
13.05.2020 by Milena Riedl
Sådan opdager du skadelige stoffer i sportsudstyr og legetøj
Sportsartikler og legetøj til børn og kæledyr er ofte fremstillet af fleksibel plast. Nogle eksempler er sensorisk tyggelegetøj, actionfigurer samt bolde af forskellig slags. En almindelig polymer til disse formål er PVC (polyvinylchlorid), fordi det kan gøres blødere og mere fleksibelt ved at tilsætte blødgørere. Derfor kan de fordampe eller blive skyllet ud af spyt eller sved. Lær, hvordan du opdager og identificerer blødgørere!
Af Dr. Carolin Fischer, Application Specialist og Dr. Natalie Rudolph, Manager Business Field Polymer
Sportsartikler og legetøj til børn og kæledyr er ofte fremstillet af fleksibel plast. Nogle eksempler er sensorisk tyggelegetøj, actionfigurer samt bolde af forskellig slags. En almindelig polymer til disse anvendelser er PVC (polyvinylchlorid), fordi den kan gøres blødere og mere fleksibel ved at tilsætte blødgørere. Disse forbindelser er ikke kovalent bundet til polymerkæden. Derfor kan de fordampe eller blive skyllet ud af spyt eller sved. Denne afgasning eller diffusion af blødgørere kan være skadelig.
Et eksempel er familien af ftalater, som er kendt for at forårsage en række sundhedsrisici. De fungerer som hormoner og har vist sig at forårsage leverskader, infertilitet, diabetes, kræft og meget mere. Derfor har EU forbudt en række ftalater i produkter, der er i kontakt med fødevarer, i legetøj, i babyartikler og medicinsk udstyr i sin REACH-forordning, der har været i kraft siden 2007.
Skadelige komponenter kan opdages ved hjælp af termisk analyse
Termisk analyse kan bruges til at opdage blødgørere i polymerer. Ved hjælp af TGA-FT-IR-analyse er det ikke kun muligt at identificere den anvendte type blødgører, men også at analysere produkter med hensyn til deres indhold af blødgører.
I den følgende use case blev overfladelaget på forskellige legetøjsbolde skåret i small stykker og målt med PERSEUS®TG 209 F1 Libra®. Følgende tabel giver et overblik over målebetingelserne:

Bestem indholdet af blødgørere med TG 209 F1 Libra®
Figur 1 viser, at den inspicerede kugle udviser flere massetabstrin under pyrolysen. Disse massetab skyldes FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning af blødgøringsmiddel eller andre organiske tilsætningsstoffer og til sidst PyrolysePyrolyse er den termiske nedbrydning af organiske forbindelser i en inert atmosfære.pyrolyse af polymeren i temperaturområdet mellem 200 °C og 500 °C.
Gram Schmidt-kurven (i rødt) viser de samlede IR-intensiteter og opfører sig som et spejlbillede af DTG-kurven. Den viser også maksimale intensiteter under massetabstrinnene. Dette beviser, at de udviklede forbindelser interagerer med IR-strålen.

Mere detaljerede sammensætningsresultater med et FT-IR-spektrum
Til detaljeret analyse af blødgøreren blev et 2D FT-IR-spektrum ekstraheret og sammenlignet med gasfasebiblioteker for at identificere de udviklede forbindelser. Der blev fundet stor lighed mellem spektret ved 266 °C og biblioteksspektrene for di-n-octylphthalat (DOP, blå) og bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP, grøn). Det kan antages, at en enkelt forbindelse eller en blanding af forskellige ftalater blev frigivet. Denne sammenligning viser dog tydeligt, at bolden indeholder skadelige ftalater. Yderligere analyser er nødvendige for at identificere blødgørerne.

En anden kugle blev undersøgt under de samme målebetingelser. Der kan observeres en klar forskel i pyrolyseadfærden. Sammenligningen af de ekstraherede FT-IR-spektre for de to kugleprøver, der begge blev ekstraheret ved 266 °C, viser helt forskellige vibrationsmønstre (se figur 3).

Sammenligningen af spektrene ved 266 °C for kugle nr. 2 (blå) med gasfasebiblioteket giver en klar overensstemmelse med spektret af tributylcitrat (grøn). I kugle nr. 2 blev de giftige ftalatblødgørere erstattet af ugiftig citronsyreester, som også fungerer som blødgører.
Gør sportsudstyr og legetøj mere sikkert!
Afgasnings- og nedbrydningsprocesser af polymerer kan undersøges ved hjælp af termisk analyse. Termogravimetri indikerer frigivelse af gasser allerede under 300 °C. Kun udviklet gasanalyse som FT-IR kan identificere de frigivne gasser.
Ovenstående eksempel forklarer, hvordan man kan identificere de forskellige blødgørere, der bruges, og dermed skelne mellem giftige og ikke-giftige tilsætningsstoffer. PERSEUS®TG 209 F1 Libra® er perfekt egnet til at hjælpe med at gøre sportsudstyr og legetøj mere sikkert for os og vores børn.