3D プリント - 3D プリント ペンのパーティクル放出の評価

3Dプリンターやペンは、粒子や揮発性物質を放出する可能性があります。3Dペンの排出量を分析する手法を開発しました。当社の方法は、シンプルで実装が簡単で、設定にコスト効率が良いです。

これは、ユーザの呼吸ゾーン付近の粒子放出を特徴付けるために使用することができる。この技術は、スプレー製品やアブレーションプロセスなどの他のソースやデバイスからのエアロゾル放出を分析するためにも使用できます。実験を始める前に、摂氏200度を超える温度を生成できる3D印刷ペンを選択し、直径1.75ミリメートルのフィラメントを選択し、3Dペンに適しています。

3Dプリントペンを挿入するための入口を片側に、サンプリングチューブを挿入するための上部にコンセントを置いて、デシケータの内側をきれいにします。3D ペンへの接続に空気入口が確立されていることを確認します。出口管は、ユーザーの頭部と放出源との距離を模倣するために、3D 印刷ペンの先端から 10 センチメートルでなければなりません。

3Dペンエアロゾルエミッション測定を開始する10分前に、CPCとSNPsのオンライン測定機器のスイッチを入れ、目的のフィラメントで3Dペンをプリロードします。ペンが冷却されたら、HEPAフィルターをSMPSの入口に取り付け、SMPSでクリーンチェック測定を実行して、SMPSが以前の測定から汚染されていないことを確認します。チャンバー出口をCPCの入口に接続し、CPCを使用してチャンバー内の濃度をチェックし、チャンバーがきれいであり、実験が同じ条件下で実行されていることを確認します。

3Dペンエアロゾルの排出量を測定するには、事前にロードされ冷却された3Dペンをチャンバーに挿入し、チャンバーの出口チューブがCPCに接続されていることを確認します。CPC に接続されたコンピュータを起動し、測定に適した名前で新しいファイルを開きます。CPC の流れが毎分 0.3 リットルに設定されていることを確認し、10 分間の背景濃度を測定します。

測定の最後に、3Dペンをオンにして、ロードされたフィラメントに適した温度を選択します。フィラメント温度に達したら、印刷プロセスを開始し、3Dペンを15分間印刷します。印刷期間の終わりに、出口管をSMPSに接続し、3分ごとにサイズ分布の測定値を取得し、次の30分間。

すべての測定が取得されたら、印刷されたフィラメントを取り外し、チャンバーを清掃します。誘導結合プラズマ質量分析法によるサンプル調製物を定量化するには、金属による汚染を避けるために目的のフィラメントをプラスチック表面に印刷し、セラミックナイフを使用してフィラメントを小さく切ります。バルクフィラメントとプリントフィラメントの両方の約150ミリグラムを計量し、フィラメント片をマイクロ波容器に移します。

各サンプルに1.5ミリリットルの水、3.5ミリリットルの硝酸、過酸化水素1ミリリットルを加えます。容器を電子レンジに入れ、サンプルを摂氏200度まで20分間加熱します。消化の終了時に、高い金属濃度が知られているか疑われる超純水でフィラメントサンプルをすべて希釈して、器具の汚染を避ける。

次に、調査スキャンを使用してサンプル内に含まれる金属を特定し、適切な校正基準を使用して特定の金属の金属含有量を定量化します。観察されるように、印刷中に印刷中に放出されるABSブラック粒子の数が、PLAブラックで印刷されるのと比較して多い。PLAの印刷中に温度を上げると、粒子数濃度が高くなり、粒子の幾何平均直径に有意な影響を及ぼさない。

ABSで印刷すると、PLAで印刷する場合と比較して、高い粒子数濃度と大きな粒子が得られます。予想通り、ABSとPLAフィラメントで印刷中に放出される粒子間では、幾何平均直径の差が明確に見られます。透過電子顕微鏡イメージングは、ABSブラックの場合、PLAの粒子サイズ(主に約50ナノメートル)、ほぼ一貫して100ナノメートルまでの粒子を示しています。

PLA銅フィラメントは、銅を含み、主にPLA粒子と同様に結晶形であった。この画像では、PLAカーボンナノチューブフィラメントから放出されたカーボンナノチューブが観察される可能性がある。PLA鋼フィラメントによる印刷中の小鋼粒子の放出と、信じられないほど高い銀アルミニウムフレーク量を有するPLA化合物での印刷中に銀アルミニウムフレークの凝集が可能な場合も観察され得る。

ICPMSのオンライン結合によるエアロゾルのさらなる分析は、誘導結合プラズマ質量分析の略で、放出された方法の明確化を促進することができる。当社の高速かつ費用対効果の高い方法は、エアロゾル特性の恩恵を受ける可能性のある他の領域での粒子放出を識別するためにも使用できます。