پلاستیک ABS چیست؟ نمرات، ویژگی ها و محدودیت های واقعی

ABS یکی از آن موادی است که ساده به نظر می رسد تا زمانی که یک پروژه از طراحی اولیه به سمت تولید واقعی حرکت کند. آشنا، به طور گسترده در دسترس است و به راحتی قابل توصیف است: نسبتاً سفت، سخت، رنگ آمیزی آسان و مناسب برای بسیاری از قطعات قالب گیری و اکسترود شده. این آشنایی همچنین به این دلیل است که گاهی اوقات مشخصات در یک کلمه متوقف می شود: ABS.

 

برای یک مفهوم اولیه، این ممکن است کافی باشد. برای تولید، اغلب اینطور نیست.

ABS مخفف آکریلونیتریل بوتادین استایرن است، اما این نام یک خانواده مواد را توصیف می کند تا یک فرمول ثابت. تولیدکنندگان ساختار و فرمول پلیمری را تنظیم می‌کنند تا بر ویژگی‌های مختلف تأکید کنند، به همین دلیل است که ABS در درجه‌های-منظور، بالا{2}}جریان،{3}}بالا{3}}مقاوم در برابر ضربه، گرما{4}}آبکاری، شعله-مقاومت در برابر شعله و اکستروژن و سایر موارد به فروش می‌رسد.

 

تفاوت ها صرفاً برچسب های بازاریابی نیستند. آنها می توانند به اندازه کافی بزرگ باشند تا نحوه پردازش مواد و نحوه عملکرد یک قطعه تمام شده را تغییر دهند.

 

دو درجه TAIRILAC یک مثال مفید ارائه می دهد. AE8000{4}}H به عنوان یک درجه اکستروژن شناسایی می شود، در حالی که AG15A1-H یک گرید همه منظوره است. در برگه‌های اطلاعات تولیدکننده به تاریخ 22 مه 2020، هر دو مقاومت کششی 43 مگاپاسکال را گزارش می‌کنند. اگر مقاومت کششی تنها رقمی بود که مقایسه می شد، دلیل کمی برای تشخیص آنها وجود داشت.

 

بقیه داده ها داستان متفاوتی را بیان می کنند.

 

اموال	درجه اکستروژن AE8000-H	AG15A1{2}}H درجه همه منظوره
شاخص جریان مذاب 220 درجه × 10 کیلوگرم	5.4 گرم در 10 دقیقه	22 گرم در 10 دقیقه
ضربه ایزد بریدگی، 23 درجه، 4 میلی متر	41 کیلوژول بر متر مربع	25 کیلوژول بر متر مربع
استحکام کششی 23 درجه	43 مگاپاسکال	43 مگاپاسکال
مدول خمشی 23 درجه	2050 مگاپاسکال	2550 مگاپاسکال
نقطه نرم شدن ویکات، 50 نیوتن	94 درجه	93 درجه
HDT، 1.8 مگاپاسکال، آنیل نشده	88 درجه	86 درجه

 

در شرایط آزمایش جریان مذاب-، درجه هدف عمومی تقریباً چهار برابر MFI گزارش شده است. درجه اکستروژن همچنین ضربه Izod بریدگی بالاتر و مدول خمشی کمتر را گزارش می‌کند. هیچ یک از این دو نمره به طور کلی بهتر نیستند. آنها به سادگی حول اولویت های مختلف فرموله شده اند.

 

این اولین چیزی است که در مورد ABS ارزش درک دارد. نام مواد آشنا نیاز به شناسایی درجه را برطرف نمی کند.

جستجوی خواص ABS اغلب ترکیبی از مقادیر گیج کننده را ایجاد می کند. یک منبع ممکن است استحکام کششی حدود 40 مگاپاسکال را نشان دهد، منبع دیگر محدوده وسیع تری را ارائه می دهد، و ورق تولید کننده یک رزین خاص ممکن است دوباره متفاوت باشد.

بیشتر تناقضات ظاهری از این واقعیت ناشی می شود که منابع به سؤالات مختلفی پاسخ می دهند.

یک مرجع کلی ABS را به عنوان یک خانواده مواد توصیف می کند. یک پایگاه داده مواد ممکن است داده ها را از چندین درجه تجاری ترکیب کند و بنابراین یک محدوده را نشان دهد. به عنوان مثال، SpecialChem در حال حاضر استحکام کششی در شکست را در حدود 29.8-43 MPa و مدول خمشی را در حدود 1.6-2.4 GPa فهرست می کند. این ارقام برای درک قلمرو تقریبی اشغال شده توسط ABS مفید هستند، اما برای تعیین رزین تولید کافی نیستند.

دیتاشیت تولیدکننده نام‌گذاری شده زمانی که پروژه جدی می‌شود بسیار مفیدتر است، زیرا درجه واقعی را مشخص می‌کند و معمولاً روش یا شرایط آزمایش را بیان می‌کند. حتی در این صورت، اعداد تنها زمانی باید مقایسه شوند که شرایط سازگار باشند.

جریان مذاب مثال خوبی است. مقداری که در 200 درجه تحت بار 5 کیلوگرمی اندازه گیری می شود را نمی توان معادل مقدار اندازه گیری شده در 220 درجه زیر 10 کیلوگرم دانست. همین احتیاط در مورد استحکام ضربه نیز اعمال می‌شود، جایی که روش‌های Izod و Charpy، شرایط بریدگی و هندسه نمونه، همگی بر نتیجه تأثیر می‌گذارند. HDT با تنش اعمال شده و آماده سازی نمونه تغییر می کند. مقادیر آنیل شده و آنیل نشده نیز ممکن است به طور جداگانه گزارش شوند.

این در خرید به همان اندازه که در طراحی اهمیت دارد. زمانی که شماره دارایی از برگه اطلاعات رزین به نقشه مشتری، برگه نقل قول یا فهرست مواد داخلی منتقل می شود، شرایط آزمایش اولیه خود را از دست می دهد. هنگامی که آن زمینه ناپدید شد، یک عدد دقیق-می‌تواند به طرز شگفت‌آوری مبهم شود.

تاریخ دیتاشیت نیز بخشی از آن زمینه است. ورق AE8000-H 2020 5.4 گرم در 10 دقیقه در 220 درجه × 10 کیلوگرم گزارش می دهد. اطلاعات آنلاین فعلی FCFC با آن برگه تاریخی کاملاً سازگار نیست: جدول ویژگی های دقیق در حال حاضر 6.0 گرم در 10 دقیقه را نشان می دهد، در حالی که ناحیه دیگری از همان صفحه زنده هنوز 5.4 را نشان می دهد.

برای آموزش مواد، این یک تصویر جالب از چگونگی تکامل داده های منتشر شده است. برای مشخصات تولید، پاسخ باید ساده‌تر باشد: تولیدکننده و درجه را شناسایی کنید، و از یک برگه داده فعلی،-کنترل‌شده به‌جای تعداد کپی‌شده از یک صفحه وب، کار کنید.

ABS در بسیاری از محصولات داخلی به خوبی کار می کند زیرا خواص آن به طور معقولی متعادل است. مشکلات معمولاً زمانی ظاهر می شوند که پروژه از مواد می خواهد کاری خارج از محدوده راحت انجام دهد، به ویژه با قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش طولانی مدت، مواد شیمیایی تهاجمی یا درجه حرارت بالا.

نوردهی در فضای باز

ABS محافظت نشده معمولا اولین ماده ای نیست که برای هوازدگی طولانی مدت در فضای باز انتخاب می شود.

بخش آسیب پذیر ساختار عمدتاً فاز پلی بوتادین است. تحت قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، اکسیداسیون{1}}عکس می‌تواند منجر به زردی و شکنندگی سطح شود. نکته مهم این است که تغییر رنگ قابل مشاهده لزوما کل مشکل نیست.

یک مطالعه CSIRO روی یک رزین تجاری لوله ABS از هوازدگی قوس زنون تسریع شده-برای بررسی این رفتار استفاده کرد. محققان تغییر رنگ زرد-قهوه ای را در اوایل برنامه نوردهی مشاهده کردند و کاهش قابل توجهی در مقاومت ضربه، از 214 به تقریبا 60 کیلوژول بر متر مربع گزارش کردند. پس از قرار گرفتن در معرض مربوط به 12 ماه هوازدگی طبیعی شبیه سازی شده در مدل آزمایشی آنها، عمق تغییر رنگ حدود 0.1 میلی متر بود.

این مطالعه مفید است زیرا نشان می دهد که یک سطح تخریب شده نسبتا کم عمق می تواند تأثیر بسیار بیشتری بر عملکرد ضربه نسبت به عمق آن داشته باشد. نباید به یک عمر سرویس ثابت در فضای باز برای ABS تبدیل شود. این کار شامل یک رزین، یک برنامه آزمایشی و یک مجموعه از فرضیات محیطی بود. این مقاله همچنین حاوی یک تبدیل ساعت به ماه{4} متناقض در یک بخش است، بنابراین تبدیل زمان مورد بحث به عنوان یک رقم طراحی مفید نیست.

برای یک محصول واقعی، سوالات کاربردی تر هستند. آیا نمایه به طور دائم در فضای باز خواهد بود یا فقط گاهی اوقات نور خورشید را می بیند؟ آیا حفظ رنگ مهم است؟ آیا قطعه آرایشی است، ساختاری یا هر دو؟ آیا درجه ABS تثبیت شده با اشعه ماوراء بنفش{1}}در دسترس است یا ASA نقطه شروع مناسب تری است؟

ASA معمولاً به‌طور خاص برای برنامه‌های{0}مقاوم در برابر آب و هوا ارائه می‌شود، که وقتی ظاهر بلندمدت-در فضای باز و عملکرد UV بر نیاز غالب باشد، آن را به یک مقایسه طبیعی تبدیل می‌کند. این به این معنی نیست که هر درجه ASA به طور خودکار به هر درجه ABS ترجیح داده می شود. مقایسه واقعی مربوط به سطح کلاس است.

مواد شیمیایی

مقاومت شیمیایی یکی دیگر از زمینه‌هایی است که نمودار ABS عمومی تنها می‌تواند پروژه‌ای را تا کنون انجام دهد.

ABS در بسیاری از محیط‌های معمولی مقاومت مفیدی دارد، اما هیدروکربن‌های آروماتیک و هالوژنه، کتون‌ها و استرها از جمله گروه‌های حلال هستند که معمولاً به عنوان مشکل‌ساز شناخته می‌شوند. رفتار واقعی یک قطعه تمام شده نیز به غلظت، دما، زمان تماس و تنش مکانیکی بستگی دارد.

این موضوع در کاربردهایی که شامل مایعات تمیزکننده، چسب‌ها، روان‌کننده‌ها یا مواد شیمیایی فرآیندی می‌شوند، مرتبط می‌شود. ماده‌ای که از دست‌مال‌کشی گاه به گاه زنده می‌ماند، ممکن است تحت قرار گرفتن مکرر در معرض، غوطه‌ور شدن یا تماس در حین استرس، رفتار مشابهی نداشته باشد.

به همین دلیل، "مقاوم در برابر مواد شیمیایی" به خودی خود یک نیاز مفید نیست. نامگذاری ماده شیمیایی واقعی و شرایط خدمات چیزی را به تامین کننده می دهد که می تواند در برابر داده های رزین بررسی شود یا در صورت لزوم آزمایش شود.

گرما

اشتباه خواندن داده های حرارتی آسان است زیرا ارقام شبیه محدودیت های دما هستند.

در دو نمونه TAIRILAC بالا، HDT بازپخت نشده در 1.8 مگاپاسکال به صورت 88 درجه و 86 درجه گزارش شده است. دمای نرم شدن Vicat آنها در یک محدوده مشابه است. وسوسه انگیز است که آن را به یک جمله ساده مانند "ABS می تواند در حدود 90 درجه کار کند" کاهش می دهد، اما این چیزی نیست که آزمایش ها ثابت می کنند.

HDT تغییر شکل تحت یک بار مشخص را در یک آزمایش تعریف شده توصیف می کند. Vicat نوع دیگری از پاسخ حرارتی را اندازه گیری می کند. هیچ کدام یک درجه حرارت مستقیم-استفاده-برای نمایه تمام شده نیست.

یک قطعه طولانی تحت بار نیز ممکن است تحت تأثیر خزش، چرخه حرارتی، تنش مونتاژ و مقدار حرکت ابعادی که برنامه می تواند تحمل کند، قرار گیرد. محفظه‌ای که برای مدت کوتاهی به دمای بالا می‌رسد و پروفیل طولانی که باید سال‌ها صاف بماند، مشکلات متفاوتی هستند، حتی اگر هر دو از ABS ساخته شده باشند.

هنگامی که گرما اهمیت دارد، محدوده عملیاتی و شرایط بار مفیدتر از حد دمای عمومی است.

هنگامی که قطعه اکسترود می شود، انتخاب مواد دوباره تغییر می کند

مقدار زیادی از اطلاعات ABS به صورت آنلاین در مورد قالب گیری تزریقی نوشته شده است، که با توجه به میزان استفاده گسترده از مواد برای محفظه ها، پوشش ها و اجزای ساختاری قالب گیری شده منطقی است. اکستروژن پروفیل مجموعه ای متفاوت از خواسته ها را بر روی رزین قرار می دهد.

 

در یک قالب، مواد یک حفره بسته را پر می کنند و در هنگام سرد شدن از آن حمایت می کنند. یک پروفیل اکسترود شده به طور مداوم قالب را ترک می کند و باید در حالی که اندازه و سرد شدن ابعاد نهایی آن را تعیین می کند، قابل کنترل باقی بماند. هنگامی که بخش شامل اتاق‌های توخالی، وجوه نازک، دنده‌های سنگین یا توزیع نامتقارن دیوار می‌شود، رفتار مواد و هندسه شروع به تعامل می‌کنند که از جدول ویژگی‌های اولیه مشخص نیست.

 

این یکی از دلایلی است که یک قطعه مرجع ABS قالب‌گیری شده{0}}برای واجد شرایط بودن درجه برای اکستروژن طولانی کافی نیست.

 

یک محفظه قالب‌گیری شده نسبتاً کوچک و یک نمایه توخالی 1.5- متری را در نظر بگیرید. هر دو ممکن است دارای برچسب ABS باشند و هر دو ممکن است الزامات مقاومتی در دمای اتاق مشابه داشته باشند. با این حال، اکستروژن نیز باید پس از خروج از قالب به طور مداوم شکل خود را حفظ کند. دیوارهای ناهموار می توانند با سرعت های مختلف خنک شوند، یک دنده سنگین تر می تواند سطح آرایشی مجاور را بکشد، و یک بخش نامتقارن می تواند کنترل ابعاد را دشوارتر کند.

 

در آن نقطه، سوال مربوطه دیگر صرفاً این نیست که آیا ABS استحکام کششی یا ضربه ای کافی دارد یا خیر. نمره باید با بخش کار کند.

 

همچنین به همین دلیل است که عبارات عمومی در مورد "ضخامت دیواره استاندارد ABS" یا "تحمل اکستروژن معمولی ABS" ارزش محدودی دارند. تحمل معنی دار به هندسه پروفیل، رزین، ابزار، آرایش خنک کننده، روش اندازه گیری و معیارهای پذیرش بستگی دارد. همان تلورانس اسمی ممکن است در یک بخش معمول و در قسمت دیگر غیر واقعی باشد.

 

داده‌های جریان ذوب به توصیف بخشی از تصویر پردازشی کمک می‌کند، اما نباید به عنوان آستانه درجه اکستروژن جهانی در نظر گرفته شود. مقایسه قبلی TAIRILAC نشان می‌دهد که یک تولیدکننده عمداً درجه اکستروژن خود را در جریان بسیار کمتری نسبت به درجه هدف عمومی خود در شرایط آزمایشی یکسان قرار می‌دهد. این شواهد مفیدی است که نشان می‌دهد چگونه می‌توان نمرات متفاوتی را فرمول‌بندی کرد، نه قانونی که بتوان آن را برای هر رزین ABS اعمال کرد.

 

بنابراین برای یک نمایه واقعی، نقاشی بخشی از بحث مواد است. یک رزین را نمی توان به طور کامل جدا از هندسه ای که باید تبدیل کرد ارزیابی کرد.

مقایسه مواد زمانی مفیدتر است که با دلیل در نظر گرفتن ماده دوم شروع شود.

اگر هواپذیری در فضای باز باعث بحث می شود، ASA در لیست کوتاه قرار دارد زیرا مقاومت در برابر آب و هوا و ثبات رنگ در نحوه قرارگیری درجه های ASA نقش اساسی دارند.

اگر شفافیت، عملکرد ضربه ای بسیار بالا یا نیاز حرارتی بالاتر مهم شود، پلی کربنات ممکن است شایسته توجه باشد.

PVC سفت و سخت ممکن است کاندیدای قوی تری باشد که در آن پروژه از قبل با توازن خاص پی وی سی از سختی، رفتار شیمیایی، عملکرد شعله، هزینه و ویژگی های اکستروژن هماهنگ باشد.

هیچ یک از این مقایسه‌ها را نمی‌توان با یک جدول عمومی که یک مقدار برای "ABS"، یکی برای "PVC" و یک مقدار برای "PC" ارائه می‌کند، به درستی حل و فصل کرد. هر سه خانواده مواد تجاری گسترده با درجه های تخصصی هستند.

رفتار شعله نشان می دهد که چرا این مهم است. دو گرید TAIRILAC که قبلاً مورد بحث قرار گرفت به عنوان UL 94 HB در ضخامت اعلام شده گزارش شده است. این نتیجه متعلق به آن دو درجه در آن ضخامت است. این یک طبقه بندی شعله برای ABS به عنوان یک کل ایجاد نمی کند. همین اصل در هنگام مقایسه یک درجه PVC یا PC خاص اعمال می شود.

دنباله مفید این است که ابتدا نیاز را تعریف کنیم، در مرحله دوم خانواده مواد را محدود کنیم و پس از جدی شدن لیست کوتاه، نمرات تجاری واقعی را با هم مقایسه کنیم.

برای پروژه هایی که هنوز در مرحله انتخاب مواد- گسترده تر هستند، ماراهنمای انتخاب مواد اکستروژنآن تصمیم را با جزئیات بیشتری پوشش می دهد.

یک نقشه نیازی به بازتولید کل دیتاشیت رزین ندارد، اما باید حاوی اطلاعات کافی برای تکرار نیاز مواد باشد.

ISO 19062-1:2015 استاندارد فعلی تعیین ISO منتشر شده برای قالب‌گیری و مواد اکستروژن ABS است. توصیف عمومی آن از چهار ویژگی تعیین‌کننده استفاده می‌کند: دمای نرم شدن Vicat، سرعت جریان جرمی مذاب، استحکام ضربه‌ای بریدگی Charpy و مدول کششی. همچنین عواملی مانند ترکیب، کاربرد یا روش فرآوری مورد نظر، افزودنی‌ها، رنگ‌ها، پرکننده‌ها و تقویت‌کننده‌ها را در بر می‌گیرد.

ISO 2580-1:2002 قدیمی تر حذف شده و با ISO 19062-1 جایگزین شده است.

ASTM D4673-23 سیستم طبقه‌بندی و خط خطی دیگری را برای مواد قالب‌گیری و اکستروژن ABS در ایالات متحده ارائه می‌کند. یک جمله در حوزه آن بسیار مفید است: این سیستم برای فراخوانی مواد مورد استفاده برای ساخت قطعات به‌جای انجام خود انتخاب مواد در نظر گرفته شده است.

این تمایز نشان دهنده اتفاقاتی است که در عمل رخ می دهد. یک استاندارد می تواند به دو طرف کمک کند تا یک ماده را به طور مداوم شناسایی کنند، اما نمی تواند تصمیم بگیرد که آیا آن ماده برای آن قطعه مناسب است یا خیر.

برای برخی از پروژه ها، قابل اطمینان ترین مشخصات صرفاً تولید کننده و درجه دقیق است. برخی دیگر به کنترل بیشتری بر جریان مذاب، عملکرد ضربه، رنگ، مواد افزودنی، رفتار حرارتی یا قرار گرفتن در معرض محیطی نیاز دارند. اینکه کدام فیلدها در نقشه تعلق دارند به این بستگی دارد که واقعاً چه چیزی باعث از کار افتادن یا غیرقابل قبول شدن محصول می شود.

نمایه ای که در داخل ساختمان با دمای متوسط ​​استفاده می شود ممکن است به اطلاعات اضافی نسبتا کمی نیاز داشته باشد. نمای بیرونی قابل مشاهده در معرض نور خورشید، مواد شیمیایی پاک کننده و محدودیت های ابعادی به چیزهای بیشتری نیاز دارد.

قبل از اینکه پروفایل ABS برای تولید بررسی شود، مفیدترین اطلاعات معمولاً ساده است: نقشه بخش، محیط مورد نظر، دمای عملیاتی، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، هر گونه مواد شیمیایی مربوطه، الزامات ظاهری و حجم تولید مورد انتظار. این ورودی‌ها بسیار بیشتر از جدول خصوصیات ABS عمومی دیگر را نشان می‌دهند.

هنگامی که رزین و بخش به طور منطقی تعریف شد، خشک کردن، شرایط ذوب، ابزار، اندازه و کنترل فرآیند تبدیل به یک بحث جداگانه می شود. این موضوعات در ما پوشش داده شده استراهنمای فرآیند اکستروژن ABS.

برای مقاطع توخالی یا هندسی خواستار، ماراهنمای اکستروژن پروفیل توخالیتوضیح می دهد که چرا توزیع دیوار و هندسه مقطع تأثیر زیادی بر کنترل ابعاد دارند.

اگر یک نقشه فعلی فقط می گویدABS، این لزوما به این معنی نیست که فراخوانی مواد اشتباه است. این بدان معناست که ممکن است هنوز تصمیماتی در پشت آن پنهان باشد.

ارسال نقشه بخش همراه با شرایط خدمات معمولاً سریعترین راه برای یافتن اینکه کدام یک از این تصمیمات واقعاً مهم است.

نقشه یا پروژه مورد نیاز خود را برای ما ارسال کنید