Odporność chemiczna włókien
Jedną z pierwszych rzeczy, od których należy zacząć przed rozpoczęciem drukowania na drukarce 3D, jest wybór filamentu. Jest to podstawowy i ważny krok, ponieważ nie kończy się po wydrukowaniu modelu. Teraz przechodzimy do ważnych pytań - czy wydruk będzie funkcjonalny, czy "tylko" do dekoracji? Czy wydruk będzie narażony na działanie warunków atmosferycznych, promieni UV, deszczu? Czy wydruk będzie musiał wytrzymać kontakt z kwasem? Wszystkie te aspekty określą, który filament jest odpowiedni dla Ciebie. Ale aby podjąć właściwą decyzję, musisz wiedzieć, które filamenty są odporne chemicznie na różne chemikalia.I właśnie po to tu jesteśmy!
Czym właściwie jest odporność chemiczna
Jest to zdolność materiału do odporności na uszkodzenia i degradację, które mogą być spowodowane kontaktem i późniejszą ekspozycją na substancje (w postaci stałej, ciekłej lub gazowej). Szczególnie w sektorze przemysłowym istnieje wiele substancji (takich jak rozpuszczalniki, alkohol lub różne kwasy), które są zawarte w różnych środkach czyszczących, klejach lub powłokach i lakierach. Ale nawet zwykłe paliwa, olej silnikowy lub perfumy mogą zawierać substancje, które wpływają na żarnik i wpływają na jego strukturę.
Jak odporność chemiczna wpływa na druk
Każdy filament może być odporny na inną substancję chemiczną i odwrotnie, inna może powodować dla niego poważne problemy. Jeśli nie wybierzesz odpowiedniego filamentu, chemikalia mogą wpłynąć na wydruk. Traci on wtedy swoje właściwości, może zmięknąć, zniekształcić się i ogólnie zmniejszyć swoją funkcjonalność. Może to ostatecznie doprowadzić do uszkodzenia otaczających komponentów i całego urządzenia, w którym dany wydruk jest używany. Upewnienie się, że wybrałeś odpowiednio trwały filament odgrywa istotną rolę, szczególnie w przypadku drukowania materiałów opakowaniowych, modeli przeznaczonych do użytku na zewnątrz oraz wydruków, które są częścią urządzenia i mają charakter funkcjonalny.
Na rynku można znaleźć filamenty, które są dość dobrze odporne chemicznie. Należą do nich PP, PVDF i nylon. Dzięki temu mogą być wykorzystywane do drukowania wydruków, które mają następnie zastosowanie w przemyśle chemicznym i spożywczym. Filament PVDF (polifluorek winylidenu) znalazł zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym. Wynika to głównie z jego wyjątkowej trwałości. Innym filamentem, który zalicza się do bardziej wytrzymałych jest PET-G. Jest on odporny na zwykłe chemikalia, alkohol i słabsze kwasy. Jest więc często wykorzystywany do produkcji materiałów opakowaniowych. Z kolei filament taki jak PLA nie wytrzyma w środowisku, w którym obecne są chemikalia.
Zakres, w jakim żarnik jest odporny na określoną substancję chemiczną, zależy od kilku czynników. Należą do nich:
- rodzaj substancji chemicznej
- czas ekspozycji na substancję chemiczną
- stężenie substancji chemicznej
- naprężenia mechaniczne przyłożone do materiału
- jakość druku
- temperatura w momencie nałożenia substancji chemicznej na filament
- zdolność do wchłaniania substancji
Testowanie filamentów
Dowiedzenie się, jak dany filament reaguje z chemikaliami poprzedza testowanie filamentu. BCN3D, hiszpańska firma, która koncentruje się na rozwoju i produkcji produktów związanych z drukiem 3D, przeprowadziła testy, aby sprawdzić, jak rozpuszczalnik organiczny (konkretnie Nitro-P) wpłynie na różne rodzaje filamentów. Jest to agresywny rozpuszczalnik, który jest często używany do rozcieńczania atramentów, więc możliwy jest regularny kontakt z nim. Wybrano osiem rodzajów żarników i częściowo zanurzono je w rozpuszczalniku na 24 godziny. Następnie dokonano porównania, aby zobaczyć, w jakim stopniu ekspozycja na substancję chemiczną wpłynęła na wygląd i teksturę wydruków.
|
Celem eksperymentu była symulacja przypadkowego kontaktu wydruku z drukarki 3D z rozpuszczalnikiem, a następnie ocena, jak bardzo wpłynęło to na jakość wydruku. Wreszcie, aby podkreślić znaczenie wyboru odpowiedniego filamentu, który jest odporny chemicznie. Wynikiem eksperymentu było to, że niektóre filamenty silnie reagowały na rozpuszczalnik i zaczęły zmieniać swoją strukturę już po kilku minutach. Należały do nich TPU i PLA, które zaczęły absorbować chemikalia i pęcznieć. Inne filamenty, na które kontakt z substancją chemiczną miał znaczący wpływ, to ABS i PET-G. Wydruk z ABS zaczął się stopniowo rozpuszczać, a PET-G został uszkodzony na powierzchni. Z drugiej strony, filamenty PP i PP GF30 nie wykazywały żadnych zmian w wyglądzie nawet po 24 godzinach. Tym samym okazały się odpowiednim filamentem do drukowania modeli w sektorze przemysłowym. Szczegółową procedurę i wyniki eksperymentu można zobaczyć tutaj. |
Odporność chemiczna żarników
W tabeli znajdziesz odporność chemiczną różnych typów żarników. Jest to orientacyjna wartość, ponieważ na reakcję wydruku mają wpływ różne czynniki, o których pisaliśmy powyżej. W przypadku kwasów ważne jest, aby wiedzieć, jaki jest konkretny kwas i w jakim stężeniu. Na przykład kwas azotowy i siarkowy w wysokich stężeniach jest bardzo agresywny i wszystkie filamenty będą miały z nim problemy, z wyjątkiem wydruków wykonanych z PP (polipropylen).
1 - bardzo odporna, 2 - średnio odporna, 3 - nieodporna
.
| Chemicals | PLA | PET-G | ABS | ASA | PC | PP |
| woda (H2O) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| aceton | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 |
| kwasy | 2-3 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| niezbędne substancje chemiczne | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| alkohol | 3 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 |
| sól | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Promieniowanie UV | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| olej | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 |