13.05.2020 by Milena Riedl

Hogyan lehet kimutatni a sporteszközökben és játékokban lévő káros anyagokat?

A sporteszközök és a gyermek- vagy háziállatjátékok gyakran rugalmas műanyagból készülnek. Néhány példa erre az érzékszervi rágójátékok, az akciófigurák, valamint a különféle labdák. Az ilyen alkalmazásokhoz gyakran használt polimer a PVC (polivinil-klorid), mivel lágyítószerek hozzáadásával lágyabbá és rugalmasabbá tehető. Ezért a nyál vagy az izzadság által elpárologhatnak vagy kiöblíthetők. Ismerje meg, hogyan lehet meghatározni a lágyítók felismerését és azonosítását!

Dr. Carolin Fischer, alkalmazási szakértő és Dr. Natalie Rudolph, üzletágvezető polimer

A sporteszközök és a gyermek- vagy háziállatjátékok gyakran rugalmas műanyagból készülnek. Néhány példa erre az érzékszervi rágójátékok, az akciófigurák, valamint a különféle labdák. Az ilyen alkalmazásokhoz gyakran használt polimer a PVC (polivinil-klorid), mivel lágyítószerek hozzáadásával lágyabbá és rugalmasabbá tehető. Ezek a vegyületek nem kötődnek kovalens módon a polimerlánchoz. Ezért elpárologhatnak vagy kiöblíthetők a nyállal vagy az izzadsággal. A lágyítóknak ez a kiáramlása vagy diffúziója káros lehet.

Ilyen például a ftalátok családja, amelyről köztudott, hogy számos egészségügyi kockázatot okoz. Úgy viselkednek, mint a hormonok, és bizonyítottan májkárosodást, meddőséget, cukorbetegséget, rákot és még sok mást okoznak. Ezért az Európai Unió a 2007 óta hatályos REACH-rendeletben számos ftalátot betiltott az élelmiszerekkel érintkező termékekben, játékokban, babaárukban és gyógyászati segédeszközökben.

A káros összetevők hőelemzéssel kimutathatók

A hőelemzés a polimerekben lévő lágyítók kimutatására használható. A TGA-FT-IR analízis segítségével nemcsak a felhasznált lágyítószer fajtája azonosítható, hanem a termékek lágyítószer-tartalma is elemezhető.

A következő felhasználási esetben különböző játékgolyók felületi rétegét vágtuk fel small darabokra, és a PERSEUS® TG 209 F1 Libra® készülékkel mértük meg. A következő táblázat áttekintést ad a mérési feltételekről:

A lágyítószer-tartalom kimutatása a TG 209 készülékkel F1 Libra®

Az 1. ábrán látható, hogy a vizsgált golyó a PirolízisA pirolízis szerves vegyületek termikus bomlása inert atmoszférában.pirolízis során több tömegvesztési lépést mutat. Ezek a tömegvesztési lépések a lágyítószer vagy más szerves adalékanyagok PárologtatásEgy elem vagy vegyület elpárolgása fázisátalakulás a folyékony fázisból gőzzé. A párolgásnak két típusa létezik: a párolgás és a forrás.elpárolgásából és végül a polimer PirolízisA pirolízis szerves vegyületek termikus bomlása inert atmoszférában.pirolíziséből származnak a 200°C és 500°C közötti hőmérséklet-tartományban.

A Gram Schmidt-görbe (piros színnel) a teljes IR-intenzitást mutatja, és a DTG-görbe tükörképeként viselkedik. A tömegvesztési lépések során a maximális intenzitásokat is mutatja. Ez bizonyítja a keletkezett vegyületek kölcsönhatását az IR-sugárral.

1. ábra: Hőmérsékletfüggő tömegváltozás (TGA, zöld), tömegváltozás sebessége (DTG, fekete) és Gram Schmidt-görbe (piros) a golyó sz. 1

Részletesebb összetételi eredmények FT-IR spektrummal

A lágyítószer-tartalom részletes elemzéséhez 2D FT-IR spektrumot vontak ki, és a gázfázisú könyvtárakkal összehasonlítva azonosították a keletkezett vegyületeket. A 266°C-on mért spektrum nagyfokú hasonlóságot mutatott a di-n-oktil-ftalát (DOP, kék) és a bisz(2-etilhexil)ftalát (DEHP, zöld) könyvtári spektrumával. Feltételezhető, hogy egyetlen vegyület vagy különböző ftalátok keveréke szabadult fel. Ez az összehasonlítás azonban egyértelműen jelzi, hogy a labda káros ftalátokat tartalmaz. A lágyítószerek azonosításához további elemzésekre van szükség.

2. ábra: A mért spektrum 266°C-on (piros) a di-n-oktil-ftalát (DOP, kék) és a bisz(2-etilhexil)ftalát (DEHP, zöld) könyvtári spektrumával összehasonlítva

Egy második golyót is vizsgáltak ugyanolyan mérési körülmények között. A PirolízisA pirolízis szerves vegyületek termikus bomlása inert atmoszférában.pirolízis viselkedésében egyértelmű különbség figyelhető meg. A két golyóminta 266 °C-on extrahált FT-IR spektrumának összehasonlítása teljesen eltérő rezgésmintákat mutat (lásd a 3. ábrát).

3. ábra: Hőmérsékletfüggő tömegváltozás (TGA) és tömegváltozás sebessége (DTG) a golyó sz. 1. (zöld) és a 2. számú golyó (kék)

A 2. számú golyó (kék) 266 °C-on mért spektrumának összehasonlítása a gázfázisú könyvtárral egyértelmű egyezést mutat a tributil-citrát spektrumával (zöld). A 2. számú golyó esetében a mérgező ftalát lágyítószereket nem mérgező citromsavészterrel helyettesítették, amely szintén lágyítószerként működik.

Tegye biztonságosabbá a sporteszközöket és a játékokat!

A polimerek kiáramlási és bomlási folyamatait hőelemzéssel lehet vizsgálni. A termogravimetria már 300 °C alatt jelzi a gázok felszabadulását. Csak az olyan fejlett gázelemzés, mint az FT-IR, képes azonosítani a felszabaduló gázokat.

A fenti példa megmagyarázza, hogyan lehet azonosítani a különböző lágyítószereket, és így megkülönböztetni a mérgező és nem mérgező adalékanyagokat. A PERSEUS® TG 209 F1 Libra® tökéletesen alkalmas arra, hogy segítsen biztonságosabbá tenni a sportcikkeket és játékokat számunkra és gyermekeink számára.