CIRI が非産業用 3D プリント排出物の健康への影響に関する最新レポートを発表、重要な推奨事項を提示

2023年12月13日、Antarctic Bearは、安全性研究の専門家であるUnderwriters Laboratoriesの非営利団体であるChemical Insights Research Institute（CIRI）が発表した最新の研究で、材料押し出し3Dプリントに関連する健康リスクが強調されていることを知りました。 CIRI は、科学文献の中で最も包括的な 3D プリント排出データベースの 1 つと言われており、5 年間にわたって実施された 500 件を超える暴露研究を網羅しています。

△本研究の結果は、「材料押出3Dプリントから放出される粒子と揮発性有機化合物の曝露ハザード：屋内研究データの統合」というタイトルで「国際環境」2023年12月号に掲載されました（ポータル）
研究者らは、「3Dプリンティングは、超微粒子とさまざまな有害化学物質の複雑な混合物を放出します。これらの化学物質にさらされると、推奨される暴露限度を超え、急性、慢性、または発達上の健康影響を引き起こす可能性があります」と指摘した。論文の中で、研究者らは「ユーザーはこれらの放出物の潜在的な危険性を認識し、暴露を軽減するための適切な措置を講じるべきです」と強調した。

報告書で推奨されている予防策には、広々とした環境での3Dプリント、換気の改善、スチレンモノマーを含むものなど、放出量の多い材料の使用を避けることなどが含まれている。

△アンダーライターズ・ラボラトリーズCIRI研究所の研究者
3Dプリントの排出量の調査

ご存知のとおり、押し出し 3D プリントは非産業環境で最も広く使用されている技術の 1 つです。データによると、近年、家庭環境での3Dプリンターの使用が増加しており、使用者が頭痛、刺激、呼吸器症状を経験するなど、公衆衛生上の問題を引き起こしている。

これらの健康リスクを完全に評価するために、研究者らは粒子放出を測定するために 447 個の 3D プリントと、VOC 放出を測定するために 58 個の 3D プリントを実行しました。研究者らは、名前が明らかにされていないメーカー6社のFFF 3Dプリンター14台をテストした。

13 社のさまざまなメーカーのさまざまな色と素材のフィラメント 45 本が評価されました。これらの材料には、ABS、PLA、ナイロン、HIPS、PVA、PETG、ASA、TPU などの広く使用されているポリマーが含まれます。 ABS、PLA、ナイロンポリマーと混合されたポリカーボネート（PC）、難燃剤（FR）、青銅粉末、チョップドカーボンファイバー、ガラス繊維などの複合材料も評価されました。同時に、研究者らは金属複合ワイヤも分析した。

テスト後、統計分析を使用して、粒子および VOC 排出量と 3D 印刷条件との相関関係を評価しました。これらの条件には、3D プリンターの設計と設定、フィラメントの材料と特性が含まれます。

△これはCIRIとジョージア州立大学が電子タバコの排出物を評価するのに使用した機器です
CIRIの調査結果

研究者らは、ABS、HIPS、ナイロン素材が最も多くの粒子を排出していることを発見した。 3Dプリント中に放出される粒子は主に超微粒子であり、人間の肺、血液、脳に深く浸透し、呼吸器疾患や心臓血管疾患を引き起こす可能性があります。金属複合材は一般に、より大きな粒子を放出し、排出量も多くなります。

さらに、調査したフィラメントの 80% で、ホルムアルデヒド、スチレン、アセトアルデヒドなどの発がん物質が検出されました。研究者らは、芳香族化合物、アルデヒド、アルコール、ケトン、エステル、シロキサンなど、3Dプリントのプロセス中に放出される多数のVOCを特定しました。

有害化学物質の排出がNAAQS推奨の大気質基準を超えました。最も懸念される VOC は、ベンゼン、スチレン、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアルデヒド、カプロラクタムです。

ABS および HIPS 材料は、粒子および VOC 曝露の点で最も懸念される材料として強調されました。ナイロンは粒子とカプロラクタムへの曝露量が高く、ASA は高レベルの有害な揮発性有機化合物を排出しました。研究者らは、いくつかの外れ値はあるものの、PLA は揮発性有機化合物と粒子状物質の排出量が概ね低いことを発見した。

△FFFプリント中に放出される粒子状物質の模式図。3Dプリンターやフィラメントの条件を変えると、放出レベルが大きく変化する可能性があります。興味深いことに、粒子放出は VOC 放出よりも 3D 印刷条件に敏感です。

ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などの材料の場合、フィラメントの色は粒子の放出に影響を与える重要な要素です。具体的には、黒色のフィラメントは一般に放射率が低い材料ですが、他の色のフィラメントは色によって粒子の放射レベルが変わります。

この研究では、押し出し温度を上げると ABS 粒子の排出量が増加しましたが、PLA の排出量は減少しました。さらに、3D 印刷速度を上げると ABS の粒子放出が大幅に増加することがわかりましたが、PLA では有意な関連性は見つかりませんでした。

最終的に研究者らは、FFF 3D プリンティングは、放出される UFP と有害化学物質の混合物により健康上の懸念を引き起こすと結論付けました。 ASB、PLA、ナイロン素材から放出される粒子は炎症反応、細胞死、酸化ストレスを誘発することが示されており、吸入すると健康に悪影響を与えることが示唆されています。

そのため、Antarctic Bear は、粒子状物質や有害ガスが健康に及ぼす潜在的な影響を軽減するために、非産業レベルの 3D プリントを実行する際には換気の良い環境を選択するよう、すべてのクマ愛好家に呼びかけています。さらに、より効果的に健康を守るために、空気中の粒子状物質を効果的にろ過し、呼吸器系への潜在的なリスクを軽減できる、特別な 3D プリントされた排煙装置の装備を検討することもできます。

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