Kann gealtertes PLA aufgearbeitet werden?

Inspiriert von einer anderen Frage und aufgrund der Tatsache, dass einige meiner Filamente das gleiche Problem haben, wenn ich sie wieder benutze, wollte ich wissen, ob es bewährte Rezepte gibt, um Wasser zu entfernen, das aus Feuchtigkeit in PLA-Filamente eingearbeitet wurde. Man weiß, dass das Filament zu viel Feuchtigkeit ausgesetzt war, wenn man winzige Züge während der Extrusion und / oder spröde Drucke hörte.

Ich kenne Vorschläge, um das Wasser aus dem Filament auf eine Temperatur zu erwärmen, die weit unter der Glasübergangstemperatur liegt, aber kann jemand Wissen aus erster Hand oder sogar Beweise liefern?

Der einfachste Weg, das Filament aufzufrischen, ist heiße Luft, obwohl es auch andere Möglichkeiten gibt.

Es wird eine optimale Schmelzverarbeitungsfeuchte für jeden Kunststoff, typischerweise im Bereich von 0,1-0,2% Wassergehalt nach Gewicht. Der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt der meisten Kunststoffe in feuchter Luft kann jedoch mehr als 1% betragen. Infolgedessen ist die Dehydratisierung mit heißer Luft Standard bei der Herstellung von Kunststoffpellets für die Extrusion in der Industrie. Nahezu jedes spritzgegossene und extrudierte Kunststoffprodukt der Welt - einschließlich 3D-Druckerfilament - wird aus vorgetrockneten Pellets hergestellt. Heiße Luft wird durch die Pellets geblasen, bis sie die Feuchtigkeitsgrenze unterschreiten.

Verschiedene Kunststoffe tolerieren Extrusionen mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsmengen und nehmen unterschiedliche Feuchtigkeitsmengen auf. Sie können auch unterschiedliche Trocknungstemperaturen tolerieren. Die idealen Lager- und Trocknungsbedingungen variieren also je nach Material.

• PLA absorbiert relativ wenig Feuchtigkeit, kann jedoch in feuchten Umgebungen genügend Wassergehalt ansammeln, um während der Extrusion Dampfblasen zu verursachen. In einigen Fällen können Dampfblasen zum Blockieren des heißen Endes beitragen. Es ist bekannt, dass extreme Nässe ein Quellen verursacht, das den Widerstand des Filamentvorschubs erhöhen kann. Es ist fraglich, ob Nässe tatsächlich Sprödigkeit verursacht oder ob dies ein separates Alterungsproblem ist. Menschen, die ihre Häuser unter ~ 50% relativer Luftfeuchtigkeit halten, haben normalerweise keine Probleme. Wenn Sie PLA ein oder zwei Wochen lang in einer trockenen Umgebung belassen, sollte es wieder ausreichend getrocknet werden. Andernfalls kann es ein paar Stunden lang vorsichtig auf etwa 120F / 50C erhitzt werden. (Einige Leute trocknen es heißer. Dies kann jedoch zu einer Verformung des Filaments führen.)
• ABS nimmt auch nicht viel Wasser auf, aber vielleicht etwas mehr als PLA. Es treten auch Dampfblasen auf, aber das ist normalerweise das einzige Problem. Wohnungen mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von unter 45% haben normalerweise keine Probleme. Wenn ABS einige Wochen lang mit frischem Kieselgel gelagert wird, trocknet es. Oder es kann ein paar Stunden lang bei 80 ° C im Ofen getrocknet werden. HIPS kann gleich behandelt werden.
• Die in Kunststoffflaschen verwendete Art von PET wird durch Hydrolyse schnell zu Teer abgebaut, wenn es mit einem signifikanten Wassergehalt geschmolzen wird. Daher werden PETG- Filamente speziell gemischt, um weniger Wasser aufzunehmen und durch Wasser weniger geschädigt zu werden als PET. Es gibt jedoch immer noch die Möglichkeit von Blasen und trüben Strängen aufgrund der Dampfexpansion bei höheren Temperaturen, und es gibt einige Hinweise darauf, dass feuchtes PETG schwächere, spröde Drucke als trockenes PETG erzeugt. Für die Mischungen verschiedener Hersteller gelten unterschiedliche Anforderungen: Einige Personen geben an, dass Taulman-T-Glas im Ofen getrocknet und sorgfältig gelagert werden muss, während Esun PETG normale Feuchtigkeitswerte im Haushalt recht gut verträgt. Das Trocknen im Ofen bei 65 ° C sollte gut funktionieren.
• Nylon nimmt eine große Menge Wasser auf, wodurch es beträchtlich quillt, massive Dampfblasen erzeugt, trübe aussieht, sich stärker verzieht und weniger anhaftet als richtig getrocknetes Nylon. Im nassen Zustand ist es nahezu unbedruckbar. Es sollte mindestens 4 Stunden lang bei 65 ° C im Ofen getrocknet werden - das Trockenmittel entzieht ihm nicht genügend Feuchtigkeit. In der Tat zieht Nylon Wasser aus verwendetem Kieselgel! Nach dem Trocknen sollte es mit einem aggressiven Trockenmittel (entweder knochentrockenem Siliciumdioxid oder vorzugsweise Calciumchlorid) gelagert werden. Es dauert nur ein paar Stunden, bis die Luft übermäßig feucht ist. Es wird dringend empfohlen, ein versiegeltes Drybox-Zufuhrsystem aufzubauen, um die Exposition während und zwischen den Ausdrucken zu vermeiden.
• Polycarbonat ähnelt Nylon, da es ein aggressiver Wasserabsorber ist. Es sieht trüb aus, erzeugt Dampfblasen, verzieht sich stärker und sorgt im nassen Zustand für eine sehr schlechte Schichtbindung. Es sollte 4+ Stunden bei 180F / 80C auf einer Plastikspule (bis zu 250F / 120C, wenn es alleine getrocknet wird) ofengetrocknet und dann in einer Trockenbox mit aggressivem Trockenmittel wie Nylon aufbewahrt werden. Beachten Sie, dass einige moderne PC-Mischungen wie Esun ePC weniger anfällig für Wasseraufnahme sind, was zu einer gewissen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führt.
• PVA wird im Wesentlichen durch Luftfeuchtigkeit zerstört, da es sich buchstäblich in Wasser auflöst. In einer Trockenbox mit aggressivem Trockenmittel aufbewahren.

Verbundfilamente sollten wie das Grundmaterial behandelt werden.

Einige Trocknungs- und Präventionsoptionen:

• Ofen : Die "warme" Einstellung funktioniert normalerweise ziemlich gut. Lassen Sie den Ofen vorheizen und eine Weile ruhen und messen Sie die Temperatur mit einem guten Ofenthermometer oder Thermoelement. Schützen Sie das Filament mit Aluminiumfolie, Backblechen usw. vor direkter Strahlungsheizung und heißen Stellen. Elektrische Öfen trocknen schneller als Gasöfen, da beim Verbrennen von Erdgas zusätzliche Feuchtigkeit entsteht. Lassen Sie den Ofen nicht unbeaufsichtigt, wenn die Temperaturen über dem Glaspunkt der Glühwendel liegen, da sonst schlimme Dinge passieren können!
• "Leichte Wanne" : Eine 5-Gallonen-Kunststoffwanne mit einer Glühbirne im Inneren ist eine sehr effektive Methode, um Niedrigtemperaturfilamente wie PLA zum Trocknen oder zur mittelfristigen Lagerung sanft zu erwärmen. Lassen Sie den Deckel zum Trocknen leicht geöffnet.
• Dörrgerät : Funktioniert super. Stellen Sie die Temperaturen wie oben angegeben ein. Die größte Herausforderung besteht darin, genügend Platz für eine Filamentspule zu schaffen.
• Trockenmittel : Damit das Trockenmittel das Filament aktiv trocknen kann, muss es für Wasser wesentlich attraktiver sein als das Filament. Und die Affinität zu Wasser hängt davon ab, wie nass das Material bereits ist. Das heißt, trockenes Trockenmittel kann leicht etwas Wasser aus sehr nassem Filament herausziehen, aber nasses Trockenmittel kann dem Filament tatsächlich Wasser geben! Wiederaufladbares Indikator-Trockenmittel (z. B. Eva-Dry E-333)Einheit) ist ideal. Es ist auch wichtig, GENUG Trockenmittel zu haben: Kieselgel kann nur 10% seines Gewichts an Wasser bei 20% relativer Luftfeuchtigkeit aufnehmen. Das heißt, um 1% Feuchtigkeit aus einer feuchten 1-kg-Spule zu ziehen, müssten Sie mit mindestens 100 g knochentrockener, frisch gebackener Kieselsäure beginnen! "Gebrauchte" Kieselsäure ist im Grunde genommen unbrauchbar, sie enthält bereits zu viel Wasser, um mehr aus dem Filament zu ziehen. Sie können die Kieselsäure aber in einem Ofen nachtrocknen. 6 Stunden bei 250F / 120C sollten für alle Arten von Kieselgel unbedenklich sein, bei einigen Kieselgelen ist jedoch eine aggressivere Trocknung (einschließlich Mikrowellentrocknung) möglich. Befolgen Sie die Anweisungen des Gelherstellers.
• Reis : Funktioniert nicht. Es ist im Grunde ein Mythos, dass Reis Trocknungskraft hat. Ein Sack Reis, den Sie im Geschäft kaufen, ist bereits ziemlich nah am Feuchtigkeitsgleichgewicht mit der Luft, sodass er nur über eine minimale Kapazität verfügt, um Wasser aus Filamenten (oder einem eingeweichten iPhone) zu ziehen. Wenn Sie den Reis zuerst in einem Ofen trocknen, um das Wasser auszutreiben, funktioniert er bis zu einem gewissen Grad, aber Kieselgel ist wesentlich wirksamer.
• Katzenstreu : Katzenstreu im Silikagel-Stil ist fast identisch mit Trockenmittel-Silikagel. Wie Reis ist es ziemlich gesättigt, wenn Sie den Behälter öffnen, kann aber im Ofen getrocknet werden, um ein gutes billiges Massen-Trockenmittel zu sein. Kätzchenstreu vom Tontyp ist nicht so effektiv. Achten Sie darauf, dass kein Kätzchenstaub auf Ihr Filament gelangt.
• Trockenlagerung Eine dicke Plastikbox mit luftdichtem Verschluss ist vorzuziehen. Suchen Sie auf der Verpackung nach dem Recycling-Code 2 (HDPE) oder 5 (PP). 5-Gallonen-Eimer mit Siegeldeckel funktionieren auch gut. Druckverschlüsse und andere dünne Plastiktüten sind besser als nichts, aber wasserdurchlässig (ja, wirklich) und können nur verwendet werden, solange sich frisches Trockenmittel in der Tasche befindet. Acryl / Plexiglas-Trockenboxen wurden von verschiedenen Anbietern verkauft, aber Acryl ist sehr wasserdurchlässig, daher empfehle ich diese Option nicht.
• Klimaanlage : Wenn Sie die Luft in Ihrer Druckumgebung nur einigermaßen trocken halten, werden PLA und ABS sowie andere Filamente mit geringer Absorption geschützt. Es kann hilfreich sein, einen Feuchtigkeitsmonitor zu kaufen, um die Umgebungsfeuchtigkeit besser zu verstehen.

In Anbetracht der ursprünglichen Frage ist es wichtig zu beachten, dass der Feuchtigkeitsgehalt nicht die einzige Möglichkeit ist, wie das Filament altern oder beschädigt werden kann. Insbesondere PLA neigt dazu, mit der Zeit spröde zu werden. Es gibt verschiedene Theorien, warum dies auftritt. Eine ist die allmähliche chemische Alterung, da Polymilchsäure einfach kein sehr stabiles Polymer ist. Feuchtigkeit könnte zu diesem Alterungsprozess beitragen, aber eine echte chemische Alterung wäre irreversibel, selbst wenn das Filament später getrocknet wird. Wie viel dies geschieht, sollte von der spezifischen Polymermischung und den Lagerbedingungen abhängen.

Eine andere Theorie für die PLA-Alterung ist, dass die verbleibenden Filamentextrusionsspannungen (vom Herunterziehen auf den korrekten Durchmesser und schnellen Abschrecken in einem Wasserbad) mit der Zeit langsam kriechen. Jeder, der ein PLA-Teil mehr als ein paar Wochen lang einer hohen Belastung ausgesetzt hat, sieht, dass PLA kriecht. Es ist insofern ein ziemlich seltsames Polymer, als es "bis zum Versagen kriecht" und bei sehr geringen Kriechdehnungen reißt, anstatt sich wie die meisten kriechanfälligen Materialien in duktiler Weise fortschreitend zu verformen. Wenn das PLA also signifikante Spannungen aufweist, die durch den anfänglichen Extrusionsprozess (der sehr häufig vorkommt) eingeschlossen sind, kann es im Laufe der Zeit zu einer spröderen Anordnung von Polymermolekülen kommen. Das würde den Alterungseffekt erklären, und es würde erklären, warum "Trocknen" die PLA manchmal verjüngt:

Die Aufbewahrung von PLAs in Plastikreißverschlüssen zusammen mit Silicagel hilft bei der Extraktion von Wasser aus PLAs. Wenn Sie kein Kieselgel haben, können Reiskörner eine andere Möglichkeit sein, dem Zweck zu dienen.

Beachten Sie, dass Zip-Lock-Taschen möglicherweise nicht perfekt luft- oder wahrscheinlich feuchtigkeitsdicht sind - aber viel besser als nichts.

Ich habe einen Vakuumbeutel für Lebensmittel, habe vakuumversiegelte Reißverschlusstaschen und habe sie in den Kühlschrank gestellt, wo sie nicht fest sitzen, dh Luft dringt ein.

Ich habe noch keine Studie durchgeführt, aber Taschen, die für die Gefriertruhe markiert sind, sollten besser sein. Ich weiß, dass sie dicker sind.

"America's Test Kitchen" probierte verschiedene Taschen aus und mochte die Gefriertaschen der Marke Ziploc mit Doppelreißverschluss. Zu meinem Erstaunen passt eine Filamentspule "nur" in einen Gallonenbeutel (YAY!).

Wenn Sie echte Lebensmittel-Vakuumbeutel erhalten, die groß genug für eine Spule zur Langzeitlagerung sind, ist dies der beste Weg.

Ich war erfreut zu erfahren, was ich wissen SOLLTE, nämlich dass UV ein Faktor sein kann - und bis jetzt mein Filament in einem Ostfenster aufbewahrt hatte, das Sonne bekommt.

Calciumchlorid ist ein ausgezeichnetes Trockenmittel - oft als "Schrankentfeuchter" oder in kalten Klimazonen als sehr preiswertes "Salz" zum Schmelzen von Eis (siehe Inhaltsstoffe) verkauft.

Da die CaCl ₂ -Pfützen Feuchtigkeit absorbieren und beispielsweise für Leder schädlich sind, sollten Sie die Flüssigkeit unbedingt entleeren und die Kristalle gelegentlich auffrischen.

Es kann ein Feuchtemessgerät für 7 USD gekauft werden (Amazon, eBay usw.) und in einen Behälter mit Filament und Trockenmittel gegeben werden, um zu sehen, wie es funktioniert.

/ Ward C, Erfinder von Xmodem & BBSs

Denken Sie daran, dass Gasöfen beim Verbrennen von Gas Wasser produzieren, sodass es nicht so effektiv ist wie ein elektrischer Ofen zum Trocknen.

Das Silica-Trockenmittel eignet sich hervorragend zum Trocknen von Filamenten, aber Sie möchten, dass zumindest einige der Trockenmittelperlen vom Typ "Anzeige" sind. Das heißt, sie zeigen eine Farbveränderung, wenn sie mit Feuchtigkeit gesättigt sind. Das Silica-Trockenmittel kann in einem Ofen mit 104 ° C (220 ° F) aufgeladen werden und hält einer höheren Temperatur als der Heizfaden stand. Es stößt warmes Wasser aus, obwohl in einem Gasofen viel vorhanden ist. Die Anzeige von Silica ist normalerweise blau oder orange, trocken, rosa oder grün, wenn es nass ist. Wenn Sie weiße Silikaperlen mit nur einem kleinen Prozentsatz an Indikatorperlen verwenden, gleichen sie die Feuchtigkeit aus, sodass die Indikatorperlen für die gesamte Charge als Indikator verwendet werden können. Nicht anzeigende Kieselsäure ist billiger und kann mit einer kleinen Dosis an anzeigenden Kügelchen versetzt werden.

Ich verwende einen x-großen "Big Bag" mit doppeltem Reißverschluss, in dem sich mein gesamter Filamentvorrat befindet, zusammen mit einem Stoffbeutel, der 2,5 Pfund Quarzglasperlen enthält. Selbst wenn die Reißverschlussdichtung nicht perfekt ist, behält die Kieselsäure bis zum Verbrauch eine niedrige Luftfeuchtigkeit bei. Es wurde bewertet, um die Luftfeuchtigkeit auf 40% zu reduzieren und 40 Gew .-% in Wasser zu halten (nicht die oben genannten 10%, nach 40% Wasser und die Luftfeuchtigkeit steigt nach 40%), sondern in meinem Haus mit 46% relativer Luftfeuchtigkeit Mein Filamentbeutel fiel innerhalb von 20 Minuten auf 15% rF (gemessen mit einem HLK-Feuchtigkeitsmesser). Die 2,5 Pfund (1,1 kg) Kieselsäure können 1 Pfund Wasser (0,45 kg) aufnehmen. Sie können Ihre Kieselsäure wiegen, um zu sehen, wie viel Wasser sich darin befindet. Ich habe mein Filament eine Woche lang in einer Vakuumkammer aufbewahrt, während ich darauf gewartet habe, dass meine Trockenmittelbestellung eintrifft. Das Filament war also ziemlich trocken, bevor ich den Beutel füllte. Die Vakuumkammer ist nicht praktisch für die Aufbewahrung, da Sie sie jedes Mal evakuieren müssen, wenn Sie sie öffnen, und sie fasst nicht viel.

Ich habe unbrauchbares PLA in Filament verwandelt, das gut gedruckt wurde, indem ich es für ein paar Stunden in einen trockenen Ofen stellte. Ich habe 90 Grad C (194 Grad F) verwendet, was zu heiß sein kann, da es das runde Filament verzieht, um flach zu sein, da das Filament weich wird und Spannungen abbaut. Es druckte gut. Möglicherweise würden 70 Grad C (158 Grad F) das Filament weniger verformen.

Heute habe ich einen großen Plastikbehälter mit Filamentrollen und drei wiederaufladbaren Farbwechsel-Trockenpatronen. Sobald sie nicht mehr ganz trocken aussehen, schließe ich sie an, um sie aufzuladen. Für PETG und Nylon ist es möglicherweise nicht ausreichend - ich habe noch nicht viel Erfahrung.