Polyamid (PA) zählt zu den wichtigsten technischen Kunststoffen. Dieser Artikel beschreibt die grundlegenden Eigenschaften und die Anwendungsgebiete von PA.

Aufgrund ihrer technischen Eigenschaften werden Polyamide auch für Kunststoffanwendungen im Motorraum eingesetzt

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Polyamid (PA) zählt zu den technischen Thermoplasten. Die industriell wichtigsten Vertretern sind die Polyamidtypen PA 6 und PA 66. Polyamide werden in großen Mengen zu Fasern verarbeitet und kommen vor allem im Fahrzeugbau, im Elektro- und Elektronikbereich sowie im Maschinen- und Apparatebau zum Einsatz.

Polyamid (PA)

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Polyamide (PA)

Polycarbonat ist ein technischer Thermoplast, der sich durch hohe Transparenz, hohe Wärmeformbeständigkeit und gute Schlagzähigkeit auszeichnet.

Optische Speichermedien sind ein großer Anwendungsbereich für Polycarbonat

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Polycarbonat (PC)

Polycarbonat

Polyethylenterephthalat ist ein gut zu verarbeitender und recycelbarer technischer Kunststoff mit breitem Anwendungsgebiet.

Im Bereich Getränkeverpackungen ist Polyethylenterephthalat sehr weit verbreitet

Polyethylenterephthalat (PET) | Definition & Einteilung ✓ Polyethylenterephthalat Herstellung ✓ Eigenschaften ► Jetzt mehr erfahren!

Polyethylenterephthalat ist ein Thermoplast und zählt zu den Polyestern.

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyethylenterephthalat

Der Kunststoffhersteller Trinseo bietet Acrylnitril-Butadin-Styrol (ABS) der Magnum-Reihe nun auch mit biobasierten Anteilen an. Sie sind vor allem für Anwendungen im Automobilbereich gedacht.

Kunststoffe, biobasiert

Biokunststoffe

ABS / ASA-Kunststoffe

Bis zu 80 % Bioanteil

RadiciGroup schließt 2020 trotz der Pandemie mit gutem Ergebnis ab, auch dank Investitionen in Innovation und Nachhaltigkeit.

Maurizio, Angelo e Paolo Radici – Shareholder der RadiciGroup

Gewebe, technisch

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

RadiciGroup kommt gut durch die Pandemie

Die elektrische Architektur in Elektrofahrzeugen ist wesentlich anspruchsvoller als in konventionell angetriebenen Automobilen. Insbesondere bei der Isolierung von Hochvolt-Komponenten (HV) steigen die Anforderungen an die verwendeten Materialien. Mit speziell für Elektrofahrzeuge maßgeschneiderten Werkstoffen können Herausforderungen in der HV-Technologie im Automobil verwirklicht werden.

Die Isolierung von HV-Komponenten in Elektrofahrzeugen stellt hohe Ansprüche an die verwendeten Werkstoffe

Polyamid-Spezialitäten für die Elektromobilität

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Bauwesen

Baustoffe

Hochspannung im Auto

Bei Großkonzernen hat ein neues Design für das Markenlogo häufig auch Auswirkungen auf Zulieferbetriebe. Das war etwa bei VW der Fall. Der Zulieferer der Fahrzeugembleme musste das Design umstellen – und setzte dabei als Material auf PMMA.

Das aktuelle VW-Emblem, wie hier beim ID.3, kombiniert weiße Buchstaben mit einem tiefschwarzen Hintergrund. Hergestellt werden die beiden Elemente aus zwei Farbvarianten der Plexiglas-Hi-Gloss-Reihe

Polymethylmethacrylat

Wie das Rebranding des VW-Logos die Produktion beeinflusst

Automobilbauteile aus Kunststoff gelten als schwer recycelbar. Ein Video gibt nun Einblicke in ein aktuelles Recyclingprojekt.

Radkappen und Airbags aus Polyamid werden von Radici zu Compounds aufbereitet

Recycling

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Kunststoffverarbeitung: Verfahren

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Video zum Recycling von Automobilbauteilen

Lehvoss stellt auf der Messe Compounds für Leichtbauanwendungen vor, die u. a. als Metallersatz zum Einsatz kommen soll. Darunter ist etwa ein carbonfaserverstärktes Compound auf Polyphthalamid-Basis (PPA).  

Lehvoss zeigt Compounds für Leichtbauanwendungen

Compound

Messe Fakuma

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Metallersatz mit PPA-Compounds

Die Wende hin zum Elektroautomobil verändert das Design der Fahrzeuge. Der Kunststofferzeuger Röhm hat dafür spezielle Polymethylmethacrylat-Formmassen (PMMA) entwickelt. Sie werden unter der bekannten Marke Plexiglas des Unternehmens vertrieben. Wie sich mit diesen gestalterische Ansprüche und funktionale Eigenschaften verbinden lassen, zeigt das Unternehmen auf der Fakuma.

Plexiglas Resist AG 100 kommt etwa bei dem Elektrofahrzeug ID.3 von Volkswagen zum Einsatz 

Höhere Designfreiheit für Elektroautos

Compounds aus recycelten Kunststoffen, etwa aus PET-Flaschen, sind auf der Fakuma bei Barlog Plastics zu sehen. Außerdem stellt das Unternehmen Kunststoffe speziell für die Elektromobilität vor.

Für das Thermomanagement von Batterien in Elektrofahrzeugen bietet Barlog wärmeleitfähige Compounds an.

Nachhaltige Compounds aus technischen Kunststoffen

Hochwertige Oberflächen im Automobilinnenraum gewinnen aus Kundensicht immer mehr an Bedeutung. Asahi Kasei hat dafür die Leona-SG-Serie entwickelt. Der japanische Konzern stellt die teilaromatischen Polyamide (PA) dieses Jahr auf der Fakuma vor.

Im Automobilinnenraum sind Materialien mit guten mechanischen Eigenschaften gefragt, die gleichzeitig sehr hochwertige Oberflächen ermöglichen

Höhere Oberflächenqualität im Automobil-Interieur

Elektrische Geräte und elektronische Bauteile müssen häufig strenge Anforderungen an den Flammschutz erfüllen. Dabei dürfen im Brandfall keine für Menschen giftigen Gase austreten und auch an der Bausubstanz sollten durch die verwendeten Additive keine Folgeschäden entstehen. Für Leistungsschutzschalter hat der Compoundeur Sax Polymers ein entsprechendes Compound entwickelt, das ohne den Einsatz von Halogenen und rotem Phosphor auskommt.

Elektrische Bauteile wie Leistungsschutzschalter müssen über einen ausreichenden Flammschutz verfügen. Doepke Schaltgeräte setzt dafür auf ein flammgeschütztes Polyamid von  Sax Polymers 

Flammschutz halogenfrei und ohne roten Phosphor

Flammschutzmittel

Additive

Giftige und korrosive Gase vermeiden

Die Umsetzung von Serienanwendungen im Lasersintern wird gegenwärtig noch durch eine unzureichende Materialvielfalt gehemmt. Viele wichtige Konstruktionswerkstoffe aus der traditionellen Kunststoffverarbeitung waren für das Verfahren bisher nur eingeschränkt verfügbar. PA 66 und PBT erweitern das Einsatzgebiet des Lasersinterns erheblich und zeigen in vielen Fällen bessere Eigenschaften als klassische PA-11- und PA-12-Materialien.

Als temperaturbeständiger und flammwidriger Werkstoff mit hohen mechanischen Kennwerten eröffnet PA 66 neue Applikationsmöglichkeiten für das Lasersintern, wie beispielsweise die Anwendung als Sensorhalterung 

Lasersintern mit PA 66 und PBT

Polybutylenterephthalat

Selektives Lasersintern von Kunststoff, Metall, Keramik

Verfahren für die additive Fertigung

Pulverbettverfahren

Additive Fertigung

Vom Spritzgießen in den 3D-Druck

Zur Fakuma präsentiert der Distributor Ultrapolymers aktuelle Erweiterungen seines Portfolios um neue Polyamidtypen von Domo für nachhaltige Anwendungen im Leichtbau und in der E-Mobilität.

Zur Fakuma 2021 setzt Ultrapolymers einen Schwerpunkt bei technischen Kunststoffen für den Leichtbau und die E-Mobility

Ultrapolymers erweitert Portfolio

Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS)

ABS ist ein Thermoplast und zählt zu den technischen Kunststoffen.

ABS ist ein gut zu verarbeitender und recycelbarer technischer Kunststoff mit breitem Anwendungsgebiet.

ABS ist ein gebrauchstauglicher technischer Kunststoff, der aufgrund seiner hohen Polarität auch gut lackierbar ist und deshalb besonders in ästhetischen Kunststoffprodukten verwendet wird. Sein Eigenschaftsprofil macht den Thermoplast darüber hinaus für viele weitere Anwendungen geeignet. ABS wird daneben häufig zur Herstellung von Blends wie ABS+PC (mit Polycarbonat) oder ABS+PA (mit Polyamid) verwendet. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung gehören ABS-Kunststoffe zur Gruppe der hochschlagfesten Styrol-Copolymerisate.

Die in der Kunststoffwelt geläufige Abkürzung ABS steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer(e). Der technische Kunststoff ABS gehört damit zur Gruppe der Styrol-Polymerisate, die wegen ihres breiten Anwendungsspektrums wiederum zu den Massenkunststoffen zählen – ebenso wie die Polyolefine (zum Beispiel <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polyethylen-pe-254120" target="_blank">PE</a> und <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polypropylen-pp-264406" target="_blank">PP</a>) und die Polyvinylchloride (<a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/weichmacherfreies-polyvinylchlorid-pvc-u-264398" target="_blank">PVC</a>).

Am Aufbau der ABS-Kunststoffe sind die drei im Namen genannten Monomere beteiligt:

<ul><li>Styrol,</li><li>Butadien und</li><li>Acrylnitril.</li></ul>

Je nach Mischungsverhältnis dieser Komponenten lassen sich ABS-Typen mit unterschiedlichen, auf den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmten Eigenschaften herstellen. Insbesondere kommt man so vom spröden Polystyrol (<a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polystyrol-ps-264382" target="_blank">PS</a>) zu Kunststoffen mit günstigerem Festigkeits-, Steifigkeits-, Zähigkeits- und Schlagzähigkeitsverhalten [1]. Auch der Umstand, dass sich ABS-Kunststoff einfach und wirtschaftlich zu Bauteilen mit sehr guten Oberflächeneigenschaften verarbeiten lässt, spielt eine wichtige Rolle für die vielfältige Anwendung dieses Werkstoffs, vor allem in der Elektro-, Haushaltsgeräte- und Automobilindustrie.

Oft kommt hier eine besondere Eigenschaft zum Tragen, die das Material gegenüber anderen Massenkunststoffen auszeichnet: ABS eignet sich aufgrund seiner hohen Polarität nämlich sehr gut zum Beschichten, Lackieren und Bedrucken. Beispielsweise haften galvanisch aufgebrachte Metallschichten auf ABS so gut, dass Kunststoffbauteile aus ABS, wie etwa Gehäuse, oft verchromte Oberflächen aufweisen [2].

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist ein amorpher thermoplastischer Kunststoff. Er liegt in Rohform als opaker Feststoff vor und besteht als sogenanntes Terpolymer – wie der ausgeschriebene Name bereits erkennen lässt – aus drei Komponenten. Die Mengenverhältnisse der bei der Polymerisation eingesetzten Monomere Acrylnitril (H2C=CH-C≡N), 1,3-Butadien (H2C=CH-HC=CH2) und Styrol (H2C=CH-C6H5) sind dabei innerhalb gewisser Grenzen sehr variabel.

In der industriellen Anwendung vereint ABS-Kunststoff einige Vorzüge: Er lässt sich in kurzen Zyklen (zum Beispiel beim <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/spritzgiessen-254055" target="_blank">Spritzgießen</a>) hervorragend verarbeiten und erreicht im ausgeformten Produkt eine hohe Oberflächenqualität. Diese kann durch Bedrucken und andere Dekorierprozesse einfach und zuverlässig noch veredelt werden .

Einer Studie eines großen Marktforschungsunternehmens zufolge ist Acrylnitril-Butadien-Styrol nach wie vor der meistverkaufte technische Kunststoff: Auf ABS entfallen rund 41 Prozent der weltweiten Nachfrage, mit weitem Abstand folgen Polycarbonat (<a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polycarbonat-pc-285374" target="_blank">PC</a>) mit 19 Prozent und Polyamid (<a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polyamide-pa-285284" target="_blank">PA</a>) mit 15 Prozent [3]. Als Blends mit den beiden letztgenannten (ABS+PC bzw. ABS+PA6) ermöglichen ABS-Kunststoffe hochwertige Eigenschaften in Verbindung mit günstigen Preisen [4].

Ihrer Natur nach sind ABS-Kunststoffe Zweiphasensysteme. In eine Matrix aus Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) sind Partikel aus Butadien-Acrylnitril-Kautschuk eingelagert. Die Herstellung von ABS-Polymerisaten folgt jedoch keinem einheitlichen Rezept. Daher als Vorbemerkung einige Begriffsklärungen:

<ul><li>Kunststoffblends sind Gemische aus zwei oder mehreren unterschiedlichen (fertigen!) Polymeren. Dabei gehen die Makromoleküle keine neuen chemischen Bindungen ein.</li><li>Copolymere sind aus zwei oder mehr verschiedenen Monomeren aufgebaut. Wenn das Copolymer aus drei unterschiedlichen Monomeren besteht, spricht man von Terpolymeren.</li><li>Pfropfpolymere sind eine spezielle Art von Copolymeren. Hier sind auf das von dem einen Monomer gebildete Gerüst Blöcke eines anderen Monomers aufgepfropft. Bildlich gesprochen, bildet bei der Pfropfcopolymerisation die Hauptkette des einen Monomers das Polymergrundgerüst mit Ankerpunkten für die Seitenketten eines oder mehrerer anderer Monomere.</li></ul>

Bei der Herstellung von ABS-Kunststoff unterscheidet man

<ul><li>Polymergemische (Blends) und</li><li>Pfropfcopolymere (Terpolymere).</li></ul>

Erstere, die ABS-Blend-Polymerisate, werden hergestellt durch mechanisches Vermischen von SAN mit Polybutadien (Butadienkautschuk). Um die Kompatibilität der Komponenten zu verbessern, wird das Polybutadien vorher mit Acrylnitril und Styrol gepfropft.

In den großtechnisch bevorzugt verwendeten ABS-Pfropfpolymeren sind die beiden Phasen gleichmäßiger verteilt. Sie werden in einem kontinuierlichen Prozess durch Copolymerisation von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart der Kautschukkomponente (Polybutadien oder ein Butadien-Acrylnitril-Copolymerisat) hergestellt. Dabei bilden sich in wässriger Phase gleichzeitig das SAN-Gerüst und – darin eingelagert – ein Pfropfcopolymerisat von Styrol und Acrylnitril auf dem verwendeten Kautschuk. In einem alternativen (diskontinuierlichen) Batch-Prozess wird das Pfropfcopolymerisat mit getrennt hergestelltem SAN abgemischt [5].

Durch die Variation der Reaktionsbedingungen und Mengenanteile der Monomere kann der Erzeuger die Produkteigenschaften des jeweiligen ABS-Kunststoffs gezielt steuern.

Mit mehr als drei Vierteln der weltweiten Produktionskapazität und mehr als zwei Dritteln des weltweiten Verbrauchs ist Nordostasien der größte Markt für ABS-Kunststoffe. Dabei ist China das Zentrum von Angebot und Nachfrage: 2019 waren dort etwa 37 Prozent der weltweiten ABS-Kapazität und 57 Prozent des Verbrauchs konzentriert. In den fünf Jahren davor stieg der globale ABS-Verbrauch durchschnittlich jährlich um 4,4 Prozent und erreichte 2019 ein Volumen von 9,3 Mio. Tonnen [4].

Die derzeit größten ABS-Produzenten sind die taiwanische Chi Mei Corporation und LG Chem mit Stammsitz in Seoul/Südkorea [4]. Zu den weiteren Anbietern zählen unter anderem Bada, Elix Polymers, Ineos Styrolution, Romira, Sabic und Trinseo (Stand: Mai 2022).

Wie bei vielen anderen Kunststoffen, legen die Hersteller in jüngerer Zeit auch bei ABS größeren Wert auf Nachhaltigkeit. So wurden auf der K 2019 Materialien vorgestellt, die zum großen Teil aus <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/begriffsdefinitionen-fuer-das-werkstoffl-285262" target="_blank">mechanisch recycelten</a> ABS-Produkten wie etwa Gehäusen von Elektro-Altgeräten bestehen. Der recycelte ABS-Kunststoff soll dabei über das gleiche Eigenschaftsprofil verfügen wie Neuware [6].

Alternativ werden bei der Polymerisation seit einiger Zeit Polymere fossilen Ursprungs mit erneuerbaren Rohstoffen kombiniert. Das erlaubt die Herstellung von ABS-Kunststoffen mit einem biobasierten Anteil von bis zu 80 Prozent. Dadurch ist der CO2-Fußabdruck deutlich kleiner. Die erneuerbaren Rohstoffe sollen während der Spaltung die gleiche chemische Zusammensetzung wie ihre fossilen Gegenstücke aufweisen, sodass eine Trennung im Herstellprozess nicht erforderlich ist. Künftig sollen zur Herstellung des „Bio-ABS“ Abfälle zweiter Generation wie gebrauchtes Speiseöl oder Rückstände aus der Zellstoffindustrie verwendet werden – diese konkurrieren nicht mit der Nahrungskette und lassen sich mit einer nachhaltigen Verwendung von Lebensmitteln vereinen [7].

ABS nimmt bei den technischen Kunststoffen den mengenmäßig größten Anteil ein. Die Haupteinsatzbereiche für ABS-Kunststoffe sind zu 40 Prozent Haushaltsgeräte und zu 26 Prozent Elektro- und Elektronikanwendungen (E&E). Nach Einschätzung von Experten dürften diese beiden Branchen für einen weiteren Anstieg der Nachfrage nach ABS sorgen. Der nächstgrößte Markt für ABS-Kunststoffe ist der Fahrzeugbau, gefolgt von der Baubranche [4].

Der verbreitete Einsatz von ABS-Kunststoff in vielen verschiedenen Anwendungen ist auf die Kombination spezieller Materialeigenschaften zurückzuführen, vor allem

<ul><li>seine Temperaturbeständigkeit bis etwa 100 °C,</li><li>das sehr gute Verhältnis von Schlagfestigkeit zu Steifigkeit,</li><li>die Verarbeitungsvorteile eines amorphen Materials und</li><li>die ansprechenden Oberflächen im Endprodukt.</li></ul>

Außerdem besitzt ABS gute Eigenschaften bei Metallisierungs- und Schweißprozessen [4].

Standard-Spritzgießtypen erfüllen die Anforderungen von Anwendungen wie Telefonen, Computer- und Druckergehäusen. Flammhemmende Typen hingegen kommen häufig in Konsolen, elektrischen Anschlussdosen und einigen Gehäusen für elektrische Geräte zum Einsatz, die an Stromquellen angeschlossen werden können [9].

Aus ABS-Kunststoff hergestellt werden vielfach Gehäuse oder auch andere Formteile für Radios, Fernsehgeräte, Notebooks, Telefone, Computer, Drucker, Kameras, Elektrowerkzeuge, Optikgeräte, Haushalts- und Gartengeräte. Auch Innenauskleidungen für Kühlschränke und Tiefkühltruhen können aus ABS bestehen.

Die Produktion großer Bauteile aus ABS-Kunststoff, zum Beispiel für Klimaanlagen, Staubsauger und Kaffeemaschinen, war im E&E-Bereich lange Zeit eine Herausforderung für Gerätehersteller, weil die Fließfähigkeit des Materials oft nicht ausreichte. Durch ein neues ABS-Copolymer mit einer höheren Fließfähigkeit lassen sich auch derartige Anwendungen inzwischen einfach umsetzen [8, 9].

Im Automobil finden sich ABS-Kunststoffe sowohl im Innenraum als auch in lackierter oder galvanisierter Form in Außenanwendungen. Verschiedene Typen werden beispielsweise für Instrumententafeln, Konsolen, Verkleidungselemente und andere Bauteile der Innenausstattung von Kraftfahrzeugen verwendet. Außenanwendungen umfassen etwa Kühlergrills, Spoiler und Scheinwerfergehäuse – aufgrund der geringen UV-Beständigkeit in der Regel lackiert. Auch für Außenteile von Traktoren, Rasenmähern, Lkws, Motorrädern, Wohnwagen und Bootskörpern ist ABS im Einsatz.

ABS+PC-Blends finden sich in Autoinnenraum-Bauteilen, die eine höhere Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen erfordern. Galvanisierte ABS-Typen umfassen auch Anwendungen wie Knöpfe, Lichtblenden, Spiegelgehäuse, Gitter und dekorative Verkleidungen [8, 9].

Mittels Extrusion wird ABS unter anderem bei der Herstellung von Abflussrohren, Fittings, Profilen und sonstigen, vor UV-Einwirkung geschützten Bau- und Konstruktionsanwendungen eingesetzt. Außerdem werden ABS-Kunststoffe als Mehrschicht-Coextrudate für Duschen und Pools verarbeitet.

Im Sanitärbereich sind Badezimmer- und Küchenarmaturen in galvanisierter ABS-Ausführung etabliert [8, 9].

Transparente ABS-Kunststoffe werden in der Medizintechnik oft als Konnektoren in Infusionssets verwendet. Andere Anwendungsbeispiele sind etwa Gehäuse für Inhalationsgeräte oder, mit einer biokompatiblen glasfasergefüllten Type, Einstechdorne mit einer hohen strukturellen Stabilität [8, 9].

ABS-Kunststoff spielt darüber hinaus eine wichtige Rolle in Anwendungen wie Spielzeugbausteinen (Lego), Zeicheninstrumenten, elektrischen Zahnbürsten, Seitenwangen von in Sandwichbauweise gefertigten Skiern und leichten, stoßsicheren Reisekoffern [9].

Gefüge: amorphe Thermoplaste mit großen Variationsmöglichkeiten im Aufbau

Eigenschaften: brillante Oberfläche, steif, kratzfest, maßhaltig, schlagzäh, galvanisierbar, wenig witterungsbeständig

Erkennen: opak, brennt rußend mit leuchtender Flamme, süßlicher Styrolgeruch

Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) sind mehrphasige Systeme, ihre Dichte beträgt zwischen 1030 und 1070 kg/m³. Obwohl ABS amorph ist, sind die meisten Typen undurchsichtig (opak). Die Werkstoffgruppe zeichnet sich besonders durch hohe Schlagzähigkeit aus, die etwa fünf- bis zehnmal höher ist als die von Homopolystyrol (PS). Weitere Eigenschaften ergeben sich oft als Kombination aus denen von Styrol-Acrylnitril (SAN) und Styrol-Butadien (SB); damit verbunden sind vielfältige Variationsmöglichkeiten im Aufbau dieser Stoffe. Aufgrund seiner Verwendung für höherwertige Produkte wird ABS üblicherweise antistatisch ausgerüstet [5].

Die Einsatzgrenzen von ABS-Kunststoff liegen etwa zwischen -40 und 85 °C bei dauerndem und bis zu 100 °C bei kurzfristigem Einsatz. Seine Chemikalienbeständigkeit entspricht weitgehend derjenigen von SAN, ABS ist aber wenig witterungsbeständig. Abhilfe lässt sich schaffen, indem man den Butadienkautschuk durch Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) ersetzt oder die Fertigteile beispielsweise mit Polyvinylidenfluorid (PVDF) beschichtet oder lackiert [5].

<ul><li>steif, zäh, auch bei tiefen Temperaturen bis –45 °C</li><li>hohe Härte bei guter Kratzfestigkeit</li><li>hohe Schlag- und Kerbschlagzähigkeit</li><li>gute Schalldämpfung durch hohe mechanische Dämpfung</li><li>wegen guter Zähigkeit für Einbettung von Metalleinlegeteilen geeignet</li><li>Erhöhung der Festigkeit und des E-Moduls durch Glasfasern möglich, wobei allerdings die Zähigkeit herabgesetzt wird</li></ul>

<ul><li>hoher Oberflächen- und Durchgangswiderstand bei nur sehr geringfügiger elektrostatischer Aufladung</li><li>größere dielektrische Verluste als bei Standard-Polystyrol (PS)</li></ul>

<ul><li>beständig gegen Wasser, wässrige Salzlösungen, verdünnte Säuren und Laugen; gesättigte Kohlenwasserstoffe (Benzin), Mineralöle; tierische und pflanzliche Fette</li><li>nicht beständig gegen konzentrierte Mineralsäuren, aromatische (Benzol) und chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ester, Ether und Ketone</li></ul>

<ul><li>brennt mit leuchtend gelber, rußender Flamme ohne abzutropfen</li><li>auch Typen in flammwidriger Einstellung lieferbar</li></ul>

Ergänzend dazu weist die Literatur folgende Informationen aus: Die Entflammungstemperatur von ABS liegt bei ca. 390 °C, die Entzündungstemperatur bei ca. 480 °C (nach ASTM D 1929). Allgemein können, wenn Styrolpolymerisate verbrennen, die entstehenden Brandgase neben den Hauptprodukten Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2), Kohlenstoff (Ruß) und Wasser (H2O) auch Styrol, Aldehyde (Formaldehyd, Benzaldehyd, Salicylaldehyd etc.), Alkene (zum Beispiel Ethen, Propen, Buten, Isobuten) und Aromaten (Benzol, Toluol, Ethylbenzol oder Naphthalin) enthalten – im Falle von ABS-Kunststoff auch Cyanwasserstoff (Blausäure) und Acrylnitril [11].

<tr><td>Dichte</td><td>1,03 – 1,07 g/cm³</td></tr><tr><td>Zug-E-Modul</td><td>2200 – 3000 MPa</td></tr><tr><td>Streckspannung</td><td>45 – 65 MPa</td></tr><tr><td>Streckdehnung</td><td>2,5 – 3 %</td></tr><tr><td>nominelle Bruchdehnung</td><td>15 – 20 %</td></tr><tr><td>Formbeständigkeitstemperatur HDT/A 1,8 MPa</td><td>95 – 105 °C</td></tr><tr><td>Längenausdehnungskoeffizient, längs</td><td>8,5 – 10* 10-5/K</td></tr><tr><td>elektrische Durchschlagsfestigkeit</td><td>30 – 40 kV/mm</td></tr><tr><td>spez. Durchgangswiderstand</td><td>1012 – 1013 Ω · m</td></tr><tr><td>spez. Oberflächenwiderstand</td><td>> 1013 Ω</td></tr><tr><td>Feuchteaufnahme bei 23°C/50% r.F., Sättigung</td><td>0,3 – 0,5 %</td></tr><tr><td>Brennbarkeit UL94 bei 1,6 mm Dicke</td><td>Klasse HB (auch als V-2 bis V-0 verfügbar)</td></tr>

Eine Besonderheit dieses Kunststoffs: Auf dem Gebiet der galvanisierten Kunststoffteile hat ABS bei Weitem die größte Bedeutung. In einem mehrstufigen chemischen Prozess lassen sich ABS-Teile haftfest mit einer dünnen Metallschicht überziehen. Galvanisierte ABS-Teile sind auch besser witterungsbeständig [5].

ABS-Kunststoff ist gut verträglich mit vielen anderen Thermoplasten, daher findet er vielfältige Anwendung als Bestandteil von Polymerblends und Legierungen. Marktbedeutung haben vor allem Blends mit Polycarbonat (PC) und Polyamid (PA). Darüber hinaus kennt man Kombinationen mit thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren (TPU), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polysulfon [5].

ABS+PC-Blend weist mit steigendem PC-Anteil eine zunehmende Formbeständigkeit in der Wärme auf und besitzt eine mit PC vergleichbare Steifigkeit und Härte. Gegenüber reinem PC wird zudem die Verarbeitung durch die relativ niedrige Schmelzeviskosität des SAN erleichtert.

Beim ABS+PA-Blend werden die nachteiligen Eigenschaften von PA, wie Schwindung und mangelnde Kälteschlagzähigkeit, reduziert. Das Blend bietet eine gute Zähigkeit, Verarbeitungsfähigkeit, Chemikalienbeständigkeit und im Vergleich zu ABS+PC eine niedrigere Dichte. ABS+PA-Blend zeichnet sich ebenso durch eine sehr hohe Wärmeformbeständigkeit von 180 bis 200 °C (Heat-sag-Test) aus [13].

Toxizität/Nachhaltigkeit/Recycling/Umwelt

ABS-Kunststoff gilt als physiologisch unbedenklich (ungiftig) und wird deshalb oft auch für die Produktion von Kinderspielzeug verwendet. Das Material ist zum einen per se stabil und setzt zum anderen durch die hohe Abriebfestigkeit nahezu kein Mikroplastik frei. Einzige Einschränkung: Das Material muss selbstverständlich frei von gesundheitsgefährdenden Weichmachern wie Phthalaten sein [1].

Beim 3D-Druck mit ABS-Filamenten besteht immerhin die Möglichkeit, dass Feinstaubteilchen und thermische Zerfallsprodukte in die Raumluft gelangen. Untersuchungen zufolge liegt die Schadstoffkonzentration dabei allerdings weit unter allen Grenzwerten [14].

<ul><li>ABS lässt sich gut recyceln.</li><li>ABS-Kunststoffe haben den Recycling-Code 07 (Bedeutung: andere Kunststoffe als PET, PE, PP, PVC, PS).</li><li>In diesem Code ist ABS allerdings mit anderen Kunststoffen (zum Beispiel PA, PC, PMMA, PUR) zusammengefasst.</li></ul>

Beim <a href="https://www.kunststoffe.de/kunststoff-recycling" target="_blank">Recyceln</a> von ABS gilt wie für jegliche andere Werkstoffe der Grundsatz, dass Fremdmaterial und Verunreinigungen zuvor abgetrennt werden müssen. Das ist in der Praxis, wenn man an die „Hauptquelle“ für ABS-Kunststoff denkt, durchaus eine Herausforderung.

Schätzungen zufolge macht ABS – zusammen mit PS und PP – anteilig etwa 55 Prozent des Eingangsmaterials im gemischten Elektro- und Elektronikschrott aus. 40 bis 50 Prozent des Input-Materials sind wirtschaftlich nicht verwertbare Kunststoffe, flammgehemmte Materialien und Störstoffe wie Glasscherben, Staub oder Restmetalle. Auch die Farbe spielt beim Kunststoffrecycling eine große Rolle: Kunststoffteile im Elektronikschrott haben einen besonders hohen Anteil an schwarzen Kunststoffen, die nur deswegen im Abfall landen, weil die gängigen NIR-Sortiersysteme, die mit Nah-Infrarot-Erkennung arbeiten, nur helle Kunststoffe erkennen [15].

Eine Lösung bietet die elektrostatische Separationstechnik, die eine Trennung auch komplett schwarzer Materialgemische ermöglicht und bei ABS-Fraktionen Reinheiten von bis zu 99 Prozent. Dazu ist jedoch wiederum eine Vorkonzentration des Elektronikschrotts erforderlich, bei der zum Beispiel die Kunststoffe mit den unerwünschten flammhemmenden Zusätzen aussortiert werden [15].

Prinzipiell lässt sich ABS-Kunststoff wie Polystyrol-Homopolymerisat verarbeiten. Im Gegensatz zu PS ist ABS aber mit allen gängigen Verfahren schweißbar. Wie beim Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) ist eine Vortrocknung des Granulats erforderlich. ABS wird auch mit Glasfaserverstärkung verarbeitet [5].

Vortrocknen: Vor dem Spritzgießen und Extrudieren empfiehlt sich ein zweistündiges Vortrocknen des ABS-Granulats bei 80 bis 90 °C im Umluftofen.

Spritzgießen: Spritzgießen von ABS-Kunststoffen ist sehr gut möglich bei Massetemperaturen von 200 bis 240 °C, bei wärmebeständigen Typen bis 280 °C. Über 240 °C kommt es durch beginnende Kunststoffzersetzung unter Umständen zu Verfärbungen. Die Werkzeugtemperaturen liegen in der Regel zwischen 40 und 85 °C, die Spritzdrücke bei 800 bis 1800 bar. Die Verarbeitungsschwindung beträgt ca. 0,4 bis 0,8 Prozent.

Extrusion: ABS-Kunststoff lässt sich sehr gut <a href="https://www.kunststoffe.de/verarbeitung/extrusion" target="_blank">extrudieren</a>, auch Anwendungen im <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/extrusionsblasformen-253997" target="_blank">Extrusionsblasformen</a> sind bewährt. Die Extrusionstemperaturen liegen bei 180 bis 230 °C. Bei der Rohrextrusion sollte als Stützmedium nur Stickstoff verwendet werden.

<a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/thermoformen-254114" target="_blank">Thermoformen</a>: Bei der Warmumformung von ABS-Platten über 2,5 mm Dicke müssen die Halbzeuge beidseitig erwärmt werden. Die Umformtemperaturen betragen 130 bis 220 °C, die Werkzeugtemperaturen – je nach Anwendung – reichen von gekühlt (Verpackungen) bis 90 °C (technische Formteile). Das Plattenmaterial muss an der Oberfläche trocken sein, sonst bilden sich Bläschen.

Kleben: Zum Kleben von ABS-Kunststoff eignen sich Lösemittel, wie Methylethylketon und Dichlormethan, wobei sich die Viskosität des Lösemittels verbessern lässt, wenn bis zu 20 Prozent ABS-Granulat hinzugefügt werden. Für mechanisch stark beanspruchte Klebungen von ABS mit anderen Werkstoffen, wie Metallen (Stahl, Aluminium, Kupfer, Messing) und einer Vielzahl von Kunststoffen wie PC, Hart-PVC, glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK), Glas sowie Keramik, werden Zweikomponentenklebstoffe auf Epoxidharzbasis empfohlen – dies bevorzugt für größere Flächen.

Schweißen: Zum Schweißen von ABS-Bauteilen stehen das Warmgas-, Heizelement-, Reibungs- und das Ultraschallschweißverfahren zur Auswahl, bei ABS-Typen mit höheren dielektrischen Verlusten auch das HF-Schweißen. Die zu verschweißenden Teile müssen trocken sein, andernfalls droht Bläschenbildung. Besonderheit: ABS lässt sich mit PMMA verschweißen, wie es bei der Herstellung von Rückleuchten im Fahrzeugbau vielfach exerziert wurde.

Verschrauben: Verschrauben mit gewindeformenden Schrauben ist problemlos möglich.

Spanen: ABS-Kunststoffe lassen sich mit den üblichen Werkzeugen sehr gut spanend bearbeiten.

Quelle: alle Ver- und Bearbeitungsverfahren [1], für Kleben [2]

Seit den Anfängen der additiven Fertigung wird ABS-Kunststoff auch als Filament für das FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) verwendet. Das Material eignet sich durch die hohe Stabilität und vielfältige Nachbearbeitungsmöglichkeiten (Schleifen, Lackieren, Kleben, Fillern) insbesondere für die Produktion von Prototypen [9]. Größter Konkurrent für ABS im 3D-Druck ist heute PLA.

ABS wird nicht nur für Kfz-Innenraumteile und Anwendungen in der Elektronik- und Elektrotechnik eingesetzt, sondern auch zu Spielwaren verarbeitet, wie den weltweit bekannten Lego-Steinen

Basicartikel - Acrylbutadien-Styro-Copol (ABS)

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