Akrylnitril-butadien-styren (ABS) er en kopolymer som består av tre ulike monomerer: - Akrylnitril, - butadien og - styren. ABS er velkjent for sin gode slagfasthet, dimensjonsstabilitet ved bearbeiding og fantastiske slitestyrke. ABS brukes i deler og moduler til biler og lastebiler, husholdningsapparater, leker og 3D-utskrift. ABS er teknisk syntetisert fra tre monomerer: akrylnitril, butadien og styren, noe som gjør det svært sterkt, stivt og varmebestandig sammenlignet med andre termoplaster. Det er derfor ideelt for alle typer produkter, både til generell bruk og til industriprodukter. I denne artikkelen vil du lære hva ABS er, og hvordan det egentlig lages. Så la oss få litt mer informasjon om egenskapene, produksjonsprosessen og bruksområdene til ABS-plast.
Hva er ABS-materiale?
ABS er en termoplastisk alkyloid polymer med formelen (C3H3NO) - basert på akrylonitril, butadien, styren &. Dette materialet er høyt verdsatt for sin høye slagfasthet og dets egnethet. Så det kan motstå et stort antall temperaturer. ABS er en blanding av stivheten til akrylnitril, seigheten til butadien og bearbeidbarheten til styren, slik at det har en rekke bruksområder for alle produkter.
Hva er ABS laget av
ABS er laget av tre monomerer:
- Akrylonitril: Det er både kjemikaliebestandig og varmestabilt. Dette er viktige egenskaper ettersom produktet brukes i industrier med høye temperaturer og kjemisk eksponering.
- Butadien: Bidrar til å gi styrke og støtdemping.
- Styren: Øker stivheten og smidigheten og øker flyteevnen.
Disse to egenskapene gir til sammen et velbalansert plastmateriale. Det kan derfor ha ulike bruksområder avhengig av forholdet mellom de involverte monomerene.
Hva er egenskapene til ABS?
ABS har flere bemerkelsesverdige egenskaper som gjør det til et foretrukket materiale i en rekke bransjer;
- Høy slagfasthet: På grunn av butadienkomponenten er produktet i stand til å absorbere energi. Dermed kan det motstå støt uten å sprekke eller gå i stykker.
- Stivhet: Styren gir ABS strukturell styrke som kreves for ytterligere vedheft.
- Termisk stabilitet: Den er relativt ufølsom for temperatureffekter og holder seg konstant over et ganske stort temperaturområde.
- Kjemisk resistens: Slike egenskaper slagfasthet Kjemikalie- og oljebestandighet Akrylnitril bidrar til ABS på denne måten.
- God elektrisk isolasjon: ABS er en svært god isolator, og kan derfor brukes til elektriske apparater.
Følgende tabell hjelper deg med å beskrive egenskapene til ABS-materialet
| Eiendom | Typiske verdier |
| Tetthet | 1,03 - 1,12 g/cm³ |
| Strekkfasthet | 20 - 40 MPa |
| Strekkmodul | 1 500 - 3 000 MPa |
| Slagfasthet (Izod med hakk) | 80 - 130 kJ/m² |
| Bøyestyrke | 60 - 100 MPa |
| Bøyemodul | 2 000 - 3 500 MPa |
| Varmeavbøyningstemperatur | 85 - 105 °C |
| Vicat mykningspunkt | 95 - 105 °C |
| Brennbarhet | UL94 HB eller V-2 |
| Absorpsjon av vann | 0,2 - 0,5 % (etter vekt) |
| Overflatens hardhet (Rockwell) | M60 - R118 |
Hvilke konsekvenser får det når ABS blandes med termoplast?
ABS kan forbedre sine egenskaper ved å blandes med andre termoplaster, vanligvis polykarbonat (PC) eller polyvinylklorid (PVC). For eksempel
- Materialet med PC forbedrer ABS' varmebestandighet og styrke. Det fungerer i samsvar med plastisiteten og fleksibiliteten til polykarbonat (PC). Vennligst gå til PC vs. ABS-plast og sprøytestøping av polykarbonat siden for å få vite mer om PC-materiale,
- Når det kombineres med PVC, har det bedre kjemisk motstandskraft og flammebestandighet.
Disse blandingene brukes der man ønsker spesifikke endringer i polymerens egenskaper for å oppfylle kriterier for høy ytelse.
Hvordan forbedrer tilsetningsstoffer egenskapene til ABS-materiale?
Tilsetningsstoffer som stabilisatorer, myknere og fargestoffer kan tilsettes ABS for å forbedre eller endre egenskapene;
- Stabilisatorer: Forbedrer varme- og UV-stabiliteten til ABS.
- Myknere: Styrk innslaget av fleksibilitet og mykhet i klærne dine.
- Fargestoffer: Gjør det mulig å endre utseendet på ABS uten at det påvirker bilens funksjonalitet.
Andre tilsetningsstoffer, for eksempel flammehemmere, forbedrer også brannmotstanden til produkter laget av ABS.
Er ABS giftig?
EUs holdning til ACS er at det er giftfritt og dermed egnet til bruk i forbruksvarer. Det inneholder ingen giftige forbindelser som ftalater, bisfenol-A (BPA) osv. og avgir heller ingen vond lukt. Men når ABS-derivatet gjennomgår en produksjonsprosess eller utsettes for høy varme/flammer (forbrenning), avgir det giftige gasser. Dette bidrar til å forhindre eksponering for kjemikaliene under bearbeiding og avhending av disse produktene.
Trinnvis produksjonsprosess for ABS (akrylnitril-butadien-styren)
Her er den komplette prosessen med produksjon av ABS-materiale;
1. Tilberedning av råmaterialer
De tre monomerene, dvs. akrylnitril, butadien og styren, syntetiseres hver for seg i det forholdet som kreves. Hver monomer bidrar med unike egenskaper til den endelige ABS-polymeren. Styren gir stivhet og enkel bearbeiding, akrylnitril bidrar til varme- og kjemikalieresistens, og butadien bidrar til slagfasthet.
2. Polymeriseringsprosessen
ABS lages ved hjelp av to hovedpolymeriseringsmetoder, for eksempel;
A. Emulsjonspolymerisering
Ved emulsjonspolymerisering er monomerene ganske uløselige i vann og blir derfor dispergert ved hjelp av overflateaktive stoffer. Butadien danner først gummipartikler, og deretter polymeriserer akrylnitril og styren og omgir gummipartiklene slik at det dannes en sammenlåsende struktur av en polymermatrise. Denne metoden gjør det mulig å kontrollere den endelige polymerstrukturen og dens egenskaper i større grad.
B. Massepolymerisering (bulk)
Ved massepolymerisering brukes det ikke vann til å blande monomerene. Katalysatorer fører til polymeriseringsprosessen, og den kommersielle prosessen foregår i svært store reaktortanker. Deretter smelter og ekstruderer man polymeren, kjøler den ned og pelleterer den. Denne prosessen er også raskere og mer effektiv i storskalaproduksjon enn batchprosessering.
3. Tilsetning av stabilisatorer og tilsetningsstoffer
Stabilisatorer og tilsetningsstoffer tilsettes for det meste i maten. De bidrar til å bevare visse egenskaper ved maten, som farge og konsistens. Etter at polymerisasjonen er ferdig, tilsettes ABS noen andre ingredienser som inkluderer UV-stabilisatorer, pigmenter og myknere. Slike tilsetningsstoffer bidrar til å forbedre materialets egenskaper, blant annet for å gjøre det mer motstandsdyktig mot vær og vind, og for å øke fleksibiliteten.
4. Kjøling og pelletering
Deretter ekstruderes polymersmelten gjennom en dyse og kommer ut i form av lange tråder. Disse strengene kjøles deretter ned med vann eller luft for å stivne polymeren til et fast materiale. Etter at denne prosessen er fullført, reduseres strengen til små, like store pellets når den er avkjølt. Dette er ABS-pellets som er enkle å transportere, og som brukes som basismateriale i produktfremstillingen.
5. Endelig behandling
ABS-pellets kan brukes i mange ulike produksjonsprosesser, f.eks. sprøytestøping, ekstrudering og blåsestøping. Det innebærer sprøytestøping av abs av produkter som bildeler, elektronikkhylser og abs støping av leker blåsestøping foregår blant annet ved at pellets smeltes og deretter sprøytes inn i former. Ekstruderingsblåsestøping brukes til produkter som rør og flasker, mens sprøyteblåsestøping brukes til produkter som leker og beholdere. Alle de ovennevnte teknikkene maksimerer bruken av ABS sine egenskaper for å utvikle sterke og kvalitetsrike ferdige produkter.
Er ABS resirkulerbart?
Ja, ABS er resirkulerbart. Egenskapene forringes ikke i særlig grad når det bearbeides og brukes på nytt. Resirkulering av ABS innebærer at materialet brytes ned til pellets, slik at det kan smeltes om til de ønskede produktene. Resirkulering av ABS er imidlertid ikke så vanlig sammenlignet med andre plasttyper som PET eller HDPE, blant annet på grunn av forurensning og sortering.
Kommersielt tilgjengelige ABS-kvaliteter
Tabellen nedenfor gir en dypere forståelse av de ulike ABS-kvalitetene som er tilgjengelige på markedet.
| ABS-kvalitet Type | Viktige egenskaper | Typiske bruksområder |
| ABS til generelle formål | God slagfasthet, moderat varmebestandighet | Forbrukerprodukter, husholdningsapparater |
| ABS med høy slagfasthet | Forbedret seighet og slagfasthet | Bilkomponenter, industrielle deler |
| ABS med høy varme | Høyere temperatur for varmeavbøyning | Dashbord i biler, elektriske kabinetter |
| ABS av pletteringskvalitet | Egnet for galvanisering og høy overflatekvalitet | Bilbekledning, dekorative produkter |
| Flammehemmende ABS | Inneholder flammehemmende tilsetningsstoffer | Elektriske hus, hvitevarer, elektronikk |
| Ekstruderingskvalitet ABS | God smeltestyrke for ekstruderingsprosesser | Rør, profiler, plater |
| Gjennomsiktig ABS | Klar eller farget, god slagfasthet | Linser, medisinsk utstyr, kosmetikkemballasje |
Fordeler med ABS-materiale
Her er noen av fordelene med ABS-materiale;
- Høy slagfasthet: Brukes best til beskyttelsesformål.
- Holdbar: Svært hardt og sprøtt, og brukes derfor der det kreves stivhet, for eksempel i konstruksjonselementer.
- Lett å maskinbearbeide: Disse kan enkelt støpes, bores og formes.
- Kostnadseffektivt: Er mer kostnadseffektiv sammenlignet med andre plastmaterialer.
- Bredt temperaturområde: God ytelse ved høye temperaturer kombinert med tilfredsstillende ytelse ved lave temperaturer.
Ulemper med ABS-materiale
I tillegg til flere fordeler byr ABS også på noen utfordringer. Disse kan blant annet være
- Dårlig værbestandighet: De er tilstrekkelig skjøre til at de er lysømfintlige og brytes ned under ultrafiolett eksponering.
- Lav kjemisk resistens: De tåler bare svake syrer eller løsemidler.
- Begrenset varmebestandighet: Dette er viktig å ta hensyn til ved bruk av ABS-produkter, fordi de høyere temperaturene kan føre til deformering av produktene.
- Ikke biologisk nedbrytbart: ABS er et av materialene som forårsaker opphopning av plastavfall på søppelfyllingen.
- Utslipp av skadelig røyk: Det bør håndteres effektivt med tanke på hvordan det behandles og hvordan avfallet kastes. For når vi brenner det, avgir det farlige gasser.
Bruksområder for ABS-materialet
Her følger en oversikt over bruksområdene for ABS-materiale på ulike områder;
- Bildeler: Mulige flammepunkter kan være dashbordet, hjulkapslene eller støtfangerne og deres komponenter.
- Forbrukerelektronikk: Beskyttere til bærbare datamaskiner, datanøkler og telefonskjermer.
- Leker: Brukes i produkter som LEGO-klosser, siden det er mer enn stivt.
- Husholdningsapparater: Støvsugere, vannkokere, gafler og bestikk, og kjøkkenmaskiner.
- 3D-utskrift: Filamentene brukes ofte som byggemateriale i 3D-printing, og består av ABS.
- Medisinsk utstyr: Hylser til medisinsk utstyr og andre underenheter og komponenter krever et materiale som er vanskelig å ødelegge, skrape eller slite, og som er lett å sterilisere. Derfor brukes ABS i stor utstrekning til deler som inhalatorer og kirurgiske instrumenter.
- Konstruksjonsmaterialer: ABS brukes i konstruksjonsprodukter som rør og rørdeler. Det er vanligvis på grunn av materialets slagfasthet og kjemiske korrosjonsbestandighet.
- Interiør til biler: I tillegg til å brukes i dashbordet og støtfangerne, brukes det også til de delene av bilen som både må være sterke og gi et elegant utseende. Det kan for eksempel være interiørlister, midtkonsoll og dørpaneler.
- Kontorutstyr: ABS brukes i produksjonen av kontorutstyr som skrivere, kopimaskiner og faksmaskiner, siden det er stivt og har god slagfasthet.
Konklusjon
ABS er en av de velkjente variantene av termoplastiske materialer som har høy slitasje-, slag- og varmebestandighet, og som er lett å bearbeide. Selv om det har svært dårlig UV-følsomhet og svært lav varmebestandighet, er det et bedre materiale på grunn av de mange fordelene det har i de fleste bruksområder. ABS er et gjenbrukbart materiale som brukes i ulike applikasjoner. Det kan være bildeler, elektroniske dingser, leker og andre produkter. Etter hvert som bærekraftsaspektene blir stadig viktigere, får resirkulering av ABS oppmerksomhet for å redusere mengden plastavfall.
Ofte stilte spørsmål
Er det trygt å bruke ABS til matkontakt?
Det bør bemerkes at ABS som regel ikke brukes til direkte kontakt med næringsmidler. Det finnes imidlertid flere bruksområder for indirekte kontakt med næringsmidler. ABS-materiale trygt siden for å få vite mer.
Hvordan tåler ABS høye varmenivåer?
ABS er varmebestandig, men har den ulempen at det kan vri seg når det utsettes for varme over lengre tid.
Hvor lenge varer ABS-plast?
ABS er svært lett, men også svært robust og har høy slagfasthet, noe som gjør det godt egnet for krevende bruk.
Hva er bruksområdene for ABS i 3D-utskrift?
ABS-materialer brukes ofte i 3D-utskrifter som gir stive og rivebestandige komponenter, for eksempel prototyper, modeller og delprodukter.
Er ABS flammehemmende?
Det finnes ABS kvaliteter som er flammehemmende, men det er ikke sikkert at ulegert ABS har denne egenskapen.