Chemická odolnost filamentů

23. 05. 2023

Jedna z prvních věcí, s kterou začnete, než se pustíte do tisku na 3D tiskárně, bude výběr filamentu. Je to základní a důležitý krok, protože vytisknutím modelu to nekončí. A teď se dostáváme k důležitým otázkám – bude výtisk funkční nebo „jen“ na okrasu? Bude výtisk vystavený povětrnostním vlivům, UV záření, dešti? Musí výtisk odolat kontaktu s kyselinou? Všechny tyhle aspekty rozhodnou o tom, jaký filament bude pro vás ten správný. Ale abyste se mohli správně rozhodnout, musíte vědět, které filamenty jsou chemicky odolné vůči různým chemikáliím. A od toho jsme tu my!

Co to vlastně chemická odolnost je

Jedná se o schopnost materiálu odolat poškození a degradaci, která by mohla být způsobena kvůli kontaktu a následném působení látkami (ať už v pevném, kapalném nebo plynném uskupení). Zvláště v průmyslovém odvětví se vyskytuje spousta látek (jako jsou rozpouštědla, alkohol nebo různé kyseliny), které jsou obsažené v různých čistících prostředcích, lepidlech nebo nátěrech a lacích. Ale i třeba běžné pohonné hmoty, motorový olej nebo různé parfémy můžou obsahovat látky, které budou působit na filament a ovlivňovat jeho strukturu.

Jak chemická odolnost ovlivní výtisk

Každý filament může být odolný vůči jiné chemikálii, a naopak jiná mu může způsobit zásadní problémy. V případě, že si nevyberete správný filament, může dojít k působení chemických látek na výtisk. Ten poté ztrácí svoje vlastnosti, může se stát, že se změkčí, zdeformuje a všeobecně se sníží jeho funkčnost. Což ve finálním výsledku může mít za následek i poškození okolních součástek a celého zařízení, ve kterém je konkrétní výtisk použit. To, abyste si vybrali vhodně odolný filament, hraje zásadní roli hlavně při tisknutí obalových materiálů, modelů, které jsou určené pro venkovní využití, a výtisků, které jsou součástí nějakého přístroje a mají funkční charakter.

Na trhu najdete filamenty, které jsou poměrně hodně chemicky odolné. Patří mezi ně PP, PVDF a nylon. Díky tomu se můžou používat na tisk výtisků, které mají následné využití v chemickém a potravinářském průmyslu. Filament PVDF (Polyvinyliden fluorid) si našel své využití v automobilovém průmyslu. A to hlavně kvůli své extrémní odolnosti. Další filament, který se řadí mezi odolnější, patří PET-G. Je odolný vůči běžným chemikáliím, alkoholu i slabším kyselinám. Využívá se tak často na výrobu obalových materiálů. Naopak filament jako je PLA v prostředí, ve kterém působí chemické látky, neobstojí.

To, v jaké míře je filament odolný vůči konkrétní chemikálii, je v závislosti na více faktorech. Patří mezi ně:

typ chemikálie
doba působení chemikálie
koncentrace chemikálie
mechanické napětí působící na materiál
kvalita výtisku
teplota ve chvíli, kdy na filament působí chemikálie
schopnost absorbovat látku

Testování filamentů

Zjištění, jak konkrétní filament reaguje s chemickými látkami, předchází testování filamentů. Španělská firma BCN3D, která se zaměřuje na vývoj a výrobu produktů spojených s 3D tiskem, provedla testování, jak na různé typy filamentů bude působit organické rozpouštědlo (konkrétně Nitro-P). Jedná se o agresivní rozpouštědlo, které se používá často k ředění barev, a je tak možné se s ním běžně dostat do kontaktu. Vybráno bylo 8 typů filamentu, které byly částečně ponořeny do rozpouštědla na 24 hodin. Poté došlo k porovnání, jak hodně ovlivnilo působení chemické látky vzhled a strukturu výtisků.

Cílem experimentu bylo simulovat náhodný kontakt výtisku z 3D tiskárny s rozpouštědlem a poté vyhodnotit, jak hodně to ovlivnilo kvalitu výtisku. A v neposlední řadě poukázat na to, jak je důležité vybírat vhodný filament, který bude chemicky odolný.

Výsledkem experimentu bylo, že některé filamenty na rozpouštědlo silně reagovaly a hned po několika minutách začaly měnit svoji strukturu. Patřily mezi ně TPU a PLA, které začaly absorbovat chemickou látku a bobtnat. Další filamenty, které kontakt s chemikálií zásadně ovlivnil, byly ABS a PET-G. Výtisk z ABS se začal postupně rozpouštět a PET-G bylo poškozeno na povrchu. Naopak filament PP a PP GF30 neprokázaly ani po 24 hodinách jakoukoliv změnu svého vzhledu. A ukázaly se tak jako vhodným filamentem pro výtisk modelů v průmyslovém odvětví.

Na podrobný postup a výsledky experimentu se můžete podívat tady.