Chemická odolnosť filamentov
Jedna z prvých vecí, s ktorou začnete, než sa pustíte do tlače na 3D tlačiarni, bude výber filamentu. Je to základný a dôležitý krok, pretože vytlačením modelu to nekončí. A teraz sa dostávame k dôležitým otázkam – bude výtlačok funkčný alebo „len“ na okrasu? Bude výtlačok vystavený poveternostným vplyvom, UV žiareniu, dažďu? Musí výtlačok odolať kontaktu s kyselinou? Všetky tieto aspekty rozhodnú o tom, aký filament bude pre vás ten správny. Ale aby ste sa mohli správne rozhodnúť, musíte vedieť, ktoré filamenty sú chemicky odolné voči rôznym chemikáliám. A od toho sme tu my!
Čo to vlastne chemická odolnosť je
Ide o schopnosť materiálu odolať poškodeniu a degradácii, ktorá by mohla byť spôsobená kvôli kontaktu a následnému pôsobeniu látkami (či už v pevnom, kvapalnom alebo plynnom zoskupení). Zvlášť v priemyselnom odvetví sa vyskytuje množstvo látok (ako sú rozpúšťadlá, alkohol alebo rôzne kyseliny), ktoré sú obsiahnuté v rôznych čistiacich prostriedkoch, lepidlách alebo náteroch a lakoch. Ale aj napríklad bežné pohonné hmoty, motorový olej alebo rôzne parfémy môžu obsahovať látky, ktoré budú pôsobiť na filament a ovplyvňovať jeho štruktúru.
Ako chemická odolnosť ovplyvní výtlačok
Každý filament môže byť odolný voči inej chemikálii, a naopak, iná mu môže spôsobiť zásadné problémy. V prípade, že si nevyberiete správny filament, môže dôjsť k pôsobeniu chemických látok na výtlačok. Ten potom stráca svoje vlastnosti, môže sa stať, že sa zmäkčí, zdeformuje a všeobecne sa zníži jeho funkčnosť. Čo vo finálnom výsledku môže mať za následok aj poškodenie okolitých súčiastok a celého zariadenia, v ktorom je konkrétny výtlačok použitý. To, aby ste si vybrali vhodne odolný filament, zohráva zásadnú úlohu hlavne pri tlačení obalových materiálov, modelov, ktoré sú určené na vonkajšie využitie, a výtlačkov, ktoré sú súčasťou nejakého prístroja a majú funkčný charakter.
Na trhu nájdete filamenty, ktoré sú pomerne veľmi chemicky odolné. Patrí medzi ne PP, PVDF a nylon. Vďaka tomu sa môžu používať na tlač výtlačkov, ktoré majú následné využitie v chemickom a potravinárskom priemysle. Filament PVDF (Polyvinyliden fluorid) si našiel svoje využitie v automobilovom priemysle. A to hlavne kvôli svojej extrémnej odolnosti. Ďalší filament, ktorý sa radí medzi odolnejšie, patrí PET-G. Je odolný voči bežným chemikáliám, alkoholu aj slabším kyselinám. Využíva sa tak často na výrobu obalových materiálov. Naopak filament ako je PLA v prostredí, v ktorom pôsobia chemické látky, neobstojí.
To, v akej miere je filament odolný voči konkrétnej chemikálii, je v závislosti od viacerých faktorov. Patria medzi ne:
- typ chemikálie
- doba pôsobenia chemikálie
- koncentrácia chemikálie
- mechanické napätie pôsobiace na materiál
- kvalita výtlačku
- teplota vo chvíli, keď na filament pôsobia chemikálie
- schopnosť absorbovať látku
Testovanie filamentov
Zisteniu, ako konkrétny filament reaguje s chemickými látkami, predchádza testovanie filamentov. Španielska firma BCN3D, ktorá sa zameriava na vývoj a výrobu produktov spojených s 3D tlačou, vykonala testovanie, ako na rôzne typy filamentov bude pôsobiť organické rozpúšťadlo (konkrétne Nitro-P). Jedná sa o agresívne rozpúšťadlo, ktoré sa používa často na riedenie farieb, a je tak možné sa s ním bežne dostať do kontaktu. Vybraných bolo 8 typov filamentu, ktoré boli čiastočne ponorené do rozpúšťadla na 24 hodín. Potom došlo k porovnaniu, ako veľmi ovplyvnilo pôsobenie chemickej látky vzhľad a štruktúru výtlačkov.
|
Cieľom experimentu bolo simulovať náhodný kontakt výtlačku z 3D tlačiarne s rozpúšťadlom a potom vyhodnotiť, ako veľmi to ovplyvnilo kvalitu výtlačku. A v neposlednom rade poukázať na to, aké je dôležité vyberať vhodný filament, ktorý bude chemicky odolný. Výsledkom experimentu bolo, že niektoré filamenty na rozpúšťadlo silne reagovali a hneď po niekoľkých minútach začali meniť svoju štruktúru. Patrili medzi ne TPU a PLA, ktoré začali absorbovať chemickú látku a napučiavať. Ďalšie filamenty, ktoré kontakt s chemikáliou zásadne ovplyvnil, boli ABS a PET-G. Výtlačok z ABS sa začal postupne rozpúšťať a PET-G bolo poškodené na povrchu. Naopak filament PP a PP GF30 nepreukázali ani po 24 hodinách akúkoľvek zmenu svojho vzhľadu. A ukázali sa tak ako vhodným filamentom pre výtlačok modelov v priemyselnom odvetví. Na podrobný postup a výsledky experimentu sa môžete pozrieť tu. |
Chemická odolnosť filamentov
V tabuľke nájdete, akú majú chemickú odolnosť rôzne typy filamentov. Ide o orientačný prehľad, pretože to, ako zareaguje výtlačok, je ovplyvnený rôznymi faktormi, o ktorých sme písali vyššie. U kyselín je dôležité, o akú konkrétnu kyselinu sa jedná av akej je koncentrácii. Napríklad kyselina dusičná a syrová vo vysokej koncentrácii je veľmi agresívna a problémy s ňou budú mať všetky filamenty až na výtlačky z PP (polypropylén).
1 - veľmi odolné, 2 - stredne odolné, 3 - neodolné
|
Chemikálie |
PLA | PET-G | ABS | ASA | PC | PP |
| voda (H2O) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| acetón | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 |
| kyseliny | 2-3 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| zásadité chemické látky | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| alkohol | 3 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 |
| soľ | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| UV žiarenie | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| olej | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 |