ABSとは?名前の由来や種類、製造方法を解説

ABSとは?名前の由来や種類、製造方法を解説

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※本シリーズは設計者の皆さまの学習にお役立ていただくために、一般的な製造手法のノウハウについてご紹介します。記事内でご紹介する内容はプロトラブズにて未展開のものも含まれます。

 


≪目次≫

1. ABSとは

(1)ABSの名前の由来

(2)ABSの特徴

2. ABSの種類と強化される特性

3. ABSの製造方法


ABSは樹脂材料の中でも汎用性が高く、おもちゃやキッチン用品などの日用品から電化製品、自動車の内装などの工業製品まで、幅広く使用されています。この記事では、ABSの名前の由来や特長、ABSの特長を強化した材料の種類などについて解説します。

 

1.ABSとは

ABS樹脂は、3種類の材料を配合して作られる樹脂(プラスチック)です。はじめに、ABS樹脂の名前の由来やABS樹脂の特徴について解説します。

 

(1)ABSの名前の由来

ABS樹脂の材料は、アクリロニトリル(A)、ブタジエン(B)、スチレン(S)であり、これらを配合することで作られています。ABS樹脂を作るときに配合する3種類の樹脂(プラスチック)の名称から、頭文字を取ってABS樹脂と名付けられています。

アクリロニトリルは耐熱性や機械的強度、耐油性に優れています。またブタジエンは耐衝撃性、スチレンは光沢性や加工性に優れた樹脂(プラスチック)です。

広く用いられている名称が、材料である樹脂(プラスチック)の頭文字をとってつけられているものはあまり多くありません。ABS樹脂は特徴的な命名がされた樹脂(プラスチック)といえます。

 

(2)ABSの特徴

ABS樹脂は、その材料であるアクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの特徴をうまく引き継いでおり、幅広い用途に使用できる高性能な樹脂(プラスチック)です。

ABS樹脂のメリットとしては、加工性に優れている点が挙げられます。射出成形に加え、押し出し成形やブロー成形にも対応可能です。さらに、切削や溶接、塗装、3Dプリンタなどにも対応しており、用途に合わせて広い加工法から適切なものを選択できます。

さらに寸法安定性や表面光沢性、着色性にも優れているため、商品の外観に使われることも多くあります。

一方で対候性が低く、日光や紫外線の影響で劣化してしまう面もあります。デメリットとしては有機溶剤に弱い点が挙げられるでしょう。また可燃性であるため、火器の近くで使われる用途などには採用できません。

ABS樹脂を採用する際には、これらの特徴を十分に理解しておく必要があります。

 

 

2.ABSの種類と強化される特性

高い性能を持つABS樹脂は、その長所を活かしたり短所を克服したりするために、材料の配合率変更や一部の材料を置き換えることで、性能を高めることが可能です。そこで、ABS樹脂の種類とどのような特性が強化されるかについて解説します。

名称

材料の変化

特性

強化ABS

既存の材料に加えて、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維素材を配合

剛性を高める。その程度は配合される繊維素材の種類や量によって異なる

ASA樹脂

ブタジエンをアクリルゴムに変更

耐候性が向上するが、耐薬品性が弱い

ACS樹脂

ブタジエンを塩素化ポリエチレンに変更

耐光性や耐熱性、耐衝撃性、難燃性など、さまざまな特性が向上。一方で柔らかくなることにより引張強さなど、強度が低下する

AES樹脂

ブタジエンをEPDMに変更

機械的特性、耐寒性、電気的性質、着色性などが向上。一方で、成形前に乾燥する必要があり、成形性が低下している

 

上記の表では、材料の追加や置き換えによる特性変化について紹介しました。これ以外にも、ABS樹脂を構成する材料の比率を変更することで、元の材料が持つ特性を強く反映させたり、弱めたりすることが可能です。

 

 

3.ABSの製造方法

ABS樹脂の製造方法は、主にグラフト法とポリマーブレンド法に分類できます。また、これらを組み合わせたグラフトブレンド法が用いられる場合もあります。

グラフトは接ぎ木という意味を持ち、ある高分子の鎖に別の高分子の鎖を結合することです。ABS樹脂の場合には、アクリロニトリルとスチレンにラテックスや触媒などを加えることで重合し、それを遠心分離機にかけることで水分などを取り除きます。遠心分離機にかけた後は、押し出し機でペレット化します。

ポリマーブレンド法は、アクリロニトリルとスチレンを組み合わせたAS樹脂に、ゴムと添加剤を加えてミキサーで撹拌、押し出し機でペレット化します。グラフト法を用いてブタジエンの比率が高いABS樹脂を製造し、それとAS樹脂を組み合わせる手法をグラフトブレンド法とよびます。

この時点では、着色、難燃化、繊維を配合することによる特性強化は行われておらず、製造したABS樹脂のペレットに混ぜ合わせる必要があります。近年は、特性強化したABS樹脂を大量生産する場合には、ABS樹脂製造と同時に特性を強化するための材料を配合することで、コストダウンを狙った製造方法も開発されています。

 

 

まとめ

ABS樹脂は古くから幅広い分野で使われている材料で、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの特性を活かした材料です。元の材料の特性をうまく組み合わせているため性能が高く、さらに添加剤や材料の置き換えにより、さまざまな特性を持つ樹脂(プラスチック)を製造できます。

今後は、従来金属材料が使われていた場合でも軽量化やコストダウンなどを目的に、特性を強化したABS樹脂に置き換えられていく可能性があります。現在も製造方法の工夫などが継続されているため、使用する機会に備え特徴を把握しておくと良いでしょう。