PETGは食品に安全？クッキー型に関する真実

規制と規格の真実

PETG（ポリエチレンテレフタレート・グリコール変性）は、ペットボトルや食品包装のクラムシェルに使われるプラスチックと同じポリマーファミリーに属します。「G」はエチレングリコールの一部がCHDM（シクロヘキサンジメタノール）に置き換えられていることを意味し、これにより結晶化を防ぎ、材料の透明度を維持しています。

FDA（米国食品医薬品局）のステータス

PETおよびそのグリコール変性体は、食品接触を意図したポリエチレンテレフタレートポリマーを規定する21 CFR 177.1630に記載されています。この規制では、ポリマーの同一性と抽出物の含有制限に関する要件が定められています。

EUのステータス

EU規則 10/2011に基づき、PETの構成モノマーは「特定の移行限界（SML）」とともに付録Iに記載されています。テレフタル酸は食品1kgあたり7.5mg、エチレングリコールは30mgまでとされています。すべてのプラスチック物質に対する総合移行限界は10mg/dm²です。

原料ポリマーと3Dプリント品のギャップ

FDAやEUの承認はあくまで「原料ポリマー」に対するものであり、完成した3Dプリントオブジェクトに対するものではありません。3DプリントされたPETGパーツは、射出成形された食品包装とは以下の3つの点で決定的に異なります。

1. FDM方式特有の積層跡（レイヤーライン）に微細な溝ができ、細菌が入り込みやすく洗浄しにくい。
2. フィラメントが通過する真鍮製ノズルに鉛が含まれている可能性がある。
3. フィラメント製造時に追加される着色剤、UV安定剤、流動調整剤が、食品接触の承認を受けていない場合がある。

これは「3DプリントしたPETGが危険である」という意味ではなく、「PETGはFDA承認済みで安全」という説明は単純化しすぎているということです。答えは、何を作るのか、どのようにプリントするのか、そしてどのように食品に触れるのかによって決まります。

積層跡と細菌の問題

FDM方式は材料を円形の断面で押し出します。各層が重なる際、前の層との間にV字型の溝が形成されます。標準的な0.2mmの積層ピッチでは、この溝の深さは約200ミクロンに達します。比較対象として、サルモネラ菌の大きさは幅0.5ミクロン、長さ2〜5ミクロンです。つまり、溝は細菌が繁殖するのに十分すぎるほど（約200倍も）大きいのです。

Frontiers in Microbiologyで発表された2021年の研究では、3Dプリント材料上のバイオフィルム（細菌の膜）の成長をテストしました。研究者は、バイオフィルムが優先的に層の間に蓄積し、細菌が溝を埋めて「平行する層の間に橋を架ける」ことを発見しました。2時間の露出後、大腸菌の付着数は材料によって6.5 × 10⁶から1.9 × 10⁷個に及びました。

積層ピッチによる表面粗さ

参考までに、射出成形されたプラスチックのRa値は1ミクロンを大幅に下回ります。PETGの場合、最適化されたプリント設定でも平均粗さはRa 6.4ミクロンでした。

洗浄は可能なのか？

ユタバレー大学の研究では、PETGを含む3Dプリント表面からの病原体除去テストが行われました。食器用洗剤と温水（約49°C）を使用することで、テストしたすべての病原体の90%以上を除去できました。病院で清潔さを確認するために使用されるATP測定値は、安全基準である10 RLUを下回りました。さらに重曹でのスクラブや希釈漂白剤でのすすぎを加えることで、化学的・物理的の両面から残ったバイオフィルムを排除できました。

つまり、洗浄は可能です。ただ、表面が滑らかな市販の器具を洗うよりも手間がかかるというだけです。

ノズルの汚染と鉛の問題

標準的な3Dプリンターのノズルには、快削真鍮（C36000）が使用されており、重量比で2.5〜3.7%の鉛が含まれています。鉛が含まれることで、真鍮をノズルの形に加工しやすくなるためです。3gの0.4mmノズルには、合計で約0.045〜0.093gの鉛が含まれており、フィラメント経路に接触する可能性のある部分は約0.007gです。

前述の大学の研究で新品のノズルと1,000時間以上使用したノズルの重量を比較したところ、測定可能な質量損失は見られませんでした。ノズルからフィラメントに転移した鉛の量は、測定器で検出できないほど微量でした。研究者は、真鍮製の鍵を触るだけで消費者は安全基準の19倍の鉛にさらされており、ノズルからの転移はそれに比べれば微々たるものであると指摘しています。

それでも鉛が気になる場合は、鉛を一切含まないステンレス製ノズル（SUS304やSUS316グレード）の使用をお勧めします。ただし、熱伝導率が低いため（真鍮の約115 W/mKに対し約15 W/mK）、ノズル温度を5〜10°C高く設定するか、プリント速度を少し落とす必要があります。

クッキー型が「特別」な理由

食品接触といってもリスクの度合いは様々です。熱いコーヒーを30分間保持するカップと、生の生地に5秒間触れるだけのクッキー型ではリスクプロファイルが異なります。クッキー型に関しては、以下の理由からリスクが低いと考えられます。

• 接触時間が極めて短い： 生地を押し、数秒で離れます。物質の移行は接触時間と温度に比例しますが、クッキー型の場合はどちらも無視できるレベルです。
• 常温での使用： 生の生地は約20〜25°Cであり、PETGのガラス転移点（80〜85°C）を大きく下回ります。熱による劣化や、熱で加速される有害物質の溶出は起こりません。
• 焼成プロセス： クッキーは175〜200°Cで10〜15分間焼かれます。サルモネラ菌は74°C、大腸菌は70°Cで死滅するため、万が一型から生地に細菌が移ったとしても、焼成中に死滅します。
• 液体を扱わない： コップやストローと異なり、液体が孔に染み込んで時間をかけて物質を抽出することはありません。

これにより、クッキー型は3DプリントされたPETGにとって最も低リスクな食品接触用途の一つと言えます。Prusaの公式ガイダンスでも、積層跡に汚れが溜まるため「半使い捨て」として扱うべきという注意点はあるものの、カスタムクッキー型をプリントすることに「大きな問題はない」としています。

PETGプリントをより安全にする方法

クッキー型よりも長時間食品に触れるアイテムをプリントしたい場合は、以下の方法で安全性を高めることができます。

推奨プリント設定

PETG Basicや高速プリント対応のPETG Rapidoは、食品に近い用途のプリントに適しています。Rapidoは流動性が高く、高温での層間密着を助けます。各素材の特性については、フィラメント比較ガイドで詳細を確認できます。

食品安全なコーティング

エポキシコーティングは、細菌問題の原因となる微細な孔を封じ込めます。例えば「Alumilite Amazing Clear Cast Plus」のような食品接触面への使用を規定した21 CFR 175.300に適合するエポキシ樹脂を使用すれば、24〜48時間で硬化し、積層跡を覆う滑らかで非多孔性のバリアを形成できます。

食品安全性においては、ベースとなるフィラメントよりもコーティングの方が重要です。コーティングされたPLAプリントの方が、未処理のPETGプリントよりも安全な場合もあります。ただし、コーティングは洗浄や使用によって摩耗するため、定期的なチェックと再塗布、あるいは交換が必要です。

リスクの判断基準

リスク計算は、変数を整理すればシンプルです。

• 固形物との短時間の常温接触（クッキー型、スタンプ、1回限りのチョコ型）： ステンレスノズルを使用し、細かい積層ピッチでプリントした未処理のPETGで十分対応可能です。使用後はよく洗い、摩耗したら交換してください。
• 液体や温かい食品との持続的な接触（コップ、ボウル、ストロー、食器）： 食品安全なエポキシコーティングを施し、定期的に点検してください。市販の既製品の方が実用的な場合もあります。未処理の3Dプリント製コップを日常的に使うことはお勧めしません。
• 食品に直接触れないアイテム（スパイスラック、引き出しの仕切り、鍋蓋ホルダー）： 材料の安全性は問題になりません。用途に最適な材料を選んでください。熱の近くならPETG、それ以外ならPLAというPLAとPETGの比較論がそのまま当てはまります。

PLAの安全性については、PLA毒性ガイドで解説しています。また、エスプレッソ用品の自作のような、食品接触と精度が求められる用途でも、同様の考え方が適用されます。