目次
アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）の起源
アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン、通称ABSは共重合体であり、さまざまな工業・商業分野の中心的な成分である。
ABSは、スチレンとアクリロニトリルをポリブタジエンの存在下で重合させるグラフト共重合によって大規模に生産される。
この工程により、ターポリマーABSが形成される。
あるいは、スチレン-アクリロニトリル共重合体（SAN）とポリブタジエンを機械的にブレンドすることによってもABSを製造することができ、ABSブレンドポリマーとして知られているものが得られる。
例えば透明なABSは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）を添加することによって製造される。
ABSは金属やポリマーのコーティングに適しているため、西ヨーロッパで生産されるABSの約50%は自動車産業と電気産業で消費されている。 ポリマーABSは金属やポリマーとのコーティングに適しており、玩具、自動車部品、家電製品などさまざまな用途に使用されている。
この熱可塑性プラスチックは、高い耐衝撃性、靭性、耐熱性などの本質的な特性を定義する適度な結晶化度を持ち、驚くべき汎用性を発揮する。
ABSのこのユニークな組成により、堅牢性からある程度の柔軟性へと移行することができる。
PROPERTIES | ABS | POLYSTYRENE (PS) | POLYETHYLENE (PE) |
|---|---|---|---|
| Impact strength | High | Low | Low |
| Heat resistance | Good | Bad | Bad |
| Chemical resistance | Moderate | Bad | Good |
| Surface hardness | High | Low | Low |
ABSは他のポリマーに比べていくつかの利点があります。 ポリスチレンやポリエチレンに比べ、高い耐衝撃性を示し、長期間の耐久性を必要とする用途に適しています。
さらに、ABSは優れた耐熱性を示し、これは様々なエンジニアリング用途において貴重な特性である。 さらに、ポリスチレンやポリエチレンと比較して、ABSは表面硬度が高いため、耐傷性が向上し、全体的な耐久性が向上します。
ABSの結晶化度
ABSは、アモルファス構造と結晶構造がバランスよく混在しているのが特徴で、その結果、秩序がありながらも柔軟な分子配列になっている。
結晶性 結晶化度 物質の結晶化度とは、分子が規則正しく配列している度合いを示す。純粋なポリマーでは、この秩序が非常に顕著であることが多く、高い結晶化度を示す。
対照的に、ABSは中程度の結晶化度を示すため、強度、靭性、寸法安定性を併せ持つことができる。
この中間レベルの結晶化度は、主にコポリマー中の様々なモノマーの相互作用に起因しており、それぞれがブレンド全体に異なる特性をもたらしている。
A 示差走査熱量計（DSC）は、制御された温度変化の間に材料が吸収または放出する熱エネルギーを追跡することにより、ABSのような材料の結晶化度を正確に分析することができます。この方法により、以下のような特徴的な転移点を同定することができる。 融点や軟化点などの特徴的な転移点を特定し、材料内の相転移の探索をサポートします。
まず強度から説明しよう：ABSは優れた引張強度と衝撃強度を備えています。
つまり、子どもが落としたり、踏んだり、さまざまな方法で機械的ストレスを与えても、ブロックは簡単に壊れたり割れたりしないのだ。
このような機械的ストレスへの耐性により、レゴブロックは安全に使えるだけでなく、耐久性にも優れているのです。
レゴブロックのようなABS部品の色の輝きが長持ちするのは、結晶領域におけるポリマー鎖の安定性に起因している。
この構造は、着色顔料を劣化させる酸素や紫外線の拡散を妨げる。
ABSの分子構造は光酸化プロセスに対抗するため、レンガは長期間にわたって鮮やかな色を保つことができる。
この特性は、色落ちしにくさが視覚的認識やアピールに重要な役割を果たす玩具にとって極めて重要である。
科学的研究によると、ポリマーの色安定性は、酸化防止剤や紫外線安定剤をポリマーマトリックスに組み込むことでさらに向上し、老化プロセスを遅らせることができる。
さらに、ABSの寸法安定性はレゴブロックにおいて重要な役割を果たしている。
正確な寸法とはめ込みは、ブロックを組み立てたり分解したりするのに不可欠である。
ABSは、数え切れないほどの組み立てと分解を繰り返しても、ブロックがその形状を維持し、常に正確に組み合わされることを保証する。
レゴブロックは、子供たちが作る作品が安定して無傷であることを保証するために、安定したクラッチ力を提供しなければならない。
アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンの融点
ABSの融点は通常190℃から220℃の間であるため、自動車産業で有利な耐熱性のある複雑な構造に成形することができる。 融点は通常、示差熱量計を用いて測定される。
ABSの熱可塑性特性は、射出成形プロセスによる精密な成形を可能にし、高精度で細部まで作り込まれた部品を生み出します。 ABSの分子構造は、加熱と冷却を繰り返しても機械的特性を維持することができ、これは自動車製造の生産サイクルに不可欠です。
さらに、紫外線安定剤や衝撃改良剤などの添加剤を配合することで、特定の要件に基づいてABSの材料性能を選択的に変更することができます。 これにより、ダッシュボードやバンパーのようなABS部品は、さまざまな気象条件や運転条件に長期間さらされても、機能性と美観を維持することができる。
ABSの熱安定性
ABSの多用途性と熱安定性は、強度、靭性、耐熱性を効果的にバランスさせた分子組成に起因する。
ABSの熱安定性の測定は、次のような装置を用いて効率的に行うことができる。 STA PT 1000や チップDSC.これらの装置では、熱分解時の挙動評価を含め、材料の熱特性の詳細な分析が可能です。
その適応性により、硬い構造からわずかに弾性のある構造まで、さまざまな形状の製造が可能である。
これらの特性により、物理的な衝撃と高温の両方に耐える必要がある電化製品のエンクロージャーに最適です。
ABSの熱安定性は、特定の添加剤によって補完され、長時間の使用や変化する環境条件下でも、構造的完全性と機能性を維持します。
アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンのガラス転移温度
ガラス転移温度 ガラス転移温度（Tg）は約105℃であり、熱応力下でのABSの挙動を決定する重要なパラメーターである。
Tgは、以下のようないくつかの方法を用いて決定することができる。 熱機械分析（TMA）や動的示差熱量測定（DSC）などがある。のような装置で測定できます。DIL L75やTMAのような装置は、強度や変形性を含む材料の機械的特性を評価・測定することができます。
Tg以下では、ABSはガラスのような硬い構造を維持し、この温度を超えるとゴムのような柔軟な状態に変化する。
この特性は、大きな変形や強度の低下なしに熱変動に耐えることが要求される電気筐体の用途に特に適しています。
多くの用途でTgが動作温度に近いということは、通常の動作条件下でABSが機械的特性を保持することを意味し、機械的安定性と耐熱性の組み合わせを必要とする電子部品に最適な材料である。
さまざまな種類のABS
異なるタイプのABSに関しては、結晶化度の違いと添加剤の違いにより、さまざまな物理的特性を持つ製品レンジが確保されている。
例えば、こうだ：
- おもちゃだ：
多くの場合、堅牢性と機械的強度で知られるABSから作られている。
- パイプと継手
- 耐薬品性と耐久性で知られるABSがよく使われる。
- コンピュータ・アクセサリー：
より柔軟なABSは、その耐久性と寸法安定性からよく使用される。
アプリケーションアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン試料を用いたポリマーの特性評価
熱分析では、～100℃のガラス転移によって特徴づけられることが多い。 ガラス転移温度は、使用されるモノマーの量に影響される。 したがって、Tgを検出することは、原料の品質を評価する良い方法である。
この例では、2つの異なるABSサンプルを、25 K/分の昇温速度でChip-DSC 1を用いて測定した。 どちらの曲線も最初の加熱サイクルを示しており、どちらの場合も約100℃でのABSの典型的なガラス転移が明らかである。
