PPS

Auch bezeichnet als Polyphenylensulfid

Polyphenylensulfid (PPS) ist ein leistungsfähiger Technischer Thermoplast, bekannt für seine außergewöhnliche Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit. Häufig in anspruchsvollen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Elektronik eingesetzt, überbrückt PPS die Lücke zwischen konventionellen Polymeren und fortschrittlichen Verbundwerkstoffen und eignet sich damit ideal für funktionale Teile, die extremen Bedingungen ausgesetzt sind.

Was ist PPS?

PPS ist ein teilkristallines Polymer mit einem hohen Reinheitsgrad (bis zu 65 %) und thermischer Stabilität. Seine Molekularstruktur – aus Benzolringen, die durch Schwefelatome verbunden sind – verleiht Steifigkeit, Flammhemmung und Beständigkeit gegen Zersetzung. Wichtige Merkmale sind:

• Wärmebeständigkeit: Schmelzpunkt von 280–290 °C, mit Zersetzung oberhalb 430–460 °C in Luft. Hält dauerhaftem Einsatz bei 200–220 °C und kurzfristiger Belastung bis zu 260 °C1.

• Chemische Beständigkeit: Widersteht Säuren, Laugen, Lösungsmitteln und Kraftstoffen und übertrifft Materialien wie PA (Nylon) und POM1.

• Formstabilität: Geringe Formschrumpfung (0,15–0,3 %) und minimale Wasseraufnahme (0,05 %)1.

Drucken mit PPS: Herausforderungen und Lösungen

PPS erfordert spezialisierte Ausrüstung und präzise Kalibrierung, um seine Eigenschaften effektiv zu nutzen.

Hardware-Anforderungen

• Düse: Allmetall-Hotend, das fähig ist 300–350 °C um den hohen Schmelzpunkt von PPS zu bewältigen.

• Druckbett-Temperatur: Beheiztes Bett bei 120–140 °C für Haftung (PEI- oder klebstoffbeschichtete Oberflächen empfohlen).

• Gehäuse: Hält die Umgebungstemperatur über 70 °C um Verzug und Rissbildung zu minimieren.

Optimale Einstellungen

• Düsentemperatur: 300–330 °C (variiert je nach Verbundzusätzen).

• Druckgeschwindigkeit: 30–50 mm/s, um Schichthaftung zu gewährleisten.

• Retraktion: 1–2 mm bei 20–30 mm/s, um Fädenbildung zu reduzieren.

• Kühlgebläse: Deaktiviert oder minimal (0–10 %), um schnelles Abkühlen zu verhindern.

Materialvorbereitung

• Trocknung: Filament vorheizen bei 120 °C für 4–6 Stunden um Feuchtigkeit zu entfernen.

• Lagerung: In luftdichten Behältern mit Trockenmittel aufbewahren, um Wiederanfeuchtung zu verhindern.

Häufige Herausforderungen

• Verzug: Wird durch geschlossene Drucker, hohe Betttemperaturen und Brims/Rafts reduziert.

• Schichthaftung: Höhere Düsentemperaturen und langsamere Geschwindigkeiten verbessern die Verbindung.

• Abrassive Verbundstoffe: Kohlefaserverstärktes PPS (z. B. PPS-CF10) erfordert gehärtete Stahl- oder Rubin-Düsen. Nicht erforderlich für nicht verstärkte Mischungen.

Vorteile von PPS

1. Thermische Leistung: Übertrifft PA, PBT und PTFE in der Hitzebeständigkeit, geeignet für Motorraumteile im Automobilbereich oder Komponenten in der Luft- und Raumfahrt1.

2. Mechanische Festigkeit: Zugfestigkeit von 90 MPa und Elastizitätsmodul von 3700 MPa, die in Steifigkeit mit PEEK konkurrieren.

3. Flammhemmung: Erfüllt UL94V-0-Standards, ideal für elektrische Gehäuse.

4. Chemische Haltbarkeit: Widersteht Zersetzung durch Öle, Kraftstoffe und industrielle Lösungsmittel.

5. Maßgenauigkeit: Geringe Schrumpfung gewährleistet genaue Drucke für Komponenten mit engen Toleranzen.

Einschränkungen von PPS

1. Druckkomplexität: Erfordert Hochtemperatur-Drucker und geschlossene Kammern.

2. Kosten: Teurer als PA, ABS oder PETG.

3. Sprödigkeit: Geringere Schlagzähigkeit im Vergleich zu PA6 oder PA12 (28 kJ/m² Charpy-Aufprall).

4. Nachbearbeitung: Begrenzt glättbar; Fräsen oder Dampfschleifen kann erforderlich sein.

5. Anlassen: PPS muss angelassen werden, um seine volle Festigkeit und Hitzebeständigkeit zu erreichen

PPS vs. PEEK: Ein vergleichender Überblick

Eigenschaft	PPS	PEEK
Zugfestigkeit	90 MPa	98 MPa
Elastizitätsmodul	3700 MPa	3738 MPa
Bruchdehnung	8%	9.1%
Wärmebeständigkeit	Bis zu 260 °C (kurzfristig)	Bis zu 300 °C (kurzfristig)
Kosten	Niedriger	Höher
Chemische Beständigkeit	Überlegen	Moderate

Anwendungen von PPS

• Luft- und Raumfahrt: Halterungen, Luftkanäle und Motorraumkomponenten, die Wärme- und Chemikalienbeständigkeit erfordern.

• Automobil: Bauteile für Kraftstoffsysteme, Sensoren und Befestigungen im Motorraum.

• Elektronik: Verbinder, Isolatoren und flammhemmende Gehäuse.

• Industrie: Pumpenkomponenten, Dichtungen und chemikalienbeständige Ventile.

• Medizin: Sterilisationskassetten und nicht implantierbare Geräte.

Verstärkte PPS-Varianten

1. PPS-CF (Kohlenstofffaser): Erhöht Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit (z. B. Polymaker PPS-CF10).

2. PPS-GF (Glasfaser): Verbessert die Formstabilität für Präzisionskomponenten.

3. PPS-HT: Hochtemperatur-Varianten für extreme Umgebungen.