O uso do PETG em filamentos de impressora 3D[editar | editar código-fonte]

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PETG

O Polietileno tereftalato glicol, ou PETG, é um polímero derivado do PET, comumente utilizado na indústria de impressão 3D na forma de filamentos. Tem como características a resistência a baixas temperaturas, resistência a água, a raios UV e ainda resistência química. Uma das desvantagens dele em relação ao ABS (outro polímero muito utilizado em filamentos) é a sua menor resistência ao calor. Uma alternativa a esse problema é uma modificação na estrutura do PETG a partir da alteração da temperatura de transição vítrea, a fim de aumentar a resistência ao calor do PETG. Assim é possível torná-lo mais viável como material utilizado para substituir outros mais tóxicos (como o ABS), diminuindo a degradação do meio ambiente pelo seu descarte.

Características

Característica	Valor
Densidade	1.23 a 1.29 g/cm3
Toxicidade	Mais seguro do que o ABS
Índice de fluidez	14,7g/10min
Encolhimento de moldagem	3,5E-3 pol/pol
Temperatura de transição vítrea	Aproximadamente 80 °C
Resistência a tensão	25 a 50 MPa
Elasticidade	1,6 a 2,02 GPa
Resistência à humidade	1,104 ppm
Custos de produção	R$119,00

Olhando para o papel do PETG em filamentos de impressão 3D, temos que esse é um termoplástico derivado do petróleo, e possui como característica ser higroscópico, ou seja, absorve a umidade do ar, tendo um efeito negativo na impressão. Ademais, o PETG mostra-se mais flexível e durável do que o PLA e mais fácil de imprimir que o ABS.

Um papel importante do uso do PETG é que ele é reciclável, assim como o PET, e pode ser esterilizado para evitar vazamento de substâncias químicas, possuindo boa vantagem sobre o ABS e o PLA pela segurança oferecida para comidas e bebidas

Em relação ao desempenho do filamento de impressora 3D do PETG, temos que o ABS e PLA não performam bem a forte exposição de raios UV ao longo do tempo, mas o PETG aguenta esse tipo de exposição. Também apresenta um aspecto transparente e brilhoso, disponível em algumas cores translúcidas ou transparentes.

Como são utilizados os filamentos de impressora 3D

Os filamentos para impressão 3D são compostos de polímeros termoplásticos e são produzidos na forma de um fio contínuo que é enrolado em um carretel para venda. Esse fio de plástico contínuo alimenta a impressora 3D e depois é derretido e expelido pelo extrusor, vindo a formar o objeto final.

Desse modo, a escolha dos filamentos que podem ser utilizados para a impressão 3D alteram diretamente as características do produto final.

Com as características explicitadas do PETG, esse garante um filamento mais resistente e menos poluente, e para mudar sua característica de rigidez podemos utilizar a transição vítrea no material de filamento.

Como funciona a transição vítrea do PETG

O PETG, é um polímero amorfo, o qual mantém seu estado semi sólido quando aquecido, o que o torna adequado para a impressão 3D. Em um aspecto geral, o PETG consiste em um polímero com temperatura de transição vítrea próxima a 80ºC, com propriedades mecânicas semelhantes às do PET, tendo como vantagens uma notável tenacidade, flexibilidade, e alta capacidade de processamento.

Em comparação ao PLA, o filamento de PETG dispõe de uma maior temperatura de transição vítrea, cerca de 14,3ºC superior (76,2 ºC).

Diferentemente do PLA, o PETG mostra-se um material mais estável, isto é, menos suscetível a mudanças nas características térmicas em função da influência dos processos de fabricação ao qual é submetido. Além disso, quando olhamos para propriedades dos materiais, vemos que o PETG é um material menos rígido, precisando dispor de menos energia para deformá-lo, o que pode estar relacionado com a sua característica amorfa. Assim, a sua reciclagem pode ser melhor.

Portanto, para a realização da transição vítrea do PETG, precisamos de uma temperatura de cerca de 80°C para mudar suas propriedades. Logo, seus benefícios realizando o procedimento para a impressora 3D seriam:

1- maior resistência a degradação térmica

2- tendência a maior estabilidade térmica

3- a flexibilidade apresentada pelo PETG o torna interessante, principalmente na Impressão 3D, para aplicações que necessitam desta característica, como por exemplo, a construção de conexões do tipo snap-fits, em oposição ao PLA que é muito mais rígido.

Alteração da transição vítrea do PETG

Para aumentar a transição vítrea de polímeros para a Tg, uma boa alternativa é a utilização de aditivos nucleantes, sendo seu principal objetivo o aumento da taxa de cristalização. Esses agentes são adicionados em polímeros parcialmente cristalinos para modificar a temperatura de cristalização.

Para realizar o processo, podemos contar que a adição do agente pode ser realizada durante sua produção via extrusão, na forma de pó ou masterbatch durante sua injeção. Os principais são o talco e caulim, em proporções baixas (<5%).

Quando olhamos mais especificamente para o talco, de acordo UNICAMP, observa-se que as amostras contendo esse nucleante tiveram a temperatura de cristalização deslocadas para maiores valores em relação à do polímero puro, indicando que estes aditivo de fato atuou como agente de nucleação, proporcionando uma cristalização mais rápida do polímero a partir do estado fundido.

Dentre todos os aditivos analisados, apesar de todos deslocarem a temperatura, o talco foi o que mais deslocou a temperatura de cristalização do PHB. Portanto, podemos escolher o talco como aditivo nucleante para deslocar a temperatura de transição vítrea do PETG. Com isso, teremos uma resistência maior desse material, para ser utilizado no filamento de temperatura 3D com mais resistência e rigidez, mas ainda sendo o material mais fácil de ser reciclado e sem composição tóxica.

Além disso, o talco é um aditivo mineral, melhora a estabilidade do polímero e ainda reduz custos na sua fabricação.

Referências

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