เครื่องฟอกอากาศที่ดีที่สุดสำหรับควันเครื่องพิมพ์ 3 มิติและมลพิษอื่นๆ

การพิมพ์แบบ 3 มิติมีศักยภาพที่น่าเหลือเชื่อสำหรับการผลิต เมื่อเทคโนโลยีมีความสมบูรณ์มากขึ้นและราคาลดลง ขณะนี้เราสามารถมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ในเวิร์คช็อปที่บ้านและห้องเรียนในโรงเรียน ช่วยให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นสามารถทำการพิมพ์ 3 มิติเป็นงานอดิเรกหรือแม้กระทั่งเป็นธุรกิจได้

น่าเสียดายที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติอาจส่งผลเสียต่อคุณภาพอากาศภายในอาคารเนื่องจากควันและสารมลพิษอื่นๆ ที่ปล่อยออกมา ในการค้นหาว่าเครื่องฟอกอากาศชนิดใดดีที่สุดในการชดเชยผลกระทบของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เราจะตรวจสอบสารมลพิษที่ปล่อยออกมาจากเครื่องพิมพ์ และอุปกรณ์ใดที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารมลพิษเหล่านี้ออกจากอากาศ

ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม มักมีตัวกรองและระบบระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพเพื่อรักษาคุณภาพอากาศภายในอาคารให้เพียงพอ ซึ่งสามารถวัดได้เทียบกับมาตรฐานสถานที่ทำงานที่กำหนดโดยรัฐ อย่างไรก็ตาม ไม่มีสิ่งเหล่านี้สำหรับผู้ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่บ้านหรือที่โรงเรียน เนื่องจากเทคโนโลยีนี้ค่อนข้างใหม่ จึงมีกฎระเบียบน้อยมาก และไม่มีใครเข้ามาตรวจสอบเวิร์กช็อปที่บ้านของคุณเพื่อให้แน่ใจว่าการปล่อยมลพิษจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติของคุณตรงตามมาตรฐาน OSHA ซึ่งหมายความว่าคุณต้องแน่ใจว่าคุณภาพอากาศในบ้านของคุณยังคงปลอดภัยและดีต่อสุขภาพ วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการใช้เครื่องฟอกอากาศ

เครื่องฟอกอากาศสามารถป้องกันควันและอนุภาคจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้หรือไม่?

เครื่องพิมพ์ 3 มิติใช้หลากหลายวิธีเพื่อสร้างรูปทรงสามมิติ แต่เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่สำหรับบุคคลทั่วไปหรือธุรกิจขนาดเล็กจะใช้กรรมวิธีที่เรียกว่า Molten Polymer Deposition (MPD) กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่า Fused Deposition Modeling (FDM) เครื่องพิมพ์ MPD จะอัดพลาสติกผ่านหัวฉีด ทำให้พลาสติกหลอมละลายที่อุณหภูมิสูงถึง 320 °C และเคลือบเป็นชั้นบางๆ เพื่อสร้างวัตถุตามต้องการ เมื่อพลาสติกถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูง ส่วนประกอบของพลาสติกจะเริ่มสลายตัว และถูกปล่อยออกมาในอากาศเป็นมลพิษและควันขนาดเล็กมาก เครื่องฟอกอากาศควรจะสามารถลดมลพิษประเภทนี้ในอากาศได้

เราจะมุ่งเน้นไปที่การพิมพ์ 3 มิติด้วย MPD เครื่องพิมพ์ MakerBot ยอดนิยมจัดอยู่ในหมวดหมู่นี้ เครื่องพิมพ์ 3 มิติประเภทอื่น ๆ อาจผลิตสารมลพิษประเภทอื่น ๆ ได้เช่นกัน แต่เกือบทั้งหมดอาศัยผง สารยึดเกาะ หรือวัสดุฐานที่หลอมละลาย ดังนั้น ควรพิจารณาใช้ระบบฟอกอากาศไม่ว่าคุณจะใช้เครื่องพิมพ์ประเภทใดก็ตาม

ประเภทของสารมลพิษในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เนื่องจากการใช้งานอย่างแพร่หลาย การทดสอบในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่จึงดำเนินการโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ MPD เครื่องพิมพ์เหล่านี้ผลิตสารมลพิษสองประเภท: สารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) และอนุภาคขนาดเล็กมาก (UFPs)

ไอระเหยของพลาสติก (VOCs)

พลาสติกที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่มักเป็นอะคริโลไนไตรล์บิวทาไดอีนสไตรีน (ABS) หรือโพลีแล็กติกแอซิด (PLA) พลาสติกทั้ง 2 ประเภทปล่อยสาร VOC หลายชนิดที่อุณหภูมิสูง รวมถึงสไตรีน ฟอร์มาลดีไฮด์ เมทิลเมทาคริเลต และไฮโดรเจนไซยาไนด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ก็สามารถผลิตได้เช่นกัน เทคโนโลยีการฟอกอากาศที่ถูกต้องจะต้องคำนึงถึง VOC และไม่ใช่ทั้งหมดที่จะคำนึงถึงเรื่องนี้ ตัวกรองอากาศทั่วไป เช่น ตัวกรอง HEPA หรือเครื่องสร้างไอออนได้รับการออกแบบมาเพื่อกรองอนุภาคเท่านั้น ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับก๊าซ จึงไม่มีประสิทธิภาพในการป้องกันสารประกอบ VOC ที่เป็นอันตรายที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ

พลาสติก ABS อาจเป็นอันตรายมากกว่าเนื่องจากละลายที่อุณหภูมิที่สูงกว่า PLA และจุดหลอมเหลวที่สูงขึ้นมีแนวโน้มที่จะทำให้มีการปล่อยสารพิษออกมามากขึ้น (Stephens et al., 2013) เราทราบดีว่าควันจากการละลายพลาสติกมีพิษต่อหนู และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994) นอกจากนี้ วัสดุฐานหลายชนิดสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติยังมีสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มสี ความยืดหยุ่น การนำไฟฟ้า หรือคุณสมบัติอื่นๆ อีกด้วย สารเติมแต่งเหล่านี้อาจปล่อยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ซึ่งเป็นพิษมากยิ่งขึ้นสู่บรรยากาศเมื่อได้รับความร้อน

พลาสติกและอนุภาคขนาดเล็กมาก

ปัญหาอีกประการหนึ่งคืออนุภาคขนาดเล็กมาก (UFP) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพลาสติกถูกความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงมาก อนุภาคเหล่านี้ เช่น VOCs เป็นผลพลอยได้จากวัตถุดิบที่หลอมละลาย อนุภาคเหล่านี้อาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.1 ไมโครเมตรและสามารถหายใจเข้าไปได้ง่าย เป็นที่ทราบกันน้อยมากเกี่ยวกับผลกระทบในระยะยาวของการสูดดม UFP จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ แต่สิ่งที่แน่นอนก็คือการสะสม UFP นั้นไม่เป็นผลดีต่อคุณ เนื่องจากตัวกรองอากาศในปัจจุบันมีขนาดเล็กมาก จึงต้องใช้เทคโนโลยีพิเศษเพื่อจัดการกับสารปนเปื้อนเหล่านี้ โดยทั่วไปแล้วตัวกรองอากาศทั่วไปสามารถจัดการกับอนุภาคที่มีขนาดหนึ่งๆ ได้ (โดยทั่วไปแล้วตัวกรองอากาศทั่วไปมักจะรับประกันว่ามีประสิทธิภาพสูงสุดกับอนุภาคที่มีความกว้าง 0.3 ไมครอน) แต่ตัวกรองอากาศแบบ UFP มักจะมีขนาดเล็กกว่า

สารปนเปื้อนทั้ง 2 ประเภทนี้ทำให้เครื่องพิมพ์ 3 มิติกลายเป็นปัญหาที่ยุ่งยากเป็นพิเศษสำหรับเครื่องฟอกอากาศ ซึ่งจะต้องสามารถจัดการกับสารปนเปื้อนสองประเภทที่แตกต่างกันได้ นั่นคือ VOC และ UFP

เครื่องฟอกอากาศประเภทใดดีที่สุดสำหรับการต่อสู้กับมลพิษจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ?

เทคโนโลยีการฟอกอากาศแต่ละประเภทมีจุดแข็งและจุดอ่อนเป็นของตัวเอง และเครื่องฟอกอากาศบางรุ่นก็ไม่สามารถจัดการกับมลพิษอนุภาคและสารประกอบอินทรีย์ระเหยได้ทั้งหมด

แผ่นกรอง HEPA – ตัวกรอง HEPA ได้รับการออกแบบตามมาตรฐานเฉพาะเพื่อกำจัดอนุภาคขนาดเล็ก 0.3 ไมโครเมตรได้ 99.97 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจาก UFP จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติอาจมีขนาดเล็กถึง 0.1 ไมครอน ดังนั้นตัวกรอง HEPA จึงไม่สามารถกรองอนุภาคเหล่านี้ออกจากอากาศได้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม อนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเกาะติดกันหรือเกาะติดกับอนุภาคอื่นๆ ในอากาศ ทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้น การศึกษาแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของ UFP ในห้องลดลง 98 เปอร์เซ็นต์เมื่อเครื่องพิมพ์ถูกใส่ไว้ในเคสที่มีตัวกรอง HEPA ดังนั้นตัวกรอง HEPA จึงช่วยลดปริมาณ UFP ในห้องได้ แม้ว่าจะไม่สามารถกำจัดออกทั้งหมดได้ก็ตาม อย่างไรก็ตามตัวกรอง HEPA ไม่สามารถขจัดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายหรือกลิ่นจากพลาสติกที่ถูกเผาได้

ตัวกรองคาร์บอน – ตัวกรองคาร์บอนใช้คาร์บอนกัมมันต์เพื่อขจัดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ออกจากอากาศ ถ่านมีจุดต่างๆ มากมายที่โมเลกุล VOC สามารถเกาะติดได้ เช่น ตัวล็อคที่ติดกับรูกุญแจ กระบวนการนี้เรียกว่า “การดูดซับ” ซึ่งสามารถกำจัดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายและกลิ่นต่างๆ ออกจากอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปัญหาของเครื่องฟอกอากาศคาร์บอนก็คือ ประสิทธิภาพจะลดลงเรื่อยๆ เมื่อคาร์บอน "เติมเต็ม" ด้วยโมเลกุล VOC ในบางจุด ตัวกรองไม่เพียงแต่จะหยุดทำงาน แต่ยังเริ่มปล่อยสารพิษเดียวกันกลับสู่บรรยากาศอีกด้วย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง นอกจากนี้ตัวกรองคาร์บอนไม่สามารถกรองสารประกอบบางชนิด เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ และก๊าซประเภทอื่นๆ ได้ เนื่องจากสารอินทรีย์ระเหยที่ปล่อยออกมาจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติมีความเกี่ยวข้องกับการหลอมละลายของพลาสติก ตัวกรองคาร์บอนในครัวเรือนจึงอาจไม่สามารถขจัดสารเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สุดท้ายตัวกรองคาร์บอนไม่สามารถจับมลพิษอนุภาคใดๆ รวมถึง UFP ได้

เครื่องผลิตโอโซน – เครื่องกำเนิดโอโซนไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพในการกำจัดก๊าซได้อย่างจำกัด แต่ยังผลิตโอโซนที่เป็นอันตรายอีกด้วย นอกจากนี้ยังทำให้เกิดสารพิษเป็นผลพลอยได้ และเนื่องจากพลาสติกในเครื่องพิมพ์ร้อน อากาศจึงมีสารเคมีอยู่ในนั้นอยู่แล้ว นอกจากนี้ เครื่องกำเนิดโอโซนยังไม่สามารถกำจัดอนุภาคได้ ดังนั้น UFP ที่อาจเป็นอันตรายจึงไม่ได้รับผลกระทบ เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้ EPA จึงไม่แนะนำให้ใช้งานเครื่องกำเนิดโอโซนในอาคาร

เครื่องสร้างไอออน – เครื่องสร้างไอออนจะชาร์จประจุไฟฟ้าให้กับอนุภาคที่ผ่านเข้าไป ทำให้อนุภาคต่างๆ รวมตัวกันและถูกกำจัดออกจากอากาศ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะผลิตโอโซน ซึ่งหมายถึงมีข้อเสียเช่นเดียวกับเครื่องผลิตโอโซน เครื่องสร้างไอออนยังไม่สามารถกำจัดสาร VOC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงไม่สามารถกำจัดสารพิษที่เป็นผลพลอยได้จากพลาสติกหลอมละลายจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ เครื่องฟอกอากาศบางรุ่นมีส่วน “ไอออนไนเซชัน” พิเศษที่เสริมเทคโนโลยีหลักของเครื่อง

เลขาธิการสำนักงานปลัดสำนักนายกรัฐมนตรี – เครื่องฟอกอากาศ PCO อ้างว่าสามารถกำจัดสารประกอบอินทรีย์ระเหยออกจากอากาศโดยใช้ปฏิกิริยาเคมีภาพ อย่างไรก็ตาม ผลพลอยได้จากปฏิกิริยาเหล่านี้ไม่สามารถคาดเดาได้และอาจเป็นพิษได้ นอกจากนี้ เครื่องฟอกอากาศ PCO ยังปล่อยโอโซนออกมาบางส่วน และไม่มีประสิทธิภาพในการกำจัดมลพิษอนุภาค

คำแนะนำของเราเกี่ยวกับสารอันตรายในการพิมพ์ 3 มิติ

ระบบไฮบริดที่ประกอบด้วยตัวกรองคาร์บอนและ HEPA – หรืออีกทางหนึ่ง หากสถานการณ์ส่วนตัวหรืองบประมาณของคุณเอื้ออำนวย คุณอาจพิจารณาใช้หน่วยไฮบริดที่มีตัวกรองคาร์บอนและ HEPA ในจำนวนเพียงพอ เนื่องจากจะช่วยต่อสู้กับอนุภาคและสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ที่เกิดจากสารประกอบของเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ แม้ว่าอนุภาคอินทรีย์จะไม่ถูกทำลาย แต่ตัวกรอง HEPA ก็ยังคงดักจับสารมลพิษได้ โปรดทราบว่าชั้นคาร์บอนควรมีน้ำหนักมากเพียงพอ (เช่น มากกว่า 5 ปอนด์) เพื่อดูดซับ VOC ได้อย่างเพียงพอ (ชั้นบางๆ จะอิ่มตัวอย่างรวดเร็ว)

วิธีอื่นๆ ในการปรับปรุงคุณภาพอากาศเมื่อใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติคือการใช้การระบายอากาศที่เพียงพอ เนื่องจากกระบวนการพิมพ์สามมิติอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวัน ดังนั้นจึงอาจต้องเปิดหน้าต่างมากกว่าหนึ่งหน้าต่าง พัดลมดูดอากาศที่เหมาะสมที่ระบายอากาศออกสู่ภายนอกจะดูดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) และอนุภาคต่างๆ ออกจากบ้าน ทำให้มีอากาศที่สะอาดขึ้น

เมื่อความอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเป็นที่เข้าใจมากขึ้น จึงมีการพัฒนาพลาสติกและวัสดุฐานชนิดใหม่ๆ ที่ผลิตสาร VOC และ UFP ในปริมาณที่น้อยลง การเลือกใช้วัสดุฐานที่มีการปล่อยมลพิษต่ำยังสามารถปรับปรุงคุณภาพอากาศภายในอาคารได้

การใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในกล่องที่ติดตั้งตัวกรอง HEPA ถือเป็นวิธีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำให้ปลอดภัยยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่มีกล่องใส่มีขายเพียงไม่กี่เครื่องเท่านั้น การเพิ่มกล่อง HEPA ให้กับโรงงานของคุณเป็นวิธีที่ดีในการหลีกเลี่ยงปัญหาคุณภาพอากาศหลายประการที่เกิดจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เนื่องจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมีมากขึ้นและราคาถูกลง ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับผลกระทบต่อคุณภาพอากาศภายในอาคารและสุขภาพของเราก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ดังนั้น หากคุณมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่บ้านหรือที่ทำงาน สิ่งสำคัญคือต้องตัดสินใจอย่างรอบรู้ในการเลือกเครื่องฟอกอากาศเพื่อรักษาสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่ปลอดภัย