Solutions d'étanchéité pour l'industrie de transformation

De petites pièces avec de grandes responsabilités

Les joints d'étanchéité des équipements de traitement et des lignes de production des industries chimique, alimentaire et des boissons, pharmaceutique et autres industries connexes fonctionnent généralement dans des environnements exigeants caractérisés par la présence de fluides agressifs, de températures d'application élevées et/ou partiellement cycliques et/ou de pressions élevées. Les similitudes générales des conditions de fonctionnement dans l'industrie de transformation sont contrastées par un large éventail d'exigences spécifiques auxquelles tous les composants doivent répondre, y compris les solutions d'étanchéité associées.

En outre, les joints utilisés dans ces applications, en particulier ceux qui sont liés à la consommation humaine ou qui sont en contact avec des personnes, doivent répondre à des exigences particulières en matière de sécurité des produits. Il s'agit notamment de normes d'hygiène strictes et de l'innocuité des ingrédients utilisés (pas de migration de composants nocifs dans le processus ou le produit, etc.)

Enfin, lorsqu'il s'agit de traiter ou de fabriquer des produits chimiques, la "sécurité technique" est un autre critère important pour éviter le rejet accidentel de substances nocives dans l'environnement. En résumé, cette brève introduction montre que les joints d'étanchéité destinés à l'industrie de transformation doivent répondre à un large éventail d'exigences fondamentales abordées dans cet article.

Exigences légales et réglementaires

L'utilisation d'élastomères dans l'industrie alimentaire est soumise au respect d'exigences spécifiques. Outre la sélection de matières premières figurant sur les "listes blanches" établies par les autorités nationales, il convient de s'assurer qu'aucune substance ne peut être extraite du matériau. Dans le cas des joints utilisés dans les équipements de production de boissons, par exemple, il est primordial qu'aucun produit chimique ne migre à partir du matériau du joint et, dans le pire des cas, ne contamine le produit.

Pureté et stabilité de la substance

De nombreuses substances utilisées dans les industries alimentaires et chimiques sont identiques, qu'elles soient d'origine naturelle ou produites synthétiquement. Quel que soit le type et la présence de ces substances, dans les milieux de traitement, dans les matières premières des produits ou dans les produits finis, les matériaux pour les joints et les composants techniques utilisés dans les équipements de production qui entrent en contact avec divers produits chimiques doivent répondre à des exigences spécifiques en matière de pureté.

En outre, ils doivent être résistants aux produits chimiques dans les conditions de traitement données. La pureté et la stabilité sont donc des exigences de base pour les matériaux qui sont appropriés et approuvés (voir détails ci-dessous) pour une utilisation dans le processus chimique et l'industrie alimentaire.

Santé et sécurité des consommateurs

Pour garantir que les produits destinés à la consommation humaine ou à d'autres contacts avec l'homme sont aussi sûrs que possible, les processus de production et les équipements, y compris les produits d'étanchéité utilisés, doivent être conformes à un large éventail de réglementations et de normes nationales, européennes et mondiales.

Elles portent sur les ingrédients et les additifs, les résidus, les contaminants et les niveaux autorisés de migration (migration et lixiviation) dans les produits alimentaires, pharmaceutiques et chimiques. Voici une liste des principales exigences auxquelles doivent répondre les matériaux d'étanchéité utilisés dans les industries de transformation, en particulier dans les environnements alimentaires, pharmaceutiques et des boissons.

FDA

La conformité à la FDA est une exigence importante pour les matériaux utilisés dans les industries alimentaires et pharmaceutiques. La Food and Drug Administration (FDA) a établi une liste blanche de substances pour les élastomères dans le chapitre 21 (CFR 177.2600 - Rubber Articles Intended for Repeated Use). Seuls les polymères, les charges, les produits chimiques de réticulation, etc. figurant sur cette liste peuvent être utilisés dans les mélanges.

En outre, la FDA exige un test d'extraction dans l'eau et le n-hexane. La migration globale ne doit pas dépasser un certain niveau. Si les deux critères sont remplis, c'est-à-dire si les matières premières et l'extraction sont conformes à la liste blanche, le matériau est conforme à la FDA. Il convient de noter que la FDA ne délivre pas d'agrément pour les élastomères (comme c'est généralement le cas pour les matières plastiques), de sorte que les élastomères ne peuvent être que conformes à la FDA, mais pas agréés par elle.

USP

Les normes de qualité actuelles de l'US Pharmacopeial Convention (USP) relatives à l'utilisation de composants élastomères dans les dispositifs pharmaceutiques et biotechnologiques sont d'autres exigences à respecter. En outre, la classification des composants en élastomère pour tout type d'équipement conçu de manière hygiénique selon la classe VI de l'USP est très utile. Les élastomères appropriés sont classés selon la classe VI de l'USP, chapitre 87 (in vitro) et chapitre 88 (in vivo), de sorte que leur utilisation ne pose aucun problème.

3-A

3-A Sanitary Standards Inc, une organisation d'hygiène de l'industrie alimentaire américaine, définit des spécifications et des recommandations pour le développement, l'installation et l'utilisation d'équipements hygiéniques pour les produits laitiers. Ils prescrivent des tests avec des limites sur les changements volumétriques et de poids pour les joints en élastomère. Les tests comprennent le vieillissement à l'air, le stockage dans la graisse (huile de beurre ou graisse de lait), dans l'eau distillée, dans l'acide nitrique à 0,5 %, dans une solution d'hydroxyde de sodium à 1 % et dans une solution d'hypochlorite. En raison de leur sensibilité aux graisses, les composés EPDM sont classés dans la catégorie II.

La conformité à la FDA est une exigence clé pour les matériaux utilisés dans les industries alimentaires et pharmaceutiques.

Réglementations nationales et européennes

Il existe en outre de nombreuses autres réglementations nationales et européennes. Par exemple, l'Institut fédéral allemand pour l'évaluation des risques (BfR), tout comme la FDA américaine, a publié des recommandations pour les élastomères (XXI. Matières premières à base de caoutchouc naturel et synthétique). Toutefois, il convient de noter que les deux listes ne correspondent pas, ce qui fait de la formulation d'un composé prenant en compte les deux listes un défi majeur.

Exempt d'hydrocarbures aromatiques polycycliques

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des substances chimiques sensibles aux risques à bien des égards. De nombreux HAP ont été évalués par l'Union européenne comme étant cancérigènes, mutagènes ou présentant un risque pour la reproduction. Le benzo[a]pyrène en est un bon exemple. Cette substance est en grande partie responsable des effets cancérigènes de la fumée de cigarette. En outre, les HAP peuvent être toxiques pour l'homme ou d'autres organismes.

Lorsque les HAP pénètrent dans l'environnement, ils s'accumulent indéfiniment dans les plantes, le sol et l'air et ne sont pas dégradés. En raison de leur toxicité et de leur persistance, les HAP sont des substances nocives pour l'environnement. Il est donc très important de réduire les émissions de HAP et de minimiser l'utilisation de produits chimiques contenant des HAP. L'utilisation de matériaux d'étanchéité contenant peu ou pas de HAP, en particulier dans l'industrie alimentaire, est une étape cruciale dans la bonne direction.

La teneur en HAP des joints peut être déterminée par chimie analytique. En raison du grand nombre et de la diversité des HAP, la concentration de 18 composés chimiques est déterminée en tant qu'échantillon représentatif. La méthode de mesure choisie est la GC-MS et la procédure d'essai peut être réalisée conformément à la norme AfPS GS 2014:01 PAH/QMA 1284. Lorsque la somme des 18 HAP est inférieure à 0,2 ppm (c'est-à-dire inférieure à 0,2 mg/kg), les scellés sont exempts de HAP.

Les concentrations inférieures à 10 ppm (10 mg/kg) sont considérées comme faibles en HAP. En outre, un nouveau règlement de l'UE (REACH VO (EC) 1907 Annexe XVII, VO 1272/2013) est en vigueur depuis décembre 2015, prévoyant une limite de 1 mg/kg pour 8 HAP définis. Jusqu'à présent, les limites fixées par le règlement ne s'appliquent qu'aux articles qui entrent en contact direct, prolongé ou répété à court terme avec la peau humaine ou la cavité buccale dans des conditions d'utilisation normales ou raisonnablement prévisibles.

À l'avenir, d'autres lois et règlements nationaux et européens devraient réglementer la commercialisation des produits contenant des HAP. L'objectif est donc de proposer à l'industrie de transformation des matériaux exempts de HAP pour les solutions d'étanchéité, avant même que de nouvelles restrictions n'entrent en vigueur.

Large gamme de matériaux d'étanchéité et de conceptions spéciales

La grande diversité des exigences de l'industrie de transformation ne peut être couverte que par une gamme tout aussi large de matériaux spécialement conçus ou adaptés pour répondre aux exigences pertinentes, y compris les approbations/conformités requises, comme indiqué ci-dessus.

En raison de leur toxicité et de leur persistance, les HAP sont des substances nocives pour l'environnement

Les principales familles de matériaux polymères utilisés pour les applications dans l'industrie de transformation sont l'EPDM (caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère), le NBR (caoutchouc nitrile-butadiène), le FKM (caoutchouc fluoré), le FFKM (élastomères perfluorés), le PUR (polyuréthane) et le PTFE (polytétrafluoroéthylène). Pour les conditions d'application particulièrement difficiles en dehors de la gamme d'application des matériaux polymères, les joints métalliques peuvent offrir des alternatives possibles.

Les éléments fonctionnels utilisés dans l'industrie alimentaire, tels que les joints, les racleurs et les pièces moulées, doivent non seulement résister aux aliments qui passent par une ligne de remplissage, mais aussi être extrêmement résistants à l'usure, car la plupart des applications fonctionnent sans lubrification supplémentaire.

Les joints et les pièces moulées en PTFE, dont la conception et les matériaux sont spécialement adaptés aux applications dans les environnements sans lubrifiant de l'industrie alimentaire, conviennent particulièrement bien à ces fins. Cela garantit une faible usure et un faible frottement, ainsi qu'une longue durée de vie, même dans des conditions difficiles, qui peuvent se produire, par exemple, dans le cas de la congélation par choc ou dans les lignes industrielles pour les produits de boulangerie.

Les conceptions d'étanchéité utilisées dans les équipements de l'industrie de transformation vont des simples joints toriques conventionnels aux solutions d'étanchéité avancées très complexes. Les joints spécialement conçus pour répondre aux exigences élevées en matière d'hygiène dans la production et l'emballage des aliments et des boissons sont particulièrement importants.

Grâce aux propriétés du matériau, les joints spéciaux en PTFE sans contre-dépouille sont non seulement résistants à tous les processus de nettoyage courants tels que CIP (Clean in Place) ou SIP (Sterilisation in Place), ou aux agents de nettoyage non standard tels que les acides concentrés et les solutions alcalines, mais grâce à leur conception spéciale, la zone du joint ou du racleur est facile à nettoyer sans risque de contamination des produits alimentaires qui passent ensuite par la ligne de remplissage.

Conclusion

Les exigences en matière de joints et de composants techniques dans l'industrie de transformation présentent à la fois des similitudes et des différences. Cependant, que les processus impliquent des produits chimiques, alimentaires, pharmaceutiques ou des boissons, la pureté et la stabilité des matériaux d'étanchéité utilisés dans les équipements de transformation sont essentielles pour garantir la santé et la sécurité des consommateurs.

En s'associant à un fabricant de scellés expérimenté qui s'appuie sur une connaissance approfondie des exigences critiques des différentes industries de transformation et sur le développement en interne de formulations spécifiquement adaptées à ces exigences, les entreprises de ce secteur bénéficient des meilleures conditions pour garantir la conformité aux lois et réglementations et, par conséquent, la sécurité de leurs produits.