Miten havaita haitalliset aineet urheiluvälineissä ja leluissa?

Urheiluvälineet ja lasten tai lemmikkieläinten lelut valmistetaan usein joustavasta muovista. Esimerkkejä ovat aistien purulelut, toimintafiguurit sekä erilaiset pallot. Yleinen näihin sovelluksiin käytetty polymeeri on PVC (polyvinyylikloridi), koska siitä voidaan tehdä pehmeämpää ja joustavampaa lisäämällä pehmittimiä. Nämä yhdisteet eivät ole kovalenttisesti sidoksissa polymeeriketjuun. Siksi ne voivat haihtua tai huuhtoutua pois syljen tai hien mukana. Tämä pehmittimien haihtuminen tai diffuusio voi olla haitallista.

Yksi tällainen esimerkki on ftalaattien ryhmä, jonka tiedetään aiheuttavan useita terveysriskejä. Ne toimivat kuin hormonit, ja niiden on osoitettu aiheuttavan muun muassa maksavaurioita, hedelmättömyyttä, diabetesta ja syöpää. Siksi Euroopan unioni on kieltänyt useita ftalaatteja elintarvikkeen kanssa kosketuksiin joutuvissa tuotteissa, leluissa, vauvojen tarvikkeissa ja lääkinnällisissä tarvikkeissa vuodesta 2007 voimassa olleessa REACH-asetuksessa.

Haitalliset komponentit voidaan havaita lämpöanalyysillä

Lämpöanalyysin avulla voidaan havaita polymeerien pehmittimet. TGA-FT-IR-analyysin avulla voidaan paitsi Identify selvittää, millaista pehmitintä on käytetty, myös analysoida tuotteiden pehmitinpitoisuus.

Seuraavassa käyttötapauksessa erilaisten lelupallojen pintakerros leikattiin small paloiksi ja mitattiin PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^® -laitteella. Seuraavassa taulukossa on yleiskatsaus mittausolosuhteisiin:

Pehmittimen pitoisuuden havaitseminen TG 209:llä F1 Libra^®

Kuvasta 1 käy ilmi, että tarkastetussa pallossa on useita massanmenetysvaiheita pyrolyysin aikana. Nämä massahäviöt johtuvat pehmittimen tai muiden orgaanisten lisäaineiden haihtumisesta ja lopulta polymeerin pyrolyysistä 200-500 °C:n lämpötila-alueella.

Gram Schmidt -käyrässä (punaisella) näkyvät IR-intensiteettien kokonaismäärät, ja se on DTG-käyrän peilikuvana. Siinä näkyvät myös maksimi-intensiteetit massahäviövaiheiden aikana. Tämä todistaa kehittyneiden yhdisteiden vuorovaikutuksen IR-säteen kanssa.

Yksityiskohtaisemmat koostumustulokset FT-IR-spektrin avulla

Pehmittimen sisältämän pehmittimen yksityiskohtaista analyysia varten otettiin 2D-FT-IR-spektri, jota verrattiin kaasufaasikirjastoihin, jotta Identify saatiin selville kehittyneet yhdisteet. Spektri 266 °C:n lämpötilassa oli hyvin samankaltainen di-n-oktyyliftalaatin (DOP, sininen) ja bis(2-etyyliheksyyli)ftalaatin (DEHP, vihreä) kirjastospektrien kanssa. Voidaan olettaa, että vapautui yksi yhdiste tai eri ftalaattien seos. Vertailu osoittaa kuitenkin selvästi, että pallo sisältää haitallisia ftalaatteja. Tarvitaan lisäanalyysejä Identify pehmittimien löytämiseksi.

Toinen pallo tutkittiin samoissa mittausolosuhteissa. Pyrolyysikäyttäytymisessä voidaan havaita selvä ero. Kahden pallonäytteen, jotka molemmat uutettiin 266 °C:ssa, uutettujen FT-IR-spektrien vertailu osoittaa täysin erilaisia värähtelykuvioita (ks. kuva 3).

Pallon nro 2 (sininen) 266 °C:n spektrien vertailu kaasufaasikirjastoon osoittaa selkeää yhdenmukaisuutta tributyylisitraatin spektrin (vihreä) kanssa. Pallossa nro 2 myrkylliset ftalaattipehmittimet korvattiin myrkyttömällä sitruunaesterillä, joka toimii myös pehmittimenä.

Tee urheiluvälineistä ja leluista turvallisempia!

Polymeerien kaasunpoistoa ja hajoamisprosesseja voidaan tutkia lämpöanalyysillä. Termogravimetria osoittaa kaasujen vapautuvan jo alle 300 °C:n lämpötilassa. Ainoastaan kehittyneiden kaasujen analyysi, kuten FT-IR-analyysi, voi antaa Identify vapautuneet kaasut.

Yllä oleva esimerkki selittää, miten eri pehmittimiä voidaan käyttää Identify ja siten erottaa toisistaan myrkylliset ja myrkyttömät lisäaineet. PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^® soveltuu erinomaisesti tekemään urheiluvälineistä ja leluista turvallisempia meille ja lapsillemme.