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Sélection du bon matériau d'étanchéité dans les applications de l'industrie alimentaire

La polyvalence des composés bat la variété des composés

Par: Matthias Buchfink, Ingénierie d’application, et Michael Erwerle, Laboratoire de technologie et d’essais, Groupe des produits Parker Engineered, Division de la technologie de Prädifa

Les fabricants d'équipements et d'appareils destinés aux applications alimentaires doivent relever de nombreux défis, notamment le choix des matériaux à utiliser pour les composants et les joints d'étanchéité en contact avec les aliments.

Dans l'intérêt de la performance, ainsi que de l'hygiène et de la santé, des exigences légales strictes et techniques strictes s'appliquent aux approvisionneurs des marchés des usines de produits alimentaires, des restaurants et des cuisines domestiques.

En fait, avec le nombre et la gamme de réglementations en place, assortis du vaste choix de composés de matériaux disponibles, le choix du matériau approprié pour chaque application s'est révélé un peu difficile jusqu'à présent.

Aujourd’hui, l’introduction d’un matériau unique et universel, qui couvre de nombreuses demandes dans le secteur de l’alimentation, simplifie les choses pour les concepteurs et les rassure.

Les usines alimentaires modernes et les cuisines sont remplies de technologie; qui nécessitent tous des composants et des joints en matériaux hautement performants. Les machines de traitement des aliments, par exemple, font de plus en plus appel à des composants polymères tels que des tubes, des couvercles et des boîtiers, ainsi qu’à des éléments techniques soumis à de fortes contraintes, tels que des joints, des racleurs, des guides et des pistons.

Le choix du plastique sur le métal représente une stratégie rentable et économique en poids dans la plupart des systèmes et appareils récents, en particulier parce que les polymères soigneusement sélectionnés répondent aux exigences techniques nécessaires en termes de résistance à la température et de résistance structurelle.

Cependant, le choix du matériau le plus approprié a toujours été aussi difficile, sans parler des coûts élevés en termes de dépenses et d’efforts.

L'introduction par Parker Prädifa de W6101, la variante alimentaire du matériau universel nobrox ®, offre une alternative unique et complète à l'utilisation de plusieurs composés; à la fois en termes de conformité réglementaire et de performance technique.

Un piston nobrox avec tige et joint de piston intégrés. Matériau du joint

Un piston nobrox avec tige et joint de piston intégrés.

Matériau du joint rexigences réglementaires

La liste des dispositions légales dans l'industrie alimentaire est longue. Par exemple, il existe des règles régissant la documentation, la composition chimique des composés et la manière dont ils sont traités et manipulés.

En Europe, EC 1935 / 2004 et EU 10 / 2011 définissent les exigences relatives aux matériaux et objets destinés à entrer en contact avec les aliments et leurs ingrédients. Aux États-Unis, des réglementations de la FDA telles que la notification de la substance en contact avec les aliments sont en place, parallèlement à des normes telles que NSF 61 (approbation américaine de l'eau potable).

Bien entendu, si l’industrie alimentaire doit adopter une solution matérielle universelle, la conformité aux réglementations doit être assortie de performances techniques. Les attributs et caractéristiques des matériaux doivent inclure une résistance extrêmement élevée à l'usure et à l'abrasion, une élasticité élastique élevée et une grande résistance au support. De plus, le matériau doit offrir un assemblage robuste et simplifié.

À partir de la résistance à l'usure, les éléments mobiles de la machine, tels que les joints d'étanchéité, les essuie-glaces et les guides, sont généralement nécessaires pour fonctionner dans un environnement à sec, soumis à des charges tribologiques élevées. Ce facteur, associé à des exigences de cycle de vie prolongé, garantit que le déploiement de matériaux suffisamment résistants à l'usure est essentiel.

Pour déterminer si un matériau de qualité alimentaire sera capable de répondre à ces exigences, des tests appropriés de résistance à l'usure et au fluage (conformes à la norme ISO 7148) sont nécessaires.

Tester le potentiel

Ces tests stipulent qu'une balle en rotation doit être pressée contre des échantillons de matériau avec une force prédéfinie. Ici, le volume de l'indentation qui en résulte permet d'évaluer la tendance combinée à l'usure et au fluage. Pour qu'un matériau universel puisse réussir ce test, il devrait présenter des performances similaires à celles des composés PEEK.

De plus, le matériau à tester devrait présenter une indentation de bille nettement inférieure à celle du PTFE, du UHMW-PE et des polyamides afin d'offrir les qualités tribologiques nécessaires à des composants tels que des joints d'étanchéité, des éléments d'ingénierie ou des guides.

Le nobrox W6101 présente une excellente résistance à l'usure, comme le montrent les résultats des tests. Matériau d'étanchéité

Le nobrox W6101 présente une excellente résistance à l'usure, comme le montrent les résultats des tests.

En ce qui concerne la compatibilité chimique et le potentiel de réaction, les produits alimentaires peuvent généralement être classés dans les milieux aqueux contenant un grand nombre de substances et de produits chimiques polaires et non polaires. Prenez le lait, par exemple, qui est essentiellement un mélange d’eau polaire et de graisse non polaire.

Comme la phrase latine 'similia similibus solvuntur'États, des substances similaires vont résoudre les substances similaires. En ce qui concerne le lait, cela signifie qu’un milieu polaire comme l’eau dissoudra un polymère polaire tel que le polyamide ou le fera gonfler.

De même, un milieu non polaire tel que l'huile d'olive attaquera un élastomère non polaire tel que l'EPDM. En gardant cela à l'esprit, il devient clair que même les exigences requises d'un polymère en termes de compatibilité de base avec le lait sont tout sauf mineures.

Outre la compatibilité chimique, les matériaux doivent également être évalués et testés pour garantir que toute réaction avec les denrées alimentaires puisse être exclue, ainsi que tout changement de goût. Pour ces raisons, des tests de migration sont déployés pour déterminer dans quelle mesure les ingrédients du matériau migrent dans les produits alimentaires, et inversement.

Graphique PEEK

Le facteur d'hygiène

Bien entendu, l'hygiène est une considération majeure dans toutes les applications de l'industrie alimentaire. Ici, à mesure que le nombre de pièces diminue, les exigences d'assemblage, les découpes et les joints de la conception diminuent également, ce qui présente le plus grand risque de contamination et d'accumulation de résidus d'aliments et de micro-organismes.

L'industrie alimentaire est réputée pour ses cycles de nettoyage longs et coûteux. Par la suite, une approche plus efficace consiste à contrer les causes et les risques grâce à une expertise des matériaux et à une conception intelligente, plutôt que de combattre les effets avec des produits de nettoyage de plus en plus agressifs.

Dans le secteur des appareils électroménagers en particulier, moins de composants se traduit par une facilité d’utilisation, ce qui devient un argument de vente important pour le fabricant du dispositif.

En conclusion, une substitution de matériaux typiques du secteur alimentaire, tels que le PEEK, le PA, le POM, le PTFE, l'UHMW-PE, le TPE-U ou divers élastomères, a du sens et est réalisable dans une fenêtre d'application large. Maintenant, grâce aux matériaux universels tels que le W6101 de Parker, cette notion peut devenir réalité.

Bien que le matériau puisse être classé entre les matériaux thermoplastiques tels que les polyamides et le PEEK en termes de propriétés mécaniques, il présente des avantages cruciaux par rapport aux matériaux polymères couramment utilisés dans l'industrie alimentaire. En effet, W6101 surpasse ces matériaux lors des tests, est conforme à toutes les réglementations CE / EU et FDA en vigueur et simplifie l'assemblage.

En conséquence, le matériau convient aux joints dynamiques ou aux essuie-glaces, ainsi qu'à de nombreuses autres pièces d'ingénierie comprenant des pistons, des guides ou des composants de boîte de vitesses.

En tant que matériau polyvalent, W6101, avec ses propriétés techniques et son potentiel d'intégration de composants et de réduction des variétés de composés, offre un nouveau moyen de résoudre les problèmes d'ingénierie et de réduire les coûts dans l'industrie alimentaire.

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