Silicone de qualidade alimentar em juntas para utensílios de bebidas

Uma junta de silicone pode ser uma das menores peças em uma garrafa de água ou copo térmico, mas pode determinar se todo o produto será um sucesso ou um fracasso.

O corpo em aço inoxidável pode ser bem fabricado. A tampa pode ter uma aparência sofisticada. A garrafa pode passar em testes térmicos. Mas se o anel de vedação de silicone for feito com uma formulação inadequada, tiver dimensões incorretas, for difícil de limpar ou for montado de forma inadequada, o resultado pode ser vazamento, odor, encaixe frouxo, deformação ou reclamações de clientes.

Em recipientes reutilizáveis ​​para bebidas, as juntas de silicone são geralmente colocadas dentro das tampas, ao redor dos bicos, sob as válvulas ou entre os componentes montados. Sua função é simples: criar compressão suficiente entre duas superfícies para impedir a passagem de líquidos.

Na prática, uma boa vedação depende de muito mais do que simplesmente usar um material descrito como silicone de qualidade alimentar.

A formulação exata do silicone, a geometria da junta, a dureza, a compressão, a consistência da produção, os requisitos de contato com alimentos e as condições de uso pretendidas são fatores importantes.

O que realmente significa silicone de grau alimentício

O termo silicone de grau alimentício é amplamente utilizado em descrições de produtos, mas não deve ser tratado como um único grau de material universal ou uma certificação mundial.

Diferentes mercados aplicam diferentes estruturas regulatórias. Nos Estados Unidos, artigos de borracha de uso repetido podem estar sujeitos à norma 21 CFR 177.2600 , que inclui polímeros básicos de silicone entre as substâncias utilizadas em artigos de borracha destinados ao contato repetido com alimentos. Na Europa, todos os materiais em contato com alimentos devem cumprir os princípios gerais de segurança do Regulamento (CE) n.º 1935/2004 . A Alemanha também utiliza as recomendações do BfR (Bureau of Regulation) para materiais em contato com alimentos como uma importante referência técnica para materiais como o silicone.

Portanto, uma pergunta mais profissional não seria:

Este silicone é próprio para contato com alimentos ?

As perguntas mais pertinentes são:

• Qual é a formulação exata de silicone utilizada?
• Quais componentes entram em contato com a bebida?
• A que temperaturas a junta será exposta?
• O produto destina-se ao uso repetido?
• Em qual mercado o produto entrará?
• Que relatórios de ensaio ou declarações comprovam a alegação de materialidade?

O nome do material por si só não é suficiente.

Por que os recipientes para bebidas precisam de juntas de silicone?

A tampa de uma garrafa geralmente consiste em componentes relativamente rígidos feitos de materiais como PP, Tritan ou outros polímeros. Essas peças rígidas nem sempre conseguem criar uma vedação hermética confiável por si só, devido às pequenas tolerâncias dimensionais que permanecem entre as superfícies de contato.

Uma junta de silicone preenche essa lacuna.

Ao apertar ou montar a tampa, a junta comprime-se e cria pressão de contato entre as superfícies. Isso ajuda a evitar vazamentos de líquido pelas roscas, juntas da tampa, aberturas do canudo, válvulas ou outras interfaces.

Os elastômeros de silicone são úteis para vedação porque combinam flexibilidade com resistência ao calor e ao envelhecimento. A Wacker descreve os elastômeros de silicone como flexíveis em uma ampla faixa de temperatura e resistentes ao calor e ao envelhecimento, enquanto suas aplicações em juntas destacam a capacidade de vedação e a durabilidade do silicone.

Em utensílios para bebidas, o silicone pode ser usado em:

A junta pode ser pequena, mas sua falha pode afetar todo o produto.

Desempenho à prova de vazamentos é um sistema

Um erro comum na escolha de fornecedores é acreditar que o uso de silicone torna automaticamente uma tampa à prova de vazamentos.

Isso não.

O desempenho à prova de vazamentos depende da interação entre:

• Formulação de silicone
• dureza da junta
• Dimensões da junta
• Nível de compressão
• Geometria da tampa
• tolerância da boca da garrafa
• Precisão de montagem
• O acabamento da superfície
• Temperatura:
• Pressão interna
• Operação do usuário

Uma junta muito pequena pode não criar pressão de vedação suficiente. Uma junta muito grande pode torcer, deformar ou tornar-se difícil de montar. Compressão excessiva também pode acelerar a deformação, enquanto compressão insuficiente pode criar caminhos de vazamento.

Por isso, uma tampa à prova de vazamentos deve ser desenvolvida como um sistema mecânico completo, e não como uma coleção de materiais individualmente aceitáveis.

Uma boa junta de silicone não compensa uma tampa mal projetada.

A dureza afeta a vedação.

O silicone está disponível em diferentes níveis de dureza, geralmente medidos pela escala Shore A.

Uma junta mais macia pode deformar-se com mais facilidade e adaptar-se às variações da superfície. Uma junta mais rígida pode proporcionar maior estabilidade dimensional, mas pode exigir uma força de compressão maior para criar uma vedação eficaz.

Não existe uma dureza ideal única para todas as juntas de vedação de recipientes para bebidas.

A escolha certa depende de:

• Seção transversal da junta
• Dimensões do sulco
• Distância de compressão
• Força de aperto da tampa
• tolerância da boca da garrafa
• Temperatura pretendida
• Frequência de abertura e fechamento
• Se a junta precisa ser removível.

Os materiais de silicone comerciais podem ser produzidos em diferentes faixas de dureza. Por exemplo, um tipo de borracha de silicone líquida da Wacker especifica uma dureza Shore A em torno de 50 e uma faixa de temperatura de trabalho de -55 °C a +210 °C, ilustrando como as propriedades do silicone variam de acordo com a formulação específica, e não simplesmente pelo nome genérico "silicone".

Para o desenvolvimento de recipientes para bebidas, a abordagem correta é combinar a dureza do material com a geometria real da tampa e os requisitos de desempenho.

A compressão determina a resistência a vazamentos.

Uma junta veda porque é comprimida.

Se a compressão for muito baixa, o líquido pode encontrar um caminho através da interface. Se a compressão for excessiva, a junta pode deformar-se, tornar-se difícil de montar ou perder a sua forma original mais rapidamente.

A compressão ideal depende da estrutura completa.

Por exemplo, uma junta de vedação na tampa principal de uma garrafa de boca larga pode se comportar de maneira diferente de uma fina vedação de silicone dentro de um mecanismo de canudo retrátil.

Essas falhas explicam por que os compradores devem avaliar mais do que apenas se um produto passa em um teste rápido de cabeça para baixo.

A abertura repetida, as variações de temperatura, a lavagem e o armazenamento podem expor fragilidades que não são imediatamente visíveis em uma amostra nova.

A conformidade com as normas de contato com alimentos é específica para cada formulação.

Nem todas as formulações de silicone são automaticamente adequadas para contato repetido com alimentos.

Os elastômeros de silicone podem conter polímeros, catalisadores, agentes de reticulação, cargas, pigmentos e outras substâncias relacionadas ao processamento. Sua aceitabilidade depende da formulação, do processo de produção, das condições de uso pretendidas e dos requisitos de mercado aplicáveis.

De acordo com as normas americanas, 21 CFR 177.2600 para artigos de borracha de uso repetido, são especificadas as categorias de substâncias permitidas e os requisitos de extrativos para artigos de borracha destinados ao contato repetido com alimentos aquosos ou gordurosos. O polímero básico de silicone está especificamente incluído entre os elastômeros listados.

Por isso, a afirmação " silicone aprovado pela FDA" não deve ser usada levianamente como substituto para a documentação real de materiais e conformidade.

Em projetos B2B, os compradores devem confirmar a formulação real e os registros comprobatórios, em vez de confiar apenas na declaração genérica do fornecedor de que a junta é segura para contato com alimentos.

As regras europeias precisam de mais contexto.

Para o mercado europeu, todos os materiais que entram em contato com alimentos devem cumprir os princípios básicos do Regulamento CE n.º 1935/2004.

A Comissão Europeia declara que os materiais em contacto com os alimentos não devem transferir substâncias para os alimentos em níveis que possam pôr em risco a saúde humana, alterar de forma inaceitável a composição dos alimentos ou afetar o sabor, o cheiro ou o aspeto. Os materiais em contacto com os alimentos devem também ser fabricados de acordo com as boas práticas de fabrico previstas no Regulamento (CE) n.º 2023/2006.

No entanto, o silicone difere dos plásticos de uma forma importante.

O BfR explica que materiais como o silicone não possuem atualmente o mesmo quadro regulamentar específico da UE totalmente harmonizado que existe para materiais plásticos em contato com alimentos. No caso do silicone, as disposições nacionais e as recomendações técnicas também podem ser relevantes, dependendo do país em questão.

Para projetos alemães, a Recomendação XV do BfR para silicones é uma importante referência técnica.

A própria BfR afirma claramente que suas recomendações para contato com alimentos não são normas juridicamente vinculativas , mas representam o estado atual da ciência e da tecnologia para avaliar se materiais como o silicone atendem aos requisitos de segurança sanitária previstos no Artigo 3 do Regulamento CE nº 1935/2004.

Essa distinção é importante para a comunicação profissional em matéria de conformidade.

É melhor dizer:

O material de silicone foi avaliado em relação aos requisitos aplicáveis ​​ao contato com alimentos para o mercado pretendido.

Em vez de fazer afirmações vagas como:

Todo o silicone possui certificação LFGB.

Migração e recursos extraíveis são importantes.

Um objetivo importante dos testes de contato com alimentos é avaliar se substâncias podem ser transferidas da junta para os alimentos ou simuladores de alimentos sob condições de teste definidas.

Para elastômeros de silicone, possíveis preocupações podem incluir componentes orgânicos voláteis, substâncias extraíveis, resíduos de catalisadores, subprodutos de reticulação, pigmentos ou outras substâncias relacionadas à formulação.

A atual Recomendação XV do BfR inclui restrições e requisitos de composição para elastômeros de silicone, incluindo limites relativos a componentes orgânicos voláteis e extraíveis, e a ausência de um teste de peróxido positivo em produtos acabados.

O programa de testes exato deve depender de:

• Mercado alvo
• Formulação real de silicone
• Tipo de bebida
• Tempo de contato
• Temperatura de contato
• Condições de uso repetido
• área de contato da junta
• Alegações pretendidas sobre o produto

É por isso que um relatório antigo e genérico sobre silicone não deve ser automaticamente considerado como abrangendo todos os projetos futuros de juntas, todas as formulações ou todos os mercados.

Odor e sabor representam riscos comerciais.

A conformidade é importante, mas os consumidores geralmente não descrevem um problema em linguagem regulatória.

Eles dizem:

• A garrafa tem um cheiro estranho.
• A tampa altera o gosto da minha água.
• O anel de silicone fica com cheiro de café.
• A junta impede a saída de odores após a lavagem.

Os princípios europeus para materiais em contato com alimentos incluem especificamente a proteção contra efeitos inaceitáveis ​​no sabor e no odor dos alimentos. A Direção-Geral Francesa de Proteção dos Alimentos (DGCCRF) explica, da mesma forma, que a migração de substâncias provenientes de materiais em contato com alimentos não deve colocar em risco a saúde, alterar a composição dos alimentos ou afetar negativamente as propriedades organolépticas.

Para as marcas de utensílios para bebidas, o odor é, portanto, uma questão tanto material quanto comercial.

As possíveis causas podem incluir:

• Cura inadequada
• Substâncias voláteis residuais
• Pigmentos ou aditivos
• Absorção de café ou bebidas aromatizadas
• Acesso precário para limpeza
• Resíduos presos ao redor da junta.
• Secagem inadequada após a lavagem.

A resposta não é simplesmente especificar silicone. A formulação, o processo de cura e o design da tampa são fatores importantes.

A limpeza: o design é tão importante quanto o material.

Mesmo uma junta de silicone adequada para contato com alimentos pode criar problemas de higiene se a tampa for difícil de limpar.

Uma junta oculta pode prender:

• Óleos de café
• Resíduo de leite
• Sugar
• Suco
• Dust
• Umidade

Caso o usuário não consiga remover ou acessar a junta, resíduos podem permanecer entre o silicone e a ranhura da tampa.

Isso pode levar a:

• Odor
• Acúmulo visível
• Problemas com mofo
• Reclamações do cliente
• Críticas negativas
• Explicações difíceis no pós-venda

Para garrafas e copos reutilizáveis, a limpeza deve, portanto, ser considerada durante o desenvolvimento da tampa, e não após a produção.

Uma junta removível pode melhorar o acesso para limpeza, mas também levanta novas questões de projeto:

• É fácil de remover sem ferramentas?
• Os consumidores conseguem reinstalá-lo corretamente?
• Pode ser instalado de cabeça para baixo?
• Vai se soltar durante a lavagem?
• A orientação é óbvia?
• Há juntas de substituição disponíveis?

A facilidade de limpeza e a montagem à prova de erros devem ser projetadas em conjunto.

Bebidas quentes aumentam a demanda

O silicone é amplamente valorizado por sua resistência ao calor, mas isso não significa que toda junta seja automaticamente adequada para todas as aplicações com bebidas quentes.

Wacker observa que os elastômeros de silicone podem permanecer flexíveis em amplas faixas de temperatura, enquanto tipos específicos possuem seus próprios limites de temperatura de serviço definidos. O desempenho real, portanto, depende da formulação exata, e não apenas da palavra "silicone".

Para canecas de viagem ou copos térmicos para café , os designers devem considerar:

• Temperatura da bebida
• Exposição ao vapor
• Ciclos repetidos de calor e frio
• Uso da máquina de lavar louça
• Compressão da junta em temperatura
• Deformação da tampa
• Aumento de pressão
• Estrutura do bico para beber

Um anel de silicone pode permanecer fisicamente intacto enquanto a tampa completa ainda vaza, porque outro componente se expande, deforma ou altera a pressão de vedação.

Novamente, o produto deve ser avaliado como um sistema completo.

Alegações sobre máquinas de lavar louça precisam de validação.

Uma junta de silicone pode tolerar temperaturas elevadas, mas a afirmação de que um produto pode ser lavado na máquina de lavar louça se aplica ao produto como um todo.

A junta, os componentes da tampa em PP ou Tritan, a impressão, o revestimento, o adesivo, o canudo e as interfaces de montagem podem reagir de forma diferente a ciclos repetidos na máquina de lavar louça.

Portanto, os compradores devem evitar presumir:

O silicone é resistente ao calor, portanto a tampa inteira pode ser lavada na máquina de lavar louça.

Uma abordagem melhor é avaliar o produto final nas condições de limpeza pretendidas.

Questões importantes incluem:

A capacidade do material e as alegações sobre o produto final não são a mesma coisa.

A cor do silicone não é apenas decoração.

As juntas de silicone costumam ser transparentes, brancas, pretas ou da mesma cor da tampa.

A cor pode auxiliar no design do produto, mas os pigmentos devem ser considerados como parte da formulação propriamente dita e da avaliação do contato com alimentos.

Não se deve presumir que uma junta esteja em conformidade simplesmente porque o material de silicone base possui um relatório de teste anterior, se a formulação for alterada por meio de:

• Novo pigmento
• Fornecedor diferente
• Sistema catalítico diferente
• Aditivos diferentes
• Contaminação reciclada
• Processo de cura diferente

Para o desenvolvimento de utensílios para bebidas B2B, as alterações de cor devem ser incluídas no processo de controle de materiais, sempre que relevantes.

Isso é especialmente importante para grandes coleções de cores ou programas sazonais repetidos.

Falhas comuns em juntas

A maioria das reclamações sobre juntas de silicone não é causada por um único problema.

Um processo de qualidade profissional deve identificar se a causa raiz do problema está relacionada ao material, ao projeto, às ferramentas, à moldagem, à montagem ou à limpeza feita pelo usuário.

Substituir a junta por uma de silicone mais cara não resolve automaticamente um problema estrutural.

Os compradores devem fazer perguntas melhores.

Para projetos de utensílios para bebidas OEM e ODM, os compradores devem ir além de simplesmente perguntar se a junta é própria para contato com alimentos.

Perguntas melhores incluem:

Essas perguntas revelam muito mais sobre a qualidade do produto do que simplesmente solicitar o nome do material.

Grau alimentício não significa à prova de vazamentos.

Essa é uma das distinções mais importantes no desenvolvimento de utensílios para bebidas.

Um silicone pode ser adequado para contato com alimentos e ainda assim ter um desempenho ruim como junta de vedação.

Pode:

• Seja muito difícil
• Seja muito mole
• Têm dimensões incorretas.
• Comprima de forma irregular
• Gire durante a montagem.
• Sair do ritmo
• Deforma-se após uso repetido.

A conformidade responde a uma pergunta:

O material é adequado para a aplicação pretendida em contato com alimentos, de acordo com os requisitos aplicáveis?

Os testes de estanqueidade respondem a outra pergunta:

O produto completo veda de forma confiável em uso real?

Ambos são necessários.

Abordagem de desenvolvimento de juntas Golmate

Nos projetos de recipientes para bebidas da Golmate, as juntas de silicone são tratadas como componentes funcionais dentro do sistema completo da tampa, e não como simples peças acessórias.

Dependendo do produto, o desenvolvimento pode envolver:

• Junta de silicone compatível
• Estruturas de tampa em PP e Tritan
• Vedantes da tampa principal
• Selos de palha
• Tampa articulada com vedação
• Mecanismos de botão de pressão
• Componentes removíveis e fáceis de limpar
• Avaliação de vazamentos
• Cenários de bebidas quentes e frias
• Planejamento de contato com alimentos orientado pela FDA e LFGB
• Personalização OEM e ODM

O objetivo não é simplesmente especificar silicone de qualidade alimentar.

A junta deve ser compatível com a estrutura da tampa, o uso do produto, o método de limpeza, o mercado-alvo e os requisitos de produção.

Para compradores B2B, isso reduz vários riscos simultaneamente:

• reclamações de vazamento
• Reclamações de odores
• Montagem incorreta
• Limpeza difícil
• Alegações de conformidade sem comprovação
• Inconsistência entre amostra e produção

Uma junta confiável é, portanto, uma decisão que envolve tanto o material quanto a engenharia.

Final Takeaway

O silicone de qualidade alimentar desempenha um papel importante em recipientes reutilizáveis ​​para bebidas, mas esse termo por si só não garante um produto seguro, higiênico ou à prova de vazamentos.

A confiabilidade de uma junta de silicone depende da formulação específica, dos requisitos de contato com alimentos, da dureza da junta, da geometria, da compressão, da tolerância da tampa, da facilidade de limpeza e das condições de uso pretendidas.

Para projetos nos EUA, artigos de borracha de uso repetido podem precisar ser avaliados de acordo com requisitos como o FDA 21 CFR 177.2600. Para projetos europeus, o Regulamento CE nº 1935/2004 fornece a estrutura geral para contato com alimentos, enquanto disposições e referências nacionais, como a Recomendação XV do BfR da Alemanha, também podem ser relevantes, dependendo do mercado.

Para as marcas de utensílios para bebidas, a questão mais útil, portanto, não é simplesmente se uma junta é feita de silicone de qualidade alimentar.

A questão mais pertinente é se a formulação de silicone correta, o design de vedação correto e a abordagem de conformidade correta foram adequados ao produto em si.