
13.05.2020 by Milena Riedl
Comment détecter les substances nocives dans les articles de sport et les jouets ?
Les articles de sport et les jouets pour enfants ou animaux de compagnie sont souvent fabriqués en plastique souple. Les jouets sensoriels à mâcher, les figurines d'action et les balles de toutes sortes en sont des exemples. Le PVC (polychlorure de vinyle) est un polymère couramment utilisé pour ces applications, car il peut être rendu plus souple et plus flexible par l'ajout de plastifiants. Ils peuvent donc s'évaporer ou être rincés par la salive ou la sueur. Apprenez à détecter et à identifier les plastifiants !
Par Dr. Carolin Fischer, spécialiste des applications et Dr. Natalie Rudolph, Manager Business Field Polymer
Les articles de sport et les jouets pour enfants ou animaux de compagnie sont souvent fabriqués en plastique souple. Les jouets sensoriels à mâcher, les figurines d'action et les balles de toutes sortes en sont des exemples. Le PVC (polychlorure de vinyle) est un polymère couramment utilisé pour ces applications, car il peut être rendu plus souple et plus flexible par l'ajout de plastifiants. Ces composés ne sont pas liés de manière covalente à la chaîne du polymère. Ils peuvent donc s'évaporer ou être rincés par la salive ou la sueur. Ce dégazage ou cette diffusion de plastifiants peut être nocif.
C'est le cas de la famille des phtalates, dont on sait qu'elle présente un certain nombre de risques pour la santé. Ils agissent comme des hormones et il a été démontré qu'ils provoquent des lésions hépatiques, la stérilité, le diabète, le cancer et bien d'autres choses encore. C'est pourquoi l'Union européenne a interdit un certain nombre de phtalates dans les produits en contact avec les aliments, dans les jouets, dans les articles pour bébés et dans les fournitures médicales, dans le cadre de son règlement REACH, en vigueur depuis 2007.
L'analyse thermique permet de détecter les composants nocifs
L'analyse thermique peut être utilisée pour détecter les plastifiants dans les polymères. Grâce à l'analyse TGA-FT-IR, il est possible non seulement d'identifier le type de plastifiant utilisé, mais aussi d'analyser les produits en fonction de leur teneur en plastifiant.
Dans le cas d'utilisation suivant, la couche superficielle de différentes balles de jouets a été coupée en morceaux ( small ) et mesurée à l'aide de l'appareil PERSEUS® TG 209 F1 Libra®. Le tableau suivant donne un aperçu des conditions de mesure :

Détecter la teneur en plastifiants avec le TG 209 F1 Libra®
La figure 1 montre que la bille inspectée présente plusieurs étapes de perte de masse au cours de la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse. Ces étapes de perte de masse résultent de l'évaporation du plastifiant ou d'autres additifs organiques et enfin de la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse du polymère dans la plage de température comprise entre 200°C et 500°C.
La courbe de Gram Schmidt (en rouge) montre les intensités IR globales et se comporte comme une image miroir de la courbe DTG. Elle montre également des intensités maximales pendant les étapes de perte de masse. Cela prouve l'interaction des composés évolués avec le faisceau IR.

Résultats plus détaillés de la composition avec un spectre FT-IR
Pour une analyse détaillée du plastifiant contenu, un spectre FT-IR 2D a été extrait et comparé aux bibliothèques de phase gazeuse afin d'identifier les composés dégagés. Une grande similarité a été trouvée pour le spectre à 266°C avec les spectres de la bibliothèque du di-n-octylphtalate (DOP, bleu) et du phtalate de bis(2-éthylhexyle) (DEHP, vert). On peut supposer qu'un seul composé ou un mélange de différents phtalates a été libéré. Cependant, cette comparaison indique clairement que le ballon contient des phtalates nocifs. Une analyse plus approfondie est nécessaire pour identifier les plastifiants.

Une deuxième boule a été étudiée dans les mêmes conditions de mesure. Une différence claire peut être observée dans le comportement de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse. La comparaison des spectres FT-IR extraits pour les deux échantillons de billes, tous deux extraits à 266°C, montre des modèles de VibrationsUn processus mécanique d'oscillation est appelé vibration. La vibration est un phénomène mécanique par lequel des oscillations se produisent autour d'un point d'équilibre. Dans de nombreux cas, la vibration est indésirable, car elle gaspille de l'énergie et crée des sons indésirables. Par exemple, les mouvements vibratoires des moteurs, des moteurs électriques ou de tout autre dispositif mécanique en fonctionnement sont généralement indésirables. Ces vibrations peuvent être causées par des déséquilibres dans les pièces rotatives, des frottements inégaux ou l'engrènement des dents d'un engrenage. Une conception soignée permet généralement de minimiser les vibrations indésirables.vibration complètement différents (voir figure 3).

La comparaison des spectres à 266°C de la balle n°2 (bleu) avec la bibliothèque en phase gazeuse montre une nette concordance avec le spectre du citrate de tributyle (vert). Pour la balle n° 2, les plastifiants phtalates toxiques ont été remplacés par de l'ester citrique non toxique, qui agit également comme plastifiant.
Rendre les articles de sport et les jouets plus sûrs !
Les processus de dégazage et de décomposition des polymères peuvent être étudiés par analyse thermique. La thermogravimétrie indique le dégagement de gaz dès une température inférieure à 300°C. Seule l'analyse des gaz évolués, comme le FT-IR, permet d'identifier les gaz libérés.
L'exemple ci-dessus explique comment identifier les différents plastifiants utilisés et, par conséquent, faire la distinction entre les additifs toxiques et non toxiques. Le site PERSEUS® TG 209 F1 Libra® est parfaitement adapté pour contribuer à rendre les articles de sport et les jouets plus sûrs pour nous et nos enfants.