PPS (Polyphenylensulfid)

PPS (Polyphenylensulfid) ist ein teilkristalliner Hochleistungsthermoplast. Unterhalb von etwa 200 °C ist kein Lösemittel bekannt, das ihn löst; er nimmt kaum Wasser auf, ist inhärent flammwidrig und behält seine Maße unter Wärme und Last. Ungefülltes PPS ist steif, aber spröde, daher werden die meisten Teile aus glasfasergefüllten oder glasfaser- und mineralgefüllten Typen gefertigt, die fest, steif und bei Dauertemperaturen bis etwa 200–220 °C stabil sind.

Wählen Sie PPS für Teile, die in heißen Kraftstoffen, Ölen, Kühlmitteln, Säuren oder Reinigungsmitteln arbeiten: Pumpen- und Ventilteile, Komponenten im Motorraum, elektrische Steckverbinder und Ausrüstung für die chemische Verfahrenstechnik. Wo eine geringere Zähigkeit akzeptabel ist, ist es eine kostengünstige Alternative zu PEEK. Die Grenzen sind Sprödigkeit, schwache Bindenähte in Spritzgussteilen und der Angriff durch stark oxidierende Säuren. Bei Uretyco wird PPS als FDM-Filament, als Halbzeug für die CNC-Bearbeitung und als Spritzgussgranulat angeboten; Typ und Lieferzeit werden in Angebot und Auftragsprüfung bestätigt.

Mechanische und physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Typischer Wert	Hinweise
Zugfestigkeit	≈ 65–95 MPa	Ungefüllt; Typen mit 40 % Glasfasern je nach Basisharz ≈ 120–190 MPa. Bindenähte in Spritzgussteilen sind deutlich schwächer.
Zug-E-Modul	≈ 3,4–4,0 GPa	Ungefüllt; mit 40 % Glasfasern ≈ 13–15 GPa, glasfaser- und mineralgefüllte Typen noch steifer.
Bruchdehnung	≈ 2–10 %	Ungefüllt und typabhängig; gefüllte Typen nur ≈ 1–2 %. Kerben und scharfe Ecken lösen das Versagen aus.
Dichte	≈ 1,35 g/cm³	Ungefüllt; ≈ 1,65 g/cm³ mit 40 % Glasfasern, ≈ 1,8–2,0 g/cm³ für glasfaser- und mineralgefüllte Typen.
Glasübergangstemperatur (Tg)	≈ 85–90 °C	Ungefüllte Teile verlieren oberhalb von Tg an Steifigkeit; in gefüllten Typen tragen die Fasern die Last bis zu deutlich höheren Temperaturen.
Schmelztemperatur	≈ 280–285 °C	Teilkristallin; volle Kristallinität erfordert heiße Werkzeuge oder Tempern.
Wärmeformbeständigkeit (HDT)	≈ 260–270 °C	Bei 1,8 MPa, mit 40 % Glasfasern; ungefülltes PPS nur ≈ 100–135 °C.
Dauergebrauchstemperatur	≈ 200–220 °C	Gefüllte Typen, Wert für thermische Alterung (relativer Temperaturindex nach UL); niedriger für Teile unter Dauerlast.
Chemikalienbeständigkeit	Ausgezeichnet	Beständig gegen Kraftstoffe, Öle, Kühlmittel und die meisten Säuren, Laugen und Lösemittel; angegriffen von stark oxidierenden Säuren wie konzentrierter Salpetersäure.
Wasseraufnahme	≈ 0,02–0,05 %	24 h; Maße und Eigenschaften ändern sich in feuchter Umgebung kaum.
Brennbarkeit	UL 94 V-0	Ohne Flammschutzzusätze; die eingestufte Wanddicke hängt vom Typ ab.

Typische Werte, keine Bemessungswerte

Typische Werte bei Raumtemperatur für ungefüllte Spritzgusstypen, Typen mit 40 % Glasfasern und Halbzeuge. Gedrucktes PPS, fasergefüllte Filamente sowie glasfaser- und mineralgefüllte Typen weichen davon ab, und Spritzgussteile variieren mit Fließrichtung und Kristallinität. Verwenden Sie für Festigkeitsberechnungen das Datenblatt des im Angebot genannten Typs und validieren Sie tragende Druckteile mit echten Mustern.

Fertigungswege

FDM-Druck

PPS-Filamente, ungefüllt oder mit Kohlenstoff- oder Glasfasern verstärkt, werden auf Hochtemperatur-FDM-Anlagen mit beheiztem Druckbett und vorzugsweise beheiztem Bauraum gedruckt. Das Polymer kristallisiert beim Abkühlen; Verzug und Schichthaftung hängen daher von der Bauraumtemperatur ab, und viele Teile werden nach dem Druck getempert, um die Kristallisation abzuschließen und die Wärmeformbeständigkeit zu erhöhen. Gedrucktes PPS behält die Chemikalienbeständigkeit des Polymers, ist aber spröde und quer zu den Schichten deutlich schwächer. Hinweise für Konstruktion und Bestellung:

Ausrichtung: Lasten, Clips und Dome in die Schichtebene legen; quer zu den Schichten versagt gedrucktes PPS bei weit geringerer Spannung. Eine festgelegte Ausrichtung in den Bestellhinweisen angeben.
Fasergefüllte Filamente: Kohlenstoff- oder Glasfasern erhöhen die Steifigkeit und verringern den Verzug, machen das Teil aber spröder und ergeben eine matte, leicht raue Oberfläche.
Wände und Ecken: Wandstärken von mindestens etwa 1,0–1,5 mm, großzügige Radien an Lastpunkten und keine scharfen Kerben vorsehen; PPS ist kerbempfindlich.
Tempern: Wird das Teil im Einsatz heiß, Tempern anfordern. Es erhöht die Steifigkeit oberhalb von Tg, kann lange und dünne Teile aber leicht schwinden oder sich verziehen lassen; kritische Merkmale daher anschließend spanend bearbeiten.
Bohrungen und Gewinde: Passungskritische Bohrungen aufbohren oder reiben und Gewindeeinsätze verwenden; gedruckte Gewinde eignen sich nur für geringe Lasten.

CNC-Bearbeitung

PPS-Halbzeug gibt es ungefüllt, mit 40 % Glasfasern und als Gleitlagertyp mit Kohlenstofffasern, Graphit oder PTFE. Da es kaum Feuchtigkeit aufnimmt, lässt es sich mit engen Toleranzen fertigen und bleibt formstabil; gefüllte Typen sind jedoch abrasiv, und alle Typen brechen an scharfen Kanten leicht aus. Achten Sie auf Folgendes:

Werkzeuge: Für glasfasergefülltes PPS ist Hartmetall das Minimum; diamantbeschichtete oder PKD-Werkzeuge halten bei Serien deutlich länger. Scharfe Werkzeuge verringern Kantenausbrüche.
Kanten und Bohrungsaustritte: Kanten fasen und Werkzeugausläufe planen, da PPS an scharfen Kanten und Bohrungsaustritten ausbricht; messerscharfe Kanten und dünne, ungestützte Wände vermeiden.
Wände und Radien: Von den Kunststoffwerten des CNC-Designleitfadens ausgehen (1,5 mm Mindestwandstärke, Innenradien von mindestens einem Drittel der Taschentiefe) und bei glasfasergefüllten Typen Reserve einplanen.
Gewinde: Geschnittene Gewinde brechen in gefüllten Typen leicht aus; für tragende Verbindungen oder wiederholte Montage Gewindeeinsätze verwenden.

Spritzguss

Die meisten PPS-Teile werden aus glasfasergefüllten oder glasfaser- und mineralgefüllten Typen spritzgegossen. Die Schmelze ist sehr dünnflüssig: Sie füllt dünne Wände und lange Fließwege gut, neigt aber zur Gratbildung in kleinsten Spalten, weshalb Werkzeuge enge Abdichtflächen und flache Entlüftungen brauchen. Werkzeugtemperaturen von etwa 135–150 °C sind üblich, damit die Teile vollständig kristallisieren; Teile aus kälteren Werkzeugen können im Einsatz nachschwinden und sich verziehen. Die wichtigsten Regeln auf Basis des Spritzguss-DFM-Leitfadens von Uretyco:

Wandstärke: Der allgemeine Bereich des Leitfadens von 1,5–3,5 mm gilt; PPS füllt dünnere Wände als die meisten Kunststoffe, die Wandstärke sollte zur Begrenzung des Verzugs aber gleichmäßig bleiben.
Entformungsschräge: außen mindestens 1° je Seite, innen 0,5° oder mehr; je 0,025 mm Narbungstiefe etwa 1° zusätzlich.
Faserorientierung und Bindenähte: Schwindung und Festigkeit unterscheiden sich längs und quer zur Fließrichtung, und Bindenähte in glasfasergefülltem PPS können deutlich schwächer sein als das Grundmaterial. Anschnitte so legen, dass Bindenähte außerhalb von Lastpfaden und Schnappverbindungen liegen.
Rippen und Dome: Rippenfuß höchstens 60 % der Wand, Schraubdome außen etwa das 2-Fache des Schraubendurchmessers, jeweils mit großzügigen Fußradien, da PPS kerbempfindlich ist.
Werkzeuge: Glasfasergefülltes PPS ist abrasiv und wird in heißen Werkzeugen verarbeitet, daher sind gehärtete Stahlwerkzeuge für die Serie die Regel; Aluminiumwerkzeuge eignen sich nur für kurze Serien und werden im Angebot bestätigt.

Toleranzen und Oberfläche

Ohne Zeichnungstoleranz gilt bei Uretyco für FDM-Teile der Standard von ±0,5 mm bzw. ±0,5 %, je nachdem, welcher Wert größer ist, und Tempern kann zusätzliche Schwindung verursachen. Für gefrästes PPS legt Uretyco bei nicht angegebenen Toleranzen ISO 2768-mK zugrunde, mit einer Standardoberfläche von etwa Ra 1,6–3,2 µm. Geringe Feuchteaufnahme und geringes Kriechen machen PPS zu einem der formstabilsten zerspanbaren Kunststoffe. Für Spritzgussteile ist DIN ISO 20457 (früher DIN 16742) die Standardbasis, und die Oberflächen folgen den SPI-Klassen A1 bis D3; eine harzreiche, glänzende Oberfläche erfordert bei glasfasergefüllten Typen die oben genannten hohen Werkzeugtemperaturen. Verbindlich sind die Werte aus Angebot und Auftragsprüfung.

Oberflächenbehandlungen

PPS wird meist wie gespritzt, wie gefräst oder wie gedruckt eingesetzt. Dieselbe Chemikalienbeständigkeit, die den Werkstoff wertvoll macht, erschwert Lackieren, Bedrucken und Kleben; Oberflächen werden daher nach Funktion und nicht nach Optik gewählt.

Oberfläche	Nutzen	Hinweise für PPS
Wie gespritzt, gefräst oder gedruckt	Niedrigste Kosten	Naturfarben beige bis braun; Schwarz ist verbreitet.
Strahlen	Gleichmäßig matte Optik	Kaschiert Werkzeugspuren und Schichtlinien; an dünnen Merkmalen feines Strahlmittel verwenden.
Tempern	Volle Kristallinität, stabile Maße	Vor allem für Druckteile und Teile aus kalten Werkzeugen; kann leichte Schwindung verursachen.
Laserbeschriftung	Dauerhafte Kennzeichnung	Übliche Methode für Teilenummern und Codes; der Kontrast hängt von Typ und Farbe ab.
Lackieren oder Kleben	Selten nötig	Erfordert eine Oberflächenaktivierung wie Plasma; mechanische Verbindungen bevorzugen.

Bindenähte und Kerben

Glasfasergefülltes PPS ist fest, verzeiht aber wenig. Bindenähte, scharfe Innenecken und zu fest angezogene Schrauben sind die üblichen Schwachstellen; stimmen Sie die Lage der Bindenähte bei tragenden Spritzgussteilen daher vor dem Werkzeugbau ab und sehen Sie durchgehend großzügige Radien vor.

Kosten- und Lieferzeittreiber

PPS-Granulat ist für einen Hochleistungskunststoff moderat bepreist und liegt deutlich unter PEEK und PEI; im Spritzguss dominiert daher das Werkzeug die Kosten, bei Zerspanung und Druck der Prozess. Die wichtigsten Hebel:

Verfahren und Stückzahl: FDM für Prototypen und Vorrichtungen, CNC für präzise Kleinserien, Spritzguss, sobald die Konstruktion steht und die Stückzahl gehärtete Werkzeuge rechtfertigt.
Typ: Spritzgusstypen mit 40 % Glasfasern sind weit verbreitet; ungefüllte, glasfaser- und mineralgefüllte Typen, Gleitlagertypen und fasergefüllte Filamente können längere Beschaffungszeiten haben.
Werkzeugverschleiß: Glas- und Kohlenstofffasern verschleißen Zerspanungswerkzeuge, Druckdüsen und Spritzgießwerkzeuge schneller, was sich in Serien- und Werkzeugpreisen niederschlägt.
Nachbearbeitung: Tempern, spanende Nacharbeit gedruckter Teile und Einsätze bedeuten jeweils einen zusätzlichen Schritt.
Dokumente: Werkstoffzeugnisse und Prüfberichte sind optional und können die Lieferzeit verlängern. Fordern Sie sie mit dem Angebot an.

PPS im Vergleich zu gängigen Alternativen

Werkstoff	Dauergebrauchstemperatur	Chemikalienbeständigkeit	Feuchteaufnahme	Zähigkeit	Relative Kosten
PPS (40 % Glasfasern)	≈ 200–220 °C	Ausgezeichnet	Sehr gering	Gering; spröde an Kerben	Referenz
PEEK	≈ 250 °C	Ausgezeichnet, auch gegen heißes Wasser und Dampf	Gering	Gut; ungefüllte Typen sind zäh	Deutlich höher
PEI	≈ 170 °C	Gut; von chlorierten Lösemitteln und starken Laugen angegriffen	Gering	Gut	Höher
PA66-GF30	≈ 120–150 °C	Gut gegen Öle und Kraftstoffe; Säuren, heißes Wasser und Glykol greifen langfristig an	Hoch; Steifigkeit und Maße ändern sich	Gut	Deutlich niedriger

PPS ist der wirtschaftliche nächste Schritt nach glasfasergefülltem Polyamid, wenn Teile Temperaturen über etwa 150 °C, aggressiven Medien oder einer Feuchte ausgesetzt sind, die PA66 quellen und an Steifigkeit verlieren lässt. Wechseln Sie zu PEEK, wenn Zähigkeit, Verschleißfestigkeit oder Dauertemperaturen nahe 250 °C zählen, und ziehen Sie PEI in Betracht, wenn das Teil eher Zähigkeit und Flammwidrigkeit als Chemikalienbeständigkeit braucht.

Wann PPS nicht die richtige Wahl ist

Typische Fehlgriffe

Teile, die nachgeben, schnappen, Schläge aufnehmen oder ohne Einsätze wiederholt verschraubt werden müssen: PPS ist spröde, daher PA66-GF, PEI oder PEEK prüfen. Stark oxidierende Säuren wie konzentrierte Salpetersäure. Transparente Teile: PPS ist opak. Spritzgussteile, deren Bindenähte sich nicht aus Lastpfaden heraushalten lassen. Sichtteile, die Lack oder leuchtende Farben brauchen: Die Farbauswahl ist begrenzt, und Beschichtungen haften schlecht.

Typische Anwendungen

Pumpengehäuse, Laufräder, Ventilkörper und Fittings in Kraftstoffen, Kühlmitteln und Chemikalien.
Teile im Motorraum wie Thermostatgehäuse, Komponenten von Kühl- und Kraftstoffsystemen und Sensorgehäuse.
Elektrische Steckverbinder, Spulenkörper, Relais- und Lampenbauteile, die V-0 und Wärmebeständigkeit erfordern.
Teile für Chemie- und Laborausrüstung wie Filtergehäuse und Verteiler.
Gedruckte Vorrichtungen, Aufnahmen und Versuchsteile, die Lösemitteln, Ölen oder Reinigungsmitteln standhalten müssen.
Haushaltsgeräteteile nahe an Wärmequellen, etwa Bauteile von Bügeleisen, Haartrocknern und Herden.

PPS bei Uretyco spezifizieren

1
Verfahren wählen
FDM für Prototypen und Vorrichtungen, CNC für präzise Kleinserien, Spritzguss für ausgereifte Konstruktionen in Stückzahlen; im Zweifel kann das Angebot die Wege vergleichen.
2
Typ angeben
Ungefüllt, 40 % Glasfasern, glasfaser- und mineralgefüllt, Gleitlagertyp oder fasergefülltes Filament: in den Bestellhinweisen angeben, damit die Verfügbarkeit bestätigt wird.
3
Die richtigen Dateien hochladen
STL, 3MF oder STEP für den Druck; STEP mit 2D-Zeichnung für die Zerspanung; für Spritzguss eine Zeichnung mit Entformungsschrägen, Trennebene, Angusswunsch und zulässigen Bereichen für Bindenähte.
4
Einsatzumgebung beschreiben
Medien, Konzentrationen, Temperaturen und Lasten auflisten; bei Druckteilen zusätzlich Ausrichtung, Tempern und Sichtflächen angeben.
5
Dokumente anfordern und Angebot prüfen
Werkstoffzeugnisse und Prüfberichte sind optional; endgültiger Typ, Werkzeug und Lieferzeit werden in Angebot und Auftragsprüfung bestätigt.

Häufige Fragen

PPS oder PEEK?

Geht es um Chemikalienbeständigkeit und Steifigkeit bis etwa 200 °C, erfüllt glasfasergefülltes PPS die Aufgabe meist zu einem Bruchteil der Kosten von PEEK. Wählen Sie PEEK, wenn das Teil zäh und verschleißfest sein, Dauertemperaturen näher an 250 °C aushalten oder über lange Zeit heißem Wasser und Dampf standhalten muss.

Warum gilt PPS als spröde?

Ungefülltes PPS bricht bei geringer Dehnung, und glasfasergefüllte Typen dehnen sich trotz hoher Festigkeit vor dem Bruch nur um etwa 1–2 %. Teile versagen daher an Kerben, scharfen Ecken, Bindenähten und zu fest angezogenen Schrauben, nicht durch Biegen. Großzügige Radien, Gewindeeinsätze und Anschnitte, die Bindenähte aus den Lastpfaden heraushalten, vermeiden die meisten Probleme.

Ist gedrucktes PPS so chemikalienbeständig wie spritzgegossenes?

Das Polymer ist dasselbe, die Beständigkeit gegen Kraftstoffe, Öle und Lösemittel daher ähnlich. Gedruckte Teile erreichen volle Kristallinität jedoch nur bei geeigneten Druckbedingungen oder durch Tempern, und ihre Schichtfugen sind schwächer und können kleine Leckagepfade bilden. Für Dicht- oder Druckteile ist gefrästes oder spritzgegossenes PPS der sicherere Weg.

Wann reicht glasfasergefülltes Polyamid aus?

Für Teile unter etwa 120 °C in trockener oder öliger Umgebung ist PA66-GF zäher und deutlich günstiger. PPS wird zur besseren Wahl, wenn Temperatur, Feuchte, Säuren oder Kühlmittel das Polyamid mit der Zeit quellen, erweichen oder altern lassen würden.