13.05.2020 by Milena Riedl

كيفية الكشف عن المواد الضارة في السلع والألعاب الرياضية

غالبًا ما تكون السلع الرياضية ولعب الأطفال أو الحيوانات الأليفة مصنوعة من البلاستيك المرن. ومن الأمثلة على ذلك ألعاب المضغ الحسية والتماثيل الحركية وكذلك الكرات بمختلف أنواعها. البولي فينيل كلوريد متعدد الفينيل (PVC) هو البولي فينيل كلورايد (PVC)، لأنه يمكن جعله أكثر ليونة ومرونة بإضافة الملدنات. لذلك، يمكن أن تتبخر أو يمكن شطفها باللعاب أو العرق. تعرّف على كيفية تحديد وتحديد الملدنات!

من قبل الدكتورة كارولين فيشر، أخصائية التطبيقات والدكتورة ناتالي رودولف، مديرة مجال الأعمال التجارية للبوليمر

غالبًا ما تكون السلع الرياضية ولعب الأطفال أو الحيوانات الأليفة مصنوعة من البلاستيك المرن. ومن الأمثلة على ذلك ألعاب المضغ الحسية والتماثيل الحركية وكذلك الكرات بمختلف أنواعها. البولي فينيل كلوريد متعدد الفينيل (PVC) هو البولي فينيل كلورايد (PVC)، لأنه يمكن جعله أكثر ليونة ومرونة بإضافة الملدنات. هذه المركبات غير مرتبطة تساهميًا بسلسلة البوليمر. ولذلك، يمكن أن تتبخر أو تُشطف بواسطة اللعاب أو العرق. هذا التبخر أو انتشار الملدنات يمكن أن يكون ضارًا.

ومن الأمثلة على ذلك عائلة الفثالات المعروفة بتسببها في عدد من المخاطر الصحية. فهي تعمل مثل الهرمونات، وقد ثبت أنها تسبب تلف الكبد والعقم والسكري والسرطان وغيرها. ولذلك، حظر الاتحاد الأوروبي عددًا من الفثالات في المنتجات التي تلامس الطعام، وفي لعب الأطفال، وفي أدوات الأطفال والمستلزمات الطبية في لائحة REACH السارية منذ عام 2007.

يمكن اكتشاف المكونات الضارة عن طريق التحليل الحراري

يمكن استخدام التحليل الحراري للكشف عن الملدنات في البوليمرات. وعن طريق تحليل TGA-FT-IR، لا يمكن تحديد نوع الملدنات المستخدمة فحسب، بل يمكن أيضًا تحليل المنتجات فيما يتعلق بمحتواها من الملدنات.

في حالة الاستخدام التالية، تم تقطيع الطبقة السطحية لكرات الألعاب المختلفة إلى قطع صغيرة وقياسها باستخدام جهاز PERSEUS®TG 209 F1 Libra®. يقدم الجدول التالي نظرة عامة على ظروف القياس:

الكشف عن محتوى الملدنات باستخدام TG 209 F1 Libra®

يوضح الشكل 1 أن الكرة التي تم فحصها تُظهر عدة خطوات لفقدان الكتلة أثناء الانحلال الحراري. وتنتج خطوات فقدان الكتلة هذه عن تبخر الملدنات أو المضافات العضوية الأخرى وأخيرًا الانحلال الحراري للبوليمر في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 200 درجة مئوية و500 درجة مئوية.

يعرض منحنى جرام شميدت (باللون الأحمر) الشدة الكلية للأشعة تحت الحمراء ويتصرف كصورة معكوسة لمنحنى DTG. ويُظهر أيضًا الحد الأقصى للشدة خلال خطوات فقدان الكتلة. وهذا يثبت تفاعل المركبات المتطورة مع شعاع الأشعة تحت الحمراء.

الشكل 1: تغير الكتلة المعتمد على درجة الحرارة (TGA، باللون الأخضر)، ومعدل تغير الكتلة (DTG، باللون الأسود) ومنحنى غرام شميت (باللون الأحمر) للكرة رقم 1

نتائج التركيب الأكثر تفصيلاً مع طيف الأشعة تحت الحمراء FT-IR

لتحليل مفصل للملدنات الموجودة، تم استخراج طيف ثنائي الأبعاد للأشعة تحت الحمراء ثنائي الأبعاد ومقارنته بمكتبات الطور الغازي لتحديد المركبات المتطورة. تم العثور على تشابه كبير للطيف عند درجة حرارة 266 درجة مئوية مع أطياف مكتبة ثنائي ن-ن-أوكتيل الفثالات (DOP، أزرق) وثنائي (2-إيثيل هكسيل) الفثالات (DEHP، أخضر). يمكن افتراض أنه تم إطلاق مركب واحد أو خليط من الفثالات المختلفة. ومع ذلك، تشير هذه المقارنة بوضوح إلى أن الكرة تحتوي على الفثالات الضارة. يلزم إجراء مزيد من التحليل لتحديد الملدنات.

الشكل 2: الطيف المقاس عند درجة حرارة 266 درجة مئوية (أحمر) مقارنة بأطياف مكتبة ثنائي ن-ن-أوكتيل الفثالات (DOP، أزرق) وثنائي (2-إيثيل هكسيل) الفثالات (DEHP، أخضر)

تم فحص كرة ثانية تحت نفس ظروف القياس. يمكن ملاحظة اختلاف واضح في سلوك الانحلال الحراري. تُظهر المقارنة بين أطياف الأشعة تحت الحمراء فوق البنفسجية المستخرجة لعينتي الكرتين، اللتين تم استخلاصهما عند درجة حرارة 266 درجة مئوية، أنماط اهتزاز مختلفة تمامًا (انظر الشكل 3).

الشكل 3: تغير الكتلة المعتمد على درجة الحرارة (TGA) ومعدل تغير الكتلة (DTG) للكرة رقم 1 (أخضر) والكرة رقم 2 (أزرق)

إن مقارنة الأطياف عند درجة حرارة 266 درجة مئوية للكرة رقم 2 (الأزرق) بمكتبة الطور الغازي تعطي تطابقًا واضحًا مع طيف سترات التريبوتيل (الأخضر). بالنسبة للكرة رقم 2، تم استبدال الملدنات الفثالات السامة بإستر الستريك غير السام، والذي يعمل أيضًا كملدن.

اجعل السلع الرياضية والألعاب الرياضية أكثر أماناً!

يمكن فحص عمليات إطلاق الغازات وتحلل البوليمرات عن طريق التحليل الحراري. يشير قياس الثيرموغرافيات الحرارية إلى انبعاث الغازات بالفعل تحت 300 درجة مئوية. ولا يمكن تحديد الغازات المنطلقة إلا بتحليل الغازات المتطورة مثل FT-IR.

يوضح المثال أعلاه كيفية تحديد الملدنات المختلفة المستخدمة وبالتالي التمييز بين المضافات السامة وغير السامة. إن جهاز PERSEUS®TG 209 F1 Libra® مناسب تمامًا للمساعدة في جعل السلع الرياضية والألعاب أكثر أمانًا لنا ولأطفالنا.