キッチンでの使用におけるシリコーン製品の耐用年数評価

現代のキッチンではシリコンが至る所で使われています。しかし、熱、油脂、そして日々の掃除にさらされた場合、シリコンは一体どれくらい長持ちするのでしょうか？

エアフライヤー、オーブン、電子レンジの条件下でのシリコンの耐用年数を評価することで、製品の安全性と長期的な耐久性の両方が保証されます。.

エアフライヤーのアクセサリーラインでクライアントと仕事をしていたとき、彼らは「食品グレード」のシリコーンはどれも同じように耐久性があると想定していました。しかし、数回の加熱サイクルを経て、一部の部品が黄ばんで硬化しました。この経験から、安全性と耐久性はシリコーンの設計、加工、そして試験方法に大きく左右されることを学びました。.

動作条件の定義: エアフライヤー、オーブン、電子レンジ?

キッチン家電はそれぞれ、シリコンを独自の温度プロファイル、加熱方法、機械的ストレスにさらします。これらの条件を理解することが、耐用年数評価の第一歩となります。.

エアフライヤー、オーブン、電子レンジは、シリコンの熱安定性と機械的挙動に影響を与えるさまざまな加熱メカニズムを適用します。.

かつて、標準的なオーブンでは完璧に機能する超薄型シリコンマットをテストしました。しかし、エアフライヤーでは、強力なコンベクションファンの作用で軽量マットがバタバタと揺れ、発熱体に触れてしまい、すぐに焦げてしまいました。このことから、エアフライヤーでは耐熱性だけでなく、機械的な安定性も重要であることが浮き彫りになりました。.

標準的な動作条件

熱老化と機械的疲労？

シリコンは高温でも弾力性を保ちますが、長期間の曝露により徐々に硬化し、ひび割れが生じます。疲労試験は、長年にわたる実際の使用をシミュレートします。.

熱による老化や機械的疲労により、シリコンの弾力性と引張強度が低下し、使用寿命が直接的に短くなります。.

2年間使用した圧力鍋のシールに目に見える亀裂は見られなかったにもかかわらず、漏れが発生しました。検査の結果、熱劣化により硬度がショアA硬度50から65に変化し、高圧下でシールを維持するのに必要な弾力性を失っていることが判明しました。これは肉眼では確認できない故障モードです。.

ショアA硬度60のシリコン製ベーキングトレイを200℃で500時間加熱したところ、硬度はショアA硬度68に上昇し、伸びは25%低下し、色はわずかに変化しました[2][3]。これらの変化はポリマー骨格の酸化と相関していました。.

典型的な老化曲線

繰り返しの折り曲げや圧縮などの機械的疲労試験は、シリコーンが繰り返しのストレス下でどのように劣化するかを明らかにします。高粘稠度シリコーンは、10万回の圧縮サイクルを経ても、通常90%以上の反発弾性を維持します。.

食品接触の安全性と臭気制御?

シリコーンは、熱老化後も食品との接触において安全性を維持する必要があります。配合不良や汚染は、臭い、移行、表面残留物の原因となる可能性があります。.

食品の安全性を確保するには、揮発性残留物と臭気の発生を制御しながら、FDA および LFGB 規格への準拠を検証する必要があります。.

消費者から、シリコン製製氷皿で作った氷が「冷凍焼け」やニンニクのような味になったという苦情が寄せられました。原因は、後硬化が不十分だったため、シリコンに揮発性残留物が残ってしまったことです。この残留物は臭いの原因となるだけでなく、シリコンを多孔質化し、冷凍庫内の他の食品の強い臭いを吸収してしまうほどでした。.

ベーキングマットの開発中、お客様から使用後に「ゴム臭がする」というフィードバックをいただいたことがあります。検査の結果、硬化が不完全だったために揮発成分が残留していることが判明しました。そこで、後硬化工程を200℃で4時間から8時間に延長したところ、臭いは消えました。.

食品接触および臭気制御対策

シリコーンは、現実的な加熱条件下で検証する必要があります。例えば、100℃で移行試験に合格した場合でも、エアフライヤーやオーブンで使用する場合は、200℃での追加試験を実施する必要があります。.

構造と厚さの設計？

シリコン部品の設計は、性能だけでなく、熱的および機械的安定性にも影響します。.

壁の厚さ、形状、サポート構造によって、シリコンがどれだけ均一に加熱されるか、また負荷がかかった状態でどれだけ変形に耐えるかが決まります。.

当初設計した大型の長方形のローフパンは、テスト中に破損しました。生地が加熱されると側壁が外側に膨らみ、パンの形が崩れてしまいました。素材は耐熱性がありましたが、構造設計に十分な剛性がありませんでした。そこで、縦リブを追加し、壁の厚みを2mmから3mmに増やすことで、変形は解消しました。.

ベーキングウェアのプロジェクト中に、厚さ5mmのトレイをオーブンで繰り返し使用するとマイクロバブルが発生することに気づきました。厚さを3mmに薄くし、内側にリブを追加することで、応力分散が改善され、変形を防ぐことができました。.

高温シリコーンの設計ガイドライン

シリコン表面の周囲に適切な空気の流れがあれば、オーブンやエアフライヤー内での局所的な過熱や変色も軽減されます。.

清掃とメンテナンスの影響は?

洗浄剤と洗浄方法は、シリコン製キッチン用品の長期的な耐久性と外観に影響を与えます。.

刺激の強い洗剤や研磨工具を使用すると、表面の摩耗や酸化が促進され、耐用年数が短くなります。.

ある業務用ベーカリーから、ノンスティックマットがベタベタして急速に劣化しているとの報告がありました。調査の結果、強力な高アルカリ性脱脂剤を使用していたことが判明しました。高pH値がシリコーン骨格を攻撃し、表面を劣化させていました。pHが中性の洗剤に切り替えたところ、すぐに劣化が止まりました。.

清掃に関する推奨事項

電子レンジ加熱の限界は何ですか?

シリコン自体は電子レンジで使用できますが、蒸気を閉じ込めたり、金属インサートが使用されている場合は問題が生じます。密閉された形状の場合は必ず通気口を設け、認証前に適合性を確認してください。.

シリコンは電子レンジを通しますが、中の食品は通さない場合があります。ある試験では、シリコン製のボウルでバターを溶かしたところ、油の温度が250℃を超え、水の沸点をはるかに超える局所的な「ホットスポット」が発生しました。この局所的な高熱により、シリコンの表面が泡立ち、白くなり、容器に永久的な損傷を与えました。.

結論

シリコンの安全性と耐用年数は、設計、加工、メンテナンス方法によって異なります。各機器の熱環境を理解し、適切な検証を実施することで、キッチン製品は長年にわたって安全で耐久性のある状態を保つことができます。.

参考文献

[1]: シリコンはオーブンで使える？ – Cook'n'Chic

[2]: シリコーンゴムの熱老化 – 先端材料

[3]: シリコーンゴムコンパウンドの特性 – 信越

[4]: 揮発性有機化合物の除去 – Jehbco

[5]: 委員会規則（EU）第10/2011号 – EUR-Lex