Lebensmittelechtes Silikon für Dichtungen von Trinkgefäßen

Eine Silikondichtung mag zwar eines der kleinsten Teile einer Wasserflasche oder eines Trinkbechers sein, aber sie kann darüber entscheiden, ob das gesamte Produkt funktioniert oder nicht.

Der Edelstahlkorpus mag hochwertig verarbeitet sein. Der Deckel mag edel wirken. Die Flasche mag den Wärmetest bestehen. Doch wenn der Silikondichtungsring aus einem ungeeigneten Material besteht, die falsche Größe hat, schwer zu reinigen ist oder fehlerhaft montiert wurde, kann dies zu Undichtigkeiten, Geruchsbildung, lockerem Sitz, Verformungen oder Kundenreklamationen führen.

Bei wiederverwendbaren Trinkgefäßen befinden sich Silikondichtungen üblicherweise in Deckeln, um Trinköffnungen, unter Ventilen oder zwischen den einzelnen Bauteilen. Ihre Funktion ist im Prinzip einfach: Sie erzeugen genügend Druck zwischen zwei Oberflächen, um das Durchdringen von Flüssigkeit zu verhindern.

In der Praxis hängt eine gute Abdichtung von weit mehr ab, als lediglich von der Verwendung eines als lebensmittelgeeignetes Silikon bezeichneten Materials.

Die konkrete Silikonzusammensetzung, die Geometrie der Dichtung, die Härte, die Kompressionsfähigkeit, die Produktionskonsistenz, die Anforderungen an den Lebensmittelkontakt und die vorgesehenen Einsatzbedingungen spielen alle eine Rolle.

Was lebensmittelechtes Silikon wirklich bedeutet

Der Begriff „lebensmittelgeeignetes Silikon“ wird in Produktbeschreibungen häufig verwendet, sollte aber nicht als einheitliche Materialklasse oder als weltweit gültiges Zertifikat betrachtet werden.

Verschiedene Märkte wenden unterschiedliche regulatorische Rahmenbedingungen an. In den Vereinigten Staaten können wiederverwendbare Gummiartikel unter 21 CFR 177.2600 fallen , was Silikonbasispolymere zu den in Gummiartikeln für den wiederholten Lebensmittelkontakt verwendeten Stoffen zählt. In Europa müssen alle Lebensmittelkontaktmaterialien den allgemeinen Sicherheitsgrundsätzen der Verordnung EG Nr. 1935/2004 entsprechen . Deutschland nutzt zudem die BfR-Empfehlungen für Lebensmittelkontaktmaterialien als wichtige technische Referenz für Materialien wie Silikon.

Eine professionellere Frage lautet daher nicht:

Ist dieses Silikon lebensmittelecht?

Die besseren Fragen lauten:

• Welche genaue Silikonzusammensetzung wird verwendet?
• Welche Bestandteile kommen mit dem Getränk in Kontakt?
• Welchen Temperaturen wird die Dichtung ausgesetzt sein?
• Ist das Produkt für den wiederholten Gebrauch bestimmt?
• In welchen Markt wird das Produkt eingeführt?
• Welche Prüfberichte oder Erklärungen untermauern die wesentliche Behauptung?

Die Materialbezeichnung allein genügt nicht.

Warum Trinkgefäße Silikondichtungen benötigen

Ein Flaschenverschluss besteht üblicherweise aus relativ starren Komponenten aus Materialien wie PP, Tritan oder anderen Polymeren. Diese starren Teile allein können jedoch nicht immer einen zuverlässigen, flüssigkeitsdichten Verschluss gewährleisten, da zwischen den Kontaktflächen geringe Maßtoleranzen bestehen bleiben.

Eine Silikondichtung füllt diesen Spalt.

Beim Festziehen oder Zusammenbauen des Deckels wird die Dichtung komprimiert und erzeugt Anpressdruck zwischen den Oberflächen. Dies verhindert, dass Flüssigkeit durch Gewinde, Deckelverbindungen, Strohhalmöffnungen, Ventile oder andere Schnittstellen austritt.

Silikonelastomere eignen sich hervorragend für Dichtungen, da sie Flexibilität mit Hitzebeständigkeit und Alterungsbeständigkeit vereinen. Wacker beschreibt Silikonelastomere als flexibel über einen weiten Temperaturbereich und beständig gegen Hitze und Alterung, während die Dichtungsanwendungen des Unternehmens die Dichtungsfähigkeit und Langlebigkeit von Silikon unterstreichen.

Silikon kann bei Trinkgefäßen verwendet werden in:

Die Dichtung mag klein sein, aber ihr Versagen kann das gesamte Produkt beeinträchtigen.

Auslaufsichere Leistung ist ein System

Ein häufiger Fehler bei der Beschaffung ist die Annahme, dass die Verwendung von Silikon einen Deckel automatisch auslaufsicher macht.

Es tut nicht.

Die Dichtheit hängt von der Wechselwirkung zwischen folgenden Faktoren ab:

• Silikonformulierung
• Härte der Dichtung
• Dichtungsabmessungen
• Komprimierungsstufe
• Deckelgeometrie
• Flaschenmundtoleranz
• Montagegenauigkeit
• Oberflächengüte
• Temperatur
• Interner Druck
• User-Betrieb

Eine zu kleine Dichtung erzeugt möglicherweise nicht genügend Anpressdruck. Eine zu große Dichtung kann sich verdrehen, verformen oder die Montage erschweren. Zu hoher Anpressdruck kann zudem die Verformung beschleunigen, während zu geringer Anpressdruck zu Undichtigkeiten führen kann.

Deshalb sollte ein auslaufsicherer Deckel als komplettes mechanisches System entwickelt werden und nicht als eine Sammlung einzeln akzeptabler Materialien.

Eine gute Silikondichtung kann einen schlecht konstruierten Deckel nicht ausgleichen.

Die Härte beeinflusst die Dichtung

Silikon ist in verschiedenen Härtegraden erhältlich, die üblicherweise mit der Shore-A-Härte gemessen werden.

Eine weichere Dichtung kann sich leichter verformen und Oberflächenunebenheiten besser ausgleichen. Eine härtere Dichtung bietet zwar eine höhere Formstabilität, erfordert aber unter Umständen eine höhere Anpresskraft, um eine wirksame Abdichtung zu gewährleisten.

Es gibt keine allgemein ideale Härte für Dichtungen von Trinkgefäßen.

Die richtige Auswahl hängt von Folgendem ab:

• Dichtungsquerschnitt
• Nutmaße
• Kompressionsabstand
• Deckel-Schließkraft
• Flaschenmundtoleranz
• Vorgesehene Temperatur
• Häufigkeit des Öffnens und Schließens
• Ob die Dichtung abnehmbar sein muss

Kommerzielle Silikonmaterialien können in verschiedenen Härtebereichen hergestellt werden. Beispielsweise weist ein flüssiger Silikonkautschuk der Marke Wacker eine Shore-A-Härte von etwa 50 und einen Einsatztemperaturbereich von -55 °C bis +210 °C auf. Dies verdeutlicht, dass die Eigenschaften von Silikon je nach spezifischer Zusammensetzung und nicht allein aufgrund der allgemeinen Bezeichnung „Silikon“ variieren.

Bei der Entwicklung von Trinkgefäßen ist der richtige Ansatz, die Materialhärte auf die tatsächliche Deckelgeometrie und die Leistungsanforderungen abzustimmen.

Die Kompression bestimmt den Leckwiderstand

Eine Dichtung dichtet ab, weil sie komprimiert wird.

Bei zu geringer Kompression kann Flüssigkeit durch die Grenzfläche eindringen. Bei zu hoher Kompression kann sich die Dichtung verformen, die Montage erschweren oder sie kann ihre ursprüngliche Form schneller verlieren.

Die ideale Kompression hängt von der gesamten Struktur ab.

Beispielsweise kann sich die Hauptdichtung eines Deckels an einer Weithalsflasche anders verhalten als eine dünne Silikondichtung im Inneren eines Klappstrohhalmmechanismus.

Diese Fehler verdeutlichen, warum Käufer mehr bewerten sollten, als nur ob ein Produkt einen kurzen Test besteht, bei dem es auf dem Kopf steht.

Wiederholtes Öffnen, Temperaturwechsel, Waschen und Lagern können Schwächen aufdecken, die bei einer neuen Probe nicht sofort sichtbar sind.

Die Einhaltung der Vorschriften für Lebensmittelkontaktmaterialien ist formelspezifisch.

Nicht jede Silikonformulierung ist automatisch für den wiederholten Kontakt mit Lebensmitteln geeignet.

Silikonelastomere können Polymere, Katalysatoren, Vernetzungsmittel, Füllstoffe, Pigmente und andere verarbeitungsbedingte Substanzen enthalten. Ihre Akzeptanz hängt von der Rezeptur, dem Herstellungsverfahren, den vorgesehenen Einsatzbedingungen und den geltenden Marktanforderungen ab.

Gemäß den US-Vorschriften ( 21 CFR 177.2600) für wiederverwendbare Gummiartikel werden die zulässigen Stoffkategorien und die Anforderungen an Extraktstoffe für Gummiartikel, die für den wiederholten Kontakt mit wässrigen oder fetthaltigen Lebensmitteln bestimmt sind, festgelegt. Silikonbasispolymere sind ausdrücklich unter den aufgeführten Elastomeren aufgeführt.

Aus diesem Grund sollte die Aussage FDA-konformes Silikon nicht leichtfertig als Ersatz für tatsächliche Material- und Konformitätsdokumente verwendet werden.

Bei einem B2B-Projekt sollten Käufer die tatsächliche Zusammensetzung und die entsprechenden Unterlagen überprüfen, anstatt sich nur auf die allgemeine Aussage eines Lieferanten zu verlassen, dass die Dichtung lebensmittelecht sei.

Europäische Regeln brauchen mehr Kontext

Für den europäischen Markt müssen alle Lebensmittelkontaktmaterialien den Grundprinzipien der Verordnung EG Nr. 1935/2004 entsprechen.

Die Europäische Kommission legt fest, dass Lebensmittelkontaktmaterialien keine Bestandteile in Lebensmittel in Mengen abgeben dürfen, die die menschliche Gesundheit gefährden, die Lebensmittelzusammensetzung unzulässig verändern oder Geschmack, Geruch oder Aussehen beeinträchtigen könnten. Lebensmittelkontaktmaterialien müssen zudem gemäß den guten Herstellungspraktiken nach der Verordnung (EG) Nr. 2023/2006 hergestellt werden.

Silikon unterscheidet sich jedoch in einem wichtigen Punkt von Kunststoffen.

Das BfR erklärt, dass für Materialien wie Silikon derzeit kein vollständig harmonisierter EU-spezifischer Rechtsrahmen existiert wie für Kunststoffe mit Lebensmittelkontakt. Daher können für Silikon je nach Zielland auch nationale Bestimmungen und technische Empfehlungen relevant sein.

Für deutsche Projekte ist die BfR-Empfehlung XV für Silikone eine wichtige technische Referenz.

Das BfR stellt selbst klar, dass seine Empfehlungen für den Lebensmittelkontakt keine rechtsverbindlichen Normen darstellen , sondern den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik für die Beurteilung widerspiegeln, ob Materialien wie Silikon die Anforderungen an die Gesundheitssicherheit gemäß Artikel 3 der Verordnung EG Nr. 1935/2004 erfüllen.

Diese Unterscheidung ist für die professionelle Kommunikation im Bereich Compliance von Bedeutung.

Es ist besser zu sagen:

Das Silikonmaterial wurde im Hinblick auf die für den Zielmarkt geltenden Anforderungen an den Lebensmittelkontakt bewertet.

Anstatt vage Aussagen wie die folgenden zu treffen:

Alle Silikone sind LFGB-zertifiziert.

Migration und Rohstoffgewinnung sind wichtig

Ein wichtiges Ziel von Lebensmittelkontaktprüfungen ist die Beurteilung, ob unter definierten Testbedingungen Substanzen von der Dichtung in Lebensmittel oder Lebensmittelsimulanzien übergehen können.

Bei Silikonelastomeren können mögliche Bedenken flüchtige organische Komponenten, extrahierbare Substanzen, Katalysatorrückstände, Vernetzungsnebenprodukte, Pigmente oder andere mit der Formulierung zusammenhängende Substanzen umfassen.

Die aktuelle BfR-Empfehlung XV enthält Zusammensetzungsbeschränkungen und -anforderungen für Silikonelastomere, einschließlich Grenzwerten für flüchtige organische und extrahierbare Komponenten sowie dem Fehlen eines positiven Peroxidtests in Fertigprodukten.

Das genaue Testprogramm sollte von Folgendem abhängen:

• Zielmarkt
• Tatsächliche Silikonformulierung
• Getränkeart
• Kontaktzeit
• Kontakttemperatur
• Bedingungen für wiederholten Gebrauch
• Dichtungskontaktfläche
• Beabsichtigte Produktaussagen

Aus diesem Grund sollte man nicht automatisch davon ausgehen, dass ein alter allgemeiner Silikonbericht alle zukünftigen Dichtungskonstruktionen, jede Rezeptur oder jeden Markt abdeckt.

Geruch und Geschmack stellen kommerzielle Risiken dar.

Die Einhaltung der Vorschriften ist wichtig, aber Verbraucher beschreiben ein Problem in der Regel nicht in der Sprache der Regulierungsbehörden.

Man sagt:

• Die Flasche riecht seltsam.
• Der Deckel verändert den Geschmack meines Wassers.
• Der Silikonring riecht nach Kaffee.
• Die Dichtung speichert auch nach dem Waschen Gerüche.

Die europäischen Grundsätze für Lebensmittelkontaktmaterialien umfassen insbesondere den Schutz vor unzulässigen Auswirkungen auf Geschmack und Geruch von Lebensmitteln. Die französische DGCCRF (Generaldirektion für Lebensmittelsicherheit und -hygiene) erklärt ebenfalls, dass die Migration von Stoffen aus Lebensmittelkontaktmaterialien weder die Gesundheit gefährden noch die Zusammensetzung von Lebensmitteln verändern oder deren organoleptische Eigenschaften negativ beeinflussen darf.

Für Marken von Trinkgefäßen ist Geruch daher sowohl ein materielles als auch ein kommerzielles Problem.

Mögliche Ursachen sind unter anderem:

• Unzureichende Aushärtung
• Restliche flüchtige Stoffe
• Pigmente oder Zusatzstoffe
• Aufnahme von Kaffee oder aromatisierten Getränken
• Schlechter Zugang zur Reinigung
• Rückstände, die sich um die Dichtung herum abgelagert haben
• Unzureichendes Trocknen nach dem Waschen

Die Lösung besteht nicht einfach darin, Silikon zu verwenden. Die Zusammensetzung, der Aushärtungsprozess und die Deckelkonstruktion spielen alle eine Rolle.

Reinigung – Design ist genauso wichtig wie Material

Selbst eine geeignete Silikondichtung für den Lebensmittelkontakt kann Hygieneprobleme verursachen, wenn der Deckel schwer zu reinigen ist.

Eine versteckte Dichtung kann Folgendes einschließen:

• Kaffeeöle
• Milchreste
• Zucker
• Saft
• Staub
• Feuchtigkeit

Wenn der Benutzer die Dichtung nicht entfernen oder erreichen kann, können Rückstände zwischen dem Silikon und der Deckelnut zurückbleiben.

Das kann dazu führen:

• Geruch
• Sichtbarer Aufbau
• Schimmelprobleme
• Kundenbeschwerden
• Negative Bewertungen
• Schwierige Erklärungen nach dem Kauf

Bei wiederverwendbaren Flaschen und Bechern sollte die Reinigung daher bereits bei der Entwicklung des Deckels und nicht erst nach der Produktion berücksichtigt werden.

Eine abnehmbare Dichtung kann den Reinigungszugang verbessern, wirft aber auch neue Konstruktionsfragen auf:

• Lässt es sich ohne Werkzeug leicht entfernen?
• Können Verbraucher es korrekt neu installieren?
• Kann es auch verkehrt herum eingebaut werden?
• Wird es beim Waschen herausfallen?
• Ist die Ausrichtung offensichtlich?
• Sind Ersatzdichtungen erhältlich?

Einfache Reinigung und narrensichere Montage sollten gemeinsam entwickelt werden.

Heiße Getränke erhöhen den Bedarf.

Silikon wird aufgrund seiner Hitzebeständigkeit allgemein geschätzt, das bedeutet jedoch nicht, dass jede Dichtung automatisch für jede Anwendung mit Heißgetränken geeignet ist.

Wacker merkt an, dass Silikonelastomere über einen weiten Temperaturbereich flexibel bleiben können, wobei bestimmte Typen ihre eigenen definierten Einsatztemperaturgrenzen aufweisen. Die tatsächliche Leistung hängt daher eher von der genauen Zusammensetzung als von der Bezeichnung „Silikon“ allein ab.

Bei der Entwicklung eines Reisebechers oder eines Thermobechers für heißen Kaffee sollten Designer Folgendes berücksichtigen:

• Getränketemperatur
• Dampfexposition
• Wiederholte Heiß- und Kaltzyklen
• Spülmaschinengebrauch
• Dichtungskompression bei Temperatur
• Deckelverformung
• Druckaufbau
• Trinkstutzenstruktur

Ein Silikonring kann physisch intakt bleiben, während der gesamte Deckel dennoch undicht ist, weil sich eine andere Komponente ausdehnt, verformt oder den Dichtungsdruck verändert.

Auch hier gilt: Das Produkt muss als Gesamtsystem bewertet werden.

Geschirrspüler-Angaben müssen überprüft werden

Eine Silikondichtung mag zwar höhere Temperaturen aushalten, aber die Angabe „spülmaschinenfest“ bezieht sich auf das gesamte Produkt.

Die Dichtung, die PP- oder Tritan-Deckelkomponenten, der Druck, die Beschichtung, der Klebstoff, der Strohhalm und die Montageschnittstellen können alle unterschiedlich auf wiederholte Spülmaschinengänge reagieren.

Daher sollten Käufer Folgendes vermeiden:

Da Silikon hitzebeständig ist, kann der gesamte Deckel in der Spülmaschine gereinigt werden.

Ein besserer Ansatz ist es, das fertige Produkt unter den vorgesehenen Reinigungsbedingungen zu bewerten.

Wichtige Fragen sind:

Die Materialeigenschaften und die Angaben zum Endprodukt sind nicht dasselbe.

Silikonfarbe ist mehr als nur Dekoration

Silikondichtungen sind oft transparent, weiß, schwarz oder farblich auf den Deckel abgestimmt.

Farben können das Produktdesign unterstützen, Pigmente sollten jedoch als Teil der eigentlichen Rezeptur und der Bewertung des Lebensmittelkontakts berücksichtigt werden.

Eine Dichtung sollte nicht allein deshalb als konform angesehen werden, weil für das Basissilikonmaterial ein vorheriger Prüfbericht vorliegt, wenn sich die Zusammensetzung ändert durch:

• Neues Pigment
• Verschiedener Lieferant
• Unterschiedliches Katalysatorsystem
• Verschiedene Zusatzstoffe
• Recycelte Kontamination
• Unterschiedliche Aushärtungsverfahren

Bei der Entwicklung von Trinkgefäßen für den B2B-Bereich sollten Farbänderungen gegebenenfalls in den Materialkontrollprozess einbezogen werden.

Dies ist besonders wichtig für große Farbkollektionen oder wiederkehrende saisonale Programme.

Häufige Dichtungsausfälle

Die meisten Reklamationen bezüglich Silikondichtungen lassen sich nicht auf ein einziges Problem zurückführen.

Ein professioneller Qualitätsprüfungsprozess sollte feststellen, ob die Ursache im Material, im Design, in den Werkzeugen, im Formgebungsprozess, in der Montage oder in der Reinigung durch den Benutzer liegt.

Der Austausch der Dichtung gegen eine teurere Silikondichtung löst ein strukturelles Problem nicht automatisch.

Käufer sollten bessere Fragen stellen

Bei OEM- und ODM-Trinkgefäßprojekten sollten Käufer nicht nur fragen, ob die Dichtung lebensmittelecht ist.

Bessere Fragen wären beispielsweise:

Diese Fragen geben viel mehr Aufschluss über die Produktqualität als die bloße Abfrage der Materialbezeichnung.

Lebensmittelecht bedeutet nicht auslaufsicher

Dies ist einer der wichtigsten Unterscheidungsmerkmale in der Entwicklung von Trinkgefäßen.

Silikon kann zwar für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sein , aber dennoch als Dichtung schlecht funktionieren.

Es kann:

• Es wäre zu schwierig
• Sei zu weich
• Die falschen Abmessungen
• ungleichmäßig komprimieren
• Verdrehen beim Zusammenbau
• Aus dem Takt geraten
• Verformen sich nach wiederholter Verwendung

Compliance beantwortet eine Frage:

Ist das Material gemäß den geltenden Anforderungen für die vorgesehene Anwendung mit Lebensmittelkontakt geeignet?

Dichtigkeitsprüfungen beantworten eine weitere Frage:

Hält das gesamte Produkt im realen Einsatz zuverlässig dicht?

Beides ist notwendig.

Golmate Dichtungsentwicklungsansatz

Bei den Trinkgefäßprojekten von Golmate werden Silikondichtungen als funktionale Komponenten innerhalb des gesamten Deckelsystems und nicht als einfache Zubehörteile betrachtet.

Je nach Produkt kann die Entwicklung Folgendes umfassen:

• Silikondichtungs-Passung
• Deckelstrukturen aus PP und Tritan
• Hauptdeckeldichtungen
• Strohrobben
• Klappdeckeldichtungen
• Druckknopfmechanismen
• Abnehmbare, leicht zu reinigende Komponenten
• Leckagebewertung
• Szenarien für heiße und kalte Getränke
• FDA- und LFGB-orientierte Lebensmittelkontaktplanung
• OEM- und ODM-Anpassung

Ziel ist es nicht einfach nur, lebensmittelgeeignetes Silikon vorzuschreiben.

Die Dichtung sollte auf die Deckelkonstruktion, den Produktverwendungszweck, die Reinigungsmethode, den Zielmarkt und die Produktionsanforderungen abgestimmt sein.

Für B2B-Käufer reduziert dies gleichzeitig mehrere Risiken:

• Beschwerden über Leckagen
• Geruchsbeschwerden
• Falsche Montage
• Schwierige Reinigung
• Nicht belegte Konformitätsbehauptungen
• Inkonsistenz zwischen Muster und Produktion

Eine zuverlässige Dichtung ist daher sowohl eine Materialentscheidung als auch eine technische Entscheidung.

Letzter Imbiss

Lebensmittelechtes Silikon spielt eine wichtige Rolle bei wiederverwendbaren Trinkgefäßen, aber die Bezeichnung allein garantiert kein sicheres, sauberes oder auslaufsicheres Produkt.

Die Zuverlässigkeit einer Silikondichtung hängt von der konkreten Zusammensetzung, den geltenden Anforderungen an den Lebensmittelkontakt, der Härte der Dichtung, der Geometrie, der Kompression, der Deckeltoleranz, der Reinigungszugänglichkeit und den vorgesehenen Einsatzbedingungen ab.

Bei US-Projekten müssen wiederverwendbare Gummiartikel gegebenenfalls anhand von Anforderungen wie FDA 21 CFR 177.2600 bewertet werden. Für europäische Projekte bildet die Verordnung EG Nr. 1935/2004 den allgemeinen Rahmen für den Lebensmittelkontakt, während je nach Markt auch nationale Bestimmungen und Referenzen wie die deutsche BfR-Empfehlung XV relevant sein können.

Für Marken von Trinkgefäßen ist die wichtigste Frage daher nicht einfach, ob eine Dichtung aus lebensmittelechtem Silikon besteht.

Die wichtigere Frage ist, ob die richtige Silikonrezeptur, die richtige Dichtungskonstruktion und der richtige Ansatz zur Einhaltung der Vorschriften auf das jeweilige Produkt abgestimmt wurden.