A legjobb légtisztító a 3D nyomtató gőzei és más szennyező anyagok ellen

A 3D nyomtatás hihetetlen lehetőségeket rejt magában a gyártásban. A technológia érésével és az árak csökkenésével lehetővé válik, hogy a 3D nyomtatókat otthoni műhelyeinkben és iskolai tantermeinkben is használhassuk, így egyre több ember számára válik lehetővé, hogy a 3D nyomtatást hobbiként vagy akár vállalkozásként is folytassa.

Sajnos a 3D nyomtatók a kibocsátott gőzök és egyéb szennyező anyagok miatt negatívan befolyásolhatják a beltéri levegő minőségét is. Hogy megtudjuk, melyik légtisztító a legalkalmasabb a 3D nyomtatók hatásainak ellensúlyozására, megvizsgáljuk, milyen szennyező anyagokat bocsátanak ki a nyomtatók, és mely készülékek alkalmasak arra, hogy eltávolítsák ezeket a szennyező anyagokat a levegőből.

Ipari környezetben gyakran szűrők és nagy teljesítményű szellőztetőrendszerek biztosítják a megfelelő beltéri levegőminőséget, amely a kormány által meghatározott munkahelyi szabványokhoz mérhető. A 3D-nyomtatók otthoni vagy iskolai felhasználói számára azonban mindez nem áll rendelkezésre. Mivel ez a technológia viszonylag új, kevés szabályozás létezik, és senki sem végez ellenőrzést az otthoni műhelyben annak biztosítására, hogy a 3D nyomtató kibocsátása megfeleljen az OSHA szabványoknak. Ez azt jelenti, hogy gondoskodnia kell arról, hogy az otthonában a levegő minősége biztonságos és egészséges maradjon. Ennek egyik módja a légtisztító használata.

Működnek-e a légtisztítók a 3D nyomtatókból származó gőzök és részecskék ellen?

A 3D nyomtatók különböző módszereket használnak a háromdimenziós alakzatok létrehozására, de a legtöbb kereskedelmi forgalomban kapható, magánszemélyek vagy kisvállalkozások számára készült 3D nyomtató az olvasztott polimer lerakás (MPD) nevű módszert használja. Ezt az eljárást olvasztott leválasztásos modellezésnek (FDM) is nevezik. Az MPD-nyomtatók egy fúvókán keresztül extrudálják a műanyagot, akár 320 °C-os hőmérsékleten megolvasztják, és vékony rétegekben rakják le, amelyekből felépül a kívánt tárgy. Amikor a műanyagokat ilyen magas hőmérsékletre hevítik, összetevőik elkezdenek lebomlani, és nagyon finom szennyező anyagok és gőzök formájában a levegőbe kerülnek. Egy légtisztítónak képesnek kell lennie arra, hogy csökkentse az ilyen típusú szennyeződéseket a levegőben.

Itt az MPD 3D nyomtatásra fogunk összpontosítani. A népszerű MakerBot nyomtatók ebbe a kategóriába tartoznak. Más típusú 3D nyomtatók valószínűleg más típusú szennyezőanyagokat termelnek, de szinte mindegyik porokon, kötőanyagokon vagy alapanyagok megolvasztásán alapul, így a légtisztító rendszereket a használt nyomtató típusától függetlenül érdemes megfontolni.

A 3D nyomtatókban található káros anyagok típusai

Széleskörű használatuk miatt a legtöbb laboratóriumi vizsgálatot MPD 3D nyomtatókkal végezték. Ezek a nyomtatók kétféle szennyezőanyagot termelnek: illékony szerves vegyületeket (VOC) és ultrafinom részecskéket (UFP).

Műanyaggőzök (VOC)

A 3D nyomtatókban használt műanyag általában akrilnitril-butadién-sztirol (ABS) vagy poli-tejsav (PLA). Mindkét műanyag ilyen magas hőmérsékleten számos VOC-t bocsát ki, többek között sztirolt, formaldehidet, metil-metakrilátot és hidrogén-cianidot. Szén-monoxid is keletkezhet. A megfelelő légtisztítási technológiának figyelembe kellene vennie a VOC-okat, és nem mindegyik teszi ezt. A hagyományos légszűrők, például a HEPA-szűrők vagy ionizátorok csak a részecskékre és nem a gázokra vannak tervezve, ezért nem hatékonyak a 3D nyomtatási folyamat során felszabaduló VOC-k káros keveréke ellen.

Az ABS műanyag potenciálisan károsabb, mivel magasabb hőmérsékleten olvad, mint a PLA, és a magasabb olvadáspont általában több mérgező vegyület felszabadulását okozza (Stephens et al., 2013). Tudjuk, hogy az olvadó műanyagból származó gőzök mérgezőek a patkányokra, egerekre és más emlősökre (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Ezenkívül a 3D nyomtatók számos alapanyaga tartalmaz adalékanyagokat, amelyek színt, rugalmasságot, elektromos vezetőképességet vagy más tulajdonságokat kölcsönöznek. Ezek az adalékanyagok melegítéskor még több mérgező illékony szerves vegyületet (VOC) juttathatnak a levegőbe.

Műanyagok és ultrafinom részecskék

Egy másik problémás terület az ultrafinom részecskék (UFP), amelyek akkor keletkeznek, amikor a műanyagokat ilyen magas hőmérsékletre hevítik. A VOC-okhoz hasonlóan ezek a részecskék is az olvasztott nyersanyagok melléktermékei. Ezek a részecskék 0,1 mikrométernél kisebb átmérőjűek lehetnek, és könnyen belélegezhetők. A 3D nyomtatókból származó UFP belégzésének hosszú távú hatásairól keveset tudunk, de az biztos, hogy az UFP felhalmozódása nem tesz jót. A rendkívül kis méretük miatt a meglévő légszűrők speciális technológiát igényelnek e szennyeződések kezeléséhez. A hagyományos légszűrők általában egy bizonyos méretű részecskéket tudnak kezelni (általában a 0,3 mikron széles részecskékre ígérik a legnagyobb hatékonyságot), de az UFP-k általában kisebbek.

E kétféle szennyeződés miatt a 3D nyomtatók különösen trükkös problémát jelentenek a légtisztítók számára, amelyeknek két különböző szennyeződéssel kell megbirkózniuk: VOC-ok és UFP-k.

Melyik légtisztító típus a legalkalmasabb a 3D nyomtatók által okozott szennyezés elleni küzdelemre?

Minden légtisztítási technológiának megvannak a maga erősségei és gyengeségei, és nem minden légtisztító képes kezelni mind a részecskeszennyező anyagokat, mind az illékony szerves vegyületeket.

HEPA - A HEPA-szűrőket úgy tervezték, hogy a 0,3 mikron méretű részecskék 99,97 százalékát eltávolítsák. Mivel a 3D nyomtatókból származó UFP-k akár 0,1 mikron méretűek is lehetnek, a HEPA-szűrő nem tudja mindet eltávolítani a levegőből. Ezek az apró részecskék azonban hajlamosak egymáshoz vagy a levegőben lévő más részecskékhez tapadni, és így nagyobbak lesznek. Tanulmányok kimutatták, hogy amikor magát a nyomtatót egy HEPA-szűrővel ellátott burkolatba helyezték, az UFP-k koncentrációja a helyiségben 98 százalékkal csökkent. A HEPA-szűrő tehát segíthet csökkenteni az UFP-k mennyiségét a helyiségben, még ha nem is képes az összeset eltávolítani. A HEPA-szűrők azonban nem távolítják el az illékony szerves vegyületeket vagy az égett műanyagból származó szagokat.

Szénszűrő - A szénszűrők aktív szenet használnak az illékony szerves vegyületek (VOC) eltávolítására a levegőből. A szén számos olyan helyet tartalmaz, ahol a VOC-molekulák csapdába eshetnek, mint egy kulcslyukba illeszkedő zár. Ez az "adszorpció" néven ismert folyamat hatékonyan képes eltávolítani mind az illékony szerves vegyületeket, mind a szagokat a levegőből. A szénalapú légtisztítókkal az a probléma, hogy fokozatosan veszítenek hatékonyságukból, ahogy a szén "megtelik" VOC-molekulákkal. Egy bizonyos ponton a szűrő nemcsak hogy nem működik tovább, hanem elkezdi visszaadni ugyanazokat a mérgező vegyületeket a levegőbe. Ezért gyakran kell cserélni őket. Ezenkívül a szénszűrők nem képesek kiszűrni bizonyos vegyületeket, például a szén-monoxidot és más típusú gázokat. Mivel a 3D nyomtatók által kibocsátott illékony szerves vegyületek a műanyag megolvasztásához kapcsolódnak, a háztartási szénszűrők nem biztos, hogy olyan hatékonyan távolítják el ezeket az anyagokat. Végezetül a szénszűrők nem fogják fel a részecskeszennyező anyagokat, beleértve az UFP-ket is.

Ózongenerátor - Az ózongenerátorok nemcsak korlátozott hatékonysággal távolítják el a gázokat, hanem káros ózont is termelnek. Ez szintén mérgező melléktermékeket termel, és mivel a nyomtatóban lévő műanyag forró, a levegő már eleve tartalmaz vegyi anyagokat. Ezenkívül az ózongenerátorok nem távolítják el a részecskéket, így a potenciálisan veszélyes UFP-ket nem érintik. E tényezők miatt az EPA nem javasolja az ózongenerátorok beltéri használatát.

Ionizátor - Az ionizátor elektromosan feltölti a rajta átáramló részecskéket, aminek hatására azok összecsomósodnak és elválnak a levegőtől. Ez a folyamat azonban ózont termel, ami azt jelenti, hogy ugyanazokkal a hátrányokkal rendelkezik, mint az ózongenerátorok. Az ionizátorok a VOC-ok ellen is hatástalanok, így nem távolítják el a 3D nyomtatókból származó olvadt műanyagból származó mérgező melléktermékeket. Egyes légtisztítóknak van egy speciális "ionizációs" része, amely kiegészíti a készülék fő technológiáját.

PCO - A PCO légtisztítók azt állítják, hogy fotokémiai reakciók segítségével képesek eltávolítani az illékony szerves vegyületeket a levegőből. E reakciók melléktermékei azonban kiszámíthatatlanok és mérgezőek lehetnek. Ezenkívül a PCO légtisztítók némi ózont bocsátanak ki, és nem hatékonyak a részecskeszennyező anyagok ellen.

Ajánlásaink a 3D nyomtatásban használt káros anyagokra vonatkozóan

A szén- és HEPA-szűrés hibridje - Alternatívaként, ha a személyes helyzete vagy a költségvetése lehetővé teszi, érdemes megfontolni egy hibrid egységet, amely elegendő számú szén- és HEPA-szűrővel rendelkezik, mivel ez segíthet a 3D nyomtató vegyületei által létrehozott részecskék és VOC-k elleni küzdelemben. Míg a szerves részecskék nem semmisülnek meg, a HEPA-szűrők továbbra is felfogják a szennyező anyagokat. Vegye figyelembe, hogy a szénrétegnek elég nehéznek kell lennie (pl. több mint 5 font) ahhoz, hogy a VOC-ket kellőképpen elnyelje (a vékony rétegek gyorsan telítődnek).

A levegőminőség javításának egyéb módjai 3D nyomtató használata esetén

A 3D nyomtató használatakor a legfontosabb lépés a megfelelő szellőzés. Mivel a 3D nyomtatási folyamat órákig vagy akár napokig is eltarthat, ehhez valószínűleg többre lesz szükség, mint egy nyitott ablak. Egy megfelelő, a szabadba kivezető elszívó ventilátor elszívja az illékony szerves vegyületeket (VOC) és a részecskéket a házból, így tisztább lesz a levegő.

Ahogy a 3D nyomtatók használatának potenciális veszélyei egyre jobban megismerhetők, olyan új műanyagokat és alapanyagokat fejlesztenek ki, amelyek alacsonyabb VOC- és UFP-szintet produkálnak. Az alacsony kibocsátású alapanyagok választása javíthatja a beltéri levegő minőségét is.

A 3D-nyomtató HEPA-szűrővel ellátott burkolatban történő használata bevált módszer a biztonságosabbá tételre. Jelenleg azonban nagyon kevés 3D nyomtatót értékesítenek burkolattal együtt. A műhelyének HEPA-burkolattal való felszerelése nagyszerű módja annak, hogy elkerülje a 3D nyomtatók által okozott számos levegőminőségi problémát.

Ahogy a 3D nyomtatási technológia egyre elérhetőbbé és megfizethetőbbé válik, úgy nő a beltéri levegő minőségére és az egészségünkre gyakorolt hatásának megértése is. Ezért, ha otthonában vagy munkahelyén 3D nyomtatót használ, fontos, hogy a biztonságos beltéri környezet fenntartása érdekében megalapozott döntést hozzon a légtisztító kiválasztásakor.