喜歡研究產品背面說明的無聊有志之士,一定會發現大部分3C都是中國製造,欸、不是,是都有寫 > ABS <,即使說明沒寫,塑膠件的內部也會有陽刻標示材料跟模具編號,那為什麼這麼多 ABS?就讓這篇文章來讓你解開經典材料-ABS的小知識!
- ABS的成名之路
ABS之所以為經典,可從其歷久不衰的歷史來看。二戰時期為了找到天然橡膠的替代品(日方佔領大量南太平洋島嶼),因此開發出人造橡膠SBR(丁苯橡膠),也因此讓ABS裏頭的Butadiene(B)有了人造的基礎。
1940年,勤奮的美國科學家們,將Acrylate(丙烯酸)、Butadiene(丁二烯)、Styrene(苯乙烯)進行三元共聚後,發現這材料可達到又硬又韌,將材料A+B+C互補特性的作法應用徹底,因此ABS這三種單體的比例只要調整,就能搞出不同特性ABS,不僅僅是製造手法差異,也是因應需求的最快方式。兵來將擋,水來土擋,缺啥補啥的最佳力作。
- 為什麼挑ABS?
誠如上面提到,這麼一個剛性及韌性平衡的材料,不僅耐化耐候性符合一般大眾使用情境,且成型溫度220度、流動性佳,更甚至為少數可以電鍍偽裝成金屬的塑膠材料,相比同時期開發的聚丙烯PP、尼龍PA66、壓克力PMMA,可說是方方面面具備的材料。在當時被廣泛使用在家電、汽車,尤其1950年台灣奇美開啟連續性生產ABS後,降地成本,ABS從工程塑料推廣成一般塑料,更是讓ABS應用更加廣泛。
- 什麼時候看不到ABS?
隨著家電、3C、車用的驗證規範越趨嚴格,戶外使用需考量紫外線照射、雨水酸化侵蝕、3C產品的電池從鹼性電池改成充電鋰鐵電池,車用要求車體輕量又要剛性足夠,一般ABS已無法應付更加嚴苛的測試,因此逐漸被取代。
尤其是在無鹵阻燃部分,ABS常見的阻燃形式為有鹵阻燃,藉由溴Br抓取自由基、且HBr覆蓋在分子表面,達到抑制燃燒作用;然而無鹵阻燃很難,因為ABS為三元共聚物,每個單體都有自己燃燒時的狀態(A會持續燃燒、S易碳化),不像PP、PC、PET等材料,組成segment較單一,可以加5~10%阻燃劑及抗滴垂劑達到V-0效果。
難道真的沒有無鹵阻燃ABS?別小瞧這種東加西湊的驗證,添加大量紅磷或是聚磷酸酯、聚磷酸胺也可以達到阻燃V-0,不過重點來了:
- 添加紅磷影響外觀顏色,而且跟塑膠相容性並非太好,因此會遷移到塑膠表面,還會侵蝕塑膠
- 添加聚磷酸酯這類阻燃劑,搭配氫氧化鎂(鋁),添加量須達30%以上,嚴重影響耐衝擊性能
因此,外殼若要達阻燃效果,尤其是靠近起火源、裝鋰電池的產品,大多會是以PC或PC/ABS,若是ABS,建議不要購買,這個產品的成品已經壓到極致。
- ABS耐用嗎?
材質的耐用性取決於應用場景。來自丹麥的樂高積木,自從1963年後開始應用ABS,在2020年宣示要導入更具回收性的PET(寶特瓶材質),但在2023年就宣告放棄,因為實在太難取代ABS的顏色、光澤跟聲音,而物性要達到跟ABS一樣的耐用,則需要在PET內部添加更多添加劑,而這些添加劑造成的碳排跟影響材料後續的回收性,反而消耗更多能源。
而樂高在測試在海邊撿到的風化積木,確定這些遭受過最嚴厲環境的ABS,還需要1300年才能完全分解。石油提煉的高分子,塑膠,都非常耐用,除非設計問題跟使用環境嚴苛,這也讓我們反思,塑膠產品如何維持外觀、並針對產品內核持續升級,達到降低塑膠的汰換率。
- ABS這麼無敵,沒人可取代?
雖然ABS本質就是好棒棒的三好學生,好便宜、好成型、剛剛好的物性,但便宜還要再便宜,這就是製造業。PS在1970年代取代ABS,作為大部分玩具的製造材料,低造價也讓玩具變成拋棄式;1990年開始用PP取代ABS作為家電內部構件,因為內部構件不會直接接觸撞擊或是摔落,便宜的PP又有輕量化的特性,逐漸取代ABS,但外觀件通常還是好學生ABS,這也是為什麼ABS很少有玻纖規格,要是浮纖就糟啦!
近期則是以HIPS逐漸取代作為外觀件的ABS,可回收、物性可調整至相近、材料成本低於ABS,許多電視、螢幕外殼開始以HIPS為主,或許會慢慢地影響到其他產業在材料上的選擇。
就不說被單價高的材料取代,畢竟ABS雖然好,可人類的需求持續進步,這個在塑膠市場產量最大的材料,會隨著現代人汰換物品的速度增加而增加,還是在要求更高的設計下,逐步被取代,未來難預測,但能看到的是,石油產的塑膠材料一定會慢慢減少。
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