В последние годы использование светящегося в темноте порошка в таких областях, как столовая посуда, детские игрушки и товары для младенцев, становится всё более распространённым. Его безопасность привлекает пристальное внимание брендов, производителей и потребителей. Соответствие светящегося в темноте порошка строгим международным стандартам испытаний, таким как стандарт FDA (Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, и стандарту безопасности игрушек ЕС EN71-3, стало для многих производителей пищевой продукции решающим фактором при оценке его безопасности. Они считают, что только прохождение этих испытаний может гарантировать его надёжность и соответствие требованиям к использованию в материалах, контактирующих с пищевыми продуктами и оральными органами, а также повысить безопасность продукта и обеспечить потребителям спокойствие.

Распространенные тесты на безопасность пищевых продуктов делятся на две основные категории:

1. На примере EN71-3 изучается миграция химических веществ после проглатывания образца.
2. На примере испытаний FDA изучается миграция химических веществ после попадания образца в полость рта. Методы и растворы, используемые в этих испытаниях, часто значительно различаются в зависимости от материала.

Однако, будучи пигментом со светящейся функцией, светящийся в темноте порошок имеет принципиально иные свойства материала, чем обычные материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, что делает его непригодным для прямого тестирования безопасности пищевых продуктов с использованием только порошка.

Причины этого подробно анализируются ниже с помощью изучения свойств материала светящегося порошка и процедур испытаний EN71-3 и FDA.

Светящийся в темноте порошок – это неорганический люминесцентный гранулированный порошок. Его нельзя измельчать, растворять или использовать в открытом виде. Для получения конечного продукта его необходимо смешать с прозрачной или полупрозрачной основой, например, с покрытием, пластиком, силиконом и т.д., жидкой средой. Эти материалы инкапсулируют люминесцентные кристаллы и защищают их от повреждений.

Светящийся в темноте порошок – это неорганический люминесцентный гранулированный порошок. Его нельзя измельчать, растворять или использовать в открытом виде. Для получения конечного продукта его необходимо смешать с прозрачной или полупрозрачной основой, например, с покрытием, пластиком, силиконом и т.д., жидкой средой. Эти материалы инкапсулируют люминесцентные кристаллы и защищают их от повреждений.

Основными направлениями испытаний материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, проводимых FDA, являются:

• Оценка риска миграции материала в пищевые продукты в условиях предполагаемого использования (включая температуру, время и тип пищевых продуктов).
• Особое внимание уделяется потенциальной миграции токсичных тяжелых металлов (таких как Pb, Cd и Hg), небольших органических молекул (таких как пластификаторы и антиоксиданты) и остатков мономеров (таких как бисфенол А и формальдегид).
• Цели тестирования: Необходимо испытывать конечный продукт, а НЕ сырье, поскольку миграционное поведение напрямую зависит от свойств подложки (например, кристалличности пластика) и методов обработки (например, температуры впрыска).
• Требования к методу испытаний: Образец должен иметь определенную физическую форму (листы/блоки/формованные детали и т.п.), площадь контакта поверхностей должна быть точно рассчитана.

(1) Может ли FDA напрямую тестировать светящийся в темноте порошок?

НЕТ. Светящийся в темноте порошок не соответствует критериям испытаний как для тестового объекта, так и для метода испытаний. Он представляет собой порошкообразное сырье и не имеет стабильной поверхности для прямого контакта, что делает его непригодным для моделирования реальных условий использования. У FDA нет утвержденного метода испытаний для порошкообразного сырья.

(2) Могут ли светящиеся в темноте конечные продукты пройти испытания FDA на безопасность материалов, контактирующих с пищевыми продуктами?

ДА. Яркими примерами служат стакан Starbucks и кружки Disney. Для нанесения светящийся в темноте порошок необходимо смешать со специальным пластиком или чернилами. После затвердевания смеси и среды светящийся в темноте порошок полностью инкапсулируется средой. При условии сохранения целостности он может пройти испытания FDA.

Стандарт EN71-3 в первую очередь проверяет миграцию 19 тяжёлых металлов из материалов, из которых изготовлены игрушки. Он направлен на защиту детей от опасностей для здоровья, связанных с проглатыванием игрушек или воздействием вредных веществ при случайном проглатывании.

(1) Можно ли тестировать светящийся в темноте порошок по стандарту EN71-3?

ДА. Лаборатории технически принимают образцы светящегося в темноте порошка, но с точки зрения логики соответствия это не соответствует первоначальному замыслу стандарта испытаний на безопасность и не дает значимых данных для оценки безопасности продукта.

※ Технический уровень: Метод тестирования EN71-3

• Поместите исследуемый объект в соляную кислоту концентрацией 0,07 моль/л (pH ≈ 1,2) для имитации пищеварительной среды желудка человека.
• После погружения на 2 часа проведите тест на миграцию 19 опасных металлических элементов (таких как Pb, Cd и Sr).

※ Применимая логика: Логика тестирования противоречива и принципиально не соответствует

Стандарт EN71-3 распространяется на контактные поверхности материалов игрушек и детских товаров, такие как пластиковые детали, покрытия, деревянные и металлические детали. Этот тест предназначен для оценки риска миграции при непосредственном контакте или проглатывании детьми. Однако:

• Светящийся в темноте порошок — это сырьевой порошок, а НЕ окончательная форма, подлежащая прямому контакту с детьми.
• Даже если тест пройден успешно, это не гарантирует, что игрушки или изделия, изготовленные с его использованием, будут соответствовать нормативным требованиям. Для подтверждения требуется отдельное тестирование материалов, из которых изготовлена игрушка или изделие.

(2) Технический анализ некоторых светящихся в темноте порошков, прошедших испытания EN71-3

В настоящее время светящиеся в темноте порошки можно разделить на два основных типа: на основе алюмината стронция и на основе сульфида цинка. Их характеристики в тесте EN71-3 существенно различаются.

※ Светящиеся порошки алюмината стронция (SrAl₂O₄):

Этот тип чувствителен к экстремальным значениям pH. Он разлагается в сильнокислой (pH 0-3) или щелочной (pH 11-14) среде.

• Несоответствие обнаружения: Используемый в EN71-3 раствор соляной кислоты (сильная кислота, pH ≈ 1,5) полностью разрушает структуру порошка, делая результаты испытаний неэффективными.
• Ключевой риск: В процессе разложения может выделяться стронций — тяжелый металл, строго регламентируемый стандартом EN71-3, — что может привести к чрезмерной миграции этого элемента.

Таким образом, светящиеся в темноте порошки на основе алюмината стронция не пройдут испытание.

※ Светящийся порошок сульфида цинка (ZnS)

Однажды клиент успешно прошел тест EN71-3, используя светящийся порошок на основе сульфида цинка (ZnS) (Подробный разбор дела: Почему некоторые светящиеся в темноте порошки соответствуют стандарту EN71-3, а другие — нет).

Основная причина, по которой цинк-сульфидный фосфор может пройти испытание, заключается в уникальном сочетании ограничений метода испытания и свойств материала. Однако важно отметить, что это не гарантирует абсолютной безопасности. Подробный анализ представлен ниже:

• Сульфид цинка относительно стабилен в исследуемом растворе (при pH ≈ 1,5 скорость растворения составляет примерно 5-15%).
• Хотя цинк (Zn) и включён в список тестов, предельное значение довольно свободное (≤3700 мг/кг), а уровень его растворения, как правило, ниже предельного значения (фактические измерения обычно варьируются от 500 до 2000 мг/кг). Однако, если дети постоянно жевали этот материал в течение длительного времени, кумулятивное потребление цинка может превысить норму.
• В кислой среде сера в первую очередь преобразуется в токсичный газ сероводород (H₂S), вещество, выходящее за рамки аналитического охвата стандарта EN71-3.

Таким образом, хотя светящийся в темноте порошок на основе сульфида цинка может пройти испытания по стандарту EN71-3, потенциальные риски все равно сохраняются.

(3) Могут ли светящиеся в темноте конечные продукты пройти испытания на безопасность по стандарту EN71-3?

ДА. При условии рассмотрения практических сценариев применения, соблюдения правильной логики тестирования и использования надлежащих образцов, светящиеся в темноте продукты для конечного использования могут пройти испытания по стандарту EN71-3. Следующий пример из нашего общения со Starbucks иллюстрирует это утверждение.

Пример Starbucks:

Будучи всемирно известным брендом, Starbucks всегда уделяет первостепенное внимание качеству продукции и безопасности материалов. При разработке светящихся в темноте пластиковых стаканчиков Starbucks использовал наш светящийся в темноте порошок для производства суперконцентрата, который затем был смешан с пищевым пластиковым сырьем для литья под давлением.

Чтобы гарантировать соответствие своей продукции международным стандартам безопасности, Starbucks заранее отправил образцы светящихся в темноте пластиковых стаканчиков на тестирование по стандарту EN71-3 на ранней стадии разработки. Однако первоначальный тест оказался неудачным. Этот результат привлёк внимание Starbucks.

Чтобы выяснить причину, техническая команда Starbucks провела с нами подробное техническое обсуждение. В ходе обсуждения мы выяснили, что Starbucks измельчил весь образец пластикового стаканчика до мелких частиц для проведения испытаний, как того требует стандарт EN71-3. В испытательной лаборатории, следуя стандартным процедурам, частицы были погружены в концентрированный раствор кислоты (pH ≈ 1,5) на два часа. Результаты показали превышение допустимого уровня стронция.

Анализ результатов теста:

В процессе производства светящихся в темноте пластиковых стаканчиков, мастербатч и исходный пластик смешиваются в расплаве, а затем литьём под давлением формируется плотный корпус стаканчика. В ходе этого процесса светящийся в темноте порошок полностью инкапсулируется базовым пластиком, предотвращая его контакт с окружающей средой при нормальном использовании. Однако, согласно EN71-3, исходный неповреждённый образец должен быть механически измельченный до частиц или фрагментов размером ≤5 мм x 5 мм для передачи на испытания. Этот протокол имитирует физический износ, который может возникнуть при длительном использовании, например, при жевании или падении детьми. Этот процесс принудительного сдавливания приводит к:

• Нарушение целостности пластиковой матрицы
• Прямое воздействие изначально инкапсулированного люминесцентного порошка
• Химическая деградация экспонированного люминесцентного порошка в условиях погружения в сильную кислоту (pH ≈ 1,5)
• Растворение и высвобождение элемента стронция

Эта серия физических и химических изменений в конечном итоге привела к тому, что образец не прошёл тест на миграцию. Предоставление тест-объекта таким способом не только нарушает логику пригодности к тестированию, но и демонстрирует, что он не может обеспечить эффективную гарантию безопасности продукта.

Предлагаемое решение:

На основании вышеприведенного анализа мы предоставили Starbucks целевую рекомендацию: Тестируйте люминесцентный мастербатч напрямую, а не конечный продукт.Причины таковы:

• При реальном использовании, даже если дети пожуют пластиковый стаканчик, он останется целым, а светящийся в темноте порошок полностью инкапсулируется внутри пластиковой матрицы, не представляя риска прямого воздействия.
• Размер частиц мастербатча (2-3 мм) соответствует требованиям EN71-3 для однородных материалов.
• Этот метод лучше отражает фактическое состояние материала в конечном изделии.

Starbucks последовал нашему совету и успешно прошёл второй тест EN71-3, используя светящийся в темноте суперконцентрат. После прохождения нескольких других тестов на безопасность их светящиеся в темноте пластиковые стаканчики были успешно выпущены на рынок.

Подводя итог, можно сказать, что светящийся в темноте порошок НЕ подходит для прямого тестирования FDA или EN71-3.

При проведении оценки безопасности светящихся в темноте изделий следует разработать план научных испытаний, основанный на фактической форме материала и условиях его использования в готовом изделии. Если светящийся в темноте порошок постоянно инкапсулирован в готовом изделии (например, полностью инкапсулирован методом литья под давлением) и не представляет риска воздействия в течение своего жизненного цикла, более обоснованным и научным подходом является независимое тестирование с использованием в качестве сырья продуктов последующего этапа производства (например, светящегося в темноте мастербатча).