HIPS 3D プリントフィラメント解説：材料、特性、用途

HIPS（高衝撃性ポリスチレン）は、ポリブタジエンゴムと純粋なポリスチレンを組み合わせて作られます。HIPS は、ほとんどのフィラメントにはない独自の特性を持つ熱可塑性材料です。これには、低吸湿性、d-リモネン（化学溶剤）への溶解性、優れた耐衝撃性が含まれます。HIPS はコスト効率が良く、高速プリントが可能で、耐久性があります。追加の利点として、ABS 3D プリントパーツのサポート材料として機能します。

HIPS はドイツの薬剤師ヨハン・エドゥアルト・ジモンによって作られました。ストラックスと呼ばれるニレの木の樹脂を採取し合成しました。合成の結果、油性物質が得られました。数日後、驚いたことにその物質は粘稠になりゼリー状になりました。彼はこの物質をスチレンオキシドと名付けました。しかし、産業用途で利用されるまでほぼ 1 世紀を要しました。

現在、HIPS は玩具、電子部品、自転車トレーラー、食品包装など、幅広い業界で消費者製品の製造に使用されています。この記事では、HIPS の 3D プリントでの使用について、組成、特性、制限、用途、そして HIPS フィラメントで成功するためのヒントを詳しく説明します。

HIPS 3D プリントとは

HIPS フィラメントは単独で 3D パーツをプリントすることもできますが、主に他のプラスチックでプリントされるパーツのオーバーハング構造のための、容易に除去可能なサポートをプリントするために使用されます。HIPS は通常、主要プリント材料として ABS と組み合わされます。HIPS でプリントされたサポート構造は、サンディングや擦洗なしで d-リモネンに溶解させることで、主要プリント部品から除去できます。この特性が、ABS とのサポート構造としての使用理由です：主要プリントパーツに ABS、一時的なプリントサポートに容易に溶解する HIPS を使用します。

詳細については、「3D プリンターの仕組み」ガイドをご覧ください。

HIPS フィラメントの組成

HIPS はポリブタジエンゴムと純粋なポリスチレンの化学的特性を組み合わせます。ポリブタジエンゴムは弾力性で知られます。一方、純粋なポリスチレンは硬度で知られます。この組み合わせの結果、比較的高い引張強度により簡単には割れない固体材料が得られます。

HIPS を調製するには、ブタジエンをスチレン中で選択的に重合させます。このプロセスは、ネオジム ビス(2-エチルヘキサノール)ホスホネート/ジイソブチルアルミニウムヒドライド/ジエチルアルミニウムクロリドという化学触媒の存在下で達成されます。プレポリマー溶液は、高いシス-1,4 含有率と低いスチレン含有率（それぞれ 96.6% と 1.01%）を持つべきです。その結果得られる化学溶液は、今度は徹底的にスチレンと重合されます。

HIPS フィラメントの特性

HIPS の特性のいくつかは以下の通りです：

1. HIPS は容易に成形・加工でき、様々な接着剤と相性が良い。
2. 耐久性があり、優れた耐衝撃性を持つ。
3. d-リモネンに溶解する溶解性サポート材料である。
4. HIPS は食品安全であり、食品・飲料業界で包装製品として使用可能。
5. HIPS の有益な特性の一つは保管の容易さです。ほとんどのフィラメントは空気中にさらされると水分を吸収します（吸湿性がある）が、HIPS は湿気にさらされても安定しています。
6. 融点温度は 220〜250 °C の範囲です。

HIPS フィラメント特性の比較

以下の表 1 は、HIPS フィラメントの特性を他のフィラメント材料と比較したものです：