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Weichmacher
Man kann sie in Kinderspielzeug aus Plastik, Kunststoffverpackungen, Dichtungsmaterial, Buntstiften, Schminkartikeln, Freizeitartikeln oder auch Lacken finden. Im Prinzip überall da, wo Kunststoff geschmeidig gemacht und elastisch gehalten werden sollen.
Viele Weichmacher sind nicht fest über chemische Bindungen an das Material gebunden und haben deshalb die Eigenschaft, nach und nach aus dem Produkt zu entweichen. So gelangen sie in die Umwelt. Diese Migration geschieht auf unterschiedlichen Wegen. Sie werden durch Flüssigkeiten aus dem Material herausgelöst. Das kann durch die Lebensmittel auf dem Teller aus Kunsstoff geschehen, durch den Kontakt mit schwitziger Haut bei Schuhen oder Handschuhen, durch Speichel, wenn das Kind z.B. an der Puppe, dem Buntstift oder dem Wassertierchen aus Plastik herumkaut.
Zum anderen können die Weichmacher aus dem Produkt ausgasen. Das wird durch Wärme und Sonneneinstrahlung begünstigt. Dies geschieht z.B im Wohnraum bei aufgeschäumten Tapeten, PVC Bodenbelägen, Kunststoffkabeln und ähnlichen Produkten. Aber auch bei den Wasserspielzeugen und Schwimmflügeln, die am See in der Sonne braten.
Kunststoffe, die im Haushalt mit Lebensmitteln in Berührung kommen, sind ebenfalls ein wichtiges Thema und unterliegen besonderen Bestimmungen. Es muss sichergestellt werden, dass keine giftigen Verbindungen von der Verpackung in das Lebensmittel übergehen. Von besonderem Interesse ist diese Regelung für Trinkflaschen aus Plastik für Kinder, da hier das Lebensmittel ggf. über einen längeren Zeitraum im Kontakt mit dem Kunststoff steht. Doseninnenbeschichtungen oder BigBags aus Kunststoff sind hier ebenfalls zu nennen.
Die Gruppe der Weichmacher ist sehr groß, und sie unterscheiden sich auch aus chemischer Sicht deutlich. Man kann die Weichmacher in folgende Gruppen einteilen:
Phthalate und seine Ersatzstoffe
Die Phthalate sind aktuell mengenmäßig die größte Gruppe der Weichmacher. Sie werden weltweit eingesetzt. Dabei handelt es sich um die Ester der Phthalsäure. Diese Gruppe umfasst eine Vielzahl von Verbindungen. Sie sind relativ günstig in der Herstellung und die Einsatzgebiete sind vielfältig. Eine große Zahl dieser Verbindungen wurden mittlerweile als gesundheitsgefährdend eingestuft. Zum Teil sind sie reproduktionstoxisch (=fruchtbarkeitsschädigend) oder haben eine östrogene Wirkung.
In der Gruppe der Phthalate gibt es einige Verbindungen die besonders häufig genannt werden.
Das Diethylhexylphthalat (DEHP), Dibuthylphtalat (DBP) und das Benzylbuthylphthalat (BBP) werden häufig für PVC eingesetzt. Außerdem werden sie in der Medizin verwendet, beispielsweise in Sonden, Magensonden oder Infusionsschläuchen. Das Dibuthylphtalat (DBP) wird außerdem für die Ummantelung von Medikamenten benutzt, die erst im Darm wirken sollen damit sie die magensäure unbeschadet überstehen. Das Benzvlbuthylphthalat (BBP) findet sich neben dem PVC auch noch in Verpackungsmaterial oder in der Automobilindustrie.
Phthalate stellen eine Belastung der Umwelt dar und sind als Risiko für die Gesundheit der Menschen erkannt worden, zum einen, weil sie in so großen Mengen in die Umwelt ausgebracht wurden und nun quasi überall zu finden sind; zum anderen hat sich der Kenntnisstand über die Eigenschaften der Phthalate signifikant verbessert. Im Jahre 2000 wurden diese Verbindungen als frucht- und fruchtbarkeitsschädigend eingestuft und sind mittlerweile für Kinderspielzeug verboten. In vielen Bereichen wurden phthalathaltige Materialien ersetzt, beispielsweise die Schläuche, die bei der Herstellung von Olivenöl zum Einsatz kamen. Dennoch gibt es immer wieder auch positive Befunde wie im Plastikspielzeug aus dem außereuropäischen Ausland. Dabei ist das Risiko des Übergangs in das Lebensmittel umso höher, je fetthaltiger das Lebensmittel ist. Phthalate sind schlecht wasserlöslich aber gut löslich in Alkohol oder der Fettphase von Lebensmitteln.
Ersatzchemikalien für die Phthalate sind neben den Polyadipaten die Stoffe Hexamoll DINCH (1,,2-Cyclohexandicarbonsäurediisononylester), Mesamoll II und die Ester der Adipinsäure. Hexamoll DINCH wurde vorzugsweise für den Einsatz in Medizinprodukten und für die Verpackungsmaterialien von Lebensmitteln entwickelt. Mesamoll hingegen finden wir in PVC-Belägen.
ESBO
ESBO (epoxidiertes Sojabohnenöl) wird sowohl als Weichmacher oder auch zum stabilisieren von PVC eingesetzt. In der Vergangenheit wurde es häufig in den Deckeldichtungen von sogenannten Twist-off-Gläsern gefunden. Es besteht die Möglichkeit, dass es aus den Schraubdeckeln in das Lebensmittel diffundiert. ESBO zeichnet sich dadurch aus, dass es relativ hitzebeständig ist. Nachteilig ist, dass es nach und nach freigesetzt wird. Das ESBO ist lipophil (fettlöslich) was dazu führt, dass besonders fetthaltige Lebensmittel von einem Übergang in die Nahrung betroffen sind.
Polychlorierte Biphenyle
Polychlorierte Biphenyle (PCB) gelten als giftig und krebsauslösend. Es handelt sich dabei um organische Chlorverbindungen. Seit den 80er Jahren gehören sie zum sogenannten „dreckigen Dutzend“, welche seit dem Jahr 2001 weltweit verboten sind (Stockholmer Konvention). Früher wurden sie als Hydraulikflüssigkeit, für Transformatoren oder auch als Weichmacher in Lacken und Farben eingesetzt.
Adipate
Adiapate werden vornehmlich zum stabilisieren von Weich-PVC eingesetzt. Chemisch handelt es sich um die Ester von Carbonsäuren. Adipate sind weit weniger giftig als Phthalate und werden als Ersatz für diese eingesetzt.
Polyadipate
Diese Polymer-Weichmacher sind zu unterscheiden von den Adipaten. Es handelt sich hier selbst um Polymer, wie auch der Kunststoff, jedoch ohne Quervernetzung und mit kürzerer Länge der Polymerkette. Im Zuge der kritischeren Betrachung von Phthalaten wurden die Polyadipate als Ersatz entwickelt.
Polyadipate werden für eine große Anzahl von Polymeren verwendet, einschließlich PVC, VC-Copolymere, NBR-Kautschuk und Polyurethane. Man findet diese Weichmacher häufig in Folien zur Lebensmittelverpackung. Sie sind deshalb Routineparameter für die Analyse solcher Folien.
DEHA
DEHA (Diethylhexyladipat) gilt ebenso wie ATCB als wenig giftig. Es wird hauptsächlich für Kautschuk oder PVC eingesetzt. DEHA macht das Produkt besonders kälteelastisch und lichtstabil.
Citrate
Dabei handelt es sich um die Ester der Zitronensäure. Sie werden vielfältig eingesetzt. Unter Anderem für Vinylfolien und Vinylharze. Man kann sie in medizinischen Geräten, Spielzeug, Baby-Schnuller oder Verpackungsfolien finden.
ATBC
ATBC (Acetyltributylcitrat) gehört zu der Gruppe der Citrate und gilt als unbedenklicher Ersatz für einige Phthalat Weichmacher. Es wird insbesondere als Austauschprodukt von DEHP und DIPN in PVC Kunststoffen verwendet.
Sebazate
Bekanntester Vertreter dieser Gruppe ist das Dibutylsebazat. Wegen seiner geringen Toxität wird es Verpackungsmaterialien und Folien für Lebensmitteln bevorzugt.
Bisphenol A
Bisphenol A ist kein Weichmacher im eigentlichen Sinne wird aber häufig zusammen mit diesen genannt. Eigentlich ist es ein Ausgangsprodukt in der Kunststoffindustrie. Es kommt in vielen Alltagsgegenständen wie Kunststoffen oder auch Thermopapier für Kassenbons vor. Auf den menschlichen Körper hat es eine hormonelle Wirkung. Für Produkte für Kleinkinder ist es jetzt schon verboten. In Thermopapier darf die Chemikalie ab 2020 nicht mehr verwendet werden. Im Dezember 2017 wurde die Chemikalie von der Europäische Chemikalienagentur als besonders besorgniserregend eingestuft (SVHC). Studien hatten gezeigt, dass Bisphenol A auch eine Wirkung auf Frösche und Amphibien hat und deren Fortpflanzung beeinträchtigt. Es ist damit als schädlich für Mensch und Umwelt eingestuft. Aus diesem Grund steht die Substanz seit Januar 2018 auf der sogenannten REACH Kandidatenliste.
Weitere Weichmacher Gruppen sind die Phosphate.
Weichmacher Analytik
Mit den Analysentechniken Gaschromatographie/Massenspektrometrie und HPLC/Massenspektrometrie wird ein breites Spektrum von Weichmachern in den verschiedensten Materialien analysiert und nachgewiesen. Das große Problem dieser Analytik ist der Blindwert im Labor. Diese gilt insbesondere für die Phthalate. Viele Materialien, die im Labor verwendet werden, enthalten Weichmacher. Dabei kann es sich um Behältnisse handeln, um Schläuche, Klemmen oder Dichtungen. Auch weichmacherhaltige PVC-Fußböden sind in Laboratorien noch anzufinden. Eine weitere Quelle für die Querkontamination bei der Analyse sind die Lösungsmittel. Hier muss auf besondere Reinheit geachtet oder diese durch Redestillation hergestellt werden. Die offensichtlichen Eintragsquellen im Labor können meistens erkannt und durch weichmacherfreie Materialien ersetzt werden. Es gibt jedoch auch mehr oder weniger versteckte Eintragsquellen wie beispielsweise Dichtungen in Analysengeräten. Wenn also ein Laborblindwert existiert, und beim Einsatz der hochempfindlichen Messtechnik ist dies häufig der Fall, so muss dieser mit ausreichender statistischer Sicherheit bestimmt werden. Ein Wirkstoffsignal aus einer untersuchten Probe muss sich signifikant von diesem Blindwertsignal unterscheiden.
Die Laboratorien von my-lab International sind mit dieser Problematik vertraut und liefern sichere Analysenwerte. Neben der direkten Untersuchung von Hausstaub, Wasser, Luft und Materialproben bietet my-lab International Migrationsprüfungen an für Materialien, die dazu gedacht sind, mit Lebensmitteln in Kontakt zu kommen. Beispiele sind Folien, Kunststoffbecher oder auch Kunststoffbesteck.
Weichmacher Analysen von my-lab International
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Weichmacher / Phthalate (SVHC) in MaterialMCSV1 Downloads: |
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Lacke und Kunststoff: Schwermetalle – Pb, Cd, Hg und Brom mittels RFA (Röntgenfluoreszens Analyse)MACZ4 Downloads: |
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Globalmigration 10% EthanolZKE01 |
Bei Fragen zu Weichmachern, deren Analytik und Nachweis in Kunststoffen und Lebensmitteln beraten wir Sie gerne:
Kontakt: mail@my-lab.com
Tel.: 030 233215800
Bildnachweis:
- Titelbild + Beitragsbild | Quelle: my-lab International | Modifiziert von my-lab International
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softeners
They can be found in plastic toys, plastic packaging, sealing materials, colored pencils, make-up articles or lacquers. In principle, everywhere where plastic is to be made smooth and elastic.
Many plasticizers are not firmly bounded to the material by chemical bonds and therefore the chemicals might evaporate step by step. This is how they get into the environment. This migration occurs in different ways. On the one hand they are solved from the material by liquids. This can be done by food on the plastic plate, by the contact with sweaty skin in shoes or gloves, by saliva, if the child chews on the colored pencil or the water animal made of plastic.
On the other hand, the softeners can be emitted from the product. This is promoted by heat and solar radiation. This is done, for example, in the living room with foamed wallpaper, PVC floor coverings, plastic cables and similar products.
Plastics that comes into contact with food are subjected to special regulations to ensure that no toxic compounds pass from the packaging into the food. Of special interest at this regulation are plastic bottles for drinking water, because here the food is possibly in contact with the plastic for a long period of time. Can coatings or plastic big bags are also mentioned here.
The group of plasticizers is very large, and they also differ significantly from a chemical viewpoint. The plasticizers can be divided into the following groups:
Phthalates and their substitutes
The phthalates are currently the largest group of plasticizers. They are used worldwide. These are the esters of phthalic acid. This group includes a large variety of compounds. They are relatively cheap to manufacture and there is a wide field of applications. A large number of these compounds have now been classified as hazardous to health. In some cases they are toxic to reproduction (fertility-damaging) or have an estrogenic effect.
Within the group of phthalates, there are some compounds which are frequently mentioned in magazines or news papers.
Diethylhexylphthalate (DEHP), Dibuthylphthalate (DBP) and Benzylbuthylphthalate (BBP) are often used for PVC. Moreover, they are used in medicine, for example in probes, stomach probes or infusion tubes. Dibutyl phthalate (DBP) is also used for the coatings of medicine, which are effective in the intestine, so that they can pass the stomach without any effect. Apart from the PVC benzylbuthyl phthalate (BBP) is also found in packaging materials or in the automotive materials.
Phthalates have been recognized as a risk for our health. On the one hand because they have been released into the environment in such large quantities and can be found almost everywhere now. On the other hand the knowledge about the properties of the phthalates has significantly improved. In 2000 these compounds were classified as fertility-damaging and are now prohibited for children’s toys. In many areas phthalate containing materials have been replaced, for example the tubes used in the production of olive oil. Nevertheless there are always positive findings like in plastic toys from outside Europe. The higher the fat content of the food, the higher the risk of a change into the food. Phthalates are poorly water soluble but highly soluble in alcohol or the fatty phase of food.
Substitute chemicals for the phthalates are, besides the polyadipates, the substances hexamoll, DINCH (1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diisononyl ester), mesamoll II and the esters of adipic acid. Hexamoll DINCH was preferably developed for the use in medical products and for food packaging materials. Mesamoll, on the other hand, is found in PVC floor coverings.
ESBO
ESBO (epoxidized soybean oil) is used twice as a plasticiser or to stabilize PVC. In the past it was often found in the coverings of so-called twist-off glasses. There is the possibility that it diffuses from the screw caps into the food. ESBO is characterized by the fact that it is relatively heat-resistant. The ESBO is lipophilic (fat soluble). Therefore especially fatty foods are affected by a transition.
Adipates
Adiapates are primarily used to stabilize soft PVC. Chemically, these are the esters of carboxylic acids. Adipates are far less toxic than phthalates and are used as a substitute for these.
Polyadipates
These polymer softeners must be distinguished from the adipates. It is itself a polymer but without cross-linking and with a shorter length of the polymer chain. The polyadipates were developed to substitute the phthalates.
Polyadipates are used for a large number of polymers including PVC, VC copolymers, NBR rubber and polyurethanes. These plasticizers are often found in films for food packaging. They are therefore routine parameters for the analysis of such films.
DEHA
DEHA (diethylhexyl adipate) as well as ATCB are considered to be less toxic. It is mainly used for rubber or PVC. DEHA makes the product particularly cold-elastic and light-stable.
Citrate
These are the esters of citric acid. They are widely used. Among other things, for vinyl films and vinyl resins. You can find them in medical devices, toys, baby pacifiers or packaging foils.
ATBC
ATBC (acetyltributyl citrate) belongs to the group of citrates and is considered a safe substitute for some phthalate plasticizers. It is used as an exchange product of DEHP and DIPN in PVC plastics.
Sebacates
The most prominent representative of this group is the dibutyl sebacate. Because of its low toxicity, it is preferred for packaging materials and foils for food.
Bisphenol A
Bisphenol A is not a softener in the general sense but is frequently mentioned together with them. It is a raw material in the plastics industry. It is used in many everyday items, such as plastic or thermos paper for receipts. On the human body it has a hormonal effect. It is now forbidden for products for kids and babies.
Further groups of softeners are the phosphates.
Plasticizer analysis
The analytical techniques of gas chromatography / mass spectrometry and HPLC / mass spectrometry are used to analyze and detect a wide range of plasticizers in various materials. The big problem of this analysis is the blank value in the laboratory. Softeners applies everywhere – also in the laboratory. Many materials used in the laboratory contain plasticizers. These can be containers for hoses, clamps or seals. Plasticized PVC flooring is also found in laboratories. Another source of cross ncontamination for this analysis are the solvents. Special care must be taken here, or these must be prepared by redestillation. The obvious sources of plasticizers within the laboratory can usually be recognized and replaced by plasticizer free materials. However, there are also more or less hidden sources of input, such as seals in analytical instruments.
If a laboratory blind value exists, and when using highly sensitive measurement techniques, this is frequently the case, then this must be determined with sufficient statistical certainty. An active substance signal from a tested sample must differ with statistic significance from this blank value signal.
The laboratories of my-lab International are familiar with this problem and provide reliable analytical values. In addition to the direct examination of house dust, water, air and material samples, my-lab International offers migration tests for materials that are in contact with foodstuffs. Examples are foils, plastic cups or plastic cutlery.
Plasticizer analysis from my-lab International
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Phthalates (SVHC) in materialMCSV1 |
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plastics: Pb, Cd, Hg and bromine by XRF ( X-ray fluorescence analysis)MACZ4 |
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global migration 10% EthanolZKE01 |
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