Абс пластик чем опасен
5 причин отказаться от ABS-пластика
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
BS-пластик был прекрасен, до поры до времени, утверждает Майлз Скотт, но нам нужно двигаться дальше. Существуют материалы менее токсичные, более удобные для печати и наносящие меньше вреда окружающей среде.
Прежде чем вы ухватитесь за свои 100-микронные ABS вила и начнете возмущаться, позвольте вас заверить, я вовсе не считаю, что ABS пластик плох. Но, с развитием рынка 3D печати, многие компании серьезно вложились в R&D. Так что теперь у нас есть доступ большему количеству высокопрочных материалов, чем на заре проекта RepRap. Что в свою очередь, означает расширение ассортимента легких в печати, прочных и универсальных пластиковых нитей.
Что же это означает для ABS?
Причина #1: ABS вас отравляет
ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) — это небиоразлагаемый пластик на нефтяной основе. И по своей природе более токсичен, чем пластик PLA. Как только вы чувствуете запах ABS, сразу же срабатывает внутренний сигнал тревоги: это не хорошо для меня. Зачастую, людям приходится строить дополнительную вентиляцию для удаления паров из помещения.
Долгосрочные эффекты от испарений ABS пластика окончательно не изучены. Однако, исследование 2015-го года, опубликованное на 3Dsaftey.orgустановило, что “и газообразные молекулы, и наночастицы вдыхаются человеком через систему обоняния. Ультрадисперсные частицы осаждаются в основном в клетках органов дыхания и через обонятельные нервы слизистой оболочки носа они достигают мозга. Одноразовое воздействие через кожу дает частичное поглощение”.
Solidoodle Wiki написал статью под названием «ABS безопасность». В ней говорится, что «ни один из компонентов, присутствующих в данном материале не является канцерогеном. При нормальных условиях переработки, этот продукт не содержит токсичных химических веществ». Тем не менее, вы можете также прочитать, что “пары, полученные при плавлении, могут вызвать раздражение глаз, кожи и дыхательных путей, а длительном воздействии, могут вызвать тошноту и головную боль”.
Убьет ли это вас мгновенно? Возможно нет. Это хорошо для вас? Точно нет. Но разве вам действительно нужно исследование, чтобы понять это? Я буду доверять в эволюционному инстинкту и держать свой нос подальше от этой вещи. Если только вам не хочется стать невольным субъектом долгосрочного клинического исследования «Вредно ли дышать плавящимся пластиком?»
Я говорил со своей подругой, которая учится в медицинской школе прямо сейчас, когда я пишу эту статью. Я сразу же получил 15-минутную лекцию о том, почему это ужасно для моего здоровья, и почему я определенно не должен этого делать. Приятно знать, что ей не все равно.
Причина #2: Есть более прочные и легкие в печати материалы
Когда первые дни потребительской 3D печати были в полном разгаре, не было многомиллионного мирового рынка пластиковых нитей. Таким образом, сообществу пришлось задействовать те рынки, которые были доступны в то время. Для термопластика это означало ABS.
ABS пластик используется в больших количествах в производственном мире. Таким образом, имелся постоянный приток материалов по доступным ценам. Теперь у нас есть реальные исследования и разработки относительно пластиковых нитей и специальных полимеров, которые разрабатываются для 3D — печати. Их основным преимуществом является практически полное отсутствие дефектов при печати на любой машине. ПЭТ и PETG гораздо легче в печати и имеют схожие свойства с ABS, просто захватите в следующий раз катушку, когда соберетесь докупить ABS. Вы будете благодарить меня задолго до того, как доберетесь до конца катушки.
Причина #3: Криво, криво, криво!
Если вам нужны еще доказательства, что ABS не был изначально предназначен для печати, смотрите как он ведет себя при высоких температурах.
ABS используется в основном для техники литья под давлением, где его температура меняется только в сторону быстрого охлаждения. Но, все наоборот, когда речь идет о 3D-печати. Небольшие перепады температуры заставляют части ABS подниматься прямо с рабочей поверхности, что тут же портит модели. Вот почему те, кто использует ABS широко используют принудительную вентиляцию, так как отвод тепла с рабочей поверхности повышает ваши шансы на успешную печать.
Если вы не хотите, чтобы ваши модели деформировались, вам нужен закрытый корпус. Просто изолируйте тепло любым доступным способом. Я видел, как люди используют все — от корзины для белья, до просто наброшенного на принтер одеяла; что я до сих пор считаю опасным, мягко говоря. Если вы собираетесь так сделать, пожалуйста, убедитесь, что оно из огнеупорного материала иначе вы можете сжечь свой дом. Если у вас нет подогреваемой рабочей поверхности, даже не начинайте печать ABS, у него больше шансов улететь, чем остаться на столе.
Причина #4: Экологические проблемы
ABS не поддается биологическому разложению. Ваш 3D кораблик все еще будет здесь через 1000 лет, после того, как мы все умрем. Не так это все работает. Дело не только в производстве из невозобновляемых ресурсов, но и в утилизации. Только представьте груды расходных материалов и бракованных изделий, которые накопятся со временем. Где это будет в конечном итоге? Как вид, мы столкнемся с огромными экологическими проблемами в будущем. Даже если вы думаете, что изменение климата представляет собой заговор придуманный китайцами, цена ископаемого топлива непосредственно влияет на ценообразование ABS, так что вы сможете увидеть как дорожают пластиковые нити, если цены на нефть пойдут вверх.
Причина #5: Использование опасных химикатов при пост-обработке
Для полировки образцов ABS пластика используется ацетон и он весьма эффективен. Я никогда не понимал, почему люди делают это.
Во-первых, длительное воздействие паров ацетона может серьезно повредить дыхательную систему, не говоря уже о том, что он чрезвычайно горюч и опасен в хранении.
Вы, наверное, думаете: Майлз, почему ты так ненавидишь ABS ему есть обоснованное применение, и несмотря на все его недостатки, это хороший материал … и вы правы. Я лишь надеюсь, что от прочтения этой статьи, вы поймете, что у вас нет необходимости использовать его, чтобы получить прочные детали или желаемую отделку. С развитым рынком материалов, который мы имеем сейчас, вы можете найти что-то получше, чтобы получить максимум от вашего принтера (сохраняя при этом свое здоровье и хорошее самочувствие).
Насколько токсичны испарения пластика ABS и PLA?
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Всем любителям 3D-печати знаком неприятный запах пластика ABS, и большинство понимает, что вдыхание этих испарений, скорее всего, вредно для здоровья – но мало кого это действительно беспокоит. Однако, не только ABS, но и PLA могут быть источником токсичных испарений, которые называются летучими органическими веществами (ЛОВ).
Не все ЛОВ токсичны, хотя некоторые из них могут быть особенно опасны для детей и подростков. Команда сайта 3Dsafety.org совместно с итальянским производителем 3D-принтеров WASP определила точное количество токсичных ЛОВ, в также потенциально опасных наночастиц, которые образуются в процессе 3D-печати, и оценила связанный с этим риск для здоровья.
Новое исследование, которое представили доктор Фабрицио Мерло и доктор инженерных наук Стефано Маццони, основывается на предыдущей работе, опубликованной в начале 90-х годов. Результаты прошлого исследования показали, что в ходе плавления и смешения пластика выделяются испарения токсичных веществ, среди которых, например, аммиак, циануровая кислота, фенол и бензол.
Лабораторные исследования показали, что пластик ABS гораздо токсичнее, чем PLA, однако и последний не лишен риска опасных испарений, особенно, если рабочая температура превышает 200°С. Кроме того, как и следовало ожидать, выяснилось, что один и тот же материал, купленный у разных производителей, обладает разным содержанием ЛОВ, даже если используется в одном и том же 3D-принтере при постоянных настройках скорости и температуры.
Еще один критически важный фактор риска связан с наночастицами, то есть частицами диаметром менее 1 микрона, которые могут проникать непосредственно в альвеолы легких и эпидермис. В данном случае, показатель риска для ABS от 3 до 30 раз выше, чем для PLA. В ходе испытаний также выяснилось, что время, за которое содержание наночастиц в воздухе возвращается к обычному уровню, составляет от 10 до 30 минут после окончания процесса 3D-печати.
Вдыхание токсичных ЛОВ и наночастиц, чаще всего, вызывает у человека патологии легких, такие как бронхит, трахеит, астма (класс, у меня как раз астма). В некоторых случаях эти вещества также могут стать причиной рака, так что к этой теме стоит отнестись серьезно. Тем не менее, решить проблему не так уж сложно. 3Dsafety.org и WASP совместно работают над тем, чтобы донести информацию о потенциальном риске до максимального количества людей, а нескольким практическим рекомендациям можно начать следовать уже сейчас.
В частности, исследователи советуют работать в хорошо проветриваемых помещениях: идеально было бы использовать систему вентиляции, которая способна трижды в час менять весь объем воздуха в комнате. Это означает, что для помещения объемом 100 м3 потребуется система вентиляции, которая способна обработать 300 м3 воздуха в час. Возможно, в ближайшем будущем закрытые 3D-принтеры будут оборудованы активной системой угольной фильтрации(очень хорошая идея, я пожалуй сделаю принудительный HEPA-нанофильтр на углеродной основе). Команда вплотную работает над устройством, специально предназначенным для 3D-принтеров, которое можно настраивать в зависимости от используемого материала.
Безусловно, это не означает, что необходимо отказаться от применения 3D-принтеров. Однако важно на ранних стадиях наилучшим образом справиться с потенциальным риском, который несут материалы для 3D-печати. Таким образом, можно обеспечить развитие технологии, которое позволит повысить ее преимущества и снизить связанные с ней риски.
Вред АБС при 3Д печати
В интернете можно часто встретить утверждения отдельных людей, что вред АБС пластика при 3Д печати просто огромен. Вплоть до того, что им категорически нельзя печатать дома без вытяжки и угольных фильтров. Об этом говорят очень часто и используют в качестве аргумента при выборе типа пластика. Но давайте посмотрим, действительно ли наносит организму вред АБС и, что об этом известно.
Что такое АБС?
АБС (ABS) — это эластичный и ударопрочный пластик, один из самых распространенных в мире видов пластиков. Полное его название «акрилонитрилбутадиенстирол». Собственно, из первых букв компонентов и получилось название «АБС».
В 3Д печати получил широкое распространение благодаря низкой цене и легкости химической обработки. Есть у него и проблемы в виде усадки с вытекающими из этого последствиями. Но когда требуется получить изделие с гладкой глянцевой поверхностью, то приоритет отдается ему. Собственно, высокая распространенность и наличие в составе опасных веществ привели к частым спорам о вреде АБС.
Вред АБС
При подготовке статьи, довелось прочитать довольно много разных источников. Из них были выделены следующие факты:
Итого, мы знаем, что акрилонитрил опасен, выделяется при нагреве, тяжелее воздуха. Остался вопрос интенсивности выделения при разных температурах и количестве на объем экструдированного пластика. Этой информации, увы, найти не удалось.
А теперь подумайте, какая производительность в объеме используемого пластика у вашего принтера?
Крайний раз я печатал деталь со 100% заполнением на малой скорости для высокого качества. Расчетный вес детали был равен 30 гр., время печати 2 часа. Это 0,25 гр. в минуту. Насадка на шноркель израсходовала 500 гр. за 15 часов. Это 0,55 гр. в минуту. Все соплом 0,4 мм. и прутком 1,75 мм. В первом случае расход пластика меньше в два раза. При этом, из-за низкой скорости печати каждый грамм пластика дольше находился в хотэнде и дольше подвергался высокой температуре. Логично, что в первом случае за час печати должно было выделиться больше вещества.
Акрилонитрил и диоксид углерода
Нужен ли фильтр?
В качестве средства борьбы с акрилонитрилом многие оснащают 3Д принтеры закрытой камерой с вытяжной вентиляцией и/или фильтрами. В случае с фильтрами, ощутимый эффект дают угольные, из кокосового и каменного угля. Они задерживают до 60% акрилонитрила. До 80% задерживает фильтр со специальной пропиткой (HCNR-уголь). Как в случае с прямой вытяжкой, так и в случае с фильтрацией, важно помнить, что акрилонитрил тяжелее воздуха. Это значит, что воздухозабор в камере следует располагать снизу.
Толк от фильтра или вытяжки есть. Но он не является строго обязательным к применению, а лишь дополнением. Печатать не нанося вреда можно и без него, конечно, если у Вас не ферма из десятков принтеров в маленькой комнате.
Что такое АБС-пластик и пригоден ли для вторичной переработки?
Акрилонитрил-бутадиен-стирол, часто называемый АБС, представляет собой тип пластика, который представляет собой непрозрачный термопласт и аморфный полимер. Когда мы говорим термопластик, мы имеем в виду, что этот тип пластика реагирует на тепло по-разному. В случае АБС этот пластик становится жидким, когда он подвергается воздействию 221 градуса Фаренгейта. Что отличает термопласты от других пластмасс, так это то, что они могут плавиться до жидкой формы, охлаждаться и снова нагреваться, не причиняя слишком большого вреда их химическому составу. АБС не горит, просто плавится и превращается в жидкую форму. После охлаждения он снова возвращается в твердое состояние. Термопласт, подобный АБС, лучше, чем термореактивные пластмассы, потому что термореактивные пластмассы могут нагреваться только один раз (как правило, в течение времени, когда они формуются в конкретную форму).
Когда термореактивные пластмассы нагреваются, они претерпевают химические изменения, которые невозможно изменить. Вот почему их нельзя плавить снова и снова, как термопласты. Когда кто-то пытается разогреть термореактивные пластики, вместо того, чтобы их плавить, они в конечном итоге сгорают, в отличие от термопластов, которые могут снова стать жидкими и могут быть повторно отлиты.
Это свойство разогревать АБС снова и снова делает его таким замечательным кандидатом на переработку.
Как изготавливается АБС-пластик?
Эмульсия является одним из основных процессов, которые помогают изготовление из АБС, Процесс эмульгирования можно просто описать как смешивание нескольких материалов, которые не смешиваются, а объединяются в один продукт. ABS подвергается запатентованному процессу, называемому непрерывной массовой полимеризацией. Как только этот процесс завершен, мы получаем ABS. Это идеальный кандидат для переработки пластмасс и создания новых продуктов из старых АБС-пластиков.
Как и где используется ABS?
Поскольку АБС является очень упругим пластиком и не подвержен коррозии при контакте с абразивными материалами, АБС часто используется для 3D-печати, клавиатур компьютеров, игрушек lego, корпуса электроинструмента, стенных розеток, компьютерных деталей, автомобильных деталей, чемоданы, авиационные приложения, шлемы, стулья, столы, контейнеры и т. д. Применение ABS безгранично! Одна из причин, почему ABS так широко используется, состоит в том, что это также дешевый пластик. АБС не следует использовать в изделиях, которые подвергаются сильному нагреву, поскольку он имеет низкую температуру плавления по сравнению с другими пластмассами. Этот пластик непрозрачен и может быть легко окрашен различными пигментами. После охлаждения ABS дает гладкую и глянцевую поверхность.
АБС является токсичным материалом?
Нет, ABS не является токсичным материалом. Он используется во многих детских игрушках, потому что он сравнительно менее вреден, если сравнивать его с другими пластмассами. У него нет известных канцерогенов, и до сих пор не было серьезных нарушений здоровья, связанных с АБС. Но с учетом вышесказанного, ABS не используется для медицинских имплантатов и любых других подобных медицинских целей.
Каковы различные свойства ABS?
1. АБС и изделия из АБС имеют номер утилизации 7.
2. В состав АБС входит 50% стирола, а остальные 50% бутадиена и акрилонитрила.
3. Обладает высокой ударопрочностью даже при низких температурах.
4. Обладает низкой температурой плавления и легко воспламеняется, образуя большое количество дыма.
5. Этот пластик имеет ограниченную устойчивость к атмосферным воздействиям.
6. ABS очень прост в обработке. Будь то сверление, фрезерование или распиловка, все эти процессы можно легко осуществить с помощью ABS.
7. Это дешевый материал, пригодный для вторичной переработки.
Как перерабатывается ABS?
Когда блок переработки пластмассы получает пластик, первым шагом является измельчение всех кусков пластика. Затем все другие загрязняющие вещества, такие как металлы и нежелательные пластмассы, отфильтровываются водной системой, которая использует различные скорости потоков воды. Из этих пластиковых деталей получается ABS и смешивается с первичным АБС для создания новых продуктов.
Пластиковые коллекторы это организация, распространенная по всему миру, которая поощряет людей перерабатывать пластмассу и, в конечном итоге, помогает удалять пластмассы с водоемов и свалок. Предлагая денежное вознаграждение тем, кто помогает доставлять пластик в ближайшие центры переработки, Plastic Collectors проделали огромную работу на земле, чтобы сделать планету чище и без пластика! Вы можете узнать больше о том, как вы можете помочь здесь.
Потенциальные опасности 3D-принтера. Часть 2. Расходные материалы
Однако при работе с 3D-принтером мы неизбежно подвергаем себя риску иного свойства, с которым бороться значительно сложнее: вдыхание вредных веществ, выделяемых при плавлении расходных материалов.
Сразу оговоримся — в данном материале мы не ставим себе целью описать все возможные расходные материалы. Несмотря на расширение ассортимента, основным сырьем для FDM-принтера по-прежнему остаются два вида пластика: ABS и PLA. Помимо них в статье будут упоминаться и другие филаменты, однако основное внимание мы уделим указанным полимерам. Итак, давайте вместе попробуем понять, насколько опасны расходные материалы при печати. Сначала немного терминов.
ABS (акрилонитрилбутадиенстирол, АБС) представляет собой непрозрачный термопластичный материал, изготовленный из мономеров акрилонитрила, 1,3-бутадиена и стирола. Твердый и прочный даже при низких температурах, он обладает хорошей стойкостью к теплу, химическим веществам и легко поддается обработке.
PLA (полилактид, ПЛА) — полиэфир на основе молочной кислоты. В качестве его основы применяются растения: кукуруза или сахарный тростник.
При обычной комнатной температуре пластики не являются опасными. Из ABS изготавливают огромное количество вещей, включая корпуса бытовой техники, канцтовары и детские игрушки. Полилактид применяется для изготовления одноразовой посуды, медицинских товаров и других вещей с коротким сроком службы.
В России пластиковые изделия при выпуске проходят сертификацию или декларирование (в зависимости от вида продукции) на соответствие требованиям безопасности. У нас в стране эти требования прописаны в ГОСТах или Технических регламентах Таможенного Союза. Например, существуют ТР «О безопасности игрушек», «О безопасности упаковки» и так далее, где в числе прочего прописываются нормативы содержания остаточных химических веществ.
Сертификат или декларация гарантируют, что в нормальных условия эксплуатации указанные изделия являются безопасными, недаром большая часть пластмассовых игрушек состоит из ABS-пластика. Основные проблемы начинаются, когда полимеры нагревают и плавят. Наверняка каждому знаком неприятный запах плавящейся пластмассы. Этот запах свидетельствует о выделении в воздух различных химических веществ, далеко не все из которых безвредны.
Итак, попробуем разобраться, какие же опасности несет нагретый пластик?
1. Вредные испарения исходного вещества
При плавлении часть полимера неизбежно переходит в газообразное состояние и смешивается с воздухом. Вид исходного вещества зависит от пластика. Ввиду того, что для изготовления PLA применяются природные компоненты, считается, что он биосовместим и безопасен для человека при плавлении. Но на самом деле, лабораторных исследований, подтверждающих этот факт, практически нет.
ABS-пластик является материалом на основе нефтепродуктов, что уже подразумевает повышенную токсичность при нагревании. К сожалению, норм содержания акрилонитрилбутадиенстирола в воздухе в нашей стране пока не выпущено. В ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» упоминается пыль акрилонитрилбутадиенстирола, однако ее можно получить в домашних условиях только при шлифовке пластикового изделия, а не в процессе печати.
Получается, ABS-пластик безопасен? Мы попросили ответить на этот вопрос эксперта.
Рассказывает Денис Черепович, руководитель компании Alfa-filament:
«ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) – сополимер акрилонитрила с бутадиеном и стиролом. Из названия понятно, что при производстве данного полимера используются три вещества-мономера. Соответственно, эти три мономера могут в остаточных количествах содержаться в общем массиве полимера. Все, абсолютно все без исключения заводы-производители имеют жесткий выходной контроль по содержанию остаточных мономеров. Эти данные можно найти в гигиенических сертификатах на гранулят ABS.
При печати вследствие разогревания полимера в сопле происходит его плавление и, соответственно, высвобождение из массива пластика некоторого количества остаточных мономеров. Сразу замечу, что далеко не вся масса остаточных мономеров поступает в воздух при плавлении.
Далее я сделаю небольшой отсыл на нормативные документы и понятия, чтобы в дальнейшем свободно пользоваться данными и не вызывать у читателей вопросов.
ПДК – предельно допустимая концентрация опасного вещества. Данный параметр показывает максимальную концентрацию вещества в воздухе, которая НЕ оказывает вредных воздействия и НЕ приводит к развитию патологий и заболевания в организме человека. Величин ПДК установлено для разных условий жизни довольно много, я буду приводить далее ПДК веществ рабочей зоны предприятий (ПДКрз). Данные взяты из нормативного правового документа «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны ГН 2.2.5.1313-03», утвержден Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 27 апреля 2003 г.
ПДКрз – максимальная концентрация веществ в воздухе рабочей зоны, с которой при 8 часовом рабочем дне и 40 рабочих часах в неделю в организме человека не происходит каких-либо вредных изменений.
Класс опасности – условная величина, предназначена для быстрой классификации веществ по степени опасности:
1 класс – чрезвычайно опасные
2 класс – высокоопасные
3 класс – умеренно опасные
4 класс – малоопасные
5 класс – практически неопасные.
Разбираем, что же за вещества могут содержатся в ABS пластике и каковы их свойства:
Бутадиен – газ с характерным неприятным запахом, класс опасности 4, ПДКрз=100мг/м3. Данный газ опасности для организма практически не представляет.
Стирол – ПДКрз = 30 мг/м3, 2 класс опасности. Бесцветная жидкость с резким запахом, практически нерастворима в воде, летуча. Вызывает комплексные поражения нервной системы, раздражения слизистых.
И, наконец, самое опасное вещество:
Условно возьмем среднюю рабочую комнату с окном и дверью, площадь 10 м2, высота потолков 2,5 м. Объем воздуха в таком помещении составляет приблизительно 25 м3. Средняя скорость естественной вентиляции помещения согласно строительным нормам и правилам составляет не менее 30 м3/час, т.е. в нашей комнате объемом 25 м3 с окном, дверью и нормальной естественной вентиляцией, весь воздух меняется примерно за час. Этот час мы также принимаем для расчета далее.
По данным гигиенических сертификатов российских заводов-производителей обычного ABS содержание остаточного акрилонитрила в грануляте составляет не более 0,001%. У зарубежных производителей (Samsung, LG, Kumho, Ineos и др.) эти цифры еще ниже. У пищевых и медицинских ABS-пластиков это значение практически равно нулю.
Теперь, имея все данные, можно просчитать, сколько же необходимо переработать/напечатать ABS пластика в час в нашей комнате, чтобы достичь ПДК акрилонитрила, равное 0.5мг/м3 (все расчеты мы ведем в пересчете на 1 час, т. к. не забываем, что за 1 час весь воздух в комнате меняется):
1) ПДК = 0,5 мг/м3 умножаем на объем комнаты 25 м3:
0,5 х 25 = 12,5
12,5 мг газообразного акрилонитрила максимально допускается в нашей комнате
2) Далее находим, какая же масса ABS пластика содержит в себе 12,5 мг акрилонитрила:
12,5 / 0,001% = 12,5 / 0,00001 = 1 250 000 мг, что равняется 1250 г или 1,25 кг
Таким образом, делаем вывод: для достижения ПДК акрилонитрила в комнате объемом 25м3, нам нужно перерабатывать/печатать 1,25 кг ABS пластика в час, что абсолютно нереально.
Также не забываем, что для прогнозирования самого пессимистичного сценария нами было введено в расчет много условностей: ABS самый обычный и содержит максимально возможное допустимое количество акрилонитрила, весь мономер при печати выделился в воздух, оператор находится постоянно в помещении, вентиляция в помещении только естественная.
Я надеюсь, что принцип расчета разъяснил понятно, и точно по такому же принципу читатель сможет рассчитать «опасные скорости печати» PLA, HIPS, SAN, MABS, PEEK, ASA, POM и других полимеров.
В заключение хотелось бы еще раз заверить пользователей в безопасности технологии FDM и пожелать удачи во всех начинаниях».
2. Распад вещества на мономеры
Еще одной опасностью является распад части пластика на ядовитые составляющие при нагревании и плавлении.
Рассказывает Ирина Никитина, начальник отдела контроля безопасности труда ФГБУ ЦНМВЛ, эксперт по специальной оценке условий труда:
«В процессе нагревания или плавления пластмасс в окружающую среду выделяются крайне токсичные газы. Многое зависит от вида активного вещества. В твердом состоянии пластики относительно безопасны, однако при плавлении они могут частично распадаться на составляющие, либо окисляться и образовывать иные химические вещества.
Возьмем ABS-пластик, то есть акрилонитрилбутадиенстирол. Это прочный и стойкий полимер, применяемый во многих отраслях промышленности. Не токсичен в нормальных условиях. Предельно допустимых показателей, регламентирующих концентрацию этого вещества в атмосферном воздухе и воздухе рабочей зоны, в настоящее время в российских государственных нормативах нет. Однако составляющие его мономеры хорошо известны — это акрилонитрил, бутадиен, стирол (само название ABS-пластика образовано из начальных букв наименований мономеров). При температуре около 400ºС акрилонитрилбутадиенстирол частично распадается на указанные мономеры.
При попадании в воздух стирол может вызывать как острые реакции, так и хронические заболевания печени, почек, кровеносной системы. Бутадиен-1,3 обладает общетоксическим и раздражающим действием. Пары ядовитого акрилонитрила в 20 раз токсичнее стирола, признаками отравления являются головные боли, слабость, нарушения сна, ослабление памяти, общая утомляемость.
При повышенных концентрациях этих веществ в воздухе человек может почувствовать резкий и неприятный запах. Например, запах стирола частично напоминает ацетон и спирт.
Нужно помнить, что на производственных предприятиях за условиями труда следит и отвечает работодатель, тогда как при работе в домашних условиях все потенциальные опасности ложатся на плечи хозяина и домочадцев».
Приведем пример из зарубежной практики. Исследование, проведенное в 2016 году группой ученых из Иллинойского технологического института, подтвердило, что угроза выделения вредных веществ в воздух исходит не от принтеров, а от расходного материала. Сотрудниками института было протестировано более 10 видов филамента. Результаты показали, что уровень вредных частиц и паров зависит главным образом от материала нити, а не от вида принтера.
При использовании пластика ABS в воздухе были обнаружены следы стирола — вещества, которое является опасным и канцерогенным. Материалы на основе нейлона источали капролактам, менее вредный, чем стирол, но также способный привести к отравлению. Полилактид выделял в воздух безвредное вещество под названием лактид. При этом о концентрациях веществ ничего не сообщается.
3. Ультрадисперсные частицы (наночастицы)
Еще один фактор риска связан с ультрадисперсными частицами (наночастицами) диаметром менее 1 микрона, которые в большом количестве выделяются при 3D-печати. Эти частицы могут проникать непосредственно в альвеолы легких и эпидермис, вызывая различные расстройства органов дыхания и аллергические реакции. Вдыхание токсичных наночастиц может вызвать у человека патологии легких, такие как бронхит, трахеит, астма. При этом показатель риска для ABS от 3 до 30 раз выше, чем для PLA. В ходе испытаний, проведенных итальянскими учеными Фабрицио Мерло и Стефано Маццони, выяснилось, что время, за которое содержание наночастиц в воздухе возвращается к обычному уровню, составляет от 10 до 30 минут после окончания процесса 3D-печати.
Каким образом можно с этим бороться и минимизировать риски? Во-первых, фильтрация. В ряде устройств уже сейчас используются фильтры высокой эффективности (HEPA), которые могут очищать воздух, прежде чем он покидает 3D-принтер. Конечно, это не панацея. Некоторые ультрадисперсные частицы имеют размер 15 нм, в то время как обычно НЕРА-фильтры имеют пропускную способность 300 нм.
Дополнительной преградой также служит закрытый корпус устройства, который частично задерживает вредные испарения. Именно эти два фактора могут способствовать защите от подавляющего числа наночастиц. Согласно результатам последнего исследования Технологического института Иллинойса закрытая камера 3D-принтера позволила сократить выбросы ультрадисперсных частиц на 74%, а дополнительный HEPA-фильтр способствовал повышению этого показателя до 91%.
Также ученые советуют работать в хорошо проветриваемых помещениях: идеально использовать систему вентиляции, которая способна трижды в час менять весь объем воздуха в комнате. Это означает, что для помещения объемом 100 м3 потребуется система вентиляции, которая способна обработать 300 м3 воздуха в час.
4. Иные вещества и примеси, которые высвобождаются при использовании пластика
Результаты исследования уже упомянутых нами Фабрицио Мерло и Стефано Маццони показали, что в ходе плавления и смешения пластика выделяются испарения многих токсичных веществ, среди которых, например, аммиак, циануровая кислота, фенол и бензол.
Наличие конкретных веществ зависит от нити, а точнее — от полимера, из которого она состоит. Как сам филамент, так и пластик должны иметь документы, подтверждающие состав материала и остаточное содержание примесей. Зачастую это те же сертификаты соответствия, о которых мы писали вначале статьи.
Пластики, произведенные за рубежом, имеют свои собственные сертификаты безопасности. К примеру, в компании Alfa-filament для изготовления ABS-филамента используется гранулят, имеющий пищевой и биосовместимый допуск FDA — управления США по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов. Однако, независимо от страны-изготовителя, производитель пластика обязан иметь подобные документы и давать с ними ознакомиться потенциальным покупателям.
К сожалению контрафактный филамент — не редкость на мировом рынке. В некачественных материалах количество вредных веществ в разы превышает установленные нормы. Например, в одном из видом китайского ABS-пластика был обнаружен ядовитый гидроцианид. Поэтому, прежде чем приобретать расходные материалы для 3D-печати, убедитесь в надежности продавца и при необходимости попросите предоставить его документы, подтверждающие безопасность филамента.
Но не стоит отчаиваться, поскольку проблема поддельного филамента пока больше актуальна для мирового рынка, нежели отечественного. Крупнейшие российские компании гарантируют качество собственной продукции и зачастую размещают все разрешительные документы на собственных сайтах, а иногда проводят самостоятельные испытания своей продукции. Так, в 2015 году российский производитель расходных материалов REC с помощью аккредитованной испытательной лаборатории провел собственные измерения концентрации химических веществ в воздухе при 3D-печати собственным филаментом. Всего было использовано 5 видов пластика: ABS, PLA, FLEX, RUBBER, HIPS.
Оказалось, что нить из HIPS, FLEX и RUBBER вовсе не выделяют во время печати ядовитых веществ. При печати PLA-пластика образуется ацетон, ABS-пластик источал хлористый винил, однако ни в одном случае не было зафиксировано значений, даже близких к ПДК воздуха рабочей зоны.
Подведем итоги, как обезопасить себя от вредного воздействия паров пластика:
1. Используйте систему вентиляции. В частности, исследователи советуют работать в хорошо проветриваемых помещениях: идеально было бы использовать систему вентиляции, которая способна трижды в час менять весь объем воздуха в комнате. Если нет вентиляции, открывайте окна и постарайтесь как можно меньше присутствовать в одном помещении с печатающим принтером.
2. Обращайте внимание на запахи. Сильный запах свидетельствует о повышении концентрации активного вещества. Примите дополнительные меры предосторожности или вовсе выйдите из комнаты.
3. Работайте с устройством в закрытом корпусе и НЕРА-фильтром. Тем самым вы снизите концентрацию выделяемых в помещение вредных веществ. Кроме того, ряд новых принтеров уже оборудован внутренней системой вентиляции, что делает их относительно безопасными.
4. Приобретайте расходные материалы у проверенных производителей. Качественный расходный материал имеет сертификаты или декларации соответствия.
5. Будьте осторожны и соблюдайте требования безопасности при работе с 3D-оборудованием.