Il PLA invecchiato può essere rinnovato?

Ispirato da un'altra domanda e dal fatto che alcuni dei miei filamenti dovranno affrontare lo stesso problema quando li userò di nuovo, volevo sapere se ci sono provate provate per sbarazzarsi di acqua che è stata incorporata nel filamento di PLA dall'umidità? Si sa che il filamento aveva troppa esposizione all'umidità quando si sentivano piccoli sbuffi durante l'estrusione e / o stampe più fragili.

Conosco suggerimenti per riscaldare l'acqua dal filamento a una temperatura ben al di sotto della temperatura di transizione vetrosa, ma qualcuno può fornire conoscenze di prima mano o persino prove?

Il modo più semplice per rinfrescare il filamento è l'aria calda, sebbene ci siano altre opzioni.

Esiste un livello ottimale di umidità di fusione per ogni plastica, generalmente compreso tra 0,1 e 0,2% di contenuto d'acqua in peso. Ma il contenuto di umidità di equilibrio della maggior parte delle materie plastiche nell'aria umida può essere più simile all'1%. Di conseguenza, la disidratazione dell'aria calda è una pratica standard per preparare pellet di plastica per l'estrusione nell'industria. Praticamente ogni prodotto in plastica stampato ad iniezione ed estruso al mondo, incluso il filamento per stampante 3d, è realizzato con pellet pre-essiccati. L'aria calda viene soffiata attraverso i pellet fino a quando non sono al di sotto del limite di umidità.

Diverse materie plastiche tollerano l'estrusione con diverse quantità di umidità e assorbono diverse quantità di umidità. Possono anche tollerare diverse temperature di asciugatura. Pertanto, le condizioni ideali di conservazione e asciugatura variano in base al materiale.

• Il PLA assorbe relativamente poca umidità, ma in ambienti umidi può accumulare un contenuto d'acqua sufficiente a causare bolle di vapore durante l'estrusione. In alcuni casi, le bolle di vapore possono contribuire all'inceppamento dell'estremità calda. È noto che l'umidità estrema causa gonfiore che può aumentare la resistenza dell'alimentazione del filamento. È discutibile se l'umidità causi effettivamente fragilità o se si tratti di un problema di invecchiamento separato. Le persone che mantengono le loro case al di sotto del 50% di umidità relativa di solito non hanno problemi. Lasciare il PLA in un ambiente asciutto per una settimana o due dovrebbe ri-asciugarlo adeguatamente, oppure può essere riscaldato delicatamente a circa 120 ° C / 50 ° C per un paio d'ore. (Alcune persone lo asciugano più caldo. Ma questo rischia di deformare il filamento.)
• L'ABS inoltre non assorbe molta acqua, ma forse un po 'più del PLA. Si verificano anche bolle di vapore, ma questo è in genere l'unico problema. Le case sotto ~ 45% RH di solito non hanno problemi. Conservare l'ABS con gel di silice fresco per un paio di settimane lo asciugherà. Oppure può essere asciugato in forno fino a circa 180 ° F / 80 ° C per un paio d'ore. Gli HIPS possono essere trattati allo stesso modo.
• Il tipo di PET utilizzato nelle bottiglie di plastica viene rapidamente degradato in catrame per idrolisi quando fuso con un contenuto d'acqua significativo. Quindi i filamenti di PETG sono appositamente miscelati per assorbire meno acqua e per essere meno danneggiati dall'acqua rispetto al PET. Tuttavia, esiste ancora la possibilità di bolle e fili nuvolosi a causa dell'espansione del vapore a temperature più elevate e ci sono prove che il PETG umido produce stampe più deboli e più fragili del PETG secco. Miscele di produttori diversi richiedono condizioni diverse: alcune persone affermano che Taulman t-glase necessita di asciugatura in forno e di conservazione accurata mentre Esun PETG è abbastanza tollerante rispetto ai normali livelli di umidità domestica. L'essiccazione in forno a 150F / 65C dovrebbe funzionare bene.
• Il nylon assorbe un'enorme quantità di acqua, il che la fa gonfiare considerevolmente, producendo enormi bolle di vapore, un aspetto torbido, deformando di più e aderendo meno del nylon adeguatamente asciugato. È quasi non stampabile se bagnato. Deve essere asciugato in forno a circa 150F / 65C per 4+ ore - l'essiccante non toglierà abbastanza umidità da esso. In effetti, il nylon tirerà fuori l'acqua dal gel di silice usato! Una volta asciutto, deve essere conservato con un essiccante aggressivo (silice secca o preferibilmente cloruro di calcio). Ci vogliono solo poche ore di esposizione all'aria perché diventi eccessivamente umida. Si consiglia vivamente di costruire un sistema di alimentazione a secco del drybox per evitare il tempo esposto durante e tra le stampe.
• Il policarbonato è simile al nylon in quanto è un assorbitore d'acqua aggressivo. Sembrerà torbido, produrrà bolle di vapore, deformerà di più e fornirà un incollaggio molto scarso quando bagnato. Deve essere asciugato in forno a 180 ° F / 80 ° C su una bobina di plastica (fino a 250 ° F / 120 ° C se asciugato da solo) per 4+ ore e quindi conservato in una scatola asciutta con essiccante aggressivo proprio come il nylon. Si noti che alcune moderne miscele di PC come Esun ePC sono meno soggette all'assorbimento di acqua, al costo di una diminuzione delle proprietà meccaniche.
• Il PVA viene sostanzialmente distrutto dall'umidità dispersa nell'aria, poiché si dissolve letteralmente in acqua. Conservare in una scatola asciutta con un essiccante aggressivo in ogni momento.

I filamenti compositi devono essere trattati come il materiale di base.

Alcune opzioni di asciugatura e prevenzione:

• Forno : L'impostazione "calda" di solito funziona piuttosto bene. Lascia che il forno si preriscaldi e si stabilizzi per un po ', quindi misura la temperatura con un buon termometro o termocoppia da forno. Proteggi il filamento dal riscaldamento radiante diretto e dai punti caldi con un foglio di alluminio, fogli di biscotti, ecc. I forni elettrici si asciugheranno più velocemente rispetto ai forni a gas, perché la combustione di gas naturale produce ulteriore umidità. Non lasciare il forno incustodito se si utilizzano temperature al di sopra della punta del vetro del filamento o potrebbero accadere cose brutte!
• "Secchio leggero" : un secchio di plastica da 5 galloni con all'interno una lampadina a incandescenza è un modo abbastanza efficace per riscaldare delicatamente il filamento a bassa temperatura come il PLA per l'essiccazione o la conservazione a medio termine. Lasciare il coperchio leggermente aperto se si asciuga.
• Disidratatore alimentare : funziona alla grande. Impostare le temperature secondo le temperature del forno sopra. La sfida principale è ottenere uno spazio abbastanza grande all'interno per una bobina di filamento.
• Essiccante : per consentire all'essiccante di asciugare attivamente il filamento, deve essere significativamente più attraente per l'acqua rispetto al filamento. E l'affinità per l'acqua è una funzione di quanto è già bagnato il materiale. Ciò significa che l'essiccante secco può facilmente estrarre un po 'd'acqua dal filamento molto umido, ma l'essiccante bagnato può effettivamente dare acqua al filamento! Indicatore di carica ricaricabile essiccante (come un Eva-Dry E-333unità) è l'ideale. È anche importante avere l'essiccante ABBASTANZA: il gel di silice può assorbire solo il 10% del suo peso in acqua al 20% di umidità relativa. Ciò significa che per estrarre l'1% di umidità da una bobina bagnata da 1 kg, è necessario iniziare con almeno 100 g di silice asciutta e appena sfornata! La silice "usata" è sostanzialmente inutile, contiene già troppa acqua per estrarre più dal filamento. Ma puoi asciugare nuovamente la silice in un forno. 250F / 120C per 6 ore dovrebbero essere sicuri per tutti i tipi di gel di silice, ma per alcuni gel di silice è possibile un'asciugatura più aggressiva (inclusa l'essiccazione a microonde). Seguire le istruzioni del produttore del gel.
• Riso : non funziona. Fondamentalmente è un mito che il riso abbia potere essiccante. Un sacchetto di riso che acquisti nel negozio è già abbastanza vicino all'equilibrio dell'umidità con l'aria, quindi ha una capacità minima di estrarre l'acqua dal filamento (o un iPhone imbevuto, per quella materia). Se si asciuga il riso in un forno per scacciare prima l'acqua, funzionerà in una certa misura, ma il gel di silice è notevolmente più efficace.
• Lettiera del gattino : la lettiera del gattino di stile del gel di silice è quasi identica al gel di silice disseccante. Come il riso, è abbastanza vicino a saturo quando si apre il contenitore, ma può essere asciugato in forno per essere un buon essiccante sfuso economico. La lettiera tipo Clay non è efficace. Fai attenzione a far sporcare la lettiera di gattino in tutto il filamento.
• Conservazione a secco È preferibile una scatola di plastica spessa con un sigillo ermetico. Cerca il codice di riciclaggio 2 (HDPE) o 5 (PP) sulla confezione. Benne da 5 galloni con coperchi di tenuta funzionano bene. Le chiusure lampo e altri sacchetti di plastica sottili sono meglio di niente, ma sono permeabili all'acqua (sì, davvero) e possono essere invocati solo se c'è un essiccante fresco nel sacchetto. Le scatole a secco in acrilico / plexiglas sono state vendute da varie persone, ma l'acrilico è molto permeabile all'acqua, quindi non consiglio questa opzione.
• Aria condizionata : la semplice conservazione dell'aria nell'ambiente di stampa ragionevolmente asciutta protegge PLA, ABS e altri filamenti a basso assorbimento. Potrebbe essere utile acquistare un monitor dell'umidità per comprendere l'umidità ambientale.

Ora, considerando la domanda originale qui, è importante notare che il contenuto di umidità non è l'unico modo in cui il filamento può invecchiare o essere danneggiato. Il PLA in particolare tende a diventare fragile nel tempo. Esistono diverse teorie sul perché ciò accada. Uno è il graduale invecchiamento chimico perché il poli (acido lattico) semplicemente non è un polimero molto stabile. L'umidità potrebbe contribuire a quel processo di invecchiamento, ma il vero invecchiamento chimico sarebbe irreversibile anche se il filamento viene successivamente essiccato. Quanto ciò accada dovrebbe dipendere dalla specifica miscela polimerica e dalle condizioni di conservazione.

Un'altra teoria per l'invecchiamento del PLA è che le sollecitazioni residue di estrusione del filamento (da essere ridotte al diametro corretto e rapidamente estinte in un bagno d'acqua) si stanno lentamente insinuando nel tempo. Chiunque abbia sottoposto una parte del PLA a carico pesante per più di alcune settimane vedrà il PLA insinuarsi. È un polimero piuttosto strano in quanto "si insinuerà fino a rottura" e si spezzerà con allungamenti di scorrimento molto bassi piuttosto che deformarsi progressivamente in modo duttile come la maggior parte dei materiali soggetti a scorrimento. Quindi, se il PLA ha degli stress significativi bloccati dal processo di estrusione iniziale (che è molto comune), nel tempo potrebbe insinuarsi in una disposizione più fragile delle molecole di polimero. Ciò spiegherebbe l'effetto dell'invecchiamento e spiegherebbe perché "asciugare" a volte ringiovanisce il PLA:

Conservare gli PLA in chiusure lampo di plastica insieme al gel di silice aiuta a estrarre l'acqua dai PLA. Se non hai il gel di silice, i chicchi di riso possono essere un altro modo per servire allo scopo.

Tieni presente che i sacchetti con chiusura a zip potrebbero non essere perfettamente a tenuta d'aria o probabilmente a tenuta di umidità, ma molto meglio di niente.

Ho un sacchetto per aspirapolvere per alimenti, ho sacchetti con cerniera sigillati sottovuoto e li ho messi in frigorifero, dove non mantengono la loro tenuta, cioè l'aria si sta infiltrando.

Non ho fatto uno studio, ma le borse taggate per il congelatore dovrebbero essere migliori, so che sono più spesse.

"America's Test Kitchen" ha provato varie borse e ha apprezzato le borse da congelatore a doppia cerniera del marchio Ziploc. Con mio grande stupore, una bobina di filamento "solo" si adatta a una sacca da galloni (YAY!).

Se riesci a procurarti vere buste sottovuoto per alimenti abbastanza grandi per una bobina per una conservazione a lungo termine, questo è il modo migliore.

Mi ha fatto piacere sapere cosa avrei dovuto sapere, vale a dire che i raggi UV possono essere un fattore - e fino ad ora avevo immagazzinato il mio filamento all'interno di una finestra ad est che ha preso il sole.

Il cloruro di calcio è un ottimo essiccante, spesso venduto come "deumidificatore da armadio", o in climi freddi, come un "sale" di fusione del ghiaccio molto economico (controlla gli ingredienti).

Nell'assorbire l'umidità, il CaCl ₂ pozzanghere ed è dannoso come la pelle, quindi assicurati di svuotare il liquido e rinfrescare i cristalli di tanto in tanto.

È possibile acquistare un misuratore di umidità da $ 7 (Amazon, eBay, ecc.) E metterlo in un contenitore con filamento e essiccante per vedere come sta andando.

/ Ward C, inventore di Xmodem e BBS

Tieni presente che i forni a gas producono acqua quando il gas viene bruciato, quindi non è efficace come un forno elettrico per l'essiccazione.

L'essiccante a base di silice è eccellente per l'essiccazione del filamento, ma è necessario che almeno alcune delle microsfere essiccanti siano di tipo "indicativo". Cioè mostrano un cambiamento di colore se saturi di umidità. L'essiccante alla silice può essere ricaricato in un forno a 220 ° F (104 ° C) e può resistere a una temperatura più elevata rispetto al filamento e espelle l'acqua quando è calda anche se molto è presente in un forno a gas. L'indicazione della silice è generalmente blu o arancione secca, rosa o verde quando è bagnata. Se hai perle di silice bianche con solo una piccola percentuale di sfere indicanti, si uniformeranno in umidità in modo che le sfere indicanti possano essere considerate attendibili per indicare l'intero lotto. La silice non indicativa è più economica e può essere arricchita con una piccola dose di microsfere.

Uso una "big bag" con cerniera doppia grande (~ 5 galloni) x-large con tutta la mia scorta di filamenti all'interno, insieme a un sacchetto di stoffa contenente 2,5 libbre di perle di silice indicanti. Anche se il sigillo ziploc non è perfetto, la silice manterrà una bassa umidità fino allo sfinimento. È valutato per ridurre l'umidità al 40% e contenere il 40% in peso in acqua (non il 10% sopra menzionato, oltre il 40% di acqua e l'umidità salirà oltre il 40%), ma nella mia casa al 46% di rh (umidità relativa) , la mia sacca di filamento è scesa al 15% rh entro 20 minuti (misurata con un misuratore di umidità HVAC). I 2,5 libbre (1,1 kg) di silice possono assorbire 1 libbra d'acqua (0,45 kg). Puoi pesare la tua silice per ottenere un'indicazione di quanta acqua contiene. Ho conservato il mio filamento in una camera a vuoto per una settimana mentre aspettavo che arrivasse il mio ordine di essiccante, quindi il filamento era piuttosto asciutto prima di riempire il sacchetto. La camera a vuoto non è pratica per la conservazione in quanto è necessario evacuarla ogni volta che la si apre e non regge molto.

Ho trasformato il PLA inutilizzabile in un filamento che si è stampato bene mettendolo in un forno asciutto per un paio d'ore. Ho usato 90 gradi C (194 gradi F), che potrebbe essere troppo caldo in quanto distorce il filamento rotondo per essere un lato piatto mentre il filamento si ammorbidisce e allevia le sollecitazioni. Ha stampato bene. Forse 70 gradi C (158 gradi F) deformerebbero meno il filamento.

Oggi ho un grande cestino di plastica con rotoli di filamento e tre cartucce di asciugatura ricaricabili che cambiano colore. Non appena sembrano completamente asciutti, li collego per ricaricarli. Potrebbe non essere sufficiente per PETG e Nylon - non ho ancora molta esperienza.