Što je ABS plastika? Ocjene, svojstva i stvarne granice

ABS je jedan od onih materijala koji izgleda jednostavno dok projekt ne prijeđe iz ranog crteža u stvarnu proizvodnju. Poznat je, široko dostupan i lako ga je opisati širokim pojmovima: prilično krut, žilav, lako se boji i prikladan za mnoge lijevane i ekstrudirane dijelove. To poznavanje također je razlog zašto se specifikacije ponekad zaustavljaju na jednoj riječi: ABS.

 

Za rani koncept to bi moglo biti dovoljno. Za proizvodnju često nije.

ABS je kratica za akrilonitril butadien stiren, ali naziv opisuje obitelj materijala, a ne jednu fiksnu formulaciju. Proizvođači prilagođavaju strukturu i formulaciju polimera kako bi naglasili različita svojstva, zbog čega se ABS među ostalim prodaje u općoj{1}}namjeni, visoko-protočnoj, visoko-udarnoj,-otpornoj na toplinu, galvanskoj,-otpornoj na plamen i ekstruziji.

 

Razlike nisu samo marketinške oznake. Mogu biti dovoljno veliki da promijene način obrade materijala i rad gotovog dijela.

 

Dva TAIRILAC razreda daju koristan primjer. AE8000-H identificiran je kao vrsta ekstruzije, dok je AG15A1-H klasa opće namjene. U tehničkim tablicama proizvođača od 22. svibnja 2020. oba navode vlačnu čvrstoću od 43 MPa. Kad bi vlačna čvrstoća bila jedina brojka koja se uspoređuje, ne bi bilo razloga za njihovu razliku.

 

Ostali podaci govore drugu priču.

 

Vlasništvo	AE8000-H Ekstruzijski stupanj	AG15A1-H Klasa opće namjene
Indeks tečenja taline, 220 stupnjeva × 10 kg	5,4 g/10 min	22 g/10 min
Izod udar s urezima, 23 stupnja, 4 mm	41 kJ/m²	25 kJ/m²
Vlačna čvrstoća, 23 stupnja	43 MPa	43 MPa
Modul savijanja, 23 stupnja	2050 MPa	2550 MPa
Vicat točka omekšavanja, 50 N	94 stupnja	93 stupnja
HDT, 1,8 MPa, nežaren	88 stupnjeva	86 stupanj

 

Pri istim-uvjetima ispitivanja protoka taline,-grada opće namjene ima otprilike četiri puta veći MFI od navedenog. Stupanj ekstruzije također pokazuje veći Izod udar s urezima i niži modul savijanja. Nijedna ocjena nije univerzalno bolja; oni su jednostavno formulirani oko različitih prioriteta.

 

To je prva stvar koju vrijedi razumjeti o ABS-u. Poznato ime materijala ne uklanja potrebu za identifikacijom stupnja.

Traženje svojstava ABS-a često proizvodi zbunjujuću mješavinu vrijednosti. Jedan izvor može pokazati vlačnu čvrstoću oko 40 MPa, drugi daje širi raspon, a proizvođačka ploča za određenu smolu može opet biti drugačija.

Većina prividnih proturječja dolazi od činjenice da izvori odgovaraju na različita pitanja.

Opća referenca opisuje ABS kao obitelj materijala. Baza podataka materijala može kombinirati podatke iz više komercijalnih razreda i stoga prikazati raspon. SpecialChem, na primjer, trenutno navodi vlačnu čvrstoću na prekid oko 29,8–43 MPa i modul savijanja oko 1,6–2,4 GPa. Te su brojke korisne za razumijevanje približnog teritorija koji ABS zauzima, ali nisu dovoljne za određivanje proizvodne smole.

Podatkovna tablica s imenom proizvođača mnogo je korisnija kada projekt postane ozbiljan jer identificira stvarnu ocjenu i obično navodi metodu ispitivanja ili stanje. Čak i tada, brojeve treba uspoređivati ​​samo ako su uvjeti kompatibilni.

Tok taline je dobar primjer. Vrijednost izmjerena na 200 stupnjeva pod opterećenjem od 5 kg ne može se smatrati ekvivalentnom onoj izmjerenoj na 220 stupnjeva ispod 10 kg. Isti oprez vrijedi i za udarnu čvrstoću, gdje Izod i Charpy metode, stanje zareza i geometrija uzorka utječu na rezultat. HDT se mijenja s primijenjenim naprezanjem i pripremom uzorka. Zažarene i nežarene vrijednosti također se mogu prijaviti odvojeno.

Ovo je jednako važno za kupnju kao i za dizajn. Broj svojstva lako može izgubiti svoj izvorni ispitni uvjet dok se premješta iz podatkovne tablice smole u crtež kupca, ponudu ili interni popis materijala. Jednom kada taj kontekst nestane, precizan-broj može postati iznenađujuće dvosmislen.

Datum podatkovne tablice također je dio tog konteksta. 2020 AE8000-H list izvještava o 5,4 g/10 min na 220 stupnjeva × 10 kg. Trenutačne online informacije FCFC-a nisu u potpunosti u skladu s tom povijesnom tablicom: detaljna tablica svojstava trenutno pokazuje 6,0 g/10 min, dok drugo područje iste stranice uživo još uvijek pokazuje 5,4.

Za materijalno obrazovanje, to je zanimljiva ilustracija kako se objavljeni podaci razvijaju. Za proizvodnu specifikaciju, odgovor bi trebao biti jednostavniji: identificirajte proizvođača i ocjenu i radite s trenutnom podatkovnom tablicom-kontroliranom verzijom, a ne s brojem kopiranim s web stranice.

ABS dobro funkcionira u mnogim proizvodima za unutarnju upotrebu jer su njegova svojstva razumno uravnotežena. Problemi se obično pojavljuju kada projekt od materijala traži nešto izvan tog ugodnog raspona, osobito kod dugotrajnog-izlaganja UV zračenju, agresivnih kemikalija ili povišene temperature.

Izlaganje na otvorenom

Nezaštićeni ABS obično nije prvi materijal koji se odabire za dugotrajne vanjske uvjete.

Ranjivi dio strukture je uglavnom polibutadienska faza. Pod UV izlaganjem, foto-oksidacija može dovesti do žutila površine i krtosti. Važno je da vidljiva promjena boje nije nužno cijeli problem.

Studija CSIRO-a o komercijalnoj smoli za cijevi od ABS-a koristila je ubrzano trošenje ksenonskim-lukom kako bi istražila ovo ponašanje. Istraživači su uočili žuto{2}}smeđu promjenu boje u ranoj fazi programa izlaganja i izvijestili o značajnom smanjenju otpornosti na udar, s 214 na približno 60 kJ/m². Nakon izlaganja koje odgovara 12 mjeseci simuliranog prirodnog trošenja u njihovom testnom modelu, dubina promjene boje bila je oko 0,1 mm.

Studija je korisna jer pokazuje da relativno plitka degradirana površina može imati mnogo veći učinak na performanse udarca nego što to može sugerirati njena dubina. Ne bi se trebao pretvoriti u fiksni radni vijek na otvorenom za ABS. Rad je uključivao jednu smolu, jedan ispitni program i jedan skup ekoloških pretpostavki. Rad također sadrži nedosljednu pretvorbu sati-u-mjesec u jednom odjeljku, tako da sporna pretvorba vremena nije korisna kao brojka dizajna.

Za pravi proizvod, pitanja su praktičnija. Hoće li profil stalno biti na otvorenom ili samo povremeno vidjeti sunčevu svjetlost? Je li zadržavanje boje važno? Je li dio kozmetički, strukturni ili oboje? Je li dostupan UV{1}}stabilizirani ABS stupanj ili bi ASA bila prikladnija početna točka?

ASA se obično nudi posebno za aplikacije-otporne na vremenske uvjete, što ga čini prirodnom usporedbom kada dugoročni{1}} vanjski izgled i UV performanse dominiraju zahtjevima. To još uvijek ne znači da je svaki ASA stupanj automatski bolji od svakog ABS razreda; stvarna usporedba pripada razini razreda.

Kemikalije

Kemijska otpornost još je jedno područje u kojem generička ABS karta može odvesti projekt samo tako daleko.

ABS ima korisnu otpornost u mnogim normalnim okruženjima, ali aromatski i halogenirani ugljikovodici, ketoni i esteri su među skupinama otapala koja se obično identificiraju kao problematična. Stvarno ponašanje gotovog dijela također ovisi o koncentraciji, temperaturi, vremenu kontakta i mehaničkom naprezanju.

Ovo postaje relevantno u primjenama koje uključuju tekućine za čišćenje, ljepila, maziva ili procesne kemikalije. Materijal koji preživi povremeno brisanje možda se neće ponašati na isti način pod opetovanim izlaganjem, uranjanjem ili kontaktom pod stresom.

Iz tog razloga "otporan na kemikalije" sam po sebi nije posebno koristan zahtjev. Imenovanje stvarne kemikalije i uvjeta usluge dobavljaču daje nešto što se može provjeriti u odnosu na podatke o smoli ili, gdje je potrebno, testirati.

Vrućina

Toplinske podatke lako je pogrešno pročitati jer brojke izgledaju kao temperaturne granice.

U dva gornja primjera TAIRILAC-a, nežaljeni HDT pri 1,8 MPa prijavljen je kao 88 stupnjeva i 86 stupnjeva. Njihove Vicat temperature omekšavanja su u sličnom rasponu. Bilo bi primamljivo svesti to na jednostavnu izjavu poput "ABS može raditi oko 90 stupnjeva", ali to nije ono što testovi pokazuju.

HDT opisuje deformaciju pod određenim opterećenjem u definiranom testu. Vicat mjeri drugu vrstu toplinskog odgovora. Niti jedno nije izravna kontinuirana-upotreba-ocjena temperature za gotov profil.

Na dugačku komponentu pod opterećenjem također mogu utjecati puzanje, toplinski ciklusi, naprezanje sklopa i količina dimenzionalnog pomicanja koju aplikacija može tolerirati. Kućište koje nakratko dostigne povišenu temperaturu i dugačak profil koji godinama mora ostati ravan su različiti problemi čak i ako su oboje izrađeni od ABS-a.

Kada je toplina važna, radni raspon i stanje opterećenja korisniji su od generičkog ograničenja temperature.

Izbor materijala ponovno se mijenja kada se dio ekstrudira

Velika količina informacija o ABS-u na internetu napisana je o injekcijskom prešanju, što ima smisla s obzirom na to koliko se materijal široko koristi za kućišta, poklopce i oblikovane strukturne komponente. Ekstruzija profila postavlja različite zahtjeve za smolu.

 

U kalupu, materijal ispunjava zatvorenu šupljinu i podržava ga dok se hladi. Ekstrudirani profil neprekidno napušta matricu i mora ostati kontroliran dok se dimenzioniranjem i hlađenjem određuju njegove konačne dimenzije. Jednom kada odjeljak uključuje šuplje komore, tanka lica, teška rebra ili asimetričnu distribuciju stijenki, ponašanje materijala i geometrija počinju komunicirati na načine koji nisu očiti iz osnovne tablice svojstava.

 

Ovo je jedan od razloga zbog-zašto referentni dio od ABS-a lijevanim brizganjem nije dovoljan da kvalificira ocjenu za dugu ekstruziju.

 

Razmotrite relativno malo oblikovano kućište i šuplji profil od 1,5 - metara. Oba mogu imati oznaku ABS i oba mogu imati slične zahtjeve čvrstoće na sobnoj temperaturi. Ekstruzija, međutim, također mora kontinuirano održavati svoj oblik nakon izlaska iz matrice. Neravni zidovi mogu se hladiti različitim brzinama, teža rebra mogu povući susjednu kozmetičku površinu, a asimetrični presjek može otežati kontrolu dimenzija.

 

U tom trenutku relevantno pitanje više nije jednostavno ima li ABS odgovarajuću vlačnu čvrstoću ili čvrstoću na udar. Ocjena mora raditi s odjeljkom.

 

To je i razlog zašto su generičke izjave o "standardnoj debljini stijenke ABS-a" ili "normalnoj toleranciji ekstruzije ABS-a" ograničene vrijednosti. Značajna tolerancija ovisi o geometriji profila, smoli, alatu, rasporedu hlađenja, metodi mjerenja i kriterijima prihvatljivosti. Ista nazivna tolerancija može biti rutinska na jednom dijelu i nerealna na drugom.

 

Podaci o-toku taline pomažu u opisivanju dijela slike obrade, ali ih ne treba tretirati kao univerzalni prag-klase ekstruzije. Ranija usporedba TAIRILAC-a pokazuje da jedan proizvođač namjerno postavlja svoju vrstu ekstruzije na mnogo manji protok od svoje-opće namjene pod istim uvjetima ispitivanja. To je koristan dokaz koliko se različito mogu formulirati stupnjevi, a ne pravilo koje se može primijeniti na svaku ABS smolu.

 

Za pravi profil, crtež je stoga dio materijalne rasprave. Smola se ne može procijeniti potpuno odvojeno od geometrije u koju treba postati.

Usporedbe materijala su korisnije kada započnu s razlogom zbog kojeg se drugi materijal razmatra.

Ako je otpornost na vanjske uvjete pokretač rasprave, ASA pripada užem izboru jer su otpornost na vremenske uvjete i postojanost boje ključni za način na koji su ASA stupnjevi pozicionirani.

Ako prozirnost, vrlo visoka učinkovitost pri udaru ili viši toplinski zahtjevi postanu važni, polikarbonat bi mogao zaslužiti razmatranje.

Čvrsti PVC može biti jači kandidat ako je projekt već usklađen s posebnom ravnotežom krutosti, kemijskog ponašanja, otpornosti na plamen, cijene i karakteristika ekstruzije PVC-a.

Niti jedna od tih usporedbi ne može se ispravno riješiti s generičkom tablicom koja daje jednu vrijednost za "ABS", jednu za "PVC" i jednu za "PC". Sve tri su široke obitelji komercijalnih materijala sa specijaliziranim ocjenama.

Ponašanje plamena pokazuje zašto je to važno. Dva TAIRILAC stupnja o kojima smo govorili ranije prijavljeni su kao UL 94 HB pri navedenoj debljini. Taj rezultat pripada tim dvjema stupnjevima te debljine; ne utvrđuje klasifikaciju plamena za ABS kao cjelinu. Isti princip vrijedi i kada se uspoređuje određena vrsta PVC-a ili PC-a.

Korisni slijed je prvo definirati zahtjev, zatim suziti obitelj materijala i usporediti stvarne komercijalne ocjene kada uži izbor postane ozbiljan.

Za projekte koji su još uvijek u fazi -šireg odabira materijala, našvodič za odabir materijala za ekstruzijudetaljnije pokriva tu odluku.

Crtež ne mora reproducirati cijelu podatkovnu tablicu smole, ali treba sadržavati dovoljno informacija kako bi zahtjev za materijal bio ponovljiv.

ISO 19062-1:2015 trenutno je objavljena ISO norma označavanja ABS materijala za kalupljenje i ekstruziju. Njegov javni opis koristi četiri značajna svojstva: Vicatovu temperaturu omekšavanja, protok mase taline, udarnu čvrstoću s urezima po Charpyju i vlačni modul. Također uzima u obzir faktore kao što su sastav, namjeravana primjena ili način obrade, aditivi, bojila, punila i ojačanje.

Stariji ISO 2580-1:2002 je povučen i zamijenjen ISO 19062-1.

ASTM D4673-23 pruža još jednu klasifikaciju i sustav označavanja linija za ABS materijale za kalupljenje i ekstruziju u SAD-u Jedna je rečenica u njegovom opsegu posebno korisna: sustav je namijenjen pozivanju materijala koji se koriste za izradu dijelova, a ne samom odabiru materijala.

Ta razlika odražava ono što se događa u praksi. Standard može pomoći dvjema stranama da dosljedno identificiraju materijal, ali ne može odlučiti odgovara li taj materijal dijelu.

Za neke projekte, najpouzdanija specifikacija je jednostavno proizvođač i točna ocjena. Drugi trebaju dodatnu kontrolu nad protokom taline, performansama udarca, bojom, aditivima, toplinskim ponašanjem ili izloženošću okolišu. Koja polja pripadaju crtežu ovisi o tome što bi zapravo uzrokovalo kvar ili neprihvatljivost proizvoda.

Profil koji će se koristiti u zatvorenom prostoru na umjerenoj temperaturi može zahtijevati relativno malo dodatnih informacija. Vidljivi vanjski profil izložen sunčevoj svjetlosti, kemikalijama za čišćenje i dimenzionalnim ograničenjima treba mnogo više.

Prije nego što se ABS profil pregleda za proizvodnju, najkorisnije informacije su obično jednostavne: crtež presjeka, predviđeno okruženje, radna temperatura, izloženost UV zračenju, sve relevantne kemikalije, zahtjevi za izgled i očekivani obujam proizvodnje. Ti unosi otkrivaju puno više od druge generičke tablice svojstava ABS-a.

Nakon što su smola i presjek razumno definirani, sušenje, stanje taline, alati, dimenzioniranje i kontrola procesa postaju posebna rasprava. Te su teme pokrivene u našemVodič za proces ekstruzije ABS-a.

Za šuplje ili geometrijski zahtjevne presjeke našvodilica za istiskivanje šupljeg profilaobjašnjava zašto raspodjela zidova i geometrija presjeka imaju tako snažan utjecaj na kontrolu dimenzija.

Ako trenutni crtež kaže samoABS, to ne znači nužno da je materijalni oblačić pogrešan. To znači da iza toga još uvijek mogu biti skrivene odluke.

Slanje nacrta presjeka zajedno s uvjetima usluge obično je najbrži način da saznate koja je od tih odluka zapravo važna.

Pošaljite nam svoj crtež ili projektne zahtjeve