Was ist ABS-Kunststoff und wie funktioniert das ABS-Spritzgießen?

1. Was ist ABS-Kunststoff?

Glänzendes Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist eine spezielle Art von thermoplastischem Polymer, das Stoßfestigkeit, Zähigkeit und Schlagfestigkeit kombiniert. Es wird in vielen Industriezweigen verwendet, von der Automobilindustrie über die Elektronik bis hin zu Spielzeug und Haushaltswaren. ABS wird durch einen Prozess namens Polymerisation hergestellt, bei dem Acrylnitril, Butadien und Styrol miteinander kombiniert werden, die dem Material jeweils spezifische Eigenschaften verleihen:

• Acrylnitril trägt zur chemischen Beständigkeit und Hitzestabilität bei.
• Butadien erhöht die Schlagfestigkeit und Zähigkeit.
• Styrol sorgt für Steifigkeit und eine glänzende Oberfläche.

ABS wird häufig im Spritzgussverfahren verwendet. Bei diesem Verfahren werden die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften von ABS, wie z.B. seine hohe Schlagfestigkeit und Zähigkeit, optimal ausgenutzt. ABS-Spritzguss ist ideal für die Herstellung von Gegenständen, die stark und haltbar sein müssen, und wird häufig für Autoarmaturenbretter, Elektronikgehäuse und Haushaltsgerätekomponenten verwendet.

2. Arten von ABS-Kunststoffen

Es gibt viele Arten oder Sorten von ABS-Kunststoffen für viele Anwendungen. Zu den wichtigsten Typen gehören:

• ABS Standard: Die beliebteste Sorte, die einen Kompromiss aus Festigkeit, Flexibilität und Verarbeitbarkeit bietet. Es hat günstige Eigenschaften für das Spritzgießen.
• Hochschlagzähes ABS (HI-ABS): Dieser Typ zeichnet sich durch eine verbesserte Zähigkeit und Schlagfestigkeit aus und eignet sich daher für Anwendungen wie Automobilteile oder Schutzgehäuse.
• Flammhemmendes ABS: Zusatzstoffe in diesem ABS-Typ verringern die Entflammbarkeit des Kunststoffs und machen ihn ideal für die Verwendung in elektrischen Bauteilen und Haushaltswaren, die schwer entflammbar sein müssen.
• ABS/Polycarbonat (PC)-Gemische: Dieses Material ist eine Mischung aus beiden. Es wird üblicherweise für Elektronikgehäuse verwendet.
• ABS Plus: Eine neuere Variante von ABS mit überlegener Oberflächenqualität und idealen Verarbeitungseigenschaften für die Herstellung glatter, hochpräziser Endprodukte.

Verschiedene ABS-Kunststofftypen bieten unterschiedliche Vorteile, und für jeden gibt es eine spezielle Sorte, die für verschiedene Anwendungen geeignet ist, bei denen typischerweise Faktoren wie Festigkeit, Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse berücksichtigt werden.

6 Eigenschaften von ABS-Materialien

Schlagzähigkeit: ABS wird aufgrund seiner hohen Haltbarkeit und Schlagfestigkeit für Produkte verwendet, die physischen Belastungen ausgesetzt sind, wie z. B. Automobilteile und Elektronik.

Steifigkeit und Zähigkeit: Bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Zähigkeit und wird für anspruchsvolle Anwendungen verwendet.

Thermische Stabilität: Es nimmt Wärme ohne große Beeinträchtigung auf (bis zu 100°C/212°F), was es perfekt für die Hitzebeständigkeit in der Automobilindustrie und Elektronik macht.

Ästhetisch ansprechend: Seine glatte, glänzende Oberfläche lässt sich leicht bemalen oder strukturieren und ist damit ideal für Konsumgüter wie Spielzeug und Elektronik.

Einfach zu verarbeiten: ABS ist ein Material, das sich leicht formen und gestalten lässt, insbesondere im Spritzgussverfahren, das komplexe Designs mit wenig Abfall ermöglicht.

Chemische Beständigkeit: Viele Chemikalien sind unempfindlich, aber Lösungsmittel wie Aceton können sich bemerkbar machen.

3. Leistung von ABS

Leistung von ABS

ABS-Kunststoff hat hervorragende mechanische Eigenschaften und eignet sich für viele Anwendungen. Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen gehören:

Physikalische Eigenschaften

Aufgrund der Herstellungsverfahren hat ABS sehr gute mechanische Eigenschaften – Härte, Steifigkeit und Zähigkeit. Daher wird es häufig als Allzweck-Kunststoff verwendet. ABS-Harze sind weiß oder hellcremefarben, undurchsichtig, ungiftig und haben eine ungefähre Dichte von 1,05. Die Schmelzflussrate liegt zwischen 0,2 % und 0,7 %. Bei der Verbrennung entsteht eine gelbe Flamme und schwarzer Rauch, und es tropft nicht und erweicht nicht.

Hitzebeständigkeit

ABS ist zwar hitzebeständig, aber nur mäßig, mit einer Temperatur der thermischen Verformung von 1,86 MPa bei etwa 85 °C. Diese Temperatur kann durch eine Wärmebehandlung um 10 °C erhöht werden, und der Einsatzbereich von ABS liegt zwischen 40 °C und 85 °C, während eine Temperatur von mehr als 100 °C nicht empfohlen wird. Die Wärmeleitfähigkeit von ABS reicht von 0,16 bis 0,29 W/(m-K), und der lineare Ausdehnungskoeffizient beträgt (6,2-9,5) × 10-⁵K-¹. Damit hat er einen der niedrigsten Ausdehnungskoeffizienten unter den Thermoplasten und eignet sich hervorragend für die Herstellung maßgenauer Teile.

Mechanische Eigenschaften

Es ist ein zäher Thermoplast mit hoher Schlagzähigkeit. Dank der energieabsorbierenden Eigenschaften der Gummikomponente könnte dies die Bildung von Silberlinien verhindern. Acrylnitril-Butadien-Styrol hat eine hohe Schlagzähigkeit und eine gute Tieftemperaturzähigkeit, sogar unter -40°C. Außerdem weist es eine hohe Kriechfestigkeit auf, wobei die entsprechenden Rohre bei einer Belastung von 7,2 MPa zwei Jahre lang ihre Größe behalten.

Chemische Beständigkeit

ABS ist beständig gegen Wasser, anorganische Salze, Laugen und verdünnte Säuren. Es ist jedoch empfindlich gegenüber oxidierenden Säuren wie z. B. Schwefel- und Salpetersäure. Spannungsrisse entstehen bei längerer Einwirkung von aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Alkohol, Mineral- und Pflanzenölen. ABS kann sich in Ethylacetat, Aceton und Methylenchlorid auflösen, oder es kann Emulsionen bilden.

Witterungsbeständigkeit

Seine Struktur enthält Doppelbindungen, die ABS unempfindlicher gegenüber Sonnenlicht, Wärme und Sauerstoff machen. Letztlich führt dies zu Oxidation und Abbau. Nach sechs Monaten im Freien verliert ABS beispielsweise 45 % seiner Schlagzähigkeit. UV-Licht, Hitze und Sauerstoff machen es spröde. Zusatzstoffe wie Ruß oder phenolische Antioxidantien werden üblicherweise zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit eingesetzt.

4. Leitfaden für ABS-Spritzgießen

ABS-Spritzgießen ist eines der beliebtesten Verfahren zur Herstellung von Teilen aus Acrylnitril-Butadien-Styrol. Im Folgenden werden die einzelnen Schritte des ABS-Spritzgießens beschrieben:

Schritt 1 – Materialvorbereitung

Das ABS-Granulat wird in die Spritzgussmaschine geladen. Es wird bis zur Schmelze erhitzt und kann dann in die Form gespritzt werden.

Schritt 2 – Einspritzen in die Form

Geschmolzenes ABS wird unter hohem Druck in den Formhohlraum gespritzt. Der Einspritzvorgang wird sorgfältig geregelt, um zu gewährleisten, dass das Material vollständig und gleichmäßig in die Form eindringt.

Schritt 3 – Abkühlen und Erstarren

Nach dem Einspritzen wird die Form abgekühlt, wodurch das ABS in der gewünschten Form erstarrt. Die Abkühlungszeit hängt von der Dicke des Teils und der Konstruktion der Form ab.

Schritt 4 – Öffnen der Form und Entnahme der Teile

Sobald das Teil abgekühlt und erstarrt ist, öffnet sich die Form, und das Teil wird ausgeworfen. Anschließend wird es auf Fehler und Qualität geprüft, bevor es in die nächste Phase des Prozesses übergeht.

Schritt 5 – Nachbearbeitung (falls erforderlich)

Je nach Anwendung kann das ABS-Formteil beschnitten, lackiert oder oberflächenbehandelt werden.

3 Tipps für erfolgreiches ABS-Spritzgießen:

• Temperaturkontrolle: Die Temperatur des Zylinders, der Form und des Materials sollte kontrolliert werden, um Defekte wie Verformung, schlechte Oberflächenbeschaffenheit usw. zu vermeiden.
• Einspritzgeschwindigkeit: Die Einspritzgeschwindigkeit muss sorgfältig eingestellt werden, um Probleme wie kurze Schüsse oder unvollständige Füllung zu vermeiden.
• Auswerfen: Wenn ein Teil aus einer Form ausgeworfen wird, muss es so weit verfestigt sein, dass es seine Form beibehält. Daher ist eine ausreichende Abkühlungszeit erforderlich, um das Teil so zu verformen, dass es beim Auswerfen nicht verformbar ist.

ABS-Spritzgussform-Temperaturleitfaden

Die Schrumpfungsrate der Teile nimmt zu und der Spritzgießzyklus verlängert sich. Die Methode der beheizten Form wird verwendet, um dieses Problem zu lösen. Formtemperaturen von 60-70°C sind ideal für Teile mit hoher Oberflächenqualität, komplexen Formen und Leistungsanforderungen.

ABS-Spritzgießen Druck

Der Injektionsdruck hängt von der Wandstärke, dem Gerätetyp und der Harzqualität ab. Höherer Druck ist besser für dünnwandige, langwierige, kleinteilige, hitzebeständige oder flammhemmende Produkte. Dies hilft, den Hohlraum zu füllen, aber übermäßiger Druck kann zu Problemen bei der Freisetzung oder zu Schäden führen. Für minimale innere Spannungen sollte der Druck bei 60-70 MPa gehalten werden.

ABS-Spritzgießen Geschwindigkeit

Die Einspritzgeschwindigkeit beeinflusst die Fließfähigkeit der ABS-Schmelze. Langsame Geschwindigkeiten können Oberflächenfehler wie Riffelungen und schlechte Schweißnähte verursachen. Bei hohen Geschwindigkeiten bleibt nicht genügend Zeit für eine ordnungsgemäße Formfüllung, was zu einer schlechten Oberflächenbeschaffenheit führt. Für die normale Produktion sollten Sie mittlere bis niedrige Geschwindigkeiten verwenden. Hohe Geschwindigkeiten sind nur für schwierige Formfüllungen erforderlich.

ABS-Kunststoffumformung Nachbearbeitung

ABS-Teile können innere Spannungen aufweisen. Teile mit geringer Beanspruchung müssen wärmebehandelt werden. Erhitzen Sie Hochleistungsteile 24 Stunden lang bei 70-80 °C und lassen Sie sie dann auf Raumtemperatur abkühlen. Zur Prüfung der inneren Spannung werden die Teile in Eisessig getaucht. Wenn nach 2 Minuten keine Risse auftreten, ist die Belastung gering. Risse innerhalb von 5-15 Sekunden deuten auf hohe innere Spannungen hin.

6 Hauptvorteile des ABS-Spritzgießens

Schlagzähigkeit und Haltbarkeit – ABS ist unglaublich stark und zäh, was es zu einer großartigen Option für Produkte macht, die Verschleiß und Abnutzung ausgesetzt sind. Es ist ideal für mechanisch beanspruchte Komponenten, wie z. B. Automobilteile oder Elektronikgehäuse, und gewährleistet, dass sie auch unter schwierigen Bedingungen intakt bleiben.

Niedrige Materialkosten – Durch die weitgehende Verwendung von ABS können die Kosten für die Teile und damit auch die Gesamtproduktionskosten niedrig gehalten werden. Die einfache Verarbeitung im Spritzgussverfahren ermöglicht die Massenproduktion ohne Qualitätseinbußen, und die Kosteneffizienz bei Massenproduktionsläufen liegt auf einem ganz anderen Niveau.

Erleichtert die Flexibilität beim Formen oder Entwerfen – Aufgrund seiner guten Fließfähigkeit neigt ABS weniger zu Defekten wie Verformung oder unvollständiger Füllung und lässt sich daher beim Spritzgießen leicht verarbeiten. Es erleichtert auch die Herstellung komplexer Formen und komplizierter Designs, so dass die Hersteller präzise funktionale Kompositionen mit feinen Merkmalen erstellen können.

Großartiges ästhetisches Finish – Die glasartigen Oberseiten von ABS-Teilen verleihen ihnen ein sehr begehrtes Finish, das bei vielen Produkten für ein sauberes Aussehen sorgt. Sie sind einfach zu lackieren, zu strukturieren oder zu veredeln und bieten ein hochwertiges optisches Ergebnis, das keine zusätzlichen Schritte erfordert, was sie perfekt für Produkte mit Kundenkontakt macht.

Hervorragende Temperaturbeständigkeit – ABS eignet sich gut für den Einsatz in Umgebungen mit moderaten Temperaturen, so dass es in der Automobil- oder Elektroindustrie eingesetzt werden kann, wo die Teile höheren Temperaturen ausgesetzt sein können. Es hält der Hitze stand, ohne seine Struktur oder Leistung zu beeinträchtigen.

Breites Anwendungsspektrum – ABS ist ein häufig verwendetes thermoplastisches Polymer in einer Vielzahl von Branchen, von Automobilteilen über Unterhaltungselektronik bis hin zu medizinischen Geräten. Es kann mit Additiven (z. B. Flammschutzmitteln) verbessert werden, was eine größere Flexibilität in Bezug auf die Leistung ermöglicht. Auch die Lieferkette wird wesentlich flexibler sein.

5. Probleme beim ABS-Spritzgießen und ihre Lösung

ABS ist ein weit verbreitetes Spritzgussmaterial. Allerdings gibt es beim Spritzgussverfahren einige Herausforderungen. Hier sind einige der häufigsten Probleme und wie Sie sie vermeiden können:

Ausgabe	Ursache	Lösung
Verzug	Ungleichmäßige Kühlung oder Probleme bei der Formgestaltung	Kühlkanäle und Formgebungsparameter anpassen
Kurze Schüsse	Unzureichender Einspritzdruck oder ungeeignete Werkzeugtemperatur	Erhöhung des Einspritzdrucks und Optimierung der Werkzeugtemperatur
Flussmarkierungen	Hohe Einspritzgeschwindigkeit oder ungeeignete Werkzeugtemperatur	Reduzieren der Einspritzgeschwindigkeit und Feinabstimmung der Werkzeugtemperatur
Sinkende Markierungen	Dickwandige Teile mit unzureichender Kühlung	Optimieren Sie Wandstärke und Kühlzeit
Luftschleusen	Schlechte Entlüftung im Formhohlraum	Verbesserung der Entlüftungs- und Abgassysteme für Schimmelpilze
Oberflächenmängel	Verunreinigung oder Feuchtigkeit im Material	Sicherstellung der ordnungsgemäßen Trocknung des Materials und der Sauberkeit der Form

Die frühzeitige Behebung dieser Probleme kann die Produktqualität verbessern und die Ausschussrate verringern.

Schlussfolgerung

ABS-Kunststoff ist robust und kostengünstig und wird für Tausende von Anwendungen verwendet. Durch die Kenntnis seiner Typen, Leistung und des Spritzgussverfahrens können Hersteller die Produktion optimieren, die Produktqualität verbessern, die Kosten senken usw. Darüber hinaus ist das ABS-Spritzgießen besonders vorteilhaft für Bauteile, die eine hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit erfordern, vorausgesetzt, es werden optimale Werkzeugkonstruktionen, Materialvorbereitung und Verarbeitungsparameter angewandt.

Über BFY Mold

BFY Mold konzentriert sich auf Spritzguss und Formenbau und bietet Massenproduktion, Produktion auf Abruf, CNC-Bearbeitung und Hochglanzbearbeitung. Unser gut ausgestattetes Werk und unsere engagierten, qualifizierten Mitarbeiter garantieren eine qualitativ hochwertige und kostengünstige Lösung für Ihr Projekt.

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