Kunststoffarten: ABS, PP, PA und PC im Vergleich

Nicht jeder Kunststoff, der als "schlagzäh" beworben wird, hält das im Feldeinsatz auch bei Minusgraden oder nach monatelanger UV-Belastung. Wer beim Bauteil nur den Sammelbegriff "technischer Kunststoff" auf der Zeichnung stehen hat, statt konkreter Werkstoffkennwerte, merkt das oft erst, wenn das Gehäuse im Feld spröde wird oder sich verformt.

Kurz & knapp: Kunststoffe gliedern sich grundlegend in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere. ABS-Kunststoff (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist der mit Abstand meistgesuchte Thermoplast in der Beschaffung und findet sich in Gehäusen, Autoteilen und Spielzeug. Je nach Anwendung sind aber auch PP, PA, POM oder PC die technisch und wirtschaftlich bessere Wahl.

Was unterscheidet Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere?

Nach ihrem Verhalten bei Erwärmung unterscheidet man drei Grundtypen: Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere. Diese Einteilung geht auf die klassische Systematik der DIN 7724 zurück. Die Norm selbst ist inzwischen zurückgezogen, die Begriffe sind in der Fachpraxis aber weiterhin Standard.

Ausschlaggebend ist die Vernetzung der Molekülketten. Thermoplaste bestehen aus unvernetzten Ketten: Sie gleiten beim Erwärmen aneinander ab, das Material schmilzt und lässt sich umformen und recyceln. Duroplaste sind engmaschig vernetzt und zersetzen sich bei Hitze, statt weich zu werden; ein einmal ausgehärtetes Bauteil bleibt in seiner Form. Elastomere liegen dazwischen: locker vernetzt, gummielastisch und ebenfalls nicht schmelzbar.

Für die Beschaffung ist vor allem die Gruppe der Thermoplaste relevant, da sich fast alle in Serie gefertigten Kunststoffbauteile aus dieser Gruppe zusammensetzen. ABS gehört ebenso dazu wie PP, PA, POM und PC.

Was ist ABS-Kunststoff und wofür wird er eingesetzt?

ABS-Kunststoff steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol, ein Copolymer aus drei Monomeren in variablem Mischungsverhältnis. Der Acrylnitril-Anteil sorgt für Härte und Chemikalienbeständigkeit, der Butadien-Anteil für Schlagzähigkeit, der Styrol-Anteil für Glanz und Verarbeitbarkeit. Über das Mischungsverhältnis stimmen Hersteller das Material gezielt auf Zähigkeit, Oberflächenglanz oder Wärmeformbeständigkeit ab.

In unseren Sourcing-Projekten ist ABS meist die erste Nachfrage, wenn Kunden ein Gehäuse oder Verkleidungsteil ohne besondere chemische oder thermische Belastung fertigen lassen wollen. Meist gibt das günstige Verhältnis aus Schlagzähigkeit, Oberflächenhärte und Verarbeitungskosten den Ausschlag.

Typische Einsatzbereiche sind Gehäuse für Elektronik und Haushaltsgeräte, Verkleidungsteile und Armaturenbretter im Automobilbereich sowie Spielzeug. LEGO fertigt seine Bausteine seit 1963 überwiegend aus ABS, gerade wegen der Kombination aus Kratzfestigkeit, Farbbrillanz und der bekannten "Klemmkraft" zwischen den Steinen. Transparente LEGO-Teile bestehen dagegen aus arMABS, Scharniere und Verbindungselemente aus Polycarbonat, ein Hinweis darauf, dass auch innerhalb eines einzelnen Produkts selten ein einziger Kunststoff für alle Bauteile passt.

Welche Eigenschaften hat ABS im Vergleich zu anderen Kunststoffen?

Ob ABS die richtige Wahl ist, zeigt erst der Vergleich mit anderen gängigen technischen Kunststoffen. Die folgende Tabelle stellt fünf in der Beschaffung häufig nachgefragte Materialien nebeneinander, auf Basis der Herstellerangaben von Vink Kunststoffe, jeweils nach genormten Prüfverfahren gemessen (ISO 1183 für Dichte, ISO 62 für Wasseraufnahme, ISO 179 für Kerbschlagzähigkeit, UL746B für Dauergebrauchstemperatur):

Bei der Kerbschlagzähigkeit liegt PC trotz seines Rufs als besonders schlagfestes Material hinter ABS und PP: PC ist kerbempfindlich, bei Kerben oder scharfen Kanten sinkt die Zähigkeit deutlich ab, während ungekerbte PC-Bauteile praktisch bruchfest sind. ABS liefert dagegen auch mit Kerben gleichmäßigere Werte und ist einfacher und günstiger zu verarbeiten. Die Tabelle zeigt vor allem, dass jede Eigenschaft ihren eigenen Gewinner hat.

Welcher Kunststoff eignet sich für welchen Anwendungsfall?

Die Materialwahl richtet sich nach der stärksten Anforderung im jeweiligen Bauteil. PP punktet mit Chemikalienbeständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und Salzen sowie einer Wasseraufnahme von nahezu null, was es zum meistproduzierten Kunststoff Europas macht.

PA (Polyamid) ist bei Verschleiß- und Gleiteigenschaften kaum zu schlagen, nimmt aber mit 8,5 Prozent Wasseraufnahme bei Sättigung mehr Feuchtigkeit auf als ABS oder PP.

Diese Feuchtigkeitsaufnahme sorgt in unseren Sourcing-Projekten immer wieder für Reklamationen: Ein Bauteil aus PA wird in feuchtem Klima gefertigt und anschließend in Mitteleuropa eingebaut, die Maßhaltigkeit verschiebt sich messbar. Deshalb beziehen wir bei PA-Bauteilen mit engen Toleranzen die klimatischen Fertigungsbedingungen gezielt in die Toleranzabstimmung nach ISO 2768 ein.

POM (Polyoxymethylen, gebräuchlich unter dem Markennamen Delrin) bietet die höchste Steifigkeit und die geringste Gleitreibung der hier verglichenen Kunststoffe und ist deshalb die Standardwahl für Präzisionszahnräder und Schnappverbindungen. PC (Polycarbonat) ist ungekerbt praktisch bruchfest und bleibt zugleich transparent, reagiert aber empfindlich auf Kerben und scharfe Übergänge und braucht für den Außeneinsatz zusätzlich eine UV-Stabilisierung.

Welche Rolle spielt die Materialwahl für Kosten und Lieferantenauswahl?

Die Materialwahl beeinflusst mehr als den reinen Materialpreis. Auch Werkzeugkosten, Zykluszeiten beim Spritzguss und Ausschussquote unterscheiden sich je nach Kunststoff teils deutlich. Ein Bauteil aus PA braucht wegen der Feuchtigkeitsempfindlichkeit oft eigene Trocknungsschritte vor der Verarbeitung, was Zeit und Kosten in der Fertigung erhöht, selbst wenn der reine Materialpreis niedriger liegt als bei PC.

Wer Kunststoffbauteile aus Fernost beschafft, sollte diese Folgekosten in die Gesamtkostenbetrachtung (Total Cost of Ownership) einbeziehen, statt allein den Angebotspreis pro Stück zu vergleichen. Das gilt ganz ähnlich wie bei der Wahl zwischen Metall und Kunststoff insgesamt: Ein Bauteil aus Edelstahl oder anderen Stahlsorten kann in der Anschaffung teurer sein, spart aber je nach Einsatzzweck an Wartung oder Lebensdauer.

Häufig gestellte Fragen zu Kunststoffarten

Was bedeutet ABS beim Kunststoff?

Beim Kunststoff steht ABS für Acrylnitril-Butadien-Styrol, ein Copolymer aus drei Monomeren, das seine Eigenschaften über das Mischungsverhältnis von Härte, Schlagzähigkeit und Oberflächenglanz erhält. Nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen Antiblockiersystem aus der Fahrzeugtechnik.

Ist ABS lebensmittelecht?

Nicht pauschal. Nur speziell zertifizierte, lebensmitteltaugliche ABS-Sorten, die die Migrationsprüfungen für Lebensmittelkontakt bestehen, sind dafür zugelassen. Standard-ABS aus technischen Anwendungen wie Gehäusen oder Automobilteilen erfüllt diese Anforderungen in der Regel nicht. Für Lebensmittelverpackungen kommen meist PP oder PE zum Einsatz. Die Zulassung von Kunststoffen für den Lebensmittelkontakt ist EU-weit durch die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 harmonisiert geregelt, wie das Bundesinstitut für Risikobewertung erläutert.

Welcher Kunststoff eignet sich für den Außeneinsatz?

Am witterungsbeständigsten sind üblicherweise PMMA, UV-stabilisiertes Polycarbonat und schwarz eingefärbtes HDPE. Standard-ABS, PA und POM sind für den dauerhaften Außeneinsatz nur bedingt geeignet und verlieren ohne weitere Stabilisierung an Oberflächenqualität oder Zähigkeit.

Welche Kunststoffart ist am widerstandsfähigsten?

Das hängt vom Kriterium ab. PC ist ungekerbt am schlagfestesten, verliert an Kerben und scharfen Kanten aber schnell an Zähigkeit. Beim Kerbschlagverhalten liegt PP vorn, bei Verschleiß- und Gleitverhalten POM, bei Chemikalienbeständigkeit ebenfalls PP. Eine pauschale Rangfolge über alle Eigenschaften hinweg gibt es nicht.

Welche Kunststoffarten sind zum Schweißen geeignet?

Thermoplaste wie ABS, PP und PC sind grundsätzlich schweißbar, da sie beim Erwärmen aufschmelzen. Duroplaste und Elastomere sind dagegen nicht schweißbar, da sie sich bei Hitze zersetzen statt zu schmelzen.

Fazit: Kunststoffarten gezielt für den Anwendungsfall auswählen

ABS deckt einen breiten Bereich technischer Anwendungen zuverlässig und kostengünstig ab, ist aber nur eine von mehreren sinnvollen Optionen. Wer bei der Beschaffung nur "Kunststoff" spezifiziert, überlässt dem Lieferanten eine Entscheidung, die eigentlich auf Basis der tatsächlichen Belastung, des Klimas am Einsatzort und der Gesamtkosten getroffen werden sollte.

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