ABSとポリカーボネートのどちらを選ぶかは、どちらのプラスチックがより一般的かという点ではなく、その部品がどのような条件に耐えなければならないかという点から検討を始めるべきです。どちらもハウジング、筐体、カバーなどに使用されるエンジニアリング熱可塑性樹脂であり、機械加工、成形、3Dプリントが可能です。違いは、それぞれの素材が作業に与える衝撃、熱、コストの程度にあります。詳細については 資料 各グレードが金属や他のプラスチックとどのように適合するかを確認するための範囲。
どちらのプラスチックも、すべての項目で優れているわけではありません。ポリカーボネートは強度、靭性、耐熱性に優れていますが、ABSは安価で、仕上げや加工が容易です。こうした長所と短所のバランスがあるため、この2つの素材が併用されることが多く、また両者をブレンドした素材も広く普及しているのです。
ABSとは
ABSとは、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの略称です。これは3種類のモノマーから構成されており、それぞれが異なる特性を与えています。アクリロニトリルは耐薬品性と硬度を、ブタジエンは耐衝撃性を、スチレンは剛性と滑らかで光沢のある表面をもたらします。
実際には、ABSは不透明で寸法安定性が高く、成形、機械加工、塗装が容易です。自動車のインテリアパネル、家電製品の筐体、電気機器の筐体、玩具、試作筐体などに使用されています。その靭性、表面仕上げ、価格のバランスから、日常的なプラスチック部品には定番の素材となっています。
ポリカーボネートとは
ポリカーボネート（通称PC）は、靭性と高い透明性を特徴とする透明な熱可塑性樹脂です。安全シールド、機械用ガード、照明カバー、レンズ、サイトグラス、および透明性を保ちつつ耐衝撃性も求められる透明ハウジングなどに使用されています。
以下に引用するメーカーのデータによると、標準的なシートグレードのポリカーボネートは、光の約88パーセントを通します。この透明性に高い衝撃強度が相まって、ポリカーボネートは多くの産業用途や安全用途において、ガラスに代わる実用的な素材となっています。
ABSとポリカーボネートの比較概要
以下の表には、公表されている主要な数値を並べて示しています。グレードによって数値は異なりますので、これらは標準的なグレードにおける典型的な値として捉えてください。すべてのサプライヤーに保証される最低値というわけではありません。
| プロパティ | ABS | ポリカーボネート |
|---|---|---|
| 引張強度 | 32 MPa | 62 MPa |
| 剛性（弾性係数） | 1.7 GPa | 2.4 GPa |
| 密度 | 1.04 g/cm³ | 1.20 g/cm³ |
| 熱変形温度 | ポリカーボネートよりも低い | 1.8 MPaで132℃ |
| 明瞭さ | 不透明 | 透明で、光透過率は約88パーセント |
| 相対的な材料費 | 下へ | ABSよりも約50％多い |
ポリカーボネートとABSの強度比較
引張強度に関しては、ポリカーボネートが明らかに優れています。引用されたメーカー間の比較によると、ポリカーボネートは62 MPa、ABSは32 MPaとなっています。また、ポリカーボネートは剛性が高く、2.4 GPaであるのに対し、ABSは1.7 GPaです。これは、荷重がかかってもたわんないことが求められるカバーやパネルにとって重要な点です。
衝撃特性についても同様の傾向が見られます。ポリカーボネートは極めて高い衝撃強度で知られており、引用されたデータでは、ノッチなしのアイゾッド試験片は破断していません。ABSも日常使用においては十分な耐衝撃性を備えており、強い衝撃を受けることのない多くの筐体にとっては、適切なレベルの靭性を有しています。
ポリカーボネートとABSの耐熱性の比較
熱によってその差はさらに広がります。引用されたデータシートによると、ポリカーボネートの熱変形温度は1.8 MPaの条件下で132℃です。これは充填剤を含まないプラスチックとしては高い値であり、これが、ポリカーボネートがランプやモーター、その他の発熱部品の近くで使用される理由を説明しています。
ABSは低温で軟化するため、エンジンルームや照明ハウジング、車内で直射日光にさらされる部品など、高温になる環境での使用には制限があります。耐熱性が高いということは、ポリカーボネートの場合、加工温度も高くなることを意味するため、反りを防ぐために印刷時に加熱チャンバーが必要になることがよくあります。
透明性、耐紫外線性、耐候性
透明性という点では、ポリカーボネートが明らかに優れています。ポリカーボネートは本来透明ですが、ABSは未加工の状態では不透明です。部品に窓、レンズ、視窓、あるいは光拡散板が必要な場合、別途透明なインサートを用意することなくその役割を果たせるのは、この2つの素材のうちポリカーボネートだけです。
屋外での使用に関しては、状況がまちまちです。ABSはポリカーボネートよりも天然の耐紫外線性が高いと報告されていますが、ポリカーボネートは屋外に長期間さらす場合には、UV安定化グレードを使用する必要があります。屋外用カバーには、標準的なポリカーボネートであれば耐候性に優れていると決めつけるのではなく、UV安定化グレードを指定するようにしてください。
費用と処理
以下に引用するコスト比較によると、ポリカーボネートのコストはABSよりも約50％高い。その比較におけるペレット価格は、標準的なポリカーボネートが1キログラムあたり約1.52ドル、標準的なABSが1キログラムあたり約0.90ドルとなっている。どちらも比較的安価ではあるが、大型部品や大量生産の場合、この価格差は累積して大きな負担となる。
また、ABSは融点が低いためエネルギー消費が抑えられ、表面への塗装性も良いため、加工コストも安くなる傾向があります。ペレットではなく、完成品を比較してみてください。追加の補強を必要としない薄型のポリカーボネート製部品は、ひび割れや反りが生じる安価なABS製部品よりも、ライフサイクル全体で見ればコストが安くなる場合があります。
PC-ABSブレンド：中道
PC-ABSブレンドは、ポリカーボネートとABSを1つの材料に組み合わせたものです。ポリカーボネートの耐熱性や靭性の多くを維持しつつ、ABSの加工しやすさや優れた表面品質も兼ね備えています。ABS単体では不十分な性能が求められる自動車部品、電子機器の筐体やエンクロージャーなどに広く使用されています。
また、ABSを添加することで1キログラムあたりの材料費が削減されるため、このブレンドはポリカーボネート単体よりも安価です。純粋なポリカーボネートでは過剰な性能であり、純粋なABSでは十分な強靭性や耐熱性が得られない場合、PC-ABSグレードが最初に試すべき代替材料となります。
筐体用ABSまたはポリカーボネート
筐体については、通常、使用環境に応じて選定されます。衝撃リスクが中程度の屋内用電子機器筐体には、ABSが適しています。ABSは軽量で、仕上げが容易であり、改造も簡単で、設計変更があった場合でも安価に交換できます。
屋外用、産業用、あるいは安全用エンクロージャーには、ポリカーボネートが適しています。透明な蓋、点検窓、および衝撃、熱、あるいは乱暴な取り扱いを受けるカバーには、その強靭さと透明性が役立ちます。エンクロージャーに透明性と強度の両方が求められる場合、ポリカーボネートは実用的な選択肢となります。
ABS製とポリカーボネート製のスーツケースの比較
スーツケースは、こうしたトレードオフを日常的な観点から示しています。ABS製のスーツケースは一般的に安価で軽量であるため、価格や重さを重視する旅行者に適しています。一方、ポリカーボネート製のスーツケースは一般的に耐久性が高く、衝撃に対する柔軟性にも優れているため、乱暴な扱いにも耐えられるスーツケースを求める頻繁に旅行する人々に適しています。
ヘルメットや工具ケースについても同様の理屈が当てはまります。頻繁に落とす場合はポリカーボネートが適しており、丁寧に扱う場合はABSが適しています。デザインや厚さも、素材となるプラスチックと同じくらい重要です。
注意すべきデメリット
ABSはポリカーボネートよりも低い温度で軟化し、不透明であり、その耐熱性や耐応力限界を考慮しない設計を行うと、傷がついたり反ったりする可能性があります。一方、ポリカーボネートはコーティングを施さない限り傷がつきやすく、張力がかかった状態で特定の化学物質が部品に接触すると応力亀裂が生じることがあり、また、熱湯や蒸気の中で徐々に劣化します。
実践的な選び方
最も厳しい要件から検討を始め、最も安価な材料から始めるのは避けましょう。部品に透明性、高い衝撃強度、あるいは高い耐熱性が求められる場合は、まずポリカーボネートから検討し、ABSでも要件を満たせるかどうかを検証してください。これらの要件がどれも当てはまらない場合は、ABSから検討を始め、節約できた費用をより良い仕上げや設計の改善に充ててください。
どちらを選ぶか迷う場合は、予算が許す限り、両方の素材で試作を作成してください。印刷や機械加工によるサンプルは、データシートだけを見るよりも、仕上げ、たわみ、フィット感をはるかに的確に確認できます。 3Dプリント 試作段階では、ポリカーボネートはABSよりも高い温度と、より精密なチャンバー制御が必要である点に留意してください。量産においては、 射出成形 2つの設定は異なるため、a ラピッドプロトタイピング 本番環境で実行してみることが、最も確実な確認方法です。
結論
ポリカーボネートは、強度、耐衝撃性、耐熱性、透明性の点で優れています。ABSは、コスト、加工のしやすさ、表面仕上げの点で優れています。PCとABSのブレンド材は、その中間に位置し、筐体やハウジングには最適な妥協案となることがよくあります。その部品が直面する最も過酷な使用条件に合わせて材料を選べば、通常、適切な選択が自ずと明らかになります。
出典： Xometry、ポリカーボネート対ABS そして ArpTech、ポリカーボネート（PC）のCNC加工、SABIC LEXAN 9034シートのデータシートを参照.
よくある質問
ABS製とポリカーボネート製のスーツケース、どちらが良いでしょうか？
ポリカーボネート製のスーツケースは、一般的に衝撃に対してより頑丈で柔軟性が高いため、頻繁な旅行や乱暴な扱いにも適しています。一方、ABS製のスーツケースは、一般的に安価で軽量であるため、たまにしか旅行しない場合や予算が限られている場合に適しています。どちらが最適かは、スーツケースをどれくらいの頻度で持ち運び、どれほど乱暴な扱いを受けるかによって異なります。
ポリカーボネートとABS、どちらの素材が優れていますか？
どちらの素材も、あらゆる場面で優れているわけではありません。ポリカーボネートは、強度、耐衝撃性、耐熱性、透明性の点で優れています。一方、ABSは、低コスト、加工のしやすさ、滑らかな塗装仕上げという点で優れています。要求の厳しい部品にはポリカーボネートを、コストを最優先するシンプルな屋内用部品にはABSを選ぶとよいでしょう。
ABS樹脂の欠点にはどのようなものがありますか？
ABSはポリカーボネートよりも低い温度で軟化し、不透明であり、その耐熱性や耐応力限界を考慮せずに設計すると、反りや傷が生じる可能性があります。また、石油化学原料に依存しており、リサイクルの利用可能性は地域によって異なります。高温にさらされる部品、透明な部品、あるいは高い耐衝撃性が求められる部品の場合、ABSは多くの場合、適切な素材とは言えません。
ポリカーボネートシートの主な欠点は何ですか？
大きな欠点として、傷がつきやすいことや化学物質に対する感受性が挙げられます。ポリカーボネートは、硬質コーティングが施されていないと傷がつきやすく、また、溶剤や強アルカリが張力のかかった部品に接触すると、応力亀裂が生じる可能性があります。さらに、ABSよりもコストが高く、屋外での長期使用には紫外線安定化処理が必要です。
ポリカーボネートは弾丸を止められるのか？
一般的なポリカーボネートシートでは、弾丸を阻止することはできません。防弾ガラスには、単体の市販シートではなく、特定の脅威レベルに合わせて試験された厚手の合わせガラスが使用されています。通常のポリカーボネートパネルを防弾性があるものとして扱わないでください。また、必ず組み立てられた製品全体の試験認定等級を確認してください。
