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El Acrilonitrilo Butadieno Estireno o ABS es un plástico muy resistente al impacto (golpes) muy utilizado en automoción y otros usos tanto industriales como domésticos. Es un termoplástico amorfo.

Se le llama plástico de ingeniería, debido a que es un plástico cuya elaboración y procesamiento es más complejo que los plásticos comunes, como son las polioleofinas (polietileno, polipropileno).

Índice

1 Estructura química 2 Características del ABS

o 2.1 Propiedades físico – mecánicas [1] 3 Aplicaciones y usos 4 Referencias

Estructura química

Componentes del ABS.

Los bloques de acrilonitrilo proporcionan rigidez, resistencia a ataques químicos y estabilidad a alta temperatura así como dureza, propiedades muy apreciadas en ciertas aplicaciones como son equipos pesados o aparatos electrónicos.

Los bloques de butadieno, que es un elastómero, proporcionan tenacidad a cualquier temperatura. Esto es especialmente interesante para ambientes fríos, en los cuales otros plásticos se vuelven quebradizos. El bloque de estireno aporta resistencia mecánica y rigidez.

Esta mezcla de propiedades, llamada, por los ingenieros químicos, sinergia, indica que el producto final contiene mejores propiedades que la suma de ellos. El ABS es un ejemplo claro del diseño de materiales en ingeniería química, que busca lograr

compuestos de materiales ya existentes en oposición a desarrollar materiales completamente nuevos.

Características del ABS

El rasgo más importante del ABS es su gran tenacidad, incluso a baja temperatura (sigue siendo tenaz a -40 °C). Además es duro y rígido; resistencia química aceptable; baja absorción de agua, por lo tanto buena estabilidad dimensional; alta resistencia a la abrasión; se recubre con una capa metálica con facilidad.

El ABS se puede, en una de sus variantes, cromar por electrólisis dándole distintos baños de metal a los cuales es receptivo.

Propiedades físico – mecánicas1

Alargamiento a la Rotura ( % ) 45Coeficiente de Fricción 0,5Módulo de Tracción ( GPa ) 2,1-2,4Resistencia a la Tracción ( MPa ) 41-45Resistencia al Impacto Izod ( J m-1 ) 200-400Absorción de Agua - en 24 horas ( % ) 0.3-0.7Densidad ( g cm-3 ) 1,05Resistencia a la Radiación AceptableResistencia a los Ultra-violetas Mala

Aplicaciones y usos

Se utiliza comúnmente en aplicaciones:

Automotrices : Partes cromadas, partes internas en las vestiduras e interiores y partes externas pintadas en color carrocería. Para partes no pintadas se usa el ASA.

Jugueteras : Bloques de LEGO y Airsoft, piezas plásticas de casi todas las figuras de acción de BANDAI.

Electrónicas: Como carcasas de televisores, radios, ordenadores, ratones, impresoras.

Oficina: En grapadoras, carpetas pesadas. Impresión 3d: se utiliza como material de impresión, por medio de la extrusión

de delgadas capas del material, se va creando un modelo solido en tres dimensiones.

Se puede usar en aleaciones con otros plásticos. Así por ejemplo, el ABS con el PVC da un plástico de alta resistencia a la llama que le permite encontrar amplio uso en la construcción de televisores. También se le puede añadir PTFE (teflón) para reducir su coeficiente de fricción, o compuestos halogenados para aumentar su resistencia al fuego.

En los últimos tres años su uso ha disminuido en América Latina y en Norteamérica debido principalmente a la mejora en las propiedades del Poliestireno de alto impacto o HIPS que además ha disminuido en precio, ventajas que el ABS no incrementó.

Los principales productores de ABS en América y Europa son BASF (bajo el nombre comercial de Terluran); Lanxess, actualmente INEOS ABS; y GE-plastics, actualmente SABIC. A nivel mundial el primer productor es CHIMEI de Taiwán, y el segundo LG Chem de Korea.

Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS): Descripción, propiedades y aplicaciones

¿Qué es el Acrilonitrilo Butadieno Estireno(ABS)? ¿Qué propiedades tiene el Acrilonitrilo Butadieno Estireno(ABS)? ¿Cuáles son las aplicaciones del Acrilonitrilo Butadieno Estireno(ABS)?

Tema: Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS): Descripción, propiedades y aplicacionesFecha:12-Ene-2006 Fuente:QuimiNet Sectores relacionados:Plásticos, Polímeros

Foto por: © Getty Images

Tapas de plástico

El acrilonitrilo butadieno estireno o ABS es un termoplástico duro, resistente al calor y a los impactos. Es un copolímero obtenido de la polimerización del estireno y acrilonitrilo en la presencia del polibutadieno, resultado de la combinación de los tres monómeros, originando un plástico que se presenta en una gran variedad de grados dependiendo de las proporciones utilizadas de cada uno.

Básicamente, el estireno contribuye a la facilidad de las características del proceso, el acrilonitrilo imparte la resistencia química e incrementa la dureza superficial y el butadieno contribuye a la fuerza de impacto y dureza total. Las porciones pueden variar del 15-35% de acrilonitrilo, 5-30% de butadieno y 40-60% de estireno.

El resultado es una larga cadena de polibutadieno entrecruzada con cadenas más cortas de poli (estireno-co-acrilonitrilo). Los grupos nitrilo de las cadenas vecinas, siendo polares, atacan cada una de las bandas de las cadenas juntas haciendo el ABS más fuerte que el poliestireno puro.

El ABS se originó por la necesidad de mejorar algunas propiedades del poliestireno de alto impacto. Su

fórmula química es:

Para obtenerlo, originalmente se mezclaban emulsiones de dos polímeros, SAN y polibutadieno. La mezcla era coagulada para obtener el ABS.

Como ya se había comentado, se prefiere polimerizar estireno y acrilonitrilo en presencia de polibutadieno. De esa manera, una parte del estireno y del acrilonitrilo se copolimerizan formando SAN y otra porción se injerta sobre las moléculas de polibutadieno.

Propiedades generales

La incorporación del acrilonitrilo, estireno y butadieno, da ciertas características al material, que son listadas a continuación:

Acrilonitrilo:

Resistencia química Resistencia a la fatiga Dureza y rigidez Resistencia a la fusión

Butadieno:

Ductilidad a baja temperatura

Resistencia al impacto Resistencia a la fusión

Estireno:

Facilidad de procesado (fluidez)

Brillo

Dureza y rigidez

Dentro de sus propiedades físicas se encuentran:

Fuerza tensil: 40-50 Mpa Fuerza al impacto ( Notched Impact

Strength) : 10-20 Kj/m 2 Coeficiente de expansión térmica: 70-90

x10 -6 Temperatura de uso máximo ( Max Cont

Use Temp) : 80-95 °C Densidad: 1.0-1.05 g/cm 3

Alguna de la resistencia a químicos se enlista a continuación

Ácido diluido: muy bueno Álcali diluido: muy bueno Aceites y grasas: muy bueno Hidrocarburos alifáticos: moderado Hidrocarburos aromáticos: pobre

Hidrocarburos halogenados: pobre

Alcoholes: pobre (variable)

Aplicaciones

Debido a que las propiedades del ABS son suficientemente buenas para diversas aplicaciones, entre las que se encuentran:

Carcasas de electrodomésticos y de teléfonos Maletas Cascos deportivos Cubiertas internas de las puertas de refrigeradores Carcasas de computadoras Fabricación de tubería sanitaria como sustituto del PVC Por su característica de ser cromable se utiliza ampliamente en la industria automotriz Se pueden usar en aleaciones con otros plásticos, por ejemplo, el ABS con el PVC nos da un

plástico de alta resistencia a la flama que le permite encontrar amplio uso en la construcción de televisores.

ABSEl ABS es el nombre dado a una familia de termoplásticos. El acrónimo deriva de los tres monómeros utilizados para producirlo: acrilonitrilo, butadieno y estireno.

Las primeras formulaciones se fabricaban a través de la mezcla mecánica de, o los ingredientes secos, o la mezcla del latex de un caucho basado en butadieno y la resina del copolímero acrilonitrilo-estireno (SAN).

Aunque este producto tenía buenas propiedades comparado con otros materiales disponibles en aquellos años, tenía varias deficiencias entre las que se puede contar una  mala capacidad para ser procesado así como también una falta de homogeneidad. 

Poliacrilonitrilo

Polibutadieno

Poliestireno

Para mejorar sus propiedades se fueron incorporando modificaciones en el proceso. El más exitoso de estos consistió en la polimerización del acrilonitrilo–estireno en presencia del caucho. El caucho en un principio tenía un alto contenido en acriolonitrilo

y fueron reemplazados por otros con bajo contenido como el polibutadieno, el caucho natural, el caucho estireno butadieno y elastómeros acrílicos.

En la actualidad el ABS se produce, preponderantemente, por medio de la polimerización del estireno y el acrilonitrilo en presencia de polibutadieno, quedando como producto una estructura de polibutadieno, conteniendo cadenas de SAN (estireno acrilonitrilo) injertados en él.

Estructura del ABS

La estructura del ABS es una mezcla de un copolímero vítreo (estireno – acrilonitrilo) y un compuesto elástico principalmente el polímero de butadieno. La estructura con la fase elastómera del polibutadieno (forma de burbujas) inmersa en una dura y rígida matriz SAN.

El ABS es un plástico más fuerte, por ejemplo, que el poliestireno debido a los grupos nitrilo. Estos son muy polares, así que se atraen mutuamente permitiendo que las cargas opuestas de los grupos nitrilo puedan estabilizarse. Esta fuerte atracción sostiene firmemente las cadenas de ABS, haciendo el material más fuerte. También el polibutadieno, con su apariencia de caucho, hace al ABS más resistente que el poliestireno.

Propiedades

Los materiales de ABS tienen importantes propiedades en ingeniería, como buena resistencia mecánica y al impacto combinado con facilidad para el procesado.

La resistencia al impacto de los plásticos ABS se ve incrementada al aumentar el porcentaje de contenido en butadieno pero disminuyen entonces las propiedades de resistencia a la tensión y disminuye la temperatura de deformación por calor.

El amplio rango de propiedades que exhibe el ABS es debido a las propiedades que presentan cada uno de sus componentes.

El acrilonitrilo proporciona:

Resistencia térmica Resistencia química Resistencia a la fatiga Dureza y rigidez

El butadieno proporciona:

Ductilidad a baja temperatura Resistencia al impacto Resistencia a la fusión

El estireno proporciona:

Facilidad de procesado (fluidez) Brillo Dureza y rigidez

Excepto en películas delgadas, es opaco y puede ser de color oscuro o marfil y se puede pigmentar en la mayoría de los colores, obteniéndose partes lustrosas de acabado fino.

La mayoría de los plásticos ABS son no tóxicos e incoloros.

Pueden ser extruidos, moldeados por inyección, soplado y prensado. Generalmente los grados de bajo impacto son los que más fácil se procesan. Los de alto impacto son más dificultosos porque al tener un mayor contenido en caucho los hace más viscosos.

A pesar de que no son altamente inflamables, mantienen la combustión. Hay algunos tipos autoextinguibles para cuando se requiere algún producto incombustible, otra solución consiste en aplicar algún retardante de llama.

Dentro de una variedad de termoplásticos el ABS es importante por sus balanceadas propiedades. El ABS se destaca por combinar dos propiedades muy importantes como ser la resistencia a la tensión y la resistencia al impacto en un mismo material, además de ser un material liviano.

Resistencia a la abrasión

Alta

PermeabilidadTodos los grados son considerados impermeables al agua, pero ligeramente permeables al vapor.

Propiedades No los degradan los aceites son recomendables para cojinetes

relativas a la fricción

sometidos a cargas y velocidades moderadas

Estabilidad dimensional

Es una de las características más sobresalientes, lo que permite emplearla en partes de tolerancia dimensional cerrada. La baja capacidad de absorción de la resina y su resistencia a los fluidos fríos, contribuyen a su estabilidad dimensional

PigmentaciónLa mayoría de estas resinas, están disponibles en colores estándar sobre pedido, se pueden pigmentar aunque requieren equipo especial.

Facilidad de unión

Se unen fácilmente entre sí y con materiales plásticos de otros grupos mediante cementos y adhesivos

Cap. de absorción Baja

Propiedades ambientales

La exposición prolongada al sol produce una capa delgada quebradiza, causando un cambio de color y reduciendo el brillo de la superficie y la resistencia a la flexión. La pigmentación en negro provee mayor resistencia a la intemperie

Resistencia química

Generalmente buena aunque depende del grado de la resina, de la concentración química, temperatura y esfuerzos sobre las partes. En general no son afectadas por el agua, sales inorgánicas, álcalis y por muchos ácidos. Son solubles en ésteres, acetona, aldehídos y en algunos hidrocarburos clorados

FormadoSe adaptan bien a las operaciones secundarias de formado. Cuando se calientan, los perfiles extruidos, se pueden doblar y estampar.

Facilidad de maquinado

Sus características son similares a las de los metales no ferrosos, se pueden barrenar, fresar, tornear, aserrar y troquelar

Acabados superficiales

Pueden ser acabados mediante metalizado al vacío y electro plateado

Resistencia a la fatiga

Se presenta para cargas cíclicas o permanentes mayores a 0.7 Kg mm2

Recocida Se mantiene 5° C arriba de la Temp. de distorsión durante 2 a 4 h.

Propiedades Cuantitativas

PropiedadesMétodo ASTM

UnidadGrados de ABS

Alto impacto

Impacto medio

Bajo Impacto

Resistente al calor

Mecánicas a 23°C

Resistencia al impacto, prueba Izod

D2546 J / m 375-640 215-375 105-215 105-320

Resistencia a la tensión

D638 Kg. / mm2 3,3 – 4,2 4,2-4,9 4,2-5,3 4,2-5,3

elongación D638 % 15-70 10-50 5-30 5-20

Módulo de tensión

D638   173-214 214-255 214-265 214-265

Dureza D785HRC (Rockwell)

88-90 95-105 105-110 105-110

Peso específico D792   1,02-1,04 1,04-1,05 1,05-1,07 1,04-1,06

Térmicas

Coeficiente de expansión térmica

D696X 105 cm / cm* °C

9,5 –11,0 7,0-8,8 7,0-8,2 6,5-9,3

Distorsión por calor

D648°C a 18,4 Kg /cm2 93-99 96-102 96-104 102-112

Obtención del acrilonitriloEl acrilonitrilo es producido en cantidades comerciales casi exclusivamente por un método desarrollado en fase vapor en el que se produce la oxidación del propileno y amoníaco con catalizadores.

C3H6 + NH3 + 3/2O2 catalizador C3H3N + 3H2O

El proceso comercial utiliza un reactor de lecho fluido en el cual el propileno el amoníaco y el aire se ponen en contacto con un catalizador sólido a una temperatura de 400 a 510 °C y una presión entre 0.5 y 2 atmósferas. Es un proceso de una sola pasada y por cada 1.1 Kg. de propileno se obtiene 1 Kg. de acrilonitrilo.

El efluente caliente que sale del reactor es dirigido a una torre de absorción en contracorriente donde se separa una solución de acrilonitrilo de gases N2, CO, CO2 e Hidrocarburos que no reaccionaron. Los gases se hacen pasar por un incinerador para quemar el CO y los HC.

La solución que contiene acrilonitrilo es pasado a una columna de recuperación donde se obtiene una corriente de acrilolinitrilo crudo que contiene también HCN. Del fondo de la columna se obtiene un efluente que en una segunda columna de recuperación se

obtiene acetonitrilo y agua. En una última columna se separa el acrilonitrilo de impurezas.

Como residuos del proceso se obtiene HCN el cual es usado principalmente en la manufactura de metil metacrilato y acetonitrilo el cual puede ser tratado para obtener un producto industrial utilizado como solvente.

 

Obtención de butadienoEl butadieno es producido primariamente como un subproducto en el vapor del cracking de hidrocarburos para producir etileno. Excepto bajo raras circunstancias del mercado, el butadieno es casi exclusivamente manufacturado por este proceso en los Estados Unidos, oeste de Europa y Japón.

A: 1° Torre de extracciónB: Remoción de solventeC: 2° Torre de extracciónF: Torre de recuperación solvente

El crackeo de vapores de hidrocarburos es una compleja reacción endotérmica de pirólisis. Durante la reacción, la alimentación de hidrocarburos, es calentada a aproximadamente 800°C y 0.34 atm por lo menos durante un segundo para que las

uniones carbono-carbono y carbono – hidrógeno se rompan. Como resultado se obtiene una mezcla de olefinas, aromáticos, alquitranes y gases. Estos productos son enfriados y separados en cortes de diferentes rangos de ebullición, C1, C2, C3, C4, etc. La fracción C4 contiene butadieno, isobutileno, 1- buteno, 2- buteno y algún otro hidrocarburo menor. El rendimiento total de butadieno depende de los parámetros con los cuales se desarrolla el proceso y la composición de la alimentación. Generalmente los vapores de crackeo más pesados producen mayores cantidades de butadieno como subproducto. El proceso de separar al butadieno de los otros componentes de la fracción C4 es principalmente realizada comercialmente por la extracción líquida-líquida (destilación extractiva). Los solventes más comúnmente utilizados son el acetonitrilo y dimetilformamida, los cuales tienen mayor afinidad por el butadieno.

Obtención de estirenoLa manufactura del Estireno se realiza principalmente por el método de la deshidrogenación del etilbenceno. Este proceso es simple en concepto:

C6H5CH2CH3 C6H5CHCH2 + H2

La deshidrogenación del etilbenceno a estireno toma lugar con un catalizador de óxido de hierro y otro de óxido de potasio, en un reactor de lecho fijo a una temperatura entre 550 – 680 °C en presencia de vapor y a baja presión ( 0.41 Ata), dado que bajas presiones favorecen el avance de la reacción.

Los principales subproductos que se obtienen en el reactor de deshidrogenación son tolueno y benceno.

La figura muestra una típica unidad de deshidrogenación.

El etilbenceno y el reciclado de etilbenceno es combinado con vapor y precalentado por intercambio de calor con el producto a la salida del reactor. Antes de entrar el reactor se mezcla con más vapor que sale de un sobrecalentador que eleva la temperatura del vapor a 800°C. Esta mezcla es alimentada a los reactores donde se produce la reacción. El efluente del reactor pasa por un intercambiador de calor donde es refrigerado. El condensado es separado en gas de venteo (mayormente hidrógeno), agua de proceso y fase orgánica. El gas de venteo es removido por un compresor para se usado como combustible o para recuperación de hidrógeno. El agua de proceso es separada de materiales orgánicos y reutilizada. La fase orgánica es bombeada con inhibidores de polimerización a un tren de destilación.

A: SobrecalentadorB: ReactorC: IntercambiadorD: CondensadorE: Tambor

En el tren de destilación los subproductos benceno y tolueno son recuperados en la parte superior de la columna benceno-tolueno. Las colas de la columna benceno tolueno son destiladas en una columna de reciclado del etilbenceno donde se efectúa la separación del etilbenceno del estireno. El etilbenceno que contiene por encima de un 3% de estireno es conducido a la sección de deshidrogenación donde es reciclado. Las colas que contienen estireno, subproductos más pesados que el estireno, polímeros, inhibidor y por encima de 1000 ppm de etilbenceno son bombeados a la columna de acabado de estireno. El producto que sale de la parte superior de la columna de destilación es estireno puro. Las colas son procesadas en un sistema de recuperación de residuos (destilación flash o una columna pequeña de destilación) para separarlo de los productos pesados, polímeros e inhibidor. El residuo es usado como combustible.

Obtencion de ABSHay tres procesos comerciales para la manufactura del ABS:

Emulsión Masa Suspensión - masa

Las propiedades físicas del plástico ABS varía con el método de manufactura pero varía más con la composición. En general el proceso por emulsión se usa para hacer materiales de resistencias de alto impacto y el proceso de masa son preferidos para materiales con menos resistencia al impacto.

Proceso polimerización en Emulsión

El proceso de polimerización en emulsión involucra dos pasos. Se produce un látex de caucho y luego se polimeriza el estireno y el acrilonitrilo en presencia del caucho para producir un látex de ABS. Este látex luego es procesado para aislar a la resina ABS.

El látex de caucho es usualmente producido en reactores en batch. El caucho puede ser polibutadieno o un copolímero de 1,3–butadieno y acrilonitrilo o estireno. El látex normalmente tiene un contenido entre un 30 a un 50% de polímero y el resto principalmente es agua.

Los reactores para obtener polibutadieno pueden ser de acero inoxidable o de acero vidriado. La velocidad de reacción es limitada por la capacidad del encamisado de refrigeración para extraer calor y la reacción dura entre 12 y 24 hrs.

En la figura se representa un proceso para obtener ABS en el cual el látex de caucho se forma a partir de polibutadieno.

Luego de producido el látex, es sujeto a una posterior polimerización en presencia de los monómeros estireno y acrilonitrilo para producir el látex de ABS. Este puede ser producido en batch, semicontinua o en reactores continuos. La reacción se realiza a 55-75° C a presión atmosférica en reactores de acero inoxidable o acero vidriado.

El polímero ABS es recuperado a través de la coagulación del látex ABS. La coagulación es usualmente lograda por la adición de un agente ( CaCl2, NaCl, H2SO4) al látex que desestabiliza la emulsión. La coagulación se hace a elevadas temperaturas (80-100°C). La pasta es luego desaguada por filtración o centrifugación. La resina húmeda es secada para obtener una en bajo contenido en humedad.

El proceso de emulsión para hacer ABS se viene practicando desde principios de los años 50’s. Sus ventajas son la capacidad de producir ABS con un amplio rango de composiciones. especialmente con mayores contenidos en caucho que las que se puede lograr con otros métodos. La mezcla de los componentes y la transferencia del calor de reacción en una polimerización en emulsión es lograda con mayor facilidad debido a la baja viscosidad y las buenas propiedades térmicas del agua.

Los requerimientos de energía son generalmente más grandes que para otros procesos debido a la energía usada para la recuperación del polímero. El proceso además tiene un gran gasto en tratamiento de aguas residuales de proceso por la cantidad de agua usada.

Proceso polimerización en Masa

En el proceso de masa ABS la polimerización es conducida más que en agua en un monómero. Este proceso usualmente consiste en una serie de dos o más reactores continuos en el cual el caucho usado en este proceso es comúnmente una solución polimerizada de polibutadieno lineal ( o un copolímero conteniendo estireno), aunque algunos procesos de masa utilizan una emulsión polimerizada ABS con un alto contenido en caucho.

Si un caucho lineal es usado como alimentación para el proceso de masa, el caucho se vuelve insoluble en la mezcla de monómeros y el copolímero SAN (estireno-acrilonitrilo) que se forma en los reactores; este caucho que no solubiliza forma partículas discretas de caucho. Esto se llama inversión de fase porque se parte de una fase continua de caucho para pasar a una fase continua de SAN con partículas discretas de caucho inmersas en la matriz SAN. El injerto del SAN en las partículas de caucho ocurre como en el proceso de emulsión. Típicamente el proceso masa produce partículas más grandes (0.5 a 5 mm) que aquellas basadas en el proceso en emulsión (0.1 a 1 mm) y contiene oclusiones más grandes de polímero SAN.

El recipiente de reacción incluye iniciadores de polimerización, agentes de cadena y otros aditivos. Diluyentes son a veces usados para reducir la viscosidad de la mezcla de monómero y polímero facilitando el proceso de la conversión.

La mezcla de monómeros de acrilonitrilo y estireno en presencia del polibutadieno es polimerizada a través de un cambio de fase hasta aproximadamente un 30% de conversión bajo suficiente condiciones de corte para prevenir el entrecruzamiento del caucho.

El jarabe prepolimerizado es bombeado a un polimerizador en masa donde la conversión es llevada hasta un 50 u 80%. Los polimerizadores en masa son operados continuamente a 120-180° C con tiempo de residencia de 1 – 5 h. El calor de polimerización es removido por evaporación, transferencia de calor a través de las paredes del reactor y calentamiento del monómero que va a ser cargado. Los vapores son condensados, reciclados y alimentan la corriente de monómeros que son cargados. Después de la reacción el polímero es bombeado a un evaporador donde los monómeros que no reaccionaron son removidos bajo aspiración a temperaturas de 150° C. Normalmente cerca del 5-30% de la corriente de alimentación es removida por no reaccionar y reciclada. El producto resultante es resina ABS y es luego pelletizada.

El proceso de masa ABS fue originalmente adaptado del proceso para obtener poliestireno. Este proceso tiene dos ventajas inherentes sobre la polimerización por suspensión y por emulsión. Una es que el agua residual de tratamiento es mínima y otra es el ahorro de energía por evitar la etapa de separación y secado de la resina del agua de proceso. Otra ventaja es que produce ABS poco pigmentado, incluso algo traslucido, lo que reduce la concentración de colorantes necesarios. Generalmente es más eficiente a modificaciones por impacto que el realizado por emulsión, sin embargo, la cantidad de caucho que se puede incorporar está limitada por limitaciones del proceso respecto a la viscosidad. El brillo superficial es menor debido a que las partículas de caucho son mayores.

Proceso polimerización en Masa – Suspensión

El proceso de suspensión utiliza una reacción en masa para producir una mezcla en la que hay material parcialmente convertido en polímero y monómeros y luego emplea una técnica de reacción en suspensión para completar la polimerización. Este es un proceso de tipo batch. La reacción en masa es igual que la que se describió para el proceso en masa. Se usa un caucho lineal, y las partículas de caucho que se forman durante la inversión de fase son similares. Cuando la conversión del de los monómeros es aproximadamente de un 15 a un 30%, la mezcla de polímeros y monómeros que no reaccionaron son suspendidos en agua con la introducción de un agente de suspensión. La reacción es continuada hasta que un gran grado de conversión de monómeros es alcanzado. Los monómeros que no reaccionaron son separados antes de que el jarabe se centrifugue y seque.

La morfología y propiedades de la suspensión son similares a aquellas que se obtienen el proceso de polimerización en masa pero con las ventajas de la técnica en emulsión respecto a la baja viscosidad y la capacidad del agua de remover el calor.

Usos y aplicaciones del ABSEn el punto donde se habla del mercado del ABS se expondrán datos cuantitativos de los usos del ABS, pero podemos decir que se aplica para diferentes productos, entre los cuales se puede nombrar:

Piezas de automóviles (tableros, paragolpes, etc.)

El ABS se caracteriza por ser un material muy fuerte y liviano, lo suficientemente fuerte como para ser utilizado en la fabricación de piezas para automóviles. El empleo de plásticos como ABS hace más livianos a los autos (un paragolpes hecho con este material puede sostenerse con una sola mano), lo que promueve una menor utilización de combustible y por ende menor contaminación.

Se utiliza tanto en el interior como en el exterior.

Se puede nombrar el panel de instrumento, consolas, cobertores de puertas y otras partes decorativas del interior.

Aplicaciones del exterior del automóvil pueden ser la parrilla del radiador, cuna de faros, alojamiento del espejo.

Ya en 1985 los autos en México tenían 12 Kg. de ABS c/u.

Tubos, accesorios, particularmente en las tuberías de drenaje, desagüe, ventilación de los edificios y juntas.

Electrodomésticos

Recubrimiento interior y exterior de las puertas de las heladeras, Carcasa de aparatos eléctricos como taladros, televisores, radios, aspiradoras, máquinas de coser y secadores de pelo, etc...

Máquinas de oficina, carcasas de ordenadores y teléfonos.

Productos atractivos con elegante diseño y gran calidad crean una sensación de confort en la oficina y en el hogar. El ABS puede crear excitantes y variadas combinaciones de colores. También puede ser cromado, estampado o metalizado. Dependiende el molde utilizado, las superficies pueden ser opacas, brillantes o satinadas.

Otros Usos

Entre otros, el ABS se puede utilizar para

Contenedores pequeños Dispositivos eléctricos y electrónicos Interiores de aviones Paneles de instrumentos Prototipos En la industria farmaceutica para revestimiento de áreas estériles

Reciclado del ABS

Consideraciones ambientales

A nivel mundial la mayor parte de los materiales usados no son recuperados al final de su vida útil, los plásticos tampoco, salvo casos muy específicos. Esto es debido a su gran variedad y su heterogeneidad, junto a su relativa “juventud” respecto a los materiales convencionales y su generalmente bajo costo unitario.

En las últimas décadas se ha expandido el conocimiento de las enormes posibilidades que ofrece la reutilización o el reciclado de los materiales plásticos.

Cuando utilizamos productos reciclados disminuye la contaminación en general y el consumo de energía. Esto implica la utilización de menos combustibles fósiles, que a su vez, generaría menos CO2 que no contribuiría al cambio climático.

En un documento Informativo de Aplicación Tecnológica llamado “Recycling and Design - Recommendations for Design and Production” de la Empresa Bayer, se encuentra lo siguiente:

“Mientras el objetivo generalmente debe ser alcanzar la mayor vida de servicio posible del producto, los desarrollos innovadores como “los aparatos eléctricos ecológicos” puede significar que el reemplazo del producto más rápido tiene más sentido del ángulo económico y ecológico.

Un desembolso menor unido con una forma atractiva de re-uso, o una disposición final económica, hoy constituye un factor importante en desarrollo de producto (costo / eficiencia).

Cada componente debe tener una disposición propia y esta debe estar especificada, en función de su nivel de contaminación y la calidad del producto residual.

Producto reciclado: re-uso del componente, en el mismo estado en que se encuentra.

Reciclado mecánico: moliendo y reelaborando en una nueva forma.

Reciclado Químico: desglose en los componentes químicos básicos y re-usan en procesos de la producción químicos.

Recuperación de energía: utilización del calor de los plásticos para la producción de energía.

Tratamiento térmico: la reducción de volumen y quita de los contaminantes a descargar.”

Uso costo-eficiente de la basura de plásticos en función de la calidad de producto y la contaminación

El gráfico muestra como el tratamiento de reciclado realizado está ligado a la calidad del producto obtenido y a la contaminación que produce. Por ejemplo, el re-uso del mismo producto nos da un material de muy buena calidad respecto al original y una contaminación baja, en cambio, como contraparte se encuentra el tratamiento térmico, donde es muy pobre la calidad obtenida en el producto y deja una alta contaminación.

Como se vio en el cuadro, las tecnologías actuales para el reciclado de los materiales plásticos pueden resumirse en:

Reciclado mecánico Reciclado químico Reciclado termoquímico Recuperación de energía

El reciclado mecánico se hace desde los orígenes de la industria plástica donde se usan los descartes de su producción. Desde el productor de materia prima que reutilizaba o vendía los polímeros fuera de especificaciones, hasta el moldeador que molía y reusaba piezas mal moldeadas, refiles, etc., constituidas por material limpio, conocido, que luego mezclaba con material virgen, para seguir moldeando. Este reciclado mecánico es el que logra el máximo valor para el producto, que volvía a la línea o a los compuestos. En éste proceso, la limpieza es fundamental, debiéndose evitar contacto con grasas, aceites, adhesivos, tintas, etc.

El reciclado químico se aplica solamente a los materiales termoplásticos logrados por poli-condensación. Se basa en aprovechar la reversibilidad de la reacción, reobteniéndose los monómeros iniciales.

El reciclado termoquímico puede trabajar con mezclas de plástico, eliminándose las selecciones, pero es la que más desvaloriza el desecho.

Las opciones de este sistema son la pirólisis, hidrogenación y gasificación.

La pirólisis se realiza a 500-900 ° C, sin presión y sin oxígeno. La hidrogenación a 300-500 ° C a 10 – 40 Mpa y atmósfera de hidrógeno La gasificación a 900 – 1400 °C con 0-6 Mpa, oxígeno y agua.

Los primeros dos procesos entregan gas, aceite y sólido; el último, hidrógeno y monóxido de carbono. Si hay cloro presente se remueve como ácido clorhídrico que se neutraliza. El proceso de gasificación es el más usado dentro de los procesos termoquímicos.

La recuperación de la energía, por combustión en hornos de los residuos plásticos, termina en energía térmica. Los gases de combustión si es necesario deben ser tratados antes de ser liberados al ambiente.

Para el caso específico del ABS los fabricantes recomiendan 3 alternativas dependiendo del origen del residuo:

• Si son piezas que fueron moldeadas solas y no contienen algún tipo de sustancia nociva pueden ser mecánicamente recicladas después de usadas.

• Si las piezas contienen substancias peligrosas puede realizarse un reciclado termoquímico o una recuperación de energía por combustión, con el posterior tratamiento de los gases de combustión.

Las partes que están fabricadas del material ABS deben estar marcadas de acuerdo con la norma ISO 11469 (DIN 58840) :

       

Historia

En 1843 Ferdinand Redtenbacher (1809-1895) estudio el óxido de acrinoleína conun óxido de plata acuoso y ácido acrílico isolatado. Posteriormente, FriedrichBeilstein (1838-1883) produjo ácido acrílico mediante la destilación de ácidoshidroacrílicos en 1862. La investigación continuó con los esfuerzos de EdwardFrankland (1825-1899), Duppon, Schneider, Richard Erlenmeyer (1825-1909),Engelhorn, Carpary y Tollens y quien compensó los esfuerzos fue el químicofrancés Charles Maureu (1803-1929) quien descubrió el acrilonitrilo en 1893. Éldemostró que era un nitrilo del ácido acrílico.Durante la Primera Guerra Mundial, el acrilonitrilo fue propuesto a trabajar en lamanufactura del caucho sintético. Con la restauración del comercio después de laGuerra, el abastecimiento del caucho natural se incremento y lo hizo un sintéticomenos ventajoso, algunas compañías comenzaron a investigar otras aplicacionesdel acrilonitrilo. La fibra sintética industrial fue una de las primeras opcionesinvestigadas. Los desarrollos en las fibras de acrilonitrilo fueron obstaculizadoshasta que los solventes apropiados fueron descubiertos, lo que permitió a

lasfibras ser formadas por hilado en seco o mojado.En 1942, DuPont introdujo las fibras de poliacrilonitrilo bajo el nombre de Orlon,iniciando su producción a principios de 1950. El primer uso del copolímero deacrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), fue en la fabricación de equipaje ocurrido en1948, patentándolo en el mismo año. En 1996, el ABS fue usado por primera vezen el exterior de las superficies de los helicópteros.La dureza del copolímero de acrilonitrilo estireno lo hizo conveniente para muchosusos, sus limitaciones condujeron a la introducción de un caucho (butadieno)como un tercer monómero y a partir de aquí nació la gama de materialespopularmente designados como plásticos ABS.Estos llegaron estar disponibles a partir de 1950 y la variabilidad de estoscopolímeros y la facilidad del proceso ha permitido al ABS llegar a ser el polímeromás popular de la ingeniería.