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該給熟讀了前面三篇的大家一個交代-常見列印材料耐熱測試大解密

測試條件:60-140度，每30分鐘升溫10度。

材料(Tg,Tm)左至右:
ABS(100,x)/TPEE(x,180)/PLA(60,170)/PETG(85,x)/m-PET(80,低於240)

@60~70度:
雖然已經超過PLA的Tg，但因為模型本身是中空幾乎無負重，所以PLA此時應該是軟軟的，但不至於變形，其他材料都還在Tg以下就更不用說了。
@80度:
這是個關鍵溫度，PLA由原先的透明轉白，代表受到的熱能足夠誘導PLA熱結晶，性能轉變。
@90~100度:
m-PET開始彎曲了，它是除了PLA之外Tg次低的，100度已經高於Tg 20度了，會點頭是可以體諒的。
@110度:
Tg第三高的PETG也倒下了，其他人按兵不動。
@120度:
ABS開始略變形，PETG則是整個倒下了，m-PET雖然前面倒了現在卻撐在那裡，大家比較難理解的應該是m-PET的行為。其實這個時候m-PET算是複製了PLA先前在80度的行為，只是它原本就是白色因此無法純粹從外觀看出它何時結晶，但應該是在110到120之間使得它在微點頭的狀態性能轉變而強化耐熱性。
@130-140度:
ABS和PETG倒得更徹底，m-PET和PLA維持結晶後的型態，TPEE則是毫無動搖。不會結晶的材料，一旦超過Tg之後隨著溫度升高它對熱的抵抗力就會越弱，所以才會看到ABS和PETG睡成那樣。這支TPEE是我們先前和ATOM聯名推出的規格，也藉此測試讓大家見識一下工程級彈性體的軟實力~

結語:
其實上述測試並非要告訴大家PLA可以撐到140度，因為上述測試幾乎無負重。但如果能找到一個方法讓它在熱結晶溫度下不變型就能提升材料耐熱性。之前和高手版友陳冠銘大交流時他提到，可以把物件埋在沙裡面加熱，這也是一個聰明的做法。

一般而言，一個非晶或可結晶但尚未結晶的材料，耐熱性大約不超過Tg-10度。材料一旦結晶後因為要破壞結晶必須達到Tm，因此耐熱性根據結晶情形可以高達接近Tm-20度左右的水準。在應用端上如果要評價材料性質，可以根據材料供應商提供的技術資料中的HDT(熱變形溫度)做為參考依據。HDT的測試方法概述我之後再說明，Spidermaker也會致力於把材料數據完善，讓使用者可以針對應用去選擇材料。

大家有滿足嗎?那請不吝給個讚吧!

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為了講張照片花了兩篇文章把基本知識補足，好酒沉甕底，我還要再講一篇 ? ，介紹一下耐熱測試的選手的基本熱性質。因為牽涉研發資訊揭露，講太多我就要開104找工作了 ? ，所以只能給概略的數值。

材料(Tg,Tm)
ABS(100,x)
TPEE(x,180)
PLA(60,170)
PETG(85,x)
m-PET(80,低於240)。

「一堆x是要看什麼啦，有沒有那麼神祕啊!」客倌請稍安勿躁，拿鞋子那位請先放下。還記得非晶材料沒有Tm嗎?所以ABS和PETG的Tm打x是再正常不過了。高分子不是都有Tg嗎，TPEE的Tg為什麼打x?其實TPEE的Tg是在零下-40~60度左右，一般測量設備測不到，除非這個數值對我們來說必要才會委外送測，室溫遠高於它的Tg所以它平常是軟軟的(橡膠態)。

m-PET指改質PET(Modified PET)。PET是什麼?就是一般人熟知的保特瓶原料。一般PET的Tm太高不適合列印，spidermaker是台灣少數能操控聚酯分子鏈結構的線材製造商，因此能大幅度改變材料熔點。用麵條舉例，大部分的人能決定煮多久、怎麼煮，選什麼鍋子，加什麼調味料?但我們能從麵粉開始選。畢竟母公司在聚酯領域耕耘了近五十年，這方面有不少技術累積，關於材料開發的深度未來我再寫一篇來介紹。

所以，有上述這些材料的熱性質之後，可以明白那不可思議的仆倒順序了嗎?還是覺得怪怪的吧!期待耐熱材料篇連載最終回，就不吝豎起你的大姆指讓我知道吧!

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上一篇已經幫大家打好80%的基礎，但要明白為什麼PLA變白了，特殊聚酯先點頭卻可以死撐著不趴下，PETG和ABS明明比特殊聚酯晚低頭，卻越睡越誇張晚節不保。這要多談一點結晶行為，把剩下的20%補齊。

結晶造成的現象:
上一篇提到結晶是分子鏈堆疊排列後形成的強化區塊，因此會造成剛性、耐熱性提升，區塊一旦超過可見光波長會使光無法穿透而由透明轉白，這都是結晶造成的一些現象。

結晶度與結晶速率:
很多人搞不清楚這兩者的差別。結晶度是一個量的概念，結晶速率則可視為結晶的難易度，就像有一百萬和十萬存款的人，並不見得存款多的人花的多。有能力負擔和實際付出是兩碼子事，影響最終性質的還是看你實際付出(結晶)了多少。

如何誘導結晶：
結晶是需要分子去排列，代表要讓分子先動起來找到舒服的位置後排好站定位，要動起來就需要有足夠能量(溫度)，所以從高溫降到低溫 (冷結晶)與低溫升到高溫(熱結晶)時能誘導結晶的溫度，就稱為結晶溫度(Tc)

有這兩篇的底子，下一篇可以來看圖說故事啦!

圖片來源:智昱公司

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根據Mesak大表示，按讚就是認同，回覆是種奢求，就當作還是有聽眾想聽我說書囉。若內容有誤也歡迎指正，教學相長就是這麼回事。近三年來我看到不少對材料的奇怪理解，所以文章也歡迎轉載!

在解釋耐熱測試前，要先具備相關知識，一個是半結晶(semi-crystalline)與非晶(amorphous)的區分；另一個是熔點(Tm)與玻璃轉移溫度(Tg)。

結晶與非晶:
我們平常摸到的塑膠，微觀上其實是由好幾條分子鏈互相交纏而成。分子鏈可以想成是麵條，幾何形狀和質地不同就會有不同的排列和交纏，而形成了材料不同特質的基礎。可以整齊排列靠緊緊的就會形成結晶區，想破壞就要比較大的力氣(能量)。很扭曲或不好排列的就不會結晶，也相對地容易拆離。

熔點與玻璃轉移溫度:
熔點(Tm)是指形成或瓦解結晶區域的溫度，是不是每個高分子都有Tm? 並不是喔，會結晶的才有熔點。玻璃轉移溫度(Tg)則是如其名，高於它材料會軟軟的稱為橡膠態，低於它則會硬硬的稱為玻璃態。是不是每個高分子都有Tg?是的，但並不是所有高分子的Tg都能被儀器輕易的檢測出來。

所以~材料耐熱測試的選手們分類如下:
非晶:PETG,ABS
半結晶:特殊聚酯,PLA,TPEE。
看完上面的內容後，就具備理解80%耐熱測試的說明囉!

圖片來自:塑膠小站

# 終於回歸老本行

[60-140度耐熱測試解析]
倒下的順序依序是:特殊聚酯(100)->PETG(110)->ABS(120)->PLA=TPEE。大家真的都默默地猜...但我相信幾乎沒有人猜中吧~PLA和TPEE居然在140度的環境下屹立不搖。

說明:
其實測試結果並不是代表PLA很耐熱，許多玩家曾向我反應PLA的列印件在夏天車內常常會變形，怎麼在我的實驗中可以撐到140?關鍵就在於(a)無負重(b)漸進升溫(c)熱誘導結晶。需要進一步解釋歡迎提問喔!

高分子是門很好玩的學問，我們研發小組每天都有很多新點子迸出來多到做不完XD 之後的樣品大家敬請期待喔!

先更新60~100度的結果，有出乎你的意料嗎?

我曾提過我是材料工程師，比起研發外觀，我們對於3D列印應用更有興趣，也會陸續有應用面的新材料讓與我們分享列印成果的版友索取~

分享一個好玩的實驗，關於耐熱測試，模型選@ ET Huang 的作品，我最愛的Moai來測試，從60度起跳，每隔30分鐘升溫10度，結果可能超乎你的想像。

照片中從左到右是ABS/TPEE/PLA/PETG/特殊聚酯,在室溫下的樣子，可以默默猜一下誰能走到最後，誰又在幾度倒下!

Moai by ET-Huang, published Sep 2, 2013
檔案來源: https://www.thingiverse.com/thing:144668