Najlepszy oczyszczacz powietrza dla oparów z drukarek 3D i innych zanieczyszczeń

Druk 3D ma niesamowity potencjał w zakresie produkcji. Wraz z dojrzewaniem technologii i spadkiem cen, możliwe jest teraz posiadanie drukarek 3D w naszych domowych warsztatach i klasach szkolnych, co pozwala większej liczbie osób realizować druk 3D jako hobby, a nawet biznes.

Niestety, drukarki 3D mogą również negatywnie wpływać na jakość powietrza w pomieszczeniach ze względu na emitowane przez nie opary i inne zanieczyszczenia. Aby dowiedzieć się, który oczyszczacz powietrza najlepiej nadaje się do zniwelowania skutków drukarek 3D, zbadamy zanieczyszczenia emitowane przez drukarki i które urządzenia są dobrze przystosowane do usuwania tych zanieczyszczeń z powietrza.

W środowisku przemysłowym często stosuje się filtry i wydajne systemy wentylacyjne, aby utrzymać odpowiednią jakość powietrza w pomieszczeniach, którą można zmierzyć w odniesieniu do standardów miejsca pracy określonych przez rząd. W przypadku domowych lub szkolnych użytkowników drukarek 3D nie ma to jednak miejsca. Ponieważ technologia ta jest stosunkowo nowa, istnieje niewiele przepisów i nikt nie przeprowadza inspekcji domowego warsztatu, aby upewnić się, że emisje z drukarki 3D spełniają normy OSHA. Oznacza to, że należy zadbać o to, by jakość powietrza w domu była bezpieczna i zdrowa. Jednym ze sposobów jest zastosowanie oczyszczacza powietrza.

Czy oczyszczacze powietrza chronią przed oparami i cząsteczkami pochodzącymi z drukarek 3D?

Drukarki 3D wykorzystują różne metody tworzenia trójwymiarowych kształtów, ale większość dostępnych na rynku drukarek 3D dla osób fizycznych lub małych firm wykorzystuje metodę zwaną osadzaniem stopionego polimeru (MPD). Proces ten nazywany jest również FDM (Fused Deposition Modelling). Drukarki MPD wytłaczają tworzywo sztuczne przez dyszę, topią je w temperaturze do 320°C i osadzają w cienkich warstwach, które są budowane w celu utworzenia pożądanego obiektu. Gdy tworzywa sztuczne są podgrzewane do tak wysokich temperatur, ich składniki zaczynają się rozkładać i są uwalniane do powietrza w postaci bardzo drobnych zanieczyszczeń i oparów. Oczyszczacz powietrza powinien być w stanie zredukować tego typu zanieczyszczenia w powietrzu.

Skupimy się tutaj na druku 3D MPD. Popularne drukarki MakerBot należą do tej kategorii. Inne rodzaje drukarek 3D będą prawdopodobnie wytwarzać inne rodzaje zanieczyszczeń, ale prawie wszystkie z nich są oparte na proszkach, spoiwach lub topieniu materiałów bazowych, więc systemy oczyszczania powietrza powinny być brane pod uwagę niezależnie od rodzaju używanej drukarki.

Rodzaje szkodliwych substancji w drukarkach 3D

Ze względu na ich powszechne zastosowanie, większość testów laboratoryjnych przeprowadzono na drukarkach 3D MPD. Drukarki te wytwarzają dwa rodzaje zanieczyszczeń: lotne związki organiczne (VOC) i ultradrobne cząstki (UFP).

Opary tworzyw sztucznych (LZO)

Tworzywa sztuczne stosowane w drukarkach 3D to zazwyczaj akrylonitryl-butadien-styren (ABS) lub kwas polimlekowy (PLA). Oba tworzywa sztuczne emitują szereg lotnych związków organicznych w tak wysokich temperaturach, w tym styren, formaldehyd, metakrylan metylu i cyjanowodór. Wytwarzany może być również tlenek węgla. Odpowiednia technologia oczyszczania powietrza musiałaby uwzględniać LZO, a nie wszystkie to robią. Konwencjonalne filtry powietrza, takie jak filtry HEPA lub jonizatory, są przeznaczone tylko do cząstek, a nie gazów, a zatem są nieskuteczne w przypadku szkodliwej mieszaniny lotnych związków organicznych uwalnianych podczas procesu drukowania 3D.

Plastik ABS jest potencjalnie bardziej szkodliwy, ponieważ topi się w wyższej temperaturze niż PLA, a wyższa temperatura topnienia powoduje uwalnianie większej ilości toksycznych związków (Stephens i in., 2013). Wiemy, że opary z topiącego się plastiku są toksyczne dla szczurów, myszy i innych ssaków (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Ponadto wiele materiałów bazowych dla drukarek 3D zawiera dodatki nadające kolor, elastyczność, przewodność elektryczną lub inne właściwości. Dodatki te mogą uwalniać jeszcze bardziej toksyczne lotne związki organiczne (LZO) do powietrza po podgrzaniu.

Tworzywa sztuczne i ultradrobne cząstki

Innym problemem są ultradrobne cząstki (UFP), które powstają, gdy tworzywa sztuczne są podgrzewane do tak wysokich temperatur. Podobnie jak LZO, cząstki te są produktami ubocznymi stopionych surowców. Cząstki te mogą mieć średnicę mniejszą niż 0,1 mikrometra i są łatwe do wdychania. Niewiele wiadomo na temat długoterminowych skutków wdychania UFP z drukarek 3D, ale pewne jest to, że nagromadzenie UFP nie jest dla ciebie dobre. Ze względu na ich niezwykle mały rozmiar, istniejące filtry powietrza wymagają specjalistycznej technologii, aby poradzić sobie z tymi zanieczyszczeniami. Konwencjonalne filtry powietrza zwykle radzą sobie z cząsteczkami o określonym rozmiarze (zwykle obiecują być najbardziej skuteczne w przypadku cząstek o szerokości 0,3 mikrona), ale UFP są zwykle mniejsze.

Te dwa rodzaje zanieczyszczeń sprawiają, że drukarki 3D stanowią szczególnie trudny problem dla oczyszczaczy powietrza, które muszą być w stanie poradzić sobie z dwoma różnymi zanieczyszczeniami: LZO i UFP.

Który typ oczyszczacza powietrza najlepiej nadaje się do zwalczania zanieczyszczeń pochodzących z drukarek 3D?

Każda technologia oczyszczania powietrza ma swoje mocne i słabe strony i nie wszystkie oczyszczacze powietrza radzą sobie zarówno z zanieczyszczeniami cząsteczkowymi, jak i lotnymi związkami organicznymi.

HEPA - Filtry HEPA są zaprojektowane zgodnie z określonym standardem, aby usuwać 99,97 procent cząstek o wielkości 0,3 mikrona. Ponieważ UFP z drukarek 3D mogą być tak małe, jak 0,1 mikrona, filtr HEPA nie może usunąć ich wszystkich z powietrza. Jednak te małe cząsteczki mają tendencję do przyklejania się do siebie nawzajem lub do innych cząstek w powietrzu, przez co stają się większe. Badania wykazały, że gdy sama drukarka została umieszczona w obudowie z filtrem HEPA, stężenie UFP w pomieszczeniu zmniejszyło się o 98 procent. Filtr HEPA może zatem pomóc zmniejszyć ilość UFP w pomieszczeniu, nawet jeśli nie może usunąć ich wszystkich. Filtry HEPA nie usuwają jednak lotnych związków organicznych ani zapachów spalonego plastiku.

Filtr węglowy - Filtry węglowe wykorzystują węgiel aktywny do usuwania lotnych związków organicznych (LZO) z powietrza. Węgiel zawiera liczne miejsca, w których cząsteczki LZO mogą zostać uwięzione, podobnie jak zamek, który pasuje do dziurki od klucza. Proces ten, znany jako "adsorpcja", może skutecznie usuwać z powietrza zarówno lotne związki organiczne, jak i nieprzyjemne zapachy. Problem z węglowymi oczyszczaczami powietrza polega na tym, że stopniowo tracą one swoją skuteczność, gdy węgiel "wypełnia się" cząsteczkami LZO. W pewnym momencie filtr nie tylko przestaje działać, ale także zaczyna uwalniać te same toksyczne związki z powrotem do powietrza. Dlatego należy je często wymieniać. Ponadto filtry węglowe nie są w stanie filtrować niektórych związków, takich jak tlenek węgla i inne rodzaje gazów. Ponieważ lotne związki organiczne emitowane przez drukarki 3D są związane z topieniem plastiku, domowe filtry węglowe mogą nie być tak skuteczne w usuwaniu tych substancji. Wreszcie, filtry węglowe nie wychwytują żadnych zanieczyszczeń cząsteczkowych, w tym UFP.

Generator ozonu - Generatory ozonu nie tylko mają ograniczoną skuteczność w usuwaniu gazów, ale także wytwarzają szkodliwy ozon. Powoduje to również powstawanie toksycznych produktów ubocznych, a ponieważ plastik w drukarce jest gorący, powietrze już zawiera chemikalia. Ponadto generatory ozonu nie usuwają cząstek stałych, więc nie mają wpływu na potencjalnie niebezpieczne UFP. Ze względu na te czynniki EPA odradza stosowanie generatorów ozonu w pomieszczeniach.

Jonizator - Jonizator ładuje elektrycznie przepływające przez niego cząsteczki, powodując ich zlepianie się i oddzielanie od powietrza. Proces ten wytwarza jednak ozon, co oznacza, że mają one te same wady, co generatory ozonu. Jonizatory są również nieskuteczne wobec lotnych związków organicznych, więc nie usuwają toksycznych produktów ubocznych stopionego plastiku z drukarek 3D. Niektóre oczyszczacze powietrza mają specjalną sekcję "jonizacji", która uzupełnia główną technologię urządzenia.

PCO - Oczyszczacze powietrza PCO twierdzą, że mogą usuwać lotne związki organiczne z powietrza za pomocą reakcji fotochemicznych. Produkty uboczne tych reakcji są jednak nieprzewidywalne i mogą być toksyczne. Ponadto oczyszczacze powietrza PCO emitują pewną ilość ozonu i nie są skuteczne w walce z zanieczyszczeniami cząsteczkowymi.

Nasze zalecenia dotyczące szkodliwych substancji w druku 3D

Hybryda filtracji węglowej i HEPA - Alternatywnie, jeśli pozwala na to sytuacja osobista lub budżet, warto rozważyć jednostkę hybrydową z wystarczającą liczbą filtrów węglowych i HEPA, ponieważ może to pomóc w zwalczaniu cząstek stałych i lotnych związków organicznych wytwarzanych przez związki drukarki 3D. Podczas gdy cząstki organiczne nie są niszczone, filtry HEPA nadal wychwytują zanieczyszczenia. Należy pamiętać, że warstwa węglowa powinna być wystarczająco ciężka (np. ponad 5 funtów), aby wystarczająco pochłaniać LZO (cienkie warstwy szybko się nasycają).

Inne sposoby na poprawę jakości powietrza podczas korzystania z drukarki 3D

Najważniejszym krokiem podczas korzystania z drukarki 3D jest zapewnienie odpowiedniej wentylacji. Ponieważ proces drukowania 3D może trwać godziny, a nawet dni, prawdopodobnie będzie to wymagało czegoś więcej niż otwartego okna. Odpowiedni wentylator wyciągowy, który wylatuje na zewnątrz, wyciągnie lotne związki organiczne (LZO) i cząsteczki z domu, zapewniając czystsze powietrze.

W miarę jak potencjalne zagrożenia związane z korzystaniem z drukarek 3D stają się coraz lepiej rozumiane, opracowywane są nowe tworzywa sztuczne i materiały bazowe, które wytwarzają niższe poziomy LZO i UFP. Wybór niskoemisyjnych materiałów bazowych może również poprawić jakość powietrza w pomieszczeniach.

Używanie drukarki 3D w obudowie wyposażonej w filtr HEPA to sprawdzona metoda na zwiększenie jej bezpieczeństwa. Jednak bardzo niewiele drukarek 3D jest obecnie sprzedawanych z obudowami. Dodanie obudowy HEPA do warsztatu to świetny sposób na uniknięcie wielu problemów z jakością powietrza powodowanych przez drukarki 3D.

W miarę jak technologia druku 3D staje się coraz bardziej dostępna i przystępna cenowo, rośnie również nasze zrozumienie jej wpływu na jakość powietrza w pomieszczeniach i nasze zdrowie. Dlatego też, jeśli posiadasz drukarkę 3D w swoim domu lub miejscu pracy, ważne jest, aby podjąć świadomą decyzję przy wyborze oczyszczacza powietrza, aby utrzymać bezpieczne środowisko wewnętrzne.