ABSプラスチック：特性、加工方法、用途を知る

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ABSプラスチック

アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）は、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンからなる重要なエンジニアリングプラスチックです。これらのモノマーはそれぞれ異なる特性を持ち、組み合わせることで、強靭で耐久性があり、用途の広いポリマーとなり、幅広い用途で使用されています。プラスチックCNC加工.

耐腐食性、耐衝撃性、耐熱性、電気絶縁性などの特性を持つABSは、工業製品や消費者製品に広く使用されています。CNC加工で加工でき、 ABS射出成形部品の設計や生産量によっては、3Dプリンティングも選択肢となる。

比較するとき ABSとPLAの比較ABSは耐熱性、靭性、耐久性に優れているため、機能部品に適していますが、PLAは一般的にシンプルな試作品に選ばれます。耐候性が低い、燃焼時に煙が出るなどの欠点はあるものの、ABSは最も広く使用されているエンジニアリングプラスチックの一つです。

この記事では、ABS樹脂の特性、用途、製造方法について解説し、プロジェクトに最適な材料を選ぶお手伝いをします。

ABS樹脂とは何ですか?

ABSはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（Acrylonitrile Butadiene Styrene）の略称で、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンという3つのモノマーからなる熱可塑性ポリマーです。これらの異なる成分が、このプラスチックに独特の特性を与えています。アクリロニトリルは ABS プラスチックの耐熱性に寄与し、ブタジエンは耐衝撃性に寄与し、スチレンは主にプラスチックを滑らかにし、機械加工しやすくします。

ABS プラスチックは 1950 年代に商品化されて以来、配管、継手、冷凍部品、構造材料など、さまざまな用途に使用されてきました。耐久性、コスト効率、製造可能性は、これらの用途やその他の ABS プラスチック用途で非常に求められている材料特性の一部です。

アクリロニトリルブタジエンスチレンの化学式

ABSの化学式は(C8H8 · C4H6 · C3H3N)nです。これは、ABSがC₈H₈（スチレン）、C₄H₆（ブタジエン）、C₃H₃N（アクリロニトリル）で構成されていることを示しています。括弧の外にある「n」は、3つのユニットが複数回繰り返されていることを示しています。これらのユニットの多くは長い鎖を形成し、ABSの強度と耐久性の基礎となっています。

アクリロニトリルブタジエンスチレンの構造

ABS樹脂は結晶構造と非晶質構造が混在しているため、分子配列は柔軟でありながらも秩序性があります。結晶化度は平均的であるため、この材料は強度、靭性、寸法安定性に優れています。純粋なポリマーほど結晶構造が明確ではありません。

ABS樹脂の特性

ここでは、機械的、物理的、化学的特性を含む、ABS プラスチックの主な特性の概要を示します。

ABS樹脂の機械的特性

ABSプラスチックの引張強度

ABS素材の引張強度は約46MPa（6,600PSI）です。ただし、素材の種類によって強度は異なります。この素材は、自動車、電子機器、玩具、その他の製品に使用される耐久性の高い部品を製造するのに十分な強度を備えています。

ABS降伏強度

ABS樹脂の降伏強度は通常29.6MPaから48MPaの範囲です。正確な値は加工条件と配合によって異なりますが、この強度は多くの産業用および民生用部品に十分な強度です。

耐衝撃性

アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）は、ポリカーボネート樹脂やpDCPD（ポリジシクロペンタジエン）樹脂と並んで、最も耐衝撃性に優れたプラスチックの一つです。そのため、工具ハウジング、ゴルフクラブ、自動車のバンパーなどに最適です。

一体型メッシュグリルと空力設計を備えた黒のABSプラスチック製自動車用バンパー

ABS製車バンパー

ABSの物理的特性

アクリロニトリルブタジエンスチレンの密度

ABSの密度は1.05 g/cm³で、軽量プラスチックに分類されます。ただし、ポリエチレンよりは重いです。密度はグレードによって異なる場合があることに注意してください。例えば、難燃剤を使用すると難燃グレードは重くなります。

ABSプラスチックの熱特性

ABSの熱安定性

ABSは非晶質熱可塑性樹脂であるため、熱にさらされると鎖の可動性が徐々に増加します。ガラス転移温度（Tg）に近づくと、プラスチックはゴム状になります。さらに加熱すると、材料の粘性が低下し、押し出しおよび成形プロセスに対する受容性が向上します。

ABS素材の融点

上記の説明から、ABS樹脂には特定の融点があるとは言えません。代わりに、軟化温度と流動温度の範囲が存在します。軟化温度は95～105℃で始まります。このため、エンジニアは通常、特定の融点ではなく、材料の軟化範囲と関連する熱挙動に焦点を当てます。

ABSの耐薬品性

ABSは希アルカリおよび希酸に対して優れた耐性を示します。脂肪族炭化水素に対する耐性は劣ります。しかし、このプラスチックの耐性はアルコールと炭化水素（芳香族およびハロゲン化炭化水素の両方）に対して最も劣ります。

ABSプラスチックの電気特性

ABS樹脂の電気絶縁は、業界で最も広く応用されているものの1つです。コンピューターのキーボード、ソケット、電動工具などの機器に広く使用されています。

装飾的な青いシェブロン模様のトリムが付いた白いABSプラスチック製のコンセントカバー

電気ソケット

ABSプラスチックの特性一覧表

ABS プラスチックの一般的な特性の表を以下に示します。

プロパティ	価値/レベル
密度	1.05 g /cm³
耐衝撃性	すごく高い
抗張力	46 MPaで
使用温度	80～90℃連続
軟化範囲	95-105°C
電気絶縁	素晴らしい
耐薬品性	希酸や希アルカリには強いが、芳香族炭化水素や塩素化炭化水素によるダメージを受けやすい
表面仕上げ	滑らかで高品質、磨きやすい

製造製品におけるABSプラスチックの利点

ABSは、耐腐食性、優れた耐衝撃性、耐久性、魅力的な表面仕上げをリーズナブルな価格で提供します。これらの理由から、広く使用されています。中国ABS射出成形中量から大量生産のプラスチック部品を製造する。

耐食性ABSポリマーはプラスチックであるため、金属のように錆びにくく、多くの種類の化学物質に耐えられるように設計されています。この特性は、他の脆弱な部品を保護または囲む部品にとって非常に重要です。
耐久性ABSは耐腐食性に加え、高い耐衝撃性も備えています。工業用途における様々な衝撃や打撃にも耐えることができます。プラスチックは薄い部品も厚い部品も同じように作ることができます。ただし、厚い部品の方が耐衝撃性が高くなります。
費用対効果アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）の製造プロセスは比較的単純です。文字通り、すぐそばの実験室でプラスチックを製造できます。だからこそ、この材料は広く普及し、手頃な価格で入手できるのです。
高品質な表面仕上げABS プラスチック部品は表面仕上げが優れており、価格も手頃です。

ABSプラスチックの限界/欠点

ABS 材料コンポーネントを使用する場合の主な制限または欠点は次のとおりです。

過度の紫外線曝露による劣化

ABSプラスチック部品は紫外線にさらされて色あせや表面の劣化が見られます

紫外線によるダメージ

90℃を超えると軟化する傾向がある
芳香族炭化水素および塩素化炭化水素に対する性能が低い

これらの制限により、UV 安定化なしで ABS プラスチック部品を屋外用途で使用することは困難になる可能性があります。

ABSポリマーの製造方法

ABSポリマーは主に重合によって製造されます。重合とは、モノマーから長い鎖を生成するプロセスです。重合は以下のいずれかに分類されます。 連続質量懸濁 or エマルジョンタイプ.

連続質量懸濁型

ポリブタジエンゴムを溶解し、アクリロニトリルとスチレンを混合することで得られるABS樹脂は、透明で強度に優れています。

エマルジョンタイプ

アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンを乳化剤と水と混合します。これにより、ブタジエンはラテックスポリマーを形成し、これがアクリロニトリルとスチレンに結合します。洗浄および乾燥すると、得られた ABS ポリマーは粉末またはペレットの形になります。

ABSプラスチックの製造プロセス

ABS素材の主な加工方法は以下の通りです。

ABS CNC加工
ABS 3D プリント
ABS射出成形

ABS CNC加工

ABSエンジニアリングプラスチックはCNC加工に適した機械的特性を備えています。また、精密な仕上げを可能にするのに十分な安定性も備えています。これが、ABSエンジニアリングプラスチックの人気を支えています。 ABS CNC加工完成部品および試作品において。

CNC ルーターで白い ABS プラスチックシートに円形の穴をあけ、近くに完成した機械加工部品がある

ABS CNC加工

完成品部品に関しては、ABS の耐衝撃性と靭性により耐久性と性能が向上します。しかし、このプラスチックを加工する際には、いくつか対処すべき問題があります。主なものは、材料の融点が低いことです。そのため、CNC旋削、フライス加工、穴あけ加工などの加工では、効果的な発熱対策を講じる必要があります。

機械工が使用するベストプラクティスをいくつか紹介します。 ABS加工.

溶解を防ぐために適度なスピンドル速度を使用してください。
コーティングされていない 2 枚刃または 3 枚刃の超硬合金など、切れ味が長持ちする切削工具を使用してください。
高品質の冷却剤または圧縮空気を塗布してチップを除去し、部品/ツールを冷却します。
高い送り速度を維持 - 熱を除去し、厚い切りくずを形成するのに役立ちます
加工中に部品をしっかりと固定する

ABS CNC加工の利点

より高い精度
耐久性のある部品
迅速なプロトタイプの生産
優れた表面仕上げ
複雑な形状に適合

ABS CNC加工の限界

大量の廃棄物が発生する可能性がある
CNC加工設備の高コスト

ABS 3D プリント

ABS樹脂を用いた3Dプリントは、長い歴史を持つ人気の高いプロセスです。実際、このプラスチックはかつて産業用3Dプリンターで使用されていました。この技術を採用するメーカーは、滑らかな表面仕上げ、優れた耐摩耗性／耐衝撃性、そしてコスト効率の良さを、このプラスチックを使用する主な理由として挙げています。

構造ブラケット、漏斗、電子機器ハウジング、曲面部品を含む、黒色の 3D プリント ABS プラスチック部品

3DプリントABS部品

このプロセスでは、FDMプリンターとFFFプリンターが一般的に使用されます。フィラメント状のABS樹脂を加熱して液化し、それを印刷して部品を製造します。

ABS 3Dプリントの利点

滑らかな表面仕上げ
Cost Effective
簡単な拡張で

ABS 3Dプリントの限界

ひび割れや反りが発生しやすい部品
このプロセスでは悪臭が発生する
高度な印刷機器が必要

ABS射出成形

ABS射出成形は、様々なプラスチック部品の製造において同様に広く普及しています。このプロセスでは、ABS樹脂ペレットを溶融し、圧力をかけて溶融物を金型に注入します。冷却・硬化後、プラスチック部品は使用可能になります。射出成形 ABS 部品には、LED ランプ部品、ECG モニターボタン、香水キャップ、電卓ハウジングなどがあります。

ABS射出成形のメリット

廃棄物の削減
大量生産
耐久性と機械的強度に優れた部品
簡単に自動化できる

ABS射出成形の限界

高価な工具と設備
材料が発火する可能性がある

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ABS プラスチックの寿命はどのくらいですか?

屋内用ABS樹脂部品は屋外用よりも長持ちします。屋内用は最大30年も使用できますが、屋外用ABS樹脂は紫外線安定剤が含まれていない場合、1年以内に劣化する可能性があります。ただし、耐用年数は主に以下の要因によって決まることに注意することが重要です。

UV暴露
化学物質への暴露
温度ダイナミクス
荷物の種類と量

ABSポリマーを選ぶ際には、特定の材料を指定し、可能であれば管理された環境で使用することが重要です。これにより、軽量な材料の耐久性が向上します。

ABS プラスチックはどのようにリサイクルされますか?

ABSプラスチックのリサイクルは、まず材料を細断することから始まり、破片を水と混合し、金属やその他の汚染物質をろ過して除去する複数のステップを踏んで行われます。さらに濾過することで、ABS樹脂と他の種類のプラスチックが分離されます。回収されたABS樹脂は、新しいABS樹脂と混合され、最終的なプラスチックとなります。

ABSプラスチックのリサイクル。再処理の準備が整ったボトルとカラフルな細断されたプラスチックペレットが入った収集箱が表示されている。

ABSプラスチックはリサイクル可能

ABS 素材は何に使用されますか?

ABS プラスチックの最も一般的な用途は、自動車、電気・電子機器、医療、家電製品、建設、玩具・ゲームなどです。 ABS ポリマーのこれらの用途について、さらに詳しく説明します。

自動車部品

ABS 素材は、自動車業界でダッシュボード、ホイールキャップ、保護カバー、計器パネル、ドアパネルなどの部品に広く使用されています。

ABSプラスチックのダッシュボードトリム、センターコンソール、エアベントコンポーネントにクロームアクセントが付いた高級車のインテリア

ABS自動車内装部品

電気および電子

同様に広大なこの業界では、コンピューターのカバー、テレビのカバー、その他多くの部品の製造にプラスチックが使用されています。

医療産業部品

ABS ポリマーの耐久性、耐薬品性、滅菌特性は、実験装置、注射器、装置ハウジング、その他の医療部品の製造に不可欠です。

青色のインターフェース切り抜きと長方形の開口部を備えた白色 ABS プラスチック製医療機器カバーまたは蓋

医療用ABSプラスチックカバー

家電

家電業界では、冷蔵庫、エアコン、洗濯機などの機械に ABS の材料特性を活用しています。

ラジアルフィンと排水穴を備えた白色ABSプラスチック製洗濯機用撹拌ディスクまたはパルセーター

ABS洗濯機パルセーター

建設業

これらのプラスチックは、パネル、間仕切り、ドア、窓などの構造部品に広く使用されています。

おもちゃやゲーム

ABSは成形しやすいため、小さな部品を作るのにそれほど難しくありません。様々な種類のおもちゃやゲームがこのプラスチックから作られています。

滑らかで丸みを帯びたボディと、中央が黄色く黒い車輪を備えた青い ABS プラスチック製のおもちゃの車 ABSプラスチック製のおもちゃ

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ABSプラスチックと代替品の比較

ABS樹脂シートは、コスト効率、耐久性、そしてプロジェクトにおける汎用性において優れたバランスを提供します。ただし、状況によっては、PVC、デルリン、ナイロン（PA）、アセタール樹脂に置き換えることも可能です。

ABS シートとこれらの代替品との比較は次のとおりです。

ABS プラスチックは PVC より優れていますか?

ABS プラスチックと PVC を比較すると、ABS 素材は次のような点で PVC より優れています。

より高い衝撃強度
加工性の向上
低温でも脆くなりません。PVCは脆くなります。
加熱しても塩素を放出しないため、PVCよりも安全です。

これらの利点を踏まえると、ABSは衝撃吸収性が重要な用途に適しています。地上に設置された排水・廃棄物・換気（DWV）配管は、プラスチックが使用される良い例です。

脆くひび割れたPVCパイプは材料の破損と劣化を示しています

脆いPVCパイプ

ABSはデルリンですか？

いいえ、ABSとデルリンには根本的な違いがあります。どちらもプラスチックですが、ABSは非晶質であるのに対し、デルリン（アセタール樹脂またはPOMとも呼ばれます）は半結晶質です。具体的な違いとしては、デルリンの引張強度が約 70% 高いこと、デルリンの耐摩耗性が高いこと、ABS の手頃な価格であること、ABS の吸湿性が高いことなどが挙げられます。

ABSプラスチックとナイロン（PA）

ABS樹脂はナイロンに比べて引張強度と耐摩耗性が低く、高温下での性能も劣ります。 ABS の利点としては、コスト効率が高く、電気絶縁性に優れ、吸湿性が低いことが挙げられます。

ABSプラスチックとアセタール

ABS樹脂とアセタール樹脂はどちらも食品グレードで、耐久性と強度に優れています。しかし、特定の用途においては、どちらかが他方よりも優れた性能を発揮する場合があります。最大のポイントは、アセタール樹脂がCNC加工プロジェクトで活躍するのに対し、ABS樹脂は接着や成形に最適であるということです。したがって、これらの材料の特性と、想定される製品性能を綿密に比較検討することが重要です。

アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）はポリエチレン（PE）よりも耐熱性がありますか？

はい、ABSはほとんどのPEよりも耐熱性に優れています。80℃でも連続動作が可能です。また、105℃といった高温でも動作時間を短縮することが可能です。この熱可塑性樹脂を使用することで、比較的高温の用途向けの部品を製造できます。耐熱プラスチック給湯配管や自動車のヘッドランプカバーなどの部品に使用されます。

ABS樹脂製の黒色配管エルボ。ABS素材の継手で、ねじ込み接続と角度付きジョイントを備えています。

ABSパイプ継手

その他の比較は以下の表にまとめられています。

ABSプラスチックとポリカーボネート

ABS プラスチックとポリカーボネートプラスチックの表面耐久性、耐性、および用途における主な違いは次のとおりです。

素子	ABSプラスチック	PC
引っ掻き抵抗	過酷な環境によって損傷を受ける可能性が高い	優れた耐傷性
表面耐久性	高透明度部品にはあまり適用されない	高透明度アプリケーションに最適
一般的なアプリケーション	電子機器ハウジング、自動車部品	自動車のヘッドライト、眼鏡レンズ

ABSプラスチックと高密度ポリエチレン（HDPE）

利点と引張強度の観点から見た ABS と HDPE の違いは次のとおりです。

素子	ABSプラスチック	HDPE
抗張力	優れた構造的完全性 – 40～70 MPa	引張強度が低い – 20～40 MPa
主な利点	負荷下でも高い構造健全性	耐薬品性、耐衝撃性、柔軟性が向上

ABSプラスチックと高衝撃性ポリスチレン（HIPS）

用途と表面仕上げの点における ABS と HIPS の主な違いは次のとおりです。

素子	ABSプラスチック	HIPS
表面仕上げ	より滑らかに、より洗練され、より魅力的に	より粗く、魅力に欠ける
用途	家電製品、装飾製品、ハウジング	見た目の魅力をあまり重視しないアプリケーション

ABSプラスチックとポリエチレンテレフタレート（PET）

ABS樹脂とPETの寸法精度と成形収縮率の違いは以下の通りです。

素子	ABSプラスチック	ペット
成形収縮率	冷却時の収縮が少ない	冷却中の収縮率が高い
寸法精度	自動車部品など高次元の精度が求められる用途に適しています	より厳しい許容誤差には特別な調整が必要

ABSプラスチックとポリブチレンテレフタレート（PBT）

ABS プラスチックと PBT は、熱伝導性と熱管理において次のように異なります。

素子	ABSプラスチック	PBT
熱伝導率	熱伝導率が低い	より高い熱伝導率
熱管理	熱管理アプリケーションには最適ではない	電子機器や自動車などの熱管理アプリケーションに最適

結論

耐薬品性、耐久性、汎用性、そして美観は、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）樹脂のユニークな特性の一部です。この樹脂は他の樹脂よりも優れた性能を発揮することが多く、様々な業界で人気を博しています。

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