CIRI發(fā)布了最新非工業(yè)3D打印排放對(duì)健康影響的報(bào)告，提出關(guān)鍵建議

2023年12月13日，南極熊獲悉，安全研究專(zhuān)家Underwriters Laboratories的非營(yíng)利機(jī)構(gòu)Chemical Insights Research Institute (CIRI)最新發(fā)布的研究強(qiáng)調(diào)了與材料擠出3D打印相關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)稱(chēng)，CIRI是科學(xué)文獻(xiàn)中最全面的3D打印排放數(shù)據(jù)庫(kù)之一，涵蓋了五年內(nèi)進(jìn)行的500多項(xiàng)暴露研究。

△這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在《國(guó)際環(huán)境》2023年12月版上，題目為“材料擠出3D打印排放的顆粒和揮發(fā)性有機(jī)化合物的暴露危害：室內(nèi)研究數(shù)據(jù)的整合”（傳送門(mén)）

研究人員指出：“3D打印釋放的是一種復(fù)雜的混合物，其中包括超細(xì)顆粒和各種危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)。與這些化學(xué)物質(zhì)接觸可能會(huì)超出建議的接觸限值，并可能引發(fā)急性、慢性或發(fā)育方面的健康影響�！� 在論文中，研究人員強(qiáng)調(diào)：“用戶應(yīng)該意識(shí)到這些排放的潛在危害，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減輕暴露�！�

報(bào)告建議的預(yù)防措施包括在寬敞的環(huán)境中進(jìn)行3D打印、改善通風(fēng)，以及避免使用高排放材料，例如含有苯乙烯單體的材料。

△Underwriters Laboratories CIRI研究所的研究人員

調(diào)查3D打印排放

眾所周知，擠出3D打印是非工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，近幾年3D打印機(jī)在家庭環(huán)境中的使用日益增多，由此引發(fā)了公眾健康問(wèn)題，用戶會(huì)出現(xiàn)頭痛、刺激和呼吸道癥狀。

為了全面評(píng)估這些健康風(fēng)險(xiǎn)，研究人員進(jìn)行了447次3D打印來(lái)測(cè)量顆粒排放，并進(jìn)行了58次3D打印來(lái)測(cè)量VOC排放。研究人員測(cè)試了來(lái)自六家未具名制造商的14臺(tái)FFF 3D打印機(jī)。

對(duì)來(lái)自13個(gè)不同制造商的45根不同顏色和材料的細(xì)絲進(jìn)行了評(píng)估。這些材料包括廣泛使用的聚合物，如ABS、PLA、尼龍、HIPS、PVA、PETG、ASA和TPU。還評(píng)估了與ABS、PLA和尼龍聚合物共混的復(fù)合材料，如聚碳酸酯（PC）、阻燃劑（FR）、青銅粉、短切碳纖維和玻璃纖維。同時(shí)，研究人員還分析了金屬?gòu)?fù)合絲。

測(cè)試后，使用統(tǒng)計(jì)分析來(lái)評(píng)估顆粒和VOC排放與3D打印條件之間的相關(guān)性。這些條件包括3D打印機(jī)設(shè)計(jì)、設(shè)置以及長(zhǎng)絲材料和屬性。

△這是CIRI和喬治亞州立大學(xué)之前用來(lái)評(píng)估電子煙排放的設(shè)備

CIRI的研究結(jié)果

研究人員發(fā)現(xiàn)，ABS、HIPS和尼龍材料產(chǎn)生的顆粒排放量最高。3D打印過(guò)程中釋放的顆粒主要是超細(xì)顆粒，能夠深入滲透到人體肺部、血液和大腦中，與呼吸系統(tǒng)和心血管疾病相關(guān)。金屬?gòu)?fù)合材料通常排放較大顆粒，并具有較高排放量。

此外，在80%的研究長(zhǎng)絲中檢測(cè)到了甲醛、苯乙烯和乙醛等致癌物質(zhì)。研究人員確定了3D打印過(guò)程中排放的大量VOC，包括芳香族化合物、醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)和硅氧烷。

有害化學(xué)物質(zhì)的排放量超過(guò)了NAAQS建議的空氣質(zhì)量限值。苯、苯乙烯、甲醛、苯甲醛、乙醛和己內(nèi)酰胺是最受關(guān)注的揮發(fā)性有機(jī)化合物。

ABS和HIPS材料被強(qiáng)調(diào)為在顆粒和VOC暴露方面最受關(guān)注的材料。尼龍的顆粒和己內(nèi)酰胺暴露量較高，而ASA則排放大量有害揮發(fā)性有機(jī)化合物。研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管存在一些異常值，但聚乳酸的揮發(fā)性有機(jī)化合物和顆粒物排放量普遍較低。

△FFF打印期間釋放顆粒物示意圖

改變3D打印機(jī)和長(zhǎng)絲條件會(huì)導(dǎo)致排放水平發(fā)生很大變化。有趣的是，顆粒排放對(duì)3D打印條件比VOC排放更為敏感。

對(duì)于ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）這種材料，長(zhǎng)絲的顏色是影響顆粒排放的一個(gè)重要因素。具體而言，黑色的長(zhǎng)絲通常是發(fā)射率較低的材料，而其它顏色的長(zhǎng)絲會(huì)隨著顏色變化，顆粒排放水平也相應(yīng)變化。

在本研究中，提高擠出溫度會(huì)增加ABS顆粒排放量，但會(huì)減少PLA排放量。此外，發(fā)現(xiàn)提高3D打印速度會(huì)顯著增加ABS的顆粒排放量，而與PLA沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著關(guān)聯(lián)。

最終，研究人員得出結(jié)論，由于FFF 3D打印排放的UFP和有害化學(xué)物質(zhì)的混合物，會(huì)帶來(lái)健康問(wèn)題。ASB、PLA和尼龍材料釋放的顆粒已被證明會(huì)誘發(fā)炎癥反應(yīng)、細(xì)胞死亡和氧化應(yīng)激，表明吸入后會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生不利影響。

因此，南極熊呼吁廣大熊友在進(jìn)行非工業(yè)級(jí)別的3D打印時(shí)，盡量選擇通風(fēng)良好的環(huán)境進(jìn)行操作，以減少顆粒物和有害氣體對(duì)健康的潛在影響。此外，為了更有效地保護(hù)自己的健康，可考慮配備專(zhuān)門(mén)的3D打印排煙設(shè)備，這些設(shè)備能有效過(guò)濾空氣中的顆粒物，降低對(duì)呼吸系統(tǒng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。