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工程塑料为什么需要干燥处理?不干燥对打印有什么影响?

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一、工程塑料为什么会 “吸水”?



(一)分子结构决定吸水性


工程塑料的吸水性与其分子结构密切相关。以尼龙(PA)为例,它的分子链中含有大量酰胺基团,这些基团就像一个个 “小海绵”,极易与水分子结合。当尼龙暴露在空气中,水分子会迅速渗透到材料内部,导致含水量增加。其他工程塑料如聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)虽然吸水性相对较弱,但在潮湿环境中放置时间过长,同样会吸收一定水分。


(二)环境因素的影响


环境湿度和存放时间是影响工程塑料含水量的关键因素。在南方梅雨季节,空气湿度高达 80% 以上,原本干燥的工程塑料可能在短短几个小时内就吸收大量水分;而在北方干燥地区,虽然空气湿度较低,但如果工程塑料开封后未密封保存,随着存放时间延长,也会逐渐受潮。此外,从工厂生产到用户手中的运输过程中,若包装密封性不佳,也可能导致材料提前吸水。


二、不干燥处理对3D打印的六大负面影响


(一)打印喷头堵塞


当含有水分的工程塑料进入打印机喷头时,水分在高温下迅速汽化形成蒸汽。这些蒸汽会在喷头内部产生压力,阻碍塑料的正常流动,导致喷头堵塞。就像水管中混入空气会影响水流一样,喷头堵塞会使打印过程中断,轻则需要清理喷头,重则可能损坏喷头部件。例如,使用受潮的尼龙打印时,打印到一半喷头突然不出料,拆开后发现内部残留大量水汽凝结的水珠和结块的塑料。


(二)模型表面质量差


水分在打印过程中汽化,会在模型表面留下气孔、凹坑等缺陷,使原本光滑的表面变得粗糙不平。而且,水汽还会影响塑料层与层之间的粘合,导致出现分层现象。比如打印一个手机壳模型,表面布满密密麻麻的小孔,不仅影响美观,还降低了模型的防水性能。


(三)内部气泡和空洞


在高温下,工程塑料中的水分迅速变成蒸汽,蒸汽在材料内部形成气泡。这些气泡在模型固化后就会成为内部的空洞,严重削弱模型的强度。以打印机械齿轮为例,内部的气泡会使齿轮在承受压力时容易断裂,无法正常使用。


(四)尺寸精度下降


水分的存在会改变工程塑料的熔融特性,使其在打印过程中的收缩率不稳定。打印出的模型尺寸可能与设计尺寸存在较大偏差,导致无法满足使用要求。例如,原本设计为 100mm 长的零件,由于材料受潮,打印完成后实际长度只有 98mm,影响了零件的装配精度。


(五)机械性能降低


吸收水分的工程塑料,其分子链之间的结合力减弱,导致材料的拉伸强度、弯曲强度等机械性能大幅下降。打印出的模型虽然外观完整,但在实际使用中容易变形、损坏。比如用受潮的聚碳酸酯打印的工具手柄,使用时稍一用力就断裂了。


(六)打印效率降低


喷头堵塞、模型表面缺陷等问题会导致打印失败,需要重新打印,这无疑增加了打印时间和材料成本。而且,为了处理堵塞的喷头和修复缺陷,还需要花费额外的时间和精力,严重影响工作效率。


三、如何正确干燥工程塑料?


(一)干燥温度和时间的选择


不同的工程塑料需要不同的干燥温度和时间。例如,尼龙 PA6 一般需要在 80 - 100℃的温度下干燥 4 - 6 小时;聚碳酸酯(PC)则需在 120 - 130℃干燥 6 - 8 小时。具体参数可以参考材料供应商提供的产品说明书。如果温度过高,可能会导致材料分解;温度过低或时间不足,则无法达到理想的干燥效果。


(二)常用干燥设备


1.热风循环干燥箱:这是最常用的干燥设备,通过热风循环使工程塑料均匀受热,去除水分。使用时,将塑料颗粒或丝材放入干燥箱内的托盘上,设置好温度和时间即可。


2.真空干燥箱:对于吸水性强、对干燥要求高的材料,如尼龙,真空干燥箱能在较低温度下快速干燥材料,避免高温对材料性能的影响。它通过抽真空降低箱内气压,使水分更容易蒸发。


3.专用干燥机:一些高端3D打印机配备了专用的干燥机,可以在打印过程中持续对材料进行干燥,确保打印质量。


(三)干燥后的保存


工程塑料干燥完成后,应立即密封保存,防止再次受潮。可以使用密封袋、密封罐或真空包装。如果短时间内需要多次使用,建议将干燥后的材料放在带有干燥剂的容器中,并尽量减少开封次数。


工程塑料的干燥处理看似繁琐,却是 3D 打印过程中不可或缺的重要环节。只有重视干燥处理,严格按照正确的方法操作,才能避免因材料受潮导致的各种打印问题,打印出高质量、性能可靠的模型。下次打印前,记得先给工程塑料 “烘干”,让你的 3D 打印之旅更加顺利!


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