งานพิมพ์ กลางแจ้ง และ สัมผัสอาหาร: PLA PETG ASA ทนแดดแค่ไหน ทำไม food safe ยาก
PLA PETG ASA ทนร้อนและ UV ต่างกันแค่ไหน คำนวณจากอุณหภูมิในรถจอดกลางแดด และทำไมงานพิมพ์ FDM สัมผัสอาหารได้ยาก ตามกฎ FDA และ EU พร้อมทางเลือกที่ปลอดภัยกว่า
- PLA นิ่มเกินราว 60 °C และเสื่อมเมื่อโดน UV ไม่เหมาะกลางแจ้ง ASA ทนได้ราว 93 °C และทน UV ส่วน PETG อยู่ตรงกลางที่ราว 80 °C
- แผงหน้ารถจอดกลางแดดร้อนเฉลี่ยราว 69 °C ในหนึ่งชั่วโมง เกิน PLA แต่ยังต่ำกว่า ASA
- ฉลาก food safe ของเส้นพลาสติกไม่ได้ทำให้ชิ้นที่เราพิมพ์ปลอดภัยตามไปด้วย ร่องชั้น สี หัวทองเหลือง และวิธีใช้ ล้วนมีผล
- Prusa ไม่แนะนำให้ใช้งานพิมพ์เป็นภาชนะอาหาร ทางที่ปลอดภัยกว่าคือไม่ให้ชิ้นพิมพ์สัมผัสอาหารโดยตรง
ชิ้นงานกลางแจ้งพังด้วยสองอย่าง คือความร้อนกับแสง UV ซึ่งเลือกวัสดุให้ถูกก็แก้ได้: PLA ไม่เหมาะ PETG พอได้ในที่ร่ม ASA ทนที่สุดในสามตัว ส่วนชิ้นงานที่สัมผัสอาหารเป็นอีกเรื่อง ต่อให้เส้นพลาสติกปลอดภัย กระบวนการพิมพ์ FDM ก็ทำให้ชิ้นงานยากจะปลอดภัยตามมาตรฐานภาชนะอาหาร บทนี้จึงตอบแบบระวัง
ความร้อน: สามวัสดุทนได้แค่ไหน
| วัสดุ | ทนร้อน (ตามผู้ผลิต) | UV / กลางแจ้ง | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|
| PLA | นิ่มและเสียรูปเกินราว 60 °C | เสื่อมเมื่อโดน UV ไม่เหมาะกลางแจ้ง | พิมพ์ง่ายที่สุด |
| PETG | ใช้งานต่ำกว่าราว 80 °C | ผู้ผลิตแนะนำใช้นอกอาคารได้ ไม่มีข้อมูล UV ระยะยาว | ทนน้ำและความชื้น |
| ASA | ไม่เสียรูปจนใกล้ 93 °C | ทน UV ไม่เหลือง เหมาะใช้กลางแจ้งระยะยาว | ต้องตู้ปิด ปล่อยไอสไตรีน |
ตัวเลขมาจาก Prusa Knowledge Base และหน้าวัสดุของ Prusament ยี่ห้ออื่นอาจต่างกันเล็กน้อย ดูเอกสารข้อมูลทางเทคนิค (TDS) ของม้วนที่ใช้
ตัวอย่างคำนวณ: ที่ยึดโทรศัพท์บนแผงหน้ารถ
งานวิจัยของมหาวิทยาลัย Arizona State ร่วมกับ UC San Diego (2561) วัดรถจอดกลางแดดฤดูร้อน หลังหนึ่งชั่วโมง ในห้องโดยสารเฉลี่ยราว 116 °F และแผงหน้ารถเฉลี่ย 157 °F
- แปลงหน่วย: (157 − 32) × 5 ÷ 9 ≈ 69 °C (แผงหน้า) และ (116 − 32) × 5 ÷ 9 ≈ 47 °C (ในห้องโดยสาร)
- เทียบกับวัสดุ ระยะเผื่อ = อุณหภูมิที่วัสดุทน − 69
- PLA: 60 − 69 = −9 °C ไม่ผ่าน
- PETG: 80 − 69 = +11 °C ผ่านแบบเฉียด
- ASA: 93 − 69 = +24 °C เหลือระยะเผื่อ
- ตัวยึดยังรับน้ำหนักโทรศัพท์ด้วย พลาสติกใกล้อุณหภูมินิ่มจะค่อย ๆ ย้อยภายใต้แรง ระยะเผื่อ 11 °C จึงไม่สบายใจนัก เลือก ASA
ตัวเลขนี้เป็นค่าเฉลี่ยจากการทดลองหนึ่งในทะเลทรายแอริโซนา รถ สีรถ และแดดในไทยต่างกันได้ ใช้เป็นภาพคร่าว ๆ ว่าในรถร้อนแค่ไหน ไม่ใช่ค่าออกแบบตายตัว
กลางแจ้ง: เลือกวัสดุแล้วต้องทำอะไรอีก
- ASA พิมพ์ยาก หัวราว 260 °C เตียงราว 110 °C หดตัวมาก ต้องมีตู้ปิดหรือ draft shield และปล่อยไอสไตรีน ตั้งเครื่องในห้องที่ระบายอากาศได้ (ดูบทดูแลเครื่องและความปลอดภัย)
- PETG ในที่ร่ม เช่น กล่องใต้ชายคา ที่แขวนในโรงรถ เป็นทางสายกลางที่พิมพ์ง่ายกว่า ASA ทนน้ำและความชื้นได้ดี
- ทาสีหรือเคลือบ ช่วยเรื่องหน้าตา แต่ไม่ได้เปลี่ยนอุณหภูมิที่เนื้อพลาสติกทนได้ PLA ทาสีก็ยังนิ่มที่ 60 °C (ดูบทขัด รองพื้น ทาสี)
อาหาร: ทำไม “food safe” ยาก
Prusa สรุปไว้ตรง ๆ ว่าการพิมพ์ให้ปลอดภัยต่ออาหาร “เป็นไปได้ในทางทฤษฎี” แต่ต้องเตรียมและทำหลังพิมพ์เป็นพิเศษ และ ไม่แนะนำให้ใช้งานพิมพ์เป็นภาชนะอาหาร ขวดน้ำยิ่งไม่ควร เหตุผลมีสี่ข้อ
- ร่องระหว่างชั้น กักเศษอาหารและเชื้อ Prusa บอกว่าแทบทำความสะอาดให้หมดไม่ได้ และยังดูดซับน้ำยาล้างจานไว้ ซึ่งอาจซึมออกมาปนอาหารภายหลัง
- สีและสารเติมแต่ง ในเส้นไม่รู้ว่าคืออะไรและมีเท่าไร บางยี่ห้อรับรองแบบมีเงื่อนไข เช่น “ได้ทุกสี ยกเว้นแดง ส้ม ชมพู”
- หัวทองเหลือง สึกระหว่างพิมพ์ และเนื้อโลหะที่สึกไปอยู่ในชิ้นงาน Prusa ไม่ถือว่าหัวทองเหลืองปลอดภัยต่ออาหาร แนะนำหัวสแตนเลสหรือไทเทเนียม
- ความร้อน PLA นิ่มเกินราว 60 °C น้ำร้อนจัดทำให้เสียรูปได้
กฎหมายภาชนะอาหารดูอะไร
กฎของสหภาพยุโรปและสหรัฐฯ ไม่ได้ถามแค่ว่า “พลาสติกชนิดนี้ปลอดภัยไหม”
- EU Regulation 1935/2004 วัสดุสัมผัสอาหารต้องไม่ปล่อยสารเข้าสู่อาหารในระดับที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ และไม่เปลี่ยนองค์ประกอบ รส หรือกลิ่นของอาหารอย่างยอมรับไม่ได้
- EU Regulation 10/2011 (พลาสติก) อนุญาตเฉพาะสารในบัญชีที่กำหนด มีขีดจำกัดการย้ายตัวของสารเฉพาะตัว (SML) และขีดจำกัดการย้ายตัวรวม (OML) 60 mg ต่ออาหาร 1 kg หรือ 10 mg ต่อพื้นที่สัมผัส 1 dm² วัดด้วยสารจำลองอาหารภายใต้เวลาและอุณหภูมิมาตรฐาน และต้องมีเอกสารรับรองความสอดคล้อง (Declaration of Compliance) ส่งต่อตามห่วงโซ่การผลิต
- US FDA สถานะของวัสดุขึ้นกับสารแต่ละตัวที่อาจย้ายเข้าสู่อาหาร การอนุญาตแต่ละรายการมีทั้งข้อกำหนดของสารและ ข้อจำกัดเงื่อนไขการใช้ การแจ้ง Food Contact Notification มีผลเฉพาะผู้ผลิตและเงื่อนไขที่ระบุ
- ไทย ประกาศกระทรวงสาธารณสุข (ฉบับที่ 435) พ.ศ. 2565 กำหนดคุณภาพหรือมาตรฐานของภาชนะบรรจุที่ทำจากพลาสติก
สรุปเชิงปฏิบัติ: ข้อรับรองผูกกับสูตรวัสดุ ผู้ผลิต และเงื่อนไขการใช้ การพิมพ์ที่บ้านเปลี่ยนเงื่อนไขเหล่านั้นทั้งหมด ทั้งหัวพิมพ์ อุณหภูมิ ร่องผิว และสี จึงไม่ควรถือว่าชิ้นที่พิมพ์ “ผ่าน” ตามฉลากม้วนเส้น
“ฟิลาเมนต์ food safe” หมายถึงวัตถุดิบ ไม่ใช่ถ้วยที่เราพิมพ์ออกมา
ทางเลือกที่ปลอดภัยกว่า
- ไม่ให้สัมผัสอาหารโดยตรง พิมพ์ขาตั้ง ที่วางขวดซอส ฝาครอบ ด้ามจับ ให้ภาชนะจริงเป็นตัวสัมผัสอาหาร
- ใช้ชิ้นพิมพ์เป็นแม่พิมพ์ แล้วหล่อด้วยวัสดุที่ผู้ผลิตรับรองการสัมผัสอาหาร ใช้ตามเงื่อนไขในเอกสารของวัสดุนั้น
- สัมผัสสั้นแล้วทิ้ง เช่น ที่ตัดคุกกี้ ใช้เส้นไม่มีสี หัวสแตนเลส และเปลี่ยนใหม่เมื่อใช้ไปสักระยะ
- สารเคลือบที่รับรองการสัมผัสอาหาร Prusa กล่าวถึงเป็นทางเลือก แต่ต้องทำตามเงื่อนไขผู้ผลิตครบ และไม่ช่วยเรื่องความร้อนของ PLA
- ภาชนะที่ใช้ทุกวัน ใส่ของร้อน หรือให้เด็กใช้ ซื้อภาชนะที่ผลิตมาเพื่ออาหารโดยตรง
ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย
- ที่ยึดในรถพิมพ์ด้วย PLA บิดหลังจอดกลางแดดครั้งเดียว
- พิมพ์ ASA ในห้องปิดไม่มีระบายอากาศ สูดไอสไตรีนทั้งงาน
- เชื่อคำว่า food safe บนกล่องเส้น แล้วพิมพ์แก้วน้ำด้วยหัวทองเหลืองและเส้นสีแดง
- ล้างชิ้นพิมพ์ด้วยน้ำร้อนจัด PLA เสียรูป และร่องชั้นยังเก็บคราบอยู่
- คิดว่าเคลือบแล้วจบ สารเคลือบทั่วไปที่ไม่ได้รับรองการสัมผัสอาหาร หรือบ่มไม่ครบ อาจปล่อยสารที่ยังไม่ทำปฏิกิริยา
บทนี้ปิดเส้นทาง “ออกแบบชิ้นงานให้พิมพ์ 3 มิติได้จริง” ย้อนดูการเลือกวัสดุละเอียดขึ้นได้ในเลือกฟิลาเมนต์ให้เข้ากับงาน
แหล่งข้อมูล
- Food safe FDM printing — Prusa Knowledge Base
- Food contact materials legislation — European Commission
- Determining the regulatory status of components of a food contact material — US FDA
- Prusa Knowledge Base: PLA, PETG, ASA
- Prusament ASA — material page
- Study: Hot cars can hit deadly temperatures in as little as one hour — ASU News
คำถามที่พบบ่อย
PETG ใช้กลางแจ้งได้ไหม
Prusa แนะนำ PETG สำหรับชิ้นกลไกทั้งในและนอกอาคารที่อุณหภูมิต่ำกว่าราว 80 °C แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลเรื่อง UV ระยะยาว ถ้าโดนแดดตรงเป็นปี ASA ที่ผู้ผลิตระบุว่าทน UV เป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่า
ที่ตัดคุกกี้พิมพ์เองใช้ได้ไหม
Prusa มองว่าพอรับได้สำหรับการสัมผัสสั้น ๆ แต่เศษอาหารเข้าไปติดในร่องชั้น จึงควรทิ้งเปลี่ยนใหม่หลังใช้ไปสักระยะ ใช้เส้นไม่มีสีจากผู้ผลิตที่มีเอกสารรับรองการสัมผัสอาหาร
เคลือบอีพ็อกซีแล้วกลายเป็น food safe เลยไหม
ไม่อัตโนมัติ ต้องเป็นสารเคลือบที่ผู้ผลิตรับรองการสัมผัสอาหาร และต้องผสม ทา และบ่มตามเงื่อนไขในเอกสารของผู้ผลิตเป๊ะ ถ้าทำไม่ครบ ผลที่ได้ก็ไม่ตรงกับที่รับรองไว้
วงจรและโค้ดในบทความทดสอบกับบอร์ดตัวอย่าง บอร์ดต่างรุ่นอาจใช้ขาต่างกัน ตรวจ pinout ของบอร์ดที่ใช้ก่อนต่อไฟเสมอ