PP 和 ABS 打印时,室内空气有什么不同?
很多桌面 3D 打印机被放在家庭、办公室、教室和工作室中。
但在 FDM 3D 打印过程中,线材需要被加热和挤出,这一过程可能向周围空气释放挥发性有机物(VOC)和超细颗粒物。NIOSH 的研究也表明,3D 打印过程中的排放会受到打印材料、颜色、打印机以及使用环境等因素影响。
因此,比较 PP 和 ABS 时,不能简单地把一种材料定义为“安全”,另一种定义为“不安全”。
更合理的方式是了解:
不同材料在打印过程中可能释放什么,以及实际使用环境如何影响暴露。
ABS 3D 打印会释放苯乙烯
ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯相关组分构成的共聚物。
在 FDM 3D 打印过程中,研究检测到了苯乙烯(Styrene)等 VOC。NIOSH 相关研究也将苯乙烯列为 ABS 3D 打印排放中值得关注的物质之一。
国际癌症研究机构(IARC)在 2019 年重新评估苯乙烯后,将其归类为:
Group 2A——可能对人类致癌(Probably carcinogenic to humans)。
这里需要注意,IARC 的分类描述的是苯乙烯本身的致癌危害,并不能直接等同于某一次 3D 打印所造成的具体健康风险。
实际暴露还取决于:
- 苯乙烯浓度
- 打印时间
- 打印机数量
- 房间大小
- 通风条件
- 与打印机的距离
因此,ABS 在室内使用时,尤其是在较小或通风不足的空间中,应该更加关注通风和排放控制。
PP 3D 打印也会产生排放
PP 不能简单理解为“完全没有 VOC”。
和其他热塑性材料一样,PP 在高温挤出过程中也可能产生 VOC 和颗粒物。
而且对于 3D 打印材料来说,具体配方非常重要。
除了基础聚合物之外,颜色、添加剂以及加工配方都可能影响最终的排放表现。NIOSH 也指出,线材材料和颜色都会影响 3D 打印过程中的 VOC 排放。
因此,不能仅仅根据:
PP 的化学式是 (C₃H₆)n
就得出“PP 打印时几乎没有 VOC”的结论。
闻不到气味,就代表 VOC 很低吗?
不一定。
气味并不能准确代表 VOC 排放量。
不同化学物质具有不同的气味阈值,有些物质即使浓度很低也可能产生明显气味,而另一些物质可能不容易被察觉。
因此:
低气味 ≠ 零 VOC
同样:
有气味 ≠ 一定代表存在危险浓度
对于 3D 打印线材来说,真正比较排放水平,需要在明确的打印条件下进行测量,而不能仅凭人的嗅觉判断。
PP 和 ABS,哪个排放更低?
现有研究表明,不同 FDM 打印材料之间的 VOC 和颗粒物排放存在明显差异。
ABS 打印过程中可以检测到苯乙烯等 VOC,而不同材料、不同打印温度和不同打印设备之间的排放量也会有所变化。
因此,更准确的说法不是:
“所有 PP 的 VOC 都比 ABS 低。”
而是:
具体线材的排放表现,需要结合材料配方和实际打印条件进行判断。
对于用户来说,选择材料时除了关注机械性能和打印难度,也可以关注制造商是否提供实际的排放测试信息。
PPpro™ 的室内打印表现
PPpro™ 是一款经过材料改性的 PP 3D 打印线材,研发重点是改善传统 PP 在 FDM 3D 打印中的打印表现。
在实际打印过程中,PPpro™ 的气味相对温和。
但需要强调:
气味不能作为判断 VOC 排放量的依据。
实际排放仍然会受到打印温度、打印机、材料配方以及通风条件等因素影响。
因此,在室内使用 PPpro™ 进行 3D 打印时,仍然建议保持适当的空气流通,并根据实际使用环境合理安排打印设备。
3D 打印需要注意的不只是 VOC
很多人讨论室内 3D 打印时,只关注 VOC。
实际上,3D 打印过程中还可能产生超细颗粒物(UFP)。
NIOSH 的研究和安全指南都指出,FDM 3D 打印可能产生 VOC、半挥发性有机物以及超细颗粒物,因此通风、局部排风或适当的过滤措施都是降低暴露的常见方法。
因此,即使某种线材气味较低,也不意味着打印过程中完全不需要考虑空气流通。
哪些环境更应该关注室内空气质量?
如果 3D 打印机使用在以下环境中,更值得关注打印过程中的空气质量:
- 卧室或生活空间
- 教室
- 办公室
- 小型工作室
- 长时间连续打印的环境
- 通风条件有限的房间
尤其是在空间较小、打印时间较长或者同时运行多台打印机时,更应该重视通风和排放控制。
PP 的优势不只是低气味
对于 3D 打印而言,PP 的价值并不仅仅在于打印时的气味。
PP 本身具有一些适合功能性零件的材料特性,例如:
- 低密度
- 低吸水性
- 良好的化学耐受性
- 柔韧性
- 良好的耐疲劳性能
PPpro™ 的研发方向,是让这些 PP 材料特性更加容易通过 FDM 3D 打印应用到实际零件中。
因此,在选择 3D 打印材料时,可以分别考虑两个问题:
材料本身的性能
以及
打印过程中的排放表现
两者并不是同一个概念。
室内打印时如何降低暴露?
无论使用 PP、ABS 还是其他热塑性线材,合理的打印环境都很重要。
可以考虑:
- 保持良好的室内通风
- 尽量避免将打印机放在卧室或长期停留的位置旁
- 长时间打印时考虑局部排风
- 根据打印机和线材制造商的使用建议进行操作
- 多台打印机同时工作时更加注意空气流通
NIOSH 也建议通过通风、局部排风和适当的过滤等工程控制措施降低 3D 打印过程中的排放暴露。
总结
ABS 3D 打印过程中可以产生苯乙烯等 VOC,而研究已经表明,不同 3D 打印材料之间的排放存在明显差异。IARC 目前将苯乙烯归类为 Group 2A,即可能对人类致癌。
PP 也不能简单地被描述为“完全没有 VOC”或“室内打印绝对安全”。
实际排放与材料配方、打印温度、打印机、打印时间以及通风条件都有关系。
对于 PPpro™,我们更关注的是:
让 PP 更容易进行 FDM 3D 打印,同时保留 PP 本身有价值的材料特性。
如果你关注室内打印环境,与其单纯比较“有没有味道”,不如同时考虑材料、打印条件和通风环境。
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