Исследование водопоглощения пластиков.

Подписаться на 3Dtoday
vadik1000
Идет загрузка
Загрузка
05.08.18
1929
20
Техничка
45
Данная статья возникла по мотивам двух других статей:
Подробный тест 5-ти видов пластика.
и
Повторный тест 5-ти видов пластика.

В них видны качественные отличия печати сухим и влажным пластиком.
А теперь у меня возникла идея определить количественные характеристики влагопоглощения этих пяти пластиков, а так же время, которое необходимо для их намокания и сушки.

Методика исследования.

Брался моток каждого пластика при примерно 40% влажности окружающего воздуха, взвешивался на точных весах:
2d0c8d475301e9041d33f7d90b13141c.jpg
Точность весов около +- 0.02 г:
90f7bda78c60b91066ff724403d35369.jpg
b9efd84038f5487b0481e395471f362e.jpg
Затем все мотки складывались во влажную камеру, в которой была налита вода. Мотки укладывались в отдельную ёмкость, чтобы непосредственного контакта с жидкостью у пластика не было, пластик должен был набирать влагу из окружающего воздуха. Всё это закрывалось крышкой:
c74be0c7998595808b5baa01a9c8b334.jpg
После этого периодически проводились взвешивания мотков, для определения скорости влагопоглощения и момента полного насыщения пластика влагой.

После наступления момента полного насыщения пластика влагой, мотки переносились в сушильную камеру, где так же периодически подвергались взвешиванию для выявления момента, когда вес переставал падать, т.е. когда вся влага, которая могла уйти при таких условиях, ушла.

Все измерения были занесены в следующую небольшую таблицу, на которую, тем не менее, ушло много времени.
В ней указан вес пластика в каждой точке эксперимента и вычислено процентное поглощение воды пластиком от собственного веса:
PREVIEW
Некоторые интересные моменты, которые можно увидеть в этой табличке.

Ну первое это то, что за 10 часов все пластики "промокли" насквозь.

Ожидаемо SBS имеет очень низкое влагопоглощение.

Поликарбонат с большим отрывом стоит на втором месте, но при этом печать влажным поликарбонатом так же плоха, как и другими влажными пластиками.

В разделе сушки после 5 часов стоят пропуски, просто потому, что мне уже хотелось спать и эксперимент был приостановлен. Дальше сушка шла до прекращения уменьшении массы пластиков, ориентировочно общее время сушки около 12 часов.

Температура сушки была в районе 50 градусов.

Изначально я начал проводить эксперимент, включив в список тестируемых и нейлон. Но он оказалось существенно отличается по скорости и количеству поглощаемой воды от этих пластиков, поэтому эксперимент с ним выделен отдельно и возможно позже появится отдельным постом.

Ещё пара важных замечаний.

Эксперименты были с небольшими мотками пластика. В катушках, эти процессы намокания / сушки будут идти медленнее поскольку внутренние слои пластика частично закрыты внешней намоткой.

Данное тестирование и его результаты относятся исключительно к конкретным образцам пластика. Другие пластики, сделанные из другого сырья, по другим технологиям с другими красителями или иными добавками могут давать существенно отличающийся результат как в лучшую, так и в худшую сторону.

На этом пока всё, всем спасибо.
Подписаться на 3Dtoday
45
Комментарии к статье

Комментарии

05.08.18 в 19:21
3
Плюсую и подписываюсь. Аффтар пеши исчо! Наука, чёрт побери.
05.08.18 в 19:28
2
5e334b9d656418a3559c9d4838d3ffa5.png


Наука, чёрт побери.
05.08.18 в 20:21
9
Очень здорово. Сколько кропотливой работы. Хорошо продуманный эксперимент.

Жаль, что результаты представлены только в виде таблицы. Не хватает графиков. Я взял на себя смелость и посторил по вашим данным.
Для набора влажности.
311feeabb3f5d7c91bd6f0aad9cf6b81.png

И для сушки.
c07ae73faf689f8315c8ea3295e82294.png
05.08.18 в 20:34
1
Спасибо большое!
Я хотел сделать графики, но у меня уже не хватило сил на них :)
А чем, если не секрет, вы их строите?
05.08.18 в 20:37
1
Не секрет. Origin На мой взгляд, лучшая программа для визуализации данных. Правда платная. Ну это обычно для очень хороших программ.
05.08.18 в 20:23
0
Очень рад наглядности и возможности простого повторения этих исследований.

Я где-то с год назад писал немного про PLA и ABS, вызвав неоднозначную реакцию сообщества.

Предлагаю рассмотреть как вариант развития линии Ваших экспериментов - развить методику "отпуска" ABS (англ. ABS-anneal).
Пока видел процесс "варки" в кипятке в течении 5-10 секунд, с разной степенью успеха.
Изделия - элементы подвески переднего поворотно-рулевого моста Р/У-автомодели.

Благодарю!

С Уважением,
Ski.
05.08.18 в 20:39
1
Варить пластик для улучшения характеристик? Хм...интересно, в запас возьму инфу. Но полноценные прочностные испытания возможны при наличии соответствующего оборудования, как минимум динамометр + станок / пресс для гибки, разрыва. Пока этого у меня нет...
05.08.18 в 23:06
1
Но полноценные прочностные испытания
R/C Автомодель и выступающий угол помещения после разгона до известной скорости.
Всё просто.
"Отвалится или нет":

6b24673c3c10a029d27ea309b14ff9e9.jpg


Про 3D-печатную автомодель я уже писал немного.
Вот - ссылка на thingy:

https://www.thingiverse.com/thing:1193309
Примечание:
для этого теста - передний элерон/дефлектор можно не ставить.

Вот - подопытные детальки, поворотные кулаки, тяги и опорные рычаги:

2d4856aa0eeb4067b6180f5a7a41fe04.jpg


Для простоты - можно взять уже готовую детскую R/C игрушку, обычно там передний мост из старого литого ABS.

Хрупкого.
06.08.18 в 14:07
2
Это как в том анекдоте - "а инженер просто откроет таблицу электропроводностей резиновых мячиков".
Исследований и по влагопоглощению, и по режимам "отпуска" пластиков полно. Возможно, быстрее найти и просмотреть их, чем повторять уже проведённые эксперименты.
Вот например сорбционные изотермы для PLA:
b24fb711b39c71fe2cb0b769c735cabc.png

Есть более подробные, в зависимости от содержания в полимере различных фаз.
А вот результаты "отжига" ABS:
16353aee275dad2decd31117023f568f.png

Причём эксперименты показали, что отжиг не изменяет свойства самого пластика, а всего лишь перераспределяет дефекты плотности (пустоты):
f1915877936eae3e74d6a407ed4eb80a.png
06.08.18 в 15:41
4
Это все так. Все более или менее знают, что некоторые пластики поглощают влагу. Как конкретный репер ваши данные хороши, хотя вы и не указали источник (статью) откуда взяли эти результаты. Но для конкретного производителя могут отличатся. Вот тут методика тестирования может пригодится. А то что результаты совпадают с другими исследованиями, это только доказывает, что они выполнен корректно.
06.08.18 в 15:48
3
Кстати, статья "Increased fracture toughness of additively manufactured amorphous thermoplastics via thermal annealing" опубликована в платном иностранном журнале, а потому далеко не для всех доступна.


Kevin R. Hart, Ryan M. Dunn, Jennifer M. Sietins, Clara M. Hofmeister Mock, Michael E. Mackay, Eric D. Wetzel, Increased fracture toughness of additively manufactured amorphous thermoplastics via thermal annealing, // Polymer, Volume 144, 2018, Pages 192-204,
07.08.18 в 12:03
0
опубликована в платном иностранном журнале
Да, наука стоит денежку...
"purchase .pdf"
07.08.18 в 18:33
1
Я-то ее прочтал, но не у всех же есть такая возможность..
07.08.18 в 20:44
0
не у всех же есть такая возможность
Само - собой.

Одна из ссылок - содержит:
U.S. Army Research Laboratory, Materials and Manufacturing Sciences Division, Aberdeen Proving Ground, MD, 21005, United States
;-)

Пока удалось найти немного, всё большей частью за 2015-й год.

Типовое попадание:

https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2015/nist.ir.8059.pdf

Materials Testing Standards for Additive Manufacturing of Polymer Materials: State of the Art and Standards Applicability
Aaron M. Forster, NISTIR 8059

Более интересным... оказались - "педали" ;-)

Жизнеспособность распределенного производства компонентов для велосипедов с трехмерной печатью: стандартизованная стандартная проверка педалей на основе полимолочной кислоты (2017)
отсюда.
07.08.18 в 21:31
0

nist.gov
Да, это известный институт стандартов и метрологии.
Само - собой.
Могу поделиться, в ЛК, если нужно.
05.08.18 в 22:28
1
Интересное, и графики в комментариях дополнили картину
06.08.18 в 11:36
0
ЧИТД :)
Отличная работа!
06.08.18 в 11:42
0
Эксперимент шикарен, снимаю шляпу.
Единственное, вы вконце написали оговорку про пластики различных производителей, но не указали чьи пластики участвовали в эксперименте.
06.08.18 в 11:46
1
Спасибо!
Данная статья возникла по мотивам двух других статей:
Подробный тест 5-ти видов пластика.
и
Повторный тест 5-ти видов пластика.
Соответственно именно эти пластики и тестировались.
06.08.18 в 16:57
0
Спасибо, последствия ожидаемые, но цифры красноречивее. Думал что мой любимый SBS вообще воду не тянет, но нет, таки намокает. Учтем в работе.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Autodesk Future Night – вечеринка в честь Дня инженера на Artplay

Уровень шума 3D принтера SkyOne

Rocket Lab наращивает темпы запусков ракет-носителей с 3D-печатными двигателями

iGo3D Stories. Петр Чегодаев: 3D-печать скульптур

Несколько слов об эластичности и твердости полимеров

Друзья, а как вы калибруете цветовосприятие?