Polylactide Used as Filament in 3D Printing – Part 2: TG-DTG, DSC and DRIFT Investigations

• Autorzy: Grabowska Beata , Skowron Mateusz , Kaczmarska Karolina

Identyfikatory

DOI

10.7494/jcme.2023.7.3.31

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this second part of the article, we delve deeper into the research area initiated in the first part, focusing on the critical exploration of polylactide (PLA) modification to enhance thermal and mechanical properties in PLA-based materials, building upon the insights obtained from comprehensive structural and thermal analyses utilizing analytical methods such as infrared spectroscopy (FTIR), diffuse reflectance infrared spectroscopy (DRIFT), and thermoanalytical research (DRIFT, TG-DTG). A series of structural and thermal analysis research (TG-DTG, DSC, DRIFT) were performed for samples of polylactide (PLA), which is commonly used in additive technologies as a structural material. In total, four materials were considered, including two containing dyes with different colors, a material made of PLA recyclate and a graphene-modified PLA material. It was noted that PLA material reinforced with graphene phase (GRAFYLON®) retains the best thermal properties (TG-DTG), which results in its wider potential for processing, including further modification and usability in manufacturing vehicle structural elements. Recycled PLA material (ALFA+W) was characterized by a higher melting point (Tp ) by more than 20°C than other samples (DSC analysis), so it can be more useful in the production of structural elements operating and used at elevated temperatures.

Słowa kluczowe

EN

polylactide; graphene; recycling; 3D printing technology; thermal degradation; TG-DTG; DSC; DRIFT

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Journal of Casting & Materials Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 7, no. 4
• Strony: 41–48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Grabowska Beata

• AGH University of Krakow, Faculty of Foundry Engineering, Reymonta St. 23, 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2610-3414

autor

Skowron Mateusz

• AGH University of Krakow, Faculty of Foundry Engineering, Reymonta St. 23, 30-059 Krakow, Poland

autor

Kaczmarska Karolina

• AGH University of Krakow, Faculty of Foundry Engineering, Reymonta St. 23, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Siemiński P. & Budzik G. (2015). Techniki przyrostowe. Druk 3D. Drukarki 3D. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [2] Ślusarczyk P. (2017). Nowa “krzywa hype’u Gartnera” dla sektora druku 3D. Retrieved from https://centrumdruku3d.pl/nowa-krzywa-hypeu-gartnera-dla-sektora-druku-3d/ [accessed 7.11.2022].
• [3] Fontana L., Minetola P., Iuliano L., Rifuggiato S., Khandpur M.S. & Stiuso V. (2022). An investigation of the influence of 3D printing parameters on the tensile strength of PLA material. Materials Today: Proceedings, 57, 657–663. Doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.078.
• [4] Dodziuk H. (2019). Druk 3D/AM. Zastosowania oraz skutki społeczne i gospodarcze. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [5] Notta-Cuvier D., Odent J., Delille R., Murariu M., Lauro F., Raquez J.M., Bennani B. & Dubois P. (2014). Tailoring polylactide (PLA) properties for automotive applications: Effect of addition of designed additives on main mechanical properties. Polymer Testing, 36(36), 1–9. Doi: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2014.03.007.
• [6] Jain R. & Gupta N. (2022). Design optimization of PLA lattice in 3D printing. Materials Today: Proceedings, 59, 1577–1583. Doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.186.
• [7] Grabowska B., Kaczmarska K., Cukrowicz S., Mączka E. & Bobrowski A. (2020). Polylactide used as filment in 3D printing – Part 1: FTIR, DRIFT and TG-DTG studies. Journal of Casting & Materials Engineering, 4(3), 48–52. Doi: https://doi.org/10.7494/jcme.2020.4.3.48.
• [8] Przybytek A., Kucińska-Lipka J. & Janik H. (2016). Thermoplastic elastomer filaments and their application in 3D printing. Elastomery, 20(4), 32–39.
• [9] Rabek J.F. (2012). Polimery: otrzymywanie, metody badawcze, zastosowanie. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [10] Grabowska B. (2019). Polimery. Budowa. Otrzymywanie. Właściwości. Aplikacje w odlewnictwie. Kraków: Wydawnictwo Naukowe Akapit.
• [11] Królikowski W. (2012). Polimerowe kompozyty konstrukcyjne. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [12] Chanda M. & Roy S.K. (2019). Industrial Polymers, Specialty Polymers, and Their Applications. CRC PRESS.
• [13] Integracja druku 3D w przemyśle motoryzacyjnym. (n.d.). Retrieved from https://hp3d.pl/blog/integracja-druku-3d-w-przemysle-motoryzacyjnym/ [accessed 7.11.2022].
• [14] Szafrański B. (2017). Druk 3D w prototypowaniu i produkcji. Główny Mechanik, 5–6, 17–23.
• [15] Filament ABS i PLA dla drukarek 3D. (n.d.). Retrieved from http://www.plastspaw.pl/filament-drukarki-3d.html [accessed 7.11.2022].
• [16] PN-EN ISO 11358-1:2014-09: Tworzywa sztuczne – Termograwimetria (TG) polimerów – Część 1: Zasady ogólne. (2014). Retrieved from https://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-11358-1-2014-09e.html.
• [17] PN-EN ISO 11357-1:2016-11: Tworzywa sztuczne – Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) – Część 1: Zasady ogólne. (2016). Retrieved from https://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-11357-1-2016-11e.html.
• [18] PN-EN ISO 11357-2:2020-09: Tworzywa sztuczne – Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) – Część 2: Wyznaczanie temperatury zeszklenia i stopnia przejścia w stan szklisty. (2020). Retrieved from https://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-11357-2-2020-09e.html.
• [19] PN-EN ISO 11357-3:2018-06: Tworzywa sztuczne – Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) - Część 3: Oznaczanie temperatury oraz entalpii topnienia i krystalizacji. (2018). Retrieved from https://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-11357-3-2018-06e.html.