Le emissioni composti organici volatili i COV sono maggiori nella stampa SLA rispetto alla stampa 3d FFF

Un nuovo studio UL rivela che i tassi di emissione di COV sono più alti nella stampa 3D SLA rispetto alla stampa 3D FFF

Nel 2018, Chemical Insights , un istituto di scienza della sicurezza società Underwriters Laboratories , ha pubblicato uno studio sull’impatto sulla sicurezza e sulla  salute della stampa 3D , che ha scoperto che le emissioni rilasciate nell’aria durante la stampa FFF includevano molte particelle ultrafini (UFP) dannose. e composti organici volatili, o COV. Ora è uscito con un seguito allo studio originale del 2018 e ciò che rivela potrebbe sorprenderti.

Insieme ai suoi partner di ricerca, la School of Civil and Environmental Engineering and School of Earth and Atmospheric Sciences del Georgia Institute of Technology ha studiato per diversi anni la caratterizzazione e i potenziali impatti sulla salute e sulla sicurezza delle emissioni chimiche e di particelle delle stampanti 3D, anche pubblicando uno standard di consenso che includeva le risposte sulla tossicità e definiva i criteri di emissione della stampa 3D e i protocolli di test.

 

Prendendo una strada diversa rispetto alla pubblicazione del 2018, questo nuovo rapporto di sintesi, ” Emissioni di particelle e sostanze chimiche da una stampante 3D di fotopolimerizzazione a tino “, si concentra sulla stampa 3D SLA (resina), che utilizza processi fotochimici e luce UV per fabbricare oggetti ed è anche noto come fotopolimerizzazione in vasca.

“Questo rapporto presenta i risultati preliminari delle emissioni di particelle e sostanze chimiche da una stampante 3D SLA desktop durante la stampa, nonché i trattamenti di post-elaborazione associati, in conformità con ANSI/CAN/UL 2904.1 Le emissioni della stampa 3D SLA vengono confrontate con i risultati ottenuti in precedenza dalla stampa 3D FFF utilizzando lo stesso metodo di test”, hanno scritto i ricercatori UL Qian Zhang, PhD, e Marilyn Black, PhD.
I ricercatori hanno effettuato misurazioni delle emissioni per lo studio in una camera di esposizione ermetica da 1 m3, con una stampante 3D SLA chiusa, caricata con una resina trasparente, posta all’interno. Porte accessibili con guanti ai lati delle camere hanno permesso ai ricercatori di utilizzare la stampante senza aprirla o modificare le condizioni dell’aria all’interno. La stampante è stata riscaldata a 31°C prima che iniziasse il lavoro di stampa di quattro ore e la post-elaborazione includeva un processo di lavaggio e polimerizzazione che ha richiesto un totale di 25 minuti; il coperchio era aperto solo durante il caricamento e lo scaricamento della stampa.

Un misuratore di particelle ottico e uno spettrometro di misura delle particelle a mobilità di scansione sono stati utilizzati per misurare varie particelle e il tasso di emissione di particelle e la resa durante la stampa 3D e la post-elaborazione sono stati elaborati secondo i metodi ANSI/CAN/UL 2904.

“I COV, la formaldeide e altri composti carbonilici a basso peso molecolare sono stati raccolti separatamente su supporti assorbenti e quindi analizzati mediante gascromatografia – spettrometria di massa o cromatografia liquida ad alte prestazioni, rispettivamente”, hanno spiegato i ricercatori. “Il tempo di campionamento (ovvero il volume di campionamento target) è stato regolato in base ai livelli chimici nella camera durante la stampa e al tempo di elaborazione più breve per i trattamenti di post-elaborazione”.

I risultati preliminari di questo studio hanno mostrato che, mentre c’erano emissioni UFP limitate, le emissioni di VOC erano piuttosto elevate. Infatti, a causa della differenza nei materiali e nei processi 3D, i ricercatori hanno scoperto che i tassi di emissione totale di VOC dalla stampa 3D SLA erano superiori alla stampa 3D FFF di un fattore da 3 a 6.

In termini di emissioni di particelle dalla stampa 3D SLA, c’era un’elevata somiglianza con “i livelli delle concentrazioni di fondo della camera”. Rispetto alla concentrazione massima del numero di particelle di 103-105 cm 3 per la stampa 3D FFF, il numero era inferiore a 100 cm 3 con le stesse condizioni della camera.

La figura seguente mostra sia i tassi di emissione totale di VOC (TVOC) che le statistiche dei dati TVOC da 32 test con termoplastici nel precedente studio relativo alla stampa 3D FFF. Come puoi vedere, tutti i tassi di emissione erano inferiori al criterio più alto consentito da ANSI/CAN/UL 2904, che è 10,4 mg/h.

 

Hanno rilevato 40 COV individuali derivanti dalla stampa 3D, 34 dal lavaggio post-processo e 42 dall’indurimento post-processo. Le cinque sostanze chimiche con i più alti tassi di emissione da questi processi, che includono isopropanolo, idrossipropil metacrilato e vari altri alcoli, esteri e idrocarburi, costituiscono rispettivamente l’88%, il 100% e il 91% della “somma delle emissioni di COV per i processi di stampa, lavaggio e polimerizzazione.”

“Queste sostanze chimiche altamente emesse dalla stampa 3D SLA (Figura 3) non sono state comunemente osservate dalla stampa 3D FFF precedentemente studiata. Solo il BHT (2,6-di-terz-butil-4-metilfenolo) è stato rilevato con una frequenza del 15% su 39 stampe FFF, mentre il resto dei VOC elencati nella Figura 3 aveva frequenze di rilevamento inferiori al 10%. Tra i primi 10 singoli VOC rilevati dalla stampa 3D SLA, l’1-butanolo è stato rilevato con una frequenza del 72% per le stampe FFF e il resto era inferiore al 50% della frequenza di rilevamento”, hanno scritto i ricercatori.
Il primo studio ha scoperto che le emissioni di COV risultanti dalla stampa 3D FFF erano associate maggiormente al filamento, motivo per cui le più comuni di quello studio sono state rilevate a basse velocità o non rilevate affatto in questo studio sulla stampa 3D SLA.

 

Un COV che è elencato nella normativa e nelle linee guida relative alla salute è noto come sostanza chimica preoccupante e sono state rilevate più sostanze chimiche preoccupanti:

17 dal processo di stampa
16 dal processo di lavaggio
12 dal processo di cura
Uno di questi, la formaldeide cancerogena per l’uomo, è stato effettivamente trovato in tutti e tre i processi a tassi di emissione di 0,01 mg/h o meno; altri includono acetaldeide dalla stampa 3D e naftalene dal lavaggio.

 

Tutto sommato, mentre i tassi di emissione e i livelli approssimativi di esposizione degli uffici per queste sostanze chimiche preoccupanti erano inferiori alle linee guida e ai regolamenti specificati, la miscela totale di tutti gli acrilati, alcoli e aldeidi trovati nelle emissioni SLA potrebbe, come affermano i ricercatori, ” presentano una forte risposta di irritazione tra gli esposti”.

“Poiché questi studi dimostrano il potenziale di effetti negativi sulla salute umana, la ricerca continua a valutare ulteriormente la tossicità delle emissioni e a valutare le opzioni per ridurre l’esposizione alle emissioni”, hanno concluso i ricercatori.

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