Plástico ABS
El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un plástico de ingeniería esencial compuesto por acrilonitrilo, butadieno y estireno. Estos monómeros poseen propiedades distintivas que, al combinarse, dan como resultado un polímero resistente, duradero y versátil, ampliamente utilizado en... Mecanizado CNC de plástico.
Con una notable resistencia a la corrosión, resistencia al impacto, resistencia térmica y propiedades eléctricas, el material ABS encuentra uso en diferentes aplicaciones industriales y domésticas. Se puede procesar de diferentes maneras, siendo las principales el mecanizado CNC, el moldeo por inyección y la impresión 3D.
A pesar de su resistencia a la intemperie y los riesgos que conlleva su combustión, el ABS sigue destacando entre los plásticos y materiales alternativos. Sin duda, es una opción potencialmente buena.
Este artículo cubre los detalles del plástico.
¿Qué es el plástico ABS?
ABS es el acrónimo de acrilonitrilo butadieno estireno, un polímero termoplástico compuesto por tres monómeros: acrilonitrilo, butadieno y estireno. Estos componentes distintivos le confieren sus propiedades únicas. El acrilonitrilo es responsable de la resistencia al calor del plástico ABS, el butadieno es responsable de la resistencia al impacto y el estireno principalmente hace que el plástico sea suave y mecanizable.
Desde su comercialización en la década de 1950, el plástico ABS se ha utilizado en tuberías, accesorios, componentes de refrigeración y materiales estructurales, por nombrar solo algunos. Su durabilidad, rentabilidad y facilidad de fabricación son algunas de las propiedades materiales más buscadas en estas y otras aplicaciones de plástico ABS.
Fórmula química del acrilonitrilo butadieno estireno
La fórmula química del ABS es (C8H8 · C4H6 · C3H3N)n. Esto indica que el ABS está compuesto de C₈H₈ (estireno), C₄H₆ (butadieno) y C₃H₃N (acrilonitrilo). La "n" fuera de los paréntesis se refiere a las múltiples repeticiones de las tres unidades. Muchas de estas unidades crean largas cadenas, que son la base de la resistencia y durabilidad del ABS.
Estructura del acrilonitrilo butadieno estireno
El plástico ABS presenta una mezcla de estructuras cristalinas y amorfas. Por lo tanto, si bien su disposición molecular es flexible, también está ordenada. La cristalinidad es media, por lo que el material es fuerte, tenaz y dimensionalmente estable. No es tan definida como en los polímeros puros.
Propiedades del Plástico ABS
Aquí se presenta una descripción general de las principales propiedades del plástico ABS, que abarcan propiedades mecánicas, físicas y químicas.
Propiedades mecánicas del plástico ABS
- Resistencia a la tracción del plástico ABS
La resistencia a la tracción del material ABS es de aproximadamente 46 MPa (6,600 PSI). Sin embargo, esto puede variar según el origen. Este material es lo suficientemente resistente como para crear piezas duraderas para aplicaciones automotrices, electrónica, juguetes y otros productos.
- Límite elástico del ABS
El límite elástico del ABS suele estar entre 29.6 MPa y 48 MPa. El nivel exacto depende de las condiciones de procesamiento y la formulación. Esta resistencia es suficiente para muchos componentes industriales y de consumo.
- Resistencia al impacto
El acrilonitrilo butadieno estireno es uno de los plásticos más resistentes a los impactos, junto con el policarbonato y el pDCPD (polidiciclopentadieno). Por ello, se utiliza en excelentes carcasas de herramientas, palos de golf y parachoques de automóviles.
parachoques de coche ABS
Propiedades físicas del ABS
Densidad del acrilonitrilo butadieno estireno
Una densidad de 1.05 g/cm³ califica al ABS como un plástico ligero. Sin embargo, es más pesado que el polietileno. Tenga en cuenta que esta densidad puede variar según el grado específico. Por ejemplo, los inhibidores de llama hacen que el grado ignífugo sea más pesado.
Propiedades térmicas del plástico ABS
Estabilidad térmica del ABS
Al ser un termoplástico amorfo, el ABS presenta un aumento gradual de la movilidad de la cadena al exponerse al calor. A medida que se aproxima a su temperatura de transición vítrea (Tg), el plástico adquiere una textura gomosa. Un calentamiento adicional hace que el material sea menos viscoso y más receptivo a los procesos de extrusión y moldeo.
Punto de fusión del material ABS
De la explicación anterior, no se desprende que el ABS tenga un punto de fusión específico. En cambio, tiene un rango de ablandamiento y fluidez. El ablandamiento comienza entre 95 y 105 °C. Es por esto que los ingenieros generalmente se centran en el rango de ablandamiento del material y los comportamientos térmicos relacionados en lugar de en un punto de fusión específico.
Resistencia química del ABS
El ABS muestra una resistencia impresionante a los álcalis y ácidos diluidos. Su resistencia a los hidrocarburos alifáticos es menor. Sin embargo, la resistencia más baja del plástico se da frente a los alcoholes e hidrocarburos (tanto aromáticos como halogenados).
Propiedades eléctricas del plástico ABS
El aislamiento eléctrico del plástico ABS es uno de los más utilizados en la industria. Se utiliza comúnmente en dispositivos como teclados de computadora, enchufes y herramientas eléctricas.
Un enchufe eléctrico
Tabla resumen de las propiedades del plástico ABS
A continuación se muestra una tabla de las propiedades comunes del plástico ABS:
| Propiedad | Valor/nivel |
| Densidad | 1.05 g / cm³ |
| Resistencia al impacto | Muy alto |
| Resistencia a la tracción | 46 MPa |
| Temperatura de servicio | 80–90 °C continuo |
| Gama de suavizado | 95-105 ° C |
| Aislamiento electrico | Excelente |
| Resistencia química | Bueno contra ácidos y álcalis diluidos, pero propenso a sufrir daños por hidrocarburos aromáticos y clorados. |
| Acabado de la superficie | Suave, de alta calidad, fácil de pulir. |
Beneficios del plástico ABS en productos manufacturados
El uso de productos fabricados con plástico ABS ofrece muchas ventajas, entre ellas, resistencia a la corrosión, durabilidad, rentabilidad, resistencia al impacto y un acabado superficial de alta calidad.
- Resistencia a la CorrosiónComo plástico, el polímero ABS no es propenso a oxidarse como los metales. Está diseñado para resistir diversos tipos de productos químicos. Esta propiedad es crucial para piezas destinadas a proteger o encapsular otras piezas vulnerables.
- DurabilidadAdemás de resistir la corrosión, el ABS también está diseñado para una alta resistencia a los impactos. Puede soportar numerosos impactos y golpes industriales. El plástico permite fabricar piezas delgadas y gruesas por igual. Sin embargo, las más gruesas tienen mayor resistencia al impacto.
- Rentabilidad El proceso de fabricación del acrilonitrilo butadieno estireno es relativamente sencillo. Se puede producir el plástico en el laboratorio de al lado. Por eso es un material común y asequible.
- Acabado de superficie de alta calidad:Las piezas de plástico ABS tienen un acabado superficial excelente y un precio accesible.
Limitaciones/Desventajas del plástico ABS
A continuación se presentan las principales limitaciones o desventajas de utilizar componentes de material ABS;
- Degradación por exposición excesiva a los rayos UV
Daños por exposición a los rayos UV
- Tiende a ablandarse a temperaturas superiores a 90°C.
- Bajo rendimiento frente a hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos clorados
Con estas limitaciones, puede resultar complicado utilizar piezas de plástico ABS en aplicaciones exteriores sin estabilización UV.
Cómo se fabrica el polímero ABS
El polímero ABS se produce principalmente mediante polimerización, que es el proceso de producir cadenas largas a partir de monómeros. La polimerización se clasifica como suspensión masiva continua or tipo de emulsión.
Tipo de suspensión de masa continua
El caucho de polibutadieno se disuelve y luego se mezcla con acrilonitrilo y estireno. El plástico ABS resultante es transparente y resistente.
Tipo de emulsión
El acrilonitrilo, el butadieno y el estireno se mezclan con emulsionantes y agua. Esto induce al butadieno a formar un polímero de látex que se une al acrilonitrilo y al estireno. Tras el lavado y secado, el polímero ABS resultante se presenta en forma de polvo o gránulos.
Procesos de fabricación de plástico ABS
Los siguientes son los principales métodos de procesamiento del material ABS.
- Mecanizado CNC ABS
- Impresión 3D de ABS
- Moldeo por inyección de ABS
Mecanizado CNC ABS
El plástico de ingeniería ABS posee propiedades mecánicas adecuadas para el mecanizado CNC. Además, es lo suficientemente estable como para permitir un acabado preciso. Esto explica su popularidad. Mecanizado CNC ABS en piezas terminadas y prototipos.
Mecanizado CNC de ABS
En cuanto a las piezas terminadas, la resistencia al impacto y la dureza del ABS mejoran la durabilidad y el rendimiento. Sin embargo, existen algunos problemas que deben abordarse al mecanizar este plástico. El principal es su bajo punto de fusión. Por lo tanto, el torneado, fresado, taladrado y otras operaciones CNC deben realizarse con medidas eficaces de generación de calor.
A continuación se presentan algunas prácticas recomendadas que utilizan los maquinistas para Mecanizado ABS.
- Utilice una velocidad de husillo moderada para evitar que se derrita.
- Utilice herramientas de corte que permanezcan afiladas durante más tiempo, por ejemplo, carburo de 2 o 3 flautas sin recubrimiento.
- Aplique refrigerante de calidad o aire comprimido para eliminar las virutas y enfriar la pieza/herramienta.
- Mantener una alta velocidad de alimentación: ayuda a eliminar el calor y formar virutas gruesas
- Asegure la pieza firmemente durante el mecanizado
Ventajas del mecanizado CNC de ABS
- Mayor precisión
- Piezas duraderas
- Producción rápida de prototipos
- Acabado superficial superior
- Se adapta a geometrías complejas
Limitaciones del mecanizado CNC de ABS
- Puede generar muchos residuos
- Alto costo de los equipos de mecanizado CNC
Impresión 3D de ABS
La impresión 3D con ABS es un proceso popular con una larga trayectoria. De hecho, este plástico se utilizaba en impresoras 3D industriales en el pasado. Los fabricantes que emplean esta técnica citan el acabado superficial liso, la buena resistencia al desgaste y al impacto, y la rentabilidad como las principales motivaciones para su uso.
Piezas de ABS impresas en 3D
Las impresoras FDM y FFF se utilizan comúnmente para este proceso. El ABS filamentoso se licua mediante calor y se imprime para fabricar piezas.
Ventajas de la impresión 3D ABS
- Acabado superficial liso
- Rentabilidad
- Fácil
Limitaciones de la impresión 3D ABS
- Piezas propensas a agrietarse y deformarse
- El proceso emite un olor desagradable.
- Requiere equipo de impresión avanzado
Moldeo por inyección de ABS
El moldeo por inyección de ABS es igualmente popular en la fabricación de diversas piezas de plástico. El proceso consiste en fundir gránulos de plástico ABS y luego inyectar la masa fundida a presión en un molde. Tras el enfriamiento y el curado, la pieza de plástico está lista para su uso. Las piezas de ABS moldeadas por inyección incluyen piezas de lámparas LED, botones de monitor de ECG, tapas de perfume y carcasas de calculadoras.
Ventajas del moldeo por inyección de ABS
- Producción con baja generación de residuos
- Fabricación de gran volumen
- Piezas duraderas y mecánicamente resistentes
- Se puede automatizar fácilmente
Limitaciones del moldeo por inyección de ABS
- Herramientas y equipos costosos
- Los materiales pueden incendiarse
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¿Cuánto tiempo durará el plástico ABS?
Las piezas de plástico ABS para interiores duran más que las de exteriores. Las de interior pueden sobrevivir hasta tres décadas, mientras que las de exterior pueden degradarse en un año si no se les aplican estabilizadores UV. Dicho esto, es importante tener en cuenta que la vida útil depende principalmente de estos factores:
- Exposición a los rayos UV
- Exposición a sustancias químicas
- Dinámica de la temperatura
- Tipo y cantidad de carga
Al elegir polímero ABS, es importante especificar el material específico y, de ser posible, utilizarlo en un entorno controlado. Esto puede contribuir a que el material ligero sea más duradero.
¿Cómo se recicla el plástico ABS?
El reciclaje del plástico ABS consta de varias etapas que comienzan con la trituración del material. Los fragmentos se mezclan con agua. Se filtran los metales y otros contaminantes. Una filtración adicional separa el plástico ABS de otros tipos de plástico. El ABS recuperado se mezcla con ABS fresco para obtener el plástico final.
El plástico ABS es reciclable
¿Para qué se utiliza el material ABS?
Las aplicaciones más comunes del plástico ABS se encuentran en los sectores automotriz, eléctrico y electrónico, médico, electrodomésticos, construcción y juguetes y juegos. Aquí hay más detalles sobre estos usos de los polímeros ABS.
Piezas de automóviles
El material ABS se utiliza ampliamente en la industria automotriz para piezas como tableros de instrumentos, tapacubos, cubiertas protectoras, paneles de instrumentos y paneles de puertas.
Piezas interiores de ABS para automóviles
Eléctrica y electrónica
En esta industria igualmente amplia, los plásticos se utilizan para fabricar cubiertas de computadoras, cubiertas de televisores y muchas otras piezas.
Piezas de la industria médica
La durabilidad, la resistencia química y las propiedades de esterilización del polímero ABS son esenciales en la fabricación de equipos de laboratorio, jeringas, carcasas de dispositivos y otras piezas médicas.
Cubierta de plástico ABS para uso médico.
Electrodomésticos
La industria de electrodomésticos depende de las propiedades del material ABS para refrigeradores, acondicionadores de aire, lavadoras y otras máquinas.
Pulsador de lavadora ABS
Industria de construccion
Estos plásticos son ampliamente utilizados en piezas estructurales como paneles, tabiques, puertas y ventanas.
Juguetes y Juegos
El ABS se moldea fácilmente, por lo que su uso para fabricar piezas pequeñas no supone ningún problema. Se fabrican diversos tipos de juguetes y juegos con este plástico.
Juguete de plástico ABS
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Comparación del plástico ABS con alternativas
Las láminas de plástico ABS ofrecen una buena combinación de rentabilidad, durabilidad y versatilidad para proyectos. Sin embargo, en algunas circunstancias, este material puede sustituirse por PVC, Delrin, nailon (PA) y acetal.
A continuación se muestra cómo se comparan las láminas de ABS con estas alternativas.
¿Es el plástico ABS mejor que el PVC?
En la discusión sobre el plástico ABS frente al PVC, el material ABS es mejor que el PVC en los siguientes aspectos:
- Mayor resistencia al impacto
- Mejor maquinabilidad
- No se vuelve quebradizo con temperaturas frías; el PVC sí.
- Más seguro que el PVC cuando se calienta porque no emite cloro.
Debido a estas ventajas, el ABS es preferible para aplicaciones donde la absorción de impactos es crucial. Las instalaciones de plomería sobre el suelo para sistemas de drenaje, desagüe y ventilación (DWV) son buenos ejemplos de uso de plástico.
Tubos de PVC frágiles
¿El ABS es Delrin?
No, el ABS y el Delrin presentan diferencias fundamentales. Aunque ambos son plásticos, el ABS es amorfo, mientras que el Delrin, también llamado acetal o POM, es semicristalino. Las diferencias específicas incluyen aproximadamente un 70 % más de resistencia a la tracción en Delrin, mayor resistencia al desgaste en Delrin, asequibilidad del ABS y mayor absorción de humedad en ABS.
Plástico ABS vs. nailon (PA)
En comparación con el nailon, el ABS tiene menor resistencia a la tracción y a la abrasión. Además, su rendimiento a altas temperaturas es deficiente. Las ventajas del ABS incluyen una mayor rentabilidad, un mejor aislamiento eléctrico y una menor absorción de humedad.
Plástico ABS vs. Acetal
Tanto el plástico ABS como el acetal son de grado alimenticio, duraderos y resistentes. Sin embargo, en tareas específicas, uno puede tener un mejor rendimiento que el otro. El punto más importante es que, si bien el acetal se utiliza con éxito en proyectos de mecanizado CNC, el plástico ABS se utiliza mejor en la unión y el conformado. Por lo tanto, es fundamental comparar cuidadosamente las propiedades de cada uno de estos materiales con el rendimiento previsto del producto.
¿Es el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) más resistente al calor que el polietileno (PE)?
Sí, el ABS es más resistente al calor que la mayoría de las variedades de PE. Puede funcionar continuamente a 80 °C. También es posible ofrecer un rendimiento más corto a temperaturas más altas, de hasta 105 °C. Se pueden fabricar piezas para aplicaciones relativamente calientes utilizando este termoplástico. Considere plásticos resistentes al calor para piezas como tuberías de agua caliente y cubiertas de faros de automóviles.
Un accesorio de tubería ABS
Otras comparaciones se reflejan en las tablas siguientes.
Plástico ABS vs. policarbonato
Las diferencias clave entre el plástico ABS y el policarbonato en cuanto a durabilidad de la superficie, resistencia y aplicaciones son:
| Elemento | Plástico ABS | PC |
| Resistencia al rayado | Es más probable que se dañen en un entorno hostil. | Mejor resistencia al rayado |
| Durabilidad de la superficie | Menos aplicable para componentes de alta claridad. | Mejor para aplicaciones de alta claridad |
| Aplicaciones comunes | Carcasas electrónicas, piezas de automoción | Faros de coche, lentes de gafas |
Plástico ABS vs. polietileno de alta densidad (HDPE)
A continuación se muestran algunas diferencias entre ABS y HDPE en términos de ventajas y resistencia a la tracción:
| Elemento | Plástico ABS | HDPE |
| Resistencia a la tracción | Integridad estructural superior: 40 a 70 MPa | Menor resistencia a la tracción: 20 a 40 MPa |
| Ventaja principal | Alta integridad estructural bajo carga | Mayor resistencia química, resistencia al impacto y flexibilidad. |
Plástico ABS vs. poliestireno de alto impacto (HIPS)
Las principales diferencias entre ABS vs HIPS en términos de aplicaciones y acabado superficial son:
| Elemento | Plástico ABS | HIPS |
| Acabado de la superficie | Más suave, más pulido, más atractivo. | Más áspero, menos atractivo |
| Aplicaciones | Electrónica de consumo, productos decorativos, carcasas. | Aplicaciones con menos enfoque en el atractivo visual |
Plástico ABS vs. tereftalato de polietileno (PET)
Las diferencias en la precisión dimensional y la contracción del molde del plástico ABS y PET son:
| Elemento | Plástico ABS | PET |
| Contracción del molde | Menor contracción durante el enfriamiento | Mayor contracción durante el enfriamiento |
| Precisión dimensional | Se adapta a piezas de automóviles y otras aplicaciones que requieren alta precisión dimensional. | Requiere ajustes especializados para tolerancias más estrictas |
Plástico ABS vs. tereftalato de polibutileno (PBT)
El plástico ABS y el PBT se comportan de manera diferente en cuanto a conductividad térmica y gestión térmica, ya que:
| Elemento | Plástico ABS | PBT |
| Conductividad térmica | Baja conductividad térmica | Mayor conductividad térmica |
| Gestión térmica | No es el mejor para aplicaciones de gestión del calor. | Perfecto para aplicaciones de gestión térmica, por ejemplo, en electrónica y automóviles. |
Conclusión
La resistencia química, la durabilidad, la versatilidad y la estética son algunas de las propiedades únicas del plástico acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Este tipo de plástico suele superar a otras alternativas, de ahí su popularidad en diversas industrias.
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