Hoe wordt acrylonitril-butadieen-styreen gemaakt: het complete productieproces
Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) wordt geproduceerd via een proces dat wordt genoemd emulsie of continue massapolymerisatie , waarin drie monomeren – acrylonitril, butadieen en styreen – chemisch gebonden zijn tot een taai, slagvast thermoplastisch materiaal. Het resultaat is een van de meest gebruikte technische kunststoffen ter wereld, die overal in te vinden is, van autodashboards tot LEGO-stenen. De grootste structurele concurrent in veel industriële toepassingen is dat wel technisch nylon plastic , met name nylon 6 en nylon 6/6, hoewel de twee aanzienlijk verschillen in de manier waarop ze zijn gemaakt en hoe ze presteren.
Om te begrijpen hoe ABS wordt vervaardigd, helpt het om te weten wat elk van de drie monomeren bijdraagt: acrylonitril biedt chemische en thermische weersten; butadieen levert taaiheid en slagvastheid bij lage temperaturen; en styreen geeft het materiaal zijn stijfheid, oppervlakteafwerking en verwerkingsgemak. De relatieve verhoudingen van deze drie componenten zijn doorgaans rond 20–30% acrylonitril, 5–30% butadieen en 40–60% styreen — kan worden aangepast om de eigenschappen van het uiteindelijke plastic af te stemmen op specifieke eindgebruikseisen.
Dit artikel behandelt stapsgewijze de chemie en techniek achter de productie van ABS, hoe het verschilt van andere technische kunststoffen, waaronder nylon, en welke factoren de kwaliteit en prestaties van het uiteindelijke materiaal beïnvloeden.
De drie ruwe monomeren en waar ze vandaan komen
De productie van ABS begint op monomeerniveau. Elk van de drie grondstoffen is afkomstig van petrochemische grondstoffen en vereist een eigen toeleveringsketen voordat het de ABS-polymerisatiereactor binnengaat.
Acrylonitril (AN)
Acrylonitril wordt voornamelijk geproduceerd via de Sohio-proces (SOHIO-ammoxidatie). , waarin propyleen reageert met ammoniak en zuurstof via een katalysator bij temperaturen van 400–510 °C. De mondiale productiecapaciteit voor acrylonitril is overschreden 7 miljoen ton per jaar volgens recente sectorrapporten (IHS Markit, 2023). In ABS is het acrylonitrilgehalte direct verantwoordelijk voor de chemische weerstand tegen oliën, vetten en verdunde zuren, en verhoogt het ook de warmteafbuigingstemperatuur van het voltooide onderdeel.
Butadieen (BD)
Butadieen is een bijproduct van het stoomkraken van nafta of ethaan dat wordt gebruikt om ethyleen te produceren. Het wordt teruggewonnen en gezuiverd uit de C4-fractie van de krakerproductie. De dubbele bindingen van butadieen maken het zeer reactief bij polymerisatie door vrije radicalen, en de fase van polybutadieenrubber (PBR) die het vormt in ABS geeft het materiaal zijn karakteristieke taaiheid en slagvastheid – zelfs bij temperaturen zo laag als -40°C . Deze prestaties bij lage temperaturen zijn een gebied waarop ABS beter presteert dan vele soorten technisch nylonplastic, dat in koude omgevingen broos kan worden, tenzij specifiek aangepast.
Styreen (SM)
Styreen wordt geproduceerd door de dehydrogenering van ethylbenzeen, dat zelf is gemaakt uit benzeen en ethyleen. De mondiale styreencapaciteit bedraagt ongeveer 35 à 38 miljoen ton per jaar (ICIS, 2023), waardoor het een van de meest voorkomende petrochemische tussenproducten ter wereld is. In ABS is styreen qua gewicht het dominante monomeer en is verantwoordelijk voor de stijfheid, glans en uitstekende verwerkbaarheid van het materiaal bij spuitgieten en extrusie.
Twee primaire productiemethoden voor ABS
Er zijn twee belangrijke industriële routes voor het maken van ABS: emulsie polymerisatie and continue massa-(bulk)polymerisatie . Een derde, minder gebruikelijke methode is suspensiepolymerisatie. Elke methode produceert ABS met enigszins verschillende morfologische kenmerken, en beide worden nog steeds commercieel gebruikt.
Emulsiepolymerisatie (meest voorkomende)
Emulsiepolymerisatie is het meest gebruikte industriële proces voor de productie van ABS en is verantwoordelijk voor het grootste deel van de mondiale productie. Het wordt in twee fasen uitgevoerd:
- Fase 1 — Synthese van polybutadieenlatex: Butadieenmonomeer wordt in water geëmulgeerd met een oppervlakteactieve stof en gepolymeriseerd met behulp van een vrije radicaalinitiator (gewoonlijk persulfaten of redoxsystemen) bij 50–80 ° C om polybutadieenrubberlatexdeeltjes te vormen. De deeltjesgrootte wordt zorgvuldig gecontroleerd, doorgaans in het bereik van 100–400 nanometer , omdat dit de impacteigenschappen van het uiteindelijke ABS rechtstreeks beïnvloedt. Kleinere deeltjes geven een hogere glans maar een lagere slagsterkte; grotere deeltjes produceren een hogere taaiheid.
- Fase 2 — Entcopolymerisatie: De polybutadieenlatex wordt gemengd met acrylonitril- en styreenmonomeren, samen met extra initiator en emulgator. De monomeren van styreen en acrylonitril polymeriseren op de oppervlakken van de rubberdeeltjes door middel van enten met vrije radicalen, en vormen in oplossing vrije SAN-copolymeerketens (styreen-acrylonitril). Het resultaat is een complexe tweefasenstructuur: rubberdeeltjes bedekt met geënt SAN, gedispergeerd in een continue SAN-matrix.
- Fase 3 — Stolling en droging: De latex wordt gedestabiliseerd door toevoeging van coagulatiemiddelen (zuren of zouten) waardoor de deeltjes gaan uitvlokken. De natte koek wordt vervolgens gewassen, ontwaterd en gedroogd om ABS-poeder of -kruimels te produceren, die later worden gemengd en gepelletiseerd.
Een belangrijk voordeel van emulsiepolymerisatie is de nauwkeurige controle over de rubberdeeltjesgrootte en de entdichtheid, waardoor producenten de slagsterkte en het uiterlijk van het oppervlak kunnen verfijnen. Het proces is echter waterintensief en genereert afvalwater dat moet worden behandeld.
Continue massa-(bulk)polymerisatie
Continue massapolymerisatie, ook wel bekend als de bulkproces of oplossingsproces - lost polybutadieenrubber rechtstreeks op in een mengsel van styreen- en acrylonitrilmonomeren, zonder water. Het opgeloste rubber ondergaat fase-inversie naarmate de polymerisatie vordert: wat begint als rubber in een monomeeroplossing, verandert in afzonderlijke rubberdeeltjes verspreid in een vaste SAN-matrix naarmate de conversie toeneemt. Dit proces wordt gebruikt door verschillende grote producenten, waaronder INEOS Styrolution en Trinseo, en produceert ABS lagere niveaus van restmonomeer en een betere kleurconsistentie dan door emulsie geproduceerde kwaliteiten, waardoor het zeer geschikt is voor medische toepassingen en toepassingen die met voedsel in aanraking komen.
Vergeleken met emulsiepolymerisatie genereert het bulkproces geen afvalwater, maar is het moeilijker om de morfologie van rubberdeeltjes te controleren, en produceert het doorgaans ABS met een iets lagere slagsterkte. Veel producenten combineren emulsie-ABS en bulk-SAN om een combinatie van impactprestaties en visuele helderheid te bereiken.
De microstructuur die ABS laat werken
Wat ABS onderscheidt van eenvoudigere kunststoffen zoals polystyreen of nylon voor algemeen gebruik, is het materiaal tweefasige morfologie : een stijve glasachtige matrix van styreen-acrylonitril (SAN) copolymeer met overal verspreide rubberdeeltjes. Wanneer een schok of scheur zich door het materiaal probeert te verspreiden, komt deze in aanraking met de rubberdeeltjes, die fungeren als energieabsorbeerders. De rubberdeeltjes caviteren (vormen kleine interne holtes) en veroorzaken plastische vervorming – een mechanisme dat wordt genoemd rubberverharding — waardoor de breukenergie wordt afgevoerd en bros falen wordt voorkomen.
Dit mechanisme voor het versterken van rubber is goed bekend en uitgebreid bestudeerd. Volgens Bucknall (1977), en later bevestigd door talrijke TEM-onderzoeken, hangt de effectiviteit van het harden van rubber in ABS af van:
- Rubberdeeltjesgrootte (optimaal bereik: 0,1–1,0 µm)
- Mate van enting tussen rubber en SAN-matrix
- Rubbergehalte (doorgaans 15-25% van het gewicht van het uiteindelijke ABS)
- Crosslinkdichtheid binnen de rubberfase
- Compatibiliteit tussen geënt rubber en de SAN-matrix
Deze microstructurele techniek is één van de redenen waarom ABS een prijspremie oplegt ten opzichte van gewone kunststoffen en aanzienlijk meer geavanceerde productiekennis vereist dan eenvoudige condensatiepolymeren zoals technisch nylon plastic .
Compounding, pelletisering en additieve integratie
Ruw ABS-poeder of -kruimel uit de polymerisatiereactor is nog geen eindproduct. Het moet via a samengestelde stap , waarin het in de smelt wordt gemengd met een reeks additieven om de gewenste uiteindelijke eigenschappen te bereiken. Dit wordt doorgaans gedaan op een dubbelschroefsextruder die werkt bij smelttemperaturen van 200–240°C .
| Additief type | Typische belasting (%) | Functie in ABS |
|---|---|---|
| Thermische stabilisatoren | 0,1–0,5 | Voorkom afbraak van butadieenrubber bij verwerkingstemperaturen |
| Antioxidanten | 0,1–0,3 | Beschermen tegen oxidatie tijdens verwerking en service |
| UV-stabilisatoren | 0,2–1,0 | Verminder vergeling en oppervlaktekrijt bij buitentoepassingen |
| Vlamvertragers | 10–20 | Behaal UL 94 V-0- of V-2-classificaties voor elektronicabehuizingen |
| Smeermiddelen | 0,5–2,0 | Verbeter de vormlossing en verminder de smeltviscositeit |
| Kleurstoffen / pigmenten | 0,1–3,0 | Zorg voor kleur zonder dat schilderen nodig is |
| Glasvezelversterking | 10–30 | Verhoog de stijfheid en de warmteafbuigingstemperatuur |
| Impactmodificatoren | 2–10 | Verhoog de impact bij lage temperaturen nog verder voor veeleisende toepassingen |
Na het compounderen wordt het gesmolten mengsel door een matrijs geëxtrudeerd, in een waterbad gekoeld en in uniforme pellets gesneden. Deze pellets – doorgaans met een diameter van 2 à 4 mm – zijn wat converters (spuitgietmachines, extruders en blaasvormers) kopen om hun onderdelen te maken. De pelletiseringsstap zorgt ook voor een homogeen mengsel: een eventuele ongelijkmatige verdeling van rubberdeeltjes of additieven uit de reactor wordt gecorrigeerd tijdens het high-shear mengen in de dubbelschroefsextruder.
ABS versus technisch nylon plastic: verschillen in productie en eigendom
ABS- en technisch nylon plastic (voornamelijk nylon 6, nylon 6/6 en nylon 12) zijn beide belangrijke leden van de familie van technische thermoplasten, maar ze worden gemaakt via een geheel andere chemie en bieden verschillende prestatieprofielen. Het begrijpen van deze verschillen is essentieel voor de materiaalkeuze bij het productontwerp.
ABS
- Gemaakt door vrije radicaaladditiepolymerisatie (emulsie of bulk)
- Geen condensatiebijproducten – er komt geen water vrij tijdens de polymerisatie
- Amorfe structuur – geen scherp smeltpunt, breed verwerkingsvenster
- Lage vochtopname (<0,5% ASTM D570) — maatvast in vochtige omgevingen
- Warmtedoorbuigingstemperatuur (HDT): 80–100°C (ongevuld), tot 120°C (hittegestabiliseerde kwaliteiten)
- Uitstekende oppervlakteafwerking, gemakkelijk te schilderen, te beplakken of te lijmen
- Beperkte chemische bestendigheid tegen ketonen, esters en gechloreerde oplosmiddelen
Techniek nylon kunststof
- Gemaakt door condensatiepolymerisatie (stapsgewijze groei) - water komt vrij als bijproduct
- Semi-kristallijne structuur — scherp smeltpunt (220–265°C voor PA66)
- Hogere continue gebruikstemperatuur: 120–150°C (ongevuld PA66)
- Hoge vochtopname (1–9% afhankelijk van de kwaliteit) — beïnvloedt de maatvastheid
- Superieure chemische weerstand tegen koolwaterstoffen, brandstoffen en smeeroliën
- Uitstekende vermoeidheids- en slijtvastheid – bij voorkeur voor tandwielen en lagers
- Vereist drogen vóór verwerking (doorgaans 4–8 uur bij 80°C)
In de praktijk heeft ABS de neiging te domineren in consumentenelektronica, auto-interieurs, behuizingen van apparaten en speelgoed, waar oppervlaktekwaliteit, maatvastheid en gemak van secundaire bewerkingen (lakken, beplating) prioriteiten zijn. Techniek nylon plastic , vooral met glas gevuld PA66 en PA6, domineert in auto-onderdelen onder de motorkap, behuizingen van elektrisch gereedschap en industriële tandwielen - toepassingen die een hogere hittebestendigheid en een betere weerstand tegen blootstelling aan brandstof en olie vereisen.
Er is ook een grote categorie ABS/nylon-legeringen (ABS PA-mengsels), waarbij de twee polymeren samen met compatibilisatoren worden gemengd om een balans tussen taaiheid, chemische bestendigheid en oppervlakteafwerking te bereiken die door geen van beide materialen alleen kan worden bereikt. Deze legeringen worden gebruikt in auto-exterieurbekleding en handgrepen van elektrisch gereedschap.
Speciale ABS-kwaliteiten en hoe hun productie verschilt
Het hierboven beschreven standaard ABS is slechts het startpunt. Producenten bieden tientallen speciale kwaliteiten, die elk aanpassingen aan het polymerisatieproces of de samenstellingsformulering vereisen:
ABS voor hoge temperaturen
Bereikt door een deel van het styreen te vervangen door alfa-methylstyreen (AMS) of N-fenylmaleimide (NPMI) comonomeren. Deze starre ring- of volumineuze monomeren verhogen de glasovergangstemperatuur van de SAN-matrix van ongeveer 105°C naar 120–130°C , waardoor de bruikbaarheid in auto-interieurtoepassingen wordt vergroot. ABS voor hoge temperaturen wordt steeds vaker gepositioneerd als een direct alternatief voor sommige technische nylonkunststofsoorten in toepassingen waarbij maatvastheid bij verhoogde temperaturen nodig is, maar de vochtopname moet worden geminimaliseerd.
Vlamvertragend ABS
Geproduceerd door standaard ABS te combineren met broomhoudende of op fosfor gebaseerde vlamvertragers en antimoontrioxide-synergisten. Om aan deze eisen te voldoen, zijn vlamvertragende ABS-kwaliteiten vereist UL 94 V-0 bij een wanddikte van 1,5 mm, wat verplicht is voor de meeste elektronicabehuizingen. De toevoeging van vlamvertragers vermindert de slagsterkte doorgaans met 15-25%, dus het rubbergehalte en de deeltjesgrootte in FR-ABS-formuleringen worden ter compensatie vaak naar boven aangepast.
Galvaniserend ABS
Ontworpen voor chroomgalvanisatie en vereist een zeer specifieke controle van de morfologie van rubberdeeltjes. De butadieenrubberfase wordt tijdens de voorbehandeling selectief weggeëtst door chroomzuur, waardoor een micro-ruw oppervlak ontstaat dat de metaallaag verankert. ABS van galvanische kwaliteit heeft dit doorgaans hoger butadieengehalte (20–25%) en zorgvuldig gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling. Onderdelen moeten onder streng gecontroleerde omstandigheden worden gegoten; eventuele putsporen, vloeilijnen of restspanningen zullen door het geplateerde oppervlak heen zichtbaar zijn als defecten.
Transparant ABS (MABS)
Conventioneel ABS is ondoorzichtig omdat de rubberfase een andere brekingsindex heeft dan de SAN-matrix, waardoor licht wordt verstrooid. Transparante soorten – ook wel MABS of ABS-T genoemd – vervangen het butadieenrubber door methylmethacrylaat-butadieen-styreen (MBS)-rubber, waarvan de brekingsindex is afgestemd op de SAN-matrix. Het resultaat is een materiaal met lichtdoorlatendheid van 85–90% dat nog steeds een goede slagvastheid heeft en wordt gebruikt in cosmetische verpakkingen, verlichtingsdiffusers en medische apparaten.
ABS voor 3D-printen (FDM-kwaliteit)
ABS was een van de eerste materialen die werden gebruikt bij het 3D-printen van Fused Deposition Modeling (FDM) en wordt nog steeds veel gebruikt ondanks de concurrentie van PLA en PETG. ABS van FDM-kwaliteit wordt geproduceerd uit hetzelfde basispolymeer, maar moet voldoen aan strenge specificaties voor de smeltindex ( typisch 5–20 g/10 min bij 220°C/10 kg ), vochtgehalte (<0,1%) en uniformiteit van de pellets voordat ze tot filament worden geëxtrudeerd met een diameter van 1,75 mm of 2,85 mm met een tolerantie van ±0,02 mm.
Kwaliteitscontrole tijdens ABS-productie
De productie van ABS is in elke fase onderworpen aan strenge kwaliteitscontroles, van de zuiverheid van het ruwe monomeer tot het testen van de uiteindelijke pellets. Hieronder volgen de belangrijkste kwaliteitsparameters die worden gecontroleerd bij de industriële ABS-productie:
| Eigendom | Testmethode | Typisch bereik voor ABS voor algemeen gebruik |
|---|---|---|
| Smeltstroomindex (MFI) | ISO 1133 / ASTM D1238 | 5–30 g/10 min (220°C, 10 kg) |
| Izod slagvastheid (gekerfd) | ISO 180 / ASTM D256 | 150–400 J/m |
| Treksterkte bij breuk | ISO 527 / ASTM D638 | 38–50 MPa |
| Buigmodulus | ISO 178 / ASTM D790 | 2.000–2.800 MPa |
| Warmteafbuigingstemperatuur (HDT) | ISO 75 / ASTM D648 | 80–100°C bij 1,82 MPa |
| Vochtgehalte | Karl Fischer / Verlies bij drogen | <0,2% (voor verwerking) |
| Residueel monomeergehalte | GC-headspace-analyse | <100 ppm totale VOC's (kwaliteiten die in contact komen met levensmiddelen) |
| Kleur (geelheidsindex) | ASTM E313 | <10 (natuurlijke witte kwaliteiten) |
De deeltjesgrootte en -verdeling van rubber worden gekenmerkt door transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) of dynamische lichtverstrooiing (DLS) in het latexstadium. De mate van enting – de fractie SAN die chemisch aan de rubberdeeltjes is gebonden – wordt gemeten door middel van oplosmiddelextractie en is een kritische parameter voor het garanderen van een goede compatibiliteit tussen de rubber- en matrixfasen. Een entefficiëntie lager dan ongeveer 20–30% resulteert doorgaans in inferieure impactprestaties als gevolg van slechte hechting tussen rubbermatrix.
Milieuoverwegingen bij de productie van ABS
De productie van ABS heeft verschillende milieu-uitdagingen waar de industrie aan heeft gewerkt:
- Acrylonitril-toxiciteit: Acrylonitril is geclassificeerd als waarschijnlijk carcinogeen voor de mens (Groep 2A, IARC) en vereist strenge emissiecontroles bij ABS-polymerisatiefabrieken. Grenswaarden voor blootstelling op de werkplek worden doorgaans vastgesteld op 1–2 ppm TWA in de meeste rechtsgebieden.
- Afvalwater uit emulsieproces: De emulsieroute genereert aanzienlijke volumes coagulatieafvalwater dat oppervlakteactieve stoffen, coagulatiemiddelen en sporenmonomeren bevat die een biologische behandeling vereisen voordat ze worden geloosd.
- Recycleerbaarheid: ABS is technisch recyclebaar (harsidentificatiecode #7 of soms #9 in specifieke systemen), maar gemengde plastic afvalstromen maken het inzamelen en sorteren lastig. Postindustrieel ABS-maalgoed wordt routinematig hergebruikt in compounding, maar de recyclingpercentages van ABS na consumptie blijven wereldwijd laag.
- Biogebaseerde ABS-ontwikkeling: Er zijn onderzoeksprogramma's gaande om biobased acrylonitril te produceren uit propaan of 3-hydroxypropionzuur (bio-3-HPA), waardoor de afhankelijkheid van ABS van fossiel gewonnen propyleen zou worden verminderd. Verschillende bedrijven, waaronder Asahi Kasei en INEOS, hebben bio-AN-programma's op proefschaal aangekondigd vanaf 2023.
- Vergelijking met technisch nylon plastic: Vanuit het perspectief van de koolstofvoetafdruk technisch nylon plastic (PA6, PA66) en ABS hebben een vergelijkbare CO2-voetafdruk van begin tot eind – ongeveer 5 à 7 kg CO2e per kg polymeer – hoewel de exacte cijfers aanzienlijk variëren afhankelijk van de energiebron en de productie-efficiëntie. Voor nauwkeurigere waarden kunnen LCA-databases zoals ecoinvent 3.9 (2023) worden geraadpleegd.
Hoe ABS wordt verwerkt na productie
Zodra ABS-pellets de compoundeerlijn verlaten, worden ze door stroomafwaartse converters verwerkt tot afgewerkte onderdelen. De drie dominante verwerkingsmethoden zijn spuitgieten, extrusie en thermovormen, die elk gebruik maken van het uitstekende smeltverwerkingsgedrag van ABS.
Spuitgieten
Spuitgieten neemt het grootste deel van het ABS-verbruik voor zijn rekening. ABS wordt vóór verwerking gedroogd tot <0,1% vocht (doorgaans 2–4 uur bij 80 °C) en vervolgens in het vat gesmolten bij 200–240°C en geïnjecteerd in een stalen mal onder een druk van 50–150 MPa. Afhankelijk van de gewenste oppervlakteafwerking en cyclustijd worden matrijstemperaturen van 40–80°C gebruikt. ABS-krimp in de mal is typisch 0,4–0,7% , aanzienlijk lager dan technisch nylonplastic (0,8–2,0%), wat het matrijsontwerp vereenvoudigt en een betere maatnauwkeurigheid geeft.
Extrusie
ABS-platen en -profielen worden geproduceerd door extrusie met enkele of dubbele schroef. Plaatdiktes variëren van 0,5 mm tot 10 mm en worden veel gebruikt in thermovormtoepassingen, waaronder binnenbekledingen van koelkasten, bagageschalen en behuizingen voor medische apparatuur. ABS-buisextrusie wordt gebruikt in drain-waste-vent (DWV) sanitairsystemen in Noord-Amerika, waar ABS-buis concurreert met PVC-buis op basis van installatieflexibiliteit bij lagere temperaturen.
Thermovormen
ABS-platen worden gemakkelijk gethermovormd bij temperaturen van 150–175°C , ruim onder het verwerkingsvenster van de meeste technische nylonkunststoffen. Thermogevormd ABS wordt gebruikt voor voertuiginterieurpanelen, displays op verkooppunten en grootformaat behuizingen voor industriële apparatuur. Het materiaal kan worden getrokken tot een diepte-diameterverhouding van maximaal 1:1 zonder verdunningsproblemen bij vakkundige vormbewerkingen.
Mondiale ABS-markt en grote producenten
De mondiale ABS-markt werd gewaardeerd op ongeveer 25 à 27 miljard dollar in 2022 en zal naar verwachting tot 2028 groeien met een CAGR van 4 à 5%, aangedreven door de lichtgewicht auto's, de vraag naar consumentenelektronica en de adoptie van 3D-printen (MarketsandMarkets, Grand View Research, 2023). Azië-Pacific domineert de productie, terwijl China, Zuid-Korea en Taiwan ruimschoots verantwoordelijk zijn voor de productie 65% van de wereldwijde ABS-capaciteit .
De toonaangevende mondiale ABS-producenten zijn onder meer:
- INEOS Styrolution — 's werelds grootste producent van styreen, met ABS-activiteiten in Duitsland, België en de VS
- LG Chem — grote ABS-producent in Zuid-Korea, die wereldwijd aan OEM’s voor de auto- en elektronica-industrie levert
- SABIC — levert speciale ABS en ABS-legeringen voor automobiel- en medische toepassingen
- Chi Mei Corporation (Taiwan) — een van de grootste ABS-producenten in Azië-Pacific
- Toray Industries — produceert ABS en ABS/engineering nylon-kunststoflegeringen voor hoogwaardige toepassingen
- Trinseo — Noord-Amerikaanse en Europese ABS-producent die zich richt op elektronica en medische sector
In het technische nylonkunststofsegment zijn de belangrijkste concurrenten van ABS in overlappende toepassingsgebieden onder meer BASF (Ultramid PA6 en PA66), DuPont (Zytel nylon) en Lanxess (Durethan), die allemaal met glas gevulde kwaliteiten aanbieden die versterkt ABS uitdagen op het gebied van hittebestendigheid en stijfheid.
Veelgestelde vragen over ABS-productie
Waar staat ABS voor in kunststof?
ABS staat voor Acrylonitril-butadieen-styreen . Elk woord verwijst naar een van de drie monomeren waaruit het polymeer is gemaakt: acrylonitril (A), butadieen (B) en styreen (S). Het materiaal wordt een terpolymeer genoemd omdat het drie verschillende chemische bouwstenen bevat in plaats van één (homopolymeer) of twee (copolymeer).
Is ABS een thermoplastisch of thermohardend materiaal?
ABS is een thermoplastisch . Dit betekent dat het zacht wordt en vloeit bij verhitting boven de glasovergangstemperatuur (ongeveer 105°C) en opnieuw stolt bij afkoeling, zonder enige chemische verandering te ondergaan. Door dit gedrag kan ABS opnieuw worden verwerkt en gerecycled. Dit in tegenstelling tot thermoharders zoals epoxy- of fenolharsen, die tijdens het uitharden permanent verknopen en niet opnieuw kunnen worden gesmolten.
Wat is het verschil tussen emulsie-ABS en bulk-ABS?
Emulsie-ABS wordt gemaakt door de drie monomeren te polymeriseren in een emulsiesysteem op waterbasis, waardoor een zeer nauwkeurige controle van de rubberdeeltjesgrootte mogelijk is en ABS met uitstekende slagsterkte ontstaat. Bulk (massa) ABS lost rubber direct op in het monomeermengsel zonder water, waardoor het ontstaat betere kleur en lagere niveaus van restmonomeer maar iets minder slagsterkte. Het meeste commerciële ABS wordt geproduceerd door emulsiepolymerisatie, maar bulkkwaliteiten hebben de voorkeur voor medische toepassingen en toepassingen die in contact komen met voedsel.
Hoe verhoudt ABS zich qua sterkte tot technisch nylonplastic?
ABS voor algemeen gebruik heeft een treksterkte van 38–50 MPa en een buigmodulus van 2.000–2.800 MPa. Ongevuld technisch nylon plastic (PA66) heeft een vergelijkbare treksterkte (80 MPa geconditioneerd), maar wordt aanzienlijk beïnvloed door vocht, en daalt tot 50-60 MPa bij evenwicht bij een relatieve vochtigheid van 50%. Met glas gevuld nylon (30% GF PA66) bereikt een treksterkte van 180–200 MPa en een buigmodulus van 9.000–11.000 MPa, wat veel beter is dan standaard ABS. Met glas gevuld ABS bereikt slechts een treksterkte van 75–100 MPa en een buigmodulus van 5.000–7.000 MPa, waardoor het op structurele basis zwakker is dan gelijkwaardig glasgevuld nylon.
Waarom wordt ABS na verloop van tijd geel?
ABS vergeelt omdat de butadieenrubberfase gevoelig is voor UV-geïnduceerde oxidatie . De dubbele bindingen in de polybutadieenketens reageren met zuurstof en UV-licht en vormen chromofore afbraakproducten (carbonyl- en hydroxylgroepen) die in het zichtbare spectrum absorberen, waardoor een gele of bruine verkleuring ontstaat. UV-stabilisatoren (HALS – gehinderde amine-lichtstabilisatoren – en UV-absorbers) worden toegevoegd aan ABS van buitenkwaliteit om dit proces te vertragen. Vlamvertragende en hittegestabiliseerde ABS-soorten zijn ook gevoeliger voor vergeling als gevolg van de interactie van stabilisatorsystemen met de rubberfase bij verwerkingstemperaturen.
Kan ABS worden gerecycled?
Ja, ABS kan mechanisch gerecycled worden. Postindustrieel ABS-maalgoed wordt routinematig herverwerkt bij compoundeerwerkzaamheden met minimaal verlies aan eigendommen, als de vochtigheid onder controle wordt gehouden en de thermische geschiedenis niet overdreven is. Post-consumer ABS-recycling is een grotere uitdaging vanwege vervuiling, vermenging met andere kunststoffen en verlies aan slagsterkte als gevolg van degradatie van butadieenrubber tijdens gebruik. Chemische recycling van ABS – waarbij het wordt afgebroken tot de samenstellende monomeren – is technisch mogelijk door middel van pyrolyse, maar blijft kostbaar en is anno 2024 nog niet op grote schaal gecommercialiseerd.
Wat is het verschil tussen ABS en HIPS?
High-impact polystyreen (HIPS) wordt gemaakt met een soortgelijk rubberverhardingsmechanisme als ABS – polybutadieenrubber gedispergeerd in een polystyreenmatrix – maar zonder acrylonitril. Als gevolg hiervan heeft HIPS een lagere treksterkte (25–35 MPa versus 38–50 MPa voor ABS), een slechtere chemische weerstand en een lagere warmteafbuigingstemperatuur, maar het is aanzienlijk goedkoper. HIPS wordt gebruikt waar de kosten van het allergrootste belang zijn (wegwerpverpakkingen, displays op verkooppunten), terwijl ABS de voorkeur heeft waar prestaties ertoe doen.
Wat is de rol van het entcopolymeer in ABS?
Het entcopolymeer – SAN-ketens die chemisch gebonden zijn aan het oppervlak van polybutadieenrubberdeeltjes – werkt als een verenigbaar makend middel tussen de rubber- en matrixfasen . Zonder enten zouden de rubberdeeltjes eenvoudigweg incompatibel zijn met de SAN-matrix en zouden ze onder spanning uittrekken in plaats van te vervormen om energie te absorberen. De geënte SAN-schaal verbindt de twee fasen fysiek en zorgt ervoor dat de spanning tijdens de impact efficiënt wordt overgedragen van de matrix naar de rubberdeeltjes, waardoor de energiedissiperende cavitatie- en craquelémechanismen kunnen werken.
Hoe wordt ABS gebruikt in de auto-industrie?
ABS wordt veel gebruikt in auto-interieurtoepassingen: instrumentenpanelen, deurbekledingspanelen, stijlafdekkingen, binnenspiegelbehuizingen en rugleuningschalen. ABS van galvanische kwaliteit wordt gebruikt voor de buitenbekleding, inclusief grille-omlijstingen, deurgrepen en spiegelkappen. Vlamvertragend ABS wordt gebruikt in elektrische connectorbehuizingen en zekeringkastafdekkingen. Bij veel van deze toepassingen concurreert ABS rechtstreeks met technisch nylon plastic (PA6, PA66), waarbij de keuze afhangt van de vereiste hittebestendigheid, chemische blootstelling en specificaties van de oppervlakteafwerking van elk onderdeel.
Wat gebeurt er als ABS niet wordt gedroogd vóór verwerking?
ABS absorbeert vocht uit de atmosfeer en bereikt doorgaans 0,2–0,3% vocht bij evenwicht onder omgevingsomstandigheden. Bij verwerking zonder droging verdampt het vocht in het hete vat en ontstaat er vocht spreidsporen, zilveren strepen en oppervlaktebelletjes op het gegoten deel. In ernstige gevallen kan hydrolytische afbraak van de SAN-matrix het molecuulgewicht verminderen, waardoor de slagsterkte en de smeltviscositeit permanent worden verlaagd. Standaardpraktijk is het drogen van ABS-pellets bij 80°C gedurende 2-4 uur in een ontvochtigingsdroger tot een vochtgehalte van minder dan 0,1% voordat ze worden verwerkt. Deze droogbehoefte is vergelijkbaar met, maar minder veeleisend dan, technisch nylonplastic, dat grondiger moet worden gedroogd (4–8 uur bij 80–90°C) vanwege de hogere vochtopname.
Mob: +86-15867822829
Tel: +86-0574-62538663
Fax: +86-0574-62530664
E-mail: 
Volg ons
Thuis
