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

Descripción

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 uno 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:

Butadieno:

Estireno:

Dentro de sus propiedades físicas se encuentran:

Alguna de la resistencia a químicos se enlista a continuación

Aplicaciones

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

Historia

En 1843 Ferdinand Redtenbacher (1809-1895) estudio el óxido de acrinoleína con un óxido de plata acuoso y ácido acrílico isolatado. Posteriormente, Friedrich Beilstein (1838-1883) produjo ácido acrílico mediante la destilación de ácidos hidroacrílicos en 1862. La investigación continuó con los esfuerzos de Edward Frankland (1825-1899), Duppon, Schneider, Richard Erlenmeyer (1825-1909), Engelhorn, Carpary y Tollens y quien compensó los esfuerzos fue el químico francés Charles Maureu (1803-1929) quien descubrió el acrilonitrilo en 1893. Él demostró que era un nitrilo del ácido acrílico.

Durante la Primera Guerra Mundial, el acrilonitrilo fue propuesto a trabajar en la manufactura del caucho sintético. Con la restauración del comercio después de la Guerra, el abastecimiento del caucho natural se incremento y lo hizo un sintético menos ventajoso, algunas compañías comenzaron a investigar otras aplicaciones del acrilonitrilo. La fibra sintética industrial fue una de las primeras opciones investigadas. Los desarrollos en las fibras de acrilonitrilo fueron obstaculizados hasta que los solventes apropiados fueron descubiertos, lo que permitió a las fibras 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 de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), fue en la fabricación de equipaje ocurrido en 1948, patentándolo en el mismo año. En 1996, el ABS fue usado por primera vez en el exterior de las superficies de los helicópteros.

La dureza del copolímero de acrilonitrilo estireno lo hizo conveniente para muchos usos, sus limitaciones condujeron a la introducción de un caucho (butadieno) como un tercer monómero y a partir de aquí nació la gama de materiales popularmente designados como plásticos ABS. Estos llegaron estar disponibles a partir de 1950 y la variabilidad de estos copolímeros y la facilidad del proceso ha permitido al ABS llegar a ser el polímero más popular de la ingeniería.

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Fuentes e información complementaria:
http://www.textoscientificos.com/polimeros/copolimeros
http://www.styreneforum.org/glossary_index_es.html#top
http://www.geplastics.com/resins/es/materials/cycolac.html
http://www.monografias.com/trabajos14/polimeros/polimeros.shtml#
Enciclopedia del plástico, 2000, Tomo 1, pág: 104
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_16.html
http://www.bpf.co.uk/bpfindustry/plastics_materials_Acrylonitrile_Butadiene_Styrene_ABS.cfm
http://www.polymerprocessing.com/polymers/ABS.html
http://www.rtpcompany.com/info/guide/descriptions/0600.htm
http://composite.about.com/library/glossary/a/bldef-a114.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Acrylonitrile_butadiene_styrene
http://www.bookrags.com/sciences/sciencehistory/acrylic-plastic-woi.html

El hule natural y el hule sintético

El hule natural es un polímero caracterizado por sus moléculas largas y filiformes, el cual se obtiene a partir de una secreción (látex natural) que mana del tronco de algunas especies vegetales, a través de incisiones o cortaduras hechas sobre la corteza del mismo.

Alrededor del 99 por ciento de todo el hule natural proviene del Hevea brasiliensis. Este es el árbol que podemos llamar el árbol del hule. El hevea crece en climas húmedos y calientes en suelos ácidos y bien drenados.

Los más finos hules crecen en regiones que caen dentro de un cinturón que se extiende alrededor de 1,100 kilómetros a cada uno de los lados del ecuador. Los árboles se empiezan a explotar alrededor de 6 a 7 años después de plantados, aún cuando su máximo rendimiento lo logran después del décimo año. Los árboles de hule rinden su máxima capacidad por alrededor de 25 a 30 años.

Las plantaciones de hule emplean trabajadores llamados picadores quienes recolectan el látex de los árboles. El picador corta un estrecho canal en el tronco del árbol entre 1.20 m. y 1.50 m. arriba del suelo.

El canal corre diagonalmente hacia abajo alrededor de la mitad del tronco. Al final del corte el picador coloca una canaleta de metal en forma de U, la cual llega a una pequeña tasa. El látex mana del corte y fluye hacia la taza. Alrededor del 30 al 35 por ciento del látex consiste de hule puro.

En algunas plantaciones se pica el árbol cada tercer día. En otras plantaciones se pica diariamente por quince días y luego se permite al árbol “descansar” por otro período igual.

El látex natural se puede dañar fácilmente, y debe ser transformado en hule crudo tan pronto como sea posible después de la pica. Esto se hace en el “beneficio” separando el hule natural del agua y otros materiales. El hule coagulado es ' transformado en crepe, granulado o lamina ahumada. En el beneficio se producen varias calidades de hule, las cuales se clasifican como hule seco y hule líquido.

El hule es un producto especialmente útil por varias razones: retiene el aire, es repelente al agua, no conduce fácilmente la electricidad y tiene larga duración, sin embargo, su principal importancia es que es elástico.

La sociedad moderna depende tanto del hule que sería casi imposible su funcionamiento sin él. No pasa lo mismo con la mayor parte de los materiales, que pueden ser sustituidos con mucha mayor facilidad en la mayor parte de sus usos.

Aun cuando el hule natural posee propiedades intrínsecas que lo convierten en un elemento insustituible, sus características han sido igualadas mediante procesos químicos que dieron lugar a los denominados hules sintéticos. Aún cuando es posible obtener estos productos a partir de diversas materias primas, especialmente del carbón, por razones de costo se derivan mayoritariamente del petróleo.

Los fabricantes agrupan el hule sintético en dos clases: de propósito general y para propósitos especiales.

Los hules de propósito general tienen muchos usos en que sustituyen al hule natural, en tanto que los de propósito especial tienen propiedades tales como resistencia a aceites, combustibles, aire y temperaturas extremas que lo hacen mejor que el hule natural para ciertos usos.

El mundo usa ahora prácticamente el doble de hule sintético que de hule natural. Esto se debe a que el hule sintético puede ser producido en forma suficientemente barata para competir con el costo del hule natural. Sin embargo, el costo creciente del petróleo y el carbón, y su carácter de perecederos, han disminuido el crecimiento de la producción de hule sintético.

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Fabricación de empaques industriales - ¿cómo seleccionar el hule adecuado?

El hule natural se compone principalmente de moléculas de isopreno que forman un polímero de alto peso molecular, mientras que el hule sintético o elastómero se produce comercialmente polimerizando mono y diolefinas, como el isobutileno, butadieno e isopreno. También se pueden obtenerse elastómeros por la copolimerización de olefinas con diolefinas como en el caso del estireno-butadieno (SBR).

El principal empleo de los hules sintéticos es la fabricación de llantas para autos de pasajeros, camiones, aviones y maquinaria agrícola. No obstante, el hule sintético también es usado para la fabricación de empaques. Algunos tipos de hules usados en la manufactura de empaques, son:

Hules acrílicos

Estos elastómetros son fabricados a partir del etil, butil, o metoxi y etoxi-etil-acrilatos. Tienen muy buena resistencia a los aceites y al calor, por lo que sus principales aplicaciones son la fabricación de sellos, empaques y mangueras.

Hule butadieno-estireno (SBR)

Este elastómero es un copolímero de butadieno con estireno conocido como SBR, GR-S o Buna S. El SBR tiene una amplia variedad de aplicaciones, entre las que destacan: la fabricación de llantas, fabricación de calzado, empaques, recubrimiento de frenos, baterías como separador de placas, etc.

Polímeros fluorados

Los polímeros que contienen flúor se producen a partir de olefinas fluoradas con dos o tres átomos de carbono. Cuentan con una buena resistencia al calor, a los productos químicos y a la intemperie. Además tienen excelentes propiedades mecánicas. Los polímeros fluorados son usados en la fabricación de piezas, como: juntas, empaques y mangueras sometidas a trabajo severo tanto en la industria automotriz como en los equipos de perforación de pozos petroleros y similares.

Elastómero etileno-propileno (EPR)

Este hule se obtiene copolimerizando el etileno con propileno. Su principal aplicación es en la fabricación de cámaras de aire de las llantas. Otras aplicaciones en la industria automotriz son la fabricación de mangueras, bandas y cintas selladoras para las puertas.

El hule etileno-propileno al ser mezclado con polímeros como el polipropileno, se obtiene un elastómero termoplástico ideal para su uso en ciertas partes de la defensa de los automóviles, mangueras, empaques y partes del tablero de control. Además, se usa para recubrir alambres y cables de uso rudo.

Bolbrugge Hnos (B&W) cuenta con una gran variedad de hules, colores, durezas para la fabricación de empaques de acuerdo a la industria en la que se van a emplear.

B&W tiene la capacidad de crear el diseño y desarrollo de los prototipos de hules que usted requiera, ya que cuentan con una gama completa de técnicas de moldeado.

Los productos de hule de B&W son fabricados en base a los lineamientos FDA y especificaciones similares.

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