Plastica ABS
L'acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) è una plastica ingegneristica essenziale composta da acrilonitrile, butadiene e stirene. Questi monomeri hanno proprietà distintive che, se combinati, danno vita a un polimero resistente, durevole e versatile, ampiamente utilizzato in Lavorazione plastica CNC.
Grazie alla sua resistenza alla corrosione, alla resistenza agli urti, alla stabilità termica e alle proprietà di isolamento elettrico, l'ABS è ampiamente utilizzato per prodotti industriali e di consumo. Può essere lavorato mediante lavorazione CNC, Stampaggio ad iniezione dell'ABSe la stampa 3D, a seconda del design del pezzo e del volume di produzione.
Quando si confronta ABS contro PLAL'ABS offre una migliore resistenza al calore, tenacità e durata, risultando più adatto per componenti funzionali, mentre il PLA è comunemente scelto per prototipi semplici. Nonostante i suoi limiti, come la minore resistenza agli agenti atmosferici e le emissioni di fumi durante la combustione, l'ABS rimane una delle materie plastiche tecniche più utilizzate.
Questo articolo illustra le proprietà, le applicazioni e i metodi di produzione dell'ABS per aiutarvi a scegliere il materiale più adatto al vostro progetto.
Cos'è la plastica ABS?
ABS è l'acronimo di Acrilonitrile-Butadiene-Stirene, un polimero termoplastico composto da tre monomeri: acrilonitrile, butadiene e stirene. Questi componenti distinti conferiscono alla plastica le sue proprietà uniche. L'acrilonitrile è responsabile della resistenza al calore della plastica ABS, il butadiene è responsabile della resistenza agli urti e lo stirene rende la plastica principalmente liscia e lavorabile.
Fin dalla sua commercializzazione negli anni '1950, la plastica ABS è stata utilizzata in tubazioni, raccordi, componenti di refrigerazione e materiali strutturali, per citarne solo alcuni. La durevolezza, la convenienza e la producibilità sono alcune delle proprietà più ricercate del materiale in queste e altre applicazioni della plastica ABS.
Formula chimica dell'acrilonitrile-butadiene-stirene
La formula chimica dell'ABS è (C8H8 · C4H6 · C3H3N)n. Essa mostra che l'ABS è composto da C₈H₈ (stirene), C₄H₆ (butadiene) e C₃H₃N (acrilonitrile). La "n" fuori dalle parentesi si riferisce alle molteplici ripetizioni delle tre unità. Molte di queste unità creano lunghe catene, che sono alla base della resistenza e della durata dell'ABS.
Struttura dell'acrilonitrile-butadiene-stirene
La plastica ABS presenta una combinazione di strutture cristalline e amorfe. Pertanto, sebbene la sua disposizione molecolare sia flessibile, è anche ordinata. La cristallinità è media, quindi il materiale è resistente, tenace e dimensionalmente stabile. Non è definita come nei polimeri puri.
Proprietà della plastica ABS
Ecco una panoramica delle principali proprietà della plastica ABS, che comprende proprietà meccaniche, fisiche e chimiche.
Proprietà meccaniche della plastica ABS
- Resistenza alla trazione della plastica ABS
La resistenza alla trazione del materiale ABS è di circa 46 MPa (6,600 PSI). Tuttavia, questo valore può variare a seconda della fonte. Questo materiale è sufficientemente resistente da creare componenti durevoli per applicazioni automobilistiche, elettroniche, giocattoli e altri prodotti.
- Resistenza allo snervamento ABS
Il limite di snervamento dell'ABS è in genere compreso tra 29.6 MPa e 48 MPa. Il valore esatto dipende dalle condizioni di lavorazione e dalla formulazione. La resistenza è sufficiente per molti componenti industriali e di consumo.
- Resistenza agli urti
L'acrilonitrile-butadiene-stirene è una delle materie plastiche più resistenti agli urti, insieme al policarbonato e al pDCPD (polidiciclopentadiene). Ecco perché è ideale per realizzare custodie per utensili, mazze da golf e paraurti per auto.
Paraurti per auto in ABS
Proprietà fisiche dell'ABS
Densità di acrilonitrile butadiene stirene
Una densità di 1.05 g/cm³ qualifica l'ABS come una plastica leggera. È però più pesante del polietilene. Si noti che questa densità può variare a seconda del tipo di materiale. Ad esempio, gli inibitori di fiamma rendono il tipo ignifugo più pesante.
Proprietà termiche della plastica ABS
Stabilità termica dell'ABS
Essendo un materiale termoplastico amorfo, l'ABS mostra un graduale aumento della mobilità della catena quando esposto al calore. Avvicinandosi alla temperatura di transizione vetrosa (Tg), la plastica diventa gommosa. Un ulteriore riscaldamento rende il materiale meno viscoso e più ricettivo ai processi di estrusione e stampaggio.
Punto di fusione del materiale ABS
Da quanto sopra esposto, non diremmo che l'ABS abbia un punto di fusione specifico. Piuttosto, ha un intervallo di rammollimento e di scorrimento. Il rammollimento inizia a 95-105 °C. Ecco perché gli ingegneri solitamente si concentrano sull'intervallo di rammollimento del materiale e sui relativi comportamenti termici anziché su uno specifico punto di fusione.
Resistenza chimica dell'ABS
L'ABS mostra un'eccellente resistenza agli alcali e agli acidi diluiti. La sua resistenza agli idrocarburi alifatici è più scarsa. Tuttavia, la resistenza più scarsa della plastica è contro alcoli e idrocarburi (sia aromatici che alogenati).
Proprietà elettriche della plastica ABS
L'isolamento elettrico della plastica ABS è uno dei più ampiamente utilizzati nel settore. Viene comunemente utilizzato per dispositivi come tastiere di computer, prese di corrente e utensili elettrici.
Una presa elettrica
Tabella riassuntiva delle proprietà della plastica ABS
Ecco una tabella delle proprietà comuni della plastica ABS:
| Proprietà | Valore/livello |
| Densità | 1.05 g / cm³ |
| Resistenza agli urti | Molto alto |
| Resistenza alla trazione | 46 MPa |
| Temperatura di servizio | 80–90 °C continuo |
| Gamma di ammorbidimento | 95-105 ° C |
| Isolamento elettrico | Ottimo |
| Resistenza chimica | Ottimo contro acidi e alcali diluiti, ma soggetto a danni da idrocarburi aromatici e clorurati |
| Finitura di superficie | Liscio, di alta qualità, facilmente lucidabile |
Vantaggi della plastica ABS nei prodotti fabbricati
L'ABS offre resistenza alla corrosione, buona resistenza agli urti, durata e una finitura superficiale attraente a un costo ragionevole. Per questi motivi, è ampiamente utilizzato in Stampaggio a iniezione ABS in Cina Produrre componenti in plastica in volumi di produzione medi e alti.
- Resistenza alla Corrosione: Essendo una plastica, il polimero ABS non è soggetto a ruggine come i metalli. È progettato per resistere a molti tipi di sostanze chimiche. Questa proprietà è fondamentale per i componenti destinati a proteggere o racchiudere altri componenti vulnerabili.
- La durata: Oltre a resistere alla corrosione, l'ABS è anche costruito per offrire un'elevata resistenza agli urti. Può sopportare numerosi urti e colpi industriali. La plastica può essere utilizzata per realizzare parti sottili e spesse. Tuttavia, quelle più spesse hanno una maggiore resistenza agli urti.
- Efficienza dei costi : Il processo di produzione dell'acrilonitrile-butadiene-stirene è relativamente semplice. È possibile produrre la plastica nel laboratorio accanto a casa. Ecco perché il materiale è comune ed economico.
- Finitura superficiale di alta qualità: Le parti in plastica ABS hanno un'eccellente finitura superficiale e un prezzo accessibile.
Limitazioni/svantaggi della plastica ABS
Ecco i principali limiti o svantaggi dell'utilizzo di componenti in materiale ABS;
- Degradazione dovuta a eccessiva esposizione ai raggi UV
Danni da esposizione ai raggi UV
- Tende ad ammorbidirsi a temperature superiori a 90°C
- Scarsa prestazione contro gli idrocarburi aromatici e gli idrocarburi clorurati
Con queste limitazioni, può essere difficile utilizzare parti in plastica ABS in applicazioni esterne senza stabilizzazione UV.
Come viene prodotto il polimero ABS
Il polimero ABS è prodotto principalmente tramite polimerizzazione, ovvero il processo di produzione di lunghe catene da monomeri. La polimerizzazione è classificata come sospensione di massa continua or tipo di emulsione.
Tipo di sospensione a massa continua
La gomma di polibutadiene viene sciolta e poi miscelata con acrilonitrile e stirene. Il materiale plastico ABS risultante è trasparente e resistente.
Tipo di emulsione
Acrilonitrile, butadiene e stirene vengono miscelati con emulsionanti e acqua. Questo induce il butadiene a formare un polimero di lattice che si lega all'acrilonitrile e allo stirene. Dopo il lavaggio e l'asciugatura, il polimero ABS risultante si presenta sotto forma di polvere o pellet.
Processi di produzione per la plastica ABS
Di seguito sono riportati i principali metodi di lavorazione del materiale ABS.
- Lavorazione CNC dell'ABS
- Stampa 3D in ABS
- Stampaggio ad iniezione dell'ABS
Lavorazione CNC dell'ABS
La plastica tecnica ABS ha proprietà meccaniche adatte alla lavorazione CNC. È anche sufficientemente stabile da consentire finiture precise. Questo spiega la popolarità di Lavorazione CNC dell'ABS in parti finite e prototipi.
Lavorazione CNC dell'ABS
Per quanto riguarda le parti finite, la resistenza agli urti e la robustezza dell'ABS ne migliorano la durata e le prestazioni. Tuttavia, ci sono alcuni problemi da affrontare durante la lavorazione di questa plastica. Il principale è il basso punto di fusione del materiale. Pertanto, tornitura, fresatura, foratura e altre operazioni CNC devono essere eseguite con misure efficaci di generazione di calore.
Ecco alcune delle migliori pratiche che i macchinisti utilizzano per Lavorazione ABS.
- Utilizzare una velocità moderata del mandrino per evitare la fusione.
- Utilizzare utensili da taglio che rimangano affilati più a lungo, ad esempio utensili in metallo duro non rivestito a 2 o 3 taglienti.
- Applicare un refrigerante di qualità o aria compressa per rimuovere i trucioli e raffreddare il pezzo/utensile.
- Mantenere un'elevata velocità di avanzamento: aiuta a rimuovere il calore e a formare trucioli spessi
- Fissare saldamente la parte durante la lavorazione
Vantaggi della lavorazione CNC ABS
- Maggiore precisione
- Parti durevoli
- Produzione rapida di prototipi
- Finitura superficiale superiore
- Adatto a geometrie complesse
Limitazioni della lavorazione CNC ABS
- Può generare molti rifiuti
- Elevato costo delle attrezzature per la lavorazione CNC
Stampa 3D in ABS
La stampa 3D in ABS è un processo diffuso con una lunga storia. Infatti, questa plastica è stata utilizzata in passato con stampanti 3D industriali. I produttori che utilizzano questa tecnica citano la finitura superficiale liscia, la buona resistenza all'usura/urto e il rapporto costo-efficacia come principali motivazioni per l'utilizzo di questa plastica.
Parti in ABS stampate in 3D
Per questo processo vengono comunemente utilizzate stampanti FDM e FFF. L'ABS filamentoso viene liquefatto tramite riscaldamento e stampato per realizzare i componenti.
Vantaggi della stampa 3D ABS
- Finitura superficiale liscia
- Economicamente vantaggioso
- Semplice
Limitazioni della stampa 3D ABS
- Parti soggette a crepe e deformazioni
- Il processo emette un cattivo odore
- Richiede attrezzature di stampa avanzate
Stampaggio ad iniezione dell'ABS
Lo stampaggio a iniezione di ABS è altrettanto diffuso nella produzione di vari componenti in plastica. Il processo prevede la fusione di pellet di plastica ABS e la successiva iniezione a pressione del fuso in uno stampo. Dopo il raffreddamento e la polimerizzazione, il componente in plastica è pronto per l'uso. Tra i componenti in ABS stampati a iniezione rientrano componenti di lampade a LED, pulsanti di monitor ECG, tappi per profumi e alloggiamenti per calcolatrici.
Vantaggi dello stampaggio ad iniezione di ABS
- Bassa produzione di rifiuti
- Produzione su larga scala
- Parti resistenti e meccanicamente resistenti
- Può essere facilmente automatizzato
Limitazioni dello stampaggio a iniezione ABS
- Attrezzature e utensili costosi
- I materiali possono incendiarsi
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Quanto dura la plastica ABS?
Le parti in plastica ABS per interni durano più a lungo di quelle per esterni. Quelle per interni possono resistere fino a tre decenni, mentre la plastica ABS per esterni può degradarsi entro un anno, se priva di stabilizzatori UV. Detto questo, è importante notare che la durata utile dipende principalmente da questi fattori:
- Esposizione ai raggi UV
- Esposizione chimica
- Dinamica della temperatura
- Tipo e quantità di carico
Quando si sceglie un polimero ABS, è importante specificare il materiale specifico e, se possibile, utilizzarlo in un ambiente controllato. Questo può contribuire a rendere il materiale leggero più resistente.
Come viene riciclata la plastica ABS?
Il riciclaggio della plastica ABS segue diverse fasi che iniziano con la frantumazione del materiale. I frammenti vengono poi mescolati con acqua. I metalli e altri inquinanti vengono filtrati. Un'ulteriore filtrazione separa la plastica ABS dagli altri tipi di plastica. L'ABS recuperato viene miscelato con ABS fresco per ottenere la plastica finale.
La plastica ABS è riciclabile
A cosa serve il materiale ABS?
Le applicazioni più comuni della plastica ABS si trovano nei settori automobilistico, elettrico ed elettronico, medico, degli elettrodomestici, dell'edilizia e dei giocattoli e giochi. Ecco maggiori dettagli sugli utilizzi dei polimeri ABS.
Ricambi automotive
Il materiale ABS è ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica per componenti quali cruscotti, coprimozzi, coperture protettive, pannelli degli strumenti e pannelli delle portiere.
Parti interne dell'auto in ABS
Elettrico ed Elettronica
In questo settore altrettanto vasto, la plastica viene utilizzata per realizzare cover per computer, cover per TV e molti altri componenti.
Parti per l'industria medica
La durevolezza, la resistenza chimica e le proprietà di sterilizzazione del polimero ABS sono essenziali nella produzione di apparecchiature di laboratorio, siringhe, alloggiamenti per dispositivi e altri componenti medicali.
Copertura in plastica ABS per uso medico
Elettrodomestici
L'industria degli elettrodomestici fa affidamento sulle proprietà del materiale ABS per frigoriferi, condizionatori, lavatrici e altri macchinari.
Pulsatore per lavatrice ABS
Industria di costruzioni
Queste materie plastiche sono ampiamente utilizzate in parti strutturali come pannelli, tramezzi, porte e finestre.
Giocattoli e Giochi
L'ABS è facile da stampare, quindi usarlo per realizzare piccoli pezzi non è un problema. Diversi tipi di giocattoli e giochi sono realizzati con questa plastica.
Giocattolo in plastica ABS
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Confronto tra la plastica ABS e le alternative
I fogli di plastica ABS offrono un buon mix di convenienza, durata e versatilità per i progetti. Tuttavia, in alcune circostanze, questo materiale può essere sostituito da PVC, Delrin, nylon (PA) e acetale.
Ecco come i fogli ABS si confrontano con queste alternative.
La plastica ABS è migliore del PVC?
Nella discussione tra plastica ABS e PVC, il materiale ABS è migliore del PVC nei seguenti modi:
- Maggiore resistenza agli urti
- Migliore lavorabilità
- Non diventa fragile alle basse temperature; il PVC sì
- Più sicuro del PVC quando riscaldato perché non emette cloro
Grazie a questi vantaggi, l'ABS è preferibile per le applicazioni in cui l'assorbimento degli urti è fondamentale. Gli impianti idraulici di drenaggio, scarico e sfiato (DWV) fuori terra sono buoni esempi di utilizzo della plastica.
Tubi in PVC fragili
L'ABS è Delrin?
No, ABS e Delrin presentano differenze fondamentali. Sebbene entrambi siano materie plastiche, l'ABS è amorfo, mentre il Delrin, chiamato anche acetale o POM, è semicristallino. Le differenze specifiche includono una resistenza alla trazione superiore di circa il 70% nel Delrin, una maggiore resistenza all'usura nel Delrin, la convenienza dell'ABS e un maggiore assorbimento di umidità nell'ABS.
Plastica ABS contro Nylon (PA)
Rispetto al nylon, l'ABS ha una minore resistenza alla trazione e all'abrasione. Inoltre, ha scarse prestazioni alle alte temperature. I vantaggi dell'ABS includono una maggiore convenienza, un migliore isolamento elettrico e un minore assorbimento di umidità.
Plastica ABS vs Acetale
Sia la plastica ABS che l'acetale sono adatte all'uso alimentare, resistenti e durevoli. Tuttavia, quando si tratta di applicazioni specifiche, una può essere più performante dell'altra. Il punto più importante è che, mentre l'acetale è particolarmente indicato per i progetti di lavorazione CNC, la plastica ABS è più indicata per l'incollaggio e lo stampaggio. Pertanto, è importante confrontare criticamente le proprietà di ciascuno di questi materiali con le prestazioni del prodotto desiderato.
L'acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) è più resistente al calore del polietilene (PE)?
Sì, l'ABS è più resistente al calore rispetto alla maggior parte delle varietà di PE. Può resistere ininterrottamente a temperature di 80 °C. Sono possibili anche periodi di funzionamento più brevi a temperature più elevate, fino a 105 °C. Utilizzando questo materiale termoplastico è possibile realizzare parti per applicazioni relativamente calde. Considerare plastiche resistenti al calore per parti quali tubi idraulici dell'acqua calda e coperture dei fari delle automobili.
Un raccordo per tubi in ABS
Altri confronti sono riportati nelle tabelle seguenti.
Plastica ABS vs policarbonato
Le principali differenze tra ABS e policarbonato in termini di durevolezza superficiale, resistenza e applicazioni sono:
| elemento | Plastica ABS | PC |
| Resistenza ai graffi | Più probabilità di essere danneggiato da un ambiente ostile | Migliore resistenza ai graffi |
| Durata della superficie | Meno applicabile per componenti ad alta chiarezza | Ideale per applicazioni ad alta chiarezza |
| Applicazioni comuni | Alloggiamenti elettronici, componenti per autoveicoli | Fari per auto, lenti per occhiali |
Plastica ABS vs polietilene ad alta densità (HDPE)
Ecco alcune differenze tra ABS e HDPE in termini di vantaggi e resistenza alla trazione:
| elemento | Plastica ABS | HDPE |
| Resistenza alla trazione | Integrità strutturale superiore: da 40 a 70 MPa | Resistenza alla trazione inferiore: da 20 a 40 MPa |
| Vantaggio principale | Elevata integrità strutturale sotto carico | Maggiore resistenza chimica, resistenza agli urti e flessibilità |
Plastica ABS vs polistirene antiurto (HIPS)
Le principali differenze tra ABS e HIPS in termini di applicazioni e finitura superficiale sono:
| elemento | Plastica ABS | FIANCHI |
| Finitura superficiale | Più liscio, più lucido, più attraente | Più ruvido, meno attraente |
| Applicazioni | Elettronica di consumo, prodotti decorativi, alloggiamenti | Applicazioni con meno attenzione all'aspetto visivo |
Plastica ABS vs polietilene tereftalato (PET)
Le differenze nella precisione dimensionale e nel ritiro dello stampo tra la plastica ABS e il PET sono:
| elemento | Plastica ABS | PET |
| Ritiro della muffa | Minor restringimento durante il raffreddamento | Maggiore restringimento durante il raffreddamento |
| Precisione dimensionale | Adatto a parti automobilistiche e altre applicazioni che richiedono elevata precisione dimensionale | Richiede regolazioni specializzate per tolleranze più strette |
Plastica ABS vs polibutilentereftalato (PBT)
La plastica ABS e il PBT si comportano diversamente in termini di conduttività termica e gestione termica, come:
| elemento | Plastica ABS | PBT |
| Conduttività termica | Conduttività termica inferiore | Maggiore conducibilità termica |
| Gestione termica | Non è il massimo per le applicazioni di gestione del calore | Perfetto per applicazioni di gestione termica, ad esempio, nell'elettronica e nelle automobili |
Conclusione
Resistenza chimica, durevolezza, versatilità ed estetica sono alcune delle proprietà uniche della plastica acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS). Questo tipo di plastica spesso supera le prestazioni delle alternative, da qui la sua popolarità in diversi settori.
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