Вредность 3Д печати. Часть 2 главная и основная.

Добрый день, 3D today!

Как вам известно, компания REC исследовала вопрос вредности 3д печати. В прошлый раз мы делились с вами результатами тестов на микрочастицы. Исследования показали, что при печати нашими материалами можно не беспокоиться о микрочастицах, поражении ими дыхательных путей и слизистых оболочек.

Сейчас мы спешим поделиться с вами новыми результатами! На этот раз речь пойдет о химических веществах, выделяемых при печати материалами REC ABS, REC PLA, REC FLEX, REC RUBBER, REC HIPS.

Почему мы решили провести такую экспертизу? По трем причинам:

• Когда мы создавали свой пластик, мы искали наиболее безопасный и экологичный способ производства и лучшее сырье, поэтому нам важно знать, насколько пластик в итоге отвечает нашим требованиям.
• Мы сами печатаем очень много, ни один принтер в нашем офисе не стоит без задания более 30 минут. Конечно же, нам и самим интересно, в каком возрасте пора начинать печатать себе новые органы :)
• Этот вопрос действительно важен, он интересует и касается всех, кто занимается 3D печатью.
  
  

Напоминаем, что экспертизу проводила аккредитованная компания ООО «ЛокИнвест». Компания аккредитована как испытательная лаборатория соответствующим органом (Росаккредитация) документ No РОСС RU.0001.21ЭН01. Непосредственный анализ взятых проб проводил ФГУЗ ГЦГиЭ - аккредитованный испытательный лабораторный центр ФМБА (аттестат аккредитации No РОСС RU.0001.510207 действителен до 08.06.2016).

Нормативно правовая база о проведении экспертизы находится в следующей документации:

• ГОСТ РИСО 16000-1-2007 «Воздух замкнутых помещений. Часть 1 Отбор проб. Общие положения»
• ФР.1.31.2009.05509 «МВИ массовой концентрации различных спиртов, ацетона, бензола, бутилацетата, изобутилацетата, n,m-ксилола, o - ксилола, метилэтилкетона, окиси этилена, толуола, циклогексанона, эпихлоргидрина, этилацетата на портативных газовых хроматографах ФГХ и ПГХ»
• МУ 4597-88 «Методические указания по газохроматографическому измерению концентраций фурфурилового спирта и фенола в воздухе рабочей зоны»
• МУ 4592-88 «Методические указания по фотометрическому измерению концентрации уксусной кислоты в воздухе рабочей зоны»
• МУ 4525-87 «Методические указания по фотометрическому измерению концентраций формальдегида и метанола в воздухе рабочей зоны»
• МУК 4.1.598-96 «Методические указания по газохроматографическому определению ароматических, серосодержащих, галогенсодержащих веществ, метанола, ацетона и ацетонитрила в атмосферном воздухе»
• ФР 1.31.2009.05414 «МВИ No64-04. Атмосферный воздух рабочей зоны, воздух непрозводственных помещений, промышленные выбросы. Методика выполнения измерений массовой концентрации хлористого винила, гексена, гептена, метилена хлористого, изопропилбензола, метилметакрилата, октена, пентана, пропилбензола, трихлорэтилена, хлорбензола, этилбензола, этанола на портативных газовых хроматографах ФГХ и ПГХ»
• ФР.1.31.2009.05510 «МВИ No 46-07Атмосферный воздух рабочей зоны, воздух непрозводственных помещений, промышленные выбросы. Методика выполнения измерений массовой концентрации альфа-метилстирол, анилина, ацетальдегида,бутилакрилата, н-бутилбензола, винилацетата, изооктилового спирта, мезитилена, метилакрилата, метилацетата, метилбутилкетона, метилового спирта, пропилацетата,псевдокумола, скипидара, циклогексана, этилового эфира, этиленхлоргидрина, этилхлорида на портативных газовых хроматографах ФГХ и ПГХ»
  
  

Экспертиза проводилась с помощью следующих приборов:

• Газовый хроматограф ФГХ-1 с номером свидетельства о поверке АА6203600,
• Спектрофотометр PV 1251С (устройство для спектрального фотометрического и кинетического анализа) № свидетельства СП 1025820;
• Аспиратор ПУ-4Э, № свидетельства СП 0908353 - предназначен для автоматического отбора проб воздуха, паров и аэрозолей (в рабочей зоне, атмосфере и промышленных выбросах) для проведения санитарного и экологического контроля. Аспиратор обеспечивает отбор проб с заданным объемным расходом через поглотитель по 4-м параллельным каналам. (1,2 канал 0,2-2 л/мин, 3,4 каналы 2-20 л/мин - серийное исполнение см. *) Отобранные пробы анализируются в лабораторных условиях с применением стандартных методик.
  
  

• Пробоотборный компрессор ПК-1 - устройство набирает пробу воздуха в специальный полиэтиленовый пакет.
  
  

Пробы воздуха брались методом «максимальной разовой пробы» - максимальная концентрация определяется путем кратковременного отбора проб в непосредственной близости с источником выброса.

C самого начала замерялись фоновые показатели воздуха в офисе, рядом с рабочим местом, оборудованным 3д принтером. После этих замеров мы запускали процесс экструзии.Замеры происходили при следующих условиях окружающей среды:

• температура: 21°C
• влажность воздуха: 43%
• атмосферное давление: 751 мм ртутного столба
  
  

Пробы представляют из себя заборы воздуха двумя приборами. Первый прибор, Аспиратор ПУ-4Э, пропускает воздух через колбы с дистилированной водой. На каждый вид выброса ставится отдельная колба, колбы меняются при смене материала для печати.С помощью второго прибора, Пробоотборного компрессора ПК-1, отбираются пробы непосредственно в рабочей зоне принтера. Для этого используется специально обработанный запакованный полиэтиленовый пакет.После смены колб замера окружающей среды мы приступили к экструзии наших материалов на 3D принтере.

• температурный режим ABS: 235°C
• температурный режим PLA: 215°C
• температурный режим HIPS: 190°C
• температурный режим FLEX: 235°C
• температурный режим RUBBER: 230°C
  
  

Занятно, что замеры показали изменение окружающей среды во время печати: температура поднялась на 2 градуса, а влажность понизилась до 38 процентов.

Мы долго ждали результатов этих проб, и мы очень надеемся, что это наконец-то расставит все точки над “i” в вопросе вредности 3д печати.

Итак, вот они.

Фоновые значения и ПДК (предельно допустимая концентрация):

• фенол: <0,15 мг/метр кубический, при ПДК 1,00 мг/метр кубический;
• формальдегид: <0,25 мг/метр кубический, при ПДК 0,50 мг/метр кубический;
• метанол: <0,1 мг/метр кубический, при ПДК 15,00 мг/метр кубический;
• усксусная кислота: <2.5 мг/метр кубический, при ПДК 5 мг/метр кубический;
• стирол: <0,05 мг/метр кубический, при ПДК 30,00 мг/метр кубический;
• хлористый винил: <0,05 мг/метр кубический, при ПДК 5,00 мг/метр кубический;
• ацетон: <1,840±0,460 мг/метр кубический, при ПДК 800.00 мг/метр кубический;
• ацетальднгид: <0,5 мг/метр кубический, при ПДК 5,00 мг/метр кубический.
  
  

Немного об этих веществах.

Ацетон — бесцветная летучая жидкость с характерным запахом. Применяется в химической промышленности для синтеза многих продуктов и как растворитель. Ацетон обладает возбуждающим и наркотическим действием, поражает центральную нервную систему, способен накапливаться в организме, в связи с чем токсическое действие зависит не только от его концентрации, но и от времени воздействия на организм.

Ацетальдегид — бесцветная жидкость с резким запахом, хорошо растворяется в воде, спирте, эфире. Применяют уксусный альдегид для получения уксусной кислоты, бутадиена, некоторых органических веществ, альдегидных полимеров. Он является загрязнителем воздуха при горении, курении, в автомобильных выхлопах. Он также образуется при термической обработке полимеров и пластиков. Считается, что ацетальдегид является канцерогенным веществом.

Метиловый спирт — простейший одноатомный спирт, бесцветная

ядовитая жидкость. Наиболее легкая форма отравления характеризуется наличием головной боли, общей слабостью, недомоганием, ознобом, тошнотой, рвотой. Опасен для жизни не только чистый метанол, но и жидкости, содержащие этот яд даже в сравнительно небольшом количестве. Особая опасность метанола связана с тем, что по запаху и вкусу он неотличим от этилового.

Стирол — бесцветная жидкость со специфичным запахом. Применяют для производства многих полимеров. Пары стирола обладают раздражающим эффектов, действуя на слизистые оболочки. Стирол обладает токсичным эффектом, влияет на нервную, дыхательную и сердечно–сосудистую системы.

Уксусная кислота — представляет собой бесцветную жидкость с характерным резким запахом и кислым вкусом. Гигроскопична. Неограниченно растворима в воде. Смешивается со многими растворителями

Фенол — розовеющие на воздухе кристаллы с характерным запахом. Его используют в медицине, фармации, химический промышленности. По действию на организм фенол относится к числу нервно-протоплазматических ядов. Он действует на ткани, вызывая некроз, свертывает белки, отнимает воду, свертывает кровь. Даже при воздействии минимальных доз фенола наблюдается чихание, кашель, головная боль, головокружение, бледность, тошнота, упадок сил. Тяжелые случаи отравления характеризуются бессознательным состоянием, синюшностью, затруднением дыхания, нечувствительностью роговицы, скорым, едва ощутимым пульсом, холодным потом, нередко судорогами. Доказан его канцерогенный эффект.

Формальдегид — бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде, спиртах и полярных растворителях. Формальдегид используют в кожаном производстве в качестве дубителя (он придает пластичность, прочность,

износоустойчивость и других свойства коже), его применяют при производстве пластмассы, используют в промышленном синтезе. Также его применяют в медицине в качестве антисептика и для консервации биологических материалов. Формальдегид оказывает на организм человека сильный токсикологический эффект. Симптомы отравления: бледность, упадок сил, бессознательное состояние, депрессия, затруднённое дыхание, головная боль, нередко судороги по ночам. При остром ингаляционном отравлении: конъюнктивит, острый бронхит (вплоть до отёка лёгких), сильное поражение центральной нервной системы. При пероральном отравлении: ожог слизистых оболочек пищеварительного тракта, геморрагический нефрит, анурия, возможны отёк гортани, рефлекторная остановка дыхания. При хроническом отравлении: возможны дерматиты и экземы аллергического характера, похудание, диспепсические симптомы, поражение центральной нервной системы, расстройства потоотделения, температурная асимметрия, бронхиальная астма. Считается, что формальдегид может вызывать канцерогенный эффект.

Хлористый винил — бесцветный газ со слабым сладковатым запахом. Используется для получения поливинилхлорида (ПВХ). Хлористый винил оказывает комплексное токсическое воздействие на организм человека, вызывая поражение ЦНС, костной системы, системное поражение соединительной ткани, мозга, сердца. Поражает печень, вызывая ангиосаркому. Вызывает иммунные изменения и опухоли, оказывает канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие.А вот и результаты по каждому материалу.

Результат экструзии HIPS:Результат экструзии PLA:Результат экструзии FLEX:Результат экструзии ABS:Результат экструзии RUBBER:Таким образом, становится ясно, что HIPS, FLEX и RUBBER не выделяют во время печати вышеуказанных ядовитых веществ. А значит, печать ими безопасна для здоровья, так как не оказывает вредного воздействия на организм человека.

У PLA пластика продуктом распада является ацетон, однако его выделение при экструзии, согласно результатам, находится в пределах погрешности, а общее содержание в воздухе в ходе эксперимента приблизительно в 7.5 раз ниже, чем предельно допустимая концентрация.

При печати ABS пластиком выделяется хлористый винил. По результатам экспертизы его содержание превышает фоновые показатели в 3.94 раза, но такое содержание хлористого винила приблизительно в 25.38 раза меньше, чем предельно допустимые концентрации.

Из всего вышеописанного можно уверенно сделать вывод, что наша продукция безопасна и полностью соответствует требованиям ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных

веществ в воздухе рабочей зоны».Немного интересных нюансов:

Это уже вторые результаты исследований по химическим выбросам при 3D печати, первые были испорчены лаком Nelly. Тогда мы проводили исследования по такому принципу: пробы воздуха анализировались на предмет 3х веществ, которых было больше всего в этой пробе.

Тогда мы получили превышение ацетона и изопропилового спирта во множество раз больше ПДК. Таким образом мы не очень рекомендуем использовать Nelly в плохо проветриваемом помещении.

В первый раз мы пытались уловить, что выделяется при печати, сейчас мы четко знали на какие вещества анализировать тот или иной полимер для 3д печати благодаря консультациям химиков, которые занимаются полимерами и пластиками.

В заключении хотим сказать, что мы очень рады тому, что провези эту экспертизу. Для нас стало куда меньше вопросов, очень здорово было поделиться ходом исследования вредности 3D печати с Вами.

Добавим то что у нас планируются еще экспертизы, в том числе на химический состав и физические свойства.