I filamenti di nanotubi di carbonio potrebbero rappresentare un rischio per la salute

Per un certo numero di anni mi sono preoccupato dei potenziali rischi per la salute derivanti dalla respirazione dei fumi dalla Fused Depostion Modeling (FDM, chiamata anche FFF, Fast Filament Fabrication and Material Extrusion). Ho supervisionato i test dei filamenti in cui i materiali non corrispondevano alle schede tecniche sulla sicurezza dei materiali e ho letto sui possibili problemi causati dai fumi e dagli UFP. Mi sono preoccupato per gli additivi e la certificazione. Nel complesso penso che le persone siano piuttosto disinvolte riguardo alla sicurezza nella stampa 3D. Ma non sai ora che tipo di filamento userete in seguito. E francamente, specialmente con un filamento di bassa qualità, non sai mai veramente cosa stai estrudendo. Nella maggior parte dei casi dovresti essere OK se sei in una stanza ben ventilata. Ma, dico, dovrebbe perché non c’è alcuna ricerca sull’esposizione a lungo termine a queste cose. È possibile che si stia stampando a temperature troppo elevate e il materiale potrebbe rilasciare un numero qualsiasi di fumi nella propria casa o ufficio. Ecco perché inequivocabilmente dovresti posizionare la tua stampante 3D sotto una cappa aspirante o assicurarti che sia completamente chiusa e che i fumi siano scaricati attraverso i filtri Carbon e HEPA. Come bonus aggiuntivo vedrai che i tuoi tassi di errore diminuiscono e che otterrai così stampe 3D migliori in questo modo.

Mi congratulo di più per la ricerca sulla sicurezza della stampa 3D e sono triste che gran parte di ciò che è stato fatto sia scadente finora. Un nuovo articolo di Aleksandr Stefaniak del National Institute per la sicurezza e la salute  (NIOSH) parte del CDC  è un punto di riferimento per quanto tali indagin

i dovrebbero essere fatte. In questo articolo la stampa tridimensionale con filamenti nanotecnologici rilascia particelle di polimeri contenenti nanotubi di carbonio in aria , dalla pubblicazione Indoor Air , Stefaniak e il suo team di 15 co-autori esaminano il nanotubi di carbonio e il filamento di nanotubi di carbonio. Nanotubi di carbonio Single Waledsono arrotolati fogli di carbone arrotolati in un cilindro da circa 50 nm a 250 nm. Lo stesso foglio di carbonio è chiamato grafene che a sua volta è un opaco di atomi di carbonio, uno spessore di atomo, disposto in un modello esagonale. Queste strutture di grafene possono essere modificate per costruire diverse strutture di nanotubi che hanno tutte proprietà diverse. Questi materiali hanno proprietà eccezionali in

rigidità, resistenza, conduttività e offrono alle persone l’opzione a livello atomico per creare materiali con prestazioni e proprietà uniche. C’è molta eccitazione per i nanotubi e il grafene, ma anche una certa preoccupazione. Le cose su scala nanometrica sono molto piccole. Quanto piccolo? L’unghia cresce un nanometro al secondo. Un nanometro è un miliardesimo di metro. Quindi queste piccolissime particelle minuscole e interessanti possono fare cose incredibili, come penetrare nella barriera di Nasel e finire all’interno del cervello . Le persone dicono che i nanotubi sono un rischio per la salute e potrebbero essere  tossici . Ma sono anche super iped e incredibili, quindi altri continuano a metterli in tutto ciò che possono, senza preoccuparsi del mondo.

Al momento, nella stampa 3D dei nanotubi, al momento si aggiungono pochissime prestazioni al filamento, ma questo potrebbe davvero cambiare. Il team NIOSH ha esaminato i filamenti ABS, PLA e PC disponibili in commercio con nanotubi di carbonio al loro interno. Il risultato dello studio è stato che durante la stampa sono state rilasciate “particelle polimeriche respirabili” contenenti nanotubi di carbonio e che “si stima che il 7,2% di queste particelle respirabili potrebbe depositarsi nella regione alveolare del polmone”. che “Se il CNT (nanotubi di carbonio) contenente particelle polimeriche è pericoloso, sarebbe prudente controllare le emissioni durante l’uso di questi filamenti in ambienti industriali o di altro tipo (case, ecc.) per prevenire l’esposizione. “Quindi sì, respirerai p

articelle contenenti nanotubi di carbonio se ti trovi in ​​una stanza con una stampante che stampa un materiale contenente nanotubi di carbonio. E sì, dovresti fermarlo controllando le emissioni.

Lo studio ha esaminato i filamenti regolari senza nanotubi di carbonio e ha visto: “Le particelle emesse durante la stampa con filamenti di polimeri di base erano gruppi di particelle sferiche su nanoscala che avevano un aspetto simile alla fuliggine.” Contrapposto a questo “la sottomissione compatta alla morfologia delle particelle microscopiche è una combinazione di polimero e CNT. ”

“Concentrazioni di numero di picco fino a 10 7 particelle / cm 3 sono state osservate nei test in camera, indicando che tutti i filamenti, indipendentemente dagli additivi, hanno emesso un gran numero di particelle durante la stampa.”

“La Figura 6 è un

a micrografia elettronica a scansione di particelle di aerosol raccolte durante la stampa 3-D. La stampa con i filamenti contenenti CNT ha rilasciato particelle con due morfologia e regimi dimensionali distinti: cluster diffusi di particelle polimeriche su nanoscala simili a quelli dei filamenti polimerici di base e particelle solide più grandi nel submicron fino a dimensioni microscopiche, alcuni dei quali contenevano CNT (Figura 6a, c, ed e). ”

 

 

 

 

 

“La Figura 7 è una micrografia elettronica a scansione delle superfici degli oggetti stampati. Tutti gli oggetti stampati usando i filamenti contenenti CNT avevano CNT visibili sulle superfici, mentre gli oggetti stampati con ABS, PLA e filamenti PC no. ”
Inoltre:

“Come mostrato nella Figura 7, gli oggetti stampati con filamenti contenenti CNT avevano CNT sporgenti visibili sulle loro superfici. Se questi oggetti sono stati ulteriormente elaborati da processi abrasivi, potrebbero presentare un rischio di inalazione se non eseguiti correttamente in condizioni controllate. Ad esempio, è risaputo che le superfici composte disturbanti mediante la levigatura o la molatura o la distruzione del volume interno mediante la foratura o la lavorazione possono generare aerosol che contiene CNT ”
Il team ha quindi esaminato “particelle di dimensioni comprese tra 0,5 e 1 μm” che erano le dimensioni dei cluster di nanotubi di carbonio polimerico .

“Per tutti i filamenti, la proporzione di particelle polimeriche contenenti CNT che potevano depositarsi nel tratto respiratorio … da 0,523 a 1,037 μm era 6,51% (intervallo: 4,12 – 9,96%), 5,74% (intervallo: 5,70 – 5,86%), e 7,15% (intervallo: 6,11 – 8,92%) per le regioni della testa, tracheobronchiali e polmonari, rispettivamente. ”

“La frazione di particelle polimeriche contenenti CNT che potrebbero depositare nel polmone è prevista variare dal 6.11 all’8,92% per la regione polmonare, il che è importante perché la clearance da questa regione è generalmente molto lenta e la deposizione consentirebbe una persistenza prolungata.”

“Una volta depositati, i CNT liberi che non sono chiari sono noti per essere biopersistenti nei polmoni e possono indurre alterazioni infiammatorie e fibrotiche e cambiamenti nell’espressione di RNA.”
Prima che il documento giunga alla conclusione che:

“Mentre la stampa 3D e la nanotecnologia stanno convergendo per creare nuove possibilità nei polimeri, i nostri dati indicano che la stampa di estrusione di materiali con filamenti contenenti CNT può rilasciare particelle polimeriche che contengono CNT nell’aria. Se le particelle di polimero contenenti CNT sono indicate come pericolose, sarebbe prudente controllare le emissioni durante l’uso di questi filamenti. “
Le alterazioni infiammatorie suona un po ‘vago e non terribile. Ma le deposizioni di particelle nei polmoni possono causare edema, asfia, cancro ed enfisema. Le particelle nel rischio polmonare che probabilmente avete sentito parlare sono l’asbestosi. L’asbestosi è la malattia, nessun trattamento conosciuto, che si ottiene respirando particelle di amianto. Un altro scenario, le alterazioni fibrotiche sono i tessuti cicatrizzati dei polmoni che rendono più difficile respirare, per un po ‘. Chiaramente dovremmo trovare altri materiali per rendere conduttivo il nostro filamento. Dovremmo stampare tutti in 3D utilizzando anche gli allegati. Ma, anche se facciamo questi nanotubi, potremmo essere registrati e avere altri effetti successivi. I nanotubi di carbonio possono ancora essere la migliore cosa del whiz bang, ma è molto dubbio che dovremmo aggiungerli al filamento.

Joris Peels 3dprint.com

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