Labākais gaisa attīrītājs 3D printera tvaikiem un citiem piesārņotājiem

3D drukāšanai ir neticams ražošanas potenciāls. Tehnoloģijai attīstoties un samazinoties cenām, 3D printeri tagad ir iespējams uzstādīt mājas darbnīcās un skolu klasēs, ļaujot arvien vairāk cilvēkiem nodarboties ar 3D drukāšanu kā hobiju vai pat uzņēmējdarbību.

Diemžēl 3D printeri var arī negatīvi ietekmēt iekštelpu gaisa kvalitāti, jo tie izdala tvaikus un citus piesārņotājus. Lai noskaidrotu, kurš gaisa attīrītājs ir vispiemērotākais, lai kompensētu 3D printeru radīto ietekmi, aplūkosim, kādus piesārņotājus izdala printeri un kuras ierīces ir piemērotas šo piesārņotāju aizvākšanai no gaisa.

Rūpnieciskajā vidē bieži vien tiek izmantoti filtri un jaudīgas ventilācijas sistēmas, lai uzturētu atbilstošu iekštelpu gaisa kvalitāti, ko var novērtēt atbilstoši valdības noteiktajiem darba vides standartiem. Tomēr 3D printeru lietotājiem mājās vai skolās tas nav iespējams. Tā kā šī tehnoloģija ir salīdzinoši jauna, ir maz noteikumu, un jūsu mājas darbnīcā neviens neveic pārbaudes, lai pārliecinātos, vai 3D printera emisijas atbilst OSHA standartiem. Tas nozīmē, ka jums ir jānodrošina, lai gaisa kvalitāte jūsu mājās būtu droša un veselībai nekaitīga. Viens no veidiem, kā to izdarīt, ir izmantot gaisa attīrītāju.

Vai gaisa attīrītāji darbojas pret tvaikiem un daļiņām no 3D printeriem?

3D printeri izmanto dažādas metodes trīsdimensiju formu veidošanai, taču lielākā daļa privātpersonām vai maziem uzņēmumiem pieejamo 3D printeru izmanto metodi, ko sauc par izkausētu polimēru uzklāšanu (MPD). Šo procesu dēvē arī par kausētās izgulsnēšanas modelēšanu (FDM). MPD printeri caur sprauslu izspiež plastmasu, kausē to temperatūrā līdz 320 °C un nogulsnē to plānos slāņos, kas tiek uzklāti, veidojot vēlamo objektu. Uzkarsējot plastmasu tik augstā temperatūrā, tās sastāvdaļas sāk sadalīties un izdalās gaisā ļoti smalku piesārņotāju un tvaiku veidā. Gaisa attīrītājam jāspēj samazināt šāda veida piesārņotāju daudzumu gaisā.

Šeit mēs pievērsīsimies MPD 3D drukāšanai. Populārie MakerBot printeri ietilpst šajā kategorijā. Cita veida 3D printeri, visticamāk, radīs cita veida piesārņojošās vielas, taču gandrīz visu to pamatā ir pulveri, saistvielas vai pamatmateriālu kausēšana, tāpēc par gaisa attīrīšanas sistēmām ir jādomā neatkarīgi no izmantotā printera veida.

Kaitīgo vielu veidi 3D printeros

Tā kā tie tiek plaši izmantoti, lielākā daļa laboratorijas testu ir veikti ar MPD 3D printeriem. Šie printeri rada divu veidu piesārņotājus: gaistošos organiskos savienojumus (GOS) un īpaši smalkas daļiņas (UDF).

Plastmasas tvaiki (GOS)

3D printeros parasti izmanto akrilnitrilbutadiēnstirola (ABS) vai polimelskābes (PLA) plastmasu. Abas plastmasas tik augstā temperatūrā izdala virkni GOS, tostarp stirēnu, formaldehīdu, metilmetakrilātu un ciānūdeņradi. Var rasties arī oglekļa monoksīds. Pareizai gaisa attīrīšanas tehnoloģijai būtu jāņem vērā GOS, bet ne visām tā ir. Parastie gaisa filtri, piemēram, HEPA filtri vai jonizatori, ir paredzēti tikai daļiņām, nevis gāzēm, tāpēc tie ir neefektīvi pret kaitīgo GOS maisījumu, kas izdalās 3D drukāšanas procesa laikā.

ABS plastmasa ir potenciāli kaitīgāka, jo tā kūst augstākā temperatūrā nekā PLA, un augstāka kušanas temperatūra parasti izraisa toksiskāku savienojumu izdalīšanos (Stephens et al., 2013). Ir zināms, ka tvaiki, kas izdalās no kūstošas plastmasas, ir toksiski žurkām, pelēm un citiem zīdītājiem (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Turklāt daudzi 3D printeru bāzes materiāli satur piedevas, kas piešķir krāsai, elastībai, elektrovadītspējai vai citām īpašībām. Šīs piedevas karsējot var izdalīt gaisā vēl toksiskākus gaistošos organiskos savienojumus (GOS).

Plastmasas un īpaši smalkas daļiņas

Vēl viena problemātiska joma ir ļoti sīkas daļiņas (UFP), kas rodas, karsējot plastmasu tik augstā temperatūrā. Tāpat kā GOS, šīs daļiņas ir izkausēto izejvielu blakusprodukti. Šo daļiņu diametrs var būt mazāks par 0,1 mikrometru, un tās ir viegli ieelpojamas. Par ilgtermiņa ietekmi, ieelpojot 3D printeru radītās UFP, ir maz zināms, taču ir skaidrs, ka UFP uzkrāšanās nav labvēlīga. Ņemot vērā to ārkārtīgi mazo izmēru, esošajiem gaisa filtriem ir nepieciešama specializēta tehnoloģija, lai apstrādātu šos piesārņotājus. Parastie gaisa filtri parasti spēj apstrādāt noteikta izmēra daļiņas (parasti tie sola visefektīvāk apstrādāt 0,3 mikronu platas daļiņas), bet UFP parasti ir mazāki.

Šie divu veidu piesārņotāji padara 3D printerus par īpaši sarežģītu problēmu gaisa attīrītājiem, kuriem jāspēj tikt galā ar diviem dažādiem piesārņotājiem: GOS un UFP.

Kura veida gaisa attīrītājs ir vispiemērotākais, lai cīnītos ar 3D printeru radīto piesārņojumu?

Katrai gaisa attīrīšanas tehnoloģijai ir savas stiprās un vājās puses, un ne visi gaisa attīrītāji var tikt galā gan ar cieto daļiņu piesārņojumu, gan gaistošiem organiskajiem savienojumiem.

HEPA - HEPA filtri ir izstrādāti atbilstoši īpašam standartam, lai novērstu 99,97 % daļiņu, kuru izmērs ir 0,3 mikroni. Tā kā 3D printeru radītās UFP daļiņas var būt mazākas par 0,1 mikronu, HEPA filtrs nespēj tās visas izvadīt no gaisa. Tomēr šīs sīkās daļiņas mēdz salipt viena ar otru vai ar citām daļiņām gaisā, padarot tās lielākas. Pētījumi liecina, ka, ievietojot pašu printeri kamerā ar HEPA filtru, UFP koncentrācija telpā samazinājās par 98 %. Tādējādi HEPA filtrs var palīdzēt samazināt UDF daudzumu telpā, pat ja tas nevar tos visus noņemt. Tomēr HEPA filtri nenovāc gaistošos organiskos savienojumus vai smakas no sadegušas plastmasas.

Ogles filtrs - Ogles filtri gaistošo organisko savienojumu (GOS) atdalīšanai no gaisa izmanto aktivēto ogli. Ogle satur daudzas vietas, kur GOS molekulas var iesprūst, līdzīgi kā atslēgas caurumā ievietota slēdzene. Šis process, kas pazīstams kā "adsorbcija", var efektīvi no gaisa izvadīt gan gaistošos organiskos savienojumus, gan smakas. Ogles gaisa attīrītāju problēma ir tā, ka tie pakāpeniski zaudē savu efektivitāti, jo ogle "piepildās" ar GOS molekulām. Kādā brīdī filtrs ne tikai pārstāj darboties, bet arī sāk izdalīt tos pašus toksiskos savienojumus atpakaļ gaisā. Tāpēc tie ir bieži jāmaina. Turklāt oglekļa filtri nespēj filtrēt dažus savienojumus, piemēram, oglekļa monoksīdu un cita veida gāzes. Tā kā gaistošie organiskie savienojumi, ko izdala 3D printeri, ir saistīti ar plastmasas kausēšanu, sadzīves oglekļa filtri var nebūt tik efektīvi šo vielu atdalīšanā. Visbeidzot, oglekļa filtri nesatur cieto daļiņu piesārņojošās vielas, tostarp UDF.

Ozona ģenerators - Ozona ģeneratori ne tikai ierobežo gāzu likvidēšanas efektivitāti, bet arī rada kaitīgu ozonu. Tas rada arī toksiskus blakusproduktus, un, tā kā printerī esošā plastmasa ir karsta, gaisā jau ir ķīmiskas vielas. Turklāt ozona ģeneratori nenovāc cietās daļiņas, tāpēc netiek ietekmēti potenciāli bīstamie UDF. Šo faktoru dēļ EPA neatbalsta ozona ģeneratoru izmantošanu telpās.

Jonizators - Jonizators elektriski uzlādē caur to plūstošās daļiņas, liekot tām salipt kopā un atdalīties no gaisa. Tomēr šis process rada ozonu, un tas nozīmē, ka tiem ir tādi paši trūkumi kā ozona ģeneratoriem. Jonizatori ir neefektīvi arī pret GOS, tāpēc tie nenovāc toksiskos blakusproduktus, kas rodas, kausējot plastmasu no 3D printeriem. Dažiem gaisa attīrītājiem ir īpaša "jonizācijas" daļa, kas papildina ierīces galveno tehnoloģiju.

PCO - PCO gaisa attīrītāji apgalvo, ka tie spēj no gaisa noņemt gaistošos organiskos savienojumus, izmantojot fotoķīmiskās reakcijas. Tomēr šo reakciju blakusprodukti ir neparedzami un var būt toksiski. Turklāt PCO gaisa attīrītāji izdala ozonu un nav efektīvi pret cieto daļiņu piesārņojumu.

Mūsu ieteikumi par kaitīgajām vielām 3D drukāšanā

Oglekļa un HEPA filtru hibrīds - ja jūsu personīgā situācija vai budžets to atļauj, varat apsvērt arī hibrīda ierīci ar pietiekamu skaitu oglekļa un HEPA filtru, jo tas var palīdzēt cīnīties ar daļiņām un GOS, ko rada 3D printeru savienojumi. Lai gan organiskās daļiņas netiek iznīcinātas, HEPA filtri joprojām aiztur piesārņotājus. Ņemiet vērā, ka oglekļa slānim jābūt pietiekami smagam (piemēram, vairāk nekā 5 kg), lai pietiekami absorbētu gaistošos organiskos savienojumus (plāni slāņi ātri piesātinās).

Citi veidi, kā uzlabot gaisa kvalitāti, izmantojot 3D printeri

Svarīgākais solis, izmantojot 3D printeri, ir izmantot atbilstošu ventilāciju. Tā kā 3D drukāšanas process var ilgt vairākas stundas vai pat dienas, tas, visticamāk, prasīs ne tikai atvērtu logu. Piemērots izplūdes ventilators, kas izplūst uz ārpusi, izvadīs gaistošos organiskos savienojumus (GOS) un daļiņas no mājas, nodrošinot tīrāku gaisu.

Tā kā 3D printeru lietošanas potenciālie apdraudējumi kļūst arvien labāk izprasti, tiek izstrādātas jaunas plastmasas un pamatmateriāli, kas rada zemāku GOS un UFP līmeni. Izvēloties bāzes materiālus ar zemu emisiju līmeni, var arī uzlabot iekštelpu gaisa kvalitāti.

3D printera izmantošana ar HEPA filtru aprīkotā apvalkā ir pārbaudīta metode, kā to padarīt drošāku. Tomēr pašlaik ļoti maz 3D printeru tiek pārdoti ar apvalkiem. HEPA kameras pievienošana darbnīcai ir lielisks veids, kā izvairīties no daudzām 3D printeru radītajām gaisa kvalitātes problēmām.

Tā kā 3D drukāšanas tehnoloģija kļūst arvien pieejamāka un lētāka, pieaug arī mūsu izpratne par tās ietekmi uz iekštelpu gaisa kvalitāti un mūsu veselību. Tāpēc, ja jūsu mājās vai darbavietā ir 3D printeris, ir svarīgi pieņemt apzinātu lēmumu, izvēloties gaisa attīrītāju, lai saglabātu drošu iekštelpu vidi.