Πώς να ανιχνεύετε επιβλαβείς ουσίες σε αθλητικά είδη και παιχνίδια

Τα αθλητικά είδη και τα παιχνίδια για παιδιά ή κατοικίδια είναι συχνά κατασκευασμένα από εύκαμπτα πλαστικά. Μερικά παραδείγματα είναι τα παιχνίδια αισθητηριακής μάσησης, οι φιγούρες δράσης καθώς και οι μπάλες διαφόρων ειδών. Ένα κοινό πολυμερές που χρησιμοποιείται για αυτές τις εφαρμογές είναι το PVC (πολυβινυλοχλωρίδιο), επειδή μπορεί να γίνει πιο μαλακό και εύκαμπτο με την προσθήκη πλαστικοποιητών. Οι ενώσεις αυτές δεν είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένες με την αλυσίδα του πολυμερούς. Ως εκ τούτου, μπορούν να εξατμιστούν ή να ξεπλυθούν από το σάλιο ή τον ιδρώτα. Αυτή η εκπνοή ή η διάχυση των πλαστικοποιητών μπορεί να είναι επιβλαβής.

Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η οικογένεια των φθαλικών ενώσεων, η οποία είναι γνωστό ότι προκαλεί διάφορους κινδύνους για την υγεία. Δρουν όπως οι ορμόνες και έχει αποδειχθεί ότι προκαλούν ηπατική βλάβη, στειρότητα, διαβήτη, καρκίνο και άλλα. Ως εκ τούτου, η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει απαγορεύσει έναν αριθμό φθαλικών ενώσεων σε προϊόντα, τα οποία έρχονται σε επαφή με τρόφιμα, σε παιχνίδια, σε βρεφικά είδη και σε ιατρικό υλικό με τον κανονισμό REACH που ισχύει από το 2007.

Τα επιβλαβή συστατικά μπορούν να ανιχνευθούν με θερμική ανάλυση

Η θερμική ανάλυση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση πλαστικοποιητών σε πολυμερή. Μέσω της ανάλυσης TGA-FT-IR, είναι δυνατόν όχι μόνο να προσδιοριστεί το είδος του χρησιμοποιούμενου πλαστικοποιητή, αλλά και να αναλυθούν τα προϊόντα όσον αφορά την περιεκτικότητά τους σε πλαστικοποιητές.

Στην ακόλουθη περίπτωση χρήσης, το επιφανειακό στρώμα διαφόρων μπαλών παιχνιδιών κόπηκε σε κομμάτια small και μετρήθηκε με το PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^®. Ο ακόλουθος πίνακας παρέχει μια επισκόπηση των συνθηκών μέτρησης:

Ανίχνευση της περιεκτικότητας σε πλαστικοποιητή με το TG 209 F1 Libra^®

Το Σχήμα 1 δείχνει ότι η ελεγχόμενη σφαίρα παρουσιάζει διάφορα στάδια απώλειας μάζας κατά την πυρόλυση. Αυτά τα στάδια απώλειας μάζας προκύπτουν από την εξάτμιση του πλαστικοποιητή ή άλλων οργανικών προσθέτων και τέλος από την πυρόλυση του πολυμερούς στην περιοχή θερμοκρασιών μεταξύ 200°C και 500°C.

Η καμπύλη Gram Schmidt (με κόκκινο χρώμα) εμφανίζει τις συνολικές εντάσεις IR και συμπεριφέρεται ως είδωλο της καμπύλης DTG. Δείχνει επίσης μέγιστες εντάσεις κατά τη διάρκεια των σταδίων απώλειας μάζας. Αυτό αποδεικνύει την αλληλεπίδραση των εξελιγμένων ενώσεων με τη δέσμη IR.

Λεπτομερέστερα αποτελέσματα σύνθεσης με φάσμα FT-IR

Για τη λεπτομερή ανάλυση του περιεχόμενου πλαστικοποιητή, εξήχθη ένα φάσμα FT-IR 2D και συγκρίθηκε με το φάσμα libraries της αέριας φάσης για την ταυτοποίηση των ενώσεων που εξελίχθηκαν. Διαπιστώθηκε μεγάλη ομοιότητα του φάσματος στους 266°C με τα φάσματα library του δι-n-οκτυλοφθαλικού εστέρα (DOP, μπλε) και του δις(2-αιθυλεξυλ)φθαλικού εστέρα (DEHP, πράσινο). Μπορεί να υποτεθεί ότι απελευθερώθηκε μία μόνο ένωση ή ένα μείγμα διαφορετικών φθαλικών εστέρων. Ωστόσο, αυτή η σύγκριση δείχνει σαφώς ότι η μπάλα περιέχει επιβλαβείς φθαλικές ενώσεις. Απαιτείται περαιτέρω ανάλυση για τον εντοπισμό των πλαστικοποιητών.

Μια δεύτερη μπάλα διερευνήθηκε υπό τις ίδιες συνθήκες μέτρησης. Παρατηρείται σαφής διαφορά στη συμπεριφορά της πυρόλυσης. Η σύγκριση των φασμάτων FT-IR που εξάγονται για τα δύο δείγματα σφαιρών, τα οποία εξάγονται και τα δύο στους 266°C, δείχνουν εντελώς διαφορετικά μοτίβα δονήσεων (βλ. σχήμα 3).

Η σύγκριση των φασμάτων στους 266°C της σφαίρας αριθ. 2 (μπλε) με τη φάση αερίου library δίνει σαφή συμφωνία με το φάσμα του κιτρικού τριβουτυλίου (πράσινο). Για τη σφαίρα αριθ. 2, οι τοξικοί φθαλικοί πλαστικοποιητές αντικαταστάθηκαν από μη τοξικό κιτρικό εστέρα, ο οποίος δρα επίσης ως πλαστικοποιητής.

Κάντε τα αθλητικά είδη και τα παιχνίδια ασφαλέστερα!

Οι διεργασίες εκπνοής και αποσύνθεσης των πολυμερών μπορούν να διερευνηθούν με θερμική ανάλυση. Η θερμοβαρυμετρία δείχνει την απελευθέρωση αερίων ήδη κάτω από τους 300°C. Μόνο η ανάλυση εξελιγμένων αερίων, όπως το FT-IR, μπορεί να προσδιορίσει τα αέρια που απελευθερώνονται.

Το παραπάνω παράδειγμα εξηγεί πώς να προσδιορίζονται οι διάφοροι χρησιμοποιούμενοι πλαστικοποιητές και, επομένως, να γίνεται διάκριση μεταξύ τοξικών και μη τοξικών προσθέτων. Το PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^® είναι απόλυτα κατάλληλο για να βοηθήσει να γίνουν τα αθλητικά είδη και τα παιχνίδια πιο ασφαλή για εμάς και τα παιδιά μας.