Пищевой силикон для прокладок в посуде для напитков

Силиконовая прокладка может быть одной из самых маленьких деталей в бутылке для воды или стакане, но от нее может зависеть успех или неудача всего изделия.

Корпус из нержавеющей стали может быть качественно изготовлен. Крышка может выглядеть премиально. Бутылка может пройти термотестирование. Но если силиконовое уплотнительное кольцо изготовлено из неподходящего материала, имеет неправильный размер, трудно чистится или неправильно собрано, это может привести к протечкам, запаху, неплотному прилеганию, деформации или жалобам клиентов.

В многоразовой посуде силиконовые прокладки обычно устанавливаются внутри крышек, вокруг носиков для питья, под клапанами или между собранными компонентами. Их задача проста: создать достаточное сжатие между двумя поверхностями, чтобы предотвратить протекание жидкости.

На практике качественная герметизация зависит от гораздо большего, чем просто использование материала, который описывается как пищевой силикон.

Фактический состав силикона, геометрия прокладки, твердость, сжатие, стабильность производства, требования к контакту с пищевыми продуктами и предполагаемые условия применения — все это имеет значение.

Что на самом деле означает пищевой силикон?

Термин «пищевой силикон» широко используется в описаниях продукции, но его не следует рассматривать как единый универсальный класс материала или единый международный сертификат.

На разных рынках действуют разные нормативные рамки. В Соединенных Штатах изделия из резины многократного использования могут подпадать под действие 21 CFR 177.2600 , который включает основные полимеры силикона в число веществ, используемых в изделиях из резины, предназначенных для многократного контакта с пищевыми продуктами. В Европе все материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, должны соответствовать общим принципам безопасности Регламента ЕС № 1935 2004 года . Германия также использует рекомендации BfR для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, в качестве важного технического справочника для таких материалов, как силикон.

Поэтому более профессиональный вопрос звучит не так:

Этот силикон подходит для пищевых продуктов.

Более уместные вопросы:

• Какой именно состав силикона используется?
• Какие компоненты контактируют с напитком?
• При каких температурах будет работать прокладка?
• Предназначен ли данный продукт для многократного использования?
• На какой рынок будет выведен данный продукт?
• Какие протоколы испытаний или декларации подтверждают заявленное содержание материала?

Одного лишь названия материала недостаточно.

Почему посуде для напитков необходимы силиконовые прокладки

Крышка бутылки обычно состоит из относительно жестких компонентов, изготовленных из таких материалов, как полипропилен (PP), тритан или другие полимеры. Эти жесткие детали сами по себе не всегда могут обеспечить надежную герметичность, поскольку между сопрягаемыми поверхностями сохраняются небольшие допуски по размерам.

Силиконовая прокладка заполняет этот зазор.

При затягивании или сборке крышки прокладка сжимается и создает контактное давление между поверхностями. Это помогает предотвратить утечку жидкости через резьбу, соединения крышки, отверстия для трубочек, клапаны или другие соединения.

Силиконовые эластомеры полезны для герметизации, поскольку сочетают в себе гибкость с устойчивостью к высоким температурам и старению. Компания Wacker описывает силиконовые эластомеры как гибкие в широком диапазоне температур и устойчивые к высоким температурам и старению, а в области применения прокладок подчеркивается герметизирующая способность и долговечность силикона.

В производстве посуды силикон может использоваться в следующих целях:

Прокладка может быть небольшой, но её поломка может повлиять на весь продукт.

Герметичность – это система.

Распространенная ошибка при выборе материалов — это убеждение, что использование силикона автоматически делает крышку герметичной.

Это не.

Герметичность обеспечивается взаимодействием следующих факторов:

• силиконовая формула
• твердость прокладки
• Размеры прокладки
• Уровень сжатия
• геометрия крышки
• устойчивость к давлению горлышка бутылки
• Точность сборки
• Чистота поверхности
• Температура
• Внутреннее давление
• Операция пользователя

Слишком маленькая прокладка может не создавать достаточного герметизирующего давления. Слишком большая прокладка может перекручиваться, деформироваться или её будет трудно установить. Чрезмерное сжатие также может ускорить деформацию, а недостаточное сжатие может создать пути утечки.

Именно поэтому герметичную крышку следует разрабатывать как целостную механическую систему, а не как набор отдельных приемлемых материалов.

Качественная силиконовая прокладка не сможет компенсировать неудачную конструкцию крышки.

Твердость влияет на герметичность.

Силикон выпускается с различной твердостью, обычно измеряемой по шкале Шора А.

Более мягкая прокладка легче деформируется и адаптируется к неровностям поверхности. Более жесткая прокладка может обеспечить большую стабильность размеров, но для создания эффективного уплотнения может потребоваться большее усилие сжатия.

Не существует единого идеального значения твердости для каждой прокладки на посуде.

Правильный выбор зависит от:

• Поперечное сечение прокладки
• Размеры паза
• Расстояние сжатия
• усилие затягивания крышки
• устойчивость к давлению горлышка бутылки
• Предполагаемая температура
• Частота открытия и закрытия
• Необходимо ли снимать прокладку?

Коммерческие силиконовые материалы могут производиться в различных диапазонах твердости. Например, для одного из сортов жидкого силиконового каучука Wacker указана твердость по Шору А около 50 и диапазон рабочих температур от -55°C до +210°C, что иллюстрирует, как свойства силикона варьируются в зависимости от конкретной рецептуры, а не просто от общего названия «силикон».

При разработке посуды для напитков правильный подход заключается в том, чтобы сопоставить твердость материала с фактической геометрией крышки и требованиями к ее эксплуатационным характеристикам.

Степень сжатия определяет сопротивление утечке.

Прокладка обеспечивает герметичность за счёт сжатия.

При слишком низком сжатии жидкость может найти путь через место соединения. При чрезмерном сжатии прокладка может деформироваться, её будет трудно собрать, или она быстрее потеряет свою первоначальную форму.

Идеальная степень сжатия зависит от всей структуры в целом.

Например, уплотнительное кольцо основной крышки бутылки с широким горлышком может вести себя иначе, чем тонкое силиконовое уплотнение внутри механизма откидной соломинки.

Эти недостатки объясняют, почему покупателям следует оценивать товар не только по одному быстрому тесту на прочность при переворачивании.

Многократное вскрытие, температурные циклы, мытье и хранение могут выявить слабые места, которые не сразу заметны в новом образце.

Соответствие требованиям к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, зависит от рецептуры.

Не каждый состав силикона автоматически подходит для многократного контакта с пищевыми продуктами.

Силиконовые эластомеры могут содержать полимеры, катализаторы, сшивающие агенты, наполнители, пигменты и другие вещества, используемые в процессе обработки. Их приемлемость зависит от рецептуры, производственного процесса, предполагаемых условий применения и требований рынка.

Согласно правилам США, раздел 21 CFR 177.2600, касающийся резиновых изделий многократного использования, определяет разрешенные категории веществ и устанавливает требования к содержанию экстрактивных веществ в резиновых изделиях, предназначенных для многократного контакта с водными или жирными пищевыми продуктами. В число перечисленных эластомеров конкретно входит основной полимер силикона.

Именно поэтому заявление FDA о соответствии силикона требованиям FDA не следует легкомысленно использовать в качестве замены фактической документации на материал и соответствие стандартам.

В проектах B2B покупателям следует подтверждать фактический состав и подтверждающие документы, а не полагаться только на общее заявление поставщика о том, что прокладка безопасна для пищевых продуктов.

Европейским правилам требуется больше контекста.

Для европейского рынка все материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, должны соответствовать основным принципам Регламента ЕС № 1935 2004 года.

Европейская комиссия заявляет, что материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, не должны передавать в пищу вещества в количествах, которые могут представлять опасность для здоровья человека, недопустимо изменять состав пищевых продуктов или влиять на вкус, запах или внешний вид. Материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, также должны производиться в соответствии с надлежащей производственной практикой согласно Регламенту ЕС № 2023 от 2006 года.

Однако силикон существенно отличается от пластика.

BfR поясняет, что для таких материалов, как силикон, в настоящее время отсутствует полностью гармонизированная нормативно-правовая база, специфичная для ЕС, которая существует для пластиковых материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Поэтому в отношении силикона национальные положения и технические рекомендации могут иметь значение в зависимости от страны назначения.

Для немецких проектов важным техническим ориентиром является Рекомендация XV Федерального налогового управления (BfR) по силиконам .

В самом BfR четко указано, что его рекомендации по материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, не являются юридически обязательными стандартами , но они отражают современное состояние науки и техники для оценки того, соответствуют ли такие материалы, как силикон, требованиям безопасности для здоровья в соответствии со статьей 3 Регламента ЕС № 1935 2004 года.

Это различие имеет значение для профессиональной коммуникации в сфере соблюдения нормативных требований.

Лучше сказать:

Силиконовый материал был оценен на соответствие применимым требованиям к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, для целевого рынка.

Вместо того чтобы делать расплывчатые заявления, такие как:

Весь силикон сертифицирован по стандарту LFGB.

Миграция и добываемые ресурсы имеют значение.

Одна из важных целей испытаний на контакт с пищевыми продуктами — оценить, могут ли вещества переноситься с прокладки на пищевые продукты или их имитаторы в определенных условиях испытаний.

В случае силиконовых эластомеров возможные проблемы могут быть связаны с летучими органическими компонентами, экстрагируемыми веществами, остатками катализатора, побочными продуктами сшивания, пигментами или другими веществами, входящими в состав рецептуры.

Текущая рекомендация BfR XV включает ограничения и требования к составу силиконовых эластомеров, в том числе ограничения в отношении летучих органических и экстрагируемых компонентов, а также отсутствие положительного результата пероксидного теста в готовых изделиях.

Точная программа тестирования должна зависеть от:

• Целевой рынок
• Фактический состав силикона
• Тип напитка
• Время контакта
• Контактная температура
• Условия многократного использования
• Зона контакта прокладки
• Заявления о предполагаемом продукте

Именно поэтому не следует автоматически предполагать, что один старый типовой отчет по силиконовым герметикам охватит все будущие конструкции прокладок, все рецептуры или все рынки.

Запах и вкус представляют собой коммерческие риски.

Соблюдение требований важно, но потребители обычно не описывают проблемы с помощью нормативной терминологии.

Они говорят:

• Бутылка странно пахнет.
• Из-за крышки вода приобретает другой вкус.
• Силиконовое кольцо пахнет кофе.
• Уплотнительная прокладка предотвращает появление запахов после мытья.

Европейские принципы, касающиеся контакта пищевых продуктов с пищей, в частности, включают защиту от недопустимого воздействия на вкус и запах продуктов. Французский DGCCRF также поясняет, что миграция из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, не должна представлять опасность для здоровья, изменять состав пищевых продуктов или негативно влиять на органолептические свойства.

Таким образом, для производителей посуды запах является одновременно и материальным, и коммерческим вопросом.

Возможные причины могут включать:

• Недостаточное отверждение
• Остаточные летучие вещества
• Пигменты или добавки
• Впитывание кофе или ароматизированных напитков
• Плохой доступ для уборки
• Остатки, застрявшие вокруг прокладки
• Недостаточная сушка после стирки.

Решение заключается не просто в указании типа силикона. Состав, процесс отверждения и конструкция крышки — всё это имеет значение.

Дизайн системы уборки имеет такое же значение, как и материал.

Даже подходящая силиконовая прокладка, контактирующая с пищевыми продуктами, может создать проблемы с гигиеной, если крышку трудно чистить.

Скрытая прокладка может задерживать:

• Кофейные масла
• Остатки молока
• Сахар
• Сок - Juice
• Пыли
• Влажность

Если пользователи не могут снять или получить доступ к прокладке, между силиконом и пазом крышки могут остаться остатки клея.

Это может привести к:

• запах
• Видимое нарастание
• Проблемы с плесенью
• Жалобы клиентов
• Отрицательные отзывы
• Сложные объяснения послепродажного обслуживания

Поэтому в случае многоразовых бутылок и стаканов очистку следует проводить на этапе разработки крышки, а не после ее изготовления.

Съемная прокладка может улучшить доступ для очистки, но она также порождает новые конструктивные вопросы:

• Легко ли его удалить без инструментов?
• Смогут ли пользователи правильно переустановить его?
• Можно ли установить его вверх ногами?
• Не выпадет ли оно во время стирки?
• Очевидна ли ориентация?
• Есть ли в наличии сменные прокладки?

Простота очистки и надежная сборка должны быть взаимосвязаны при проектировании.

Горячие напитки увеличивают спрос.

Силикон высоко ценится за термостойкость, но это не означает, что любая прокладка автоматически подходит для любого применения, связанного с горячими напитками.

Вакер отмечает, что силиконовые эластомеры могут сохранять гибкость в широком диапазоне температур, в то время как для отдельных марок существуют свои собственные пределы рабочих температур. Поэтому фактические характеристики зависят от точного состава, а не только от самого слова «силикон».

При разработке дорожной кружки или термокружки для горячего кофе дизайнерам следует учитывать следующее:

• Температура напитка
• Воздействие пара
• Повторяющиеся циклы нагрева и охлаждения
• Использование посудомоечной машины
• Сжатие прокладки при заданной температуре
• Деформация крышки
• Повышение давления
• Конструкция питьевого носика

Силиконовое кольцо может оставаться физически целым, в то время как вся крышка продолжает протекать, поскольку другой компонент расширяется, деформируется или изменяет давление герметизации.

Повторюсь, продукт необходимо оценивать как целостную систему.

Заявления производителей посудомоечных машин нуждаются в проверке.

Силиконовая прокладка может выдерживать повышенные температуры, но утверждение о возможности мытья в посудомоечной машине относится ко всему изделию целиком.

Уплотнительная прокладка, компоненты крышки из полипропилена или тритана, печать, покрытие, клей, соломинка и места соединения могут по-разному реагировать на многократные циклы мытья в посудомоечной машине.

Поэтому покупателям следует избегать следующих предположений:

Силикон термостойкий, поэтому крышку можно мыть в посудомоечной машине целиком.

Более рациональный подход заключается в оценке готового продукта в предполагаемых условиях очистки.

Важные вопросы включают в себя:

Производственные возможности и заявления о готовой продукции — это не одно и то же.

Силиконовый краситель – это не просто украшение.

Силиконовые прокладки часто бывают прозрачными, белыми, черными или окрашенными в цвет крышки.

Цвет может способствовать разработке продукта, но пигменты следует учитывать на этапе составления рецептуры и оценки их пригодности для контакта с пищевыми продуктами.

Не следует считать прокладку соответствующей требованиям только потому, что для базового силиконового материала имеется протокол испытаний, если состав изменяется в результате:

• Новый пигмент
• Другой поставщик
• Различные каталитические системы
• Различные добавки
• Загрязнение переработанными материалами
• Различные процессы отверждения

При разработке посуды для бизнеса (B2B) изменения цвета следует включать в процесс контроля материалов, где это необходимо.

Это особенно важно для больших цветовых коллекций или повторяющихся сезонных программ.

Распространенные неисправности прокладок

Большинство жалоб на силиконовые прокладки вызваны не одной конкретной проблемой.

В рамках профессионального процесса контроля качества необходимо определить, связана ли первопричина с материалами, конструкцией, оснасткой, литьем, сборкой или очисткой пользователем.

Замена прокладки на более дорогую силиконовую не решает автоматически структурную проблему.

Покупателям следует задавать более качественные вопросы.

При разработке OEM- и ODM-проектов по производству посуды для напитков покупателям следует задаваться вопросом не только о том, является ли прокладка пригодной для контакта с пищевыми продуктами.

Более уместные вопросы:

Эти вопросы позволяют получить гораздо больше информации о качестве продукции, чем просто запрос названия материала.

Пищевой класс не означает герметичность.

Это одно из важнейших отличий в разработке посуды для напитков.

Силикон может быть пригоден для контакта с пищевыми продуктами , но при этом плохо справляться с ролью прокладки.

Возможно:

• Слишком сложно
• Слишком мягкий
• Неправильные размеры.
• Сжимать неравномерно
• Поворот во время сборки
• Падение с желоба
• Деформируется после многократного использования.

Соответствие требованиям отвечает на один вопрос:

Пригоден ли данный материал для предполагаемого применения в контакте с пищевыми продуктами в соответствии с действующими требованиями?

Проверка на герметичность отвечает на еще один вопрос:

Надежно ли герметизирует изделие в реальных условиях эксплуатации?

Оба варианта необходимы.

Подход к разработке прокладок Голмата

В проектах Golmate, связанных с производством посуды для напитков, силиконовые прокладки рассматриваются как функциональные компоненты в рамках всей системы крышек, а не как простые дополнительные детали.

В зависимости от продукта, разработка может включать в себя:

• силиконовая прокладка подходит
• Крышки из полипропилена и тритана
• Уплотнения основной крышки
• Соломенные тюлени
• Уплотнители откидной крышки
• Кнопочные механизмы
• Съемные, легко моющиеся компоненты
• Оценка утечек
• Сценарии приготовления горячих и холодных напитков
• Планирование работ, контактирующих с пищевыми продуктами, с учетом требований FDA и LFGB.
• Изготовление на заказ OEM и ODM

Цель состоит не просто в том, чтобы указать, какой силикон подходит для пищевых продуктов.

Уплотнительная прокладка должна соответствовать конструкции крышки, назначению продукта, способу очистки, целевому рынку и производственным требованиям.

Для покупателей в сегменте B2B это одновременно снижает несколько рисков:

• Жалобы на утечки
• Жалобы на запах
• Неправильная сборка
• Сложная очистка
• Необоснованные заявления о соответствии требованиям
• Несоответствие между образцом и серийным производством

Таким образом, выбор надежной прокладки — это одновременно и решение, касающееся материалов, и инженерное решение.

Окончательный вердикт

Пищевой силикон играет важную роль в производстве многоразовой посуды для напитков, но сам по себе этот термин не гарантирует безопасность, чистоту или герметичность изделия.

Надежность силиконовой прокладки зависит от фактического состава, применимых требований к контакту с пищевыми продуктами, твердости прокладки, геометрии, степени сжатия, допуска крышки, доступности для очистки и предполагаемых условий использования.

В проектах, реализуемых в США, изделия из резины многократного использования могут потребовать оценки на соответствие таким требованиям, как FDA 21 CFR 177.2600. Для проектов, реализуемых в Европе, общие рамки для изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, устанавливает Регламент ЕС № 1935 2004, а национальные положения и ссылки, такие как Рекомендация XV Федерального налогового управления Германии, также могут быть актуальны в зависимости от рынка.

Поэтому для производителей посуды наиболее важным вопросом является не просто то, изготовлена ​​ли прокладка из пищевого силикона.

Более уместный вопрос заключается в том, были ли подобраны правильная формула силикона, правильная конструкция уплотнения и правильный подход к обеспечению соответствия требованиям для реального продукта.