O PLA envelhecido pode ser reformado?

Inspirado em outra pergunta e devido ao fato de alguns dos meus filamentos enfrentarem o mesmo problema quando os usar novamente, eu queria saber se existem recipientes comprovados para se livrar da água que foi incorporada ao filamento PLA da umidade? Sabe-se que o filamento teve muita exposição à umidade ao ouvir pequenos sopros durante a extrusão e / ou mais impressões quebradiças.

Conheço sugestões para aquecer a água do filamento a uma temperatura bem abaixo da temperatura de transição vítrea, mas alguém pode fornecer conhecimento em primeira mão ou até mesmo evidências?

A maneira mais fácil de refrescar o filamento é o ar quente, embora existam outras opções.

Existe um nível ideal de umidade para o processamento por fusão para cada plástico, tipicamente na faixa de 0,1-0,2% em peso de água. Mas o teor de umidade de equilíbrio da maioria dos plásticos no ar úmido pode ser mais de 1%. Como conseqüência, a desidratação por ar quente é uma prática padrão para preparar pellets de plástico para extrusão na indústria. Praticamente todos os produtos plásticos moldados por injeção e extrudados do mundo - incluindo filamentos de impressoras 3D - são feitos com pelotas pré-secas. O ar quente é soprado através dos pellets até que estejam abaixo do limite de umidade.

Diferentes plásticos toleram extrusão com diferentes quantidades de umidade e absorvem diferentes quantidades de umidade. Eles também podem tolerar diferentes temperaturas de secagem. Portanto, as condições ideais de armazenamento e secagem variam de acordo com o material.

• O PLA absorve relativamente pouca umidade, mas em ambientes úmidos pode acumular conteúdo de água suficiente para causar bolhas de vapor durante a extrusão. Em alguns casos, bolhas de vapor podem contribuir para obstruções por extremidade quente. Sabe-se que a umidade extrema causa inchaço que pode aumentar o arrasto da alimentação do filamento. É discutível se a umidade realmente causa fragilidade ou se esse é um problema de envelhecimento separado. Pessoas que mantêm suas casas abaixo de ~ 50% de umidade relativa geralmente não têm problemas. Deixar o PLA em um ambiente seco por uma semana ou duas deve secá-lo adequadamente ou pode ser aquecido suavemente a cerca de 120F / 50C por algumas horas. (Algumas pessoas secam mais quente. Mas isso corre o risco de deformar o filamento.)
• O ABS também não absorve muita água, mas talvez um pouco mais do que o PLA. Ele também apresenta bolhas de vapor, mas esse é normalmente o único problema. Casas abaixo de ~ 45% RH geralmente não têm problemas. Armazenar o ABS com sílica gel fresca por algumas semanas irá secá-lo. Ou pode ser seco no forno até cerca de 180F / 80C por algumas horas. Os HIPS podem ser tratados da mesma forma.
• O tipo de PET usado em garrafas plásticas é rapidamente degradado em alcatrão por hidrólise quando derretido com qualquer conteúdo significativo de água. Portanto, os filamentos de PETG são especialmente misturados para absorver menos água e serem menos danificados pela água do que o PET. Mas ainda há a possibilidade de bolhas e fios nublados devido à expansão do vapor em temperaturas mais altas, e há algumas evidências de que o PETG molhado produz impressões mais frágeis e quebradiças do que o PETG seco. As misturas de diferentes fabricantes exigem condições diferentes: algumas pessoas relatam que o Taulman t-glase precisa de secagem em estufa e armazenamento cuidadoso, enquanto o Esun PETG é bastante tolerante com os níveis normais de umidade em casa. A secagem no forno a 150F / 65C deve funcionar bem.
• O nylon absorve uma quantidade enorme de água, o que faz com que ele inche consideravelmente, produza enormes bolhas de vapor, fica nublado, distorce mais e adere menos que o nylon adequadamente seco. É quase imprimível quando molhado. Ele deve ser seco no forno a cerca de 150F / 65C por mais de 4 horas - o dessecante não tira a umidade suficiente dele. De fato, o nylon retira a água do gel de sílica usado! Depois de seco, deve ser armazenado com um dessecante agressivo (sílica seca ao osso ou preferencialmente cloreto de cálcio). Leva apenas algumas horas de exposição ao ar para que fique excessivamente úmido. É altamente recomendável construir um sistema de alimentação de caixa seca selado para evitar o tempo exposto durante e entre as impressões.
• O policarbonato é semelhante ao nylon, pois é um absorvente de água agressivo. Ele ficará nublado, produzirá bolhas de vapor, distorcerá mais e fornecerá uma camada muito ruim quando estiver molhada. Ele deve ser seco no forno a 180F / 80C se estiver em um carretel de plástico (até 250F / 120C se seco sozinho) por mais de 4 horas e depois armazenado em uma caixa seca com dessecante agressivo, como o nylon. Observe que algumas misturas modernas de PCs como o Esun ePC são menos propensas à absorção de água, ao custo de alguma diminuição nas propriedades mecânicas.
• O PVA é basicamente destruído pela umidade do ar, uma vez que se dissolve literalmente na água. Armazene em uma caixa seca com um dessecante agressivo o tempo todo.

Os filamentos compostos devem ser tratados como o material base.

Algumas opções de secagem e prevenção:

• Forno : A configuração "quente" geralmente funciona muito bem. Deixe o forno pré-aquecer e se estabilize por um tempo e meça a temperatura com um bom termômetro ou termopar. Proteja o filamento do aquecimento radiante direto e pontos quentes com papel alumínio, assadeiras, etc. Os fornos elétricos secam mais rápido que os fornos a gás, porque a queima de gás natural produz um pouco de umidade adicional. Não deixe o forno sem vigilância se usar temperaturas acima do ponto de vidro do filamento, ou poderão ocorrer coisas ruins!
• "Balde leve" : um balde plástico de 5 litros com uma lâmpada incandescente no interior é uma maneira bastante eficaz de aquecer suavemente filamentos de baixa temperatura como o PLA para secagem ou armazenamento a médio prazo. Deixe a tampa ligeiramente aberta se estiver secando.
• Desidratador de alimentos : funciona muito bem. Defina as temperaturas conforme as temperaturas acima do forno. O principal desafio é obter um espaço grande o suficiente para um carretel de filamento.
• Dessecante : Para o dessecante secar ativamente o filamento, ele deve ser significativamente mais atraente para a água do que o filamento. E a afinidade pela água é uma função de quão úmido o material já está. Isso significa que o dessecante seco pode facilmente retirar um pouco de água do filamento muito úmido, mas o dessecante molhado pode realmente dar água ao filamento! Dessecante indicador recarregável (como um Eva-Dry E-333unidade) é ideal. Também é importante ter dessecante suficiente: o gel de sílica pode absorver apenas 10% de seu peso em água a 20% de umidade relativa. Isso significa que, para extrair 1% de umidade de um carretel de 1 kg, você precisará começar com pelo menos 100 g de sílica fresca e seca ao osso! A sílica "usada" é basicamente inútil, já contém muita água para retirar mais do filamento. Mas você pode secar novamente a sílica no forno. 250F / 120C por 6 horas deve ser seguro para todos os tipos de sílica gel, mas é possível uma secagem mais agressiva (incluindo a secagem por microondas) para alguns géis de sílica. Siga as instruções do fabricante do gel.
• Arroz : Não funciona. É basicamente um mito que o arroz tenha poder de secagem. Um saco de arroz que você compra na loja já está bem próximo do equilíbrio de umidade com o ar, por isso tem uma capacidade mínima de extrair água do filamento (ou de um iPhone encharcado). Se você secar o arroz em um forno para retirar a água primeiro, ele funcionará até certo ponto, mas o gel de sílica é consideravelmente mais eficaz.
• Ninhada de vaquinha : A ninhada de gatinha no estilo gel de sílica é quase idêntica à sílica gel dessecante. Como o arroz, ele fica quase saturado quando você abre o recipiente, mas pode ser seco no forno para ser um bom dessecante a granel barato. A maca de gatinho do tipo argila não é tão eficaz. Tenha cuidado para espalhar o pó da ninhada em todo o seu filamento.
• Armazenamento a seco É preferível uma caixa plástica grossa com uma vedação hermética. Procure o código de reciclagem 2 (HDPE) ou 5 (PP) na caixa. Baldes de 5 litros com tampas de vedação também funcionam bem. Ziplocks e outras sacolas plásticas finas são melhores que nada, mas são permeáveis ​​à água (sim, realmente) e só podem ser utilizadas enquanto houver dessecante fresco na sacola. As caixas de acrílico / plexiglas foram vendidas por várias pessoas, mas o acrílico é muito permeável à água, por isso não recomendo essa opção.
• Ar condicionado : basta manter o ar em seu ambiente de impressão razoavelmente seco para proteger o PLA e o ABS e outros filamentos de baixa absorção. Pode ser útil comprar um monitor de umidade para entender a umidade do ambiente.

Agora, considerando a pergunta original aqui, é importante observar que o teor de umidade não é a única maneira de o filamento envelhecer ou ser danificado. O PLA, em particular, é propenso a se tornar quebradiço ao longo do tempo. Existem diferentes teorias sobre por que isso ocorre. Um é o envelhecimento químico gradual, porque o poli (ácido lático) simplesmente não é um polímero muito estável. A umidade pode contribuir para esse processo de envelhecimento, mas o verdadeiro envelhecimento químico seria irreversível, mesmo que o filamento seja posteriormente seco. Quanto isso ocorre deve depender da mistura específica de polímeros e das condições de armazenamento.

Outra teoria para o envelhecimento do PLA é que as tensões de extrusão de filamentos residuais (de serem reduzidas ao diâmetro correto e rapidamente extintas em banho-maria) estão lentamente se arrastando com o tempo. Qualquer pessoa que tenha colocado uma peça do PLA sob carga pesada por mais de algumas semanas verá o PLA se arrastar. É um polímero bastante estranho, pois "rasteja até o fracasso" e racha-se em alongamentos muito baixos, em vez de se deformar progressivamente de maneira dúctil, como a maioria dos materiais propensos a rastejamentos. Portanto, se o PLA tiver tensões significativas bloqueadas desde o processo inicial de extrusão (o que é muito comum), ele poderá se transformar em um arranjo mais frágil de moléculas de polímero ao longo do tempo. Isso explicaria o efeito do envelhecimento e explicaria por que a "secagem" às vezes rejuvenesce o PLA:

O armazenamento de PLAs em fechaduras de plástico, juntamente com o Silica Gel, ajuda na extração de água dos PLAs. Se você não tiver sílica gel, grãos de arroz podem ser outra solução para servir a esse objetivo.

Esteja ciente de que as bolsas com zíper podem não ser perfeitamente estanques ao ar ou provavelmente à umidade - mas muito melhor do que nada.

Eu tenho uma ensacadeira a vácuo de alimentos, e tenho sacos do tipo zíper selados a vácuo e os coloquei na geladeira, onde eles não mantêm seu ajuste apertado, ou seja, o ar está entrando.

Eu não fiz um estudo, mas as sacolas marcadas para o freezer devem ser melhores, eu sei que elas são mais grossas.

"America's Test Kitchen" experimentou várias sacolas e gostou das bolsas para congeladores com zíper duplo da marca Ziploc. Para minha surpresa, um carretel de filamento "apenas" cabe em uma bolsa de galão (YAY!).

Se você conseguir sacos de vácuo de alimentos verdadeiros o suficiente para um carretel para armazenamento a longo prazo, essa é a melhor maneira.

Fiquei satisfeito ao saber o que eu deveria saber, a saber, que o UV pode ser um fator - e até agora estava armazenando meu filamento dentro de uma janela leste que recebe sol.

O cloreto de cálcio é um excelente dessecante - geralmente vendido como um "desumidificador de armário" ou em climas frios, como um "sal" de fusão de gelo muito barato pela bolsa (verifique os ingredientes).

Ao absorver a umidade, o CaCl _{2 se} acumula e é prejudicial, como o couro, por isso, esvazie o líquido e refresque os cristais ocasionalmente.

Um medidor de umidade de US $ 7 pode ser comprado (Amazon, eBay, etc.) e colocado em um recipiente com filamento e dessecante para ver como está.

/ Ward C, inventor do Xmodem e BBSs

Lembre-se de que os fornos a gás produzem água quando o gás é queimado, por isso não é tão eficaz quanto um forno elétrico para secar.

O dessecante de sílica é excelente para a secagem do filamento, mas você desejará que pelo menos algumas das esferas dessecantes sejam do tipo "indicativo". Ou seja, eles mostram uma mudança de cor quando saturados com umidade. O dessecante de sílica pode ser recarregado em um forno de 220 ° F (104 ° C) e pode suportar uma temperatura mais alta do que o filamento, e expele a água quando quente, mesmo que haja muito no forno a gás. Indicando sílica é tipicamente azul ou laranja seco, rosa ou verde quando molhado. Se você possuir esferas de sílica branca com apenas uma pequena porcentagem de esferas indicadoras, elas se igualarão à umidade, de modo que as esferas indicadoras possam ser confiáveis ​​para indicar o lote inteiro. A sílica não indicadora é mais barata e pode ser aumentada com uma pequena dose de esferas indicadoras.

Eu uso um "big bag" com zíper duplo com zíper duplo (~ 5 galões) com todo o meu suprimento de filamento, junto com um saco de pano contendo 2,5 libras de contas de sílica indicativas. Mesmo que o selo ziploc não seja perfeito, a sílica manterá uma umidade baixa até ser gasta. Ele é classificado para reduzir a umidade a 40% e reter 40% em peso de água (não os 10% mencionados acima, os 40% anteriores e a umidade aumentará acima de 40%), mas na minha casa de 46% rh (umidade relativa) , minha bolsa de filamentos caiu para 15% de rh em 20 minutos (medido com um medidor de umidade HVAC). Os 2,5 libras (1,1 kg) de sílica podem absorver 1 libra de água (0,45 kg). Você pode pesar sua sílica para obter uma indicação de quanta água há nela. Guardei meu filamento em uma câmara de vácuo por uma semana enquanto esperava minha ordem de dessecante chegar, então o filamento estava bem seco antes de encher a sacola. A câmara de vácuo não é prática para armazenamento, pois você deve evacuá-la toda vez que a abrir e não aguenta muito.

Transformei o PLA inutilizável em filamento que imprimiu bem, colocando-o em forno seco por algumas horas. Eu usei 90 graus C (194 graus F), que pode estar muito quente, pois distorce o filamento redondo para ficar de lado plano, à medida que o filamento amolece e alivia o estresse. Imprimiu bem. Talvez 70 graus C (158 graus F) possam deformar menos o filamento.

Hoje, tenho uma grande caixa de plástico com rolos de filamento e três cartuchos de secagem recarregáveis ​​que mudam de cor. Assim que eles parecerem absolutamente secos, eu os conecto para recarregá-los. Pode ser insuficiente para PETG e Nylon - ainda não tenho muita experiência.