株式会社 真工社
HOME»  めっき講座»  ABS樹脂

ABS樹脂

ABS樹脂とはアクリロニトリル (Acrylonitrile)、ブタジエン (Butadiene)、スチレン (Styrene)
からなる熱可塑性樹脂のことを指します。

アクリロニトリルのA、ブタジエンのB、スチレンのS、この3つの頭文字を取ってABS樹脂と呼ばれています。

元の素材となるスチレンというプラスチック素材にアクリロニトリルを混ぜてAS樹脂というものをつくりだしました。そのAS樹脂にブタジエンというゴムを添加して作った物質を結合させることによって耐衝撃性を付与したものがABS樹脂となります。
 
ABS樹脂は製品に求められる条件を結合するプラスチックの素材を変えることにより対応してきたため、とても多くの種類が存在します。

樹脂素材の中でもABS樹脂は幅広い特徴を持っているため汎用性に富み、自動車部品や住設設備部品・遊技機器・医療機器・家電製品・家庭用品・事務用品など、私たちの周りで最も多く目にする樹脂素材といえます。

具体例を上げますと、ヘルメット・プラモデル・携帯ケース・ノートパソコン・シャワーのノズル・リコーダー・テレビ・スーツケース・車のエンブレムなどが該当します。
 
このように多岐に渡ってABS樹脂が使用されている理由としましては、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンそれぞれの物質が持つ特徴がとても幅広いことと、合成する物質を別の物質に変える、または追加することでさらに優れた性質や耐性を付与するためといえます。
 
ABS樹脂は3つの素材の特徴を上手く組み合わせることによって得られる特徴を活かしているため、現代の工業製品に欠かせないプラスチック素材となっています。
ABS樹脂はアクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの合成樹脂ですので、それぞれの素材が持つ特徴が現れるものとなっています。

アクリロニトリル:耐油性・剛性に優れている、耐熱温度が70~100℃と耐熱性に優れている
ブタジエン   :ゴム製の物質のため耐衝撃性・曲げ強度・引張強度に優れている
スチレン    :表面光沢に優れ、加工性もよいため、外観のデザイン性に富む

その他の特徴としては、電気的性質が良い、温度・湿度等の影響を受けにくい、酸やアルカリ・無機塩などの耐薬品性に優れている、などがあげられます。
 
ABS樹脂は成形性に富んでいるため、様々な成形方法(射出成形・押し出し成型・中空成形・真空成形ボロー成形・圧縮成形・カレンダー成形等)に対応可能です。

また、表面加工性にも優れるため、塗装による様々な着色、めっき・印刷による表面加飾、切削・接着溶接などの後加工が可能となります。
 
このように様々な特徴が生み出せる理由としてはアクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの成分比を変えることによって多くのパターンの製造を可能にしているからです。
 
身近な製品に多く利用されている理由としてそれぞれの素材が持つ特徴・幅広く容易な加工性・高品質な質感を出せる光沢性・多くの成形方法を可能にする成形性と多くの利点があるからと言えるでしょう。
 
ABS樹脂の特性一覧表
 
 
単位
 
耐衝撃性ABS
 
耐熱性ABS
 
自消性ABS
 
密度
 
g/cm3
 
1.01~1.04
 
1.05~1.08
 
1.16~1.21
 
ガラス転移点
 

 
95~105
 
95~120
 
95~105
 
成形収縮率
 

 
0.4~0.8/0.3~0.8
 
0.3~0.8/0.3~0.8
 
0.3~0.7/0.3~0.7
 
吸水率*
 

 
0.2~0.45
 
0.2~0.45
 
0.2~0.45
 
線膨張率
 
10-5/K
 
9.5~13
 
6~9.3
 
8.0~10.0
 
熱伝導率
 
10-2W/(m・K)
 
4.5~8
 
4.5~8
 
4.5~8
 
比熱
 
kJ/(kg・K)
 
0.3~0.4
 
0.3~0.4
 
0.3~0.4
 
硬度
 
Shore(D) or Rockwell
 
R75~105
 
R100~115
 
R107~115
 
引張強度
 
MPa
 
30~52
 
45~56
 
45~52
 
極限伸び
 

 
5~60
 
3~20
 
5~25
 
引張弾性率
 
MPa
 
1,680~2,200
 
1,950~2,950
 
2,100~3,150
 
曲げ弾性率
 
MPa
 
1,700~2,550
 
2,200~2,700
 
2,150~2,450
 
曲げ強度
 
MPa
 
55~76
 
64~88
 
60~78
 
圧縮強度
 
MPa
 
32~56
 
50~70
 
45~52
 
衝撃強度
 
Kg・cm/cm
 
25~42
 
11~34
 
9~26
 
誘電率
 
 
 
2.4~3.8
 
2.4~3.8
 
2.4~3.8
 
誘電体損失
 
106Hz
 
0.007~0.015
 
0.007~0.015
 
0.007~0.015
 
耐アーク性
 

 
50~85
 
50~85
 
25~95
 
体積抵抗率
 
Ω・cm
 
5×10E16
 
5×10E16
 
2×10E15
 
熱変形温度
 

 
60~100
 
90~110
 
55~80
 
 
*測定条件は3mmの水圧下に23℃で24時間放置したときの値である。
 
引 用 元:『射出成形事典』
初版第1刷 2002年4月27日
編   集 :射出成形事典 編集委員会
発 行 人:平野 陽三
発 行 所:産業調査会 事典出版センター
        〒107-0052 東京都港区赤坂1-1
印刷・製本:株式会社平河工業社

 
利点が多く挙げられる中、ABS樹脂にもデメリットが存在します。
 
樹脂の着色によって影響度は変わってきますが、耐光性に弱いため、直射日光や紫外線に長時間当てると劣化していきます。ゴム成分であるブタジエンが日光で劣化するため、ABS樹脂の特徴である光沢が失われ、表面が変色していきます。
 
そして、酸やアルカリ性の薬品には耐性がありますが、有機溶剤には弱く、アルデヒド系・エーテル系・ケトン系・エステル系などでは溶解してしまいます。
また、芳香族系やアルコールなどに長時間つけると溶解はしませんが膨潤していきます。
 
さらに、耐熱性に優れているABS樹脂ですが、可燃性の物質なので樹脂の条件次第では約500℃で発火してしまいます。燃焼時に独特な臭気を発生します。
前述した通りABS樹脂はアクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの3つの成分を配合して作られています。
それぞれの成分が持つ特徴が活かされている樹脂素材になりますが、それらの比率を変える、または違う物質を加えることで様々な耐性を向上したり、新たな性質のABS樹脂素材を作り出したりすることが可能となります。

●剛性の優れたABS樹脂



剛性を増すために作られたABS樹脂に強化ABS樹脂というものがあります。
3種類の基本素材に追加し、各種繊維を加えることで、剛性の優れたABS樹脂を作り出すことができます。加える繊維としてはガラス繊維(GF-ABS)が多く使用されていますが最近では炭素繊維を加える場合もあります。
また、反りを軽減するためにマイカを加えることもします。

 

●耐熱性の優れたABS樹脂



耐熱性を向上したABS樹脂にはα-メチルスチレン系ABS樹脂とフェニルマレイミド系ABS樹脂という2種類のABS樹脂が存在します。
まず、α-メチルスチレン系ABS樹脂とは3種類の基本素材のスチレンと代替し、α-メチルスチレンを加えたものを指します。
フェニルマレイミド系ABS樹脂はフェニルマレイミドを使用し、イミド変性を加えたABS樹脂となります。
α-メチルスチレン系ABS樹脂、フェニルマレイミド系ABS樹脂どちらも耐熱性を向上したものになりますが、フェニルマレイミド系ABS樹脂の方がより効果が高いものとなっています。

 

●対候性の優れたABS樹脂



対候性を向上したABS樹脂にはASA樹脂(AAS樹脂)・ACS樹脂・AES樹脂があります。
それぞれ基本素材となる3種類の素材のブタジエンの代替として別物質を加えて対候性を向上したABS樹脂素材となります。
 
・ASA樹脂(AAS樹脂)とはブタジエンの代わりにアクリルゴムを加えて耐衝撃性も兼ね備えた樹脂
素材です。
 
・ACS樹脂とはブタジエンの代わりに塩素化ポリエチレンを加えて難燃性と対候性の性質をもった樹脂
素材です。
 
・AES樹脂とはブタジエンの代わりにEPDMというエチレン系ゴムを加え、対候性を向上したものです。
また、ABS樹脂の特性である機械的物性は兼ね備えていますが、耐熱性が若干劣り、75℃
付近になると軟化が始まります。
 
ABS樹脂には様々な用途があります。
表面加工性に優れているため、塗装やめっき、印刷などに適した素材といえます。また、アセトンで溶解することで接着剤として使用したり、最近では3Dプリンターの素材として使用したりと様々に展開されています。
ここではめっき加工と3Dプリンターへの展開をご紹介いたします。

 

●ABS樹脂へのめっき加工


 
最近では軽量化や低価格化が求められ、金属めっきより、樹脂めっきの需要が増えてきています。
樹脂めっきに一番適正な樹脂素材はABS樹脂です。
めっきの工程にエッチングという強酸でABS樹脂の基本素材であるブタジエンを溶解する工程があります。ブタジエンが溶けた表面は凹凸が激しく、そこへ化学反応でめっきを施していくことでアンカー効果が生まれます。よって剥がれにくく、綺麗な仕上がりのめっきとなります。
 
アンカー効果の無いプラスチック素材では触媒となる金属が表面につかずにめっきが施せない場合があります。またはめっきは付きますが、密着性が低く、剥離しやすい仕上がりとなってしまうことがあります。
 
したがって、ABS樹脂がめっきに一番適している素材といえるでしょう。

●3Dプリンターの素材として活用


 
3Dプリンターの普及に伴い、熱溶解積層法(FDM)に優れているABS樹脂を用いた3Dプリンターも多くなってきています。
熱溶解積層法とは1980年代後半にアメリカのストラタシス社によって開発された造形方法で、熱可塑性の素材を棒線状に溶かし、積層していく造形方法です。
2009年に特許が切れたため、それ以降3Dプリンターと共に低価格化、普及がされて現代では3Dプリンターが身近になりつつあります。
熱溶解積層法で造形していく3Dプリンター用の素材の事をフィラメントと呼びます。
ABS樹脂をフィラメントとして活用後も、ABSの特性に変化は現れませんので、表面の加工が容易であることに加え、耐性も付与されます。 
今後3Dプリンターの発展とともに様々な種類のABS樹脂素材が活用されていき、多分野に渡りABS樹脂がひろまっていくことになるでしょう。
 
ABS樹脂は様々な成形法、加工法、物性を持ち合わせているためとても広い使用範囲を持っています。また、3Dプリンターなど、これからの発展にも貢献し、世の中に広く使用されていくでしょう。

現代の工業製品に欠かせない樹脂素材をあげれば一番にABS樹脂があがります。
そして、工業製品だけではなく、プラモデルやリコーダーなどにも使用されており、子供から大人まで様々な人々に活用されています。

今後の技術の発展とともにモノづくり社会の中でABS樹脂が多岐に渡り使用されていき、今まで関わりの無かった人たちにも、新たな技術が普及し新たな表現を与えることになると思います。