3D打印笔的耗材安全如何检测?甲醛与重金属测试

检测知识 百检检测 2026-06-08

一、引言

3D打印笔是近年来新兴的儿童创意工具,通过将塑料丝加热至熔融状态(通常约170-220℃)后挤出,让儿童可以“绘制”出三维立体作品。这类产品兼具创意表达和技能培养功能,深受6岁以上儿童青睐。然而,3D打印笔在工作时涉及高温熔融、电力驱动和材料加热,存在烫伤、触电以及有害物质释放等多重安全风险。研究表明,3D打印笔在使用过程中会释放挥发性有机化合物(VOCs)和金属颗粒物,尤其是长期使用和在密闭空间中使用时,可能存在健康风险。我国已将3D打印笔纳入玩具CCC认证管理范围,需符合GB 6675系列和GB 19865标准要求。此外,新版GB 6675.1-2025新增了TVOC释放量(≤0.50 mg/m³)、甲醛、苯系物等多种VOCs的限量要求,对3D打印笔的空气质量安全提出了更高标准。

二、检测范围

3D打印笔及玩具主要包括:

  • 儿童用3D打印笔(含直流电源或电池供电)

  • 3D打印笔配套耗材(PLA、ABS等)

  • 3D打印笔玩具套装

  • 3D打印笔使用的加热笔头配件

注意:工业级3D打印笔和非儿童玩具用途的3D打印设备不在本范围。

三、检测标准

标准编号标准名称适用内容
GB 6675.1-2025玩具安全 第1部分:基本规范通用安全、化学限量、VOCs
GB 6675.2-2025玩具安全 第2部分:机械与物理性能高温部件防护、小零件、锐利边缘
GB 6675.3-2025玩具安全 第3部分:易燃性能材料燃烧性能
GB 6675.4-2025玩具安全 第4部分:特定元素的迁移可迁移重金属
GB 19865-2005电玩具的安全电气安全
GB/T 22048-2022玩具及儿童用品中特定邻苯二甲酸酯增塑剂的测定增塑剂检测
GB/T 46509-2025玩具中挥发性有机化合物释放量的测定VOCs测定方法

四、检测项目

(一)VOCs释放量检测——核心项目

  • 检测目的:评估3D打印笔在加热工作过程中释放的挥发性有机化合物总量,防止长时间暴露对儿童呼吸系统造成危害。

  • 限量要求:TVOC释放量≤0.50 mg/m³,甲醛≤0.08 mg/m³,苯≤0.06 mg/m³。

  • 检测方法:将3D打印笔置于气候舱中,在正常工作温度下运行规定时间,采集空气样本进行GC-MS分析,参考GB/T 46509-2025《玩具中挥发性有机化合物释放量的测定》。研究显示,3D打印笔使用时对TVOC和颗粒物的暴露风险不容忽视,尤其是在儿童长时间使用且靠近呼吸区域时。

(二)高温部件安全防护——核心项目

  • 检测目的:防止儿童接触笔头高温区域造成烫伤。

  • 测试方法:测量笔头暴露区域的表面温度,检查高温区域是否设置防护罩或隔热设计。

  • 限量要求:儿童在正常操作中可触及的金属或塑料外壳表面温升不得超过标准限值。若高温区域不可避免要暴露,必须设计防护措施或明确警示标识。笔头隔热结构必须能在连续工作30分钟后仍保持外部壳体温度≤45℃。

(三)电气安全检测

  • 标识和说明:产品应有清晰的安全使用说明和适用年龄标识。

  • 输入功率测量:测试玩具正常工作状态下的功率消耗。

  • 发热和非正常工作:在连续使用条件下测量外壳温度,不应超过标准限值。

  • 电气强度测试:绝缘部分应能承受250V电压1分钟不发生击穿。

  • 结构检查:电源线入口应充分保护,防止弯曲磨损;内部导线应固定牢靠。

  • 耐热和耐燃:塑料外壳材料应通过耐热和阻燃性能测试。

(四)耗材化学安全性

3D打印耗材(PLA、ABS等)需经过全面的化学安全检测:

  • 可迁移重金属:耗材中8种可迁移元素的限量要求。

  • 邻苯二甲酸酯:10种邻苯二甲酸酯增塑剂总含量≤0.1%(或单项≤0.1%)。

  • 甲醛释放量:加热过程中耗材的游离甲醛释放量。

  • 热分解产物分析:模拟加热温度下测定耗材热分解产物的成分和含量。

(五)机械物理安全

  • 小零件测试:3D打印笔上可拆卸的小部件不得成为小零件或被误吞。

  • 锐利边缘与尖端:外壳边缘应光滑,防止划伤儿童。

  • 运动部件防护:如笔内有风扇等运动部件,应有防护设计防止儿童手指伸入。

  • 机械强度:外壳应能承受0.7J冲击测试,无破裂或产生锐利碎片。

  • 跌落测试:从85cm高度跌落到硬木板表面10次,产品不得出现外壳破裂或内部带电部件外露等危险。

(六)化学安全性(整机)

3D打印笔的塑料外壳、电源适配器外壳等部件需检测可迁移重金属和邻苯二甲酸酯等有害物质,确保符合GB 6675.4和GB 6675.1-2025的限值要求。

五、检测方法

检测项目检测方法主要设备
VOCs释放量气候舱法 + GC-MS气候舱测试系统、气相色谱-质谱联用仪
高温部件温升温度探头测量温度记录仪、红外热成像仪
电气强度耐压测试(250V,1分钟)耐压测试仪
小零件测试小零件试验器小零件测试筒
机械强度/跌落0.7J冲击 / 85cm跌落冲击试验台、跌落试验台
可迁移重金属ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪
邻苯二甲酸酯索氏提取 + GC-MS气相色谱-质谱联用仪
耗材热分解产物热重分析 + GC-MS热重分析仪、气相色谱-质谱联用仪

检测流程说明:3D打印笔需在(23±2)℃、相对湿度(50±5)%标准环境中进行预处理。电气安全测试优先进行,然后进行VOCs释放量测试(在封闭气候舱内高温工作模式进行),接着进行温升测试和机械安全测试,最后进行化学分析。耗材的检测可独立进行,按GB 6675系列标准的相应测试方法执行。新版GB 6675.1-2025对TVOC释放量有明确的限量要求,生产企业应重点评估产品加热工作状态下的VOCs释放情况。


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