3D打印机的烟雾有毒吗? PLA、ABS和安全提示

Roy Hill 03-07-2023
Roy Hill

毫无疑问,3D打印机给世界带来了卓越的成就,但当这些机器带来的危险受到质疑时,人们会想到一个关键的想法。 这篇文章专注于承认用于3D打印的灯丝是否对健康有毒。

3D打印机灯丝在非常高的温度下熔化时是有毒的,所以温度越低,一般来说,3D打印机灯丝的毒性越小。 PLA被称为毒性最小的灯丝,而尼龙是毒性最大的灯丝之一。 你可以通过外壳和空气净化器来减少毒性。

通俗地说,3D打印是一个涉及热分解的过程。 这意味着,当打印长丝在超过一定的温度下熔化时,势必会散发出有毒烟雾,释放出挥发性化合物。

因此,这些生物制品确实对用户的健康构成了威胁。 然而,由于一些原因,它们可能被证明是有害的,这将在本文后面讨论。

    3D打印机丝如何破坏我们的健康?

    热塑性塑料开始释放危险颗粒的速度与温度成正比。 温度越高,意味着这些威胁性颗粒的释放量越大,风险越大。

    侧面来看,需要指出的是,实际的毒性可能因长丝而异。 有些长丝的毒性较大,而有些则较小。

    根据ACS出版物进行的一项研究,一些灯丝会释放苯乙烯,这被认为是一种致癌物。 苯乙烯会引起昏迷、头疼和疲倦。

    此外,从融化的塑料中释放出的有毒烟雾,往往倾向于针对呼吸系统,并拥有对肺部造成直接损害的能力。 此外,由于毒素进入血液,也存在着心血管疾病的风险。

    吸入热塑性塑料发出的颗粒会进一步加剧哮喘的机会。

    为了仔细研究这个问题,我们需要了解确切的危险是什么,以什么形式出现。 不仅如此,接下来还将介绍最受欢迎的打印长丝及其安全问题的一般信息。

    毒性的解释

    更好地理解热塑性塑料为什么会对人类生命产生致命影响的概念将有助于破译整个现象。

    基本上,3D打印机的工作原理是一层一层地打印,但这样做会污染空气。 它如何做到这一点,是我们要关注的主要问题。

    当热塑性塑料在高温下融化时,它开始排放微粒,对室内的空气质量产生负面影响,因此造成空气污染。

    准确地指出这种形式的污染,据透露,在印刷过程中,主要有两种类型的颗粒出现:

    • 超细颗粒(UFPs)
    • 挥发性有机化合物(VOCs)

    超细颗粒的直径可达0.1微米。 这些颗粒可以轻松进入人体,并专门针对肺部细胞。 此外,还有一些与侵入人体的超细颗粒有关的其他健康风险,如各种心血管疾病和哮喘。

    苯乙烯和苯等挥发性有机化合物也使3D打印机的用户处于危险之中,因为它们与癌症有关。 环境保护局(EPA)也将VOCs归类为毒性制剂。

    佐治亚理工学院与以色列魏茨曼科学研究所合作进行的研究采取了措施,毫无疑问地表明了3D打印机的粒子排放所带来的消极影响。

    为此,他们使来自3D打印机的颗粒浓度与人类呼吸道细胞和大鼠免疫系统细胞接触。 他们发现,这些颗粒引发了毒性反应并影响了细胞的潜能。

    谈到具体的丝材,研究人员采用了PLA和ABS;这两种最常见的3D打印丝材。 他们报告说,ABS被证明比PLA更致命。

    由于ABS是一种需要充分的温度才能融化的印刷材料,它比PLA在较低的温度下融化时容易释放出更多的烟雾。

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    既然如此,很多人对与3D打印相关的健康风险视而不见,这相当令人惊讶。

    许多用户报告说,在使用打印机一段时间后,出现了头痛、头晕和疲劳,后来经过研究才发现,导致他们健康状况不佳的主要原因是持续接触。

    五种最常见的丝线及amp; 毒性

    为了进一步阐明这一主题,我们将研究和讨论5种最常用的打印丝,它们的成分,以及它们是否意味着任何危险。

    1.PLA

    PLA(聚乳酸)是一种独特的热塑性长丝,从甘蔗和玉米淀粉等天然资源中提取。 由于可生物降解,PLA是印刷爱好者和专家的首选。

    由于PLA是在较低温度下熔化的丝线类型,约为190-220°C,它不太容易翘曲,而且不耐高温。

    虽然吸入任何塑料的烟雾对任何人都没有好处,但与臭名昭著的ABS相比,PLA在排放有毒烟雾方面名列前茅。 这主要是因为它不需要强烈的条件就能被挤出印刷床。

    在热分解时,它分解为乳酸,一般来说是无害的。

    PLA被认为是环保的,尽管它可能比ABS更脆,也更不耐高温。 这意味着在夏天的热天,在升高的条件下,可能导致打印的物体变形和失去形状。

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    2.ABS

    ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的缩写。 它是最常见的打印长丝之一,用于形成需要能够承受高温的物体。 虽然它被称为不可生物降解的塑料,但ABS长丝具有延展性和耐热性。

    然而,随着ABS多年来的普遍使用,它的安全措施已经开始引起一些人的关注。

    由于ABS相当于在非常高的温度下融化,特别是在210-250°C之间,它开始散发烟雾,据说会给使用者带来不适。

    不仅是轻微的困扰,长期接触会导致眼睛刺激、呼吸系统问题、头痛甚至疲劳。

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    3.尼龙(聚酰胺)

    尼龙是一种热塑性塑料,在印刷业中因其主要的耐久性和柔韧性而广为人知。 它需要在220°C和250°C之间加热以达到最佳性能。

    尼龙基长丝需要一个加热的打印床,以确保良好的附着力和低的翘曲机会。

    尽管尼龙比ABS或PLA强得多,但为了最大限度地减少健康风险,封闭的印刷室是非常必要的。 尼龙被怀疑会释放出一种叫做己内酰胺的挥发性有机物,这种物质对吸入者有毒,能够对呼吸系统造成严重损害。

    因此,经常在以尼龙为基础的长丝环境中工作,肯定会引起警觉,建议采取预防措施。

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    4.聚碳酸酯

    聚碳酸酯(PC)可以说是市场上最坚固的印刷材料之一。 PLA或ABS所不能提供的东西,聚碳酸酯确实提供。

    它们拥有惊人的物理特性,在制造防弹玻璃和建筑材料等重型物体方面处于领先地位。

    聚碳酸酯有能力以任何形式弯曲而不开裂或断裂。 此外,它们对高温有极强的抵抗力。

    因此,在使用PC打印时,必须在打印机上安装防护罩和一个预热的平台。

    谈到安全问题,聚碳酸酯也会释放出相当数量的微粒,可能对人的健康造成影响。 用户报告说,盯着用PC打印的物体太久会开始刺痛眼睛。

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    5.PETG

    聚对苯二甲酸乙二醇酯经乙二醇化处理后,诞生了PETG,这种长丝正逐渐受到欢迎,这完全是因为它的无污染特性和高能力。

    PETG拥有光泽和光滑的物体表面,使得它非常方便,是PLA和ABS的最佳替代品。

    此外,许多PETG用户提供了积极的反馈,他们几乎没有经历过翘曲,而且这种长丝也更容易粘附在印刷平台上。

    这使得它在市场上成为一个巨大的竞争者,因为它还具有防水性,并被普遍用于制造塑料水瓶。

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    关于如何减少长丝的毒性暴露的提示

    一旦人们被告知一些最常用的灯丝的毒性,他们都会问同样的问题,"我现在该怎么办?" 幸运的是,预防措施并不完全是火箭科学。

    适当的通风

    大多数打印机都事先配备了高度专业化的碳过滤器,以尽量减少烟气的排放。 无论怎样,完全取决于我们评估和设置正确的印刷条件。

    我们总是建议在安装有良好通风系统的地方印刷,或在露天的某个地方印刷。 这有助于过滤空气,将烟雾排出。

    限制曝光

    确保你的3D打印机在一个人们不会经常接触到的地方是一个好主意,而是一个指定的区域或房间,人们不需要进入该区域。

    这里的目标是限制接触来自你的3D打印机的微粒和有害排放物。

    该做的和不该做的

    该做的事

    • 在车库里设置3D打印机
    • 使用无毒的打印机长丝
    • 保持对某些热塑性塑料构成的威胁的普遍认识
    • 始终如一地更换你的打印机的碳基过滤器,如果有的话

    不要的东西

    • 将3D打印机设置在通风不良的卧室或客厅里
    • 没有对你使用的长丝进行彻底研究
    • 让你的打印机在你睡觉的地方运行一整夜

    Roy Hill

    Roy Hill is a passionate 3D printing enthusiast and technology guru with a wealth of knowledge on all things related to 3D printing. With over 10 years of experience in the field, Roy has mastered the art of 3D designing and printing, and has become an expert in the latest 3D printing trends and technologies.Roy holds a degree in mechanical engineering from the University of California, Los Angeles (UCLA), and has worked for several reputable companies in the field of 3D printing, including MakerBot and Formlabs. He has also collaborated with various businesses and individuals to create custom 3D printed products that have revolutionized their industries.Aside from his passion for 3D printing, Roy is an avid traveler and an outdoor enthusiast. He enjoys spending time in nature, hiking, and camping with his family. In his spare time, he also mentors young engineers and shares his wealth of knowledge on 3D printing through various platforms, including his popular blog, 3D Printerly 3D Printing.