PETGは食品安全か？クッキーカッターの真実

規制の実際の内容

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用クラムシェルと同じポリマーファミリーです。「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、結晶化を防ぎ材料を透明に保つことを意味します。

FDAのステータス

PETおよびそのグリコール変性体は、21 CFR 177.1630に記載されており、食品接触用途を意図したポリエチレンテレフタレートポリマーを対象としています。この規制は、ポリマーの識別と抽出可能物質の含有量制限に関する要件を指定しています。

EUのステータス

EU規則10/2011の下では、PETの構成モノマーは附属書Iに特定移行限度ととも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食品1kgあたり30mg。すべてのプラスチック物質の全移行限度は10 mg/dm²です。

生ポリマーと3Dプリントの間のギャップ

FDAおよびEUの承認はどちらも生ポリマーに適用され、完成した3Dプリントオブジェクトには適用されません。プリントされたPETG部品は、射出成形された食品包装とは以下の3つの重要な点で異なります：

1. FDMの層線は、細菌を捕捉し洗浄に抵抗する微細な溝を作り出します
2. フィラメントが通過する真鍮ノズルには鉛が含まれている可能性があります
3. フィラメント製造時に添加される着色剤、紫外線安定剤、流動改良剤は、それ自体が食品接触承認を持っていない場合があります

これらのいずれも、プリントされたPETGが危険であることを意味しません。意味するのは、「PETGはFDA食品安全適合である」というのは単純化しすぎだということです。答えは、何を作っているか、どのようにプリントしているか、そしてどのように食品と接触するかによって異なります。

層線の細菌問題

FDM押出しは、断面がほぼ円形の材料を堆積させます。各層は、前の層に沿ってV字型の溝を作り出します。標準的な0.2mmの層高では、これらの溝は約200ミクロンの深さです。比較のために：サルモネラ菌は幅0.5ミクロン、長さ2〜5ミクロンです。溝は、そこに定着できる細菌よりも約200倍大きいのです。

Frontiers in Microbiologyに掲載された2021年の研究では、3Dプリント材料上の細菌バイオフィルムの増殖をテストしました。研究者らは、バイオフィルムが層間に優先的に蓄積し、細菌が溝を満たし、「最も高い平行層間の橋」を形成することを発見しました。2時間の曝露後、大腸菌の付着は材料に応じて6.5 × 10⁶から1.9 × 10⁷細胞の範囲でした。

層高別の表面粗さ

比較として、射出成形プラスチックは1ミクロンをはるかに下回るRa値を達成します。PETGは特に、最適化されたプリント設定で平均粗さRa 6.4ミクロンを示しました。

しかし、洗浄は可能ですか？

ユタバレー大学での研究では、PETGを含む3Dプリント表面からの病原体除去をテストしました。食器用洗剤とぬるま湯（約49°C）は、テストされたすべての病原体の90％以上を除去しました。ATP測定値（病院で清浄度を検証するために使用）は10 RLU未満に低下し、これは病院グレードの安全閾値です。重曹スクラブまたは希釈漂白剤リンスを追加すると、化学的および物理的作用の組み合わせにより残存バイオフィルムが除去されました。

したがって、洗浄は効果的です。滑らかな射出成形器具を洗うよりも少し手間がかかるだけです。

ノズル汚染と鉛

標準的な3DプリンターノズルはC36000快削真鍮を使用しており、重量で2.5～3.7％の鉛を含んでいます。鉛は真鍮をノズル形状に機械加工しやすくします。3グラムの0.4mmノズルには、合計約0.045～0.093gの鉛が含まれています。穴を機械加工した後、約0.007gの鉛がフィラメント経路と接触する可能性があります。

UVUの研究では、新しいノズルと1,000時間以上使用したノズルを秤量しました。結果：測定可能な質量損失はありませんでした。ノズルからフィラメントに移行した鉛の量は、彼らの機器で検出するには小さすぎました。参考までに、同じ研究者らは、真鍮製の鍵を扱うと、消費者は安全量の19倍の鉛に曝露されることに言及しており、これはノズルからフィラメントへの移行よりもはるかに多量です。

鉛が懸念される場合は、ステンレス鋼ノズル（304または316グレード）には鉛がまったく含まれていません。トレードオフ：熱伝導率が低くなります（真鍮の約115 W/mKに対し、約15 W/mK）。これにより、5～10°C高いノズル温度または若干遅いプリント速度が必要になる場合があります。

クッキーカッターが特別なケースである理由

すべての食品接触が同じではありません。ホットコーヒーを30分間保持する飲用カップと、生の生地に5秒間触れるクッキーカッターではリスクプロファイルが異なります。クッキーカッターに特に焦点を当てると、リスク要因はあなたに有利に働きます：

接触時間は最小限です。カッターは生地に押し込まれ、数秒で持ち上げられます。プラスチックから食品へのあらゆる物質の移行は、接触時間と温度の両方に比例します。どちらもここでは無視できるものです。

接触温度は室温です。生のクッキー生地は約20～25°Cで、PETGのガラス転移温度80～85°Cをはるかに下回ります。熱劣化は発生せず、熱による加速された溶出もありません。

生地は焼成されます。175～200°Cで10～15分間。サルモネラ菌は74°Cで死滅し、大腸菌は70°Cで死滅します。カッター表面から生地に移行した細菌は、焼成中に破壊されます。

液体は関与しません。カップやストローとは異なり、クッキーカッターは細孔に浸透して時間の経過とともに物質を抽出する液体を保持しません。

これにより、クッキーカッターは3DプリントPETGにとって最もリスクの低い食品接触用途の一つとなります。Prusaの公式ガイダンスでさえ、カスタムクッキーカッターのプリントには「大きな問題はないはず」と述べており、層線が残留物を集め、カッターは半使い捨てとして扱うべきであるという注意書きがあります。

PETGプリントを食品接触に対してより安全にする

リスクの低いクッキーカッターのシナリオを超えて、より持続的な食品接触のあるアイテムをプリントしたい場合は、以下のように安全性を向上させることができます。

プリント設定

PETG Basicと高速のPETG Rapidoはどちらも食品関連プリントに機能します。Rapidoはより速く流れるため、高温での層間結合に役立ちます。さまざまなフィラメントタイプの比較の概要では、機械的特性と熱的特性を並べてカバーしています。

食品安全コーティング

エポキシコーティングは、細菌問題の原因となる微視的な細孔を封止します。Alumilite Amazing Clear Cast Plusは、食品接触面用コーティングを対象とする規制21 CFR 175.300に準拠した2液性エポキシ（混合比1：1）です。24～48時間で硬化し、層線の上に滑らかで非多孔性のバリアを作成します。

食品安全性においては、ベース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プリントは、コーティングが多孔性の問題を完全に排除するため、コーティングされていないPETGプリントよりも安全である可能性があります。注意点：コーティングは洗浄や使用によって時間の経過とともに摩耗します。定期的に点検し、摩耗が見られたら再コーティングまたは交換してください。

心配すべき時とそうでない時

変数を分離すれば、リスク計算は簡単です。

固体食品との短時間の室温接触（クッキーカッター、生地スタンプ、一度だけ使用するチョコレート型）の場合：ステンレス鋼ノズルと細かい層高を使用した未コーティングのPETGは妥当です。使用間は洗浄し、摩耗したら交換してください。

液体や熱い食品との持続的接触（カップ、ボウル、ストロー、調理器具）の場合：食品安全エポキシコーティングを適用し、定期的に点検し、市販の食品グレード製品の方が実用的かどうかを検討してください。フィラメントに関係なく、未コーティングの3Dプリントカップは良いアイデアではありません。

食品に直接触れないアイテム（スパイスラックオーガナイザー、調理器具引き出し仕切り、フライパン蓋ホルダー）の場合：材料の安全性は問題になりません。アプリケーションに最適な材料でプリントしてください。ここでPLAとPETGの比較ロジックのほとんどが適用されます：熱源近くのアイテムにはPETG、それ以外にはPLA。

PLA毒性ガイドでは、PLAが同じFDAステータスを持っているかどうか疑問に思っている場合のために、反対側から安全性の問題をカバーしています。また、エスプレッソステーションアクセサリーのように、食品接触と特定のフィット要件を組み合わせたアイテムにも、同じ材料に関する考慮事項が適用されます。