스포츠용품 및 장난감에서 유해 물질을 감지하는 방법

어린이 또는 반려동물을 위한 스포츠 용품과 장난감은 유연한 플라스틱으로 만들어지는 경우가 많습니다. 감각 씹는 장난감, 액션 피규어, 다양한 종류의 공 등이 그 예입니다. 이러한 용도에 사용되는 일반적인 폴리머는 가소제를 첨가하여 더 부드럽고 유연하게 만들 수 있는 PVC(폴리염화비닐)입니다. 이러한 화합물은 폴리머 사슬에 공유 결합되어 있지 않습니다. 따라서 침이나 땀에 의해 증발하거나 씻어낼 수 있습니다. 이러한 가소제의 가스 방출 또는 확산은 유해할 수 있습니다.

여러 가지 건강상의 위험을 유발하는 것으로 알려진 프탈레이트 계열이 대표적인 예입니다. 프탈레이트는 호르몬처럼 작용하여 간 손상, 불임, 당뇨병, 암 등을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 유럽연합은 2007년부터 시행 중인 REACH 규정에서 식품과 접촉하는 제품, 장난감, 유아용품 및 의료용품에 프탈레이트 사용을 금지하고 있습니다.

열 분석을 통해 유해 성분을 감지할 수 있습니다

열 분석은 폴리머의 가소제를 검출하는 데 사용할 수 있습니다. TGA-FT-IR 분석을 통해 사용된 가소제의 종류를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 가소제 함량과 관련하여 제품을 분석할 수도 있습니다.

다음 사용 사례에서는 다양한 장난감 공의 표면층을 small 조각으로 잘라 PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^® 로 측정했습니다. 다음 표는 측정 조건에 대한 개요를 보여줍니다:

TG 209로 가소제 함량 감지 F1 Libra^®

그림 1은 검사된 볼이 열분해 과정에서 여러 단계의 질량 손실이 있음을 보여줍니다. 이러한 질량 손실 단계는 가소제 또는 기타 유기 첨가제의 증발과 최종적으로 200°C에서 500°C 사이의 온도 범위에서 폴리머의 열분해로 인해 발생합니다.

그램 슈미트 곡선(빨간색)은 전체 IR 강도를 표시하며 DTG 곡선의 거울 이미지처럼 작동합니다. 또한 질량 손실 단계의 최대 강도를 보여줍니다. 이는 진화한 화합물과 IR 빔의 상호 작용을 증명합니다.

FT-IR 스펙트럼으로 더 자세한 구성 결과 확인

함유된 가소제에 대한 자세한 분석을 위해 2D FT-IR 스펙트럼을 추출하고 기체상 라이브러리와 비교하여 진화한 화합물을 식별했습니다. 266°C의 스펙트럼에서 디-엔-옥틸프탈레이트(DOP, 파란색) 및 비스(2-에틸헥실)프탈레이트(DEHP, 녹색)의 라이브러리 스펙트럼과 높은 유사성이 발견되었습니다. 단일 화합물 또는 서로 다른 프탈레이트의 혼합물이 방출되었다고 가정할 수 있습니다. 그러나 이 비교는 공에 유해한 프탈레이트가 포함되어 있음을 분명히 나타냅니다. 가소제를 확인하려면 추가 분석이 필요합니다.

두 번째 공은 동일한 측정 조건에서 조사되었습니다. 열분해 거동에서 분명한 차이를 관찰할 수 있습니다. 266°C에서 추출한 두 공 샘플의 추출된 FT-IR 스펙트럼을 비교하면 완전히 다른 진동 패턴을 보여줍니다(그림 3 참조).

2번 볼(파란색)의 266°C 스펙트럼을 기체상 라이브러리와 비교하면 트리부틸 시트르산염(녹색)의 스펙트럼과 명확하게 일치합니다. 2번 공의 경우 독성이 있는 프탈레이트 가소제를 무독성 구연산 에스테르로 대체했으며, 이는 가소제 역할도 합니다.

스포츠 용품과 장난감을 더 안전하게 만드세요!

폴리머의 가스 방출 및 분해 과정은 열 분석을 통해 조사할 수 있습니다. 열 중량 분석은 이미 300°C 이하의 가스가 방출되는 것을 나타냅니다. FT-IR과 같은 진화된 가스 분석만이 방출된 가스를 식별할 수 있습니다.

위의 예는 사용된 다양한 가소제를 식별하여 독성 첨가제와 무독성 첨가제를 구별하는 방법을 설명합니다. PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^® 는 우리와 우리 아이들을 위해 더 안전한 스포츠 용품과 장난감을 만드는 데 완벽하게 적합합니다.