GBC Scientific Equipment de México

Introducción

Los problemas ambientales cobran cada vez mayor relevancia, mientras que los organismos reguladores alrededor del mundo están tratando de imponer directrices estrictas que logren regular a fabricantes e importadores de una cada vez más amplia gama de productos. La normativa europea WEEE/RoHS es solo un ejemplo, ya que todos y cada uno de los componentes de prácticamente todos los aparatos eléctricos deben contener niveles de plomo, cadmio, mercurio, cromo hexavalente y ciertos polímeros bromados por debajo de los límites establecidos como aceptables. Recientemente, ha aumentado la preocupación por la presencia de materiales nocivos en los juguetes.

Figura 1: El alto contenido de plomo en los juguetes importados puede causar enfermedades severas.

Para un niño, un juguete es un objeto con el cual tener contacto durante largos periodos, llevárselo a la boca e incluso tragarse (por supuesto, de forma involuntaria). Por lo tanto, es fundamental que los juguetes sean fabricados con materiales que no presenten ningún riesgo para la salud. El número de alertas sobre retiro de productos del mercado asociados a motivos de salud y seguridad se ha duplicado en los últimos cinco años, lo que quizás sea indicativo de una creciente presión que favorece una fabricación a bajo costo pero con un menor énfasis en la calidad/seguridad.

Solo en 2007, millones de juguetes en EE. UU. fueron retirados del mercado debido a los altos niveles de plomo, generalmente causados por pinturas a base de plomo. El plomo puede causar diversos problemas de salud graves, como dificultades de aprendizaje, insuficiencia renal, anemia e incluso daño cerebral irreversible.
Por lo tanto, es vital que los fabricantes, importadores y laboratorios gubernamentales dispongan de pruebas rápidas y confiables para analizar estos materiales.

Micro-XRF para análisis regulatorios

El microanálisis de fluorescencia de rayos X (micro-XRF) precisamente ofrece una solución para esta problemática. En un tiempo de análisis promedio de 30 s, es posible determinar rápidamente no solo los elementos presentes (desde el sodio hasta el uranio), sino también sus concentraciones (en porcentaje [%] y partes por millón [ppm]). La serie XGT de instrumentos de micro-XRF puede equiparse con múltiples haces de diferentes tamaños. Con un rango desde 1.2 mm hasta 10 µm, asegura que los elementos o características de diversas dimensiones puedan ser analizados de forma precisa, separada e individualmente. Esto último se torna particularmente importante en el caso de mediciones cuantitativas.

Los cálculos y calibraciones cuantitativos se basan en la suposición de que todos los rayos X inciden sobre la muestra y son absorbidos por ella. Si el componente es más pequeño que el haz de rayos X, esta suposición dejará de ser válida obteniéndose como consecuencia resultados incorrectos. Es de vital importancia señalar que estos serán falsos negativos, lo que permitirá que sean liberados al mercado juguetes potencialmente peligrosos.

En esta nota de aplicación, se analizan los resultados obtenidos en un sistema micro-XRF XGT, demostrando así cómo se utilizan el análisis puntual y la obtención de imágenes XRF para los fines de esta campaña de seguridad.

Resultados

Se analizó la composición elemental de un juguete con sospecha de contaminación por plomo (Figura 2) en diversas áreas del mismo. Si bien la mayoría de los puntos revelaron concentraciones nulas o insignificantes de plomo, hubo un área que fue motivo importante de preocupación. Al desarmar parcialmente el juguete, fue posible investigar con mayor profundidad el área en cuestión.

Figura 2: El juguete utilizado para el análisis, que muestra la región específica de preocupación antes y después del desarmado parcial.

El juguete, un robot de plástico con extremidades móviles y armas, incluye orugas de tracción fabricadas en un material polimérico negro. El análisis puntual (Figura 3) en la oruga de tracción izquierda muestra una concentración muy baja de plomo (52 ppm), que se encuentra dentro del límite de 600 ppm sugerido por la Comisión de Seguridad de Productos del Consumidor (CPSC) de EE. UU.

Sin embargo, la oruga de tracción revela un contenido de plomo de 3000 ppm, lo que representaría una grave amenaza para la salud de un niño.

Figura 3: Espectros XRF adquiridos a partir de las rugas de tracción izquierda y derecha.

Una imagen XRF de baja resolución (Figura 4) adquirida sobre cada una las orugas de tracción permite ilustra claramente la diferencia en la composición de las dos orugas: la de la izquierda muestra un contenido de plomo despreciable, mientras que la de la derecha tiene un contenido de plomo uniformemente alto.

Figura 4: Imagen óptica (izquierda) e imagen XRF de baja resolución (derecha) que muestra la distribución del plomo en las huellas de oruga.

Resumen:

La serie XGT-9000 de analizadores micro-XRF proporciona una plataforma para el análisis rápido y sencillo de elementos potencialmente nocivos en juguetes y otros bienes de consumo.

Las mediciones puntuales con diversos diámetros de haz de rayos X permiten realizar tanto macro como micro análisis; este último es especialmente útil para obtener datos cuantitativos correctos de componentes y características muy pequeños de un juguete. Se analizó el ejemplo de un juguete y se observaron altas concentraciones de plomo en ciertas porciones del mismo. La obtención de imágenes XRF nos permite analizar rápidamente áreas extensas para determinar la distribución de elementos, destacando las regiones con alto contenido de plomo.