L’ASA (Acrylonitrile Styrène Acrylate) est un terpolymère, ce qui signifie qu’il s’agit d’un type de plastique formé par la liaison de trois monomères différents :
- Acrylonitrile (AN) : Ce composant offre une résistance chimique, une bonne absorption de l’humidité et une stabilité dimensionnelle au filament ASA final.
- Styrène (S) : Le styrène contribue à la finition de surface brillante souvent observée dans les impressions ASA.
- Acrylate (A) : Ce monomère améliore la résistance mécanique globale du matériau.
La toxicité potentielle des fumées de filament d’ASA est en effet liée à ses trois composants principaux : l’acrylonitrile, le styrène et l’acrylate. Lorsqu’ils sont chauffés pendant l’impression 3D, ces composants libèrent des composés organiques volatils (COVs) et des particules ultrafines (PUF) nocifs.
II. Effets sur la santé
1. COVs
La première chose à savoir est que tous les COV ne sont pas dangereux pour la santé humaine. Dans le cas présent, nous nous intéressons à 3 COVs spécifiques :
🔴 Le Styrène : Selon le NIOSH, l’exposition au styrène, un composant du filament d’ASA, peut avoir des effets importants sur la santé, notamment des modifications de la vision des couleurs, des troubles cognitifs et des problèmes d’équilibre. Des concentrations élevées peuvent également entraîner une perte d’audition, comme cela a été observé dans des études sur des animaux.
🔴 L’Acrylonitrile : La fiche toxicologique de l’INRS (Institut National de Recherche et de Sécurité) publiée en novembre 2017, qui fournit des informations détaillées sur la substance acrylonitrile. Cette substance est toxique si elle est ingérée, inhalée ou absorbée par la peau. Il peut provoquer des lésions oculaires graves, une irritation de la peau, une irritation respiratoire et des réactions cutanées allergiques. L’acrylonitrile est également un cancérogène potentiel et est toxique pour la vie aquatique avec des effets durables.
🔴 Acrylates : Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) et l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) classent certains acrylates comme cancérogènes possibles pour l’homme. Cette classification indique un lien potentiel entre l’exposition aux acrylates et un risque accru de développer un cancer. L’exposition à long terme aux acrylates peut entraîner une toxicité dans divers systèmes organiques, notamment le foie, les reins et le système respiratoire. Cette toxicité peut se manifester par des maladies chroniques et une altération du fonctionnement des organes.
Tous les graphes indiquent que la plupart des composés ont des émissions minimes à des températures plus basses, les émissions augmentant fortement lorsque la température approche et dépasse 200°C (cette étude a été réalisée par l’Université de technologie de Gdańsk en Pologne).
Il est donc nécessaire de faire de prendre des mesures de sécurité appropriées lorsque l’on travaille avec des filaments d’ASA à des températures élevées, afin d’atténuer les risques pour la santé associés à ces émissions de COVs.
2. Particules ultrafines (UFP)
Des particules ultrafines (UFP) sont générées pendant le processus d’impression 3D avec le filament ASA, en particulier lorsque le filament est chauffé et extrudé. Le filament ASA est le plus émissif parmi les filaments testés (ASA, PETG, PC, PLA), avec des émissions de nanoparticules significativement plus élevées.
Observations :
- ASA (ligne Rouge) : Montre les niveaux d’émission les plus élevés avec des pics atteignant près de 2 000 000 p/cm³. C’est le filament le plus émissif parmi ceux testés.
- PC (ligne Orange) : A également des émissions significatives, mais inférieures à l’ASA. Les pics se produisent autour des mêmes intervalles de temps.
- PETG (ligne Bleue) et PLA (ligne Verte) : Montrent tous deux des niveaux d’émission beaucoup plus bas comparés à l’ASA et au PC. Leurs profils d’émission sont relativement plats et restent en dessous de 200 000 p/cm³.
Risques pour la santé :
- Les PUF sont suffisamment petits pour pénétrer profondément dans les poumons et même dans la circulation sanguine en cas d’inhalation
- L’exposition aux PUF a été associée à des effets sur la santé respiratoire et cardiovasculaire, notamment l’inflammation, l’exacerbation de l’asthme et l’augmentation du risque de maladies cardiovasculaires.
III. Mesures de sécurité
Enceinte d’impression 3D et système de filtration d’air
🟢 Confinement des fumées : Un caisson avec filtration de l’air (filtre HEPA et charbon actif) permet de contenir ces fumées, d’éviter leur dispersion dans le milieu environnant et de réduire l’exposition des utilisateurs.
🟢 Amélioration du contrôle de la ventilation : Les enceintes peuvent être équipées de systèmes de ventilation qui dirigent les fumées et les particules vers l’extérieur ou à travers des filtres. Cela permet de mieux contrôler la qualité de l’air intérieur en gérant efficacement les émissions provenant du processus d’impression.
🟢 Réduction des particules ultrafines : Les particules ultrafines (UFP) sont suffisamment petites pour pénétrer profondément dans les poumons et la circulation sanguine, ce qui présente des risques pour la santé respiratoire et cardiovasculaire. Des systèmes de filtration adéquats, équipés d’un filtre HEPA et de charbon actif, peuvent capturer 99,95 % des UFP et des COVs.
🟢 Impressions de qualité supérieure : Lorsque nous imprimons avec du filament ASA, le lit doit être chauffé à moins 100 °C. L’utilisation d’une enceinte pour l’impression 3D avec ASA permet de maintenir des conditions d’impression optimales, y compris un contrôle cohérent de la température et une réduction des variables températures.
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Autres recommandations :
🟢 Pièce ouverte avec circulation d’air : Si vous ne disposez pas d’une imprimante fermée, imprimez dans une pièce bien ventilée avec des fenêtres ouvertes et, si possible, un ventilateur qui éloigne les fumées de vous.
🟢 Ferme d’imprimantes 3D : Si vous utilisez plusieurs imprimantes simultanément, veillez à ce que l’ensemble de la zone d’impression soit correctement ventilé.
Note : Pendant l’hiver, l’idéal est de disposer d’un ventilateur ou d’un autre système d’aspiration qui éloigne les fumées de vous.
IV. Conclusion
L’ASA offre des propriétés mécaniques et une résistance aux intempéries souhaitables, il présente également des risques pour la santé en raison de l’émission de composés organiques volatils (COV) et de particules ultrafines. Ces émissions ont été associées à des irritations respiratoires, à des effets neurologiques et à des problèmes de santé à long terme tels que la cancérogénicité.
Pour gérer bien ces risques, il est essentiel de donner la priorité à des mesures de sécurité telles qu’une ventilation adéquate, l’utilisation d’enceintes d’impression 3D dotées de systèmes de filtration efficaces et la mise en place d’équipements. En respectant ces précautions, les utilisateurs peuvent minimiser l’exposition aux fumées de filament ASA et créer un environnement de travail plus sûr, garantissant à la fois la qualité des impressions 3D.
Références
- Wojnowski W, Marć M, Kalinowska K, Kosmela P, Zabiegała B. Emission Profiles of Volatiles during 3D Printing with ABS, ASA, Nylon, and PETG Polymer Filaments. Molecules. 2022 Jun 14;27(12):3814. doi: 10.3390/molecules27123814. PMID: 35744939; PMCID: PMC9229569.
- https://www.cdc.gov/niosh/topics/styrene/
- https://www.inrs.fr/dms/ficheTox/FicheFicheTox/FICHETOX_105-3/FicheTox_105.pdf
