ABS(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) 플라스틱

아크릴로나이트릴(Acrylonitrile), 뷰타다이엔(Butadiene), 스타이렌(Styrene)의 약자로 3가지 중 스타이렌이 주원료다.

---

ABS 플라스틱 수지란? (ABS Resin)

 우리 제품에 가장 보편적이고 가장 많이 사용되는 플라스틱 수지가 ABS이다.. 장난감 프라모델있지요? 프라모델에서 많이 사용되는 플라스틱 재질도 ABS이다. 

- 내충격성과 강성을 겸비한 범용 열가소성 플라스틱

---

ABS 수지의 구성 성분

 ABS 수지는 3가지 성분으로 결합되어 있다. Acrylonitile(아크릴로니트릴) + POLY-Butadiene(폴리 부타디엔) + Styrene (스틸렌)이다.

​

​

---

​

 

ABS 플라스틱은 열경화성으로 인해 가열에 의해 경화하는 성질을 말한다. 열경화성수지는 완성되면 어떠한 용매에도 녹지 않으며 또 가열해도 용융하지 않고 더욱 강하게 가열하면 열분해된다. 그 이유는 완성된 고분자의 구조가 입체적(3차원적)으로 망상화되어 있기 때문이다.

열경화성과 열가소성이 다소 혼동될 수 있는데, 열가소성(Thermoplastic), 열경화성(Thermoset)을 비교해 보자면, 열가소성은 가열하면 가소성을 띄게 되어 소성 변형이 가능하며 녹는 점까지 가열되면 액체 형태로 부드러워집지며, 열가소성 플라스틱의 경우 냉각하여 굳힌 후 다시 성형하고 재활용 할 수 있다. 반면, 열경화성 플라스틱은 고온으로 가열하면 고분자 사슬 내부에 가교 구조가 형성되여 딱딱하게 굳는 경화 현상이 나타나며,한번 경화된 열경화성 플라스틱은 열가소성 플라스틱과 달리 재용융 또는 재성형이 불가능한 특징이 있다. 

대표적인 열가소성 소재로는 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리염화비닐(PVC) 등이 있다. 열경화성 플라스틱은 대부분 실온에서 액체 상태로 존재하는 물질이나, 열경화성 플라스틱 소재를 원하는 형태의 금형에 넣고 가열하면 고분자 사슬에 '가교'라고 하는 화학적 결합이 형성되며 금형의 형태대로 응고된다.   

즉, 열경화성 플라스틱은 열가소성 플라스틱과 달리 열을 가한 상태에서 가교에 의해 경화되며 냉각 후 재가열하여도 다시 녹지 않는다. 만약 열경화성 플라스틱을 경화 온도보다 훨씬 더 높은 온도로 가열한다하여도 다시 유동성을 가지지 않고 바로 열분해되는 특징이 있다. 열경화성 플라스틱의 경우 실온 및 고온에서의 유동성에 따라 단순 압축 성형, 수지 이송 성형(RTM), 인발 성형, 필라멘트 와인딩과 같은 다양한 방식의 공정이 가능하다.

대표적인 열경화성 소재로는 에폭시, 폴리이미드, 페놀계 수지 등이 있으며 이러한 열경화성 플라스틱의 경우 복합재에서 매우 중요한 물질로 알려져 있다.

---

 

---

---

 ABS 플라스틱은 삼원 공중합체로써 넓은 범위의 물성을 지니고 있다.​

​

*ABS 첨가제

-아크릴 증가: 경도, 인장강도, 탄성률, 내충격성, 내용제성, 내열성 증대되고 고주파 절연성이 저하된다. ​

-부타디엔 증가: 고무 성분이므로 인장강도, 탄성률, 경도가 감소되고 내충격성, 내마모성, 신장이 증대되며 취약한 성질의 것이 된다.

-스티렌 증가: 성형성, 전기적 특성 증가 및 용융 유동성이 증가되고 단단하게 되며 연한 성질이 된다.

 

ABS 수지는 Polystyrene (폴리스틸렌)의 결점 및 AS수지 또는 내충격성 폴리스틸렌의 단점을 보강한 열가소성 수지입니다.

 

(폴리스틸렌의 뛰어난 투과성, 가공성, 전기적 특성을 유지하면서 기계적 강도, 내열, 내유, 내후성 등을 개선함)

가공이 쉽고 내충격성, 내열성이 강해 가전제품 뿐만 아니라 자동차용 내외장재에 금속 대체용으로도 많이 사용된다.

ABS수지의 자연색은 엷은 상아색을 띄지만 어떤 색으로도 착색할수 있고, 광택이 있는 성형품을 만드는 것이 가능하다.

​

​

---

ABS수지의 기본적 성질 및 특징

1. 내충격 강도, 특히 저온에 있어서 매우 높은 충격강도를 갖음

2, 열변형 온도가 높다. (약 85도-90도이며 보강 ABS경우 95도-100도)

3, 전기적 성질, 내화학 약품성, 내유성이 뛰어남

4. 가공 적응성은 사출성형 및 다른 성형법도 적용할 수 있다.

5. 치수 안정성이 좋다.

6. 내CREEP성, 내STRESS CRACK성이 뛰어남

7. PLASTIC중 제일 도금하기 쉬운 재료임

8. 비중은 1.05∼1.15 정도, 성형 수축률은 0.3∼0.6% 정도임

9. 흡수성이 있어 예비 건조 필요 (80℃, 2∼4 hrs)

10. 투명성, 내후성 부족 : 첨가제에 의해 해결

---

ABS수지의 용도

1. 가전제품의 Body, 하우징(냉장고, 스테레오, 청소기, 세탁기, 선풍기, TV, 모니터, 주방용 제품 등)

2. 자동차 내/외장재

3. 사무기기

4. 재봉틀, 잡화, 완구류

---

기능성 ABS 수지의 종류

 

1. 내열 ABS

ABS수지는 가공성, 내충격성 등에서는 뛰어난 실용특성을 가지고 있으나 열에 의해 쉽게 변형하여 내열성을 필요로 하는 제품에서는 그 사용에서 제약이 따른다. 내열 ABS는 SAN을 적용하여 일반 ABS의 내열성을 보강한 제품이다. 

​높은 내열성이 요구되는 자동차 내외장재(도어 트림 가니쉬, 범퍼 가드, 라디에이터 그릴, 리어램프, 콘솔 박스), 전자부품, 가전제품 등 다양하게 사용된다. 가전제품 중 모터가 내장된 전동기기 경우 외벽의 수지를 내열 ABS로 제작한다. (모터의 열로 인해 수지의 변형 우려)

 

2. 압출용 ABS

냉장고, 건축 자재(파이프)로 사용, 압출안전성, 내화학성, 진공 성형성 등이 우수. 우수한 성형성, 탁월한 충격강도, 내화학성 및 내크랙성

 

3, 난연 ABS:

ABS의 고유 특성을 유지하면서 자기 소화성이 부여된 소재. (자기 소화성은 불이 잘 안붙거나 불에 타들어가다가 꺼지는 경우) 

높은 열안정성, 우수한 착색성, 최적화된 물성

용도: 전자가전제품, 배선기기 등

 

4. 도금용 ABS:

- 에칭 및 도금 밀착성이 좋은 성질을 가진 소재.
-  뛰어난 도금 밀착력, 핀홀 발생 억제, 내화학성, 치수안정성 우수
-  용도: 자동차 외장재, TV스탠드 등

 

5. PC/ABS Alloy (PC수지 + ABS 수지 합성)

 

- PC수지의 우수한 기계적 물성에 ABS수지의 작업성, 후가공성을 결합한 소재로 신뢰성이 요구되는 자동차에서는 범퍼, 센터 페시아(Center facia)등 내외장재에 사용된다.

- PC는 투명성과 내충격성이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 자동차 헤드램프, 리어램프 등에 사용된다.

 

6. 기계적 성질이 향상된 유리섬유 강화 ABS (+Glass)

ABS 에 20∼40%의 유리섬유(Glass fiber; GF)를 배합하면, 인장강도, 내충격성, 내CREEP성, MODULUS 등의 기계적 성질이 현저하게 향상되며 치수 안정성도 우수해 진다고 한다. 

(참고: 다만, GF가 첨가되면 충격강도는 떨어지게 됩니다.)

 

7. 내후성 수지 ASA(Acrylic Styrene Acrylonitrile)

ABS수지는 공기중 산소나 오존, 자외선 등과 접하면 변색, 물성저하가 일어나는 단점이 있어 내후성이 요구된다.

ASA 수지는 일반 ABS 수준의 물성 특성을 지니면서 우수한 고내후성을 가지고 있어 장기적으로 안정된 물성을 유지하므로 옥외용 외장재로 널리 사용되는 수지이다. (외부 기후에 노출된 부위의 용도에 많이 사용)

​ASA수지는 부타디엔 대신 2중 결합이 없는 아크릴 고무를 사용하는데 내후열화가 일어나기 어려운 분자구조를 가지고 있어 내후성을 개선하였다.

 

---

단점

스타이렌 분자구조 내에 벤젠고리가 존재해서 분해 시 굉장한 냄새가 나는 환경호르몬이자 발암물질인 스타이렌이 나온다.  또한 벤젠 성분 때문에 내후성이 좋지 않다. ABS 재질의 흰색 플라스틱이 세월 지나면 황변이 일어나 누렇게 변하는 이유이다. 레고 흰색 부품들이 오래 되면 누렇게 변색되는 것도 이 때문. 그리고 폴리스티렌이나 HIPS에 비해 기름에 상대적으로 약한 편이다.

---

*추가자료

​개요

비결정성의 스틸렌계 열가소성 수지로, 내충격성, 강성, 유동성 등이 뛰어나며, 치수안정성, 성형가공성, 내약품성 등의 제반특성도 매우 뛰어나다.초기에는 ABS는 NBR과 AS 수지를 혼합한 브렌드형이 대부분 이었으나, 최근 폴리부타디엔에 스틸렌,아크릴로 모노머를 그래프트중합 시키는 방법이 많이 사용된다.

ABS는, 비슷한 구조를 가진 다른 수지와 상용성이 좋아서 PC, ABS와 브렌드하여, 특수용도에 사용된다.

원료: 아크릴로니트릴/스틸렌/부타디엔 각모노머

제법: 유화중합법(Poly-butadiene)에 아크릴로니트릴과 스타일렌을 공중합한 것

특징: 유백색 반투명의 열가소성수지로, 여러 가지 색으로 착색 가능하다. ABS 수지는 기계적인 성질, 전기적 성질, 내약품성이 뛰어나며 가공법에 있어서도 사출, 압출, 진공, 중공, 카렌더 가공 등 거의 모든 가공법에 응용된다. 또 제품에 필요한 특성에 맞추어 성형성이 좋다던가, 저온기계강도에 뛰어난 것, 내약품성이 좋은 것 내열성이 좋은 것 등 특징을 가진 Grade가 있다.

 

성형가공법: 사출성형, 압출성형, 중공성형, 진공성형 등 거의 모든 가공법

​

​

용도:

​

전기제품 : TV, 청소기, 세탁기, 냉장고, 드라이어, 계산기 등의 부품, 하우징

차 량 : 라디에이터그릴, 콘솔박스, 메터케이스 등

잡 화 : 문구, 완구, 식탁용품, 트레이 등

그 외 : 스포츠 용품, 가구, 악기 등