REC rPETG GF. Часть первая. Микроскопическая.

Компания REC выпустила новый недорогой композитный филамент rPETG GF. Новый материал основан на филаменте rPETG из переработанного пластика. Выпускается в нескольких цветах, у меня в тестах будет использоваться пластик серого цвета. Пластик поставляется в коробке из обычного картона, которая уже намекает, что товар относится к "экологичной" серии, поскольку вторично переработанный пластик это и есть забота об экологии. Кроме упаковки, все остальное выполнено по высоким стандартам компании REC. Катушка в вакуумном пакете с zip-lock замком. На катушке имеется этикетка с названием пластика и с маркировкой количества оставшегося пластика, а так же приведены все необходимые параметры с рекомендованными температурными режимами.

Конец нити прочно закреплен с помощью липкой ленты, поэтому намотка остается плотной вплоть до начала эксплуатации. Освободить конец от крепления оказалось той еще задачкой, проще было разрезать. Пластик, как и все композиты со стеклянными волокнами имеет ярко выраженную неровную поверхность. Пластик жесткий, гораздо жестче чем обычный без наполнения.

Я люблю композитные материалы. Их очень занимательно рассматривать в микроскоп. При кажущемся подобии (наполнителей всего по сути два: улеродное волокно CF и стеклянное волокно GF) на практике отказывается, что различий может быть много. Поэтому далее будем разглядывать волокно в микроскоп.

Вот так выглядит нить при увеличении. Стеклянных волокон достаточно много, они хорошо ориентированы вдоль прутка. На поверхность не выходят.

Теперь рассмотрим несколько участков и измерим диаметр. Занятие это не благодарное, поскольку пруток очень неоднороден по толщине. Причем неоднородности имеют размеры около нескольких миллиметров. Тем не менее видно, что в целом средний размер лежит в диапазоне от 1.64 до 1.76. Если усреднить все измерения на картинке, то получим 1.72 ± 0.04, т.е. заявленный диаметр попадает в это диапазон. Нужно понимать, что мой микроскоп не является измерительным инструментом, он откалиброван, но погрешность в сотых долях миллиметра вполне может давать. Поэтому все приведенные здесь значения нужно воспринимать как относительные.

Попробуем посмотреть сколько волокон в прутке и какой их размер. Срезаем острым ножом верхнюю треть прутка повдоль. Волокна таким образом увидеть не получилось, но зато на срезе видны места, где были стеклянные волокна. По всей видимости волокна жесткие и когда режущая кромка упиралась в торец волокна оно выскакивало со своего места оставляя его незаполненным.

Чтобы увидеть волокна пробуем разломать волокно вдоль нити. На сломе уже местами видно выходящие на поверхность волокна (особенно в нижней трети фото).

Пробуем их измерить, Скорее всего это не максимальный размер, но тем не менее получается что-то около четверти миллиметра в длину.

Попробуем увидеть волокна в слое пластика на просвет. Для этого напечатал 4 пластинки толщиной в один слой с толщинами 0.1, 0.2, 0.3 и 0.4 мм. Интересно было можно ли печатать самым тонким слоем, попадут ли в него волокна. Как видно по фотографии даже на самом тонком слое видны характерные неровности от волокон.

Пластинка толщиной 0.1 мм в отраженном и то же самое место в проходящем свете. Тонкие линии более светлого оттенка это и есть стеклянные волокна. Видно, что их достаточно много, даже при толщине слоя 0.1 мм.

Ещё один участок на той же самой пластине.

Пластинка толщиной 0.2 мм. В отраженном свете выглядит так же что и 0.1 мм, поэтому рассматриваем только в проходящем свете.

Ещё один участок. В общем волокна есть. Размеры достаточно маленькие, по этой фотографии не измерить.

Две оставшиеся пластинки рассмотреть в проходящем свете не удалось. Основа пластика пропускает свет только при небольшой толщине. 

Отрезаем пруток ножом и откусываем кусачками. Ниже на фото вид срезов. В тех местах где было соприкосновение с инструментом срез гладкий, отверстий от стеклянных волокон не видно. А вот в месте где происходил слом материала (прямоугольник в центре, по диаметру) видны поры. 

При рассмотрении  поперечного сечения большой эллиптичности не видно, хотя края из-за неоднородности заполнения волокнами достаточно неровные и при замерах небольшую эллиптичность мы обязательно бы обнаружили.

Сделаем несколько сломов прутка. При сильном изгибе пруток ломается. Кликов при сломе не слышно, осколки от прутка не отлетают. Ниже на фото несколько характерных изломов. Тут уже видно пористую структуру, хотя возможно поры возникли при растягивании базового материала.

Один из кусочков крупным планом. На фото уже можно рассмотреть кусочки стеклянных волокон.

Иногда пруток не ломается пополам, а немного растягивается при изломе. В таком случае нужно приложить достаточное усилии или применить инструмент, чтобы разделить две части. С чем это связано, трудно сказать. Сначала я думал, что это может быть связано с влажностью прутка. Но многократные попытки сломать показали, что на длине прутка в 7-8 сантиметров он может сломаться хорошо 3-4 раза, а потом начать тянутся. Далее ситуация повторяется. Хороший слом, тянется. Ниже фото вот такого тянущегося излома. Получились ажурные конструкции, почти как на соборе Гауди.

После прохождения прутка через экструдер ситуация меняется. Мне не удалось получить ровный слом нити, она даже при изгибе на 180 градусов всегда тянулась. Это хорошо, напечатанное конечное изделие будет прочнее. Ниже фото изломов нити, прошедшей экструдер. Вообще-то я надеялся, что подобных ажурных конструкций не будет, но что есть то есть.

Ну и на последок, несколько фото с микроскопа с очень большим увеличением. Вот тут уже хорошо видны стеклянные волокна. Что меня удивило, так это то что явно просматривается внутри тонкая непрозрачная сердцевина. Такое ощущение, что вокруг некоторого стержня нарастили прозрачную стеклянную оболочку.  Такая конструкция волокна должна отличаться по механическим свойствам от обычного волокна из стекла. 

Ещё одно фото. Ситуация в целом похожа. Получается, что волокно имеет диаметр до 10 мкм, и сердцевина диаметром 2 мкм.  

Предыдущие фотографии были сделаны на продольном сломе прутка. Теперь посмотрим, что видно на поперечном сломе. Тут уже видны характерные кружки с волокнами. Их диаметр все же меньше 10 мкм.

Далее хотелось посмотреть поближе на поры возникающие в основном материале. Они плохо получаются на фото с большим увеличением, это лучший вариант, из того что удалось сделать.

И еще одно фото поперечного излома прутка.

Какие можно сделать выводы. Материал интересный. Волокна выглядят по-особенному. Я ранее не видел сложного состава самих волокон -- ядро и оболочка.  Возможно это просто оптический эффект большого увеличения маленького стеклянного стержня, но в других материалах я подобного не наблюдал. Так же необычно поведение материала при попытке его сломать. Словом, следующая практическая часть с тестами напечатанных образцов обещает быть не менее интересной.