試作人基礎講座

材料解説シリーズ！！本日はABSについて解説していきます。
特徴や用途など解説しますので、是非ご覧ください♪

ABS樹脂とは

ABS樹脂は、アクリロニトリル(A)、ブタジエン(B)、スチレン(S)樹脂とも呼ばれます。
名前の通り3種類のモノマーを使って作られる熱可塑性樹脂です。

アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンにはそれぞれ特徴があります。
・アクリロニトリル・・・耐熱性、機械的強度(剛性)、耐油性
・ブタジエン・・・耐衝撃性(ゴムの特性)
・スチレン・・・光沢性、成形性(加工性)、寸法安定性

つまりABS樹脂はこれらの特徴を併せ持つ樹脂なのです。
さらに各モノマーの比率や結合方法を変えれば、様々な特性のABS樹脂を製造することができます。

ABS樹脂の歴史

ABS樹脂の歴史は古く、1954年にアメリカのUS Rubber社で製品化されたのがはじまりです。
製法としては、ポリブタジエンの存在下でスチレンとアクリロニトリルを共重合する方法(グラフト型)や、スチレン・アクリロニトリル共重合体にアクリロニトリル・ブタジエン共重合体をブレンドする方法(ブレンド型)があります。

ABS樹脂は様々な機械的特徴をバランスよく有しており、見た目も美しいため、汎用的なプラスチック素材として様々な場面で活用されています。
需要も世界的に伸びており、現代生活に欠かせない材料だと言えるでしょう。

ABS樹脂のメリット

耐熱温度が高く熱に強い

ABS樹脂の耐熱温度は70～100℃ほどで、ポリエチレンやポリスチレンなどと同程度です。
耐熱性が特別高いわけではありませんが、一般的な用途で使用するには十分だと言えるでしょう。

外部からの衝撃に強い

ABS樹脂はブタジエンを含むため、ゴムのような耐衝撃性を示します。

用途に合わせて柔軟に加工できる

ABS樹脂は加工性が良く、射出成形や押出成形、カレンダー加工、真空成形など、様々な方法で成形できます。
さらには、切削や接着、溶着、各種表面処理(めっきや塗装)なども可能です。
最近では加工性の良さを生かして、3Ｄプリンター用の材料としても活用されています。

デザイン性が高い

ABS樹脂は、表面の光沢性や着色性に優れています。
そのため、ABS樹脂を使えば製品のデザイン性を高めることができます。
ABS樹脂を射出成形して、塗装なしで表面をピアノブラック調(黒い光沢のある状態)に仕上げる技術も存在します。

成分を追加または変更して、様々な特性を付与できる

既存成分(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン)以外の成分を加えたり、既存成分の一部を別の成分と入れ替えたりすることで、様々なABS樹脂を作り出せます。
例えば、ガラス繊維を加えて剛性を強化した「強化ABS樹脂」や、ブタジエンの代わりに塩素化ポリエチレンを使用した「ACS樹脂」などが知られています。

ABS樹脂のデメリット

耐熱性が低く劣化しやすい

ABS樹脂は耐候性が低く、太陽光に長時間さらされると変色や光沢劣化が起こります。
そのため、屋外など、強い紫外線に長時間さらされる場所では使用しないようにしましょう。
最近は、表面加工や紫外線吸収剤の添加などによって耐候性を向上させたABS樹脂も登場しています。

有機溶剤に弱い

ABS樹脂は、耐薬品性がそこまで高くはありません。
特に有機溶剤には弱く、有機溶剤が内部に染み込むと劣化して脆くなる場合があります。

燃えやすい

可燃性を示す点はABS樹脂のデメリットです。
炎にさらされると、ススと特異臭を出しながら燃えてしまいます。
近年では、様々な難燃剤を加えて燃えにくくしたABS樹脂も存在します。

ABS樹脂の用途

家電製品

テレビ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、扇風機、ドライヤー、エアコンなどの部品

自動車などの車両

フロントグリル、ラジエーターグリル、インストルメントパネル、ドアパネル、フロントカバー、ランプカバー、コンソールボックス、その他内装部品など

一般機器

プリンター、複写機、パソコン、電話機、ファックスなどの部品

その他

家具、建材、住宅用品、文房具、おもちゃ、キャリーケース、スーツケース、アタッシュケース、ヘルメット、楽器、雑貨、食卓用品、3Ｄプリンター用材料など

切削をする場合

ABS樹脂は切削加工を施して使うこともできます。
例えば板状の素材に対し、上下面フライス加工や六面フライス加工を施して面の精度を上げ、それを元に切削加工を行うこともできます。
他にもねじを通す穴をあけたり、円形のプレート状に加工できます。

切削加工したABSは機器のパーツや外装などの製品として使用されます。
また、本来は射出成形を行う製品の試作としてブロックから切削で切り出す場合もあります。

ABS樹脂とポリカの違い

耐熱性

耐熱温度はABS樹脂が70～100℃程度、ポリカーボネートが120～130℃程度です。
そのため、ポリカーボネートの方が熱に強く、より高温でも使用できます。
また、ポリカーボネートは低温特性も優れており、-100℃程度までは耐えられます。
低温から高温までの広い温度範囲で使用できる点が、ポリカーボネートの特徴だと言えるでしょう。

耐衝撃性

ポリカーボネートの最も注目すべき特徴が、耐衝撃性です。
ポリカーボネートの耐衝撃性はプラスチックの中でも最高レベルで、ABS樹脂の数倍にもなります。
そのためポリカーボネートは、防弾材料として、防弾ガラスやライオットシールド(警察や軍隊などが使用する盾)、軍用ゴーグル、自動車部品などに活用されています。
ただし、ポリカーボネートの表面はあまり硬くないため、傷がつきやすい点には注意が必要です。

耐薬品性

ABS樹脂は、有機溶剤や強酸、強アルカリにさらされると劣化します。
一方のポリカーボネートも、有機溶剤やアルカリには弱いことが知られています。
どちらの樹脂も、耐薬品性はそこまで高くありません。

可燃性

ABS樹脂は可燃性で、高温の炎にさらされると燃えてしまいます。
一方、ポリカーボネートは自己消火性で、炎などの熱源を離せば自然と燃焼がおさまります。
以上の理由から、ポリカーボネートの方が燃えにくく、火災のリスクが少ないと言えるでしょう。

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