Geriausias oro valytuvas nuo 3D spausdintuvo garų ir kitų teršalų

3D spausdinimas turi neįtikėtinų gamybos galimybių. Tobulėjant technologijai ir mažėjant kainoms, dabar 3D spausdintuvus galima turėti namų dirbtuvėse ir mokyklų klasėse, todėl vis daugiau žmonių gali užsiimti 3D spausdinimu kaip hobiu ar net verslu.

Deja, 3D spausdintuvai taip pat gali turėti neigiamos įtakos patalpų oro kokybei dėl jų skleidžiamų garų ir kitų teršalų. Norėdami išsiaiškinti, koks oro valytuvas geriausiai tinka 3D spausdintuvų poveikiui kompensuoti, panagrinėsime spausdintuvų skleidžiamus teršalus ir išsiaiškinsime, kokie prietaisai gerai tinka šiems teršalams iš oro pašalinti.

Pramoninėje aplinkoje dažnai naudojami filtrai ir galingos vėdinimo sistemos, kad būtų palaikoma tinkama patalpų oro kokybė, kuri gali būti vertinama pagal vyriausybės nustatytus darbo vietų standartus. Tačiau namų ar mokyklų 3D spausdintuvų naudotojams to nėra. Kadangi ši technologija yra palyginti nauja, yra nedaug taisyklių ir niekas neatlieka jūsų namų dirbtuvių patikrinimų, kad užtikrintų, jog jūsų 3D spausdintuvo išmetami teršalai atitinka OSHA standartus. Tai reiškia, kad turite užtikrinti, jog oro kokybė jūsų namuose išliktų saugi ir sveika. Vienas iš būdų tai padaryti - naudoti oro valytuvą.

Ar oro valytuvai apsaugo nuo 3D spausdintuvų skleidžiamų garų ir dalelių?

3D spausdintuvuose naudojami įvairūs trimačių formų kūrimo metodai, tačiau daugumoje komerciniuose 3D spausdintuvuose, skirtuose privatiems asmenims ar mažoms įmonėms, naudojamas metodas, vadinamas išlydyto polimero nusodinimu (MPD). Šis procesas taip pat vadinamas išlydyto nusodinimo modeliavimu (Fused Deposition Modelling, FDM). MPD spausdintuvuose plastikas išspaudžiamas per antgalį, išlydomas iki 320 °C temperatūroje ir nusodinamas plonais sluoksniais, iš kurių suformuojamas norimas objektas. Įkaitinus plastiką iki tokios aukštos temperatūros, jo sudedamosios dalys pradeda skaidytis ir išsiskiria į orą kaip labai smulkūs teršalai ir garai. Oro valytuvas turėtų sumažinti tokių teršalų kiekį ore.

Čia daugiausia dėmesio skirsime MPD 3D spausdinimui. Šiai kategorijai priklauso populiarūs "MakerBot" spausdintuvai. Tikėtina, kad kitų tipų 3D spausdintuvai gamins kitų rūšių teršalus, tačiau beveik visų jų pagrindą sudaro milteliai, rišamosios medžiagos arba bazinių medžiagų lydymas, todėl oro valymo sistemas reikėtų apsvarstyti nepriklausomai nuo naudojamo spausdintuvo tipo.

3D spausdintuvuose esančių kenksmingų medžiagų rūšys

Dėl plataus naudojimo dauguma laboratorinių bandymų buvo atliekami su MPD 3D spausdintuvais. Šie spausdintuvai išskiria dviejų rūšių teršalus: lakiuosius organinius junginius (LOJ) ir itin smulkias daleles (UVD).

Plastiko garai (LOJ)

3D spausdintuvuose paprastai naudojamas akrilnitrilbutadienstireno (ABS) arba polilacto rūgšties (PLA) plastikas. Abu šie plastikai tokioje aukštoje temperatūroje išskiria nemažai lakiųjų organinių junginių, įskaitant stireną, formaldehidą, metilo metakrilatą ir vandenilio cianidą. Taip pat gali susidaryti anglies monoksidas. Pasirinkus tinkamą oro valymo technologiją, reikėtų atsižvelgti į lakiųjų organinių junginių kiekį, o tai daro ne visos. Įprasti oro filtrai, pavyzdžiui, HEPA filtrai arba jonizatoriai, skirti tik dalelėms, bet ne dujoms, todėl jie neveiksmingi prieš kenksmingą LOJ mišinį, išsiskiriantį 3D spausdinimo proceso metu.

ABS plastikas gali būti kenksmingesnis, nes jis lydosi aukštesnėje temperatūroje nei PLA, o dėl aukštesnės lydymosi temperatūros išsiskiria daugiau toksiškų junginių (Stephens et al., 2013). Žinome, kad tirpstančio plastiko garai yra toksiški žiurkėms, pelėms ir kitiems žinduoliams (Schaper, Thompson ir Detwiler-Okabayashi, 1994). Be to, daugelyje bazinių 3D spausdintuvų medžiagų yra priedų, suteikiančių spalvą, lankstumą, elektrinį laidumą ar kitas savybes. Šiems priedams kaitinant į orą gali išsiskirti dar daugiau toksiškų lakiųjų organinių junginių (LOJ).

Plastmasės ir itin smulkios dalelės

Kita probleminė sritis - itin smulkios dalelės (UFP), kurios susidaro kaitinant plastiką iki tokios aukštos temperatūros. Šios dalelės, kaip ir LOJ, yra išlydytų žaliavų šalutiniai produktai. Šių dalelių skersmuo gali būti mažesnis nei 0,1 mikrometro ir jas lengva įkvėpti. Apie ilgalaikį 3D spausdintuvų įkvepiamų UFP poveikį žinoma nedaug, tačiau neabejotina, kad UFP kaupimasis nėra naudingas. Dėl itin mažo jų dydžio esamiems oro filtrams reikia specialios technologijos, kad jie galėtų susidoroti su šiais teršalais. Įprasti oro filtrai paprastai gali susidoroti su tam tikro dydžio dalelėmis (paprastai žadama, kad jie efektyviausiai veikia 0,3 mikronų pločio daleles), tačiau UFP paprastai būna mažesnės.

Dėl šių dviejų tipų teršalų 3D spausdintuvai yra ypač sudėtinga problema oro valytuvams, kurie turi būti pajėgūs susidoroti su dviem skirtingais teršalais: lakiųjų organinių junginių ir lakiųjų polipropileno dalelių.

Kokio tipo oro valytuvas geriausiai tinka kovoti su 3D spausdintuvų keliama tarša?

Kiekviena oro valymo technologija turi savų stipriųjų ir silpnųjų pusių ir ne visi oro valytuvai gali susidoroti ir su kietosiomis dalelėmis, ir su lakiaisiais organiniais junginiais.

HEPA - HEPA filtrai sukurti pagal tam tikrą standartą, kad pašalintų 99,97 proc. 0,3 mikrono dydžio dalelių. Kadangi 3D spausdintuvų UFP gali būti vos 0,1 mikrono dydžio, HEPA filtras negali jų visų pašalinti iš oro. Tačiau šios mažytės dalelės yra linkusios prilipti viena prie kitos arba prie kitų ore esančių dalelių, todėl jos tampa didesnės. Tyrimai parodė, kad, patį spausdintuvą patalpinus į gaubtą su HEPA filtru, UFP koncentracija patalpoje sumažėjo 98 proc. Todėl HEPA filtras gali padėti sumažinti UFP kiekį patalpoje, net jei jis negali pašalinti visų UFP. Tačiau HEPA filtrai nepašalina lakiųjų organinių junginių ar deginamo plastiko kvapų.

Anglies filtras - Anglies filtruose lakiųjų organinių junginių (LOJ) pašalinimui iš oro naudojama aktyvinta anglis. Anglis turi daugybę vietų, kuriose LOJ molekulės gali įstrigti, tarsi spyna, kuri telpa į rakto skylutę. Šis procesas, vadinamas "adsorbcija", gali veiksmingai pašalinti iš oro ir lakiuosius organinius junginius, ir kvapus. Anglinių oro valytuvų problema yra ta, kad jie palaipsniui praranda savo veiksmingumą, nes anglis "užsipildo" lakiųjų organinių junginių molekulėmis. Tam tikru momentu filtras ne tik nustoja veikti, bet ir pradeda tuos pačius toksiškus junginius vėl išskirti į orą. Todėl juos reikia dažnai keisti. Be to, anglies filtrai negali filtruoti tam tikrų junginių, pavyzdžiui, anglies monoksido ir kitų rūšių dujų. Kadangi 3D spausdintuvų išskiriami lakieji organiniai junginiai yra susiję su plastiko lydymu, buitiniai anglies filtrai gali būti ne tokie veiksmingi šalinant šias medžiagas. Galiausiai anglies filtrai nesulaiko jokių kietųjų dalelių teršalų, įskaitant UFP.

Ozono generatorius - Ozono generatoriai ne tik ribotai veiksmingai šalina dujas, bet ir gamina kenksmingą ozoną. Taip pat susidaro nuodingų šalutinių produktų, o kadangi spausdintuve esantis plastikas yra karštas, ore jau yra cheminių medžiagų. Be to, ozono generatoriai nepašalina kietųjų dalelių, todėl potencialiai pavojingi UFP nėra paveikiami. Dėl šių veiksnių EPA nerekomenduoja naudoti ozono generatorių patalpose.

Jonizatorius - Jonizatorius elektriniu krūviu įkrauna pro jį tekančias daleles, todėl jos susitelkia ir atsiskiria nuo oro. Tačiau šio proceso metu susidaro ozonas, todėl jie turi tokių pačių trūkumų kaip ir ozono generatoriai. Jonizatoriai taip pat neveiksmingi lakiųjų organinių junginių atžvilgiu, todėl jie nepašalina nuodingų šalutinių produktų, susidarančių iš 3D spausdintuvų išlydyto plastiko. Kai kurie oro valytuvai turi specialią "jonizavimo" sekciją, kuri papildo pagrindinę prietaiso technologiją.

PCO - PCO oro valytuvuose teigiama, kad jie gali pašalinti lakiuosius organinius junginius iš oro naudodami fotochemines reakcijas. Tačiau šių reakcijų šalutiniai produktai yra nenuspėjami ir gali būti toksiški. Be to, PCO oro valytuvai išskiria šiek tiek ozono ir nėra veiksmingi kietųjų dalelių teršalų atžvilgiu.

Mūsų rekomendacijos dėl kenksmingų medžiagų 3D spausdinime

Anglies ir HEPA filtrų hibridas - jei leidžia asmeninė situacija ar biudžetas, galite apsvarstyti galimybę įsigyti hibridinį įrenginį su pakankamu skaičiumi anglies ir HEPA filtrų, nes tai gali padėti kovoti su 3D spausdintuvų junginių išmetamomis kietosiomis dalelėmis ir lakiosiomis organinėmis medžiagomis. Nors organinės dalelės nesunaikinamos, HEPA filtrai vis tiek sulaiko teršalus. Atkreipkite dėmesį, kad anglies sluoksnis turėtų būti pakankamai sunkus (pvz., daugiau nei 5 kg), kad pakankamai sugertų LOJ (ploni sluoksniai greitai prisisotina).

Kiti būdai, kaip pagerinti oro kokybę naudojant 3D spausdintuvą

Svarbiausias žingsnis naudojant 3D spausdintuvą - naudoti tinkamą ventiliaciją. Kadangi 3D spausdinimo procesas gali trukti kelias valandas ar net dienas, tam greičiausiai prireiks ne tik atviro lango. Tinkamas ištraukiamasis ventiliatorius, ištraukiamas į lauką, ištrauks lakiuosius organinius junginius (LOJ) ir kietąsias daleles iš namų, kad oras būtų švaresnis.

Vis geriau suprantant galimus 3D spausdintuvų naudojimo pavojus, kuriami nauji plastikai ir bazinės medžiagos, iš kurių išsiskiria mažesnis LOJ ir UFC kiekis. Pasirinkus mažo išmetamųjų teršalų kiekio pagrindines medžiagas taip pat galima pagerinti patalpų oro kokybę.

3D spausdintuvo naudojimas aptvare su HEPA filtru yra patikrintas saugesnio spausdinimo būdas. Tačiau šiuo metu parduodama labai nedaug 3D spausdintuvų su gaubtais. HEPA gaubto įtraukimas į dirbtuves yra puikus būdas išvengti daugelio 3D spausdintuvų keliamų oro kokybės problemų.

Kadangi 3D spausdinimo technologija tampa vis prieinamesnė ir įperkamesnė, mūsų supratimas apie jos poveikį patalpų oro kokybei ir mūsų sveikatai taip pat auga. Todėl, jei namuose ar darbo vietoje turite 3D spausdintuvą, svarbu priimti pagrįstą sprendimą renkantis oro valytuvą, kad išlaikytumėte saugią patalpų aplinką.