PPS

Auch als Polyphenylensulfid bezeichnet

Polyphenylensulfid (PPS) ist ein leistungsfähiger technischer Thermoplast, der für seine außergewöhnliche thermische Stabilität, Chemikalienbeständigkeit und mechanische Festigkeit bekannt ist. Häufig in anspruchsvollen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobiltechnik und Elektronik eingesetzt, überbrückt PPS die Lücke zwischen konventionellen Polymeren und fortschrittlichen Verbundwerkstoffen und eignet sich somit ideal für funktionale Bauteile, 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 – bestehend aus Benzolringen, die durch Schwefelatome verbunden sind – verleiht Steifigkeit, Flammhemmung und Beständigkeit gegen Zersetzung. Wichtige Eigenschaften sind:

• Thermische Stabilität: Schmelzpunkt von 280–290°C, mit Zersetzung oberhalb von 430–460°C in Luft. Dauerhafte Nutzung bei 200–220°C und kurzfristige Belastung bis 260°C1.

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

• Dimensionsstabilität: Geringe Formschwindung (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: All-metal Hotend, das in der Lage ist 300–350°C um den hohen Schmelzpunkt von PPS zu bewältigen.

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

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

Optimale Einstellungen

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

• Druckgeschwindigkeit: 30–50 mm/s zur Sicherstellung der Schichthaftung.

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

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

Materialvorbereitung

• Trocknung: Vorwärmen des Filaments bei 120°C für 4–6 Stunden zur Entfernung von Feuchtigkeit.

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

Häufige Herausforderungen

• Verzug: Gemindert durch geschlossene Drucker, hohe Bett Temperaturen und Brims/Rafts.

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

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

Vorteile von PPS

1. Thermische Leistung: Übertrifft PA, PBT und PTFE in der Hitzebeständigkeit, geeignet für Teile im Motorraum oder Luft- und Raumfahrtkomponenten1.

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

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

4. Chemische Beständigkeit: Widersteht Zersetzung durch Öle, Kraftstoffe und Industriesolventien.

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

Einschränkungen von PPS

1. Druckkomplexität: Erfordert Hochtemperaturdrucker und geschlossene Kammern.

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

3. Brittleit (Sprödigkeit): Niedrigere Schlagzähigkeit im Vergleich zu PA6 oder PA12 (28 kJ/m² Charpy-Impact).

4. Nachbearbeitung: Begrenzte Glättungsoptionen; Bearbeitung oder Dampfpolieren kann erforderlich sein.

5. Tempern: PPS muss temperiert 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%
Thermische Stabilität	Bis zu 260°C (kurzfristig)	Bis zu 300°C (kurzfristig)
Kosten	Verringern	Höher
Chemikalienbeständigkeit	Überlegen	Moderate

Anwendungen von PPS

• Luft- und Raumfahrt: Halterungen, Luftkanäle und Bauteile im Motorraum, die Hitze- und Chemikalienbeständigkeit erfordern.

• Automobilbereich: Teile des Kraftstoffsystems, Sensoren und Befestigungen im Motorraum.

• Elektronik: Verbinder, Isolatoren und flammgeschützte Gehäuse.

• Industrie: Pumpenkomponenten, Dichtungen und chemikalienbeständige Ventile.

• Medizin: Sterilisationskassetten und nicht-implantierbare Geräte.

Verstärkte PPS-Varianten

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

2. PPS-GF (Glasfaser): Verbessert die Dimensionsstabilität für Präzisionsteile.

3. PPS-HT: Hochtemperaturvarianten für extreme Umgebungen.