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アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）（化学式：（C 8 H 8）x · （ C 4 H 6）y · （ C 3 H 3 N）z）は、1950年代から一般的に使用されている熱可塑性ポリマーです。室温では非晶質固体であり、モノマー鎖の長さや架橋度のばらつきにより明確な融点はありません。ガラス転移温度は約105 °C（221 °F）です。[ 4 ]
ABS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重合させて作られる三元共重合体です。配合比率は、アクリロニトリル15～35%、ブタジエン5～30% 、スチレン40～60%の範囲で変化します。結果として、ポリブタジエンの長い鎖がポリ（スチレン-co-アクリロニトリル）の短い鎖と交差した構造になります。隣接する鎖のニトリル基は極性を持つため互いに引き合い、鎖同士を結合させ、ABSを純粋なポリスチレンよりも強くします。アクリロニトリルは、耐薬品性、耐疲労性、硬度、剛性にも寄与し、熱変形温度を上昇させます。スチレンは、プラスチックに光沢のある不浸透性の表面、硬度、剛性、加工性の向上をもたらします。ゴム状物質であるポリブタジエンは、耐熱性と剛性を犠牲にして、低温での靭性と延性をもたらします。 [ 2 ]ほとんどの用途では、ABS は−20 ～ 80 °C (−4 ～ 176 °F)の範囲で使用できます。これは、機械的特性が温度によって変化するためです。[ 5 ]これらの特性は、ゴム強化によって生み出されます。ゴム強化では、エラストマーの微粒子が剛性マトリックス全体に分散されます。
ABSは、他の一般的なポリマーと比較して、耐衝撃性、靭性、剛性などの優れた機械的特性を備えています。[ 2 ]耐衝撃性、靭性、耐熱性を向上させるために、さまざまな改質を行うことができます。耐衝撃性は、スチレンに対するポリブタジエンの割合とアクリロニトリルの割合を増やすことで向上させることができますが、これにより他の特性が変化します。耐衝撃性は低温でも急速に低下しません。荷重が制限されている場合、荷重下での安定性は優れています。したがって、成分の比率を変更することで、ABSをさまざまなグレードで製造できます。主なカテゴリは、押出成形用ABSと射出成形用ABS、そして高耐衝撃性と中耐衝撃性の2つです。一般的に、ABSは-20～80 ℃（-4～176 °F）の温度範囲で有用な特性を発揮します。[ 5 ]
最終的な特性は、材料を最終製品に加工する際の条件によってある程度影響を受けます。例えば、高温で成形すると製品の光沢と耐熱性が向上しますが、低温で成形すると最高の耐衝撃性と強度が得られます。樹脂ペレットに繊維（通常はガラス繊維）や添加剤を混合することで、最終製品の強度を高め、最高使用温度を80 ℃（176 °F）まで上げることができます。原料の本来の色は半透明の象牙色から白色であるため、顔料を添加することも可能です。ポリマーの経年劣化特性はポリブタジエン含有量に大きく影響されるため、組成に酸化防止剤を添加するのが一般的です。その他の要因としては紫外線への曝露があり、これに対する保護剤も市販されています。
ABSポリマーは、水性酸、アルカリ、濃塩酸、濃リン酸、動物油、植物油、鉱物油に対して耐性がありますが、氷酢酸、四塩化炭素、芳香族炭化水素によって膨潤し、濃硫酸や濃硝酸によって侵されます。エステル、ケトン（アセトンなど）、クロロホルム、二塩化エチレンには溶解します。[ 6 ]また、塩素系溶剤、アルコール、アルデヒドに対する耐性は低いです。[ 2 ]
ABS樹脂は主に機械用途に使用されますが、広い周波数範囲にわたってかなり安定した電気特性も備えています。これらの特性は、許容動作温度範囲内では温度や大気湿度の影響をほとんど受けません。[ 7 ]
ABSは、薪の火のような高温にさらされると可燃性になります。溶けて沸騰し、その時点で蒸気が激しく燃え上がります。純粋なABSにはハロゲンが含まれていないため、その燃焼によって通常は残留性有機汚染物質は発生せず、燃焼または熱分解の最も有毒な生成物は一酸化炭素とシアン化水素です。[ 8 ] ABSは日光によっても劣化します。これは、シートベルト解除ボタンの劣化により、米国史上最も広範囲かつ高額な自動車リコールの1つを引き起こしました。[ 9 ] [ 10 ]
ABSはリサイクル可能ですが、すべてのリサイクル施設で受け入れられているわけではありません。[ 11 ] [ 12 ]
ABSは、生体医療用途に用いられる多くの種類の熱可塑性樹脂の一つであり、射出成形部品は使い捨て用に容易に製造できる。ガンマ線照射または酸化エチレン（EtO）による滅菌が可能である。[ 13 ]
ABS樹脂の黄変は、紫外線や過度の熱にさらされると発生し、ポリマーの光酸化によってポリマー鎖が切断され、プラスチックが黄変して脆くなります。[ 14 ]
ほとんどのABSは、構成成分の屈折率が異なるため不透明です。アクリロニトリルとスチレンはABSを硬くします。ブタジエン粒子は弾性があり、ABSに耐衝撃性を与えます。メタクリル酸メチル（MMA）を添加すると、屈折率が近づき、透明になりますが、ABSの耐衝撃グレードと比較して製品の耐衝撃性は低下します。しかし、結果として得られるMABS製品は、耐衝撃性においてポリスチレン、SAN、PMMA（アクリル）よりも優れた性能を発揮します。[ 15 ] [ 16 ]
ABSはアクリロニトリル、ブタジエン、スチレンから作られます。アクリロニトリルはプロピレンとアンモニアから作られる合成モノマーです。ブタジエンは水蒸気分解のC4留分から得られる石油炭化水素です。スチレンモノマーは、エチレンとベンゼンの反応で得られる炭化水素であるエチルベンゼンの脱水素によって作られます。
欧州プラスチック業界団体PlasticsEuropeによると、ヨーロッパにおける1kg（2.2ポンド）のABS樹脂の工業生産には平均95.34MJ（26.48kW⋅h）のエネルギーが使用され、天然ガスと石油から得られている。[ 17 ] [ 18 ]
ABSはさまざまなグレードで製造されていますが、ABS構造部品の精密機械加工には、機械グレードABSの使用が推奨されます。機械グレードABSは、旋削、穴あけ、フライス加工、鋸引きなどの標準的な技術で容易に機械加工できます。ABS部品は、接合面が溶け始めるまで加熱することで溶接できます。このような接合部には、薄いABS棒を溶かすことで補強を施すことができます。ABS部品は、溶剤を使用して互いに、また十分に類似した他のプラスチックに化学的に接着することもできます。[ 19 ]
ABSは1948年に特許を取得し、 1954年にボルグワーナー社によって商業市場に導入されました。[ 20 ]
ABSは軽量で射出成形や押出成形が可能なため、排水・通気管（DWV）パイプシステムなどの製品の製造に有用です。プラスチック製のリコーダー、オーボエ、クラリネット、トロンボーンなどの楽器や、ピアノアクションの一部の部品、コンピューターのキーボードのキーキャップなどは、一般的にABSで作られています。[ 21 ]
その他の用途としては、ゴルフクラブのヘッド（衝撃吸収性に優れているため）、自動車の内装部品、自動車のバンパー、双眼鏡や単眼鏡、吸入器、ネブライザー、[ 22 ]非吸収性縫合糸、腱プロテーゼ、薬剤送達システム気管チューブ、[ 13 ]電気および電子機器アセンブリの筐体（コンピュータケースなど）、保護用ヘッドギア、ホワイトウォーターカヌー、家具や建具パネルの緩衝エッジ、荷物や保護用キャリングケース、ペンケース、小型キッチン家電などがあります。LEGO（レゴブロックは1963年以来主にABSで作られています[23]）やKre-Oブロックなどの玩具も一般的な用途です。[ 24 ] [ 25 ]
平均直径が1マイクロメートル未満に粉砕されたABS樹脂は、一部のタトゥーインクの着色剤として使用されている。[ 26 ]
フィラメント状に押し出されたABS樹脂は、安価で強度が高く、安定性が高く、さまざまな方法で後処理（研磨、塗装、接着、充填、化学的平滑化）ができるため、3Dプリンターでよく使用される材料です。 [27] 3Dプリンターで使用する場合、ABSは印刷プロセス中の冷却中に発生する収縮により反りが発生することが知られています。収縮は、加熱された印刷面上のエンクロージャー内で印刷したり、スティックのりやヘアスプレーなどの接着剤を使用して印刷の最初の層が印刷面にしっかりと接着するようにしたり、印刷面への接着性を高めるために印刷のベースにブリム/ラフトを使用して印刷したりすることで軽減できます。[ 28 ]レジン3Dプリンターはプラスチックを溶かすことができないため、ABSはFFF/FDM 3Dプリンターでのみ使用されます。
ABSフィラメントの特殊な形態としては、ABS-ESD（静電放電）とABS-FR（難燃性）があり、これらは特に静電気に敏感な部品や耐火性のあるプレハブ部品の製造に使用されます。
ABS は通常の使用およびポリマー加工条件下では分解に対して安定しています。通常の使用および加工による発がん性物質への曝露は、職場の曝露限度をはるかに下回っています。 [ 30 ]ただし、温度が 400 °C (750 °F) に達すると、ABS は構成成分であるブタジエン、アクリロニトリル、スチレン(いずれもヒトに対して発がん性がある) に分解する可能性があります。[ 30 ]周囲温度であっても、デカブロモジフェニルエタンなどの難燃剤が添加されたこのプラスチックの用途については懸念される可能性があります。デカブロモジフェニルエタンは、少なくとも米国では依然として使用が承認されています。
超微粒子（UFP）は、低温（3Dプリンティングなど）でも生成される可能性があります。[ 31 ] ABSを使用した3Dプリンティング中に発生する空気中のUFP濃度については懸念が提起されています。UFPは健康への悪影響と関連付けられており、その一部はUFPの蓄積による腎臓、肺、腸の組織閉塞に起因する可能性があります。[ 32 ] [ 33 ]
