3D打印有毒吗?如何防范健康风险

3D打印产业政策
2020
08/16
21:10
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南极熊导读:3D打印(或增材制造)正在变得越来越重要,不再限于简单3D打印塑料和金属薄板,而更多地改变原型制作和生产过程。但是,3D打印有毒吗?如何防范健康风险?
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Underwriters Laboratories研究所和佐治亚理工学院(Georgia Tech)的Chemical Insights发现,许多台式3D打印机在工作的时候,会产生可能影响人类健康的超细颗粒(UFP)和许多挥发性有机化合物(VOC)。

超细颗粒可以被吸入并深入人肺系统,引发肺部刺激、呼吸道和胸部不适,以及哮喘。长期接触可能导致呼吸系统疾病和心血管疾病。接触挥发性有机化合物,会导致头痛,刺激眼和鼻子,引起类似流感的症状。当在小型或通风不良的房间(例如小型车间或单个工作站),以及具有多台打印机同时运行,且通风控制不足的大型工业空间中使用3D打印机时,这些健康问题尤其值得注意。

FDM线材、排放物和毒性

研究发现,不同的3D打印线材,产生的排放物和排放物的毒性会不同。其中大多数是化学成分已知的热塑性塑料,但可能存在添加剂和其他杂质。研究显示了与线材相关的一系列VOC:
  • 已发现丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)线材,会释放超过175种不同的VOC,包括致癌物,如苯乙烯和二氯甲烷。
  • 聚乳酸(PLA)线材,会产生了50多种已确定的VOC,包括会影响眼睛、皮肤、呼吸系统和中枢神经系统的1-丁醇。但是,PLA的排放率远低于ABS。
  • 尼龙线材发出一系列不同的低水平VOC。超过90%的挥发性排放物是己内酰胺,会影响眼睛、皮肤、肝脏、肾脏和呼吸系统、心血管和中枢神经系统。
  • VOC排放成分和总VOC排放水平取决于材料种类、温度等。ABS和尼龙线材的超细颗粒和总VOC排放速率均高于PLA。

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以下解决问题的步骤,保护免受3D打印带来的健康危害。

  • 操作时避免站在打印机附近或上方;
  • 将喷嘴温度设置在建议温度范围的下限,同时又不会降低打印质量;
  • 使用3D打印机制造商特别推荐的材料;
  • 购买安全的3D打印设备和材料;

此外,美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)建议:
  • 在打印机附近放置装有高效微粒空气(HEPA)过滤的局部排气通风系统;
  • 使用通风的机壳,或者密闭空间;
  • 将打印机放在通风橱,或排到外面的通风孔;
  • 制定一套标准操作程序以减少暴露的可能性;
  • 禁止在打印车间附近饮食;
  • 使用个人防护设备,例如防热手套或耐化学手套,安全眼镜或面罩,实验室工作服或工作服等;
  • 适当时考虑使用呼吸防护设备。
  • 设定标准


尽管有一些保护工业环境中,针对特定​​VOC和总颗粒的工人职业标准和准则,但并未针对UFP,或3D打印排放物中发现的许多VOC。
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Chemical Insights与包括打印机制造商和用户在内的一系列利益相关者合作,为测试和评估3D打印机的颗粒和化学物质排放,创建了美国国家标准。该研究集中于熔融长丝制造技术,但标准中介绍的方法也适用于其他打印机类型。

标准ANSI / CAN / UL 2904包含排放量的测量和健康评估协议(《ANSI/CAN/UL Standard Method for Testing and Assessing Particle and Chemical Emissions from 3D Printers》https://www.shopulstandards.com/ ... spx?UniqueKey=35397),这些排放量可以从使用3D打印机和打印介质的打印应用程序释放。虽然它适用于通常在学校、家庭、办公室、图书馆和其他非工业室内空间中使用的打印机,但对制造工厂中的室内空气的影响也可能适用。


作者:玛丽莲·布莱克(Marilyn Black)博士是研究低剂量化学暴露对人体健康的影响的领导者,并致力于寻找减少化学暴露的方法,特别是在减少儿童化学暴露方面具有丰富的经验。她是Underwriters Laboratories的副总裁兼高级技术顾问。

相关研究论文下载
“ 消费级熔融沉积成型的3D打印机颗粒物排放的表征”“ 调查颗粒排放,消费级熔融沉积成型与对数正态分布,气溶胶模型的3D打印机气溶胶动态 ”
Characterization-of-particle-emissions-from-consumer-fused-deposition-modeling-3.pdf (1.9 MB, 下载次数: 485)

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