概要
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 材料名 | ACS樹脂（アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合体） |
| 略記号 | ACS |
| 英語名 | Acrylonitrile Chlorinated polyethylene Styrene resin |
| 日本語名（別名） | ACS樹脂、塩素化ポリエチレン変性ABSとも呼ばれることがある |
| IUPAC名 | poly(acrylonitrile-co-chlorinated ethylene-co-styrene)（一般慣用名として使用） |
| 分類 | スチレン系樹脂／耐候性グレード熱可塑性樹脂 |
| プラスチック分類 | 汎用エンジニアリング樹脂（準エンプラ相当） |
| 化学式・代表構造 | アクリロニトリル（AN）、塩素化ポリエチレン（CPE）、スチレン（St）の三元系複合体 |
| CAS No. | 特定の単一CAS番号なし（ブレンド・グラフト複合体のため） |
| 構造・主成分 | スチレン-アクリロニトリル（SAN）マトリクスに塩素化ポリエチレン（CPE）ゴム相を分散させたポリマーアロイ |
| 主な用途 | 屋外用建材・外装部品、パイプ継手、自動車外装、電気機器ハウジング |
ACS樹脂は、アクリロニトリル（A）・塩素化ポリエチレン（C）・スチレン（S）の三成分から構成される耐候性熱可塑性樹脂である。ABS樹脂においてゴム成分（ブタジエンゴム）の代わりに塩素化ポリエチレン（CPE）を用いることで耐候性・耐光性を大幅に改善したものと理解できる。ABSのブタジエン二重結合が紫外線劣化の主因となるのに対し、ACSはCPEを使用することでその弱点を克服している。
一般に、ACS樹脂はABS樹脂と同等の成形加工性・外観品位を保ちながら、屋外暴露に対する耐候性を大幅に向上させた材料として位置づけられる。剛性・硬度・衝撃強さのバランスが良好で、長期屋外使用においても色調・光沢・機械物性の維持が期待できる。ABSの代替として選定されることが多く、特にUV照射を受ける建築材料や外装部品向けに実績がある。
塩素化ポリエチレンゴム相の分散状態や塩素含有量、SANマトリクスのAN比率によって物性が変化する。そのため市場に流通するグレードは幅広く、用途に応じた選定が重要である。本ページでは代表的な物性値・成形条件・耐薬品性を中心に解説する。実使用においてはグレード・温度・荷重・暴露条件を必ず確認すること。
特徴
- 長所
- ABS比で耐候性・耐光性が大幅に優れる（ブタジエン二重結合がないため）
- 良好な耐衝撃性と剛性のバランス
- ABSと同等の優れた成形加工性・寸法精度
- 良好な着色性・外観品位（光沢面）
- 優れた難燃特性（塩素含有により自己消炎性を持つグレードあり）
- 耐薬品性はABS同等以上（油脂類・希酸に安定）
- 塗装・印刷・めっき加工が可能
- 短所
- 耐熱性はABSと同等かやや劣る場合がある（グレードによる）
- 塩素系材料のため廃棄・燃焼時にHClガス発生の懸念（環境面での注意が必要）
- 芳香族系溶剤・強溶剤には侵される
- 吸水性は低いが長期浸漬では物性変化に注意
- ABSに比べ流通量・グレード数が少なく入手性に注意
- REACH・RoHS等環境規制の動向監視が必要（塩素系材料）
- 外観：不透明（着色可能）、光沢面・梨地面ともに対応可。自然色はアイボリー〜乳白系が多い
- 耐熱性：荷重たわみ温度は一般グレードで70〜85℃程度（ABSと同等レベル）。耐熱グレードでは85℃以上のものも存在する
- 耐薬品性：油脂・希酸・アルカリに比較的強い。ケトン・エステル・塩素系溶剤・芳香族炭化水素には侵される
- 加工性：射出成形・押出成形・ブロー成形が可能。ABSと類似した加工条件で対応できる
- 分類上の注意：ABSの一種と混同されることがあるが、ゴム成分がCPEである点が本質的な違いである。ASA樹脂（アクリルゴム系）と目的は類似するが構成成分が異なる
構造式
ACS樹脂は、スチレン（St）とアクリロニトリル（AN）の共重合マトリクス（SANフェーズ）に、塩素化ポリエチレン（CPE）ゴム粒子を分散させた海島構造を持つ。以下に各構成成分の代表的な構造単位を示す。
上図のとおり、ACS樹脂はSANマトリクス（連続相）にCPEゴム粒子（分散相）が海島構造を形成する。CPEはポリエチレンの炭素主鎖に塩素を置換した構造であり、二重結合を持たないためUV照射による劣化が生じにくい。これがACS樹脂の耐候性向上の主要因である。
種類・グレード
| グレード区分 | 主成分・特徴 | 長所 | 短所 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|
| 汎用グレード | 標準的なAN/CPE/St比率。バランス型 | 成形性良好・コスト低め・外観品位高い | 耐熱性はABSと同等 | 建材外装、電気機器ハウジング |
| 耐候グレード | 耐UV安定剤添加・CPE比率最適化 | 屋外長期暴露に優れる・黄変しにくい | やや高コスト | 屋外サッシ、外壁パネル、農業用機器 |
| 難燃グレード | 難燃剤添加（ハロゲン系・非ハロゲン系） | UL94 V-0対応可。塩素含有量が難燃に寄与する場合も | 一部グレードは環境規制対象に注意 | 電気機器筐体、配電盤部品 |
| 高耐衝撃グレード | CPE比率増量・ゴム粒子径最適化 | 低温衝撃性に優れる | 剛性・硬度がやや低下する傾向 | 工具グリップ、建築部材、ボックス類 |
| GF強化グレード | ガラス繊維10〜30%配合 | 剛性・HDT向上・寸法安定性改善 | 衝撃値低下・表面外観やや低下 | 構造部品、筐体フレーム |
| 押出用グレード | MFR調整品（低MFR） | 安定した押出成形が可能 | 射出成形では対応しにくい場合あり | パイプ、板材、プロファイル押出品 |
成形加工
| 成形方法 | 適性 | 備考 |
|---|---|---|
| 射出成形 | ◎ | 最も一般的な加工法。ABSと類似した条件で対応可能 |
| 押出成形 | ◎ | 板材・パイプ・プロファイル成形に対応。専用グレード推奨 |
| ブロー成形 | ○ | 中空品・容器類に対応。パリソン安定性はグレードにより確認が必要 |
| 真空成形・圧空成形 | ○ | 押出板材からの二次加工で対応可 |
| 圧縮成形 | △ | 一般的ではない。特殊用途に限定 |
| 切削加工 | ○ | 機械加工可能。工具の冷却・切削条件に注意 |
| 塗装 | ○ | プライマー使用で良好な密着性 |
| 印刷 | ○ | スクリーン印刷・パッド印刷対応可 |
| めっき | △ | ABSと比較すると密着性確認が必要。グレードにより対応差あり |
| 接着 | ○ | 溶剤接着・エポキシ系接着剤対応可 |
| 溶接（超音波・熱板） | ○ | 超音波溶着・振動溶着が可能 |
代表的な成形条件（射出成形・押出成形）
| 条件項目 | 射出成形 | 押出成形 |
|---|---|---|
| 乾燥温度 | 70〜85℃ × 2〜4時間 | 70〜85℃ × 2〜4時間 |
| シリンダー温度（後部） | 180〜200℃ | 170〜190℃ |
| シリンダー温度（中部） | 200〜220℃ | 185〜205℃ |
| シリンダー温度（前部／ノズル） | 210〜230℃ | 190〜210℃ |
| 金型温度 | 40〜70℃ | － |
| 射出圧力 | 60〜120 MPa | － |
| スクリュー回転数 | 50〜100 rpm | 60〜120 rpm |
| 成形収縮率 | 0.4〜0.7% | グレードにより異なる |
| 滞留時間 | なるべく短く（過熱劣化・HCl発生に注意） | 同左 |
塩素化ポリエチレンを含む材料は過熱・長時間滞留によりHCl（塩化水素）が発生し、機器腐食・物性劣化の原因となる。シリンダー温度の過上昇・パージ不足には特に注意が必要である。
代表的な物性値（機械的性質）
| 物性項目 | 単位 | ACS汎用 | ACS耐候グレード | ACS GF30% |
|---|---|---|---|---|
| 密度 | g/cm³ | 1.13〜1.18 | 1.13〜1.18 | 1.25〜1.35 |
| 引張強さ | MPa | 35〜50 | 35〜48 | 60〜85 |
| 引張弾性率 | GPa | 1.8〜2.5 | 1.8〜2.4 | 5.0〜7.5 |
| 引張伸び | % | 20〜50 | 20〜50 | 2〜5 |
| 曲げ強さ | MPa | 50〜70 | 50〜68 | 90〜130 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 1.8〜2.5 | 1.8〜2.4 | 4.5〜7.0 |
| アイゾット衝撃強さ（ノッチ付き） | J/m | 150〜350 | 150〜300 | 60〜100 |
| 荷重たわみ温度（1.82 MPa） | ℃ | 70〜85 | 70〜85 | 90〜110 |
| 連続使用温度（目安） | ℃ | 60〜75 | 60〜75 | 75〜90 |
| ビカット軟化点 | ℃ | 85〜100 | 85〜100 | 110〜125 |
| 吸水率（24h浸漬） | % | 0.1〜0.3 | 0.1〜0.3 | 0.1〜0.2 |
| 体積抵抗率 | Ω·cm | 10¹⁴〜10¹⁵ | 10¹⁴〜10¹⁵ | 10¹³〜10¹⁴ |
| 難燃性（UL94） | － | HB（標準） | HB（標準） | HB〜V-2 |
| 成形収縮率 | % | 0.4〜0.7 | 0.4〜0.7 | 0.1〜0.3 |
上記の数値は代表的なグレードの目安値であり、実際の物性はメーカー・グレード・試験条件により大きく異なる。設計・材料選定においては各メーカーのデータシートを必ず参照のこと。
耐薬品性
| 薬品分類 | 代表的な薬品 | 評価 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 希酸 | 塩酸（10%）、硫酸（10%）、酢酸 | ○ | 希薄濃度では比較的安定。高濃度・高温では注意 |
| 強酸（高濃度） | 濃硫酸、濃塩酸、硝酸 | × | 侵される。使用不可 |
| 希アルカリ | NaOH（10%）、KOH（10%）、アンモニア水 | ○ | 希薄では比較的安定 |
| 強アルカリ | 濃NaOH（40%以上） | △ | 高濃度・高温長期接触では注意 |
| 低級アルコール | エタノール、IPA（イソプロパノール） | ○ | 短時間接触では概ね安定。長期浸漬では膨潤確認が必要 |
| 高級アルコール | グリセリン、ブタノール | ◎ | 良好 |
| 芳香族炭化水素 | トルエン、キシレン、ベンゼン | × | 溶解・膨潤する。使用不可 |
| 脂肪族炭化水素 | ヘキサン、ヘプタン、ミネラルスピリット | ○ | 概ね良好 |
| ケトン | アセトン、MEK（メチルエチルケトン） | × | 溶解・膨潤する。使用不可 |
| エステル | 酢酸エチル、酢酸ブチル | × | 侵される傾向。使用不可 |
| 塩素系溶剤 | 塩化メチレン、トリクレン | × | 溶解する。使用不可 |
| 水・温水 | 水（常温〜60℃） | ◎ | 吸水率低く良好。80℃以上の長期接触は確認が必要 |
| 油脂・潤滑油 | 鉱物油、グリース、エンジンオイル | ◎ | 良好 |
| 燃料 | ガソリン、軽油 | △ | 脂肪族主体の燃料では○、芳香族含有では△〜× |
| 界面活性剤・洗剤 | 家庭用洗剤、中性洗剤 | ○ | 概ね良好 |
評価基準：◎非常に良好、○概ね良好、△注意が必要、×不適。上記はあくまで目安であり、濃度・温度・接触時間・応力状態によって結果が異なる。実使用前には必ず実環境での確認試験を行うこと。
SP値（溶解度パラメータ）
ACS樹脂のSP値（δ）は、SANマトリクスの組成に依存し、概ね 19〜21 MPa1/2（AN含量・比率により変動）の範囲とされる。CPEゴム相のSP値は約17〜19 MPa1/2程度と見積もられる（推定値）。
なお、SP値のみで耐薬品性を判断することはできない。実際の耐薬品性は、薬品のpH・温度・接触時間・応力・表面状態・残留応力等の複合的な要因に依存するため、SP値は参考指標の一つとして用いること。
溶解性の目安（SP値差による）
| SP値差（MPa1/2） | 溶解・膨潤の目安 | 判定 |
|---|---|---|
| 0 〜 2 | 膨潤・軟化しやすい | × |
| 2 〜 5 | 条件により膨潤する | △ |
| 5 〜 8 | 短時間接触では比較的安定 | ○ |
| 8以上 | 溶解・膨潤しにくい | ◎ |
SP値から見た耐溶剤性（ACS樹脂 δ≒20 MPa1/2）
| 溶剤・薬品 | SP値（MPa1/2） | SP値差 | 評価 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | 27.9 | ◎ | 吸水率低く良好 |
| エタノール | 26.0 | 6.0 | ○ | 短時間接触では概ね安定 |
| IPA（イソプロパノール） | 23.5 | 3.5 | △ | 長期浸漬で膨潤確認が必要 |
| アセトン | 20.0 | 0 | × | SP値ほぼ一致。溶解・膨潤する |
| MEK | 19.0 | 1.0 | × | 侵される |
| 酢酸エチル | 18.6 | 1.4 | × | 侵される |
| トルエン | 18.2 | 1.8 | × | 侵される |
| ヘキサン | 14.9 | 5.1 | ○ | SP値差大きく概ね良好 |
| ミネラルオイル | 16〜17 | 3〜4 | ○ | 短時間接触では良好 |
| 塩化メチレン | 20.3 | 0.3 | × | 溶解する |
SP値の参照先：ホモポリマー・樹脂の溶解パラメータSP値
製法
ACS樹脂は、主に以下の工程で製造される。塩素化ポリエチレン（CPE）とスチレン-アクリロニトリル（SAN）共重合体を別途製造し、ブレンド・コンパウンドする方法が一般的である。グラフト重合法も採用される場合がある。
代表的な製造工程
代表的な反応式
CPEとSANはその後、二軸押出機により溶融コンパウンドされ、UV安定剤・酸化防止剤・加工助剤等が添加されてペレット化される。グラフト重合法を採用するメーカーの場合は、CPEに対してAN・Stをグラフト共重合させた後、SANとブレンドする方法がとられることもある。
詳細な利用用途
| 産業分野 | 用途例 | ACS選定理由 |
|---|---|---|
| 建築・建材 | 窓枠サッシ、外壁パネル、雨樋、フェンス、手すり、温室フレーム | 屋外耐候性・耐UV性に優れ長期使用に対応。ABS比で黄変しにくい |
| 自動車外装 | グリル、ミラーハウジング、スポイラー、外装モール | 耐候性・耐衝撃性・外観品位のバランスが良好 |
| 電気・電子 | 屋外用電気ボックス、ジャンクションボックス、計器カバー | 耐候性・難燃性（グレードにより）・電気絶縁性 |
| 農業・園芸 | 農業機械カバー、噴霧器ハウジング、農業用パイプ継手 | 屋外暴露・農薬に対する安定性 |
| 産業機器 | 屋外設置機器ハウジング、制御盤カバー | 耐候性・機械的強度・成形加工性 |
| レジャー・スポーツ | 屋外遊具、マリン機器部品、キャンプ用品 | 耐候性・着色性・コスト |
| パイプ・継手 | 給水パイプ継手、排水管継手、工業用配管部品 | 成形精度・耐薬品性・耐久性 |
関連材料との比較
| 比較材料 | 特徴 | ACS樹脂との主な違い | 選定の目安 |
|---|---|---|---|
| ABS樹脂 | アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体。汎用性高く成形加工性良好 | ブタジエン二重結合により耐候性劣る。屋外用途ではUV安定剤添加が必要 | 屋内用途・コスト優先ならABS。屋外用途・耐候性重視ならACS |
| ASA樹脂 | アクリロニトリル・スチレン・アクリル酸エステル共重合体。高耐候性 | ACSと同じく耐候性目的。ゴム成分がアクリルゴム系（CPEではない）。耐候性・表面外観はASAが優れる場合が多い | 最高耐候性を求める用途はASA。コスト・難燃性ではACSが優位な場合も |
| SAN樹脂 | スチレン-アクリロニトリル共重合体。透明性・剛性に優れる | ゴム相がなく透明。耐衝撃性はACSより大幅に劣る | 透明性・剛性重視ならSAN。耐衝撃性が必要ならACS |
| PP樹脂 | ポリプロピレン。軽量・耐薬品性良好・安価 | 比重軽量・耐薬品性高いが、剛性・寸法精度・外観品位はACS優位 | 軽量・耐薬品性・コスト重視ならPP。外観・成形精度重視ならACS |
| 硬質PVC | 塩化ビニル樹脂。耐候性・難燃性・耐薬品性に優れる | PVCも塩素含有材料で耐候性・難燃性に優れる。成形加工性・衝撃性でACS優位 | 耐薬品性・難燃性最優先ならPVC。衝撃性・成形性重視ならACS |
| PMMA | ポリメチルメタクリレート。高透明・高耐候性 | PMMAは透明・高耐候性に優れるが、衝撃強さ・成形加工性ではACS優位 | 透明性・高耐候性重視ならPMMA。不透明・耐衝撃重視ならACS |
| PC樹脂 | ポリカーボネート。高衝撃・高耐熱・高透明 | PC（または透明グレード）は耐衝撃性・耐熱性でACS以上だが高価。UV対策グレードが必要 | 高衝撃・高耐熱・透明性が必要ならPC。コスト・成形容易性重視ならACS |
代表的なメーカー・グレード
| メーカー | 代表ブランド・グレード（参考） | 概要・特徴 |
|---|---|---|
| 昭和電工マテリアルズ（旧 日立化成） | （代表例：ACSグレード品） | 国内で実績のあるACS系材料を展開。詳細はメーカーに確認のこと |
| 東リ・その他国内コンパウンダー | （各社ACSコンパウンド品） | CPEコンパウンドに強みを持つ国内メーカーが複数存在する。詳細は問い合わせが必要 |
| Dow（ダウ） | TYRIN™（CPE原料） | ACS向けCPE原料として世界的に採用実績あり。ACS製品ではなくCPE原料の供給メーカー |
| 中国系メーカー各社 | （ACS汎用グレード・押出グレード等） | 中国でACS押出グレードの生産が盛んである。品質・規格はグレードごとに大きく異なるため確認が必要 |
ACS樹脂は国内外を問わず流通グレードが限られており、メーカー・仕向け先・用途によって入手性が異なる。実際の調達においては各メーカーへの問い合わせを推奨する。架空の製品名・ブランドは記載していない。
規制・法規制情報
| 規制・法令 | ACS樹脂に関する留意点 |
|---|---|
| RoHS指令 | 成形品そのものはRoHS対象外の場合が多いが、添加剤（難燃剤等）の成分を確認のこと。特に含ハロゲン難燃剤添加グレードは注意 |
| REACH規則 | 使用添加剤・残留モノマーがSVHCに該当する可能性がある。サプライヤーへの照会が必要 |
| 食品衛生法（日本） | 食品接触用途に使用する場合は、食品衛生法に適合したグレードであることを確認すること。塩素含有材料であるため特に注意が必要 |
| FDA（米国） | 食品接触用途へのFDA認証はグレードにより異なる。必ずメーカー確認が必要 |
| UL94難燃規格 | 難燃グレードではV-0〜HB対応品が存在する。グレードにより認定番号を確認のこと |
| 廃棄・燃焼 | 塩素含有材料のため、焼却時にHCl・ダイオキシン類の発生リスクあり。分別廃棄・適正処分が求められる |
注意点・実使用上のポイント
- 成形時の過熱・長時間滞留：HCl発生による機械腐食・物性劣化のリスクがある。シリンダー温度管理とパージを徹底すること
- 耐薬品性の確認試験：使用薬品・濃度・温度・接触時間・応力状態を実環境に近い条件で事前に確認試験を行うこと
- 廃棄処分：塩素系材料のため、廃棄・燃焼時には法規制に従った適切な処理が必要
- 吸水性：低吸水材料だが、成形前の乾燥（70〜85℃ × 2〜4時間）は品質確保のために推奨される
- グレード選定：用途・成形方法・耐候性要求レベルに応じた適切なグレード選定が重要。メーカーへの技術相談を推奨する
- 環境規制動向：塩素系材料の規制動向（RoHS・REACH・廃棄物規制）を継続的にモニタリングすること