PPSのガラス転移点について

Question

この材料の連続使用温度は220℃程度と高いですがガラス転移点が９０℃となっています。

ＰＰＳ板材から切削で部品を作成し、高温下（180℃）で使用したいのですが
この場合、90℃で軟化してしまうおそれはあるのでしょうか？

実際にはガラス転移点の温度はどのようなときに注意しなければならなくなるのですか？

ＨＰでちょっと調べて見たのですが、分子密度の疎の部分が溶け出す温度＝ガラス転移点と理解しております。

材料メーカーでもガラス転移点が何度なので注意等かかれていたのですが
基本的には220度まで連続使用可能だけど、板材の一部に疎の部分があった場合は90℃でも軟化しだすから注意してくださいね。ということなのでしょうか？　これだと材料の信頼性が無いってことになるので違うかな？
と色々わからなくなっているのですが　どなたか教えていただけませんか？

Accepted Answer

ご質問の内容が、
  軟化＝弾性率の低下
ということでしたら、PPSのガラス転移点90℃を上回ると確実に低下していきます。
（ＧＦＲＰでも１８０℃では室温の１／３まで下がるというデータを見つけました。そして、非強化材では熱変形温度が１０５℃というデータがあるので、室温の１／１０まで落ちてます。）

では「連続使用可能な温度」との違いは、弾性率でなく引張強度を問題にしているのです。（電気的な性質を問題にする場合もありますが）
しかも、「特性を１００％保てる温度」ではありません。つまり、ある程度の温度にさらしたら特性が落ちることが前提の試験です。さらに、高温にさらす前後は室温で試験を行いますので、「高温にさらした時の強度はどうか」というよりも「高温にさらしたら強度がどれだけ劣化するか」ということに着目しています。
（参考までに、ＵＬ規格では高温に１０万時間さらして５０％保てる温度、というのが一般になってます）

以上の説明で、後半のご質問は誤解だとわかっていただけると思います。

> ＨＰでちょっと調べて見たのですが、分子密度の疎の部分が溶け出す
> 温度＝ガラス転移点と理解しております。

というイメージは正しいです。ただ、あくまで結晶まで着目した、ミクロの話です。

ということで、１００％ＰＰＳというガラス繊維などを混ぜてない状態では、１８０℃はとても実用に耐えれないと思います。
ＧＦＲＰなどでは可能性があるかもしれませんが、一度使用条件から検討された方がいいと思います。

すいません、Solvay Advanced Polymersのリンク間違ってます。

www.superpolymers.com/products/pdf/typicalpropertiesguide_ja.pdf

Answer

180℃の環境でご使用されたいとのことですが、その環境下でPPSの部品に応力がかかりますでしょうか？

室温状態と同じ機械特性を180℃の環境でも発揮することは、PPSの場合はできません。別の回答にもあるように、ガラス転移温度以上では、弾性率が徐々に低下していきます。

これは、PPSは結晶性樹脂であり、結晶領域と非晶領域が共存した状態となっているためで、ガラス転移温度では非晶領域がゴム状になっています。しかし、結晶領域が存在し、さらにガラス繊維による補強効果があるため、融点に近い荷重撓み温度を有しています。

ご質問としての回答としては、使用環境(この場合は180℃)におけるご検討中のPPSグレードのクリープ特性を調べることをお勧めいたします。
さらに、代替案としては、180℃の温度環境下でも機械特性やその他特性が変化しない、非晶性樹脂を検討することも別な解決手段です。ULTEMのガラス強化グレードであれば、180℃における弾性率はPPSよりも良好とのデータがあります。

Answer

プラスチック材料にはポリスチレンやポリカーボネートのような無定形ポリマーとポリエチレンやナイロンやPPSのように半結晶性ポリマーとあります。
無定形ポリマーはTgでガラス状の硬質からゴム状の軟弱になる、弾性率や強さがゼロに近くなる、Tgが無荷重状態での使用上限温度になります。
PPSは結晶性、結晶部分がある比率で存在しますから、Tgでも弾性率や強さの急低下が避けられるのでゴム状にはなりません、結晶ポリマーの無荷重状態での使用上限温度はTmに近い温度です。
適切ではない喩かもしれませんが、無定形ポリマーはモルタルセメント、結晶性ポリマーはコンクリート、砂利という結晶構造(?)が性能を高めます、さらに鉄筋コンクリートというのがあります。
PPSは通常、メイングレードは40%のGF(ガラス繊維)など添加してします、いわば鉄筋コンクリート型です。
PPSのポリマーはTg=90℃、HDT(弾性率が1GPaになる温度)=105℃ですから、ニートグレードの実使用温度は105℃でしょう。しかし標準的PPSはGFグレードでありHDT=250℃です、構造部品として使用上限温度の目安は250℃、PPSポリマーはTm=285℃ですから半田耐熱など瞬間的には285℃が上限温度です。
PPSの連続使用温度220℃というのは、10万時間220℃の高温に曝すと引張り強さが初期値の1/2になる、ということです、GF-PPSグレードの220℃の長期連続使用はokということです。

Answer

ガラスが固体から液体に変化する融点は、何℃でしょうか？
ガラスの融点は、90℃でもないし、220℃でもない、もっと高い筈です。
PPS材の強度補強にガラスを入れていて、物性に表示している内容での
連続使用温度が220℃程度です。
ガラス転移での物性の変化は殆どなく、精密加工精度が維持できない
程度と認識しています。
PPSの製造メーカーに確認する、PPSでネット検索して製造メーカーに
確認する、等々で詳細な数値や条件を教えてもらった方が、今後の
ためです。
PPSで困った時の****メーカーの##さんの様に。

PPSを使用する場合に、耐薬品性に対して高強度が長所ですが、
ガラスに対しても確認が必要です。<蛇足ですが…>

PPSのガラス転移点について