ABS жестче и более термостойкий, а также выдерживает более узкие допуски; HDPE легче, дешевле за килограмм и устойчив к кислотам, щелочам и воде. В паспортах производителей опровергается одно распространенное утверждение: марки HDPE для литья под давлением не прочнее ABS при испытании на ударную вязкость на образцах с надрезом.
Что такое HDPE
HDPE — это полиэтилен на плотном конце диапазона: типы плотности по ASTM, первоначально в ASTM D1248, классифицируют полиэтилен от 0,941 г/см³ и выше как высокоплотный.
Polyethylene при этой плотности продается в марках HDPE для конкретных процессов для литья под давлением, экструзии с раздувом, труб и пленок, разделяемых главным образом по показателю текучести расплава: низкий для труб и экструзии с раздувом, более высокий для литья под давлением. Типичные изделия — крышки и укупорочные средства, ящики, поддоны, ведра, бутыли для химикатов и моющих средств, а также газовые и водопроводные трубы.
Что такое ABS
АБС представляет собой двухфазный материал. Жесткий сополимер стирола и акрилонитрила образует непрерывную фазу, а частицы полибутадиенового каучука диспергированы в ней.
Производители продают ABS в семействах марок: общего назначения, ударопрочные, высокотекучие, пригодные для металлизации, прозрачные, огнестойкие и теплостойкие. ABS используется в основном для автомобильных деталей и электрического и электронного оборудования.
Разница между HDPE и ABS
Большинство различий объясняется структурой: HDPE является полукристаллическим, а ABS — аморфным. Цепи HDPE упаковываются в кристаллы при охлаждении расплава, что делает его более склонным к усадке и устойчивым к большинству полярных химикатов. Стеклообразная матрица стирола и акрилонитрила в ABS сохраняет его жестким и размерно стабильным до точки размягчения, а частицы каучука придают ему ударную прочность.
Жёсткость и прочность
ABS является более жестким и прочным из двух. По тому же ISO 527 испытанию на растяжение, марка ABS общего назначения Terluran GP-22 имеет модуль упругости при растяжении примерно в 1,5–2,4 раза выше, чем у марок HDPE для литья под давлением.
Предел текучести следует тому же порядку. Terluran GP-22 ABS имеет предел текучести 45 МПа против 26 МПа для марки HDPE для литья под давлением Rigidex HD5211EA, обе по ISO 527 при 23 °C.
HDPE дает больше до текучести: марки HDPE BorPure MB7541 и Hostalen GC 7260 текут при деформации 7–9,6 %, марки ABS Terluran GP-22 и HI-10 — при 2,6–2,8 %.
Ударная прочность
При комнатной температуре марки ABS для литья под давлением выдерживают ударную вязкость на образцах с надрезом в несколько раз лучше, чем марки HDPE для литья под давлением: по ударной вязкости по Шарпи с надрезом (ISO 179/1eA, 23 °C) Terluran GP-22 ABS поглощает 22 кДж/м² против 4 кДж/м² для Hostalen GC 7260 HDPE.
Ударная вязкость HDPE на образцах с надрезом зависит от показателя текучести расплава. Во всем диапазоне марок Rigidex для литья под давлением от INEOS ударная вязкость по Шарпи с надрезом при 23 °C стабильно снижается с ростом показателя текучести расплава. Только низкотекучая трубная композиция SABIC P6006 (PE100) достигает значений ударной вязкости на образцах с надрезом, сопоставимых с ABS, и она предназначена для экструзии труб.
Ударная вязкость при низких температурах
ABS теряет около двух третей своей ударной вязкости на образцах с надрезом между 23 °C и −30 °C, тогда как HDPE для литья под давлением Hostalen GC 7260 не теряет ничего, но ABS все равно остается выше. При −30 °C Terluran GP-22 ABS поглощает 8 кДж/м² по ударной вязкости по Шарпи с надрезом (ISO 179/1eA) против 4,5 кДж/м² для Hostalen GC 7260. В паспортах производителей данные заканчиваются на −30 °C, поэтому ниже этого значения сопоставимого сравнения нет.
Термостойкость
ABS лучше переносит нагрев. При той же нагрузке 0,45 МПа (ISO 75, метод B) Terluran GP-22 ABS деформируется при 99 °C, что на 33–38 °C выше, чем у марок HDPE для формования Borealis. Образцы ABS отжигали в течение 4 часов при 80 °C, а в паспортах HDPE не указано, что их отжигали.
По Вика B (ISO 306, 50 Н) Terluran GP-22 ABS размягчается при 96 °C против 74 °C у Hostalen GC 7260 HDPE.
Температура плавления кристаллической фазы HDPE, около 135 °C для гомополимера по ДСК, не означает, что деталь из HDPE несет нагрузку при более высоких температурах. Нагруженная деталь из HDPE ползет и деформируется значительно ниже этой температуры плавления.
Chemical Resistance
HDPE устойчив к большинству химикатов, с которыми обычно сталкивается литая деталь. Кислоты, щелочи и спирты оцениваются как удовлетворительные для HDPE при комнатной температуре, за исключением концентрированных азотной и серной кислот.
Ацетон, оцениваемый как удовлетворительный для HDPE как при 21 °C, так и при 60 °C, растворяет поверхность ABS; вместе с метилэтилкетоном, этилацетатом и циклогексаноном он является одним из растворителей, используемых для склеивания деталей из ABS.
HDPE также не является стойким к растворителям:
- Углеводородные и хлорированные растворители: гексан, толуол, ксилол и хлорированные растворители оцениваются как неудовлетворительные для HDPE уже при 21 °C.
- Топлива и масла: бензин, топочный мазут и минеральные масла оцениваются как удовлетворительные для HDPE при 21 °C, но неудовлетворительные при 60 °C.
Оба полимера также могут растрескиваться без химического воздействия, когда нагруженная деталь контактирует с неподходящим агентом. Поверхностно-активные вещества, такие как мыла и спирты, вызывают растрескивание нагруженного HDPE, и стойкость к этому варьируется по маркам. ABS растрескивается там, где остаточное напряжение от литья встречается с агрессивным растворителем.
Плотность и масса детали
Деталь из ABS весит примерно на 7–11 % больше, чем такая же деталь, отлитая из HDPE, при сравнении марок ABS общего назначения, ударопрочных, высокотекучих и пригодных для металлизации с литьевыми марками HDPE по плотностям ISO 1183.
Огнестойкие марки ABS делают ту же деталь примерно на 21–25 % тяжелее, чем из HDPE.
Усадка и размерная стабильность
ABS гораздо лучше сохраняет свои размеры: Terluran GP-22 ABS дает усадку 0,4–0,7 % в форме (ISO 294-4), тогда как литьевые марки HDPE дают усадку 1–2 % по данным листов производителей. В листах HDPE метод испытания не указан.
Величина усадки HDPE зависит от толщины стенки и условий литья, поэтому детали из HDPE также более склонны к короблению. После литья HDPE также больше меняется с температурой: коэффициент линейного теплового расширения HDPE составляет около 120 × 10⁻⁶/°C против 80–110 × 10⁻⁶/°C у Terluran GP-22 ABS.
Форма, изготовленная под усадку ABS, не даст деталей из HDPE тех же размеров, поэтому перенос детали между двумя полимерами в существующей оснастке означает повторную квалификацию ее размеров.
Окрашивание, печать и склеивание
ABS можно окрашивать, печатать на нем, металлизировать и склеивать растворителем в отлитом виде; HDPE требует обработки поверхности, прежде чем краска, чернила или клей будут держаться.
Поверхность HDPE обрабатывают пламенем, коронным разрядом или плазмой, и детали из HDPE чаще соединяют сваркой, чем клеем.
Какие процессы подходят каждому
Оба полимера хорошо льются под давлением; помимо этого, HDPE продается в марках для выдувного формования, экструзии труб и пленок, тогда как ABS продается в основном как литьевые марки, с некоторыми ударопрочными марками для экструзии и выдувного формования.
Не сравнивайте показатели текучести двух полимеров напрямую. В листах ABS указывается скорость объемного течения расплава при 220 °C/10 кг в см³/10 мин; в листах литьевых марок HDPE указывается показатель текучести расплава при 190 °C/2,16 кг в г/10 мин.
Сушка перед литьем
ABS требует сушки перед литьем; HDPE — нет.
Terluran GP-22 ABS поглощает 0,22 % влаги при равновесии в воздухе при 23 °C и 50 % относительной влажности. Сушка гранул Terluran GP-22 в течение 2–4 часов при 80 °C снижает их остаточную влажность ниже 0,1 %; шнек с дегазацией при достаточной вентиляции делает предварительную сушку ненужной, если только гранулы не стали очень влажными при хранении.
HDPE поглощает около 0,03 % воды за 24 часа погружения.
Как выбрать правильную
Выбирайте по тому, что должна делать деталь: ABS — когда нужны жесткость, термостойкость, точные размеры или декорированная поверхность; HDPE — когда он должен противостоять химикатам и воде, оставаться легким и дешевым или подвергаться выдувному формованию или экструзии в трубу.
Солнечный свет разрушает оба полимера, поэтому наружный HDPE стабилизируют техническим углеродом или УФ-стабилизаторами, а наружный ABS — стабилизаторами или краской.
Оба могут быть переработаны. HDPE возвращается через собранную упаковку, такую как бутылки, тогда как ABS извлекается в основном из списанной электроники и транспортных средств.
Оба продаются в марках для контакта с пищевыми продуктами, но в США правило предварительного одобрения, охватывающее ABS общего назначения, 21 CFR 181.32, ограничивает жесткие изделия из ABS пищевыми трубопроводами и изделиями многократного использования, тогда как полиэтилен по 21 CFR 177.1520 не имеет такого ограничения по применению.
Ни один из них не самозатухает без модификации.
Когда не подходит ни один, полипропилен — обычный следующий кандидат: жестче, чем HDPE и легче обоих, с той же химической стойкостью полиолефина, хотя менее ударопрочный, чем ABS. Поликарбонат — следующий полимер, который стоит рассмотреть, когда детали нужно больше термо- и ударопрочности, чем дает ABS.
Цена
HDPE — более дешевый полимер за килограмм. В смоделированных ежемесячных рыночных оценках с марта 2025 г. по март 2026 г. ABS стоил дороже HDPE каждый месяц как в Северо-Западной Европе, так и в Китае.
В Северо-Западной Европе цена ABS составляла от 1,51 до 1,75 раза цену литьевого HDPE каждый месяц с марта 2025 г. по февраль 2026 г. В марте 2026 г. цена литьевого HDPE в Северо-Западной Европе выросла на 35 % за один месяц, и соотношение цен ABS к HDPE упало до 1,26. В Китае ABS стоил от 1,18 до 1,37 раза дороже HDPE для пряжи за те же тринадцать месяцев.
Европейская серия ABS — это контрактная цена, а серия HDPE — спотовая, и поставщик данных помечает свою свободную серию как иллюстративную, поэтому указывайте любое соотношение с его месяцем и регионом. В расчёте на деталь разрыв шире, чем в расчёте на килограмм, потому что та же деталь из ABS весит на 7–11 % больше.