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食品接觸用押出型材完整指南:15 個關鍵 FAQ 解答

在食品加工、包裝和餐飲設備中,塑膠押出型材(如密封條、管件、墊片)的安全性至關重要。然而,圍繞食品級的法規、材料選擇和生產規範,存在許多複雜的細節與常見誤解。。

法規認證類

Q1: 哪些塑膠材料可用於食品接觸應用?
A: 常見的食品級押出材料包括:PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)、PVC (聚氯乙烯)、矽膠、以及 TPE (熱塑性彈性體)。 關鍵點是,並非材料類型符合即可,而是必須使用符合法規的食品級配方,這代表其基礎樹脂與所有添加劑(如安定劑、色母)都必須符合規範。

Q2: FDA 認證和 FDA 符合性有什麼差異?
A: 這是最常見的誤解:

  • FDA 不直接認證材料: 美國食品藥物管理局 (FDA) 不會核發「認證證書」給塑膠材料或製造商。
  • FDA 符合性: 指的是材料配方中使用的所有成分,均符合 FDA CFR Title 21 (美國聯邦法規第21篇) 中的相關規範。
  • 製造商責任: 由材料供應商和型材製造商負責確保其產品符合性,並能提供相關的測試報告或聲明文件。
    因此,正確的說法應是「符合 FDA 食品接觸法規」,而非「通過 FDA 認證」。

Q3: 需要提供哪些文件來證明食品級符合性?
A: 一份完整的符合性文件應包含:

  • FDA 符合性聲明
  • 材料安全數據表 (SDS/MSDS)
  • 遷移測試報告(證明有害物質不會遷移到食品中)
  • 原料清單(列出所有添加劑和助劑)
  • 第三方測試報告(如 NSF、SGS 等實驗室出具)
  • 生產履歷追溯文件

Q4: 歐盟和美國 (FDA) 的食品接觸法規有何不同?
A: 兩者在架構和要求上存在主要差異:

  • 法規架構: 歐盟有統一的 Regulation (EU) No 10/2011 作為主要規範;美國則依據 CFR Title 21 中的不同章節。
  • 測試方法: 歐盟要求進行整體遷移和特定遷移測試;FDA 則依材料和應用分類有不同規範。
  • 核准清單: 歐盟有嚴格的正面清單,只有清單上的物質才能使用;FDA 部分採用 GRAS (Generally Recognized As Safe,公認安全) 制度。
  • 標示要求: 歐盟要求產品標示適用食品接觸的酒杯叉子符號。
    若產品銷往多國市場,建議應確保同時符合兩地的法規。

材料選擇類

Q5: 食品級材料的公差控制會比工業級困難嗎?
A: 通常沒有明顯差異。公差能力主要仍取決於材料本身的物理特性(例如 PVC 的尺寸穩定性優於 TPE),而非是否為食品級。 食品級與工業級的主要區別在於:

  • 原料純度: 食品級使用更純淨的原料和經核准的添加劑。
  • 生產環境: 需要更嚴格的衛生管控,防止交叉污染。 但需注意,某些食品級配方可能因添加劑受限,而輕微影響其加工性能。

Q6: 透明材料比不透明材料更容易獲得食品級認證嗎?
A: 不一定。透明度與食品安全性無直接關聯。

  • 透明材料(如 PETG、PC)可能因含有雙酚 A (BPA) 等物質而受到限制。
  • 不透明材料可能因為添加的「著色劑」不符合食品級規範而違規。 關鍵在於產品中的所有成分(包括基礎樹脂和著色劑)都必須符合食品級要求。一般而言,原料的自然色和白色通常較容易取得食品級規格。

Q7: 食品級 TPE 和矽膠如何選擇?
A: 兩者選擇的關鍵考量點不同。在耐溫範圍上,TPE 一般為 -40°C 至 80°C,而矽膠則可達 -60°C 至 200°C。成本方面,TPE 較低,矽膠較高。加工性上,TPE 易於押出且速度快,矽膠則較困難並需要硫化程序。對於耐油脂與耐老化性,矽膠表現優良,TPE 則為中等(視配方而定)。

建議:如果您的應用需要耐高溫(如烘焙器具、蒸煮設備)或要求優異的耐用性,應選擇矽膠。如果產品應用於常溫或冷藏(如密封條),且對成本較敏感,則 TPE 是更合適的選擇。

設計與製造類

Q8: 食品接觸型材在設計上有哪些特殊要求?
A: 關鍵設計原則是易於清潔和避免細菌滋生:

  • 避免死角積污: 應多使用圓角設計而非銳角,使清潔更容易。
  • 光滑表面: 盡可能要求光滑的表面(例如建議表面粗糙度 Ra ≤ 0.8μm),以減少細菌附著。
  • 可拆卸設計: 若型材是組件的一部分,應考慮可拆卸設計,以便定期深度清潔。
  • 避免多孔結構: 海綿狀或發泡材料難以徹底清潔,不建議用於直接接觸食品的表面。
  • 排水考量: 設計應避免積水殘留。

Q9: 食品級型材的顏色選擇有限制嗎?
A: 是的,有嚴格限制。用於食品接觸材料的著色劑必須:

  • 符合 FDA CFR 21 Part 178.3297 (著色劑清單) 的規範。
  • 或符合歐盟 EU 10/2011 附錄中的核准物質。 一般來說,深色和鮮豔的顏色(如紅色、亮黃色)較難取得食品級規格的色母。最常見的食品級顏色是:白色、黑色、自然色(原料本色)和淺灰色。

Q10: 食品級型材需要特殊的生產環境嗎?
A: 是的。為了防止交叉污染,食品級生產有更嚴格的要求:

  • 環境衛生: 生產區域需定期清潔消毒,控制灰塵和污染源。
  • 材料隔離: 食品級與非食品級的原料和成品必須嚴格分區存放。
  • 設備清潔: 換料時(特別是從非食品級換到食品級時)需徹底清機。
  • 人員管理: 操作人員需遵守衛生規範(如穿戴髮網、手套)。
  • 追溯系統: 必須有完整的批次記錄和追溯能力。 部分專業廠商會進一步申請 ISO 22000 或 FSSC 22000 食品安全管理系統認證。

測試與驗證類

Q11: 食品接觸測試需要多久?費用如何?
A: 時程與費用依測試項目多寡而定,大致參考如下:

  • 整體遷移測試:約 2-3 週。
  • 特定遷移測試:約 3-4 週(視項目數)。
  • 感官測試(氣味、味道):約 1-2 週。
  • 完整的符合性評估(包含多項測試):可能需要 4-6 週。 建議在正式開模前,先以材料樣片進行預測試,避免投入模具費後才發現材料不符合法規。

Q12: 已經有材料供應商的 FDA 符合性報告,還需要做產品測試嗎?
A: 視情況而定。

  • 如果您的產品是使用單一材料直接押出,且未添加任何色母,那麼材料商的報告通常已足夠。
  • 若有以下情況,則強烈建議將「最終產品」送測:
    1. 生產過程中添加了著色劑或改質劑。
    2. 產品是使用多種材料共押出成型。
    3. 產品經過二次加工(如熱壓、黏合)。
    4. 應用於特殊條件(如高溫、接觸高油脂或酸性食品)。 最保險的做法是,對最終產品進行一次驗證測試,特別是需要出口的產品。

應用與維護類

Q13: 食品級型材可以承受洗碗機清洗嗎?
A: 這完全取決於材料的選擇:

  • 可耐洗碗機材料: 矽膠、PP (聚丙烯)、以及某些耐高溫的高階 TPE(需確認耐熱達 80°C 以上)。
  • 不建議材料: 一般 PVC、低溫 TPE(在洗碗機 70-90°C 的高溫下可能變形或劣化)。 設計時應明確考量材料的耐溫性、耐洗滌劑的化學性,以及長期的水解穩定性,並清楚標示產品是否適用於洗碗機。

Q14: 食品級認證有效期多久?需要定期重新認證嗎?
A: 符合性本身沒有固定有效期限,前提是:

  • 材料配方和製程沒有任何更改。
  • 供應商或製造地沒有變更。 但是,在以下情況需要重新評估或測試:
  1. 法規更新: 例如歐盟的正面清單新增了某些物質的限制。
  2. 客戶要求: 許多通路商或品牌客戶會要求 2-3 年內更新的測試報告。 建議建立定期審查機制,持續關注法規動態。

Q15: 如何在產品上標示食品級或食品接觸安全?
A: 標示時須謹慎並遵守規範:

  • 歐盟: 必須標示酒杯叉子符號」♲,或明確文字如 “For food contact”。
  • 美國: FDA 沒有強制性的標示要求,但廠商可自主標示 “Food Grade” 或 “FDA Compliant”。
  • 避免誤導: 絕對不可宣稱FDA 認證或FDA 核准,這是錯誤且違規的說法。 建議標示內容可包含:
  • “Food contact safe” (食品接觸安全)
  • “Meets FDA 21 CFR 177.xxxx” (符合 FDA 相關法規)
  • “符合食品接觸安全標準”
  • 標示清楚的溫度使用範圍

押出成型材料指南:PVC, ABS, PC, TPE 關鍵特性與選擇

在選擇塑膠製造工藝時,押出成型是生產連續性剖面產品(如管材、密封條)的關鍵技術。然而,選擇正確的材料與工藝同樣重要。本文將深入探討四種常見的押出材料:PVC、ABS、PC、TPE,並釐清押出與射出的根本區別。

四大押出材料特性分析

選擇合適的材料是產品成功的基礎。以下是四種主流熱塑性塑膠在押出成型中的特性與主要應用:

1. PVC(聚氯乙烯)

PVC 是押出領域中最廣泛使用的材料之一。

關鍵特性: 其最大的優勢在於成本低廉、優異的耐候性、耐化學腐蝕性以及良好的阻燃性。

常見應用: 由於其耐用且適合戶外使用,PVC 常被用於建築型材(如窗框、壁板)、管件、電線絕緣層等。

2. ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)

ABS 以其堅固的結構特性而聞名。

關鍵特性: 具備良好的衝擊強度、高剛性及表面光澤度。

常見應用: 適用於需要耐用表面的產品,例如各種電器外殼、汽車內裝零件與管材。

3. PC(聚碳酸酯)

當透明度與強度為首要考量時,PC 是理想的選擇。

關鍵特性: 擁有極高的透明度(透光率接近玻璃)、卓越的耐衝擊性(俗稱防彈膠)以及優良的耐高溫性。

常見應用: 是 LED 燈罩、透明管件、光學鏡片及防護面罩的理想材料。

4. TPE(熱塑性彈性體)

TPE 結合了塑膠的加工性與橡膠的彈性。

關鍵特性: 提供橡膠般的彈性、柔軟觸感、抗疲勞性佳且易於上色。

常見應用: 廣泛用於需要彈性或密封性的場合,如密封條、握把、醫療管材等。

關鍵決策:押出成型 vs. 射出成型

選擇材料後,必須決定正確的成型工藝。許多人會混淆押出與射出,以下是簡單的區分方式:

選擇押出成型: 如果您的產品是連續性的、具有固定橫截面,例如密封條、燈罩、管件或建築型材,押出是最高效且最具成本效益的首選。

選擇射出成型: 如果您的產品是立體的、複雜的零件,例如外殼、齒輪、開關按鈕或具有複雜結構的組件,則應選擇射出成型。

雙色射出成型 (2K 射出) 完整解析:原理、4 大優勢與材料匹配關鍵

1. 什麼是雙色射出 (2K射出)?

雙色射出成型,是一種先進的製造技術。它允許兩種不同顏色兩種不同特性的塑膠材料 (例如硬質塑膠 + 軟質 TPE),在同一個射出成型 週期中,於同一套模具內結合,形成一個無縫的單一部件。

它的最大價值在於免除後續組裝。傳統上,您可能需要先射出一個硬質零件,再透過人工或膠水,將軟質按鈕或握把組裝上去。雙色射出則一步到位,大幅提升了產品品質與生產效率。

2. 雙色射出是如何運作的? (旋轉模具)

雙色射出需要高度精密的設備:

  1. 一台雙射射出機: 擁有兩套獨立的射出單元(料管和螺桿),可同時熔融兩種不同的塑膠。
  2. 一套雙色模具: 更為複雜,通常具有旋轉功能。

其運作流程如下 :

  • 第 1 射 (射出基材): 第一射出單元將材料 A(例如硬質的 ABS)注入模具的第一模穴中,形成產品的基底 。
  • 模具旋轉: 模具的核心側會旋轉 180 度,將剛剛成型好的基材帶到第二模穴的位置。
  • 第 2 射 (射出包膠): 與此同時,第二射出單元將材料 B(例如軟質的 TPE)注入第二模穴,直接包覆在基材之上。
  • 冷卻與頂出:第 2 射進行的同時,第 1 射也正在成型下一個基材。當冷卻完成後,模具打開,頂出一個已結合完成的雙色零件。

3. 雙色射出的 3 大核心優勢

(1) 節省組裝成本與時間

這是 B2B 最大的誘因。它消除了傳統製程中對膠水、螺絲、超音波焊接或人工組裝的需求。透過一次成型,大幅降低了後續的組裝成本和管理成本。

(2) 創造優異手感與人因工程 (TPE/TPU 包膠)

這是最常見的應用。在硬質的基材上包覆一層軟質彈性體 (TPE 或 TPU),可以創造出防滑、吸震、手感舒適的握把。

(3) 提升外觀美感與耐用性

  • 外觀美觀: 可製作出色彩分明、無毛邊的多色產品。
  • 耐用性: 以鍵盤鍵帽為例,高階鍵帽的字母是第二種顏色的塑膠,而非印刷。這使得字母永不磨損脫落,耐用度極高。

4. 關鍵挑戰:材料匹配與相容性

這是雙色射出的最大技術門檻。 並非所有塑膠都能完美地黏在一起。

兩種材料的結合主要依賴化學相容性。如果材料不相容,它們在冷卻後會輕易分離 脫膠

  • 化學相容:
    • (O) 良好: TPE 與 PP;ABS 與 PC;TPU 與 ABS。
    • (X) 不良: TPE 與 ABS;POM 與多數塑膠。

如果您的設計必須使用兩種化學不相容的材料(例如 TPE 包 ABS),怎麼辦?

這時就必須仰賴 DFM (可製造性設計),在基材 (材料 A)」上設計出機械倒鉤,例如孔洞或凹槽,讓材料 B在射出時能抓住基材,強行以物理方式將兩者鎖在一起。

這對模具設計的精密度和材料選擇的知識都是一大考驗。

5. 常見應用案例

  • 日用品: 牙刷柄、刮鬍刀柄 (PP 基材 + TPE 軟膠握柄)。
  • 消費性電子: 遙控器、遊戲手把 (ABS 外殼 + TPE 軟質按鈕)。
  • 電腦周邊: 高階鍵盤鍵帽 (PBT + ABS/POM)。
  • 電動工具: 電鑽、砂輪機的握把 (PA+GF 基材 + TPE 防滑包膠)。
  • 汽車內裝: 控制面板、旋鈕 (PC 基材 + TPE/TPU 觸感層)。

雙色射出成型是一種在單一模具、單一循環中,將兩種不同塑膠(如硬質ABS與軟質TPE)結合的先進技術。它透過旋轉模具和兩套射出系統運作,最大優勢是免除後續組裝提供優異的包膠手感,並製作出永不磨損的多色外觀。

其成功的關鍵在於材料相容性,若材料化學不相容,則必須在 DFM 階段設計機械倒鉤來輔助結合。