Растворитель пластика

При использовании ацетона, будь то метод погружения или обработка паром растворителя, необходимо предоставить готовой модели время для проветривания. Это делается для того, чтобы внешняя поверхность изделия успела достаточно затвердеть. В противном случае любое физическое воздействие может привести к серьезным повреждениям и деформации формы изделия.

Постобработка 3D моделей, напечатанных на 3D принтерах

Несмотря на все преимущества технологии FDM (Fused Deposition Modeling) в 3D-печати, существует одна общепризнанная проблема, с которой сталкиваются практически все пользователи данных принтеров — это ребристая текстура внешних поверхностей моделей. Эта подчас неприятная особенность объясняется самой природой технологии печати, при которой модель формируется наложением слоев пластика, последовательно один на другой. Даже при попытках уменьшить толщину слоя до минимальных значений полностью избавиться от ребристости внешней поверхности не удастся.

К счастью, существуют различные методы обработки поверхности объектов, включая механическую, химическую и нанесение шпатлевки с последующей механообработкой. Ниже мы подробно рассмотрим некоторые из этих методов.

Процесс сглаживания поверхности основан на способности термопластики размягчаться и плавиться под воздействием определенных химических веществ и высоких температур.

После печати моделей часто возникает необходимость в их склеивании, поскольку изделия обычно печатаются по частям из-за ограниченных размеров области печати 3D принтера. Более подробно о том, какой клей выбрать для различных пластиков, можно прочитать в статье о клеях для пластиков.

Информацию о покраске моделей можно найти в соответствующей статье.

Удаление поддержек и шлифовка

Для начала необходимо аккуратно удалить поддерживающие конструкции с помощью кусачек. Если ваш 3D-принтер оснащен двойным экструдером, вы можете печатать опорные конструкции из легко растворимого материала. Обычно с этой целью используются PVA (поливиниловый спирокатон) и HIPS (полистирол с высоким ударопрочностью) пластики; первый благополучно растворяется в воде, а второй — в D-лимонене. Благодаря подобному подходу в 3D-печати опоры не оставляют следов и не влияют на качество поверхности отпечатка, хотя это может увеличить время печати. Если же опоры выполнены из того же материала, что и основная модель, некоторые дефекты могут все равно остаться, особенно если у модели сложная геометрия.

После удаления или растворения поддержек следующим шагом станет шлифовка, которая поможет сгладить поверхность детали и удалить все видимые дефекты, такие как пятна или следы от опор. Начальная зернистость наждачной бумаги зависит от высоты слоя и общей качества печати. Для толщины слоя 0,2 мм и ниже или в случае печати без ощутимых дефектов шлифовку можно начинать с зернистости 150. Если присутствуют заметные дефекты или объект был напечатан с высотой слоя более 0,3 мм, рекомендуется начать с зернистости 100.

Шлифование должно продолжаться до достижения зернистости 2000, следуя общепринятой градации. Один из подходов – переход от зернистости 220 до 400, затем к 600, 1000 и наконец до 2000. Рекомендуется использовать влажную шлифовку для предотвращения повреждения детали из-за трения. Если детали FDM отшлифованы до зернистости 5000, они приобретут гладкую блестящую поверхность.

Совет: всегда шлифуйте поверхность детали небольшими круговыми движениями и старайтесь делать это равномерно. Иногда может возникнуть желание шлифовать перпендикулярно или параллельно слоям печати, но такой подход может привести к образованию бороздок или углублений на детали. Если поверхность обесцвечивается или на ней появляются множественные царапины в процессе шлифовки, можно использовать фен, чтобы аккуратно нагреть отпечаток и смягчить его поверхность.

Andy_PL

Регистрация 12 апреля 2020 года Сообщения 1,487 Реакции 570 Репутация 51 Страна: Украина

Регистрация 1 января 2021 года Сообщения 2,539 Реакции 1,138 Репутация 70 Страна: Украина Город: Берег ЧМ Имя: Игорь

Можете показать просто поверхность и выложить фото?
Я сталкиваюсь с такой же проблемой, как и Слава — есть трещина. Дихлорэтан не подходит. Края будут некрасивыми, это будет смотреться ужасно. Поверхность мутная и неаккуратная.

Сергей Русаков

Регистрация 11 октября 2019 года Сообщения 976 Реакции 811 Репутация 49 Страна: Россия

Можете просто показать проходимую поверхность и добавить фото?
Та же проблема, что и у Славы — имеется трещина. Дихлорэтан бессилен. Края, приклеенные им, выглядят отвратительно. Они мутные и поверхность оставляет желать лучшего.

Подтверждаю. Я даже пытался создать вакуум, чтобы дихлорэтан всосался в трещину, но это не сработало.
Трещина вызывает большое раздражение.

Химическая сварка пластиков

Традиционно, когда возникает необходимость соединить несколько кусочков пластика, применяют различные методы. Некоторые из них показаны на изображении ниже:

В промышленности часто применяются методы сварки, основанные на физических процессах, таких как ультразвуковая или лазерная сварка, а также механическое соединение. Значительно реже используются адгезионные методы соединения, такие как клеи, расплавы или полимерные растворы. Эти методы применяются при сборке пластиковых витрин в магазинах или при склейке различных аквариумов, кофров и чехлов. Но самыми, наверное, известными применителями данного метода являются DIY-еры, или по-нашему, самодельщики. Еще со времен СССР изобретатели и просто мастера всех мастей вместе соединяли корпуса своих поделок из оргстекла с использованием дихлорэтана. С приходом доступных 3D-принтеров растворы полимеров снова заняли свое место в масштабах создания спинальных опор, которые формируются при печати и которые необходимо удалять в готовом изделии. Не всегда этот процесс можно осуществить механически, поэтому часто в дело вступает Растворитель пластмасс.

Примечание: касается лично меня, что несмотря на возможность напечатать модель на 3D-принтере, я по-прежнему предпочитаю старые добрые методы склеивания оргстекла, когда необходимо изготовить какой-либо контейнер или предмет без кривых Безье. На платформе КДПВ действительно демонстрируется наглядный пример подобного быстрого решения, когда использовался красный раствор оргстекла (PMMA) из колбочки.

Таким образом, химическая сварка пластика представляет собой процесс объединения размягченных с помощью растворителя поверхностей пластмасс. Растворитель временно переводит полимер в разряженное состояние при комнатной температуре. На этом этапе полимерные цепи могут свободно перемещаться в жидкости и смешиваться с другими растворенными цепями. После некоторого времени растворитель, действуя через диффузию и испарение, проникает в полимер и начинает мигрировать в окружающую среду, что приводит к уплотнению полимерных цепей и утрате их подвижности. Замороженный клубок спутанных полимерных цепей становится тем самым сварным швом в случае данного типа сварки. Механизм процесса растворения пластика показан на изображении ниже:

Обычно нормальное растворение включает в себя несколько стадий: стадию проникновения растворителя, стадию набухания полимера и стадию диффузии полимера в растворитель. Поначалу застекловавшийся полимер содержит множество микроканалов и отверстий молекулярных размеров, образующих так называемый инфильтрационный слой.

При контакте с растворителем он заполняет эти каналы и отверстия, запуская процесс диффузии, при этом новые каналы не образуются. Схематически, такой поверхностный слой растворяющегося полимера выглядит так: (по сути, клей представляет собой гелеобразную массу, находящуюся между твердым полимером и жидким растворителем).

С механизмом, надеюсь, стало более понятно. Теперь подошло время ко всему конкретному, к тому, какие продукты и чем можно применять. В теоретической части я кратко объяснил процесс определения растворителя для определенного типа полимера. Получается, что универсальной таблицы для растворения полимеров пока не существует.

Техника безопасности при работе с растворителями

Так как растворители — это вещества, которые весьма далеки от свежего аромата цветущей сакуры, то вопрос техники безопасности при их использовании становится особенно актуальным. Печально наблюдать, как молодые люди иногда работают без всяких средств защиты, используя такие вещества, как ацетон, хлороформ или даже бензол. Правила по технике безопасности, как известно, «писаны кровью».

Основные способы проникновения растворителей (и их паров) в организм человека — через органы дыхания или кожные покровы. Различные отклонения (например, случайный прием внутрь) я не рассматриваю, так как в здравом уме человек не станет пить бензол. Упомянутые реагенты обладают прежде всего наркотическим действием, вызывают выраженное раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и глаз, и умеренное раздражение кожи. Лучший способ защиты — трудиться в условиях с приточной и вытяжной вентиляцией, а также в специальных боксах. Часто в специализированных мастерских или лабораториях уже предусмотрены вытяжные шкафы.

Если создание необходимой вентиляции невозможно, то работающим с органическими растворителями рекомендуется предоставлять средства индивидуальной защиты: респираторы, противогазы и кислородно-изолирующие устройства в зависимости от концентрации паров. В большинстве случаев пары растворителей отлично задерживаются активированным углем и другими сорбентами. Поэтому не зря раньше некоторые растворители использовались для оценки сорбционной способности материалов (так называемый эксикаторный метод). Я лично проверял сорбционную способность активированного угля в отношении поглощения тетрахлорметана CCl₄. Большую часть паров могут задержать противогазы с коробками класса А или маски-респираторы с аналогичными фильтрами. Вот пример такой маски:

При выборе маски обратите внимание на описание, которое должно содержать что-то вроде «защищает от паров органических соединений (бензин, керосин, ацетон, бензол и его гомологи, ксилол, сероуглерод и т.д.), а также от фосфор- и хлорорганических ядохимикатов, пыли, дыма и тумана«. Однако к такой маске желательно дополнительно использовать герметичные очки, стекла которых лучше обрабатывать раствором, содержащим желатин, сахар и воду в соотношении 2:20:50, чтобы предотвратить запотевание. Конечно, если позволяет бюджет, лучше сразу приобрести промышленный фильтрующий противогаз или защитную панорамную маску, чтобы решить сразу две проблемы — сэкономить деньги на очках.

Упомянутая уже панорамная маска (предоставляющая отличную видимость по сравнению с устаревшими противогазами из советского времени):

Тот же вариант, только с обратной стороны

И моя гордость — фильтрующая коробка с защитой от паров ртути.

Следующий по значимости после органов дыхания уязвимый участком при работе с растворителями являются открытые участки кожи. Даже если ваше лицо защищено противогазом, руки остаются открытыми. Многие растворители легко проникают через кожу (такие как толуол или тетрагидрофуран) и могут вызывать серьезные дерматиты и экземы (например, бензол, хлористый метилен, хлороформ и т.д.). Поэтому оптимальным решением становится использование а) защитных перчаток (перчатки из поливинилового спирта — для хлорорганических веществ; остальные, такие как латексные или нитриловые, подходят только для спиртов и кетонов) и б) применение специальных защитных мазей и паст.

Выбор подходящего клея для труб

Специальные клеевые составы, предназначенные для канализационных и водопроводных систем, часто называют холодной сваркой. Эти виды продукта способны равномерно распределять нагрузку по шву, повышая тем самым прочность соединения и продлевая срок службы труб. Клей вызывает реакцию растрескивания растворителя с ПВХ или другими пластиками. В процессе размягчения стенки происходит слияние, при этом происходит расплавление основания, что также называют химической сваркой. Таким образом, герметизация стыков будет надежной на 100%.

Все клеи обычно делят на две группы:

1. Клеи-расплавы для сантехники. Они могут также применяться для склеивания водопроводных труб из ПВХ и канализационных труб.
2. Клеи холодного применения. Эти материалы предназначены для труб с холодной водой.

Производители также разделяют клеи на те, которые предназначены для мягких материалов (например, гофрированные трубы), и те, которые подходят для твердых изделий. Другая классификация выглядит следующим образом:

• продукты, способные устранять зазоры до 0,8 мм между трубой и фитингом;
• материалы, предназначенные для использования без зазоров (расстояние между фитингом и трубой не должно превышать 0,1 мм).

Как правило, большие зазоры возникают на стыке между канализационной системой и внешней водопроводной системой, где используются трубы большого диаметра и раструбные фитинги. Небольшие зазоры более характерны для внутренних систем водоснабжения и отопления.

Выбор клея для пайки зависит от нескольких факторов:

• где именно установлены трубы — условия эксплуатации могут различаться по уровню загрязнения, температуре жидкости, влажности и температуре окружающей среды;
• давление воды — разные составы могут выдерживать разные уровни давления;
• нагрузочные характеристики — если труба подвержена перемещениям из-за изменения эластичности, необходим специальный клей;
• степень повреждения — многие составы могут не подходить для бытового применения.

Клей для полипропиленовых труб

Процесс склеивания данного типа материала практически не отличается от технологии соединения труб из ПВХ. Клеи для полипропилена могут быть аналогичными. Один из наиболее известных продуктов — «Тангит». Под этой маркой предлагается множество однокомпонентных средств, которые нужно просто нанести на поверхность трубы. Есть также двухкомпонентные продукты, которые необходимо смешивать перед использованием. Они, как правило, более надежны и обеспечивают наилучшее соединение, но требуют больше усилий для работы. Вот список других хороших клеев для полипропиленовых изделий:

1. Cosmoplast 500. Однокомпонентный прозрачный клей, который используется как в быту, так и в индустриальных целях. Его качество адгезии отличное и позволяет располагать детали даже под углом (клей предназначен для угловых соединений труб). Недостаток заключается в очень быстром начальном срабатывании — всего 3-5 секунд. Полная полимеризация занимает 16 часов.
2. Dow Corning 7091. Это клей-герметик, соединение, выполненное с его помощью, будет прочным даже под воздействием воды и перепадов температур.
3. WEICON Easy-Mix PE-PP. Двухкомпонентная смесь для всех типов пластиковых труб, основанная на метил акрилате. Она отвердевает в течение 24 часов, а первичное схватывание происходит за 30 секунд.

Растворители для пластмасс

Существует множество органических растворителей, которые эффективно сохраняют пластиковые детали.

1. Спирты. Эти органические химические соединения безопасны для работы, и можно не опасаться повреждения пластиковых поверхностей. После обработки на модели не останется даже следа от спирта.
2. Диметилсульфоксид, или ДСМО. Это бесцветная жидкость без запаха, широко используемая в химии и фармацевтике. Prеобразовав ее в жидкое состояние, можно работать без опасений за сохранность пластика.
3. Уайт-спирит, это продукт, получаемый от перегонки сырой нефти. Он применяется в промышленности для разбавления масляных красок, эмалей и лаков. Он не растворяет пластики и может использоваться для растворения других компонентов. Используя этот растворитель, можно не волноваться о сохранности изделий из пластика.
4. В экстренных случаях можно использовать жидкость для снятия лака с ногтей без ацетона. Она широко доступна в косметичках женщин и продается в аптеках, а иногда и в продуктовых магазинах или парфюмериях.

При работе с пластиковыми поверхностями, если цель не состоит в том, чтобы растворить, склеить, изменить форму или повредить их, не рекомендуется использовать ацетон. Это может привести к коррозии пластика и его повреждению.

Тем не менее, в некоторых случаях ацетон все-таки может пригодиться, поскольку его часто используют в быту:

Ацетон. Это бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость, применяемая в производстве и в качестве растворителя. Важно знать, что его можно использовать только на поверхностях с тефлоновым покрытием. Поэтому, если вы не уверены в материале поверхности, лучше удостовериться, что это действительно пластик, чтобы избежать повреждения структуры.

Что можно использовать для растворения пластика?

Теперь давайте поговорим о растворителях, которые могут растворить пластик:

1. Дихлорметан (ДХМ). Это универсальное вещество известно уже много лет. Оно может растворять пластик в бытовых условиях. Особенно хорошо ДХМ справляется с PLA, однако имеет ряд недостатков. Например, важно избегать контакта с щелочными металлами, так как это может привести к взрыву. Рекомендуется работать с данным веществом только под вытяжным шкафом. Это относительно токсичная жидкость, поэтому не следует допускать контакта с кожей или вдыхания паров. Время воздействия нужно свести к минимуму, чтобы избежать ущерба для здоровья.
2. D-лимонен. Это самый безопасный растворитель среди всех веществ, используемых в переработке пластиков. Он совершенно безвреден для человека, но только при строгом соблюдении всех инструкций и мер безопасности. Имеет мягкий цитрусовый аромат, что делает взаимодействие с ним более комфортным.

Вне зависимости от выбранного растворителя, необходимо соблюдать все меры предосторожности, чтобы избежать не только порчи продукта, но и причинения серьезного вреда здоровью.

• Как удалить старый или свежий плиточный клей со стен: Очистка плиточного клея
• Как долго сохнут жидкие ногти?
• 12 лучших клеев для дерева
• Как развести обойную пасту в воде
• Что делать, если после ремонта видны швы обоев?
• Как определить влажность пиломатериалов?
• Клей для линолеума
• Как приклеить линолеум к бетонному полу и сделать это правильно

Ручная полировка

Если вам не нравится метод обработки паром, вы можете использовать ручную полировку, нанося растворитель на кусок ткани.

Лучше всего подойдут белые тряпки (без окрашивания), без ворса, которые предназначены исключительно для этой цели, так как на них будет накапливаться PLA, и для других целей они уже не пригодны.

После того как вы нашли подходящий кусок ткани, наденьте нитриловые или неопреновые перчатки, выйдите в хорошо проветриваемое помещение или на улицу и смочите ткань дихлорметаном. Теперь, используя эту влажную тряпку, аккуратно полируйте деталь. Конечный результат будет зависеть от направления ваших движений, прилагаемой силы и текстуры ткани, то есть насколько она жестка. Если нет особых требований, рекомендуется полировка круговыми движениями.

Затем объект должен высохнуть, чтобы лишний дихлорметан испарился с поверхности, — и работа будет завершена.

На фотографии представлен пример отполированного акульего зуба, который был напечатан на 3D-принтере Makerbot Replicator 2 с использованием белого PLA.

Данные фотографии сделаны с помощью макросъемки и обладают небольшой глубиной резкости, что позволяет выделить основные детали, хотя по краям изображение может быть размытым.

Полированию подверглась только центральная часть зуба — тот участок, который выделяется. Сравните его с левым краем, который не подвергался полировке, где отчетливо видны слои распечатки.

Очевидно, что чем меньше ваш объект и чем выше разрешение печати (при правильной калибровке), тем меньше времени вам потребуется для доводки, чтобы получить гладкую и блестящую поверхность.

Также на фото видно, что обработанная поверхность немного обесцвечена. Это произошло из-за взаимодействия с тряпкой, которая не была абсолютно белой — на ней был какой-то цветной узор, и этот цвет вступил в реакцию с растворителем вместе с пластиком.

Дополнение: Другие методы постобработки

Следует также отметить, что PLA легко обрабатывается с помощью обычной наждачной бумаги. В некоторых случаях такого подхода вполне достаточно, чтобы поверхность стала нужной, особенно если необходимо только удалить следы от поддержек или аналогичные дефекты. Подобная шлифовка будет весьма полезна также перед химической обработкой. Просто пройдитесь наждачкой по проблемным местам и особенно крупным артефактам, а затем продолжайте обработку, как описано выше. Это позволит эффективно сэкономить время и реактивы, а также обеспечить более точную доводку без значительных искажений геометрии.

Детали из PLA также можно склеивать различными клеями; у нас хорошо получались работы с использованием эпоксидных клеев и Super Glue (суперклея), который на самом деле представляет собой именно этилцианоакрилат.

Желаем удачи! Безопасной работы! Гладкой печати!