CIRI發布了最新非工業3D打印排放對健康影響的報告，提出關鍵建議
時間：2023-12-14 09:53 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2023年12月13日，安全研究專家Underwriters Laboratories的非營利機構Chemical Insights
Research Institute
(CIRI)最新發布的研究強調了與材料擠出3D打印相關的健康風險。據稱，CIRI是科學文獻中最全面的3D打印排放數據庫之一，涵蓋了五年內進行的500多項暴露研究。
研究人員指出：“3D打印釋放的是一種復雜的混合物，其中包括超細顆粒和各種危險化學物質。與這些化學物質接觸可能會超出建議的接觸限值，并可能引發急性、慢性或發育方面的健康影響�！� 在論文中，研究人員強調：“用戶應該意識到這些排放的潛在危害，并采取適當的措施來減輕暴露�！�
報告建議的預防措施包括在寬敞的環境中進行3D打印、改善通風，以及避免使用高排放材料，例如含有苯乙烯單體的材料。
調查3D打印排放
眾所周知，擠出3D打印是非工業環境下應用最廣泛的技術之一。根據數據顯示，近幾年3D打印機在家庭環境中的使用日益增多，由此引發了公眾健康問題，用戶會出現頭痛、刺激和呼吸道癥狀。
為了全面評估這些健康風險，研究人員進行了447次3D打印來測量顆粒排放，并進行了58次3D打印來測量VOC排放。研究人員測試了來自六家未具名制造商的14臺FFF 3D打印機。
對來自13個不同制造商的45根不同顏色和材料的細絲進行了評估。這些材料包括廣泛使用的聚合物，如ABS、PLA、尼龍、HIPS、PVA、PETG、ASA和TPU。還評估了與ABS、PLA和尼龍聚合物共混的復合材料，如聚碳酸酯（PC）、阻燃劑（FR）、青銅粉、短切碳纖維和玻璃纖維。同時，研究人員還分析了金屬復合絲。
測試后，使用統計分析來評估顆粒和VOC排放與3D打印條件之間的相關性。這些條件包括3D打印機設計、設置以及長絲材料和屬性。
CIRI的研究結果
研究人員發現，ABS、HIPS和尼龍材料產生的顆粒排放量最高。3D打印過程中釋放的顆粒主要是超細顆粒，能夠深入滲透到人體肺部、血液和大腦中，與呼吸系統和心血管疾病相關。金屬復合材料通常排放較大顆粒，并具有較高排放量。
此外，在80%的研究長絲中檢測到了甲醛、苯乙烯和乙醛等致癌物質。研究人員確定了3D打印過程中排放的大量VOC，包括芳香族化合物、醛類、醇類、酮類、酯類和硅氧烷。
有害化學物質的排放量超過了NAAQS建議的空氣質量限值。苯、苯乙烯、甲醛、苯甲醛、乙醛和己內酰胺是最受關注的揮發性有機化合物。
ABS和HIPS材料被強調為在顆粒和VOC暴露方面最受關注的材料。尼龍的顆粒和己內酰胺暴露量較高，而ASA則排放大量有害揮發性有機化合物。研究人員發現，盡管存在一些異常值，但聚乳酸的揮發性有機化合物和顆粒物排放量普遍較低。
改變3D打印機和長絲條件會導致排放水平發生很大變化。有趣的是，顆粒排放對3D打印條件比VOC排放更為敏感。
對于ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）這種材料，長絲的顏色是影響顆粒排放的一個重要因素。具體而言，黑色的長絲通常是發射率較低的材料，而其它顏色的長絲會隨著顏色變化，顆粒排放水平也相應變化。
在本研究中，提高擠出溫度會增加ABS顆粒排放量，但會減少PLA排放量。此外，發現提高3D打印速度會顯著增加ABS的顆粒排放量，而與PLA沒有發現顯著關聯。
最終，研究人員得出結論，由于FFF 3D打印排放的UFP和有害化學物質的混合物，會帶來健康問題。ASB、PLA和尼龍材料釋放的顆粒已被證明會誘發炎癥反應、細胞死亡和氧化應激，表明吸入后會對健康產生不利影響。
因此，南極熊呼吁廣大熊友在進行非工業級別的3D打印時，盡量選擇通風良好的環境進行操作，以減少顆粒物和有害氣體對健康的潛在影響。此外，為了更有效地保護自己的健康，可考慮配備專門的3D打印排煙設備，這些設備能有效過濾空氣中的顆粒物，降低對呼吸系統的潛在風險。
△這項研究結果發表在《國際環境》2023年12月版上，題目為“材料擠出3D打印排放的顆粒和揮發性有機化合物的暴露危害：室內研究數據的整合”（傳送門）
研究人員指出：“3D打印釋放的是一種復雜的混合物，其中包括超細顆粒和各種危險化學物質。與這些化學物質接觸可能會超出建議的接觸限值，并可能引發急性、慢性或發育方面的健康影響�！� 在論文中，研究人員強調：“用戶應該意識到這些排放的潛在危害，并采取適當的措施來減輕暴露�！�
報告建議的預防措施包括在寬敞的環境中進行3D打印、改善通風，以及避免使用高排放材料，例如含有苯乙烯單體的材料。
△Underwriters Laboratories CIRI研究所的研究人員
調查3D打印排放
眾所周知，擠出3D打印是非工業環境下應用最廣泛的技術之一。根據數據顯示，近幾年3D打印機在家庭環境中的使用日益增多，由此引發了公眾健康問題，用戶會出現頭痛、刺激和呼吸道癥狀。
為了全面評估這些健康風險，研究人員進行了447次3D打印來測量顆粒排放，并進行了58次3D打印來測量VOC排放。研究人員測試了來自六家未具名制造商的14臺FFF 3D打印機。
對來自13個不同制造商的45根不同顏色和材料的細絲進行了評估。這些材料包括廣泛使用的聚合物，如ABS、PLA、尼龍、HIPS、PVA、PETG、ASA和TPU。還評估了與ABS、PLA和尼龍聚合物共混的復合材料，如聚碳酸酯（PC）、阻燃劑（FR）、青銅粉、短切碳纖維和玻璃纖維。同時，研究人員還分析了金屬復合絲。
測試后，使用統計分析來評估顆粒和VOC排放與3D打印條件之間的相關性。這些條件包括3D打印機設計、設置以及長絲材料和屬性。
△這是CIRI和喬治亞州立大學之前用來評估電子煙排放的設備
CIRI的研究結果
研究人員發現，ABS、HIPS和尼龍材料產生的顆粒排放量最高。3D打印過程中釋放的顆粒主要是超細顆粒，能夠深入滲透到人體肺部、血液和大腦中，與呼吸系統和心血管疾病相關。金屬復合材料通常排放較大顆粒，并具有較高排放量。
此外，在80%的研究長絲中檢測到了甲醛、苯乙烯和乙醛等致癌物質。研究人員確定了3D打印過程中排放的大量VOC，包括芳香族化合物、醛類、醇類、酮類、酯類和硅氧烷。
有害化學物質的排放量超過了NAAQS建議的空氣質量限值。苯、苯乙烯、甲醛、苯甲醛、乙醛和己內酰胺是最受關注的揮發性有機化合物。
ABS和HIPS材料被強調為在顆粒和VOC暴露方面最受關注的材料。尼龍的顆粒和己內酰胺暴露量較高，而ASA則排放大量有害揮發性有機化合物。研究人員發現，盡管存在一些異常值，但聚乳酸的揮發性有機化合物和顆粒物排放量普遍較低。
△FFF打印期間釋放顆粒物示意圖
改變3D打印機和長絲條件會導致排放水平發生很大變化。有趣的是，顆粒排放對3D打印條件比VOC排放更為敏感。
對于ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）這種材料，長絲的顏色是影響顆粒排放的一個重要因素。具體而言，黑色的長絲通常是發射率較低的材料，而其它顏色的長絲會隨著顏色變化，顆粒排放水平也相應變化。
在本研究中，提高擠出溫度會增加ABS顆粒排放量，但會減少PLA排放量。此外，發現提高3D打印速度會顯著增加ABS的顆粒排放量，而與PLA沒有發現顯著關聯。
最終，研究人員得出結論，由于FFF 3D打印排放的UFP和有害化學物質的混合物，會帶來健康問題。ASB、PLA和尼龍材料釋放的顆粒已被證明會誘發炎癥反應、細胞死亡和氧化應激，表明吸入后會對健康產生不利影響。
因此，南極熊呼吁廣大熊友在進行非工業級別的3D打印時，盡量選擇通風良好的環境進行操作，以減少顆粒物和有害氣體對健康的潛在影響。此外，為了更有效地保護自己的健康，可考慮配備專門的3D打印排煙設備，這些設備能有效過濾空氣中的顆粒物，降低對呼吸系統的潛在風險。
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