أكريلونيتريل بوتادين ستايرين أكريلونيتريل (ABS) هو بوليمر مشترك يتكون من ثلاثة مونومرات مختلفة: - أكريلونيتريل؛ - بوتادين؛ - ستايرين. يتميز بقوة تأثيره الجيدة وثبات أبعاده في المعالجة ومقاومته الرائعة للتآكل. يُستخدم ABS في صناعة أجزاء ووحدات السيارات والشاحنات والأجهزة المنزلية والألعاب والطباعة ثلاثية الأبعاد. يتم تصنيع ABS تقنيًا من ثلاثة مونومرات، وهي الأكريلونيتريل والبوتادين والستايرين مما يجعلها عالية القوة والصلابة ومقاومة للحرارة مقارنةً بالبلاستيك الحراري الآخر. لذا، فهو مثالي لجميع الاستخدامات العامة وكذلك المنتجات الصناعية. في هذه المقالة، سوف تتعرف في هذه المقالة على ماهية ABS وكيف يتم تصنيعه بالضبط. لذا، دعنا نحصل على بعض المعلومات الإضافية حول خصائص بلاستيك ABS وعملية تصنيعه واستخداماته.
ما هي مادة ABS؟
ABS عبارة عن بوليمر لدن بالحرارة من الألكيلويدات الحرارية صيغته (C3H3NO) - يعتمد على الأكريلونيتريل والبيوتادين والستايرين والستايرين. تحظى هذه المادة بتقدير كبير لقوة تأثيرها العالية وكفاءتها. لذا، يمكنها مقاومة عدد كبير من درجات الحرارة. إن ABS عبارة عن مزيج من صلابة الأكريلونيتريل، وصلابة البيوتادين، وقابلية المعالجة للستايرين، لذا فإن لها استخدامات متنوعة لكل منتج.
مما يتكون ABS
يُصنع ABS من ثلاثة مونومرات:
- الأكريلونيتريل: يوفر مقاومة للمواد الكيميائية وثباتًا حراريًا ومقاومة للمواد الكيميائية ومقاومة للحرارة. وهذه ميزات أساسية حيث يستخدم المنتج في الصناعات ذات درجات الحرارة العالية والتعرض للمواد الكيميائية.
- البوتادين: يساعد على توفير القوة وقوة الصدمات.
- ستيرين: يزيد من الصلابة والنعومة ويزيد من قدرة التدفق.
تجتمع هاتان الخاصيتان لإنتاج مادة بلاستيكية متوازنة. لذلك، يمكن أن يكون لها تطبيقات مختلفة لاستخدامات مختلفة وفقًا لنسبة المونومرات المستخدمة.
ما هي خصائص ABS؟
يمتلك ABS العديد من الخصائص البارزة التي تجعله مادة مفضلة في العديد من الصناعات;
- مقاومة عالية للصدمات: وبسبب مكون البيوتادين، فإن المنتج قادر على امتصاص الطاقة. وبالتالي، يمكنه مقاومة الصدمات دون أن يتشقق أو ينكسر.
- الصلابة: يوفر الستايرين قوة هيكل ABS الهيكلية المطلوبة للالتصاق الإضافي للتطبيق.
- ثبات حراري: وهو غير حساس نسبيًا لتأثيرات درجة الحرارة ويبقى ثابتًا على نطاق كبير جدًا من درجات الحرارة.
- مقاومة للمواد الكيميائية: مثل هذه الخصائص مقاومة الصدمات المقاومة الكيميائية ومقاومة الزيت يساهم الأكريلونيتريل في ABS بهذه الطريقة.
- عزل كهربائي جيد: ABS عازل جيد جداً؛ ولذلك، يمكن استخدامه للأجهزة الكهربائية.
سيساعدك الجدول التالي في وصف خصائص مادة ABS
| ملكية | القيم النموذجية |
| كثافة | 1.03 - 1.12 جم/سم مكعب |
| قوة الشد | 20 - 40 ميجا باسكال |
| معامل الشد | 1,500 - 3,000 ميجا باسكال |
| قوة التأثير (إيزود مسنن) | 80 - 130 كيلو جول/م² |
| قوة الانحناء | 60 - 100 ميجا باسكال |
| معامل الانثناء | 2,000 - 3,500 ميجا باسكال |
| درجة حرارة الانحراف الحراري | 85 - 105 °C |
| نقطة تليين فيكات | 95 - 105 °C |
| القابلية للاشتعال | UL94 HB أو V-2 |
| امتصاص الماء | 0.2 - 0.5 % (بالوزن) |
| صلابة السطح (روكويل) | M60 - R118 |
ما العواقب المترتبة على مزج ABS مع اللدائن الحرارية؟
يمكن أن يحسن ABS خصائصه عن طريق المزج مع اللدائن الحرارية الأخرى عادةً البولي كربونات (PC) أو كلوريد البوليفينيل (PVC). على سبيل المثال:
- تعمل المادة مع PC على تعزيز مقاومة الحرارة وقوة ABS. لذلك، فهي تعمل بالتوافق مع مرونة ومرونة البولي كربونات (PC). يرجى الذهاب إلى الكمبيوتر الشخصي مقابل البلاستيك ABS و حقن البولي كربونات صفحة لمعرفة المزيد عن مادة الكمبيوتر الشخصي,
- عندما يتم دمجها مع PVC، فإنها تتمتع بمقاومة أفضل للمواد الكيميائية بالإضافة إلى مقاومة اللهب.
يتم استخدام هذه الخلطات عند الرغبة في إجراء تعديلات محددة في خصائص البوليمر لتلبية معايير الأداء العالي.
كيف تحسن المواد المضافة خواص مادة ABS؟
يمكن إضافة مواد مضافة مثل المثبتات والملدنات والملونات إلى ABS لتحسين أو تعديل خصائصه;
- المثبتات: تحسين ثبات ABS في الحرارة والأشعة فوق البنفسجية.
- الملدنات: عزز عنصر المرونة والنعومة في ملابسك.
- الملونات: السماح بتعديل شكل نظام ABS دون التأثير على وظائف السيارة.
كما تعزز الإضافات الأخرى مثل مثبطات اللهب من مقاومة المنتجات المصنوعة من ABS للحريق.
هل مادة ABS سامة؟
يتمثل موقف الاتحاد الأوروبي من مادة ACS في أنها غير سامة وبالتالي فهي مناسبة للاستخدام في المنتجات الاستهلاكية. لا توجد فيه أي مركبات سامة مثل الفثالات وثنائي الفينول-أ (BPA) وغيرها، ولا تنبعث منه رائحة كريهة. ولكن عند خضوعها لعملية التصنيع أو عند تعرضها للحرارة العالية/ اللهب (الاحتراق)، فإن مشتق ABS يطلق أبخرة سامة. وهذا يساعد على منع التعرض للمواد الكيميائية أثناء معالجة هذه المنتجات والتخلص منها.
عملية تصنيع مادة ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين الأكريلونيتريل) خطوة بخطوة
فيما يلي العملية الكاملة لتصنيع مادة ABS;
1. تحضير المواد الخام
يتم تصنيع المونومرات الثلاثة، أي الأكريلونيتريل والبيوتاديين والستايرين كل على حدة بالنسب المطلوبة. يساهم كل مونومر بخصائص فريدة في بوليمر ABS النهائي. وهنا، يعطي الستايرين الصلابة وسهولة المعالجة ويساهم الأكريلونيتريل في مقاومة الحرارة والمواد الكيميائية ويساهم البيوتادين في قوة الصدمات.
2. عملية البلمرة
يتم إنشاء ABS باستخدام طريقتين رئيسيتين للبلمرة، مثل;
A. بلمرة المستحلب
في بلمرة المستحلب، تكون المونومرات غير قابلة للذوبان في الماء إلى حد ما وبالتالي يتم تشتيتها بمساعدة المواد الخافضة للتوتر السطحي. يخلق البوتادين في البداية تكوين جزيئات المطاط، ثم يتبلمر الأكريلونيتريل والستايرين ويحيط بجزيئات المطاط لتشكيل بنية متشابكة لمصفوفة البوليمر. تتيح هذه الطريقة التحكم في بنية البوليمر النهائية وخصائصه إلى حد كبير.
B. البلمرة الجماعية (السائبة)
في البلمرة الجماعية، لا يوجد استخدام للماء في خلط المونومرات. تؤدي المحفزات إلى عملية البلمرة وتحدث العملية التجارية في أوعية مفاعل كبيرة جدًا. ويلي ذلك ذوبان البوليمر وبثقه، ثم تبريده ثم تكويره. كما أن هذه العملية أسرع وأكثر كفاءة في الإنتاج على نطاق واسع من المعالجة على دفعات.
3. إضافة المثبتات والمواد المضافة
تضاف المثبتات والمواد المضافة في الغالب إلى الطعام. لذا، فهي تساعد على الاحتفاظ ببعض خصائص الطعام مثل اللون والقوام. بعد الانتهاء من البلمرة، يتم إضافة بعض المكونات الأخرى التي تشمل مثبتات الأشعة فوق البنفسجية والأصباغ والملدنات إلى ABS. تعمل هذه الإضافات على تحسين خصائص المادة، بما في ذلك تقوية المقاومة ضد الظروف الجوية واللون أو زيادة المرونة.
4. التبريد والتكوير
ثم يتم بثق البوليمر المنصهر من خلال قالب ويخرج على شكل خيوط طويلة. يتم بعد ذلك تبريد هذه الخيوط بالماء أو الهواء لتحويل البوليمر إلى مادة صلبة. بعد اكتمال هذه العملية يتم تقليل الخيوط إلى كريات صغيرة متساوية الحجم بعد أن تبرد. وهذه الكريات هي كريات ABS التي يسهل نقلها وتستخدم كمادة أساسية لاستخدامها في تصنيع المنتجات.
5. المعالجة النهائية
هذه الكريات ABS لها استخدامات مختلفة في العديد من عمليات التصنيع، مثل القولبة بالحقن والبثق والقولبة بالنفخ. وهي تنطوي على حقن ABS من المنتجات مثل قطع غيار السيارات، وأغلفة الإلكترونيات، وأغلفة الإلكترونيات، وأغلفة عضلات البطن صب اللعب وغيرها من خلال عملية صهر الكريات ثم حقنها في قوالب. يتم تطبيق عملية البثق بالنفخ على منتجات مثل الأنابيب والزجاجات والأخرى هي عملية الحقن بالنفخ التي يتم تطبيقها على منتجات مثل الألعاب والحاويات. تعمل جميع التقنيات المذكورة أعلاه على زيادة استخدام خصائص ABS لتطوير منتجات نهائية قوية وعالية الجودة.
هل ABS قابل لإعادة التدوير؟
نعم، ABS قابل لإعادة التدوير. ولا تتحلل خصائصه كثيرًا عند إعادة معالجته وإعادة استخدامه. تنطوي عملية إعادة تدوير ABS على تكسير المادة إلى كريات بحيث يمكن إعادة صهرها إلى المنتجات المطلوبة. ومع ذلك، لا تتم إعادة تدوير بوليمرات ABS بشكل كبير مقارنةً بالبلاستيك الآخر مثل البولي إيثيلين تيرفثالات الألياف البولي إيثيلين أو البولي إيثيلين عالي الكثافة وذلك لأسباب مثل التلوث والفرز.
درجات ABS المتاحة تجارياً
يقدم الجدول التالي فهمًا عميقًا لدرجات ABS المختلفة المتاحة في السوق.
| نوع درجة ABS | الخصائص الرئيسية | التطبيقات النموذجية |
| ABS للأغراض العامة | مقاومة جيدة للصدمات، مقاومة معتدلة للحرارة | المنتجات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية |
| بوليمرات ABS عالية التأثير | صلابة وقوة تأثير معززة | مكونات السيارات، الأجزاء الصناعية |
| ABS عالي الحرارة | درجة حرارة انحراف حراري أعلى | لوحات عدادات السيارات، والحاويات الكهربائية |
| طلاء بدرجة ABS | مناسب للطلاء الكهربائي وجودة السطح العالية | زخارف السيارات، منتجات الزينة |
| مثبطات اللهب ABS | يحتوي على مواد مضافة مثبطة للهب | العلب الكهربائية والأجهزة الكهربائية والإلكترونيات |
| ABS درجة البثق | قوة ذوبان جيدة لعمليات البثق | الأنابيب والمقاطع الجانبية والصفائح |
| ABS شفاف | شفاف أو ملون، قوة تأثير جيدة | العدسات، والأجهزة الطبية، وعبوات مستحضرات التجميل |
مزايا مادة ABS
فيما يلي بعض مزايا مادة ABS;
- مقاومة عالية للصدمات: يُستخدم بشكل أفضل لأغراض الحماية.
- متينة: شديدة الصلابة والهشاشة وبالتالي تُستخدم في الأماكن التي تتطلب صلابة مثل الأعضاء الإنشائية.
- قابلة للتشغيل الآلي بسهولة: يمكن تشكيلها وحفرها وتشكيلها بسهولة.
- فعالة من حيث التكلفة: أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بالبلاستيك المصمم هندسيًا.
- نطاق واسع لدرجات الحرارة: أداء جيد في درجات الحرارة العالية إلى جانب أداء مرضٍ في درجات الحرارة المنخفضة.
عيوب مادة ABS
إلى جانب العديد من المزايا، تقدم ABS أيضًا بعض التحديات. وقد تشمل هذه التحديات ما يلي;
- مقاومة ضعيفة للطقس: هشة بما فيه الكفاية لحساسيتها للضوء فهي تتحلل تحت التعرض للأشعة فوق البنفسجية.
- مقاومة كيميائية منخفضة: يمكنها مقاومة الأحماض أو المذيبات الضعيفة فقط.
- مقاومة محدودة للحرارة: هذا اعتبار مهم عند استخدام منتجات ABS لأن درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تسبب تشوه المنتجات.
- غير قابلة للتحلل الحيوي: ABS هي إحدى المواد التي تتسبب في تراكم النفايات البلاستيكية في مكب النفايات.
- انبعاث أبخرة ضارة: يجب إدارتها بفعالية من حيث طرق معالجتها وكيفية التخلص من نفاياتها. لأنه عندما نحرقها تنبعث منها أبخرة خطرة.
استخدامات مادة ABS
فيما يلي تطبيقات مادة ABS في مختلف المجالات;
- قطع غيار السيارات: تشمل نقاط الوميض المحتملة لوحة العدادات أو أغطية العجلات أو المصدات ومكوناتها.
- الإلكترونيات الاستهلاكية: واقيات الكمبيوتر الدفتري، ومفاتيح الكمبيوتر، وواقيات جسم الهاتف.
- الألعاب تُستخدم في منتجات مثل مكعبات الليجو لأنها تتجاوز الصلابة.
- الأجهزة المنزلية: المكانس الكهربائية، والغلايات، والشوك وأجهزة التقطيع، ومحضرات الطعام.
- الطباعة ثلاثية الأبعاد: تُستخدم الخيوط التي تُستخدم بشكل متكرر كمادة بناء في الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتستخدم خيوط داو ABS.
- الأجهزة الطبية: تتطلب مبيتات الأجهزة الطبية بالإضافة إلى التجميعات الفرعية والمكونات الأخرى مادة يصعب كسرها أو خدشها أو تآكلها بالإضافة إلى سهولة تعقيمها، ولهذا السبب يستخدم ABS على نطاق واسع مع أجزاء مثل أجهزة الاستنشاق والأدوات الجراحية.
- مواد البناء: يستخدم ABS في منتجات البناء مثل أنابيب السباكة والتجهيزات. ويرجع السبب في ذلك بشكل عام إلى خصائص مقاومة المادة للصدمات والتآكل الكيميائي.
- التصميمات الداخلية للسيارات: وبالإضافة إلى استخدامه في لوحة العدادات والمصدات، فإنه يُستخدم أيضاً في أجزاء السيارة التي يجب أن تكون قوية وتضفي مظهراً أنيقاً. وقد يشمل ذلك الزخارف الداخلية والكونسول الوسطي وألواح الأبواب.
- معدات مكتبية: يُستخدم ABS في إنتاج المعدات المكتبية مثل الطابعات وآلات التصوير الفوتوغرافي وآلات الفاكس لأنه صلب ويتمتع بقوة تأثير جيدة.
خاتمة
وفي الختام، يُعد ABS أحد تلك الأصناف المعروفة من المواد البلاستيكية الحرارية التي تتميز بمستويات عالية من مقاومة التآكل والصدمات والحرارة بالإضافة إلى سهولة المعالجة. وعلى الرغم من حساسيتها الضعيفة جدًا للأشعة فوق البنفسجية ومقاومتها المنخفضة جدًا للحرارة، إلا أنها مادة أفضل بسبب المزايا العديدة التي تمتلكها في معظم الاستخدامات. ABS مادة قابلة لإعادة الاستخدام تُستخدم في تطبيقات مختلفة. وقد تشمل قطع غيار السيارات والأدوات الإلكترونية والألعاب وغيرها من المنتجات. ونظرًا لأن جوانب الاستدامة تحظى بأهمية كبيرة فإن إعادة تدوير ABS تحظى باهتمام كبير للحد من نفايات البلاستيك.
الأسئلة الشائعة
هل من الآمن استخدام ABS في ملامسة الطعام؟
تجدر الإشارة إلى أنه، كقاعدة عامة، لا يستخدم ABS للتلامس المباشر مع المواد الغذائية. على الرغم من أنه يجد العديد من الاستخدامات في إعدادات التلامس غير المباشر مع المواد الغذائية. مادة ABS آمنة الصفحة لمعرفة المزيد.
كيف يقف ABS مع مستويات الحرارة العالية؟
إن ABS مقاوم للحرارة وله عيوب الالتواء عند تعرضه للحرارة لفترة طويلة.
كم يدوم بلاستيك ABS؟
على الرغم من أن ABS خفيف الوزن للغاية، إلا أنه متين للغاية ويتمتع بقوة صدمة عالية، لذا فهو جيد للاستخدام الذي لا يرحم.
ما هي استخدامات ABS في الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
تُستخدم مواد ABS بشكل شائع في الطباعة ثلاثية الأبعاد التي توفر مكونات صلبة ومقاومة للتمزق مثل النماذج الأولية والنماذج ومنتجات الأجزاء.
هل ABS مقاوم للهب؟
هناك نظام ABS درجات مثبطات اللهب، ولكن قد لا يحتوي ABS غير المخلوط على هذه الخاصية.