¿Se puede restaurar el PLA envejecido?

Inspirado por otra pregunta y debido al hecho de que algunos de mis filamentos enfrentarán el mismo problema cuando los vuelva a usar, ¿quería saber si hay recipientes comprobados para eliminar el agua que se ha incorporado al filamento de PLA debido a la humedad? Se sabe que el filamento estuvo demasiado expuesto a la humedad al escuchar pequeñas bocanadas durante la extrusión y / o impresiones más frágiles.

Conozco sugerencias para calentar el agua del filamento a una temperatura muy por debajo de la temperatura de transición vítrea, pero ¿alguien puede proporcionar conocimiento de primera mano o incluso evidencia?

La forma más fácil de refrescar el filamento es el aire caliente, aunque hay otras opciones.

Hay un nivel óptimo de humedad de procesamiento de fundido para cada plástico, típicamente en el rango de 0.1-0.2% de contenido de agua en peso. Pero el contenido de humedad de equilibrio de la mayoría de los plásticos en el aire húmedo puede ser más del 1%. Como consecuencia, la deshidratación con aire caliente es una práctica estándar para preparar gránulos de plástico para extrusión en la industria. Casi todos los productos de plástico moldeados por inyección y extruidos en el mundo, incluido el filamento de impresora 3D, están hechos con gránulos previamente secados. Se sopla aire caliente a través de los gránulos hasta que están por debajo del límite de humedad.

Diferentes plásticos toleran la extrusión con diferentes cantidades de humedad y absorben diferentes cantidades de humedad. También pueden tolerar diferentes temperaturas de secado. Por lo tanto, las condiciones ideales de almacenamiento y secado varían según el material.

• El PLA absorbe relativamente poca humedad, pero en ambientes húmedos puede acumular suficiente contenido de agua para causar burbujas de vapor durante la extrusión. En algunos casos, las burbujas de vapor pueden contribuir al atasco del extremo caliente. Se sabe que la humedad extrema causa hinchazón que puede aumentar el arrastre de alimentación del filamento. Es discutible si la humedad realmente causa fragilidad, o si ese es un problema de envejecimiento por separado. Las personas que mantienen sus hogares por debajo del ~ 50% de humedad relativa generalmente no tienen ningún problema. Dejar el PLA en un ambiente seco durante una o dos semanas debe volver a secarlo adecuadamente, o puede calentarse suavemente a aproximadamente 120F / 50C durante un par de horas. (Algunas personas lo secan más caliente, pero eso corre el riesgo de deformar el filamento).
• El ABS tampoco absorbe mucha agua, pero quizás un poco más que el PLA. También experimenta burbujas de vapor, pero ese suele ser el único problema. Las casas por debajo de ~ 45% HR generalmente no tienen problemas. Almacenar ABS con gel de sílice fresco durante un par de semanas lo secará. O se puede secar al horno hasta aproximadamente 180F / 80C durante un par de horas. Los HIPS pueden ser tratados de la misma manera.
• El tipo de PET utilizado en botellas de plástico se degrada rápidamente en alquitrán por hidrólisis cuando se funde con cualquier contenido significativo de agua. Por lo tanto, los filamentos de PETG se mezclan especialmente para absorber menos agua y ser menos dañados por el agua que el PET. Pero todavía existe la posibilidad de burbujas y hebras turbias debido a la expansión del vapor a temperaturas más altas, y hay alguna evidencia de que el PETG húmedo produce impresiones más débiles y más frágiles que el PETG seco. Las mezclas de diferentes fabricantes requieren condiciones diferentes: algunas personas informan que el t-glase Taulman necesita secado en horno y almacenamiento cuidadoso, mientras que Esun PETG es bastante tolerante con los niveles normales de humedad del hogar. El secado al horno a 150F / 65C debería funcionar bien.
• El nylon absorbe una gran cantidad de agua, lo que hace que se hinche considerablemente, produzca enormes burbujas de vapor, se vea turbio, se deforme más y se adhiera menos que el nylon secado adecuadamente. Es casi no imprimible cuando está mojado. Debe secarse al horno a aproximadamente 150F / 65C por más de 4 horas; el desecante no le quitará suficiente humedad. De hecho, el nylon extraerá agua del gel de sílice usado. Una vez seco, debe almacenarse con un desecante agresivo (sílice seca para huesos o preferiblemente cloruro de calcio). Solo toma unas pocas horas de exposición al aire para que se vuelva excesivamente húmedo. Se recomienda construir un sistema de alimentación de caja seca sellada para evitar el tiempo expuesto durante y entre impresiones.
• El policarbonato es similar al nylon, ya que es un absorbente de agua agresivo. Se verá turbio, producirá burbujas de vapor, se deformará más y proporcionará una capa de unión muy pobre cuando esté húmedo. Debe secarse al horno a 180F / 80C si está en un carrete de plástico (hasta 250F / 120C si se seca solo) durante más de 4 horas y luego almacenarse en una caja seca con un desecante agresivo como el nylon. Tenga en cuenta que algunas mezclas de PC modernas como Esun ePC son menos propensas a la absorción de agua, a costa de una disminución en las propiedades mecánicas.
• El PVA es básicamente destruido por la humedad del aire, ya que literalmente se disuelve en agua. Almacene en una caja seca con un desecante agresivo en todo momento.

Los filamentos compuestos deben tratarse como el material base.

Algunas opciones de secado y prevención:

• Horno : el ajuste "cálido" generalmente funcionará bastante bien. Deje que el horno se precaliente y se asiente por un tiempo, y mida la temperatura con un buen termómetro o termopar. Proteja el filamento del calor radiante directo y los puntos calientes con papel de aluminio, bandejas para galletas, etc. Los hornos eléctricos se secarán más rápido que los de gas, porque la quema de gas natural produce algo de humedad adicional. ¡No deje el horno desatendido si usa temperaturas por encima del punto de vidrio del filamento, o pueden ocurrir cosas malas!
• "Cubo de luz" : un cubo de plástico de 5 galones con una bombilla incandescente en el interior es una forma bastante efectiva de calentar suavemente el filamento de baja temperatura como PLA para su secado o almacenamiento a mediano plazo. Deje la tapa ligeramente abierta si se seca.
• Deshidratador de alimentos : funciona muy bien. Ajuste las temperaturas según las temperaturas del horno anteriores. El desafío principal es conseguir un espacio lo suficientemente grande en el interior para un carrete de filamento.
• Desecante : para que el desecante seque el filamento activamente, debe ser significativamente más atractivo para el agua que el filamento. Y la afinidad por el agua depende de cuán húmedo esté el material. Eso significa que el desecante seco puede extraer fácilmente algo de agua del filamento muy húmedo, ¡pero el desecante húmedo realmente puede dar agua al filamento! Desecante indicador recargable (como un Eva-Dry E-333unidad) es ideal. También es importante tener un desecante suficiente: el gel de sílice solo puede absorber el 10% de su peso en agua al 20% de HR. Eso significa extraer 1% de contenido de humedad de un carrete húmedo de 1 kg. ¡Debería comenzar con al menos 100 g de sílice recién horneada y completamente seca! La sílice "usada" es básicamente inútil, ya contiene demasiada agua para extraer más del filamento. Pero puede volver a secar la sílice en un horno. 250F / 120C durante 6 horas debe ser seguro para todos los tipos de gel de sílice, pero es posible un secado más agresivo (incluido el secado por microondas) para algunos geles de sílice. Siga las instrucciones del fabricante del gel.
• Arroz : no funciona. Básicamente es un mito que el arroz tiene poder de secado. Una bolsa de arroz que compra en la tienda ya está bastante cerca del equilibrio de humedad con el aire, por lo que tiene una capacidad mínima para extraer agua del filamento (o un iPhone empapado, para el caso). Si seca el arroz en un horno para expulsar el agua primero, funcionará hasta cierto punto, pero el gel de sílice es considerablemente más efectivo.
• Arena para gatos : la arena para gatos estilo gel de sílice es casi idéntica al gel de sílice desecante. Al igual que el arroz, está bastante cerca de saturado cuando abre el recipiente, pero puede secarse en el horno para ser un buen desecante a granel barato. La arena para gatos tipo arcilla no es tan efectiva. Tenga cuidado de que el polvo de la arena para gatos cubra todo su filamento.
• Almacenamiento en seco Es preferible una caja de plástico gruesa con un sello hermético. Busque el código de reciclaje 2 (HDPE) o 5 (PP) en la caja. Los cubos de 5 galones con tapas de sellado también funcionan bien. Los ziplocks y otras bolsas de plástico delgadas son mejores que nada, pero son permeables al agua (sí, realmente) y solo se puede confiar en ellos mientras haya un nuevo desecante en la bolsa. Varias personas han vendido cajas secas de acrílico / plexiglás, pero el acrílico es muy permeable al agua, por lo que no recomiendo esa opción.
• Aire acondicionado : simplemente mantener el aire en su entorno de impresión razonablemente seco protegerá el PLA y el ABS y otros filamentos de baja absorción. Puede ser útil comprar un monitor de humedad para comprender su humedad ambiental.

Ahora, considerando la pregunta original aquí, es importante tener en cuenta que el contenido de humedad no es la única forma en que el filamento puede envejecer o dañarse. PLA en particular es propenso a volverse quebradizo con el tiempo. Existen diferentes teorías sobre por qué ocurre esto. Uno es el envejecimiento químico gradual porque el poli (ácido láctico) simplemente no es un polímero muy estable. La humedad podría contribuir a ese proceso de envejecimiento, pero el verdadero envejecimiento químico sería irreversible incluso si el filamento se seca más tarde. Cuánto ocurre esto dependerá de la mezcla de polímeros específica y las condiciones de almacenamiento.

Otra teoría para el envejecimiento de PLA es que las tensiones residuales de extrusión de filamento (por ser arrastradas al diámetro correcto y enfriadas rápidamente en un baño de agua) se arrastran lentamente con el tiempo. Cualquiera que haya colocado una pieza de PLA bajo una carga pesada durante más de unas pocas semanas verá que el PLA se arrastra. Es un polímero bastante extraño en el sentido de que "se arrastrará al fracaso" y se agrietará con alargamientos muy bajos de arrastre en lugar de deformarse progresivamente de una manera dúctil como la mayoría de los materiales propensos al arrastre. Por lo tanto, si el PLA tiene tensiones significativas bloqueadas por el proceso de extrusión inicial (que es muy común), con el tiempo puede arrastrarse a una disposición más frágil de las moléculas de polímero. Eso explicaría el efecto del envejecimiento y explicaría por qué el "secado" a veces rejuvenece el PLA:

Almacenar PLA en cerraduras de plástico junto con Gel de sílice ayuda a extraer agua de los PLA. Si no tiene gel de sílice, los granos de arroz pueden ser otra solución para cumplir el propósito.

Tenga en cuenta que las bolsas con cierre de cremallera pueden no ser perfectamente herméticas o probablemente impermeables, pero mucho mejor que nada.

Tengo una ensacadora al vacío para alimentos, tengo bolsas con cierre hermético y las coloqué en el refrigerador, donde no mantienen su ajuste perfecto, es decir, el aire se filtra.

No he hecho un estudio, pero las bolsas etiquetadas para el congelador deberían ser mejores, sé que son más gruesas.

"America's Test Kitchen" probó varias bolsas, y le gustaron las bolsas de congelador de doble cremallera de la marca Ziploc. Para mi sorpresa, un carrete de filamento "simplemente" cabe en una bolsa de galones (¡YAY!).

Si puede obtener verdaderas bolsas de vacío para alimentos lo suficientemente grandes como para un carrete para almacenamiento a largo plazo, esta es la mejor manera.

Me complació saber lo que DEBO haber sabido, a saber, que la radiación UV puede ser un factor, y hasta ahora había estado almacenando mi filamento dentro de una ventana este que recibe sol.

El cloruro de calcio es un excelente desecante, a menudo vendido como un "deshumidificador de armario", o en climas fríos, como una "sal" para derretir hielo muy económica (verifique los ingredientes).

Al absorber la humedad, el CaCl _{2 forma} charcos y es dañino para el cuero, así que asegúrese de vaciar el líquido y refrescar los cristales ocasionalmente.

Se puede comprar un medidor de humedad de US $ 7 (Amazon, eBay, etc.) y colocarlo en un recipiente con filamento y desecante para ver cómo está funcionando.

/ Ward C, inventor de Xmodem y BBS

Tenga en cuenta que los hornos de gas producen agua cuando se quema el gas, por lo que no es tan efectivo como un horno eléctrico para el secado.

El desecante de sílice es excelente para secar el filamento, pero deseará que al menos algunas de las perlas desecantes sean del tipo "indicador". Es decir, muestran un cambio de color cuando están saturados de humedad. El desecante de sílice se puede recargar en un horno de 220 ° F (104 ° C), y puede soportar una temperatura más alta que el filamento, y expulsa agua cuando está caliente a pesar de que hay mucho en un horno de gas. La sílice indicadora es típicamente azul o naranja seca, rosa o verde cuando está mojada. Si tiene perlas de sílice blancas con solo un pequeño porcentaje de perlas indicadoras, se igualarán en humedad para que se pueda confiar en las perlas indicadoras para indicar todo el lote. La sílice no indicadora es más barata y se puede agregar con una pequeña dosis de perlas indicadoras.

Utilizo una "bolsa grande" ziploc doble con cremallera doble (~ 5 galones) con todo mi suministro de filamento dentro, junto con una bolsa de tela con 2.5 libras de perlas de sílice indicadoras. Incluso si el sello ziploc no es perfecto, la sílice mantendrá una humedad baja hasta que se gaste. Está clasificado para reducir la humedad al 40% y mantener el 40% en peso en agua (no el 10% mencionado anteriormente, más del 40% de agua y la humedad aumentará más del 40%), pero en mi casa de 46% de humedad relativa (humedad relativa) , mi bolsa de filamento cayó al 15% de humedad relativa en 20 minutos (medido con un medidor de humedad HVAC). Las 2.5 libras (1.1 kg) de sílice pueden absorber 1 libra de agua (0.45 kg). Puede pesar su sílice para obtener una indicación de la cantidad de agua que contiene. Almacené mi filamento en una cámara de vacío durante una semana mientras esperaba que llegara mi pedido de desecante, así que el filamento estaba bastante seco antes de llenar la bolsa. La cámara de vacío no es práctica para el almacenamiento, ya que debe evacuarla cada vez que la abre, y no tiene mucha capacidad.

He convertido el PLA inutilizable en filamento que se imprimió bien al ponerlo en un horno seco durante un par de horas. He usado 90 grados C (194 grados F), que pueden estar demasiado calientes, ya que distorsiona el filamento redondo para que quede plano mientras el filamento se suaviza y alivia el estrés. Se imprime bien. Quizás 70 grados C (158 grados F) deformarían menos el filamento.

Hoy tengo un gran recipiente de plástico con rollos de filamento y tres cartuchos de secado recargables que cambian de color. Tan pronto como se vean más que absolutamente secos, los enchufo para recargar. Puede ser insuficiente para PETG y Nylon. Todavía no tengo mucha experiencia.