13.05.2020 by Milena Riedl

Cum să detectați substanțele nocive din articolele sportive și jucării

Articolele sportive și jucăriile pentru copii sau animale de companie sunt adesea fabricate din materiale plastice flexibile. Unele exemple sunt jucăriile senzoriale de mestecat, figurinele de acțiune, precum și mingile de diferite tipuri. Un polimer frecvent utilizat pentru aceste aplicații este PVC (policlorură de vinil), deoarece poate fi făcut mai moale și mai flexibil prin adăugarea de plastifianți. Prin urmare, acestea se pot evapora sau pot fi clătite de salivă sau transpirație. Aflați cum să determinați și să identificați plastifianții!

De Dr. Carolin Fischer, Specialist în aplicații și Dr. Natalie Rudolph, Manager Business Field Polymer

Articolele sportive și jucăriile pentru copii sau animale de companie sunt adesea fabricate din materiale plastice flexibile. Unele exemple sunt jucăriile senzoriale de mestecat, figurinele de acțiune, precum și mingile de diferite tipuri. Un polimer frecvent utilizat pentru aceste aplicații este PVC (policlorura de vinil), deoarece poate fi făcut mai moale și mai flexibil prin adăugarea de plastifianți. Acești compuși nu sunt legați covalent de lanțul polimeric. Prin urmare, se pot evapora sau pot fi spălați de salivă sau transpirație. Această emanație sau difuzie a plastifianților poate fi dăunătoare.

Un astfel de exemplu este familia de ftalați, despre care se știe că provoacă o serie de riscuri pentru sănătate. Acestea acționează ca niște hormoni și s-a demonstrat că provoacă leziuni hepatice, infertilitate, diabet, cancer și multe altele. Prin urmare, Uniunea Europeană a interzis o serie de ftalați în produsele care intră în contact cu alimentele, în jucării, în articole pentru copii și în consumabilele medicale prin regulamentul REACH, care este în vigoare din 2007.

Componentele nocive pot fi detectate prin analiză termică

Analiza termică poate fi utilizată pentru a detecta plastifianții din polimeri. Prin intermediul analizei TGA-FT-IR, este posibil nu numai să se identifice tipul de plastifiant utilizat, ci și să se analizeze produsele în ceea ce privește conținutul lor de plastifiant.

În următorul caz de utilizare, stratul de suprafață al diferitelor mingi de jucărie a fost tăiat în small bucăți și măsurat cu PERSEUS®TG 209 F1 Libra®. Tabelul următor oferă o prezentare generală a condițiilor de măsurare:

Detectarea conținutului de plastifiant cu TG 209 F1 Libra®

Figura 1 arată că bila inspectată prezintă mai multe etape de pierdere de masă în timpul pirolizei. Aceste etape de pierdere de masă rezultă din evaporarea plastifiantului sau a altor aditivi organici și, în cele din urmă, din PirolizaPiroliza este descompunerea termică a compușilor organici într-o atmosferă inertă.piroliza polimerului în intervalul de temperatură cuprins între 200°C și 500°C.

Curba Gram Schmidt (în roșu) arată intensitățile IR globale și se comportă ca o imagine în oglindă a curbei DTG. Aceasta arată, de asemenea, intensități maxime în timpul etapelor de pierdere de masă. Acest lucru dovedește interacțiunea compușilor evoluați cu fasciculul IR.

Figura 1: Modificarea masei în funcție de temperatură (TGA, verde), rata de modificare a masei (DTG, negru) și curba Gram Schmidt (roșu) a bilei nr. 1

Rezultate mai detaliate privind compoziția cu un spectru FT-IR

Pentru analiza detaliată a plastifiantului conținut, a fost extras un spectru FT-IR 2D și comparat cu bibliotecile de fază gazoasă pentru a identifica compușii evoluați. S-a constatat o mare similitudine între spectrul la 266°C și spectrele de bibliotecă ale di-n-octilftalatului (DOP, albastru) și bis(2-etilhexil)ftalatului (DEHP, verde). Se poate presupune că a fost eliberat un singur compus sau un amestec de ftalați diferiți. Cu toate acestea, această comparație indică în mod clar că mingea conține ftalați nocivi. Sunt necesare analize suplimentare pentru a identifica plastifianții.

Figura 2: Spectrul măsurat la 266°C (roșu) în comparație cu spectrele de bibliotecă ale di-n-octilftalatului (DOP, albastru) și bis(2-etilhexil)ftalatului (DEHP, verde)

O a doua bilă a fost investigată în aceleași condiții de măsurare. O diferență clară poate fi observată în comportamentul pirolizei. Compararea spectrelor FT-IR extrase pentru cele două probe de bile, ambele extrase la 266°C, arată modele de VibrațiiUn proces mecanic de oscilație se numește vibrație. Vibrația este un fenomen mecanic prin care au loc oscilații în jurul unui punct de echilibru. În multe cazuri, vibrația este nedorită, irosind energie și creând sunete nedorite. De exemplu, mișcările vibratorii ale motoarelor, ale motoarelor electrice sau ale oricărui dispozitiv mecanic în funcțiune sunt de obicei nedorite. Astfel de vibrații pot fi cauzate de dezechilibrele părților rotative, de frecarea neuniformă sau de angrenarea dinților angrenajului. Proiectarea atentă minimizează de obicei vibrațiile nedorite.vibrații complet diferite (a se vedea figura 3).

Figura 3: Variația masei în funcție de temperatură (TGA) și rata de variație a masei (DTG) a bilei nr. 1 (verde) și a bilei nr. 2 (albastru)

Compararea spectrelor la 266°C ale bilei nr. 2 (albastru) cu biblioteca în fază gazoasă oferă o concordanță clară cu spectrul citratului de tributil (verde). Pentru mingea nr. 2, plastifianții toxici de tip ftalat au fost înlocuiți cu ester citric netoxic, care acționează și ca plastifiant.

Faceți ca articolele sportive și jucăriile să fie mai sigure!

Procesele de degazare și Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere a polimerilor pot fi investigate prin analiză termică. Termogravimetria indică eliberarea de gaze deja sub 300°C. Numai analiza gazelor evoluate, cum ar fi FT-IR, poate identifica gazele eliberate.

Exemplul de mai sus explică modul de identificare a diferiților plastifianți utilizați și, prin urmare, de diferențiere între aditivii toxici și cei netoxici. PERSEUS®TG 209 F1 Libra® este perfect adaptat pentru a contribui la creșterea siguranței produselor sportive și a jucăriilor pentru noi și copiii noștri.