전 세계적에서 지금까지 플라스틱을 포함한 다양한 합성 수지가 개발되었습니다.그 중에서도 ABS 수지는 3 종류의 단량체를 조합하여 만들 수 있는 기능 밸런스가 좋은 소재입니다. 범용성이 매우 높아 가전제품이나 자동차, 가구나 건자재 등 폭넓은 제품에 활용되고 있습니다. 가공성이나 디자인성이 높은데다 성분을 변경하여 원하는 특성을 부여할 수 있는 특징을 가진 ABS 수지지만 내열 온도나 열화등을 이해한 후에 용도에 적합한지 판단해야 합니다.
이번 기사에서는, ABS 수지의 개요나 특징, 비슷한 용도로 사용되는 다른 수지와의 차이등을 해설합니다.
목차
ABS 수지란?
ABS수지는 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티이렌수지라고도 합니다.이름처럼 아크릴로니트릴(A), 부타디엔(B), 스티렌(S)이라는 3종류의 단량체를 사용하여 만들어지는 열가소성 수지입니다.
아크릴로니트릴, 부타디엔, 스타이렌은 각각 다음과 같은 특징이 있습니다.
아크릴로니트릴: 내열성, 기계적 강도(강성), 내유성
부타디엔 : 내충격성(고무의 특성)
스타이렌 : 광택성, 성형성(가공성), 치수 안정성
즉 ABS수지는 각 성분의 특성을 모두 갖춘 수지입니다. 거기에다 각 단량체의 비율이나 결합 방법을 바꾸면 다양한 특성의 ABS 수지를 제조할 수 있습니다.
ABS 수지의 역사는 오래되어 1954년에 미국의 US Rubber사에서 제품화 된 것이 시작입니다. 제조법은 폴리부타디엔에 스타이렌과 아크릴로니트릴을 공중합하는 방법(그라프트형)과 스타이렌 아크릴로니트릴 공중합체에 아크릴니트릴 부타디엔 공중합체를 블렌딩하는 방법(블렌드형)이 있습니다.
ABS수지는 다양한 기계적 특징을 균형 있게 가지고 있으며 외형도 아름답기 때문에 범용적인 플라스틱 소재로 다양한 경우에 활용되고 있습니다.수요도 세계적으로 증가하고 있어 현대 생활에 없어서는 안 될 재료라고 할 수 있습니다.
ABS 수지의 특징
ABS 수지는 어떤 특징이 있을까요?장점과 단점을 해설합니다.
ABS 수지의 장점
내열 온도가 높고 열에 강하다
ABS 수지의 내열 온도는 70~100℃ 정도로 폴리에틸렌이나 폴리스타이렌 등과 비슷합니다.내열성이 특별히 높은 것은 아니지만 일반적인 용도로 사용하기에는 충분하다고 할 수 있습니다.
외부로부터의 충격에 강하다
ABS수지는 부타디엔을 포함하고 있어 고무와 같은 내충격성을 가지고 있습니다.
용도에 맞게 유연하게 가공할 수 있다
ABS수지는 가공성이 좋아 사출성형이나 압출성형, 캘린더가공, 진공성형 등 다양한 방법으로 성형할 수 있습니다. 또 절삭 및 접착, 용착, 각종 표면 처리(도금 및 도장) 등도 가능합니다. 최근에는 가공성이 좋은 점을 활용하여 3D 프린터용 재료로도 활용되고 있습니다.
디자인성이 높다
ABS수지는표면의광택성과 착색성이뛰어납니다. 따라서 ABS 수지를 사용하면 제품의 디자인성을 높일 수 있습니다. ABS수지를 사출성형하여 도장없이 표면을 피아노 블랙(검은 광택이 있는 상태)으로 마감하는 기술도 있습니다.
성분을 추가 또는 변경하여 다양한 특성을 부여할 수 있다.
기존 성분(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스타이렌) 이외의 성분을 추가하거나 기존 성분의 일부를 다른 성분과 교체해 다양한 ABS 수지를 만들어 낼 수 있습니다. 예를 들면, 유리 섬유를 더해 강성을 강화한 「강화 ABS 수지」나, 부타디엔 대신 염소화 폴리에틸렌을 사용한 「ACS 수지」등이 알려져 있습니다.
ABS 수지의 단점
내후성이 낮고 열화하기 쉽다.
ABS 수지는 내후성이 낮고, 태양광에 장시간 노출되면 변색이나 광택 열화가 발생합니다.따라서 야외 등 강한 자외선에 장시간 노출되는 장소에서는 사용하지 않도록 해주세요.최근에는 표면 가공이나 자외선 흡수제의 첨가 등에 의해 내후성을 향상시킨 ABS 수지도 등장했습니다.
유기용제에 약하다
ABS수지는 내약품성이 그리 높지 않습니다.특히 유기용제에는 약하고, 유기용제가 내부에 스며들면 열화하여 약해지는 경우가 있습니다.
쉽게 탄다
가연성을 나타내는 점은 ABS 수지의 단점입니다. 화염에 노출되면 스스와 특이한 냄새를 내면서 불타 버립니다. 최근에는 다양한 난연제를 첨가하여 타오르기 어려운 ABS 수지도 존재합니다.
ABS 수지의 용도
ABS수지는 여러 가지 특성의 밸런스가 좋고 가공방법도 다양하기 때문에 주변의 다양한 제품에 사용하고 있습니다.다음은 용도의 예입니다.
가전 제품
TV, 냉장고, 세탁기, 청소기, 선풍기, 드라이기, 에어컨 등 부품
자동차 등의 차량
프론트 그릴, 라디에이터 그릴, 계기판, 도어 패널, 프론트 커버, 램프 커버, 콘솔 박스, 기타 내장 부품 등
일반 기기
프린터, 복사기, 컴퓨터, 전화기, 팩스 등의 부품
기타
가구,건자재,주택용품,문구,장난감,캐리어케이스,여행가방,어태쉬케이스,헬멧 ,악기 ,잡화 ,식탁용품 ,3D프린터용재료등
ABS수지를 사용해 절삭 가공하는 경우
ABS수지를 절삭가공해 사용할 수도 있습니다. 예를 들어 판형의 소재에 대해 상하면 밀링 가공이나 6면 밀링 가공을 실시하여 면의 정밀도를 높이고 이를 바탕으로 절삭 가공을 할 수도 있습니다.
그 밖에도 나사를 관통하는 홀을 뚫거나 원형 플레이트 형태로 가공할 수 있습니다.
절삭 가공한 ABS는 기기의 부품이나 외장 등의 제품으로 사용합니다.
또 사출 성형 제품의 시제품을 블록에서 절삭해서 제작하는 경우도 있습니다.
ABS 수지와 폴리카보네이트의 차이
캐리어나 여행 가방에는 ABS 수지 외에 폴리카보네이트도 자주 사용되고 있습니다. 폴리카보네이트는 폴리에스테르의 일종으로 내충격성과 광택성, 내열성, 전기적 특성, 내후성 등이 뛰어난 열가소성 수지입니다.
ABS 수지와 폴리카보네이트 사이에는 어떤 차이가 있는지 아래에서 비교해 볼까요?
내열성
내열 온도는 ABS 수지가 70~100℃ 정도, 폴리카보네이트가 120~130℃ 정도입니다.따라서 폴리카보네이트가 열에 더 강하고 보다 고온에서도 사용할 수 있습니다.
또한 폴리카보네이트는 저온 특성도 뛰어나 -100℃ 정도까지는 견딜 수 있습니다.저온에서 고온까지의 넓은 온도 범위에서 사용할 수 있는 점이 폴리카보네이트의 특징이라고 할 수 있습니다.
내충격성
폴리카보네이트의 가장 주목할 만한 특징은 내충격성입니다.폴리카보네이트의 내충격성은 플라스틱 중에서도 최고 수준으로 ABS수지의 몇 배나 됩니다.그래서 폴리카보네이트는 방탄 재료로 방탄 유리나 라이엇 실드(경찰이나 군대가 사용하는 방패), 군용 고글, 자동차 부품 등에으로 활용하고 있습니다.그러나 폴리카보네이트의 표면은 그다지 딱딱하지 않기 때문에 상처가 생기기 쉬워 주의가 필요합니다.
내약품성
ABS 수지는 유기 용제나 강산, 강알칼리에 노출되면 열화됩니다.한편의 폴리카보네이트도 유기용제나 알칼리에는 약한 것으로 알려져 있습니다.두 수지 모두 내약품성이 그렇게 높지 않습니다.
가연성
ABS 수지는 가연성이기 때문에 고온의 불꽃에 노출되면 타 버립니다.한편, 폴리카보네이트는 자기 소화성으로 불꽃 등의 열원을 놓으면 자연스럽게 연소가 억제됩니다. 폴리카보네이트가 더 난연성이 높고 화재 위험이 적습니다.
정리
ABS수지는 아크릴로니트릴(A), 부타디엔(B), 스타이렌(S)이라는 3종류의 단량체로 구성되는 열가소성 수지입니다.각 구성 성분의 성질을 조합하기 때문에 기계적 특징의 밸런스가 좋아 다양한 용도로 활용되고 있습니다.
ABS 수지는 열이나 충격에 강하며 가공성이 좋고 디자인성이 높다는 장점이 있습니다.각 단량체의 비율이나 결합 방법을 바꾸어 다양한 특성을 부여할 수 있습니다.한편 내후성이 낮고 유기 용제에 약하며 타기 쉽다는 점이 단점입니다.
ABS수지와 비슷한 용도로 사용되는 수지는 폴리카보네이트입니다.
ABS수지의 내열성, 내충격성, 난연성은 폴리카보네이트에 뒤떨어지지만 알칼리에 대한 내성은 ABS수지가 우수합니다.
