ПЭТГ: в чем отличия от обычного ПЭТ, и как это влияет на 3D-печать

Все мы знаем, что пластиковые бутылки изготавливаются из ПЭТ, а один их самых ходовых пластиков для 3D-печати — ПЭТГ, например REC Relax. В этой статье разберемся, в чем разница между двумя материалами.

Что такое «Г» в ПЭТГ

Аббревиатуры «ПЭТ» и «ПЭТГ» расшифровываются как «полиэтилентерефталат» и «полиэтилентерефталат-гликоль». Отталкиваясь от этих названий принято считать, что главное отличие ПЭТ от ПЭТГ состоит в наличии или отсутствии гликоля, но на самом деле все совсем не так. Химический состав у них действительно немного разный, но гликоль присутствует и там, и там, но в разных формах и пропорциях.

Что такое гликоли

Гликоль — это, на самом деле, общее название целого класса органических соединений, чьи молекулы содержат две гидроксильные группы (-OH, кислород и водород) — по одной с каждого конца цепочки. Например, HO-CH2-CH2-OH — это 1,2-этиленгликоль, а HO-CH2-CH2-CH2-OH — это 1,3-пропиленгликоль. Разные гликоли, как вы уже догадались, придают конечному полимеру разные свойства.

Строение ПЭТ и ПЭТГ

Основные составляющие полиэфиров, таких как ПЭТ и ПЭТГ — мономеры кислот и гликолей. В производстве ПЭТ обычно используются диметилтерефталат (эфир терефталевой кислоты и метанола) и этиленгликоль. Соединяя исходные мономеры получаем уже полимер — полиэтилентерефталат или просто ПЭТ.

В случае с ПЭТГ используется та же исходная комбинация, но часть этиленгликоля (от 30% до 60%) замещается другим гликолем — циклогександиметанолом. Получается, что гликоли служат основными компонентами и ПЭТ, и ПЭТГ, просто при производстве этих полимеров используются разные гликоли в разных пропорциях.

Практическая разница

Химия, скажете вы — это замечательно, но мы же возимся с 3D-принтерами, а не пробирками? Верно, а раз так, то давайте сравним поведение этих материалов.

Условные изображения полукристаллической структуры (слева) и аморфной (справа)

Главное структурное отличие в том, что ПЭТ — это полукристаллический полимер, а ПЭТГ — аморфный. Это означает, что в структуре ПЭТГ молекулы никак не упорядочены и напоминают вермишель. В полукристаллических полимерах вроде ПЭТ, с другой стороны, помимо хаотичных аморфных участков присутствуют и упорядоченные, то есть кристаллические. Это, в свою очередь, оказывает влияние на механические и термические свойства.

Механические свойства

Как правило, полукристаллические материалы отличаются более высокой твердостью в сравнении с полностью аморфными аналогами. Можно сказать, что кристаллы служат своего рода арматурой. Это касается и наших героев: ПЭТ обычно жестче, а ПЭТГ немного лучше растягивается, но в остальном механические характеристики этих двух полимеров почти не отличаются.

Термические свойства

При охлаждении полукристаллические материалы более склонны к деформациям, вызываемым изменениями плотности, в свою очередь вызываемыми образованием кристаллических областей. Это означает, что аморфный PETG менее склонен к усадке, а потому гораздо удобнее при 3D-печати, тогда как полукристаллический ПЭТ требует более строгого контроля параметров, особенно температуры.

Усадка может привести к закручиванию углов и даже отрыву от столика во время 3D-печати

У ПЭТ также обычно слегка более высокие температуры экструзии и эксплуатации. С одной стороны, это немного затрудняет печать, зато ПЭТ будет чуть лучше работать в приложениях, требующих термостойкости.

Совокупность этих факторов привела к тому, что практически ни один производитель не предлагает филаменты из ПЭТ, тогда как ПЭТГ входит в тройку наиболее популярных пластиков для 3D-печати наряду с ПЛА и АБС. Если в четырех словах, ПЭТГ просто более удобен.

Внешний вид

Здесь тоже есть определенные отличия: ввиду аморфности ПЭТГ обычно имеет глянцевые поверхности и полупрозрачен, тогда как кристаллы в ПЭТ делают этот полимер менее прозрачным, а поверхности более матовыми.

Особенности 3D-печати

Серьезных отличий в параметрах при 3D-печати ПЭТ и ПЭТГ нет. Многие пользователи из тех, что печатают кустарными филаментами, получаемыми переработкой пластиковой пищевой тары, просто используют настройки для ПЭТГ, обычно не сталкиваясь с серьезными проблемами. Единственный момент — это то, что для ПЭТ может потребоваться чуть более высокая температура хотэнда.

При 3D-печати нашим ПЭТГ, предлагаемым под названием REC Relax, следует отталкиваться от следующих настроек:

• Температура хотэнда: 215-235°C
• Температура столика: 60-90°
• Обдув: ~20%
• Адгезионное покрытие: полиэфиримидное, либо клей The3D

Перед 3D-печатью не забывайте сушить пластик или хотя бы хранить филаменты в плотно закрытых контейнерах с силикагелем — это поможет сэкономить немало времени и нервов. Про правильное хранение и сушку можно узнать в отдельных статьях — тут и тут.

И не забывайте, что помимо обычного ПЭТГ мы предлагаем два особых варианта:

Первый — антибактериальный филамент REC Biocide PETG со специальными добавками, убивающими вредные микроорганизмы, например кишечную палочку и золотистый стафилококк. Добавки практически никак не влияют на параметры печати, но этот материал лучше подходит для изготовления предметов общего пользования, например дверных ручек, игрушек, и тому подобного.

Пример 3D-печати стеклонаполненным композитом rPETG GF

Второй называется rPETG GF — это самый недорогой в своем классе композиционный материал на основе ПЭТГ с наполнителем из армирующего стекловолокна. Композит изготавливается из вторичного сырья: на итоговые свойства это практически не влияет, зато помогает удерживать доступные цены. rPETG GF опять-таки очень удобен в работе: единственное, что потребуется — это заменить латунное сопло на стальное, так как стекловолокно значительно повышает абразивность материала.

Адаптированный перевод статьи PET vs PETG: The Main Differences, опубликованной на сайте All3DP.