Menu

Vyhľadávanie produktov

Jazyk

Podieľať sa

Domov / Novinky / Priemyselné správy / Ako sa vyrába akrylonitrilbutadiénstyrén | ABS plastová vodiaca lišta
Priemyselné správy

Ako sa vyrába akrylonitrilbutadiénstyrén | ABS plastová vodiaca lišta

Ako sa vyrába akrylonitrilbutadiénstyrén: Kompletný výrobný proces

Akrylonitrilbutadiénstyrén (ABS) sa vyrába procesom tzv emulznej alebo kontinuálnej hmotnostnej polymerizácie , v ktorej sú tri monoméry – akrylonitril, butadién a styrén – chemicky spojené do pevného termoplastu odolného voči nárazom. Výsledkom je jeden z najpoužívanejších technických plastov na svete, ktorý sa nachádza vo všetkom od prístrojových dosiek automobilov po kocky LEGO. Jeho najbližším štrukturálnym konkurentom v mnohých priemyselných aplikáciách je inžiniersky nylonový plast , najmä nylon 6 a nylon 6/6, aj keď sa tieto dva výrazne líšia v tom, ako sú vyrobené a ako fungujú.

Aby sme pochopili, ako sa ABS vyrába, pomôže nám vedieť, čím prispieva každý z jeho troch monomérov: akrylonitril poskytuje chemickú a tepelnú odolnosť; butadién dodáva húževnatosť a rázovú pevnosť pri nízkych teplotách; a styrén dodáva materiálu pevnosť, povrchovú úpravu a jednoduchosť spracovania. Relatívne pomery týchto troch zložiek - zvyčajne okolo 20 – 30 % akrylonitrilu, 5 – 30 % butadiénu a 40 – 60 % styrénu — môžu byť upravené tak, aby boli prispôsobené vlastnosti konečného plastu pre špecifické požiadavky konečného použitia.

Tento článok popisuje chémiu a inžinierstvo krok za krokom za výrobou ABS, ako sa líši od iných technických plastov vrátane nylonu a aké faktory ovplyvňujú kvalitu a výkon konečného materiálu.

Tri surové monoméry a odkiaľ pochádzajú

Výroba ABS začína na úrovni monomérov. Každá z týchto troch surovín je odvodená z petrochemických surovín a vyžaduje si vlastný vyhradený dodávateľský reťazec predtým, ako vstúpi do polymerizačného reaktora ABS.

akrylonitril (AN)

Akrylonitril sa vyrába predovšetkým prostredníctvom Sohio (SOHIO amoxidácia) proces , v ktorom propylén reaguje s amoniakom a kyslíkom nad katalyzátorom pri teplotách 400–510 °C. Globálna kapacita výroby akrylonitrilu bola prekročená 7 miliónov metrických ton ročne podľa nedávnych priemyselných správ (IHS Markit, 2023). V ABS je obsah akrylonitrilu priamo zodpovedný za chemickú odolnosť voči olejom, tukom a zriedeným kyselinám a tiež zvyšuje teplotu tepelného ohybu hotového dielu.

butadién (BD)

Butadién je vedľajším produktom parného krakovania ťažkého benzínu alebo etánu používaného na výrobu etylénu. Získava sa a čistí sa z frakcie C4 z výstupu krakovania. Vďaka dvojitým väzbám butadiénu je vysoko reaktívny pri radikálovej polymerizácii a fáza polybutadiénového kaučuku (PBR), ktorú tvorí v ABS, dodáva materiálu charakteristickú húževnatosť a odolnosť proti nárazu – dokonca aj pri nízkych teplotách -40 °C . Tento výkon pri nízkych teplotách je jednou z oblastí, v ktorej ABS prekonáva mnohé triedy technických nylonových plastov, ktoré sa môžu stať krehkými v chladnom prostredí, pokiaľ nie sú špeciálne upravené.

styrén (SM)

Styrén sa vyrába dehydrogenáciou etylbenzénu, ktorý sa sám vyrába z benzénu a etylénu. Globálna kapacita styrénu je približne 35 – 38 miliónov metrických ton ročne (ICIS, 2023), čo z neho robí jeden z najrozšírenejších petrochemických medziproduktov na svete. V ABS je styrén hmotnostne dominantným monomérom a je zodpovedný za tuhosť materiálu, lesk a vynikajúcu spracovateľnosť pri vstrekovaní a vytláčaní.

Dve primárne výrobné metódy pre ABS

Existujú dva hlavné priemyselné spôsoby výroby ABS: emulznej polymerizácie a kontinuálna hmotová (objemová) polymerizácia . Treťou, menej bežnou metódou je suspenzná polymerizácia. Každá metóda produkuje ABS s trochu odlišnými morfologickými charakteristikami a obe zostávajú v komerčnom využívaní dodnes.

Emulzná polymerizácia (najbežnejšia)

Emulzná polymerizácia je najrozšírenejším priemyselným procesom na výrobu ABS a predstavuje väčšinu globálnej produkcie. Vykonáva sa v dvoch etapách:

  1. Fáza 1 – Syntéza polybutadiénového latexu: Butadiénový monomér sa emulguje vo vode s povrchovo aktívnou látkou a polymerizuje pomocou iniciátora voľných radikálov (zvyčajne persulfátov alebo redoxných systémov) pri 50–80 °C za vzniku latexových častíc polybutadiénového kaučuku. Veľkosť častíc je starostlivo kontrolovaná, typicky v rozsahu 100-400 nanometrov , pretože to priamo ovplyvňuje rázové vlastnosti finálneho ABS. Menšie častice poskytujú vyšší lesk, ale nižšiu rázovú pevnosť; väčšie častice vytvárajú vyššiu húževnatosť.
  2. Stupeň 2 – Vrúbľová kopolymerizácia: Polybutadiénový latex sa zmieša s monomérmi akrylonitrilu a styrénu spolu s ďalším iniciátorom a emulgátorom. Monoméry styrénu a akrylonitrilu polymerizujú na povrchoch častíc kaučuku prostredníctvom očkovania voľnými radikálmi, ako aj vytváraním voľných reťazcov kopolyméru SAN (styrén-akrylonitrilu) v roztoku. Výsledkom je komplexná dvojfázová štruktúra: častice gumy potiahnuté očkovaným SAN, rozptýlené v súvislej matrici SAN.
  3. Fáza 3 – Koagulácia a sušenie: Latex sa destabilizuje pridaním koagulantov (kyselín alebo solí), aby sa častice flokulovali. Vlhký koláč sa potom premyje, odvodní a vysuší, čím sa získa ABS prášok alebo drvina, ktorá sa neskôr zmieša a peletizuje.

Kľúčovou výhodou emulznej polymerizácie je presná kontrola veľkosti častíc kaučuku a hustoty očkovania, čo umožňuje výrobcom jemne doladiť rázovú pevnosť a vzhľad povrchu. Tento proces je však náročný na vodu a vytvára odpadovú vodu, ktorá sa musí čistiť.

Kontinuálna hmotnostná (hromadná) polymerizácia

Kontinuálna hromadná polymerizácia - tiež známa ako hromadný proces alebo roztokový proces – rozpúšťa polybutadiénový kaučuk priamo v zmesi monomérov styrénu a akrylonitrilu, bez vody. Rozpustený kaučuk podlieha fázovej inverzii, ako prebieha polymerizácia: to, čo začína ako kaučuk v roztoku monoméru, sa transformuje na diskrétne častice kaučuku dispergované v pevnej matrici SAN, keď sa konverzia zvyšuje. Tento proces používa niekoľko významných výrobcov vrátane INEOS Styrolution a Trinseo a vyrába ABS s nižšie hladiny zvyškového monoméru a better color consistency than emulsion-produced grades, making it well suited for medical and food-contact applications.

V porovnaní s emulznou polymerizáciou hromadný proces neprodukuje odpadovú vodu, ale je ťažšie kontrolovať morfológiu gumových častíc a zvyčajne produkuje ABS s mierne nižšou rázovou húževnatosťou. Mnohí výrobcovia miešajú emulziu-ABS a objemovo-SAN, aby dosiahli kombináciu nárazového výkonu a vizuálnej čistoty.

Mikroštruktúra, vďaka ktorej ABS funguje

To, čo odlišuje ABS od jednoduchších plastov, ako je polystyrén alebo nylon na všeobecné použitie, je jeho dvojfázová morfológia : tuhá sklovitá matrica kopolyméru styrén-akrylonitrilu (SAN) s časticami kaučuku rozptýlenými vo vnútri. Keď sa náraz alebo prasklina pokúsia šíriť materiálom, narazí na častice gumy, ktoré fungujú ako absorbéry energie. Častice gumy kavitujú (vytvárajú drobné vnútorné dutiny) a spôsobujú plastickú deformáciu – mechanizmus tzv spevnenie gumy — ktorý rozptýli energiu lomu a zabráni krehkému zlyhaniu.

Tento mechanizmus spevnenia gumy je dobre známy a bol dôkladne študovaný. Podľa Bucknalla (1977) a neskôr potvrdeného mnohými štúdiami TEM, účinnosť spevnenia gumy v ABS závisí od:

  • Veľkosť častíc gumy (optimálny rozsah: 0,1 – 1,0 µm)
  • Stupeň vrúbľovania medzi gumou a matricou SAN
  • Obsah gumy (zvyčajne 15–25 % hmotnosti konečného ABS)
  • Hustota zosieťovania v rámci kaučukovej fázy
  • Kompatibilita medzi vrúbľovanou gumou a matricou SAN

Toto mikroštrukturálne inžinierstvo je jedným z dôvodov, prečo má ABS cenovú prémiu v porovnaní s komoditnými plastmi a vyžaduje podstatne sofistikovanejšie výrobné know-how ako jednoduché kondenzačné polyméry, ako napr. inžiniersky nylonový plast .

Zmiešavanie, peletizácia a integrácia aditív

Surový ABS prášok alebo drvina z polymerizačného reaktora ešte nie je hotový výrobok. Musí prejsť cez a krok zmiešavania , v ktorej sa v tavenine mieša s radom prísad na dosiahnutie požadovaných konečných vlastností. Toto sa typicky robí na dvojzávitovkovom extrudéri pracujúcom pri teplotách taveniny 100,- 200 až 240 °C .

Bežné prísady používané pri kompaundácii ABS a ich funkcie
Typ aditíva Typické zaťaženie (%) Funkcia v ABS
Tepelné stabilizátory 0,1 – 0,5 Zabráňte degradácii butadiénového kaučuku pri teplotách spracovania
Antioxidanty 0,1 – 0,3 Chráňte pred oxidáciou počas spracovania a servisu
UV stabilizátory 0,2 – 1,0 Znížte žltnutie a kriedovanie povrchu pri vonkajších aplikáciách
Spomaľovače horenia 10-20 Dosiahnite hodnotenie UL 94 V-0 alebo V-2 pre kryty elektroniky
Mazivá 0,5 – 2,0 Zlepšite uvoľňovanie formy a znížte viskozitu taveniny
Farbivá / pigmenty 0,1 – 3,0 Poskytnite farbu bez potreby maľovania
Výstuž zo sklenených vlákien 10-30 Zvýšte tuhosť a teplotu odklonu tepla
Modifikátory vplyvu 2–10 Ďalšie zvýšenie vplyvu pri nízkych teplotách pre náročné aplikácie

Po zmiešaní sa roztavená zmes pretlačí cez matricu, ochladí sa vo vodnom kúpeli a nareže na rovnomerné pelety. Tieto pelety – zvyčajne s priemerom 2–4 mm – kupujú konvertory (vstrekovacie lisy, extrudéry a vyfukovacie lisy) na výrobu svojich dielov. Peletizačný krok tiež zaisťuje homogénnu zmes: akákoľvek nerovnomerná distribúcia gumových častíc alebo prísad z reaktora je korigovaná počas vysokošmykového miešania v dvojzávitovkovom extrudéri.

ABS vs. inžiniersky nylonový plast: rozdiely vo výrobe a majetku

ABS a inžiniersky nylonový plast (predovšetkým nylon 6, nylon 6/6 a nylon 12) sú dôležitými členmi rodiny technických termoplastov, ale vyrábajú sa úplne odlišnou chémiou a ponúkajú odlišné výkonnostné profily. Pochopenie týchto rozdielov je nevyhnutné pre výber materiálu v dizajne produktu.

ABS
  • Vyrobené adičnou polymerizáciou voľných radikálov (emulzná alebo objemová)
  • Žiadne vedľajšie produkty kondenzácie – žiadna voda sa neuvoľňuje počas polymerizácie
  • Amorfná štruktúra – bez ostrého bodu topenia, široké okno spracovania
  • Nízka absorpcia vlhkosti (<0,5% ASTM D570) — rozmerovo stabilná vo vlhkom prostredí
  • Teplota tepelného ohybu (HDT): 80–100 °C (neplnené), do 120 °C (tepelne stabilizované druhy)
  • Vynikajúca povrchová úprava, jednoduché natieranie, plátovanie alebo lepenie
  • Obmedzená chemická odolnosť voči ketónom, esterom a chlórovaným rozpúšťadlám
Technický nylonový plast
  • Vyrobené kondenzačnou (krokovou) polymerizáciou – voda sa uvoľňuje ako vedľajší produkt
  • Semikryštalická štruktúra – ostrý bod topenia (220–265 °C pre PA66)
  • Vyššia teplota nepretržitého používania: 120–150 °C (nenaplnený PA66)
  • Vysoká absorpcia vlhkosti (1–9 % v závislosti od kvality) — ovplyvňuje rozmerovú stálosť
  • Vynikajúca chemická odolnosť voči uhľovodíkom, palivám a mazacím olejom
  • Vynikajúca odolnosť proti únave a opotrebeniu – preferovaná pre ozubené kolesá a ložiská
  • Vyžaduje sušenie pred spracovaním (zvyčajne 4–8 hodín pri 80 °C)

V praxi má ABS tendenciu dominovať v spotrebnej elektronike, automobilových interiéroch, krytoch spotrebičov a hračkách, kde je prioritou kvalita povrchu, rozmerová stálosť a jednoduchosť sekundárnych operácií (lakovanie, pokovovanie). Technický nylonový plast , najmä PA66 a PA6 plnené sklom, dominuje v automobilových komponentoch pod kapotou, krytoch elektrického náradia a priemyselných prevodovkách – aplikáciách, ktoré vyžadujú vyššiu tepelnú odolnosť a lepšiu odolnosť voči palivu a oleju.

Existuje tiež veľká kategória ABS/nylonové zliatiny (ABS PA zmesi), v ktorých sú dva polyméry zmiešané spolu s kompatibilizátormi, aby sa dosiahla rovnováha húževnatosti, chemickej odolnosti a povrchovej úpravy, ktorú nie je možné dosiahnuť ani jedným z materiálov samotných. Tieto zliatiny sa používajú na vonkajšie ozdobné diely automobilov a rukoväte elektrického náradia.

Špeciálne triedy ABS a ako sa líši ich výroba

Vyššie popísané štandardné ABS je len východiskovým bodom. Výrobcovia ponúkajú desiatky špeciálnych tried, z ktorých každá vyžaduje úpravy polymerizačného procesu alebo formulácie:

Vysokoteplotné ABS

Dosahuje sa nahradením určitého množstva styrénu komonomérmi alfa-metylstyrénu (AMS) alebo N-fenylmaleimidu (NPMI). Tieto pevné kruhové alebo objemné monoméry zvyšujú teplotu skleného prechodu matrice SAN z približne 105 °C na 120 až 130 °C , rozširuje použiteľnosť v aplikáciách automobilového interiéru. Vysokoteplotný ABS sa čoraz viac umiestňuje ako priama alternatíva k niektorým druhom technických nylonových plastov v aplikáciách, kde je potrebná rozmerová stabilita pri zvýšenej teplote, ale musí sa minimalizovať absorpcia vlhkosti.

ABS spomaľujúce horenie

Vyrába sa zmiešaním štandardného ABS s brómovanými alebo fosforovými retardérmi horenia a synergistami oxidu antimonitého. Je potrebné, aby spĺňali triedy ABS spomaľujúce horenie UL 94 V-0 pri hrúbke steny 1,5 mm, ktorá je povinná pre väčšinu krytov elektroniky. Pridanie retardérov horenia zvyčajne znižuje rázovú húževnatosť o 15–25 %, takže obsah kaučuku a veľkosť častíc vo formuláciách FR-ABS sa často upravujú smerom nahor, aby sa to kompenzovalo.

Galvanické pokovovanie ABS

Navrhnuté na galvanické pokovovanie chrómom a vyžaduje veľmi špecifickú kontrolu morfológie gumových častíc. Fáza butadiénového kaučuku je selektívne odleptaná kyselinou chrómovou počas predbežnej úpravy, čím sa vytvorí mikrodrsný povrch, ktorý ukotví kovovú vrstvu. Typicky má ABS stupeň galvanizácie vyšší obsah butadiénu (20–25 %) a carefully controlled particle size distribution. Parts must be molded under tightly controlled conditions — any sink marks, flow lines, or residual stress will show through the plated surface as defects.

Transparentné ABS (MABS)

Bežný ABS je nepriehľadný, pretože gumová fáza má iný index lomu ako matrica SAN, čo rozptyľuje svetlo. Transparentné druhy – niekedy nazývané MABS alebo ABS-T – nahrádzajú butadiénový kaučuk metylmetakrylát-butadiénstyrénovým (MBS) kaučukom, ktorého index lomu zodpovedá matrici SAN. Výsledkom je materiál s priepustnosť svetla 85-90% ktorá má stále dobrú odolnosť proti nárazu, používa sa v kozmetických obaloch, svetelných difúzoroch a zdravotníckych pomôckach.

ABS pre 3D tlač (trieda FDM)

ABS bol jedným z prvých materiálov používaných v 3D tlači na modelovanie tavenej depozície (FDM) a zostáva široko používaný napriek konkurencii PLA a PETG. ABS triedy FDM sa vyrába z rovnakého základného polyméru, ale musí spĺňať prísne špecifikácie indexu toku taveniny ( typicky 5–20 g/10 minút pri 220 °C/10 kg ), obsah vlhkosti (<0,1 %) a rovnomernosť peliet pred vytlačením do vlákna s priemerom 1,75 mm alebo 2,85 mm s toleranciou ±0,02 mm.

Kontrola kvality počas výroby ABS

Výroba ABS podlieha prísnej kontrole kvality v každej fáze, od čistoty surového monoméru až po konečné testovanie peliet. Pri priemyselnej výrobe ABS sa sledujú kľúčové kvalitatívne parametre:

Kľúčové kvalitatívne parametre testované pri výrobe ABS a zodpovedajúce štandardné testovacie metódy
Nehnuteľnosť Testovacia metóda Typický rozsah pre univerzálny ABS
Index toku taveniny (MFI) ISO 1133 / ASTM D1238 5–30 g/10 minút (220 °C, 10 kg)
Rázová sila Izod (zárez) ISO 180 / ASTM D256 150–400 J/m
Pevnosť v ťahu pri pretrhnutí ISO 527 / ASTM D638 38–50 MPa
Ohybový modul ISO 178 / ASTM D790 2 000–2 800 MPa
Teplota odklonu tepla (HDT) ISO 75 / ASTM D648 80–100 °C pri 1,82 MPa
Obsah vlhkosti Karl Fischer / Strata sušením <0,2 % (na spracovanie)
Obsah zvyškového monoméru GC headspace analýza <100 ppm celkových VOC (triedy prichádzajúce do styku s potravinami)
Farba (index žltej farby) ASTM E313 <10 (prírodné biele stupne)

Veľkosť a distribúcia častíc gumy sú charakterizované transmisnou elektrónovou mikroskopiou (TEM) alebo dynamickým rozptylom svetla (DLS) v štádiu latexu. Stupeň vrúbľovania – frakcia SAN chemicky viazaná na častice kaučuku – sa meria extrakciou rozpúšťadlom a je kritickým parametrom na zabezpečenie dobrej kompatibility medzi kaučukovou a matricovou fázou. Účinnosť vrúbľovania pod asi 20 – 30 % zvyčajne vedie k horšiemu nárazovému výkonu v dôsledku zlej priľnavosti gumy k matrici.

Environmentálne aspekty pri výrobe ABS

Výroba ABS má niekoľko environmentálnych výziev, na ktorých riešenie sa priemysel snaží:

  • Toxicita akrylonitrilu: Akrylonitril je klasifikovaný ako pravdepodobný ľudský karcinogén (skupina 2A, IARC) a vyžaduje prísne kontroly emisií v závodoch na polymerizáciu ABS. Expozičné limity na pracovisku sú zvyčajne stanovené na 1–2 ppm TWA vo väčšine jurisdikcií.
  • Odpadová voda z emulzného procesu: Emulzná cesta generuje značné objemy koagulačnej odpadovej vody obsahujúcej povrchovo aktívne látky, koagulačné činidlá a stopové monoméry, ktoré vyžadujú biologické čistenie pred vypustením.
  • Recyklovateľnosť: ABS je technicky recyklovateľný (identifikačný kód živice #7 alebo niekedy #9 v špecifických systémoch), ale toky zmiešaného plastového odpadu sťažujú zber a triedenie. Postindustriálny ABS prebrúsok sa bežne opätovne používa pri kompaundácii, ale miera recyklácie ABS po spotrebiteľskom trhu zostáva celosvetovo nízka.
  • Vývoj ABS na bio báze: Prebiehajú výskumné programy na výrobu akrylonitrilu na biologickej báze z propánu alebo kyseliny 3-hydroxypropiónovej (bio-3-HPA), čo by znížilo závislosť ABS od propylénu pochádzajúceho z fosílnych palív. Niekoľko spoločností vrátane Asahi Kasei a INEOS oznámilo pilotné programy bio-AN od roku 2023.
  • Porovnanie s technickým nylonovým plastom: Z pohľadu uhlíkovej stopy, inžiniersky nylonový plast (PA6, PA66) a ABS majú podobné uhlíkové stopy od kolísky po bránu – zhruba 5 – 7 kg CO2e na kg polyméru – hoci presné čísla sa výrazne líšia v závislosti od zdroja energie a efektívnosti výroby. Presnejšie hodnoty možno nájsť v databázach LCA, ako je napríklad ecoinvent 3.9 (2023).

Ako sa ABS spracováva po výrobe

Akonáhle ABS pelety opustia kompaundačnú linku, sú spracované v nadväzujúcich konvertoroch na hotové diely. Tri dominantné metódy spracovania sú vstrekovanie, extrúzia a tvarovanie za tepla, pričom každá z nich využíva vynikajúce správanie ABS pri spracovaní taveniny.

Vstrekovanie

Väčšinu spotreby ABS tvorí vstrekovanie plastov. ABS sa pred spracovaním vysuší na vlhkosť <0,1 % (zvyčajne 2–4 hodiny pri 80 °C), potom sa roztaví v sude pri 200 až 240 °C a injected into a steel mold under pressures of 50–150 MPa. Mold temperatures of 40–80°C are used depending on the required surface finish and cycle time. ABS shrinkage in the mold is typically 0,4 – 0,7 % , výrazne nižší ako technický nylonový plast (0,8–2,0 %), čo zjednodušuje dizajn formy a poskytuje lepšiu rozmerovú presnosť.

Extrúzia

ABS plech a profil sa vyrábajú jednozávitovkovým alebo dvojzávitovkovým vytláčaním. Hrúbky plechov sa pohybujú od 0,5 mm do 10 mm a sú široko používané v aplikáciách tepelného tvarovania vrátane vnútorných vložiek chladničiek, krytov batožiny a krytov zdravotníckych zariadení. Extrúzia ABS rúr sa používa vo vodovodných systémoch odtokových odpadových ventilov (DWV) v Severnej Amerike, kde ABS rúry konkurujú PVC rúram založeným na flexibilite inštalácie pri nízkych teplotách.

Tvarovanie za tepla

ABS fólia sa ľahko tvaruje za tepla pri teplotách 150 až 175 °C , hlboko pod oknom spracovania väčšiny technických druhov nylonových plastov. Tepelne tvarovaný ABS sa používa na vnútorné panely vozidiel, displeje na mieste nákupu a veľkoformátové kryty priemyselných zariadení. Materiál môže byť ťahaný v pomere hĺbky k priemeru až 1:1 bez problémov s riedením pri kvalifikovaných formovacích operáciách.

Globálny trh ABS a hlavní výrobcovia

Globálny trh ABS bol ocenený na približne 25 – 27 miliárd USD v roku 2022 a is projected to grow at a CAGR of 4–5% through 2028, driven by automotive lightweighting, consumer electronics demand, and 3D printing adoption (MarketsandMarkets, Grand View Research, 2023). Asia-Pacific dominates production, with China, South Korea, and Taiwan accounting for over 65 % globálnej kapacity ABS .

Medzi popredných svetových výrobcov ABS patria:

  • INEOS Styrolution — najväčší svetový výrobca styrénov s prevádzkami ABS v Nemecku, Belgicku a USA
  • LG Chem — hlavný výrobca ABS v Južnej Kórei, dodávajúci výrobcom OEM automobilov a elektroniky po celom svete
  • SABIC — dodáva špeciálne ABS a ABS zliatiny pre automobilové a medicínske aplikácie
  • Chi Mei Corporation (Taiwan) — jeden z najväčších výrobcov ABS v Ázii a Tichomorí
  • Toray Industries — vyrába ABS a ABS/technické nylonové plastové zliatiny pre vysokovýkonné aplikácie
  • Trinseo — Severoamerický a európsky výrobca ABS so zameraním na elektroniku a zdravotníctvo

V segmente technických nylonových plastov sú hlavnými konkurentmi ABS v oblastiach prekrývajúcich sa aplikácií BASF (Ultramid PA6 a PA66), DuPont (nylon Zytel) a Lanxess (Durethan), z ktorých všetky ponúkajú triedy plnené sklom, ktoré spochybňujú vystužený ABS z hľadiska tepelnej odolnosti a tuhosti.

Často kladené otázky o výrobe ABS

Čo znamená ABS v plaste?

ABS znamená Akrylonitrilbutadiénstyrén . Každé slovo sa vzťahuje na jeden z troch monomérov, z ktorých je polymér vyrobený: akrylonitril (A), butadién (B) a styrén (S). Materiál sa nazýva terpolymér, pretože obsahuje tri odlišné chemické stavebné bloky namiesto jedného (homopolymér) alebo dvoch (kopolymér).

Je ABS termoplast alebo termoset?

ABS je a termoplast . To znamená, že pri zahriatí nad teplotu skleného prechodu (približne 105 °C) mäkne a tečie a pri ochladzovaní znova stuhne bez toho, aby podliehal akejkoľvek chemickej zmene. Toto správanie umožňuje opätovné spracovanie a recykláciu ABS. To je na rozdiel od termosetov, ako sú epoxidové alebo fenolové živice, ktoré počas vytvrdzovania trvalo zosieťujú a nie je možné ich pretaviť.

Aký je rozdiel medzi emulzným ABS a hromadným ABS?

Emulzia ABS sa vyrába polymerizáciou troch monomérov v emulznom systéme na vodnej báze, ktorý umožňuje veľmi presné riadenie veľkosti častíc gumy a vytvára ABS s vynikajúcou rázovou pevnosťou. Objemové (hmotové) ABS rozpúšťa gumu priamo v monomérnej zmesi bez vody, ktorá dáva lepšia farba a nižšie hladiny zvyškového monoméru ale o niečo menšiu rázovú pevnosť. Väčšina komerčných ABS sa vyrába emulznou polymerizáciou, ale pre medicínske aplikácie a aplikácie prichádzajúce do styku s potravinami sa uprednostňujú objemové triedy.

Ako je ABS v porovnaní s technickým nylonovým plastom z hľadiska pevnosti?

Univerzálny ABS má pevnosť v ťahu 38 – 50 MPa a modul v ohybe 2 000 – 2 800 MPa. Nevyplnené inžiniersky nylonový plast (PA66) má podobnú pevnosť v ťahu (80 MPa podmienené), ale je výrazne ovplyvnený vlhkosťou, ktorá klesá na 50–60 MPa, keď sa uvedie do rovnováhy pri 50 % relatívnej vlhkosti. Nylon plnený sklom (30% GF PA66) dosahuje pevnosť v ťahu 180 – 200 MPa a modul pružnosti v ohybe 9 000 – 11 000 MPa, čo ďaleko prevyšuje štandardné ABS. ABS plnený sklom dosahuje len 75–100 MPa v ťahu a modul v ohybe 5 000 – 7 000 MPa, čím je na štrukturálnej báze slabší ako ekvivalentný nylon plnený sklom.

Prečo ABS časom zožltne?

ABS žltne, pretože fáza butadiénového kaučuku je náchylná na UV-indukovaná oxidácia . Dvojité väzby v polybutadiénových reťazcoch reagujú s kyslíkom a UV svetlom za vzniku chromoforických degradačných produktov (karbonylové a hydroxylové skupiny), ktoré absorbujú vo viditeľnom spektre a spôsobujú žlté alebo hnedé sfarbenie. UV stabilizátory (HALS - bránené amínové svetelné stabilizátory - a UV absorbéry) sa pridávajú do vonkajšieho ABS na spomalenie tohto procesu. Typy ABS spomaľujúce horenie a tepelne stabilizované ABS sú tiež náchylnejšie na žltnutie v dôsledku interakcie systémov stabilizátorov s gumovou fázou pri teplotách spracovania.

Dá sa ABS recyklovať?

Áno, ABS je možné mechanicky recyklovať. Postindustriálne ABS prebrúsenie sa rutinne prepracováva pri zmiešavacích operáciách s minimálnou stratou vlastností, ak je vlhkosť kontrolovaná a tepelná história nie je nadmerná. Recyklácia ABS po spotrebiteľovi je náročnejšia z dôvodu kontaminácie, miešania s inými plastmi a straty rázovej pevnosti v dôsledku degradácie butadiénovej gumy počas prevádzky. Chemická recyklácia ABS – jeho rozklad na monoméry, z ktorých sú súčasťou – je technicky možná prostredníctvom pyrolýzy, ale zostáva nákladná a od roku 2024 ešte nie je široko komercializovaná.

Aký je rozdiel medzi ABS a HIPS?

Houževnatý polystyrén (HIPS) sa vyrába podobným mechanizmom spevnenia gumy ako ABS – polybutadiénový kaučuk dispergovaný v polystyrénovej matrici – ale bez akrylonitrilu. Výsledkom je, že HIPS má nižšiu pevnosť v ťahu (25–35 MPa vs. 38–50 MPa pre ABS), horšiu chemickú odolnosť a nižšiu teplotu tepelného ohybu, ale je výrazne lacnejší. HIPS sa používa tam, kde sú náklady prvoradé (jednorazové obaly, displeje na mieste predaja), zatiaľ čo ABS sa uprednostňuje tam, kde záleží na výkone.

Aká je úloha očkovaného kopolyméru v ABS?

Vrúbľovaný kopolymér – reťazce SAN chemicky viazané na povrch častíc polybutadiénovej gumy – pôsobí ako kompatibilizátor medzi kaučukovou a matricovou fázou . Bez vrúbľovania by boli častice gumy jednoducho nekompatibilné s matricou SAN a pri namáhaní by sa skôr vytiahli, než aby sa deformovali, aby absorbovali energiu. Vrúbľovaná škrupina SAN fyzicky spája dve fázy, čím zaisťuje, že napätie sa počas nárazu efektívne prenesie z matrice na častice gumy, čo umožňuje fungovanie mechanizmov kavitácie a popraskania, ktoré rozptyľujú energiu.

Ako sa ABS používa v automobilovom priemysle?

ABS sa široko používa v interiérových aplikáciách automobilov: prístrojové panely, obloženie dverí, kryty stĺpikov, kryty vnútorných zrkadiel a škrupiny operadiel sedadiel. Galvanicky pokovovaný ABS sa používa na vonkajšie obloženie vrátane mriežky chladiča, kľučiek dverí a krytov zrkadiel. ABS spomaľujúce horenie sa používa v krytoch elektrických konektorov a krytoch poistkových skríň. V mnohých z týchto aplikácií ABS priamo konkuruje inžiniersky nylonový plast (PA6, PA66), pričom výber závisí od požadovanej tepelnej odolnosti, chemickej expozície a špecifikácií povrchovej úpravy každej časti.

Čo sa stane, ak ABS nie je pred spracovaním vysušené?

ABS absorbuje vlhkosť z atmosféry, typicky dosahuje 0,2-0,3% vlhkosti v rovnováhe za okolitých podmienok. Ak sa spracuje bez sušenia, vlhkosť sa v horúcom sude vyparí a vytvorí škvrny, strieborné pruhy a povrchové bubliny na lisovanej časti. V závažných prípadoch môže hydrolytická degradácia matrice SAN znížiť molekulovú hmotnosť, čím sa natrvalo zníži rázová húževnatosť a viskozita taveniny. Štandardnou praxou je sušenie peliet ABS pri teplote 80 °C počas 2–4 hodín v odvlhčovacej sušičke na vlhkosť pod 0,1 % pred spracovaním. Táto požiadavka na sušenie je podobná, ale menej náročná ako technický nylonový plast, ktorý sa musí vysušiť dôkladnejšie (4–8 hodín pri 80–90 °C) kvôli vyššej absorpcii vlhkosti.

PREDCHÁDZAJÚCI：Aký silný je polykarbonát? Údaje o rázovej a ťahovej sileĎALŠÍ：Ako sa vyrába teflón? Proces PTFE a nové nylonové materiály