits inte ut av värme och kemikalier och håller därför längre eftersom det inte slits ut under större delen av tiden, byte är sällsynt.

Alternativ för återvinning: Polyfenylensulfid är återvinningsbart på följande sätt:

• Mekanisk återvinning: Processer som fräsning eller hackning.
• Kemisk återvinning: Sådana steg som depolymerisering eller andra liknande steg vidtas.

PPS har en hög smältpunkt och är kemiskt inert, vilket utgör ett hinder för återvinning, men det har skett en konstant utveckling inom återvinningsindustrin för konsumentplast som har investerat i anläggningar för återvinning av PPS och andra liknande värmehärdande polymerer, vilket innebär att det stöder en cirkulär ekonomi.

Lättviktsegenskaper

Den mest typiska eller föredragna användningen av PPS är som ersättning för metaller eftersom den är lätt och fungerar som ett korrosionsskydd mot salter och fordonsvätskor. Det kan montera flera segment med hög komplexitet på rätt sätt för att tillgodose flera funktioner.

Certifieringar och säkerhetsaspekter

PPS-produkter som är tillverkade av material som har återvunnits och/eller producerats av biomassa och som är ISCC+-certifierade anses vara hållbara. De är inte särskilt farliga för människor och miljö, men försiktighet bör iakttas för att minimera de risker som är förknippade med dem.

Fördelar med formsprutning med PPS

Användningen av formsprutning med polyfenylensulfid (PPS) har många fördelar som gör att det föredras för tillverkning av högpresterande delar.

Överlägsen mekanisk hållfasthet

PPS har flera utmärkta egenskaper som material när det gäller mekaniska egenskaper, t.ex. draghållfasthet, böjhållfasthet och slaghållfasthet. Dessa egenskaper gör att PPS-komponenterna klarar svåra förhållanden där materialets hållfasthet är av största vikt.

Enastående termisk stabilitet

En av de viktigaste egenskaperna hos PPS är dess värmebeständighet: denna plast bryts inte ned, förlorar inte sin styrka och elasticitet och blir inte skev om den utsätts för höga temperaturer under en längre tid. På grund av sin termiska stabilitet är den väl lämpad för användning i områden där det förekommer värmeproduktion.

Utmärkt kemisk resistens

PPS verkar vara mycket immunt mot flera kemikalier, bland annat syror, baser, lösningsmedel och kolväten. Denna egenskap gör den lämplig för användning i svåra kemiska applikationer.

Konsekvent dimensionell stabilitet

PPS-detaljer påverkas inte heller av temperaturförändringar i form och storlek och kan därför vara lämpliga att använda i applikationer som kräver snäva toleranser.

Lättviktskomposition

PPS har en relativt lägre densitet än metaller och har samtidigt god mekanisk hållfasthet och är därför mer lämpad för applikationer där vikten är en kompromissfaktor.

Nackdelar med formsprutning av PPS-plast

Det är dock viktigt att ta hänsyn till följande begränsningar för PPS i formsprutningsprocessen. Dessa faktorer måste bedömas för att bättre förstå om de är lämpliga för just din användning.

Högre kostnad

PPS-hartser är jämförelsevis dyra jämfört med många andra termoplaster och detta är en faktor som kan göra den totala kostnaden för att använda PPS hög vid storskalig produktion eller i projekt som är känsliga för kostnader.

Slipande egenskaper

Den höga inblandningen av fyllmedel som används för att förbättra de mekaniska egenskaperna hos PPS påverkar slitaget på formsprutningsutrustningen. Detta kan i sin tur orsaka slitage på skruvar, pipor och formar innan deras livslängd är slut.

Begränsat antal färgalternativ

Korrekt framställd PPS är i allmänhet svart eller mörkbrun, vilket begränsar möjligheterna till ljusa eller ljusare nyanser i de färdiga produkterna.

Inbyggd sprödhet

Även om PPS kan vara något sprött är detta inte ett enormt stort problem och kan balanseras med hjälp av fibrer och förstärkningar. Dessa tillsatser kan dock också förändra materialets egenskaper vilket påverkar hållfastheten, ytfinishen, dimensionsstabiliteten och kostnaden för produkten.

Slutsats

Sammanfattningsvis kan det konstateras att formsprutning med PPS erbjuder flera fördelar, särskilt när det gäller högpresterande delar med hög mekanisk belastning, värme- och kemikaliebeständighet. Man måste dock ta hänsyn till den högre kostnaden och vissa av de inneboende begränsningarna i metoden beroende på projektens specifika karaktär. Genom att jämföra dessa faktorer kan tillverkarna fatta korrekta beslut om användningen av inS i sina applikationer, för maximal prestanda och kostnad.