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¿Qué es el ABS?
El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un terpolímero o polímero compuesto por tres monómeros diferentes. Esta mezcla amorfa está formada por acrilonitrilo, butadieno y estireno en proporciones variables. Cada uno de estos monómeros aporta una ventaja al ABS: el acrilonitrilo proporciona estabilidad química y térmica, el butadieno aumenta la dureza y la resistencia al impacto, y el estireno le da al plástico un acabado bonito y brillante.
Las variaciones en las proporciones relativas de cada monómero pueden dar lugar a cambios drásticos en las propiedades físicas del ABS. Las proporciones de los monómeros individuales pueden variar de 15% a 35% de acrilonitrilo, 40% a 60% de estireno y 5% a 30% de butadieno, lo que da lugar a una variedad de productos plásticos adecuados para diferentes aplicaciones. Además, se han desarrollado mezclas con otros materiales como el cloruro de polivinilo (PVC) y otros policarbonatos y polisulfonatos.
El descubrimiento del ABS comenzó con el deseo de mejorar el caucho sintético estireno-butadieno (SBR). Los plásticos ABS se hicieron ampliamente disponibles en la década de 1950. La variabilidad de sus copolímeros y la facilidad de procesamiento hicieron del ABS uno de los polímeros de ingeniería más populares. El ABS es uno de los termoplásticos más utilizados y versátiles debido a su dureza, tenacidad, brillo y resistencia eléctrica y química superiores. Como polímero «puente» cuyas propiedades se encuentran entre los plásticos básicos y los termoplásticos de ingeniería de alto rendimiento, el ABS se ha convertido en el termoplástico de ingeniería de mayor venta.
Tabla de propiedades del ABS
| Nombre completo | Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) |
| Punto de fusión | Amorfo (sin punto de fusión verdadero). Comúnmente 230 °C. |
| Transición vítrea | 105 °C (221 °F) |
| Temperatura del molde de inyección | 204 a 238 °C (400 a 460 °F) |
| Densidad | 1,060–1,080 g·cm−3 |
| Fórmula química | (C8H8·C4H6·C3H3N)n |
| Módulo de tracción | 310.000 PSI |
| Solubilidad | Ésteres, cetonas, dicloruro de etileno y acetona (no soluble en agua). |
¿Cómo se fabrica el ABS?
La mayor parte del ABS se fabrica mediante un proceso de emulsión en el que intervienen principalmente los tres monómeros acrilonitrilo, butadieno y estireno. El acrilonitrilo es un monómero sintético elaborado a partir de propileno y amoníaco, el butadieno es un producto del craqueo a vapor de hidrocarburos de cadena larga, y el estireno se obtiene a partir de la deshidratación del etilbenceno. El resultado es una cadena larga de polibutadieno entrelazada aleatoriamente con cadenas más cortas de poliestireno-co-acrilonitrilo.
El grupo nitrilo de los monómeros de acrilonitrilo vecinos desarrolla una atracción polar entre sí, lo que contribuye a la tenacidad del polímero. La presencia de polibutadieno imparte resistencia física al producto plástico a través del proceso de endurecimiento del caucho. Debido a las partículas de polibutadieno gomoso intercaladas, el material puede absorber más energía mecánica y deformarse plásticamente sin fracturarse.
Cabe señalar que el ABS es un termoplástico, lo que significa que se puede calentar, endurecer al enfriarse y recalentar nuevamente para formar otras formas sin degradarse. Por el contrario, un plástico termoendurecible solo se puede calentar y moldear una vez. Esta propiedad del ABS lo convierte en un material deseable para reciclar.
El reciclaje del ABS se realiza triturando el plástico usado y eliminando cualquier material no deseado (metales y otros plásticos) antes de mezclar el material reciclado con ABS virgen. Mediante la mezcla controlada de ABS usado y nuevo, se puede crear un producto de plástico reciclado deseable.
¿Cuáles son las ventajas del ABS?
El ABS es un termoplástico común que, a menudo, cumple con los requisitos de propiedades a un precio razonable y se encuentra entre las resinas estándar (PVC, poliestireno) y las resinas de ingeniería (acrílicas, nailon). La principal ventaja del ABS como material es que combina la resistencia y la rigidez de los polímeros de acrilonitrilo y estireno con la dureza del caucho de polibutadieno.
El ABS es excepcionalmente resistente a la degradación química, ya sea por agentes alcalinos o ácidos. La estabilidad química del ABS reside en los fuertes enlaces químicos, como se aprecia en su estructura: la atracción polar entre los grupos nitrilo, las cadenas aromáticas en el grupo estireno y la cadena principal de hidrocarburos. Los fuertes enlaces químicos también proporcionan un grado de estabilidad térmica al plástico, evitando que se descomponga incluso a altas temperaturas. Para la mayoría de las aplicaciones, el ABS se puede utilizar entre -20 y 80 grados Celsius.
El ABS es un sólido amorfo, lo que significa que técnicamente no tiene temperatura de fusión. El proceso de fusión se aproxima a una temperatura de transición vítrea de aproximadamente 105 grados Celsius. A esta temperatura, las cadenas de polímero individuales adquieren un mayor grado de conformación y pueden moverse y deslizarse unas sobre otras. Esta propiedad hace que el ABS sea un buen material para el moldeo por inyección para formar una variedad de productos. La temperatura a la que se realiza el moldeo también afecta las propiedades del producto: el moldeo a baja temperatura imparte mayor resistencia y resistencia al impacto, mientras que el moldeo a alta temperatura produce un producto más brillante con mayor resistencia al calor.
Se pueden utilizar técnicas de mecanizado estándar para procesar ABS, como taladrado, aserrado y troquelado. Se pueden utilizar herramientas de taller estándar para cortar ABS y también se puede doblar para darle forma mediante tiras térmicas estándar.
¿Existen peligros en el uso del ABS?
El ABS es inflamable en caso de incendio o cuando se expone a temperaturas muy altas. Los vapores que libera el ABS durante la combustión pueden estallar rápidamente y convertirse en llamas intensas. La combustión o pirólisis del ABS puede producir algunos productos tóxicos, como monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno.
La exposición constante a altas temperaturas (unos 400 grados Celsius) provocará la descomposición del ABS. Además de la pérdida de la integridad del material, la descomposición del ABS liberará sus componentes peligrosos, como el butadieno y el acrilonitrilo, que son cancerígenos para los seres humanos. Esto es especialmente problemático durante la fabricación del ABS, y es necesario actuar con la debida diligencia para garantizar que la exposición en el lugar de trabajo a estos carcinógenos se mantenga por debajo de los límites de exposición.
Se han planteado preocupaciones sobre la inhalación de partículas ultrafinas (UFP) de ABS, especialmente durante las actividades de impresión o mecanizado. Aunque las UFP por sí mismas son un peligro para la salud, esta preocupación se ve exacerbada aún más por los componentes cancerígenos del ABS. Se recomienda utilizar algún tipo de protección respiratoria durante el procesamiento del ABS.
¿Cuáles son las aplicaciones del ABS?
El ABS es uno de los plásticos más utilizados y se puede encontrar en artículos básicos de uso diario, como teclados de ordenador, electrodomésticos de cocina, juguetes LEGO, protectores de plástico de enchufes de pared y carcasas protectoras de herramientas eléctricas. Su peso ligero y su capacidad para moldearse por inyección lo han hecho útil para crear productos que requieren formas complejas y precisas, como instrumentos musicales, componentes de automóviles, dispositivos médicos, cascos protectores, cabezas de palos de golf y canoas.
Además de las ventajas mecánicas del ABS, también tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Las propiedades eléctricas del ABS se manifiestan bien en una amplia gama de frecuencias e incluso en entornos de alta temperatura y alta humedad. Esto hace que el ABS sea adecuado como material protector para piezas eléctricas como chips y cables.
El ABS se puede extruir en filamentos muy finos y usarse como material para impresoras 3D. Es uno de los materiales más preferidos para la impresión 3D debido a su durabilidad y capacidad para soportar temperaturas más altas. Los productos plásticos hechos de ABS también tienen un mejor aspecto con un acabado brillante y opaco. Una alternativa común al ABS es el PLA en la impresión 3D.
Desde utensilios de cocina hasta paneles de automóviles, el ABS parece estar en todas partes. Su durabilidad y alta resistencia al calor, así como sus versátiles propiedades físicas y químicas, lo convierten en una de las mejores opciones de material para la fabricación y el procesamiento de plásticos. Según los expertos de la industria, se prevé que el uso del ABS crezca entre un 4% y un 5% anual. Parece que el ABS no será reemplazado como uno de los materiales plásticos más utilizados en un futuro próximo.
Advertencia: las impresoras 3D nunca deben dejarse sin supervisión, ya que pueden suponer un riesgo de incendio.