Chemická odolnost filamentů
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. |
Chemická odolnost filamentů
V tabulce najdete, jakou mají chemickou odolnost různé typy filamentů. Jedná se o orientační přehled, protože to, jak zareaguje výtisk, je ovlivněný různými faktory, o kterých jsme psali výše. U kyselin je důležité, o jakou konkrétní kyselinu se jedná a v jaké je koncentraci. Například kyselina dusičná a sýrová ve vysoké koncentraci je velmi agresivní a problémy s ní budou mít všechny filamenty až na výtisky z PP (polypropylen).
1 - velmi odolné, 2 - středně odolné, 3 - neodolné
| Chemikálie | PLA | PET-G | ABS | ASA | PC | PP |
| voda (H2O) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| aceton | 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 |
| sůl | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| UV záření | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| olej | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 |