ABS vs. Polycarbonat: Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen

ABS vs. Polycarbonat

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und Polycarbonat (PC) sind beides wichtige technische Kunststoffe, unterscheiden sich jedoch in ihren Eigenschaften, Vorteilen und Anwendungsgebieten. Polycarbonat weist eine höhere Schlag- und Witterungsbeständigkeit auf, wenn es UV-stabilisiert ist. Es ist zudem von Natur aus transparent. ABS ist undurchsichtig und recycelbar und eignet sich für kostengünstige Projekte. 

Die Verarbeitungs- und Herstellungsverfahren für die beiden Kunststoffe unterscheiden sich ebenfalls. Während ABS-Kunststoff durch Massenpolymerisation und Emulsion hergestellt wird, wird PC-Kunststoff durch Grenzflächenpolymerisation produziert. Einzelheiten zu ABS-Bearbeitungsservice Lesen Sie weiter in diesem Leitfaden, der Ihnen einen klaren Unterschied zwischen ABS und Polycarbonat-Thermoplasten aufzeigt.

 

Was ist ABS-Kunststoff?

ABS-Kunststoff ist ein Akronym für Acrylnitril-Butadien-Styrol. Dieser Name leitet sich von den drei Monomeren Acrylnitril, Butadien und Styrol ab, die zusammen ein bemerkenswertes Material ergeben. 

Jedes dieser Monomere trägt auf einzigartige Weise zum ABS-Kunststoff bei. Acrylnitril sorgt für Festigkeit und Chemikalienbeständigkeit, Butadien erhöht die Schlagfestigkeit und Flexibilität, während Styrol die Verarbeitbarkeit und das Aussehen verbessert.

 

Aus welchem ​​Material besteht ABS? 

ABS ist ein thermoplastisches Polymer, das sich beim Erhitzen verformt und beim Abkühlen aushärtet. Es ist ein einzigartiger Kunststoff, da er sich bei hohen Temperaturen formen und bei niedrigeren Temperaturen verfestigen lässt, ohne seine Formstabilität zu verlieren. 

Die Formbarkeit des Kunststoffs ist so gut, dass sich praktisch jedes beliebige Teil herstellen lässt. Aufgrund dieser Eigenschaft findet das Material breite Anwendung im Prototypenbau.

ABS-Teile

Ist ABS ein stabiler Kunststoff? 

Ja, ABS ist ein hochfester Kunststoff mit einer Zugfestigkeit von 45 MPa bis 60 MPa. Dadurch eignet er sich als Konstruktionskunststoff. Er kann zur Herstellung von Halterungen, Zahnrädern und tragenden Bauteilen verwendet werden. 

ABS-Kunststoff kann problemlos für Bauteile in der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der Elektronikindustrie und der Spielzeugherstellung verwendet werden. 

Wie ABS-Kunststoff hergestellt wird 

Die Herstellung von ABS-Kunststoff beinhaltet das Verbinden der drei Monomere zu einem einheitlichen thermoplastischen Kunststoff. Die beiden gängigsten Verfahren hierfür sind die Massenpolymerisation und die Emulsionspolymerisation. Die Massenpolymerisation hat zwar weniger Schritte, kann aber hinsichtlich Materialeigenschaften und Partikelgröße nicht mit den detaillierten Ergebnissen der Emulsionspolymerisation mithalten. 

Verarbeitung von ABS für Teile

ABS-Material wird üblicherweise mit folgenden Methoden verarbeitet:

1. ABS-CNC-Bearbeitung
2. ABS-3D-Druck
3. ABS-Spritzguss

ABS-CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung ist ein gängiges Verfahren zur Bearbeitung von ABS und anderen Kunststoffen. Computerprogramme steuern die Maschinen, die den thermoplastischen Kunststoff formen. Zu den häufig verwendeten Maschinen gehören CNC-Drehmaschinen, CNC-Bohrmaschinen, CNC-Fräsmaschinen und CNC-Router. 

Ein CNC-gefrästes ABS-Teil

Vorteile der ABS-CNC-Bearbeitung 

• Hohe Langlebigkeit der Teile
• Hochpräziser Prozess
• Schneller – Prototypen- und Serienproduktion
• Hervorragende Oberflächengüte
• Komplexe Teile 
• Kosteneffiziente Lösung 

Grenzen der ABS-CNC-Bearbeitung

• Verschwendet tendenziell relativ mehr Material 
• Hohe Anschaffungskosten der Ausrüstung 

ABS-3D-Druck

3D-Druck ist ein weiteres Verarbeitungsverfahren für ABS-Material. Aufgrund seiner Festigkeit und Formbarkeit eignet sich das Material hervorragend für den 3D-Druck. FDM- und FFM-Drucker dominieren den Markt. Das filamentöse ABS wird zunächst erhitzt, um es zu schmelzen. Anschließend wird es auf die Druckplattform aufgetragen, um das 3D-Teil herzustellen. Der Prozess wird sorgfältig durchgeführt, wobei das Material Schicht für Schicht aufgetragen wird. 

Vorteile des ABS-3D-Drucks

• Überlegene mechanische Eigenschaften 
• Kosteneffiziente Lösung
• Glattere Oberfläche 

Grenzen des ABS-3D-Drucks

• Fortgeschrittene Maschinen erforderlich 
• Möglichkeit des Einrollens und Brechens
• Verformungsanfälligkeit 
• Schlechten Geruch 

ABS-Spritzguss

Beim ABS-Spritzgießen werden ABS-Granulate in einen Trichter gegeben und unter Druck geschmolzen. Anschließend wird das geschmolzene Granulat in die Form eingespritzt. Das abgekühlte und erstarrte Formteil wird dann aus der Form entnommen. 

Vorteile des ABS-Spritzgusses 

• Weniger Abfall
• Größere Komponenten 
• Geringere Arbeitskosten – Automatisierung ist möglich 
• Mehrfunktionsteile

Einschränkungen des ABS-Spritzgießens

• Gefahr der Entzündung/des Brennens des Materials
• Teure Werkzeuge 
• Hohe Anfangsinvestition 

Vorteile von ABS-Kunststoff 

ABS bietet folgende Vorteile:

1. Einfache Bearbeitung
2. Schlagfestigkeit 
3. Dimensionsstabilität 
4. Hochwertige Oberflächenveredelung 

Das ausgewogene Verhältnis dieser Eigenschaften ist der Grund, warum viele Hersteller dieses Material unter anderem für Bauteile in der Automobil-, Konsumgüter- und Elektronikindustrie spezifizieren. 

Einschränkungen von ABS

Bei der Auswahl dieses Materials für Bauteile sind folgende Einschränkungen zu beachten.

1. UV-Instabilität 
2. Hitzebeständigkeit nur bis 80°C
3. Reaktion auf bestimmte Chemikalien und Lösungsmittel

Aufgrund dieser Einschränkungen ist ABS-Kunststoff für Außenanwendungen und chemische Umgebungen ungeeignet. 

Ist ABS-Material sicher?

ABS-Kunststoff wird im Allgemeinen für Lebensmittel verwendet. Er ist von der FDA für Konsumgüter zugelassen. Allerdings muss er korrekt zusammengesetzt sein, d. h. er darf keine schädlichen Zusatzstoffe oder Farbstoffe enthalten, die die Lebensmittel verunreinigen könnten. 

Lebensmittelgeeignete ABS-Ausrüstung

Allerdings stellen Styrolemissionen bereits im Herstellungsprozess ein Problem dar. Eine effektive Belüftung kann dieses Problem und damit verbundene Atemwegserkrankungen minimieren. 

Wofür wird ABS-Kunststoff verwendet?

ABS-Kunststoff Es findet in einer Vielzahl von Branchen Anwendung, darunter Automobilindustrie, Elektronik, Haushaltsgeräte und Sanitärtechnik. Es vereint Verarbeitbarkeit, Kosteneffizienz und Stoßfestigkeit. 

Dies sind Beispiele für Anwendungen, die langlebige und zuverlässige Teile zu einem erschwinglichen Preis erfordern. 

Autoteile

Die Witterungs- und Stoßfestigkeit von ABS-Kunststoff sind für Autos von entscheidender Bedeutung. Zu den aus diesem Material gefertigten Teilen gehören Innenausstattungen, Stoßfänger und Türverkleidungen. 

ABS im Fahrzeuginnenraum

Elektronik 

Aus diesem robusten und widerstandsfähigen Kunststoff werden Drucker, Computermonitore und Computertastaturen hergestellt. 

Haushaltsgeräte

Ein Hauptgrund dafür, dass ABS-Kunststoffplatten ideal für Haushaltsgeräte geeignet sind, ist ihre hohe Haltbarkeit. Beispiele hierfür sind Küchenutensilien, Toaster und Staubsauger. 

Sanitärsysteme

Bauherren und Installateure bevorzugen oft ABS-Rohre aufgrund ihrer Kombination aus geringem Gewicht, Langlebigkeit, Temperaturbeständigkeit und Festigkeit. Typischerweise sind diese Rohre schwarz, um Wärme zu absorbieren und zu speichern. 

ABS-Kunststoffrohre

Was ist Polycarbonat?

Polycarbonat ist ein thermoplastischer Kunststoff, der für seine unübertroffene Schlagfestigkeit bekannt ist. Er zeichnet sich zudem durch hervorragende optische Transparenz aus. Dieser Kunststoff wurde in den 1950er-Jahren entwickelt und seine Kommerzialisierung Bayer und General Electric zugeschrieben. 

Polycarbonat findet Anwendung in Bereichen, die eine Kombination aus Robustheit und optischer Klarheit erfordern. Beispielsweise wird es in kugelsicheren Gläsern eingesetzt, wo Lichtdurchlässigkeit und Stoßfestigkeit Priorität haben. 

PC-Materialeigenschaften

Die mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften von Polycarbonat werden so entwickelt, dass Dimensionsstabilität, Zähigkeit, Haltbarkeit und Transparenz gewährleistet sind. Die geringe Feuchtigkeitsaufnahme und die hervorragende elektrische Isolierung unterstreichen den Premium-Status dieses thermoplastischen Materials. 

Wie Polycarbonat hergestellt wird

Das gängigste Herstellungsverfahren für Polycarbonat ist die Grenzflächenpolymerisation, bei der Phosgen und Bisphenol A (BPA) reagieren. Die einzelnen Schritte umfassen das Mischen der Komponenten, die Polymerisation, die Extrusion, das Abkühlen und Schneiden sowie die Qualitätskontrolle der wichtigsten Eigenschaften des Polycarbonatmaterials.

Die einzelnen Schritte sind wie folgt:

• Die Komponenten mischen

Die Komponenten – BPA, Phosgen und Natriumhydroxid – werden gemischt

• Polymerisation

Das Gemisch löst eine chemische Reaktion aus. Es bilden sich lange Polycarbonat-Polymerketten.

• Extrusion 

Das Extrusionsverfahren dient zur Herstellung von Kunststoffgranulat, -profilen oder -platten. 

• Kühlen und Schneiden 

Nach dem schnellen Abkühlen wird das Produkt auf die gewünschten Abmessungen und Formen zugeschnitten. 

• Qualitätskontrolle 

Das fertige Produkt wird auf kritische Eigenschaften wie Maßgenauigkeit, Dicke und Schlagfestigkeit geprüft. 

Verarbeitungsverfahren für Polycarbonatteile

Polycarbonat wird üblicherweise durch CNC-Bearbeitung, Extrusion, Spritzguss und Thermoformen verarbeitet. Die Wahl des Verfahrens hängt von Faktoren wie der Teilegeometrie und der Teileanzahl ab. 

CNC Dienstleister

PC-Bearbeitung Das Präzisions- und Präzisionsschweißen ist ein effektives Fertigungsverfahren für präzise und komplexe PC-Bauteile. Es eignet sich sowohl für kundenspezifische Prototypen als auch für die Serienfertigung und bietet hervorragende Genauigkeit und reproduzierbare Ergebnisse. Toleranzen von ±0.025 mm lassen sich mit modernen Maschinen, scharfen Schneidwerkzeugen, effektiver Kühlung und moderaten Schnittgeschwindigkeiten erreichen. 

Extrusion

Extrusion von Polycarbonatplatten

Extrusion ist ein gängiges Verfahren zur Herstellung von Polycarbonatplatten, -stäben und -rohren. Es wird für Standardbauteile wie Verglasungsplatten, Kabelisolierungen und Lichtleiter eingesetzt. Alle Bauteile mit einem durchgehenden Profil aus Polycarbonat lassen sich auf diese Weise fertigen. 

Spritzguss

Bei diesem Verfahren werden geschmolzene Polycarbonat-Pellets unter hohem Druck und hoher Temperatur in eine Form eingespritzt. Dadurch lässt sich der amorphe thermoplastische Kunststoff in nahezu jede beliebige Form bringen. Die wichtigsten eingesetzten Spritzgießverfahren sind das wasserunterstützte Spritzgießen, das Schnellheizen und -kühlen (RH&C), das Umspritzen/Einlegeformen und das Formpressen. 

Thermoformen

Beim Thermoformen werden Form und Struktur einer Polycarbonatplatte verändert. Die Platte wird zunächst erhitzt und anschließend in eine Form gepresst. Die Erhitzung erfolgt typischerweise unterhalb der Schmelztemperatur. 

Thermoformtes Polycarbonat

Vorteile von Polycarbonat

Polycarbonatteile werden aus folgenden Gründen geschätzt:

• Optische Klarheit 
• Kann sterilisiert werden 
• Leichtgewicht 
• Hochdimensionale Stabilität 
• Unglaubliche Stoßfestigkeit 
• Hitzebeständig 

Einschränkungen von Polycarbonat

Zu den Hauptbeschränkungen dieses Kunststoffs gehören:

• Bei längerer UV-Bestrahlung anfällig für Zersetzung.
• Kratzen 
• Relativ höhere Kosten
• Chemische Anfälligkeit (gegenüber Laugen und Lösungsmitteln) 

Anwendungen von Polycarbonat

Polycarbonat-Teile finden Anwendung im Automobilsektor, in der Elektronikindustrie, bei kugelsicheren Gläsern, in Gewächshäusern und im Bereich industrieller Maschinenschutzvorrichtungen. Details hierzu:

Automobilindustrie – Batteriegehäuse (EV), Mittelkonsole, Schalthebel

Elektronische Geräte – Gehäuse, Isolatoren, Lampenabdeckungen, Steckverbinder

Kugelsichere Brille – Tankstellen, Apotheken, Banken, Schulen, Polizeistationen, Botschaften, Militärstützpunkte

PC-kugelsicheres Glas

Gewächshäuser – Lichtdurchlässigkeit und Haltbarkeit

Schutzvorrichtungen für Industriemaschinen – klar und stoßfest. Entspricht den OSHA-Standards. 

Diese und weitere Anwendungen erfordern Eigenschaften wie Stoßfestigkeit, Dimensionsstabilität, optische Klarheit und Hitzebeständigkeit.

Vergleich von ABS und Polycarbonat

Lassen Sie uns nun ABS und Polycarbonat hinsichtlich ihrer Eigenschaften, Kosten und Anwendungsbereiche vergleichen. 

Mechanische Eigenschaften von ABS und Polycarbonat

Eigenschaft	ABS	PC
Zugfestigkeit (MPa)	31-50	58.6-154
Schlagzähigkeit (Izod) (kJ/m²)	10-25	60-80
Härte (Rockwell)	ABS-Härte: 68-118	PC-Härte: 72-126
Bruchdehnung	3-30 %	80-150 %
Elastizitätsmodul – Steifigkeit (GPa)	2.15	2.37
Biegemodul (GPa)	2.0-2.8	2.0-2.4

ABS vs. Polycarbonat: Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	ABS	PC
Signaldichte	Dichte von ABS-Kunststoff: 1.05-1.18	Dichte von PC-Kunststoff: 1.18-1.22
Wasseraufnahme (%) - 24 Std.	0.3	0.15
Vicat-Erweichungstemperatur (℃)	100	136
Dauergebrauchstemperatur	80°C	116°C
Wärmeablenktemperatur (℃) – 1.8 MPa	93	131
Schrumpfungsrate (%)	0.4-0.9	0.5-0.7
Schmelzindex (g/10 min)	10-40	5-30

ABS vs. Polycarbonat: UV-Beständigkeit 

UV-Strahlen können die chemischen Bindungen von Kunststoffen spalten, daher sind weder ABS noch PC hundertprozentig sicher. PC weist jedoch im Allgemeinen eine höhere UV-Beständigkeit auf. Um die Haltbarkeit zu optimieren, versehen Hersteller ABS häufig mit einer UV-beständigen Schicht. 

ABS vs. Polycarbonat: Chemikalienbeständigkeit 

Die chemische Beständigkeit von Polycarbonat (PC) ist besser als die von ABS. ABS kann gegenüber einigen Säuren, Lösungsmitteln und Ölen empfindlich reagieren. Aufgrund seiner besseren Eigenschaften in dieser Hinsicht wird PC häufig in industriellen Umgebungen eingesetzt. 

Chemikalienbeständigkeit von Polycarbonat

ABS vs. Polycarbonat: Anwendungsbereiche 

Beide Kunststoffe überschneiden sich in vielen Anwendungsbereichen, es gibt aber auch Szenarien, in denen der eine oder der andere ideal ist. 

Hier sind einige Beispiele;

Anwendungsszenario	Beste Option
elektrische oder elektronische Komponente für den Innenbereich	ABS-Kunststoff
Teile, die UV-Strahlung, Chemikalien und Hitze ausgesetzt sind	Polycarbonat-Kunststoff
Kostengünstige, wenig umweltschädliche Komponenten	ABS-Kunststoff
Sicherheit und Haltbarkeit	Polycarbonat-Kunststoff
Industrie und Außenbereich	Polycarbonat-Kunststoff

ABS vs. Polycarbonat: Nachhaltigkeit

Sowohl ABS als auch PC sind nachhaltige Materialien, die Eignung dieser Eigenschaft hängt jedoch von der jeweiligen Anwendung ab. Polycarbonat bietet beispielsweise eine höhere Hitzebeständigkeit und ist weniger entflammbar. Betrachtet man jedoch den Recyclingaspekt, so stellt die hohe Komplexität des PC-Recyclings ein Problem dar. Zudem ist die Herstellung des Materials energieaufwendiger. 

Im Gegenteil, ABS ist leicht herzustellen und zu recyceln. Daher ist es trotz gleicher Lebensdauer nachhaltiger als PC. 

ABS-Kunststoffrecycling

ABS vs. Polycarbonat: Kosten 

Obwohl beide Kunststoffe relativ kostengünstig sind, kostet ABS etwa die Hälfte von Polycarbonat. Manchmal werden die beiden Materialien gemischt, um ein ausgewogenes Verhältnis der Eigenschaften zu geringeren Kosten zu erzielen. 

Empfohlene Literatur:

ABS vs. Polypropylen 

Polycarbonat vs. Acryl

Fazit 

Beim Vergleich von ABS und Polycarbonat treten die jeweiligen Vorteile beider Materialien deutlich hervor. Je nach Anwendungsfall sollten Sie Aspekte wie Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Bearbeitbarkeit und Kosten sorgfältig analysieren. 

ABS-Kunststoff ist kostengünstiger und bietet mehr Farbvarianten. Allerdings mangelt es ihm an der Transparenz, Hitzebeständigkeit und Festigkeit von Polycarbonat. Die Experten von ProleanTech stehen Ihnen bei diesem Auswahlprozess gerne zur Seite und liefern Ihnen anschließend qualitativ hochwertige Teile. 

Kontaktieren Sie uns noch heute für Einzelheiten zu ABS und Polycarbonat-Bearbeitungsdienstleistungen.