Най-добрият пречиствател на въздуха за изпарения от 3D принтер и други замърсители

3D принтирането има невероятен потенциал за производството. С развитието на технологията и намаляването на цените вече е възможно да имаме 3D принтери в домашните си работилници и училищните класни стаи, което позволява на повече хора да се занимават с 3D принтиране като хоби или дори бизнес.

За съжаление, 3D принтерите могат да окажат отрицателно въздействие върху качеството на въздуха в помещенията поради изпаренията и другите замърсители, които отделят. За да разберете кой пречиствател на въздуха е най-подходящ за компенсиране на въздействието на 3D принтерите, ще разгледаме замърсителите, които се отделят от принтерите, и кои устройства са подходящи за отстраняване на тези замърсители от въздуха.

В индустриална среда често се използват филтри и мощни вентилационни системи, за да се поддържа подходящо качество на въздуха в помещенията, което може да се измерва спрямо стандартите за работните места, определени от правителството. За домашните или училищните потребители на 3D принтери обаче няма нищо подобно. Тъй като тази технология е сравнително нова, има малко разпоредби и никой не извършва проверки на домашната ви работилница, за да се увери, че емисиите на 3D принтера отговарят на стандартите на OSHA. Това означава, че трябва да се уверите, че качеството на въздуха в дома ви остава безопасно и здравословно. Един от начините да направите това е да използвате пречиствател на въздуха.

Действат ли пречиствателите на въздуха срещу изпаренията и частиците от 3D принтерите?

3D принтерите използват различни методи за създаване на триизмерни форми, но повечето налични в търговската мрежа 3D принтери за физически лица или малки предприятия използват метод, наречен отлагане на разтопен полимер (MPD). Този процес се нарича също Fused Deposition Modelling (FDM). Принтерите MPD екструдират пластмаса през дюза, разтопяват я при температури до 320 °C и я отлагат на тънки слоеве, които се натрупват, за да образуват желания обект. Когато пластмасите се нагряват до толкова високи температури, техните компоненти започват да се разграждат и се отделят във въздуха като много фини замърсители и пари. Пречиствателят на въздух трябва да може да намали тези видове замърсители във въздуха.

Тук ще се съсредоточим върху 3D принтирането на MPD. Популярните принтери MakerBot попадат в тази категория. Другите видове 3D принтери вероятно ще произвеждат други видове замърсители, но почти всички се основават на прахове, свързващи вещества или разтопяване на базови материали, така че системите за пречистване на въздуха трябва да се обмислят независимо от вида на принтера, който използвате.

Видове вредни вещества в 3D принтерите

Поради широкото им използване повечето лабораторни тестове са проведени с 3D принтери MPD. Тези принтери произвеждат два вида замърсители: летливи органични съединения (ЛОС) и свръхфини частици (СЧП).

Изпарения от пластмаса (ЛОС)

Пластмасата, използвана в 3D принтерите, обикновено е акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) или полимлечна киселина (PLA). И двете пластмаси отделят редица ЛОС при толкова високи температури, включително стирен, формалдехид, метилметакрилат и циановодород. Може да се образува и въглероден оксид. Правилната технология за пречистване на въздуха трябва да отчита ЛОС, а не всички го правят. Конвенционалните въздушни филтри, като HEPA филтри или йонизатори, са предназначени само за частици, но не и за газове, поради което са неефективни срещу вредната смес от ЛОС, отделяни по време на процеса на 3D принтиране.

ABS пластмасата е потенциално по-вредна, тъй като се топи при по-висока температура от PLA, а по-високата температура на топене обикновено води до отделяне на повече токсични съединения (Stephens et al., 2013). Знаем, че изпаренията от топящата се пластмаса са токсични за плъхове, мишки и други бозайници (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Освен това много базови материали за 3D принтерите съдържат добавки, които придават цвят, гъвкавост, електропроводимост или други свойства. Тези добавки могат да отделят още по-токсични летливи органични съединения (ЛОС) във въздуха при нагряване.

Пластмаси и ултрафини частици

Друга проблемна област са ултрафините частици (UFP), които се получават при нагряване на пластмасите до толкова високи температури. Подобно на ЛОС, тези частици са странични продукти на разтопените суровини. Тези частици могат да бъдат с диаметър по-малък от 0,1 микрометра и лесно се вдишват. Малко се знае за дългосрочните последици от вдишването на ВМП от 3D принтерите, но това, което е сигурно, е, че натрупването на ВМП не е добро за вас. Поради изключително малкия им размер съществуващите въздушни филтри изискват специализирана технология, за да се справят с тези замърсители. Обикновените въздушни филтри обикновено могат да се справят с частици с определен размер (обикновено обещават да са най-ефективни при частици с ширина 0,3 микрона), но UFP обикновено са по-малки.

Тези два вида замърсители превръщат 3D принтерите в особено сложен проблем за пречиствателите на въздух, които трябва да могат да се справят с два различни замърсителя: Летливи органични съединения (ЛОС) и безвредни вещества.

Кой тип пречиствател на въздуха е най-подходящ за борба със замърсяването от 3D принтерите?

Всяка технология за пречистване на въздуха има своите силни и слаби страни и не всички пречистватели на въздуха могат да се справят както със замърсяващите частици, така и с летливите органични съединения.

HEPA - HEPA филтрите са проектирани по специален стандарт, за да премахват 99,97% от частиците с размер 0,3 микрона. Тъй като UFPs от 3D принтерите могат да бъдат с размер 0,1 микрона, HEPA филтърът не може да премахне всички тях от въздуха. Тези малки частици обаче са склонни да се слепват помежду си или с други частици във въздуха, което ги прави по-големи. Проучванията показват, че когато самият принтер е поставен в корпус с HEPA филтър, концентрацията на UFP в помещението намалява с 98%. Следователно HEPA филтърът може да помогне за намаляване на количеството на UFPs в помещението, дори и да не може да ги отстрани всички. HEPA филтрите обаче не премахват летливите органични съединения или миризмите от изгоряла пластмаса.

Въглероден филтър - Въглеродните филтри използват активен въглен за отстраняване на летливите органични съединения (ЛОС) от въздуха. Въгленът съдържа множество места, където молекулите на ЛОС могат да се задържат, подобно на ключалка, която се вписва в ключова дупка. Този процес, известен като "адсорбция", може ефективно да отстрани от въздуха както летливите органични съединения, така и миризмите. Проблемът с въглеродните пречистватели на въздух е, че те постепенно губят своята ефективност, тъй като въглеродът се "запълва" с молекули ЛОС. В един момент филтърът не само спира да работи, но и започва да отделя същите токсични съединения обратно във въздуха. Поради това те трябва да се подменят често. Освен това въглеродните филтри не могат да филтрират някои съединения като въглероден оксид и други видове газове. Тъй като летливите органични съединения, отделяни от 3D принтерите, са свързани с топенето на пластмаса, битовите въглеродни филтри може да не са толкова ефективни при отстраняването на тези вещества. И накрая, въглеродните филтри не улавят никакви замърсяващи частици, включително ФПЧ.

Генератор на озон - Озоновите генератори не само имат ограничена ефективност при отстраняване на газове, но и произвеждат вреден озон. При това се образуват и токсични странични продукти, а тъй като пластмасата в принтера е гореща, въздухът вече съдържа химикали. Освен това озоновите генератори не отстраняват частиците, така че потенциално опасните ВМП не се засягат. Поради тези фактори ЕАОС не препоръчва използването на озонови генератори в закрити помещения.

Йонизатор - Йонизаторът зарежда с електричество преминаващите през него частици, като ги кара да се събират и отделят от въздуха. При този процес обаче се получава озон, което означава, че те имат същите недостатъци като озоновите генератори. Йонизаторите са неефективни и по отношение на ЛОС, така че не отстраняват токсичните странични продукти от разтопената пластмаса от 3D принтерите. Някои пречистватели на въздух имат специална секция за "йонизация", която допълва основната технология на устройството.

PCO - Пречиствателите на въздух с PCO твърдят, че могат да премахват летливите органични съединения от въздуха чрез фотохимични реакции. Страничните продукти от тези реакции обаче са непредсказуеми и могат да бъдат токсични. Освен това въздухопречиствателите PCO отделят известно количество озон и не са ефективни по отношение на замърсяващите частици.

Нашите препоръки за вредни вещества в 3D принтирането

Хибрид с въглеродна и HEPA филтрация - Ако личното ви положение или бюджетът ви позволяват, може да помислите за хибридно устройство с достатъчен брой въглеродни и HEPA филтри, тъй като това може да помогне за борба с частиците и ЛОС, създавани от съединенията на 3D принтера. Въпреки че органичните частици не се унищожават, HEPA филтрите все пак улавят замърсителите. Имайте предвид, че въглеродният слой трябва да е достатъчно тежък (напр. над 5 кг), за да абсорбира достатъчно ЛОС (тънките слоеве се насищат бързо).

Други начини за подобряване на качеството на въздуха при използване на 3D принтер

Най-важната стъпка при използването на 3D принтер е да се използва подходяща вентилация. Тъй като процесът на 3D принтиране може да отнеме часове или дори дни, това вероятно ще изисква повече от един отворен прозорец. Подходящ вентилатор, който отвежда въздуха навън, ще изведе летливите органични съединения (ЛОС) и частиците от къщата, за да се осигури по-чист въздух.

Тъй като потенциалните опасности от използването на 3D принтери се разбират по-добре, се разработват нови пластмаси и базови материали, които произвеждат по-ниски нива на ЛОС и УФП. Изборът на базови материали с ниски емисии може също така да подобри качеството на въздуха в помещенията.

Използването на 3D принтера в заграждение, снабдено с HEPA филтър, е доказан метод за осигуряване на по-голяма безопасност. Понастоящем обаче много малко 3D принтери се продават с корпуси. Добавянето на HEPA заграждение в работилницата ви е чудесен начин да избегнете много от проблемите с качеството на въздуха, причинени от 3D принтерите.

С увеличаването на достъпността и цената на технологията за 3D принтиране се подобрява и разбирането ни за нейното въздействие върху качеството на въздуха в помещенията и нашето здраве. Ето защо, ако имате 3D принтер в дома си или на работното си място, е важно да вземете информирано решение при избора на пречиствател на въздуха, за да поддържате безопасна вътрешна среда.