El filamento plástico de calefacción para la impresión en 3D presenta riesgos respiratorios derivados
de productos químicos y partículas ultrafinas que se transportan en el aire
Polímero = químico
El filamento para impresión en 3D está compuesto de productos químicos sólidos conocidos como polímeros.
La barra lateral a la derecha incluye los nombres de los polímeros de los filamentos 3D que se encuentran en muchos sitios web de minoristas.
la impresora 3D calienta el filamento
Cuando pone en funcionamiento el filamento del polímero a través de su impresora 3D, está calentando un químico para cambiar su estado de rígido a suave. El estado suave vuelve a un estado rígido cuando el producto químico se enfría.
Los componentes básicos de los productos químicos sólidos, llamados cadenas de polímeros, se liberan y desorganizan cuando se calientan, una propiedad que permite que el polímero fluya a través de su impresora 3D y libere componentes químicos y UFP [partículas ultrafinas] en el aire, donde éstas se pueden inhalar.
Algunos filamentos están compuestos por más de un producto químico. Por ejemplo, el filamento de ABS está compuesto de acrilonitrilo, butadieno y estireno.
Los bomberos: son una excelente fuente de información sobre la degradación térmica de polímeros
El uso de calor para descomponer una sustancia en sus partes componentes se conoce como degradación térmica o descomposición térmica. La impresión en 3D degrada térmicamente los filamentos del polímero.
La descomposición térmica de polímeros es un área de gran preocupación para los bomberos2 porque los hogares y las empresas contienen cantidades cada vez mayores de polímeros en su construcción y mobiliario.
En consecuencia, en nuestra investigación, descubrimos que los manuales de bomberos1M y la investigación que se realiza por parte de los bomberos2 proporciona información valiosa sobre la descomposición térmica de los polímeros.
El calor intenso produce vapores de polímeros, incluso si no hay humo o llamas
El ABS es actualmente el filamento de impresión en 3D más utilizado.
El ABS puede fabricarse con más de un método y con diferentes proporciones de sus componentes principales. También puede contener aditivos que no se describen.2
Múltiples experimentos 2 [p 95] determinaron que el ABS, cuando se calienta a temperaturas que oscilan entre 210 C y 800 C, sin llamas, producen 27 subproductos químicos.
La mayoría de estos subproductos químicos cuentan con hojas técnicas sobre sustancias peligrosas publicadas por los gobiernos estatales y se incluyen en la Guía de bolsillo del NIOSH de productos químicos peligrosos.
Los componentes principales: acrilonitrilo, butadieno y estireno, se analizan en el sitio web del Instituto nacional de seguridad y salud ocupacional (NIOSH) en la Documentación de la sección Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud .
La gráfica a continuación muestra los límites de exposición del promedio de tiempo ponderado [PTP] para el acrilonitrilo, butadieno y estireno.
PPM significa parte por millón, como una parte de acrilonitrilo a un millón de partes de aire.
Las páginas web del NIOSH de los productos químicos se indican en la siguiente gráfica.
UFP significa partículas ultrafinas
En 2013, los investigadores descubrieron que las impresoras 3D que usan filamentos de ABS o PLA producen UFP. Observaron que el ABS produce más UFP que el PLA.5 [p 336]
Las partículas UFP se miden en la escala nanométrica. El estudio recolectó datos sobre un rango de tamaños de partículas entre 11.5 nm y 116 nm. Según estudios realizados en animales, las partículas respiradas utilizan el sistema del olfato para migrar al cerebro6
Las UFP tienen un largo historial de investigación7,8 y se asocian con enfermedades cardiovasculares, trastornos pulmonares y enfermedades renales.
Evalúe la ubicación de la impresora, UFP, humo de productos químicos y el tiempo de exposición al planificar la ventilación
El crecimiento proyectado para la impresión en 3D es enorme.4 Parece que algunos usuarios utilizarán impresoras 3D tanto en el trabajo como en la casa, durante años.
La impresión en 3D es un proceso relativamente nuevo. La mayoría de los minoristas de filamentos en línea no ofrecen una HDS [Hoja de datos de seguridad] con sus filamentos. Además, debido a que el tiempo exacto del proceso de descomposición térmica es difícil de predecir,3 [p 883] inicialmente, los profesionales de la seguridad se pueden enfrentar a la toma de decisiones relacionadas con la seguridad con base a datos de investigación no relacionados directamente con la impresión en 3D.
El análisis de estas investigaciones sobre UFP y humo de polímeros es una manera de desarrollar un plan de protección respiratoria que ofrezca una ventilación adecuada para los usuarios de impresoras 3D.
Observado por los investigadores
“…se debe tener precaución al operar algunas impresoras 3D disponibles en el mercado en ambientes cerrados sin ventilación o con una filtración inadecuada".5
Sentry Air Systems, Inc. proporciona esta información como servicio al cliente, pero no se hace responsable de su precisión o integridad. Le recomendamos que consulte con las autoridades legales competentes, así como con profesionales de higiene y seguridad.
Referencias
1 Health Hazard Manual for Firefighters
Nellie J. Brown, Cornell University ILR Collection
2 Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymers [ABS]: Pyrolysis and Combustion Products and their Toxicity – A review of the literature
Joseph V. Rutkowski y Barbara C. Levin, US Department of Commerce, National Bureau of Standards, National Engineering Laboratory, Center for Fire Research, Gaithersburg MD 20899
3 A reactive molecular dynamics model of thermal decomposition in polymers: I. Poly(methyl methacrylate)
Stanislav I. Stoliarova, Phillip R. Westmorelanda, Marc R. Nydenb, Glenn P. Forney, Department of Chemical Engineering, University of Massachusetts Amherst, Amherst, MA 01003-9303 and Building and Fire Research Laboratory, National Institute of Standards and Technology, 100 Bureau Drive, Gaithersburg, MD 20899-8665
4 Credit Suisse: 3D Printing Is Going To Be Way Bigger Than What The 3D Printing Companies Are Saying
Rob Wile, 17/9/2013, Business Insider
http://www.businessinsider.com/the-3-d-printing-market-will-be-huge-2013-9
5 Ultrafine particle emissions from desktop 3D printers
Brent Stephens, Parham Azimi, Zeineb El Orch, Tiffanie Ramos, Atmospheric Environment 79, 2013
6 C
ombustion-derived nanoparticles: A review of their toxicology following inhalation exposure
Ken Donaldson, Lang Tran, Luis Albert Jimenez, Rodger Duffin, David E Newby, Nicholas Mills, William MacNee y Vicki Stone http://www.particleandfibretoxicology.com/content/2/1/10
7 Extramural Research, Ultrafine Particle Research
Environmental Protection Agency
http://www.epa.gov/ncer/nano/research/particle_index.html
8 Understanding the Health Effects of Ambient Ultrafine Particles
HEI Review Panel on Ultrafine Particles, HEI Perspective 3, 2013, Health Effects Institute
http://pubs.healtheffects.org/getfile.php?u=893
