Cómo detectar sustancias nocivas en artículos deportivos y juguetes

Los artículos deportivos y los juguetes para niños o mascotas suelen estar hechos de plásticos flexibles. Algunos ejemplos son los juguetes sensoriales para masticar, las figuras de acción y los balones de varios tipos. Un polímero habitual para estas aplicaciones es el PVC (cloruro de polivinilo), porque puede hacerse más blando y flexible añadiéndole plastificantes. Estos compuestos no están unidos covalentemente a la cadena polimérica. Por lo tanto, pueden evaporarse o ser eliminados por la saliva o el sudor. Esta desgasificación o difusión de plastificantes puede ser perjudicial.

Un ejemplo es la familia de los ftalatos, de la que se sabe que provoca una serie de riesgos para la salud. Actúan como hormonas, y se ha demostrado que causan daños hepáticos, infertilidad, diabetes, cáncer y mucho más. Por ello, la Unión Europea ha prohibido una serie de ftalatos en productos que están en contacto con alimentos, en juguetes, en artículos para bebés y en suministros médicos en su reglamento REACH, en vigor desde 2007.

Los componentes nocivos pueden detectarse mediante análisis térmico

El análisis térmico puede utilizarse para detectar plastificantes en polímeros. Mediante el análisis TGA-FT-IR, no sólo es posible identificar el tipo de plastificante utilizado, sino también analizar los productos en cuanto a su contenido de plastificante.

En el siguiente caso de uso, la capa superficial de diferentes pelotas de juguete se cortó en trozos de small y se midió con el PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^®. La siguiente tabla ofrece una visión general de las condiciones de medición:

Detectar el contenido de plastificante con el TG 209 F1 Libra^®

La figura 1 muestra que la bola inspeccionada presenta varias etapas de pérdida de masa durante la PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis. Estos pasos de pérdida de masa se deben a la evaporación del plastificante u otros aditivos orgánicos y, por último, a la PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis del polímero en el intervalo de temperaturas comprendido entre 200°C y 500°C.

La curva Gram Schmidt (en rojo) muestra las intensidades IR globales y se comporta como una imagen especular de la curva DTG. También muestra intensidades máximas durante los pasos de pérdida de masa. Esto demuestra la interacción de los compuestos evolucionados con el haz IR.

Resultados de composición más detallados con un espectro FT-IR

Para un análisis detallado del plastificante contenido, se extrajo un espectro FT-IR 2D y se comparó con bibliotecas en fase gaseosa para identificar los compuestos evolucionados. Se encontró una gran similitud entre el espectro a 266°C y los espectros de la biblioteca de di-n-octilftalato (DOP, azul) y bis(2-etilhexil)ftalato (DEHP, verde). Cabe suponer que se liberó un único compuesto o una mezcla de distintos ftalatos. Sin embargo, esta comparación indica claramente que el balón contiene ftalatos nocivos. Se necesitan más análisis para identificar los plastificantes.

Se investigó una segunda bola en las mismas condiciones de medición. Se observa una clara diferencia en el comportamiento de la PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis. La comparación de los espectros FT-IR extraídos para las dos muestras de bolas, ambas extraídas a 266°C, muestra patrones de VibraciónUn proceso mecánico de oscilación se denomina vibración. La vibración es un fenómeno mecánico por el que se producen oscilaciones en torno a un punto de equilibrio. En muchos casos, la vibración es indeseable, ya que desperdicia energía y crea sonidos no deseados. Por ejemplo, los movimientos vibratorios de motores, motores eléctricos o cualquier dispositivo mecánico en funcionamiento suelen ser indeseados. Estas vibraciones pueden deberse a desequilibrios en las piezas giratorias, a una fricción desigual o al engrane de los dientes de los engranajes. Los diseños cuidadosos suelen minimizar las vibraciones no deseadas.vibración completamente diferentes (véase la figura 3).

La comparación de los espectros a 266°C de la bola nº 2 (azul) con la biblioteca en fase gaseosa ofrece una clara concordancia con el espectro del citrato de tributilo (verde). En el caso del balón n.º 2, los plastificantes tóxicos de ftalato se sustituyeron por éster cítrico no tóxico, que también actúa como plastificante.

Haga más seguros los artículos deportivos y los juguetes

Los procesos de desgasificación y descomposición de los polímeros pueden investigarse mediante análisis térmicos. La termogravimetría indica la liberación de gases ya por debajo de 300°C. Sólo el análisis de gases evolucionados como el FT-IR puede identificar los gases liberados.

El ejemplo anterior explica cómo identificar los distintos plastificantes utilizados y, por tanto, distinguir entre aditivos tóxicos y no tóxicos. El PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^® es perfectamente adecuado para ayudar a que los artículos deportivos y los juguetes sean más seguros para nosotros y para nuestros hijos.