Разновидности инженерных пластиков. Полифениленсульфид. Часть 6

Успешные применения усиленных соединений PPS основаны на конструкциях деталей, которые используют преимущества высокого модуля, твердости и стабильности размеров PPS, избегая при этом необходимости в пластичности или гибкости. Проблемы редко встречаются, когда используются хорошие методы проектирования пластмасс. Минимальная толщина стенки для отлитых под давлением деталей обычно составляет около 0,5 мм (0,02 дюйма), поскольку длина будет ограничена не более чем 5 см (2 дюйма) и поток будет быстро задерживаться на более тонких участках стенки. Во избежание образования раковин, внутренних пустот и растрескивания от внутренних напряжений максимальная толщина стенки не должна превышать 10 мм (0,39 дюйма). Проблемы проектирования, которые чаще всего возникают с усиленными деталями из PPS, заключаются в отсутствии равномерной толщины стенки, неспособности компенсировать сниженную прочность линий сварки, несимметричности углов и невозможности учесть анизотропию. Равномерная толщина стенки по всей детали обеспечит более равномерную усадку при формовании, что уменьшает коробление и остаточное напряжение. Когда это возможно, более толстые секции деталей должны иметь сердцевину, самые тонкие секции стенок должны составлять не менее 40% самых толстых секций стенок в детали, а детали должны быть закрыты для заполнения из более толстых в более тонкие секции.

Расположение элементов и схемы заполнения должны быть спланированы так, чтобы линии сварного шва были исключены или расположены в областях минимального напряжения, когда это возможно. Как правило, на линиях сварки отсутствует армирование волокнами, поэтому при наилучших условиях прочность линии сварки ограничивается не более чем прочностью неармированного полимера PPS, предел прочности при растяжении составляет около 85 МПа. Если линии сварного шва должны выдерживать напряжение, конструкция детали должна компенсировать снижение прочности. Для достижения максимально возможной прочности линии сварного шва конструкция детали и пресс-формы должна обеспечивать быструю инжекцию, волну горячего потока, тщательное уплотнение, достаточную вентиляцию и избегать обратного течения потока везде, где образуются линии сварки. Все углы в усиленных PPS-деталях должны иметь радиус 60% от толщины стенки. Это исключит точки концентрации напряжений и потенциальные места для возникновения трещин, а также поможет создать более плавные схемы течения во время заполнения, чтобы уменьшить потенциал для формованных напряжений и образования пустот. Армированный PPS является особенно чувствительным к надрезу полукристаллическим термопластом, поэтому острые внутренние углы создают точки возникновения трещин, и их следует избегать при проектировании деталей.

Одна группа армирована стекловолокном, чаще всего около 40% по весу. Другая группа использует комбинацию армирования из стекловолокна и минеральных наполнителей, обычно в общем количестве от 50 до 70 % по массе и с примерно равными по весу частями стекловолокна и других наполнителей. В этих соединениях используются стекловолокна из рубленой нити из K-нитей или G-нитей и обычные минеральные наполнители, такие как карбонат кальция, сульфат кальция, тальк или слюда. Связующие агенты часто используются для улучшения адгезии полимерной матрицы PPS к армированию. Такие материалы отвечают требованиям большинства усиленных литьевых форм PPS. Более специализированные марки также были разработаны с использованием длинного стекловолокна, графитового волокна, смазочных наполнителей, таких как графит или перфторполимеры, а также электропроводящих или теплопроводящих наполнителей. Соединения этих типов обычно предназначены для конкретных применений, имеющих относительно ограниченный размер рынка. Сравнение технических свойств типичных незаполненных, армированных стекловолокном, а также наполненных стекловолокном и минералами соединений PPS, пригодных для литья под давлением, приведено в специальной литературе.

Здесь же заметим, что все европейские коммерческие поставщики армированных литьевых смесей из PPS предлагают сорта, обладающие хорошими эксплуатационными свойствами. Данные по температуре теплового отклонения (HDT) показывают, что обычно требуется армирование стекловолокном для достижения степени размерной целостности при повышенной температуре, которая отличает соединения PPS от менее дорогих конструкционных термопластов. Незаполненный PPS обычно обеспечивает только преимущества химической стойкости и негорючести по сравнению с менее дорогими конструкционными пластиками. Сорта PPS, армированные стекловолокном на 40%, обычно обеспечивают лучшую механическую прочность, ударную вязкость, ударопрочность и пластическую текучесть в тонкостенных профилях, чем сорта с более высоким наполнением. Сорта PPS с более высоким стекловолокном и минеральным наполнителем обеспечивают преимущества более высокого модуля (жесткости), лучшего сопротивления высокому дуговому напряжению и более низкой стоимости.