ABS-kunststof: eigenschappen, verwerking en toepassingen

ABS Plastic

Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) is een essentieel technisch plastic dat bestaat uit acrylonitril, butadieen en styreen. Deze monomeren hebben elk hun eigen eigenschappen en vormen, in combinatie, een sterk, duurzaam en veelzijdig polymeer dat veelvuldig wordt gebruikt in diverse toepassingen. Kunststof CNC-bewerking. 

Dankzij de opmerkelijke corrosiebestendigheid, slagvastheid, hittebestendigheid en elektrische eigenschappen wordt ABS-materiaal in diverse industriële en huishoudelijke toepassingen gebruikt. Het kan op verschillende manieren worden verwerkt, met name door middel van CNC-bewerking, spuitgieten en 3D-printen. 

Ondanks de weersbestendigheid en de gevaren bij verbranding, blijft ABS een sterke speler onder de alternatieve kunststoffen en materialen. Het is absoluut een potentieel goede optie voor uw onderdeel. 

Dit artikel gaat in op de details van het plastic.

 

Wat is ABS-kunststof? 

ABS is de afkorting voor Acrylonitril Butadieen Styreen, een thermoplastisch polymeer dat bestaat uit drie monomeren: acrylonitril, butadieen en styreen. Deze verschillende componenten geven het plastic zijn unieke eigenschappen. Acrylonitril zorgt voor de hittebestendigheid van ABS-plastic, butadieen voor de slagvastheid en styreen maakt het plastic voornamelijk glad en bewerkbaar. 

Sinds de commercialisering in de jaren vijftig wordt ABS-kunststof gebruikt in onder andere leidingen, fittingen, koelcomponenten en constructiematerialen. De duurzaamheid, kosteneffectiviteit en produceerbaarheid zijn enkele van de meest gewilde materiaaleigenschappen voor deze en andere toepassingen van ABS-kunststof. 

Chemische formule van acrylonitril-butadieen-styreen

De chemische formule voor ABS is (C8H8 · C4H6 · C3H3N)n. Hieruit blijkt dat ABS is opgebouwd uit C₈H₈ (styreen), C₄H₆ (butadieen) en C₃H₃N (acrylonitril). De 'n' buiten de haakjes verwijst naar de meervoudige herhalingen van de drie eenheden. Veel van deze eenheden vormen lange ketens, die de basis vormen voor de sterkte en duurzaamheid van ABS. 

Structuur van acrylonitril-butadieen-styreen

ABS-kunststof bestaat uit een mengsel van kristallijne en amorfe structuren. Hoewel de moleculaire structuur flexibel is, is deze daardoor wel geordend. De kristalliniteit is gemiddeld, waardoor het materiaal sterk, taai en vormvast is. Het is echter niet zo gedefinieerd als bij zuivere polymeren. 

Eigenschappen van ABS-kunststof 

Hieronder vindt u een overzicht van de belangrijkste eigenschappen van ABS-kunststof, waaronder de mechanische, fysische en chemische eigenschappen.  

Mechanische eigenschappen van ABS-kunststof 

• Treksterkte van ABS-kunststof 

De treksterkte van ABS-materiaal bedraagt ​​ongeveer 46 MPa (6,600 PSI). Deze waarde kan echter variëren afhankelijk van de leverancier. Dit materiaal is sterk genoeg om duurzame onderdelen te maken voor auto's, elektronica, speelgoed en andere producten. 

• ABS-vloeigrens

De vloeigrens van ABS ligt doorgaans tussen 29.6 MPa en 48 MPa. Het exacte niveau is afhankelijk van de verwerkingsomstandigheden en de samenstelling. Deze sterkte is voldoende voor veel industriële en consumentencomponenten. 

• Impact Resistance 

Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) is een van de meest slagvaste kunststoffen, samen met polycarbonaat en pDCPD (polydicyclopentadieen). Daarom is het uitermate geschikt voor gereedschapsbehuizingen, golfclubs en autobumpers. 

ABS autobumper

Fysieke eigenschappen van ABS

Dichtheid van acrylonitril-butadieen-styreen

Met een dichtheid van 1.05 g/cm³ wordt ABS beschouwd als een lichte kunststof. Het is echter zwaarder dan polyethyleen. Houd er rekening mee dat deze dichtheid kan variëren afhankelijk van de specifieke kwaliteit. Zo maken vlamremmers de brandvertragende variant zwaarder. 

Thermische eigenschappen van ABS-kunststof

Thermische stabiliteit van ABS

ABS is een amorf thermoplastisch materiaal en vertoont een geleidelijke toename in ketenmobiliteit bij blootstelling aan hitte. Naarmate het de glasovergangstemperatuur (Tg) nadert, wordt het plastic rubberachtig. Door verdere verhitting wordt het materiaal minder stroperig en beter geschikt voor extrusie- en vormprocessen. 

Smeltpunt van ABS-materiaal

Uit bovenstaande uitleg kunnen we niet concluderen dat ABS een specifiek smeltpunt heeft. Het heeft eerder een verwekings- en vloeibereik. De verweking begint bij 95–105 °C. Daarom richten ingenieurs zich meestal op het verwekingsbereik van het materiaal en het daarmee samenhangende thermische gedrag, in plaats van op een specifiek smeltpunt. 

Chemische bestendigheid van ABS

ABS vertoont een indrukwekkende weerstand tegen verdunde alkaliën en zuren. De weerstand tegen alifatische koolwaterstoffen is minder. De slechtste weerstand van het plastic is echter tegen alcoholen en koolwaterstoffen (zowel aromatische als gehalogeneerde).

Elektrische eigenschappen van ABS-kunststof 

De elektrische isolatie van ABS-kunststof is een van de meest gebruikte materialen in de industrie. Het wordt veel toegepast in apparaten zoals computertoetsenborden, stopcontacten en elektrisch gereedschap. 

Een stopcontact

Overzichtstabel van de eigenschappen van ABS-kunststof 

Hieronder een tabel met de meest voorkomende eigenschappen van ABS-kunststof:

Eigendom	Waarde/niveau
Dichtheid	1.05 g / cm³
Impact Resistance	Zeer hoog
Treksterkte	46 MPa
Servicetemperatuur	80–90 °C continu
Verzachtingsbereik	95-105 ° C
Elektrische isolatie	Uitstekend
Chemische weerstand	Bestand tegen verdunde zuren en basen, maar gevoelig voor schade door aromatische en gechloreerde koolwaterstoffen.
Oppervlaktebehandeling	Glad, hoogwaardig, gemakkelijk te polijsten

 

Voordelen van ABS-kunststof in gefabriceerde producten 

Het gebruik van producten gemaakt van ABS-kunststof biedt vele voordelen, waaronder corrosiebestendigheid, duurzaamheid, kosteneffectiviteit, slagvastheid en een hoogwaardige oppervlakteafwerking. 

• CorrosiebestendigheidABS-polymeer is, in tegenstelling tot metalen, een kunststof die niet roest. Het is ontworpen om bestand te zijn tegen veel verschillende chemicaliën. Deze eigenschap is cruciaal voor onderdelen die bedoeld zijn om andere kwetsbare onderdelen te beschermen of te omsluiten.  
• DuurzaamNaast corrosiebestendigheid is ABS ook zeer slagvast. Het kan veel industriële stoten en schokken weerstaan. Het plastic kan zowel dunne als dikke onderdelen vormen. De dikkere onderdelen hebben echter een hogere slagvastheid. 
• Kosten effectiviteitHet productieproces van acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) is relatief eenvoudig. Je kunt het plastic letterlijk in je eigen laboratorium produceren. Daarom is het materiaal zo gangbaar en betaalbaar.    
• Hoogwaardige oppervlakteafwerkingABS-kunststof onderdelen hebben een uitstekende oppervlakteafwerking en zijn bovendien betaalbaar. 

 

Beperkingen/nadelen van ABS-kunststof

Hieronder volgen de belangrijkste beperkingen of nadelen van het gebruik van ABS-onderdelen:

• Degradatie onder invloed van overmatige UV-blootstelling 

UV-blootstellingsschade

• Het wordt doorgaans zachter bij temperaturen boven de 90 °C.
• Slechte prestaties tegen aromatische koolwaterstoffen en gechloreerde koolwaterstoffen. 

Met deze beperkingen kan het lastig zijn om ABS-kunststofonderdelen zonder UV-stabilisatie in buitentoepassingen te gebruiken. 

 

Hoe het ABS-polymeer wordt gemaakt 

ABS-polymeer wordt voornamelijk geproduceerd door polymerisatie, het proces waarbij lange ketens uit monomeren worden gevormd. Polymerisatie wordt onderverdeeld in: continue massasuspensie or emulsie type. 

Continue massa-ophanging type 

Polybutadieenrubber wordt opgelost en vervolgens gemengd met acrylonitril en styreen. De resulterende ABS-kunststof is transparant en sterk. 

Emulsietype 

Acrylonitril, butadieen en styreen worden gemengd met emulgatoren en water. Hierdoor vormt butadieen een latexpolymeer dat zich hecht aan acrylonitril en styreen. Na het wassen en drogen is het resulterende ABS-polymeer in de vorm van poeder of korrels. 

 

Productieprocessen voor ABS-kunststof 

Hieronder volgen de belangrijkste verwerkingsmethoden voor ABS-materiaal. 

• ABS CNC-bewerking:
• ABS 3D-printen 
• ABS-spuitgieten

ABS CNC-bewerking:

ABS-kunststof heeft geschikte mechanische eigenschappen voor CNC-bewerking. Het is bovendien stabiel genoeg voor een nauwkeurige afwerking. Dat verklaart de populariteit van ABS CNC-bewerking: in afgewerkte onderdelen en prototypes. 

ABS CNC-bewerking

Wat de afgewerkte onderdelen betreft, verbeteren de slagvastheid en taaiheid van ABS de duurzaamheid en prestaties. Er zijn echter een paar aandachtspunten bij het bewerken van dit plastic. De belangrijkste is het lage smeltpunt van het materiaal. Daarom moeten CNC-draaien, frezen, boren en andere bewerkingen worden uitgevoerd met effectieve warmteontwikkeling. 

Hieronder volgen enkele best practices die machinisten gebruiken voor ABS-bewerking:. 

• Gebruik een gematigde spindelsnelheid om smelten te voorkomen.
• Gebruik snijgereedschap dat langer scherp blijft, bijvoorbeeld ongecoat hardmetaal met 2 of 3 snijkanten.
• Gebruik een goede koelvloeistof of perslucht om spanen te verwijderen en het onderdeel/gereedschap af te koelen.
• Houd een hoge aanvoersnelheid aan – dit helpt bij het afvoeren van warmte en het vormen van dikke spanen. 
• Bevestig het onderdeel stevig tijdens de bewerking. 

Voordelen van ABS CNC-bewerking

• Hogere nauwkeurigheid 
• Duurzame onderdelen
• Snelle prototypeproductie
• Superieure oppervlakteafwerking
• Geschikt voor complexe geometrieën

Beperkingen van ABS CNC-bewerking

• Kan veel afval opleveren
• Hoge kosten van CNC-bewerkingsapparatuur

ABS 3D-printen 

ABS 3D-printen is een populair proces met een lange geschiedenis. Dit plastic werd in het verleden al gebruikt in industriële 3D-printers. Fabrikanten die deze techniek toepassen, noemen een glad oppervlak, goede slijt- en slagvastheid en kosteneffectiviteit als de belangrijkste redenen om dit plastic te gebruiken. 

3D-geprinte ABS-onderdelen

Voor dit proces worden vaak FDM- en FFF-printers gebruikt. Filamentair ABS wordt door verhitting vloeibaar gemaakt en vervolgens uitgeprint om onderdelen te vormen. 

Voordelen van 3D-printen met ABS

• Gladde oppervlakteafwerking
• Kosteneffectief 
• Eenvoudig 

Beperkingen van 3D-printen met ABS

• Onderdelen die gevoelig zijn voor scheuren en vervorming.
• Het proces verspreidt een onaangename geur. 
• Vereist geavanceerde printapparatuur. 

ABS-spuitgieten

ABS-spuitgieten is eveneens populair bij de productie van diverse kunststofonderdelen. Het proces omvat het smelten van ABS-kunststofkorrels en vervolgens het onder druk injecteren van het gesmolten materiaal in een mal. Na afkoeling en uitharding is het kunststofonderdeel klaar voor gebruik. De spuitgegoten ABS-onderdelen omvatten onderdelen voor LED-lampen, knoppen voor ECG-monitoren, dopjes voor parfumflesjes en behuizingen voor rekenmachines. 

Voordelen van ABS-spuitgieten

• Lage afvalproductie 
• Grootschalige productie 
• Duurzame en mechanisch sterke onderdelen
• Kan eenvoudig geautomatiseerd worden 

Beperkingen van ABS-spuitgieten

• Dure gereedschappen en apparatuur 
• Materialen kunnen ontbranden

Hoe lang gaat ABS-plastic mee?

Binnenonderdelen van ABS-kunststof gaan langer mee dan buitenonderdelen. Binnenonderdelen kunnen tot wel dertig jaar meegaan, terwijl ABS-kunststof voor buiten al binnen een jaar kan degraderen als er geen UV-stabilisatoren aan toegevoegd zijn. Daarbij is het belangrijk op te merken dat de levensduur grotendeels afhangt van de volgende factoren:

• UV-blootstelling 
• Chemische blootstelling 
• Temperatuurdynamiek 
• Soort en hoeveelheid lading

Bij de keuze voor ABS-polymeer is het belangrijk om het specifieke materiaal te specificeren en, indien mogelijk, het in een gecontroleerde omgeving te testen. Dit kan de duurzaamheid van het lichtgewicht materiaal vergroten. 

 

Hoe wordt ABS-plastic gerecycled?

Het recyclen van ABS-kunststof omvat verschillende stappen, te beginnen met het versnipperen van het materiaal. De fragmenten worden vervolgens met water gemengd. Metalen en andere verontreinigende stoffen worden eruit gefilterd. Door verdere filtratie wordt ABS-plastic gescheiden van andere soorten plastic. Het teruggewonnen ABS-plastic wordt gemengd met vers ABS-plastic om het uiteindelijke plastic te maken. 

ABS-plastic is recyclebaar.

 

Waarvoor wordt ABS-materiaal gebruikt? 

ABS-kunststof wordt het meest gebruikt in de auto-industrie, elektrische en elektronische apparatuur, de medische sector, huishoudelijke apparaten, de bouw en speelgoed en spellen. Hieronder vindt u meer informatie over deze toepassingen van ABS-polymeren.

Auto-onderdelen  

ABS-materiaal wordt veel gebruikt in de auto-industrie voor onderdelen zoals dashboards, wieldoppen, beschermhoezen, instrumentenpanelen en deurpanelen. 

ABS auto-interieuronderdelen

Elektriciteit en elektronica 

In deze eveneens omvangrijke industrie worden kunststoffen gebruikt voor de productie van computerbehuizingen, tv-behuizingen en vele andere onderdelen. 

Onderdelen voor de medische industrie  

De duurzaamheid, chemische bestendigheid en steriliserende eigenschappen van ABS-polymeer zijn essentieel bij de productie van laboratoriumapparatuur, spuiten, behuizingen voor medische apparaten en andere medische onderdelen. 

ABS-kunststof hoes voor medische toepassingen

Huishoudelijke apparaten

De huishoudapparatenindustrie vertrouwt op de materiaaleigenschappen van ABS voor koelkasten, airconditioners, wasmachines en andere apparaten. 

ABS-wasmachinepulsator

Bouwindustrie

Deze kunststoffen worden veel gebruikt in constructieonderdelen zoals panelen, scheidingswanden, deuren en ramen. 

Speelgoed en spellen 

ABS laat zich gemakkelijk vormen, dus het is geen probleem om er kleine onderdelen mee te maken. Van dit plastic worden allerlei soorten speelgoed en spellen gemaakt. 

ABS plastic speelgoed

ABS-kunststof vergelijken met alternatieven

ABS-kunststofplaten bieden een goede combinatie van kosteneffectiviteit, duurzaamheid en veelzijdigheid voor projecten. Dit materiaal kan echter in sommige gevallen worden vervangen door PVC, Delrin, nylon (PA) en acetal. 

Hieronder een vergelijking van ABS-platen met deze alternatieven. 

Is ABS-plastic beter dan PVC?

In de discussie over ABS-kunststof versus PVC is ABS-materiaal op de volgende punten beter dan PVC:

• Hogere slagvastheid 
• Betere bewerkbaarheid 
• Wordt niet broos bij lage temperaturen; PVC wel.
• Veiliger dan PVC bij verhitting omdat het geen chloor afgeeft. 

Op basis van deze voordelen is ABS de voorkeurswijze voor toepassingen waarbij schokabsorptie cruciaal is. Bovengrondse installaties voor riolering, afvalwater en ventilatie (DWV) zijn goede voorbeelden waar kunststof wordt gebruikt. 

Broze PVC-buizen

Is ABS hetzelfde als Delrin?

Nee, ABS en Delrin hebben fundamentele verschillen. Hoewel beide kunststoffen zijn, is ABS amorf, terwijl Delrin, ook wel acetaal of POM genoemd, semi-kristallijn is. Specifieke verschillen zijn onder andere een circa 70% hogere treksterkte van Delrin, een hogere slijtvastheid van Delrin, de betaalbaarheid van ABS en een hogere vochtabsorptie van ABS. 

ABS-kunststof versus nylon (PA)

Vergeleken met nylon heeft ABS een lagere treksterkte en slijtvastheid. Het presteert ook slecht bij hoge temperaturen. De voordelen van ABS zijn onder andere een hogere kosteneffectiviteit, betere elektrische isolatie en een lagere vochtabsorptie. 

ABS-kunststof versus acetaal 

Zowel ABS-kunststof als acetal zijn geschikt voor contact met voedsel, duurzaam en sterk. Voor specifieke toepassingen kan de ene echter beter presteren dan de andere. Het belangrijkste punt is dat acetal uitstekend geschikt is voor CNC-bewerkingsprojecten, terwijl ABS-kunststof het best gebruikt kan worden voor verlijming en vormgeving. Daarom is het belangrijk om de eigenschappen van beide materialen kritisch te vergelijken met de beoogde productprestaties. 

Is acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) hittebestendiger dan polyethyleen (PE)?

Ja, ABS is hittebestendiger dan de meeste PE-varianten. Het kan continu functioneren bij 80 °C. Ook kortere gebruiksperioden zijn mogelijk bij hogere temperaturen, tot wel 105 °C. Onderdelen voor toepassingen bij relatief hoge temperaturen kunnen met dit thermoplastische materiaal worden vervaardigd. Overweeg dit eens. hittebestendige kunststoffen voor onderdelen zoals warmwaterleidingen en koplampkappen in auto's. 

Een ABS-buisfitting

Andere vergelijkingen zijn weergegeven in de onderstaande tabellen.

ABS-kunststof versus polycarbonaat

De belangrijkste verschillen tussen ABS en polycarbonaat kunststof wat betreft oppervlaktehardheid, weerstand en toepassingen zijn:

Element	ABS Plastic	PC
Krasbestendigheid	Kan eerder beschadigd raken door een ruwe omgeving.	Betere krasbestendigheid
Oppervlakteduurzaamheid	Minder van toepassing op componenten met een hoge transparantie.	Beter geschikt voor toepassingen met hoge helderheid.
Algemene toepassingen	Elektronische behuizingen, auto-onderdelen	Autokoplampen, brillenglazen

ABS-kunststof versus polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) 

Hieronder volgen enkele verschillen tussen ABS en HDPE wat betreft voordelen en treksterkte:

Element	ABS Plastic	HDPE
treksterkte	Superieure structurele integriteit – 40 tot 70 MPa	Lagere treksterkte – 20 tot 40 MPa
Grootste voordeel	Hoge structurele integriteit onder belasting	Hogere chemische bestendigheid, slagvastheid en flexibiliteit.

ABS-kunststof versus slagvast polystyreen (HIPS)

De belangrijkste verschillen tussen ABS en HIPS wat betreft toepassingen en oppervlakteafwerking zijn:

Element	ABS Plastic	HIPS
Oppervlak	Gladder, verfijnder, aantrekkelijker	Ruwer, minder aantrekkelijk
Toepassingen	Consumentenelektronica, decoratieve producten, behuizingen	Applicaties met minder nadruk op visuele aantrekkelijkheid

ABS-kunststof versus polyethyleentereftalaat (PET)

De verschillen in maatnauwkeurigheid en krimp van ABS-kunststof en PET zijn:

Element	ABS Plastic	PET
Schimmel krimp	Minder krimp tijdens afkoeling	Grotere krimp tijdens afkoeling
Dimensionale precisie	Geschikt voor auto-onderdelen en andere toepassingen die een hoge mate van precisie vereisen.	Vereist speciale aanpassingen voor nauwere toleranties.

ABS-kunststof versus polybutyleentereftalaat (PBT)

ABS-kunststof en PBT gedragen zich verschillend qua warmtegeleiding en warmtebeheer, zoals:

Element	ABS Plastic	PBT
Warmtegeleiding	Lagere thermische geleidbaarheid	Hogere thermische geleidbaarheid
Thermisch beheer	Niet ideaal voor warmtebeheersingstoepassingen.	Perfect voor thermisch beheer, bijvoorbeeld in elektronica en auto's.

 

Conclusie 

De chemische bestendigheid, duurzaamheid, veelzijdigheid en esthetiek zijn enkele van de unieke eigenschappen van acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) kunststof. Dit type kunststof presteert vaak beter dan alternatieven, vandaar de populariteit ervan in diverse industrieën. 

Kies ABS-kunststofplaten voor optimale prestaties en aanpassingsmogelijkheden. Werk samen met een betrouwbare leverancier voor een eerlijke analyse, zodat u de platen correct kunt gebruiken. Bij ProleanTech komen ervaring, expertise en geavanceerde machines samen om enkele van de beste resultaten te leveren. ABS-bewerkingsdiensten in China en over de grenzen heen.