Le PLA vieilli peut-il être remis à neuf?

Inspiré par une autre question et étant donné que certains de mes filaments seront confrontés au même problème lorsque je les utiliserai à nouveau, je voulais savoir s'il existe des recettes éprouvées pour se débarrasser de l'eau qui a été incorporée au filament PLA de l'humidité? On sait que le filament a été trop exposé à l'humidité lorsqu'il entend de petites bouffées lors de l'extrusion et / ou des empreintes plus cassantes.

Je connais des suggestions pour chauffer l'eau du filament à une température bien inférieure à la température de transition vitreuse, mais quelqu'un peut-il fournir des connaissances de première main ou même des preuves?

L'air le plus simple pour rafraîchir le filament est l'air chaud, bien qu'il existe d'autres options.

Il existe un niveau d'humidité optimal pour le traitement à l'état fondu pour chaque plastique, généralement dans la plage de 0,1 à 0,2% en poids d'eau. Mais la teneur en humidité d'équilibre de la plupart des plastiques dans l'air humide peut être plus proche de 1%. En conséquence, la déshydratation à l'air chaud est une pratique courante pour préparer des pastilles de plastique pour l'extrusion dans l'industrie. Presque tous les produits en plastique moulés par injection et extrudés dans le monde - y compris les filaments d'imprimante 3D - sont fabriqués avec des pastilles pré-séchées. De l'air chaud est soufflé à travers les pastilles jusqu'à ce qu'elles soient inférieures à la limite d'humidité.

Différents plastiques tolèrent l'extrusion avec différentes quantités d'humidité et absorbent différentes quantités d'humidité. Ils peuvent également tolérer différentes températures de séchage. Les conditions idéales de stockage et de séchage varient donc selon le matériau.

• Le PLA absorbe relativement peu d'humidité, mais dans des environnements humides, il peut accumuler suffisamment d'eau pour provoquer des bulles de vapeur pendant l'extrusion. Dans certains cas, des bulles de vapeur peuvent contribuer au blocage des extrémités chaudes. Une humidité extrême est connue pour provoquer un gonflement qui peut augmenter la traînée d'alimentation des filaments. On peut se demander si l'humidité cause réellement de la fragilité, ou s'il s'agit d'un problème de vieillissement distinct. Les personnes qui gardent leur maison en dessous de ~ 50% d'humidité relative n'ont généralement aucun problème. Laisser le PLA dans un environnement sec pendant une semaine ou deux devrait le sécher à nouveau correctement, ou il peut être chauffé doucement à environ 120F / 50C pendant quelques heures. (Certaines personnes le font sécher plus chaud. Mais cela risque de déformer le filament.)
• L'ABS n'absorbe pas non plus beaucoup d'eau, mais peut-être un peu plus que le PLA. Il éprouve également des bulles de vapeur, mais c'est généralement le seul problème. Les maisons en dessous de ~ 45% HR n'ont généralement pas de problèmes. Le stockage d'ABS avec du gel de silice frais pendant quelques semaines le fera sécher. Ou il peut être séché au four jusqu'à environ 180F / 80C pendant quelques heures. HIPS peut être traité de la même manière.
• Le type de PET utilisé dans les bouteilles en plastique est rapidement dégradé en goudron par hydrolyse lorsqu'il est fondu avec une teneur en eau importante. Ainsi , PETG filaments sont spécialement mélangés pour absorber moins d' eau et d'être moins endommagés par l' eau que le PET. Mais il y a toujours la possibilité de bulles et de brins nuageux en raison de l'expansion de la vapeur à des températures plus élevées, et il existe des preuves que le PETG humide produit des impressions plus faibles et plus cassantes que le PETG sec. Les mélanges de différents fabricants nécessitent des conditions différentes: certaines personnes signalent que le t-glase Taulman a besoin d'un séchage au four et d'un stockage soigné, tandis que le PETG Esun est assez tolérant aux niveaux d'humidité domestique normaux. Le séchage au four à 150F / 65C devrait bien fonctionner.
• Le nylon absorbe une énorme quantité d'eau, ce qui la fait gonfler considérablement, produire des bulles de vapeur massives, avoir l'air trouble, se déformer plus et adhérer moins que le nylon correctement séché. Il est presque impossible à imprimer lorsqu'il est mouillé. Il doit être séché au four à environ 150F / 65C pendant plus de 4 heures - le dessicant n'en retirera pas assez d'humidité. En fait, le nylon extraira l'eau du gel de silice utilisé! Une fois sec, il doit être conservé avec un dessicant agressif (soit de la silice sèche pour les os, soit de préférence du chlorure de calcium). Il ne faut que quelques heures d'exposition à l'air pour qu'il devienne excessivement humide. Il est fortement recommandé de créer un système d'alimentation étanche pour boîtes sèches afin d'éviter le temps d'exposition pendant et entre les impressions.
• Le polycarbonate est similaire au nylon en ce qu'il est un absorbeur d'eau agressif. Il aura l'air trouble, produira des bulles de vapeur, se déformera davantage et fournira une très mauvaise adhérence des couches lorsqu'il est humide. Il doit être séché au four à 180F / 80C s'il est sur une bobine en plastique (jusqu'à 250F / 120C s'il est séché seul) pendant 4 heures et plus, puis stocké dans une boîte sèche avec un dessicant agressif comme le nylon. Notez que certains mélanges PC modernes comme Esun ePC sont moins sujets à l'absorption d'eau, au prix d'une certaine diminution des propriétés mécaniques.
• Le PVA est essentiellement détruit par l'humidité de l'air, car il se dissout littéralement dans l'eau. Conserver dans une boîte sèche avec un dessicant agressif à tout moment.

Les filaments composites doivent être traités comme le matériau de base.

Quelques options de séchage et de prévention:

• Four : Le réglage "chaud" fonctionne généralement assez bien. Laissez le four préchauffer et décanter pendant un certain temps, et mesurez la température avec un bon thermomètre ou thermocouple. Protégez le filament du chauffage radiant direct et des points chauds avec du papier d'aluminium, des plaques à biscuits, etc. Les fours électriques sèchent plus rapidement que les fours à gaz, car la combustion du gaz naturel produit de l'humidité supplémentaire. Ne laissez pas le four sans surveillance si vous utilisez des températures supérieures à la pointe de verre du filament, ou de mauvaises choses peuvent se produire!
• «Seau léger» : un seau en plastique de 5 gallons avec une ampoule à incandescence à l'intérieur est un moyen assez efficace de réchauffer doucement le filament à basse température comme le PLA pour le séchage ou le stockage à moyen terme. Laissez le couvercle légèrement ouvert en cas de séchage.
• Déshydrateur alimentaire : Fonctionne très bien. Réglez les températures selon les températures du four ci-dessus. Le principal défi consiste à obtenir un espace suffisamment grand à l'intérieur pour une bobine de filament.
• Dessiccant : Pour que le dessicant sèche activement le filament, il doit être beaucoup plus attrayant pour l'eau que le filament. Et l'affinité pour l'eau est fonction de l'humidité du matériau. Cela signifie que le dessiccant sec peut facilement extraire de l'eau du filament très humide, mais le dessicant humide peut en fait donner de l'eau au filament! Indicateur déshydratant rechargeable (comme un Eva-Dry E-333unité) est idéal. Il est également important d'avoir suffisamment de dessicant: le gel de silice ne peut absorber que 10% de son poids en eau à 20% HR. Cela signifie que pour extraire 1% d'humidité d'une bobine humide de 1 kg, vous devez commencer avec au moins 100 g de silice fraîche et séchée au four! La silice "usagée" est fondamentalement inutile, elle contient déjà trop d'eau pour tirer plus du filament. Mais vous pouvez sécher à nouveau la silice dans un four. 250F / 120C pendant 6 heures devrait être sans danger pour tous les types de gel de silice, mais un séchage plus agressif (y compris un séchage micro-ondes) est possible pour certains gels de silice. Suivez les instructions du fabricant du gel.
• Rice : ne fonctionne pas. C'est fondamentalement un mythe que le riz a un pouvoir de séchage. Un sac de riz que vous achetez au magasin est déjà assez proche de l'équilibre d'humidité avec l'air, il a donc une capacité minimale pour extraire l'eau du filament (ou d'un iPhone trempé, d'ailleurs). Si vous séchez le riz dans un four pour chasser d'abord son eau, cela fonctionnera dans une certaine mesure, mais le gel de silice est considérablement plus efficace.
• Litière Kitty : style de gel de silice litière pour chat est presque identique à un gel de silice déshydratant. Comme le riz, il est assez proche de saturé lorsque vous ouvrez le récipient, mais peut être séché au four pour être un bon dessiccateur en vrac bon marché. La litière pour chat de type argile n'est pas aussi efficace. Faites attention de ne pas mettre de poussière de litière sur votre filament.
• Stockage au sec Une boîte en plastique épaisse avec un joint étanche à l'air est préférable. Recherchez le code de recyclage 2 (HDPE) ou 5 (PP) sur la boîte. Les seaux de 5 gallons avec couvercles hermétiques fonctionnent également très bien. Les fermetures à glissière et autres sacs en plastique minces valent mieux que rien, mais sont perméables à l'eau (oui, vraiment) et ne peuvent être utilisés que tant qu'il y a du déshydratant frais dans le sac. Les boîtes sèches en acrylique / plexiglas ont été vendues par diverses personnes, mais l'acrylique est très perméable à l'eau, donc je ne recommande pas cette option.
• Climatisation : Le simple fait de garder l'air dans votre environnement d'impression raisonnablement sec protégera le PLA et l'ABS et les autres filaments à faible absorption. Il peut être utile d'acheter un moniteur d'humidité pour comprendre votre humidité ambiante.

Maintenant, compte tenu de la question d'origine ici, il est important de noter que la teneur en humidité n'est pas la seule façon dont le filament peut vieillir ou être endommagé. Le PLA en particulier a tendance à devenir cassant avec le temps. Il existe différentes théories pour expliquer pourquoi cela se produit. L'une est le vieillissement chimique progressif car le poly (acide lactique) n'est tout simplement pas un polymère très stable. L'humidité pourrait contribuer à ce processus de vieillissement, mais le véritable vieillissement chimique serait irréversible même si le filament est ensuite séché. La quantité de ce phénomène doit dépendre du mélange de polymères et des conditions de stockage spécifiques.

Une autre théorie du vieillissement au PLA est que les contraintes résiduelles d'extrusion des filaments (du fait qu'elles soient réduites au diamètre correct et rapidement trempées dans un bain d'eau) progressent lentement au fil du temps. Quiconque a placé une pièce en PLA sous forte charge pendant plus de quelques semaines verra le fluage du PLA. C'est un polymère assez étrange en ce qu'il "fluage jusqu'à rupture" et se fissure à des allongements de fluage très faibles plutôt que de se déformer progressivement de manière ductile comme la plupart des matériaux sujets au fluage. Donc, si le PLA a des contraintes importantes bloquées par le processus d'extrusion initial (ce qui est très courant), il peut se glisser dans un arrangement plus fragile de molécules de polymère au fil du temps. Cela expliquerait l'effet du vieillissement et expliquerait pourquoi le "séchage" rajeunit parfois le PLA:

Le stockage des PLA dans des fermetures à glissière en plastique avec du gel de silice aide à l'extraction de l'eau des PLA. Si vous n'avez pas de gel de silice, les grains de riz peuvent être un autre moyen de contourner le problème.

Sachez que les sacs zippés peuvent ne pas être parfaitement étanches à l'air ou probablement étanches à l'humidité - mais bien mieux que rien.

J'ai un ensacheuse sous vide et j'ai des sacs à fermeture éclair sous vide et les ai placés dans le réfrigérateur, où ils ne maintiennent pas leur ajustement serré, c'est-à-dire que l'air s'infiltre.

Je n'ai pas fait d'étude, mais les sacs étiquetés pour le congélateur devraient être mieux, je sais qu'ils sont plus épais.

"America's Test Kitchen" a essayé différents sacs et a aimé les sacs de congélation à double fermeture éclair de la marque Ziploc. À mon grand étonnement, une bobine de filament s'adapte "juste" à un sac de gallon (YAY!).

Si vous pouvez obtenir de vrais sacs pour aliments sous vide suffisamment grands pour une bobine pour un stockage à long terme, c'est le meilleur moyen.

J'ai été ravi d'apprendre ce que J'aurais dû savoir, à savoir que les UV peuvent être un facteur - et jusqu'à présent, j'avais stocké mon filament à l'intérieur d'une fenêtre est qui reçoit le soleil.

Le chlorure de calcium est un excellent dessiccant - souvent vendu comme "déshumidificateur de placard", ou dans les climats froids, comme "sel" de fonte de glace très bon marché (vérifiez les ingrédients).

En absorbant l'humidité, les flaques de CaCl ₂ sont nocives pour le cuir, alors assurez-vous de vider le liquide et de rafraîchir les cristaux de temps en temps.

Une jauge d'humidité de 7 $ US peut être achetée (Amazon, eBay, etc.) et placée dans un récipient avec filament et dessiccant pour voir comment elle fonctionne.

/ Ward C, inventeur de Xmodem & BBSs

Gardez à l'esprit que les fours à gaz produisent de l'eau lorsque le gaz est brûlé, il n'est donc pas aussi efficace qu'un four électrique pour le séchage.

Le déshydratant de silice est excellent pour sécher le filament, mais vous voudrez qu'au moins certaines des perles déshydratantes soient de type "indicateur". C'est-à-dire qu'ils montrent un changement de couleur lorsqu'ils sont saturés d'humidité. Le déshydratant de silice peut être rechargé dans un four à 220 ° F (104 ° C), et peut résister à une température plus élevée que le filament, et il expulse l'eau lorsqu'il est chaud, même s'il y en a beaucoup dans un four à gaz. Indiquant que la silice est généralement bleue ou orange sèche, rose ou verte lorsqu'elle est mouillée. Si vous avez des perles de silice blanches avec seulement un petit pourcentage de perles indicatrices, elles s'égaliseront en humidité, de sorte que les perles indicatrices peuvent être fiables pour indiquer pour l'ensemble du lot. La silice non indicatrice est moins chère et peut être enrichie d'une petite dose de billes indicatrices.

J'utilise un "grand sac" ziploc à double fermeture à glissière x-large (~ 5 gallons) avec toute ma réserve de filament à l'intérieur, ainsi qu'un sac en tissu contenant 2,5 livres de billes de silice. Même si le joint ziploc n'est pas parfait, la silice maintiendra une faible humidité jusqu'à épuisement. Il est conçu pour réduire l'humidité à 40% et contenir 40% en poids d'eau (pas les 10% mentionnés ci-dessus, 40% d'eau et l'humidité dépasseront 40%), mais dans ma maison de 46% d'humidité relative (humidité relative) , mon sac de filaments a chuté à 15% HR en 20 minutes (mesuré avec un humidimètre HVAC). Les 2,5 livres (1,1 kg) de silice peuvent absorber 1 livre d'eau (0,45 kg). Vous pouvez peser votre silice pour avoir une idée de la quantité d'eau qui s'y trouve. J'ai stocké mon filament dans une chambre à vide pendant une semaine en attendant l'arrivée de ma commande de dessicant, donc le filament était assez sec avant de remplir le sac. La chambre à vide n'est pas pratique pour le stockage car vous devez l'évacuer à chaque fois que vous l'ouvrez et elle ne tient pas beaucoup.

J'ai transformé du PLA inutilisable en filament qui s'est bien imprimé en le mettant dans un four sec pendant quelques heures. J'ai utilisé 90 degrés C (194 degrés F), qui peuvent être trop chauds car ils déforment le filament rond pour être plat tandis que le filament s'adoucit et soulage les contraintes. Il a bien imprimé. Peut-être que 70 degrés C (158 degrés F) déformeraient moins le filament.

Aujourd'hui, j'ai un grand bac en plastique avec des rouleaux de filament et trois cartouches de séchage rechargeables de couleur changeante. Dès qu'ils paraissent autres qu'absolument secs, je les branche pour les recharger. Cela peut être insuffisant pour le PETG et le nylon - je n'ai pas encore beaucoup d'expérience.