Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 8.

Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11.

Fig. 12.

Summary of the data produced from DSC testing of first heating scan for the PLA filaments considered including heat capacity (Cp) at temperature of glass transition, glass transition temperature (Tg), cold crystallisation temperature (Tc), enthalpy of cold crystallisation (ΔHc), melting temperature (Tm), enthalpy of melting (ΔHm) and degree of crystallinity (X)
| I heating | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| J/(g*K) ΔCp | °C Tg | °C Tc | J/g ΔHc | °C Tm1 | °C Tm2 | J/g ΔHm | % X | |
| natural | 1,463 | 63,4 | 106,4 | 29,24 | 162,5 | 153,9 | 43,34 | 13,2 |
| white | 0,884 | 61,8 | 98,2 | 24,55 | 160,6 | 149,6 | 40,98 | 15,4 |
| silver | 0,930 | 65,2 | 103,1 | 25,91 | 152,8 | 35,95 | 9,5 | |
| iron gray | 0,555 | 64,0 | 101,8 | 24,33 | 153,0 | 38,10 | 13,0 | |
| black | 0,752 | 64,6 | 101,4 | 18,31 | 155,0 | 148,0 | 36,20 | 16,8 |
| green leaf | 1,622 | 64,6 | 106,0 | 28,63 | 152,5 | 35,25 | 6,2 | |
| yellow | 1,461 | 65,5 | 103,4 | 19,98 | 151,8 | 39,67 | 18,5 | |
| orange | 1,425 | 65,7 | 100,2 | 21,74 | 153,7 | 34,39 | 11,9 | |
| red | 1,327 | 64,8 | 101,3 | 27,88 | 155,2 | 148,3 | 32,67 | 4,5 |
| magenta | 1,149 | 66,2 | 95,0 | 21,60 | 161,9 | 38,88 | 16,2 | |
| sky blue | 0,933 | 66,1 | 96,0 | 28,05 | 162,8 | 38,99 | 10,3 | |
| dark blue | 0,995 | 64,3 | 97,1 | 30,12 | 162,8 | 40,17 | 9,4 | |
Table of R2 coefficients between the parameters determined in the DSC test and the mechanical properties of the tested materials
| bending modulus [MPa] | flexural strength [MPa] | compress. modulus [MPa] | compress. strength [MPa] | impact strength [kJ/m2] | Vicat softening temp. [C] | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| X [%] | 0,20 | 0,01 | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,07 |
| Tg | 0,15 | 0,04 | 0,16 | 0,38 | 0,00 | 0,27 |
| Tc (I) | 0,08 | 0,01 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,04 |
| Tc (II) | 0,03 | 0,00 | 0,30 | 0,04 | 0,03 | 0,02 |
| Tm1 (I) | 0,01 | 0,08 | 0,07 | 0,06 | 0,02 | 0,00 |
| Tm1 (II) | 0,09 | 0,04 | 0,17 | 0,04 | 0,03 | 0,02 |
| Cp | 0,00 | 0,17 | 0,11 | 0,01 | 0,01 | 0,02 |
| Hc (I) | 0,10 | 0,03 | 0,08 | 0,00 | 0,01 | 0,11 |
| Hm (I) | 0,07 | 0,14 | 0,06 | 0,07 | 0,11 | 0,00 |
| Hc (II) | 0,00 | 0,00 | 0,01 | 0,03 | 0,01 | 0,11 |
| Hm (II) | 0,11 | 0,01 | 0,03 | 0,02 | 0,00 | 0,20 |
Parameters for printing test samples set on the HBOT 3D F300 printer
| parameter | size |
|---|---|
| Working table temperature [°C] | 60 |
| Nozzle temperature [°C] | 235 |
| Nozzle diameter [mm] | 0,60 |
| Layer height [mm] | 0,30 |
| Sample filling degree [%] | 100 |
| Filling type | rectangular |
| Printing direction | horizontal |
| Print speed [mm/s] | 50 |
Table of R2 coefficients between the parameters determined in the DSC study
| X [%] | Tg | Tc (I) | Tc (II) | Tm1 (I) | Tm1 (II) | Cp | Hc (I) | Hm (I) | Hc (II) | Hm (II) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| X [%] | 1,00 | ||||||||||
| Tg | 0,00 | 1,00 | |||||||||
| Tc (I) | 0,03 | 0,06 | 1,00 | ||||||||
| Tc (II) | 0,36 | 0,16 | 0,11 | 1,00 | |||||||
| Tm1 (I) | 0,01 | 0,03 | 0,33 | 0,00 | 1,00 | ||||||
| Tm1 (II) | 0,00 | 0,02 | 0,14 | 0,19 | 0,71 | 1,00 | |||||
| Cp | 0,06 | 0,04 | 0,19 | 0,06 | 0,02 | 0,00 | 1,00 | ||||
| Hc (I) | 0,57 | 0,06 | 0,01 | 0,45 | 0,16 | 0,21 | 0,03 | 1,00 | |||
| Hm (I) | 0,28 | 0,17 | 0,01 | 0,00 | 0,41 | 0,25 | 0,01 | 0,02 | 1,00 | ||
| Hc (II) | 0,00 | 0,02 | 0,41 | 0,04 | 0,14 | 0,00 | 0,15 | 0,03 | 0,04 | 1,00 | |
| Hm (II) | 0,08 | 0,01 | 0,19 | 0,41 | 0,01 | 0,16 | 0,20 | 0,05 | 0,02 | 0,66 | 1,00 |
Determined wma and wra parameters for the tested materials
| Δcp | X | wma | wra | |
|---|---|---|---|---|
| [J/gK] | - | - | - | |
| natural | 1,463 | 0,13 | 0,73 | 0,14 |
| white | 0,884 | 0,16 | 0,44 | 0,40 |
| silver | 0,930 | 0,09 | 0,47 | 0,44 |
| iron gray | 0,555 | 0,13 | 0,28 | 0,59 |
| black | 0,752 | 0,16 | 0,38 | 0,46 |
| green leaf | 1,622 | 0,06 | 0,81 | 0,13 |
| yellow | 1,461 | 0,19 | 0,73 | 0,08 |
| orange | 1,425 | 0,12 | 0,71 | 0,17 |
| red | 1,327 | 0,05 | 0,66 | 0,29 |
| magenta | 1,149 | 0,17 | 0,57 | 0,26 |
| sky blue | 0,933 | 0,10 | 0,47 | 0,43 |
| dark blue | 0,995 | 0,09 | 0,50 | 0,41 |
Summary of the data produced from DSC testing of second heating scan for the PLA filaments considered including cold crystallisation temperature (Tc), enthalpy of cold crystallisation (ΔHc), melting temperature (Tm) and enthalpy of melting (ΔHm)
| II heating | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| °C Tc | J/g ΔHc | °C Tm1* | °C Tm2** | J/g ΔHm | |
| natural | 131,4 | 3,575 | 158,6 | 3,564 | |
| white | 124,3 | 44,900 | 155,7 | 159,2 | 42,360 |
| silver | 126,3 | 15,340 | 152,9 | 16,430 | |
| iron gray | 124,3 | 25,780 | 152,2 | 25,130 | |
| black | 102,7 | 17,240 | 150,4 | 153,9 | 42,500 |
| green leaf | 126,6 | 14,210 | 152,6 | 13,570 | |
| yellow | 105,9 | 20,850 | 149,2 | 38,360 | |
| orange | 122,2 | 33,090 | 152,1 | 28,490 | |
| red | 127,7 | 13,560 | 153,8 | 13,140 | |
| magenta | 116,5 | 12,110 | 159,4 | 7,293 | |
| sky blue | 113,1 | 47,870 | 155,2 | 161,3 | 46,310 |
| dark blue | 118,4 | 52,560 | 155,5 | 160,9 | 45,020 |
