El ABS se utiliza ampliamente en aplicaciones de ingeniería y productos de consumo, desde electrodomésticos y artículos de uso diario hasta piezas de automóviles y carcasas de dispositivos electrónicos. Se ha convertido en uno de los materiales más indispensables tanto en la fabricación industrial como en la vida cotidiana. Este artículo explorará qué es el plástico ABS, cómo se fabrica y sus aplicaciones.
Descripción general del plástico ABS
El ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) es un plástico termoplástico de ingeniería de alto rendimiento, comúnmente conocido como resina ABS. Combina una excelente resistencia, una tenacidad excepcional y una fácil procesabilidad, lo que lo convierte en uno de los polímeros más producidos y utilizados en la actualidad.
El ABS combina eficazmente las mejores propiedades del poliestireno (PS), el copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN) y el caucho de butadieno (BS), ofreciendo una combinación equilibrada de tenacidad, rigidez y dureza con un rendimiento mecánico general impresionante. Químicamente, es un terpolímero compuesto por tres monómeros: acrilonitrilo (A), butadieno (B) y estireno (S).
Gracias a sus propiedades versátiles y polivalentes, el ABS se puede moldear mediante diversos métodos de procesamiento comunes, como moldeo por inyección, extrusión, moldeo por soplado y calandrado. También es ideal para operaciones secundarias como... Mecanizado CNC, unión, pintura, metalización al vacío y más.
Propiedades de los materiales ABS
El ABS es una resina opaca, granular o pulverulenta, de color amarillo pálido. Es atóxica, inodora, ligera y tiene una densidad relativa de 1.04 a 1.07. Presenta una excelente resistencia al impacto, buen rendimiento a bajas temperaturas y resistencia química, excelente estabilidad dimensional, alto brillo superficial y fácil de pintar y colorear. Entre sus desventajas se incluyen su inflamabilidad, baja temperatura de deformación térmica y baja resistencia a la intemperie. La siguiente tabla muestra las propiedades típicas de los diferentes grados de resina ABS.
| Parámetro | Propósito general | Impacto medio | Alto impacto | Resistente al calor | Grado de galvanoplastia |
| Densidad | 1.02-1.06 | 1.04-1.05 | 1.02-1.04 | 1.04-1.06 | 1.04-1.06 |
| Resistencia a la tracción, MPa | 33-52 | 41-47 | 33-44 | 41-52 | 38-44 |
| Elongación,% | 10-20 | 15-50 | 15-70 | 5-20 | 10-30 |
| Resistencia a la flexión, MPa | 68-87 | 68-80 | 55-68 | 68-90 | 69-80 |
| Módulo de flexión, GPa | 2.0-2.6 | 2.2-2.5 | 1.8-2.2 | 2.1-2.8 | 2.3-2.7 |
| Resistencia al impacto Izod (23 °C), (J/m) | 105-215 | 215-375 | 375-440 | 120-320 | 265-375 |
| Dureza Rockwell (R) | 100-110 | 95-105 | 88-100 | 100-112 | 103-110 |
| Temperatura de distorsión térmica (4.82 MPa)/℃ | 87-96 | 89-96 | 91-100 | 105-121 | 95-100 |
| Coeficiente de expansión lineal, 10⁻⁵ /℃ | 7.0-8.8 | 7.8-8.8 | 9.5-11.0 | 6.4-9.3 | 6.5-7.0 |
Propiedades mecánicas
La resina ABS posee una excelente resistencia al impacto: los grados de alto impacto pueden alcanzar hasta 400 J/m a temperatura ambiente y se mantienen por encima de 120 J/m incluso a -40 °C. Se trata de un sistema heterogéneo de dos fases: la resina actúa como fase continua y el caucho como fase dispersa (partículas de caucho dispersas en la matriz de resina). Su superior resistencia al impacto se debe a que las partículas de caucho absorben la energía del impacto externo e inhiben la propagación de grietas. El rendimiento al impacto se correlaciona con el contenido de caucho, la proporción de injerto y el tamaño de partícula.
La resina ABS ofrece buena resistencia al desgaste. Si bien no es adecuada para materiales autolubricantes, su excelente estabilidad dimensional la hace adecuada para rodamientos de carga media.
Propiedades termales
La temperatura de distorsión térmica de la resina ABS es de aproximadamente 93 ℃ bajo una carga de 1.82 MPa, aumentando entre 6 y 10 ℃ después del recocido. Debido a su estructura amorfa, exhibe un efecto de tensión-temperatura estable: reducir la carga de 1.82 MPa a 0.45 MPa solo aumenta la temperatura de distorsión térmica entre 4 y 8 ℃. Los grados resistentes al calor pueden alcanzar hasta 115 ℃. La temperatura de fragilidad es de -7 ℃ y conserva una resistencia considerable a -40 ℃. El rango de temperatura de servicio es de -40 a 100 ℃. El coeficiente de expansión lineal varía de 6.4 × 10⁻⁵ ℃ a 11.0 × 10⁻⁵ ℃ (uno de los más bajos entre los termoplásticos). La estabilidad térmica es relativamente baja para los plásticos de ingeniería: la descomposición ocurre a 260 ℃, liberando sustancias volátiles tóxicas. El ABS es inflamable y no autoextinguible.
Propiedades Eléctricas
La resina ABS ofrece un buen aislamiento eléctrico en un amplio rango de frecuencias, con mínima influencia de la temperatura y la humedad. Los datos de rendimiento eléctrico se muestran en la tabla a continuación.
| Parámetro | 60Hz | 10³Hz | 10⁶Hz |
| Constante dieléctrica (23℃) | 3.73-4.01 | 2.75-2.96 | 2.44-2.85 |
| Tangente de pérdida dieléctrica (23 ℃) | 0.004-0.007 | 0.006-0.008 | 0.008-0.010 |
| Resistividad volumétrica, Ω·cm | (1.05 ~ 3.60) × 1016 | (1.05 ~ 3.60) × 1016 | (1.05 ~ 3.60) × 1016 |
| Resistencia al arco, S | 66-82 | 66-82 | 66-82 |
| Rigidez dieléctrica, (kV/mm) | 14-15 | 14-15 | 14-15 |
Resistencia química
La resina ABS presenta una buena resistencia química: los grupos nitrilo en su estructura molecular la hacen prácticamente inerte a ácidos y bases diluidos, así como a sales. Es soluble en cetonas, aldehídos, ésteres e hidrocarburos clorados; insoluble en la mayoría de los alcoholes (pero se ablanda en metanol después de horas); y se hincha tras un contacto prolongado con disolventes de hidrocarburos. Como la mayoría de los plásticos, el ABS sufre agrietamiento por tensión al exponerse a reactivos químicos (p. ej., ácido acético, aceites vegetales) bajo tensión. La siguiente tabla muestra los cambios de masa y las variaciones de aspecto tras una inmersión prolongada en productos químicos seleccionados.
| Nombre químico | Tasa de cambio de masa, % | Tasa de cambio de masa, % | Cambio de apariencia |
| 30d | 365d | ||
| Ciclohexano | +0.03 | +0.51 | Hinchazón leve |
| Trementina refinada | +0.19 | +0.31 | - |
| 10% de ácido cítrico | +0.62 | +0.74 | Pardusco |
| Ácido crómico al 6% | +0.58 | +0.71 | Pardusco |
| Cloruro de calcio al 2.5 % | +0.61 | +0.77 | - |
| Nitrato de plata al 2.5% | +0.67 | +0.84 | - |
| Fluoruro de sodio al 4% | +0.53 | +0.59 | - |
| Nitrato de amonio al 10% | +0.50 | +0.57 | - |
| Carbonato de sodio al 10% | +0.56 | +0.65 | - |
| Cloruro de potasio al 3% | +0.64 | +0.78 | - |
| Cloruro de amonio saturado | +0.35 | +0.39 | - |
| Nitrato de cobre al 10% | +0.64 | +0.76 | - |
| Etilenglicol | +0.63 | +0.15 | - |
| Solución de peróxido de hidrógeno al 3% | +0.69 | +1.03 | Amarillamiento |
| Solución saturada de bisulfito de sodio | +10.95 | +6.70 | Amber |
| Metanol | +4.50 (2d) | + 26 ~ + 28 | Hinchazón, blanqueamiento |
| Ácido acético al 12% | +0.69 | +0.75 | Hinchazón, blanqueamiento |
Fabricaciones de plástico ABS
El ABS es un polímero amorfo sin un punto de fusión definido. Comienza a descomponerse por encima de los 260 °C, por lo que las temperaturas de moldeo suelen controlarse por debajo de los 250 °C. El ABS fundido tiene una viscosidad moderada: menor fluidez que la poliamida, pero mayor que el policarbonato, con un enfriamiento y solidificación más rápidos.
Presecado
El ABS presenta una alta absorción de agua gracias a sus grupos nitrilo polares. Debe presecarse hasta alcanzar un contenido de humedad inferior al 0.1 % antes de su procesamiento. Métodos habituales: secado con aire circulante (70-80 °C, >4 h) o secado en horno (80-100 °C, 2 h, espesor del material inferior a 50 mm).
Moldeo por inyección
El moldeo por inyección de ABS suele utilizar una máquina de inyección de tornillo. Los tornillos deben ser de una sola pasada, de paso igual, cónicos, totalmente roscados y con válvula antirretorno; la relación L/D debe ser de 20 y la relación de compresión debe ser de 2.0 a 2.5. Tipos de boquilla: abierta o extendida (evite las boquillas autoblocantes para evitar la reducción del flujo o la decoloración).
Las temperaturas de inyección son más altas para los grados resistentes al calor y de galvanoplastia (para mejorar el flujo de fusión o el rendimiento del enchapado) y más bajas para los grados de uso general y de alto impacto (para evitar la descomposición o la degradación de las propiedades mecánicas).
Las presiones de inyección son más altas para piezas de paredes delgadas, flujo largo y compuerta pequeña, o para grados termorresistentes/ignífugos, y más bajas para piezas de paredes gruesas y compuerta grande. La presión de mantenimiento debe ser moderada para minimizar la tensión residual.
| Objetos | ABS de tipo general | ABS resistente a impactos | ABS resistente al calor | ABS galvanizado |
| Velocidad del tornillo, r/min | 30-60 | 30-60 | 30-60 | 20-60 |
| Temperatura de la boquilla, ℃ | 180-190 | 190-200 | 190-200 | 190-210 |
| Temperatura del barril, zona trasera, ℃ | 180-200 | 180-200 | 190-200 | 200-210 |
| Temperatura del barril, zona media, ℃ | 210-230 | 210-230 | 220-240 | 230-250 |
| Temperatura del barril, zona frontal, ℃ | 200-210 | 200-210 | 200-220 | 210-230 |
| Temperatura del molde, ℃ | 50-70 | 50-80 | 60-85 | 40-80 |
| Presión de inyección/MPa | 70-90 | 70-120 | 85-120 | 70-120 |
| Presión de retención /MPa | 50-70 | 50-70 | 50-80 | 50-70 |
| Tiempo de inyección, s | 3-5 | 3-5 | 3-5 | 1-4 |
| Tiempo de retención, s | 15-30 | 15-30 | 15-30 | 20-50 |
| Tiempo de enfriamiento, s | 15-30 | 15-30 | 15-30 | 15-30 |
| Ciclo total, s | 40-70 | 40-70 | 40-70 | 40-90 |
Moldeo por extrusión
El moldeo por extrusión de ABS utiliza una extrusora monohusillo de uso general con una relación L/D de 18 a 20 y una relación de compresión de 2.5 a 3.0. Son adecuados tanto husillos de compresión gradual como abrupta. La masa fundida de ABS tiene una fluidez moderada, por lo que no requiere refrigeración por husillo. La extrusión produce perfiles como tubos, varillas y láminas.
| Diámetro exterior de la tubería/mm | 32.5 | Velocidad del tornillo, r/min | 10.5 |
| Diámetro interior de la tubería/mm | 25.5 | Diámetro interior de la matriz, mm | 33 |
| Temperatura del barril, zona de alimentación /℃ | 160-165 | Longitud de sección recta, m | 50 |
| Temperatura del barril, zona de compresión /℃ | 170-175 | Proporción de dibujo | 1.02 |
| Zona de medición | 175-180 | Diámetro interior del manguito de dimensionamiento, mm | 33 |
| Temperatura del molde/℃ | 175-180 | Longitud de la manga de enfriamiento, mm | 250 |
| Temperatura de la tierra/℃ | 190-195 | Distancia desde la manga de dimensionamiento al vacío hasta Diem, m | 25 |
| Diámetro exterior del mandril/mm | 26 |
Condiciones de extrusión para varillas de ABS
| Diámetro de la varilla, mm | 90 | Temperatura del troquel, ℃ | 150-160 |
| Temperatura del barril, zona de alimentación, ℃ | 160-170 | Temperatura de dimensionamiento, ℃ | 55-60 |
| Temperatura del barril, zona de compresión, ℃ | 170-175 | Velocidad del tornillo, r/min | 11-14 |
| Temperatura del barril, zona de medición, ℃ | 175-180 | Velocidad de extrusión, m/min | 22-25 |
| Temperatura de la tierra, ℃ | 170-180 |
Moldeo de espuma
La espuma ABS se produce principalmente mediante espumado químico con agentes de soplado (p. ej., azodicarbonamida) incorporados a la resina. Se emplean dos métodos de moldeo:
Moldeo por inyección: El ABS espumado utiliza una máquina de inyección de tornillo (superior a las de émbolo en cuanto a densidad y rendimiento uniformes). Se instala una válvula en la boquilla para evitar fugas de la masa fundida gaseosa. A diferencia del moldeo por inyección convencional, la masa fundida espumada se expande en el molde para llenar la cavidad antes de enfriarse, eliminando así la necesidad de una alta presión de inyección. Las temperaturas del barril son más bajas en la zona de alimentación y más altas cerca de la boquilla: 145-160 °C en la parte trasera, 170-185 °C en la parte central y 190-200 °C en la parte delantera.
Moldeo por extrusión: Los grados de ABS espumado se extruyen en láminas, varillas y tubos. A diferencia de la extrusión convencional, la mezcla de gas fundido se mueve a través del cilindro, lo que requiere un control preciso de la temperatura para equilibrar la fusión de la resina y la descomposición del agente de soplado. La temperatura del cilindro y la velocidad de extrusión afectan la apariencia y la densidad.
| Extrusor L/D | 22 | Zona 4 Temperatura/℃ | 170 |
| Zona 1, Temperatura del barril (lado de la tolva)/℃ | 133 | Zona 5 Temperatura/℃ | 180 |
| Zona 2, Temperatura del barril (lado de la tolva)/℃ | 160 | Zona 6 Temperatura/℃ | 157 |
| Zona 3, Temperatura del barril (lado de la tolva)/℃ | 164 | Velocidad del tornillo/(r·min⁻¹) | 25 |
Las propiedades clave de los productos ABS espumados incluyen:
- Se puede producir como componentes estructurales de alta densidad o piezas ligeras de baja densidad;
- Combina ligereza y rigidez manteniendo la resistencia mecánica.
- Las estructuras sándwich (núcleo espumado + capa fina de ABS) ofrecen una rigidez equivalente al ABS sólido con un peso menor;
- Excelente aislamiento térmico y absorción acústica;
- Patrón de superficie de veta de madera único;
- Menor absorción de agua que la madera;
- Fácil procesamiento en láminas, tubos y varillas;
- Tiempos de ciclo más cortos para piezas de paredes gruesas en comparación con el ABS sólido;
- Pintable y coloreable;
- Mecanizable (cortar, taladrar, unir) como la madera.
| Densidad /(g/cm³) | 0.69 | Módulo de compresión /MPa | 353 |
| Resistencia a la tracción/MPa | 14.0 | Resistencia al impacto Izod /(kJ/m²) | |
| Alargamiento /% | 24.6 | Mellado | 5.5 |
| Módulo de tracción/MPa | 300 | Sin muescas | 13.6 |
| Resistencia a la flexión /MPa | 20.0 | Absorción de agua /% | 0.35 |
| Módulo de flexión/MPa | 723 | Conductividad térmica/[W/(m·℃)] | 0.01 |
| Resistencia a la compresión /MPa | 12.6 | - | - |
Las aplicaciones del plástico ABS espumado incluyen:
- Materiales estructurales ligeros: paneles de control de vehículos, cubiertas de motor, puertas de barcos, contenedores, etc.;
- Materiales de construcción: paneles de pared, placas de techo, tuberías de desagüe, tuberías de aislamiento térmico;
- Sustitutos de la madera: muebles, componentes de piano, manijas y marcadores (similares en apariencia y densidad a la madera, pero superiores en resistencia al agua y la corrosión, con patrones de superficie, colores y molduras personalizables).
galvanoplastia
galvanoplastia Utiliza resina ABS de grado galvánico. Los pasos clave incluyen: rugosidad, sensibilización, activación, reducción/desgelificación, galvanoplastia sin corriente y galvanoplastia.
Rugosidad: Mejora la hidrofilicidad y la rugosidad de la superficie para garantizar la adhesión del recubrimiento. El grabado químico es el método principal. Las formulaciones con alto contenido de cromato ofrecen la mejor adhesión.
Sensibilización: Adsorbe Sn²⁺ (agente reductor) sobre la superficie rugosa para reducir Ag⁺/Pd²⁺ a Ag/Pd catalítico durante la activación. La siguiente tabla muestra las soluciones y condiciones de sensibilización.
| Cloruro estannoso | 10-30 | 2-5 |
| Ácido clorhídrico | 40-50 | 2-5 |
| Temperatura de sensibilización/℃ | 20-25 | 20-25 |
| Tiempo de sensibilización/min | 3-5 | 3-10 |
Activación: Forma núcleos catalíticos de metales nobles para iniciar el recubrimiento químico. Se divide en activación iónica y activación coloidal (combinando sensibilización y activación). La siguiente tabla muestra las formulaciones y condiciones de activación con paladio coloidal.
Reducción: Tras la activación iónica, la reducción mejora la actividad catalítica, acelera el recubrimiento químico y elimina el activador residual para evitar la descomposición del baño. Tras la activación con paladio coloidal, la desgelificación elimina las capas de hidrolizado de Sn²⁺ para exponer los núcleos de Pd (inmersión en HCl al 36 % a 35-45 °C durante 1-3 min).
Revestimiento electrolítico y galvanoplastia: después de la reducción/desgelificación, el ABS se somete a un recubrimiento sin corriente eléctrica y galvanoplastia.
Los recubrimientos químico-químicos de Ni/Cu pueden galvanizarse directamente. Para una mejor resistencia al choque térmico, se prefiere el cobreado (su coeficiente de expansión lineal es similar al del ABS, lo que prolonga la vida útil en exteriores). Los recubrimientos de cobre pueden colorearse o galvanizarse con otros metales, generalmente níquel/cromo (Ni/Cr).
Campos de aplicación de la resina ABS
Electrodomésticos y componentes electrónicos
Electrodomésticos: El campo de aplicación más grande y prometedor del ABS, incluye carcasas y componentes internos de televisores, grabadoras, lavadoras, refrigeradores, tocadiscos, teléfonos, aspiradoras, acondicionadores de aire, lámparas, ventiladores eléctricos, etc.
Componentes electrónicos: Se utilizan para conectores de antena, bobinas, bloques de terminales, convertidores, altavoces, conectores, etc.
Motorium
Componentes interiores: paneles de instrumentos, carcasas de grupos de instrumentos, pilares A, salidas de aire, cajas de control, revestimientos de puertas, cajas de herramientas, manijas de reguladores, interruptores, perillas, cubiertas de columnas de dirección, volantes, cubiertas de bocinas, conductos, etc.
Componentes exteriores: Guardabarros, apoyabrazos, rejillas, pantallas de lámparas, cubiertas de ventilación, cubiertas de ruedas, soportes, rejillas de ventilación, placas de identificación, alerones traseros, protectores de parachoques, marcos de espejos, etc.
Maquinaria
Se utiliza para carcasas de maquinaria y componentes en general: carcasas de motores, cajas de instrumentos, carcasas de tanques de agua, tanques de baterías, engranajes, cojinetes, impulsores de bombas, manijas, pernos, cubiertas, bujes, sujetadores, etc.
Equipo de oficina
Su excelente resistencia al impacto, rigidez, estabilidad dimensional y moldeabilidad hacen del ABS un material ideal para carcasas de equipos de oficina, como faxes, fotocopiadoras, máquinas de escribir, computadoras y monitores. Se suelen utilizar grados ignífugos debido a los requisitos de seguridad contra incendios.
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