PPS樹脂とは？性質、用途、メリット・デメリット

PPSは、ガラス繊維などと合わせてプラスチック部品を形成する際に使用される結晶性樹脂です。成形時に充填する繊維の種類や配合など、組み合わせを変えることにより性能を強化することができます。完成された部品はスーパーエンジニアリングプラスチックという種類に分類されます。

配合だけでなく、成形方法によっても特徴が変化するため、用途や目的に適したものを選ぶには、数ある特徴を正確に押さえておく必要があります。本記事ではPPSについて詳しくご紹介しますので、製品を考える際の参考にしてください。

PPS樹脂とは

PPS（ポリフェニレンサルファイド）は、融点が約280度、連続使用温度が220度という高い耐熱温度を持っている樹脂のことです。融点が高く、難燃剤を添加しなくても自己消化性に優れている他、高い耐薬品性や絶縁性など、さまざまな利点を兼ね備えています。

PPSはベンゼンと硫黄の簡単な化学構造で構成された結晶性を持っており、ガラス繊維などの繊維状強化剤や無機質フィラーを充填させることで強度や性能を向上させて使用されます。

PPSの用途

PPSは、車やバイクなどのエンジン周りのパーツに欠かせない素材です。エンジンはガソリンなどの油を燃焼させ、そのエネルギーを動力としているため、稼働中は非常に高い温度環境に晒されます。PPS樹脂は200℃以上の高温環境下で連続使用できる耐熱性を兼ね備えている上、線膨張係数や寸法安定性にも優れています。しかも、金属より軽くコストも安いため、エンジンの部品として欠かせない素材となっています。

PPSは絶縁性を持っていることから、コネクタやスイッチ、基盤やIC部品など、さまざまな電子部品やOA機器、家電製品などにも活用されています。特に、安全性を保つために高い耐熱性や成形性など、多くの性能を求められる電子レンジには欠かせない素材となっています。

金属を使用できない検査機器や、酸・アルカリなど強い薬品への耐性が求められる機器などにも、寸法安定性や耐薬品性を兼ね備えているPPS樹脂が活躍します。また、医療器具に使用されている金属部品をプラスチックに置き換えることで、MRIに対応できるメリットがあります。

プラスチックは金属に比べて軽い上にコストも安いため、医療機器の部品としてだけでなく、手術器具などにも使われ始め、注目が集まっています。

PPSの長所・短所

PPSにはさまざまな長所がありますが、もちろん短所もあります。それぞれについて詳しくご紹介します。

長所

●耐熱性

200度を超える環境でも連続使用ができるため高温下での耐熱性能がフォーカスされがちですが、実は寒い環境にも耐性があり、約マイナス20度まで耐えることが可能です。

●耐薬品性

酸性、アルカリ性をはじめとする薬品に対して耐性を持っているほか、有機溶剤や油脂などさまざまな化学品への耐性があります。200度に近い高温環境下で有機溶剤や油脂を扱っても、耐熱性、耐薬品性共に高い抵抗力を維持することができます。

●絶縁性

PPSは誘電率、誘電正接共に低く周波数に対しても耐性がある、電気絶縁性の高い素材です。温度への耐性も含め、電子レンジやOA機器など、近年の電子機器に求められる条件を兼ね備えています。

●耐久性

PPSは部品に対して継続的に負荷がかけられる状況下でも極めて変形量が少ない特徴を持っています。そのため、クリープや応力緩和特性の試験においても良好な数値を示しています。

●寸法安定性

部品成型時の収縮率が小さく吸水性も低いため、さまざまな環境下でも製品が型崩れをしない高い寸法安定性を持っています。

●材料異方性

結晶性樹脂であるPPSは、ガラス繊維をはじめとする剛性の高い繊維で強化する際、繊維の性質に支配される高い材料異方性を持っています。そのため、繊維との配合によって強度や弾性率、伸びなどの機械的性質や、成形収縮率、線熱膨張、熱変形温度など、さまざまな性能を向上させることが可能です。

短所

●耐衝撃性

耐久性の高いPPSですが、瞬間的な衝撃への耐性が低いため、落下する可能性がある機器などの素材には不向きです。

●耐摩耗性

熱耐性が強いためエンジンやブレーキなどの部品として選ばれやすい傾向にありますが、摩耗への耐性が低いため注意が必要です。

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PPSの機械的性質

PPSはさまざまな温度下において引張強度や曲げ強度、高い剛性を維持することができます。ポリエチレンやポリスチレン、アクリルなど、さまざまなプラスチックの引張強度が高くても10kgf/㎟であるのに対し、PPSは無充填時で7.0kgf/㎟、グラスファイバーを40%充填することで16.4kgf/㎟という高い強度を示します。

PPSの物理的性質

結晶性を持つ材料のPPSは、無充填時でも密度が1.34g/㎤、グラスファイバー40%充填時では、1.64g/㎤となっています。溶融状態のベースポリマの密度が1.05g/㎤であることを考慮すると、極めて高い数値と言えます。結晶性を持ち、融点290度という高い耐熱性を兼ね備えていることから、熱処理のしやすい性質を持っています。