HIPS 3D 프린팅 필라멘트 완벽 해설: 소재, 특성 및 활용법

HIPS(고충격 폴리스티렌)는 폴리부타디엔 고무와 순수 폴리스티렌을 결합해 만듭니다. HIPS는 대부분의 필라멘트가 공유하지 않는 독특한 특성을 가진 열가소성 소재입니다: 낮은 흡습성, d-리모넨(화학 용매) 용해성, 우수한 내충격성. HIPS는 비용 효율적이고 빠른 출력과 내구성이 장점입니다. 추가로 ABS 3D 프린팅 부품의 서포트 소재로도 활용 가능합니다.

HIPS는 독일 약제사 Johann Eduard Simon이 개발했습니다. 저장수라 불리는 감나무 수지를 채취해 합성했습니다. 합성 결과 기름진 물질이 나왔고, 며칠 후 놀랍게도 물질이 걸쭉해져 젤리 상태가 되었습니다. 그는 이 물질을 스티렌 옥사이드라 명명했습니다. 그러나 산업적 응용까지 거의 1세기 걸렸습니다.

현재 HIPS는 장난감, 전자 부품, 자전거 트레일러, 식품 포장 등 다양한 소비재 생산에 폭넓게 쓰입니다. 본문에서는 HIPS의 3D 프린팅 활용을 상세히 다루며: 구성, 특성, 한계, 응용 분야, 성공적인 출력을 위한 팁을 다룹니다.

HIPS 3D 프린팅이란?

HIPS 필라멘트만으로도 3D 부품을 출력할 수 있지만, 주로 다른 플라스틱으로 출력된 부품의 오버행 구조를 위한 쉽게 제거 가능한 서포트를 출력하는 데 쓰입니다. HIPS는 보통 주 출력 소재인 ABS와 짝을 이룹니다. HIPS로 출력된 서포트 구조물은 d-리모넨에 녹여 샌딩이나 문지름 없이 주 출력 부품에서 분리할 수 있습니다. 이 특성이 ABS와의 서포트 구조물 조합에 쓰이는 이유입니다: 주 부품은 ABS, 임시 서포트는 쉽게 녹는 HIPS.

자세한 내용은 3D 프린터 작동 원리 가이드를 참조하세요.

HIPS 필라멘트의 구성

HIPS는 폴리부타디엔 고무와 순수 폴리스티렌의 화학적 특성을 결합합니다. 폴리부타디엔 고무는 탄성으로, 순수 폴리스티렌은 경도로 알려져 있습니다. 이 결합의 결과는 상대적으로 높은 인장 강도 덕분에 쉽게 부러지지 않는 단단한 소재입니다.

HIPS 제조 시 부타디엔을 스티렌 존재 하에서 선택적으로 중합합니다. 이 공정은 네오디뮴 비스(2-에틸헥사놀) 포스포네이트/디이소부틸 알루미늄 하이드라이드/디에틸알루미늄 클로라이드라는 화학 촉매 존재 하에서 이루어집니다. 프리폴리머 용액은 높은 시스-1,4 함량(96.6%)과 낮은 스티렌 함량(1.01%)을 가져야 합니다. 결과 화학 용액을 스티렌과 다시 중합하지만, 이번에는 철저히 중합합니다.

HIPS 필라멘트의 특성

HIPS의 주요 특성은 다음과 같습니다:

1. HIPS는 쉽게 성형 및 가공 가능하며 다양한 접착제와 잘 작동합니다.
2. 내구성이 뛰어나고 내충격성이 우수합니다.
3. d-리모넨에 용해되는 용해성 서포트 소재입니다.
4. HIPS는 식품 안전 소재로 식음료 산업 포장재로 사용 가능합니다.
5. HIPS의 유익한 특성 중 하나는 보관 용이성입니다. 대부분의 필라멘트는 공기 노출 시 습기를 흡수(흡습성)하지만, HIPS는 습기 노출 시에도 안정적입니다.
6. 용융 온도 범위는 220~250°C입니다.

HIPS 필라멘트 특성 비교

아래 표 1은 HIPS 필라멘트 특성을 다른 필라멘트 소재와 비교합니다: