Plastique ABS : Propriétés, transformation et utilisations

Plastique ABS

L'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est un plastique technique essentiel composé d'acrylonitrile, de butadiène et de styrène. Ces monomères possèdent des propriétés distinctes qui, combinées, donnent un polymère résistant, durable et polyvalent, largement utilisé dans de nombreux domaines. Usinage CNC plastique. 

Grâce à ses remarquables propriétés de résistance à la corrosion, aux chocs et à la chaleur, ainsi qu'à ses excellentes propriétés électriques, le matériau ABS trouve des applications dans divers secteurs industriels et domestiques. Il peut être transformé de différentes manières, les principales étant l'usinage CNC, le moulage par injection et l'impression 3D. 

Malgré sa résistance aux intempéries et les risques qu'il présente en cas d'incendie, l'ABS reste un matériau de choix parmi les plastiques et matériaux alternatifs. Il constitue assurément une option potentiellement intéressante pour votre pièce. 

Cet article détaille les caractéristiques du plastique.

 

Qu’est-ce que le plastique ABS ? 

ABS est l'acronyme d'Acrylonitrile Butadiène Styrène, un polymère thermoplastique composé de trois monomères : l'acrylonitrile, le butadiène et le styrène. Ces composants distincts confèrent au plastique ses propriétés uniques. L'acrylonitrile confère au plastique ABS sa résistance à la chaleur, le butadiène sa résistance aux chocs et le styrène rend le plastique lisse et usinable. 

Depuis sa commercialisation dans les années 1950, le plastique ABS a été utilisé dans la tuyauterie, les raccords, les composants de réfrigération et les matériaux de construction, pour ne citer que quelques exemples. Sa durabilité, son rapport coût-efficacité et sa facilité de fabrication sont quelques-unes des propriétés matérielles très recherchées dans ces applications et d'autres applications du plastique ABS. 

Formule chimique de l'acrylonitrile butadiène styrène

La formule chimique de l'ABS est (C8H8 · C4H6 · C3H3N)n. Elle montre que l'ABS est composé de C₈H₈ (styrène), de C₄H₆ (butadiène) et de C₃H₃N (acrylonitrile). Le « n » à l'extérieur des parenthèses fait référence à la répétition multiple des trois unités. Nombre de ces unités forment de longues chaînes, qui constituent la base de la résistance et de la durabilité de l'ABS. 

Structure de l'acrylonitrile butadiène styrène

Le plastique ABS présente un mélange de structures cristallines et amorphes. Par conséquent, bien que sa structure moléculaire soit flexible, elle est également ordonnée. Sa cristallinité est moyenne, ce qui confère au matériau résistance, ténacité et stabilité dimensionnelle. Elle n'est cependant pas aussi marquée que dans les polymères purs. 

Propriétés du plastique ABS 

Voici un aperçu des principales propriétés du plastique ABS, couvrant ses propriétés mécaniques, physiques et chimiques.  

Propriétés mécaniques du plastique ABS 

• Résistance à la traction du plastique ABS 

La résistance à la traction de l'ABS est d'environ 46 MPa (6 600 PSI). Cependant, cette valeur peut varier selon la source. Ce matériau est suffisamment résistant pour fabriquer des pièces durables destinées à l'automobile, à l'électronique, aux jouets et à d'autres produits. 

• Limite d'élasticité ABS

La limite d'élasticité de l'ABS se situe généralement entre 29.6 MPa et 48 MPa. Sa valeur exacte dépend des conditions de transformation et de la formulation. Cette résistance est suffisante pour de nombreux composants industriels et grand public. 

• Résistance aux chocs 

L'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est l'un des plastiques les plus résistants aux chocs, au même titre que le polycarbonate et le pDCPD (polydicyclopentadiène). C'est pourquoi il est utilisé pour la fabrication d'excellents boîtiers d'outils, de clubs de golf et de pare-chocs de voiture. 

Pare-chocs de voiture ABS

Propriétés physiques de l'ABS

Densité de l'acrylonitrile butadiène styrène

Avec une densité de 1.05 g/cm³, l'ABS est considéré comme un plastique léger. Il est cependant plus lourd que le polyéthylène. Notez que cette densité peut varier selon la qualité spécifique. Par exemple, les inhibiteurs de flamme rendent la qualité ignifuge plus lourde. 

Propriétés thermiques du plastique ABS

Stabilité thermique de l'ABS

L'ABS, thermoplastique amorphe, présente une augmentation progressive de la mobilité de ses chaînes polymères sous l'effet de la chaleur. À l'approche de sa température de transition vitreuse (Tg), le plastique devient caoutchouteux. Un chauffage plus poussé rend le matériau moins visqueux et plus réceptif aux procédés d'extrusion et de moulage. 

Point de fusion du matériau ABS

D'après ce qui précède, on peut dire que l'ABS ne possède pas de point de fusion précis. Il présente plutôt une plage de ramollissement et de fluidité. Le ramollissement commence entre 95 et 105 °C. C’est pourquoi les ingénieurs se concentrent généralement sur la plage de ramollissement du matériau et les comportements thermiques associés plutôt que sur un point de fusion spécifique. 

Résistance chimique de l'ABS

L'ABS présente une résistance remarquable aux solutions alcalines et acides diluées. Sa résistance aux hydrocarbures aliphatiques est moindre. Cependant, sa plus faible résistance concerne les alcools et les hydrocarbures (aromatiques et halogénés).

Propriétés électriques du plastique ABS 

L'isolation électrique du plastique ABS est l'une des plus répandues dans l'industrie. On l'utilise couramment pour des appareils tels que les claviers d'ordinateur, les prises électriques et les outils électriques. 

Une prise électrique

Tableau récapitulatif des propriétés du plastique ABS 

Voici un tableau des propriétés communes du plastique ABS :

Propriétés	Valeur/niveau
Densité	1.05 g / cm³
Résistance aux chocs	Très élevé
Résistance à la traction	46 MPa
La température de service	80–90 °C en continu
Gamme d'adoucissement	95-105 ° C
Isolation électrique	Excellent
Résistance chimique	Bonne résistance aux acides et aux bases dilués, mais sensible aux dommages causés par les hydrocarbures aromatiques et chlorés.
Finition de surface	Lisse, de haute qualité, facile à polir

 

Avantages du plastique ABS dans les produits manufacturés 

L'utilisation de produits fabriqués en plastique ABS présente de nombreux avantages, notamment la résistance à la corrosion, la durabilité, le rapport coût-efficacité, la résistance aux chocs et une finition de surface de haute qualité. 

• Résistance à la corrosionEn tant que plastique, le polymère ABS ne rouille pas comme les métaux. Il est conçu pour résister à de nombreux produits chimiques. Cette propriété est essentielle pour les pièces destinées à protéger ou à envelopper d'autres pièces plus fragiles.  
• Durabilité Outre sa résistance à la corrosion, l'ABS est également conçu pour une haute résistance aux chocs. Il peut supporter de nombreux chocs et impacts industriels. Ce plastique permet de fabriquer des pièces aussi bien fines qu'épaisses. Cependant, les pièces les plus épaisses présentent une meilleure résistance aux chocs. 
• RentabilitéLe procédé de fabrication de l'acrylonitrile butadiène styrène est relativement simple. On peut littéralement produire ce plastique dans son propre laboratoire. C'est pourquoi ce matériau est courant et abordable.    
• Finition de surface de haute qualitéLes pièces en plastique ABS présentent une excellente finition de surface, à un prix abordable. 

 

Limites et inconvénients du plastique ABS

Voici les principales limitations ou inconvénients de l'utilisation de composants en matériau ABS ;

• Dégradation sous exposition excessive aux UV 

dommages causés par l'exposition aux UV

• Tendance à ramollir à des températures supérieures à 90 °C
• Faibles performances face aux hydrocarbures aromatiques et aux hydrocarbures chlorés 

Compte tenu de ces limitations, il peut être difficile d'utiliser des pièces en plastique ABS dans des applications extérieures sans stabilisation UV. 

 

Comment est fabriqué le polymère ABS ? 

Le polymère ABS est principalement produit par polymérisation, qui est le processus de production de longues chaînes à partir de monomères. La polymérisation est classée en deux catégories : suspension de masse continue or type d'émulsion. 

Type de suspension de masse continue 

Le caoutchouc polybutadiène est dissous, puis mélangé à de l'acrylonitrile et du styrène. Le plastique ABS ainsi obtenu est transparent et résistant. 

Type d'émulsion 

L'acrylonitrile, le butadiène et le styrène sont mélangés à des émulsifiants et à de l'eau. Le butadiène forme alors un polymère de latex qui se lie à l'acrylonitrile et au styrène. Après lavage et séchage, le polymère ABS obtenu se présente sous forme de poudre ou de granulés. 

 

Procédés de fabrication du plastique ABS 

Voici les principales méthodes de traitement du matériau ABS. 

• Usinage CNC ABS
• Impression 3D ABS 
• Moulage par injection ABS

Usinage CNC ABS

Le plastique technique ABS possède des propriétés mécaniques adaptées à l'usinage CNC. Il est également suffisamment stable pour permettre une finition précise. Cela explique sa popularité. Usinage CNC ABS en pièces finies et en prototypes. 

Usinage CNC ABS

Quant aux pièces finies, la résistance aux chocs et la robustesse de l'ABS améliorent la durabilité et les performances. Cependant, l'usinage de ce plastique présente quelques difficultés. La principale est son bas point de fusion. Par conséquent, les opérations de tournage, de fraisage, de perçage et autres opérations CNC doivent être réalisées avec des mesures efficaces de génération de chaleur. 

Voici quelques bonnes pratiques utilisées par les machinistes pour Usinage ABS. 

• Utilisez une vitesse de broche modérée pour éviter la fonte.
• Utilisez des outils de coupe qui restent affûtés plus longtemps, par exemple des outils en carbure non revêtus à 2 ou 3 cannelures.
• Appliquer un liquide de refroidissement de qualité ou de l'air comprimé pour éliminer les copeaux et refroidir la pièce/l'outil.
• Maintenir une vitesse d'alimentation élevée permet d'évacuer la chaleur et de former des copeaux épais. 
• Fixez fermement la pièce pendant l'usinage. 

Avantages de l'usinage CNC ABS

• Plus grande précision 
• Pièces durables
• Production rapide de prototypes
• Finition de surface supérieure
• Convient aux géométries complexes

Limites de l'usinage CNC de l'ABS

• Peut générer beaucoup de déchets
• Coût élevé des équipements d'usinage CNC

Impression 3D ABS 

L'impression 3D en ABS est un procédé répandu et ancien. Ce plastique était d'ailleurs déjà utilisé dans les imprimantes 3D industrielles. Les fabricants qui privilégient cette technique mettent en avant la finition de surface lisse, la bonne résistance à l'usure et aux chocs, ainsi que le rapport coût-efficacité comme principaux atouts. 

Pièces en ABS imprimées en 3D

Les imprimantes FDM et FFF sont couramment utilisées pour ce procédé. L'ABS filamenteux est liquéfié par chauffage puis imprimé pour former les pièces. 

Avantages de l'impression 3D ABS

• Finition de surface lisse
• Une solution rentable  
• Simple 

Limites de l'impression 3D ABS

• Pièces sujettes aux fissures et aux déformations
• Le procédé dégage une odeur nauséabonde 
• Nécessite un équipement d'impression avancé 

Moulage par injection ABS

Le moulage par injection d'ABS est également très répandu pour la fabrication de diverses pièces en plastique. Ce procédé consiste à faire fondre des granulés de plastique ABS, puis à injecter la matière fondue dans un moule sous pression. Après refroidissement et durcissement, la pièce en plastique est prête à l'emploi. Les pièces en ABS moulées par injection comprennent des composants de lampes LED, des boutons de moniteurs ECG, des bouchons de parfum et des boîtiers de calculatrices. 

Avantages du moulage par injection ABS

• Production à faible gaspillage 
• fabrication en grande série 
• Pièces durables et mécaniquement robustes
• Peut être facilement automatisé 

Limites du moulage par injection d'ABS

• Outillage et équipement coûteux 
• Les matériaux peuvent s'enflammer

Quelle est la durée de vie du plastique ABS ?

Les pièces en plastique ABS destinées à un usage intérieur ont une durée de vie supérieure à celles destinées à un usage extérieur. Celles d'intérieur peuvent durer jusqu'à trente ans, tandis que le plastique ABS d'extérieur peut se dégrader en moins d'un an s'il est dépourvu de stabilisateurs UV. Cela dit, il est important de noter que la durée de vie dépend principalement des facteurs suivants :

• Exposition aux UV 
• Exposition aux produits chimiques 
• Dynamique de la température 
• Type et quantité de charge

Lors du choix d'un polymère ABS, il est important de préciser le matériau et, si possible, de l'utiliser dans un environnement contrôlé. Cela contribue à rendre ce matériau léger plus durable. 

 

Comment le plastique ABS est-il recyclé ?

Le recyclage du plastique ABS comprend plusieurs étapes qui commencent par le broyage du matériau. Les fragments sont ensuite mélangés à de l'eau. Les métaux et autres polluants sont filtrés pour les éliminer. Une filtration supplémentaire permet de séparer le plastique ABS des autres types de plastique. L'ABS récupéré est ensuite mélangé à de l'ABS neuf pour obtenir le plastique final. 

Le plastique ABS est recyclable

 

À quoi sert le matériau ABS ? 

Les applications les plus courantes du plastique ABS se trouvent dans les secteurs de l'automobile, de l'électronique et de l'électricité, du médical, des appareils ménagers, de la construction, des jouets et des jeux. Voici plus de détails sur ces utilisations des polymères ABS.

Pièces automobiles  

Le matériau ABS est largement utilisé dans l'industrie automobile pour des pièces telles que les tableaux de bord, les enjoliveurs, les protections, les panneaux d'instruments et les panneaux de porte. 

Pièces intérieures de voiture en ABS

Électrique et électronique 

Dans ce secteur tout aussi vaste, les matières plastiques sont utilisées pour fabriquer des boîtiers d'ordinateurs, des coques de téléviseurs et bien d'autres pièces. 

Pièces pour l'industrie médicale  

La durabilité, la résistance chimique et les propriétés de stérilisation du polymère ABS sont essentielles dans la fabrication d'équipements de laboratoire, de seringues, de boîtiers d'appareils et d'autres pièces médicales. 

Couvercle en plastique ABS pour usage médical

Appareils Ménagers

L'industrie des appareils électroménagers utilise les propriétés du matériau ABS pour les réfrigérateurs, les climatiseurs, les machines à laver et autres appareils. 

pulsateur de machine à laver ABS

Industrie de construction

Ces matières plastiques sont largement utilisées dans la fabrication d'éléments structurels tels que les panneaux, les cloisons, les portes et les fenêtres. 

Jouets et jeux 

L'ABS se moule facilement, ce qui simplifie la fabrication de petites pièces. Différents types de jouets et de jeux sont fabriqués à partir de ce plastique. 

jouet en plastique ABS

Comparaison du plastique ABS avec d'autres plastiques

Les plaques de plastique ABS offrent un bon compromis entre coût, durabilité et polyvalence pour les projets. Cependant, ce matériau peut, dans certains cas, être remplacé par du PVC, du Delrin, du nylon (PA) et de l'acétal. 

Voici comment les plaques ABS se comparent à ces alternatives. 

Le plastique ABS est-il meilleur que le PVC ?

Dans le débat sur le plastique ABS par rapport au PVC, le matériau ABS est meilleur que le PVC de la manière suivante :

• Résistance aux chocs supérieure 
• Meilleure usinabilité 
• Ne devient pas cassant par temps froid ; le PVC, si.
• Plus sûr que le PVC lorsqu'il est chauffé car il n'émet pas de chlore 

Grâce à ces avantages, l'ABS est préférable pour les applications où l'absorption des chocs est primordiale. Les installations de plomberie hors sol pour l'évacuation des eaux usées et la ventilation (DWV) en sont de bons exemples. 

Tuyaux en PVC cassants

L'ABS est-il du Delrin ?

Non, l'ABS et le Delrin présentent des différences fondamentales. Bien que tous deux soient des plastiques, l'ABS est amorphe tandis que le Delrin, également appelé acétal ou POM, est semi-cristallin. Les différences spécifiques incluent une résistance à la traction environ 70 % supérieure pour le Delrin, une résistance à l'usure supérieure pour le Delrin, un prix abordable pour l'ABS et une absorption d'humidité supérieure pour l'ABS. 

Plastique ABS vs Nylon (PA)

Comparé au nylon, l'ABS présente une résistance à la traction et à l'abrasion inférieure. De plus, ses performances à haute température sont médiocres. Les avantages de l'ABS incluent un meilleur rapport coût-efficacité, une isolation électrique supérieure et une absorption d'humidité moindre. 

Plastique ABS vs Acétal 

L'ABS et l'acétal sont tous deux de qualité alimentaire, durables et résistants. Cependant, pour des applications spécifiques, l'un peut être plus performant que l'autre. Le point essentiel est que, si l'acétal excelle dans les projets d'usinage CNC, le plastique ABS est quant à lui plus adapté au collage et au formage. Il est donc primordial de comparer rigoureusement les propriétés de chacun de ces matériaux en fonction des performances attendues du produit. 

L'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est-il plus résistant à la chaleur que le polyéthylène (PE) ?

Oui, l'ABS est plus résistant à la chaleur que la plupart des PE. Il peut fonctionner en continu à 80 °C. Des périodes de fonctionnement plus courtes sont également possibles à des températures plus élevées, jusqu'à 105 °C. Ce thermoplastique permet de fabriquer des pièces destinées à des applications à température relativement élevée. plastiques résistants à la chaleur pour des pièces telles que les tuyaux de plomberie d'eau chaude et les couvercles de phares de voitures. 

Un raccord de tuyauterie en ABS

D'autres comparaisons sont présentées dans les tableaux ci-dessous.

Plastique ABS vs polycarbonate

Les principales différences entre le plastique ABS et le polycarbonate en termes de durabilité de surface, de résistance et d'applications sont les suivantes :

Élément	Plastique ABS	PC
Résistance aux rayures	Plus susceptibles d'être endommagés par un environnement hostile	Meilleure résistance aux rayures
Durabilité de la surface	Moins applicable aux composants à haute clarté	Meilleur pour les applications à haute clarté
Applications courantes	Boîtiers électroniques, pièces automobiles	phares de voiture, verres de lunettes

Plastique ABS contre polyéthylène haute densité (PEHD) 

Voici quelques différences entre l'ABS et le PEHD en termes d'avantages et de résistance à la traction :

Élément	Plastique ABS	HDPE
Résistance à la traction	Intégrité structurelle supérieure – 40 à 70 MPa	Résistance à la traction inférieure – 20 à 40 MPa
Principal avantage	Intégrité structurelle élevée sous charge	Résistance chimique, résistance aux chocs et flexibilité accrues

Plastique ABS contre polystyrène choc (HIPS)

Les principales différences entre l'ABS et le HIPS en termes d'applications et de finition de surface sont les suivantes :

Élément	Plastique ABS	HIPS
État de surface	Plus lisse, plus poli, plus attrayant	Plus rude, moins attrayant
Applications	Électronique grand public, produits décoratifs, boîtiers	Applications moins axées sur l'attrait visuel

Plastique ABS contre polyéthylène téréphtalate (PET)

Les différences en termes de précision dimensionnelle et de retrait au moule entre le plastique ABS et le PET sont les suivantes :

Élément	Plastique ABS	ANIMAUX
Rétrécissement du moule	Réduction du retrait lors du refroidissement	Retrait plus important lors du refroidissement
Précision dimensionnelle	Convient aux pièces automobiles et autres applications exigeant une grande précision dimensionnelle	Nécessite des réglages spécialisés pour des tolérances plus serrées.

Plastique ABS vs polybutylène téréphtalate (PBT)

Le plastique ABS et le PBT présentent des comportements différents en matière de conductivité thermique et de gestion thermique, comme suit :

Élément	Plastique ABS	PBT
La conductivité thermique	Conductivité thermique inférieure	Conductivité thermique plus élevée
La gestion thermique	Pas optimal pour les applications de gestion thermique	Idéal pour les applications de gestion thermique, par exemple dans l'électronique et les voitures.

 

Conclusion 

La résistance chimique, la durabilité, la polyvalence et l'esthétique sont quelques-unes des propriétés uniques du plastique acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Ce type de plastique surpasse souvent les autres solutions, d'où sa popularité dans de nombreux secteurs industriels. 

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