3Dプリンターが世界にもたらしたものの素晴らしさは間違いありませんが、この機械がもたらす危険性が問題になったとき、一つの重要な考えが浮かびます。 この記事では、3Dプリンターに使われるフィラメントが健康に有害かどうかを認めることに焦点を当てます。

3Dプリンター用フィラメントの煙は、非常に高い温度で溶けたときに毒性を発揮するため、一般的に温度が低いほど毒性が低くなります。 PLAは最も毒性の低いフィラメントとして知られており、ナイロンは最も毒性の高いフィラメントの1つです。 エンクロージャーと空気清浄機を使えば、毒性を低減できます。

平たく言うと、3Dプリントは熱分解を伴う作業なので、フィラメントを必要以上の温度で溶かすと、有毒ガスや揮発性化合物を発生させることになります。

しかし、その有害性の強さは、後述するさまざまな理由によって異なります。

3Dプリンター用フィラメントは、どのように私たちの健康を損なうのでしょうか？

熱可塑性樹脂が危険な粒子を放出し始める速度は温度に比例し、温度が高ければ高いほど、この危険な粒子の放出量も多くなり、リスクが高くなります。

ただし、フィラメントによって、毒性が強いものと弱いものがあることは指摘しておきます。

ACS出版社の調査によると、一部のフィラメントからは発がん性物質と想定されるスチレンが放出されており、スチレンは意識障害、頭重感、倦怠感を引き起こすとされています。

また、溶けたプラスチックから放出される有毒ガスは、呼吸器系を刺激し、肺に直接ダメージを与える可能性があります。 さらに、毒素が血液に入り込むことで、循環器系疾患のリスクも存在します。

また、熱可塑性プラスチックが発する粒子を吸い込むと、さらに喘息の可能性が高まります。

また、印刷用フィラメントの代表的な素材とその安全性についても解説していきますので、ぜひご覧ください。

毒性について説明します。

熱可塑性樹脂がなぜ人命に関わるのか、その概念をより深く理解することで、現象全体を読み解くことができるのです。

3Dプリンターは、基本的には「重ねる」ことで効果を発揮しますが、その際に空気を汚してしまいます。 その仕組みに着目することが第一です。

熱可塑性プラスチックを高温で溶かすと、室内の空気に悪影響を与える粒子が発生し、大気汚染の原因になります。

この公害を特定するために、印刷時に発生する粒子は大きく分けて2種類あることが明らかになりました：

• 超微粒子(UFP)
• 揮発性有機化合物(VOC)

超微粒子は直径0.1μm程度で、体内に容易に入り込み、肺の細胞を特異的に攻撃します。 また、人体への超微粒子の侵入は、各種循環器疾患や喘息など、さまざまな健康被害をもたらすと言われています。

また、スチレンやベンゼンなどの揮発性有機化合物は、がんとの関連性があるため、3Dプリンターの使用者を危険にさらす。 環境保護庁（EPA）もVOCを毒性物質として分類している。

ジョージア工科大学は、イスラエルのワイツマン科学大学と共同で、3Dプリンターから放出される粒子による悪影響を疑う余地もないほど明らかにする研究を行いました。

そこで、3Dプリンターから出る粒子の濃度を、ヒトの呼吸器系細胞とラットの免疫系細胞に接触させたところ、粒子が毒性反応を引き起こし、細胞の潜在能力に影響を与えることがわかりました。

具体的には、3Dプリンターで最も一般的なフィラメントであるPLAとABSを使用し、ABSはPLAよりも致命的であることを報告しました。

これは、フィラメントが溶ける温度が高いほど排出ガスが多くなるためで、ABSは溶ける温度が高い印刷材料なので、低温で溶けるPLAに比べて排出ガスが多くなります。

とはいえ、3Dプリンターにまつわる健康リスクに気づかない人が多いのは、かなり意外なことです。

多くのユーザーが、プリンターと一緒に過ごした後に頭痛やめまい、疲労感を訴えたが、後で調べてみると、体調不良の主な原因は常時露出していたことだとわかった。

5大フィラメントと毒性について

さらに、一般的に使用されている5つのフィラメントについて、その組成や危険性について解説していきます。

1. PLA

PLA（ポリ乳酸）は、サトウキビやトウモロコシのデンプンなどの天然資源を原料とするユニークな熱可塑性フィラメントです。 生分解性があるため、印刷愛好家や専門家の間では、PLAが最も有力な選択となっています。

PLAは190～220℃程度の低い温度で溶けるタイプのフィラメントなので、反りが出にくく、熱に弱いという特徴があります。

どのようなプラスチックでも、その煙を吸うことは体に良いことではありませんが、ABSと比較すると、PLAは有毒ガスの発生が少ないという点で優れています。 これは、プリントベッドに押し出す際に、激しい条件を必要としないことが主な理由です。

熱分解すると乳酸に分解され、一般に無害である。

PLAは環境に優しいとされていますが、ABSに比べると脆く、熱にも弱いため、夏の暑い日に高温になると、印刷物が変形して形が崩れる可能性があります。

OVERTURE PLAフィラメントをAmazonでチェックする。

2. ABS

ABSはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの略で、高温に耐える物体の成形に使われる最も一般的な印刷用フィラメントの一つです。 非生分解性プラスチックと呼ばれていますが、延性、耐熱性に優れています。

しかし、ABSは長年にわたって一般的に使用されてきたため、その安全対策に反対する声が上がり始めています。

ABSは210～250℃という非常に高い温度で溶けるため、ガスが発生し、使用者に不快感を与えることが報告されています。

ちょっとした煩わしさだけでなく、長時間浴びると、目の炎症、呼吸器系の問題、頭痛、疲労感まで引き起こす可能性があります。

SUNLU ABSフィラメントをAmazonでチェックする。

3. ナイロン(ポリアミド)

ナイロンは、耐久性と柔軟性に優れ、印刷業界で広く知られている熱可塑性プラスチックで、最適な性能を得るためには220℃から250℃の加熱が必要です。

ナイロン系フィラメントを使用する場合は、密着性が高く、反りにくいプリントベッドが必要です。

ナイロンはABSやPLAよりもはるかに強度が高いにもかかわらず、健康被害を最小限に抑えるために密閉されたプリントチャンバーが必要です。 ナイロンはカプロラクタムというVOCを発生する疑いがあり、吸入すると呼吸器系に重大な損傷を与える可能性があります。

したがって、フィラメントがナイロン系である環境で常に作業することは、確実に警戒すべきことであり、予防が必要である。

OVERTUREナイロンフィラメントをAmazonでチェックする。

4.ポリカーボネート

ポリカーボネート（PC）は、PLAやABSにはない強度を持つ印刷材料の一つです。

驚異的な物性を持ち、防弾ガラスや建材などの重量物を作る最前線にいる。

ポリカーボネートは、割れたり壊れたりすることなく、どんな形にも曲げることができるのが特徴です。 しかも、高温にも非常に強いという特徴があります。

そのため、PCで印刷する場合は、プリンターを覆う筐体や予熱された台が必須となります。

また、ポリカーボネートからは、健康被害を及ぼす可能性のある微粒子が出ており、PCで印刷したものを長時間見ていると、目にしみるようになるとの報告もあります。

Zhuopu Transparent Polycarbonate FilamentをAmazonでチェックする。

5.PETGについて

ポリエチレンテレフタレートをグリコール化することで生まれたPETGは、無公害で高機能なフィラメントとして人気急上昇中です。

PETGは、対象物の光沢や滑らかな仕上がりを誇り、利便性が高く、PLAやABSの代替品として最適です。

また、多くのPETGユーザーからは、反りがほとんどなく、フィラメントが印刷台に密着しやすいという好意的なフィードバックが寄せられています。

そのため、耐水性もあり、ペットボトルの製造にもよく使われているため、市場で大きな注目を集めています。

HATCHBOXのPETGフィラメントをAmazonでチェックする。

フィラメントからの毒性曝露を低減するためのヒント

最も一般的に使用されているフィラメントの毒性が知られるや否や、「どうしたらいいんだろう」と誰もが同じ疑問を持つでしょう。

適切な換気

多くのプリンターでは、あらかじめ専門性の高いカーボンフィルターが装着され、煙の発生を抑えていますが、印刷条件を評価し、設定するのは私たち自身です。

プリントは、換気設備の整った場所や、開放的な場所で行うことをお勧めします。 換気することで、空気をろ過し、煙を排出することができます。

露出を制限する

3Dプリンターの設置場所は、常に人の目に触れない場所にするのが良いでしょう。 むしろ、人がアクセスしなくても目的の場所に行けるような場所や部屋を指定するのが良いでしょう。

ここでは、3Dプリンターから出る微粒子や有害な排出物への曝露を制限することを目標としています。

やるべきこと、やってはいけないこと

The Do's

• ガレージに3Dプリンターを設置する
• 無害なプリンター用フィラメントを使用する
• 一部の熱可塑性樹脂の脅威を一般に認知させるために
• プリンターのカーボン系フィルターがある場合は、コンスタントに交換すること

注意点

• 換気の悪い寝室やリビングに3Dプリンターを設置する。
• 使用するフィラメントについてしっかり調べていない
• プリンターを寝床と同じ場所で一晩中稼働させること