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| 藥用塑料瓶的結構設計與工藝 |
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| 來(lái)源：中華包裝瓶網(wǎng) 編輯：bzywcnm 發(fā)表時(shí)間：2007/7/5 23:46:02 |
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近年來(lái)，我國藥用塑料瓶包裝有了較快的發(fā)展。藥用塑料瓶包裝具有質(zhì)輕、無(wú)破損、衛生等優(yōu)點(diǎn)，符合藥品包裝的特殊要求。目前國內在藥品片劑、膠囊包裝方面，已逐步實(shí)現以“塑”代“�！�。優(yōu)質(zhì)藥用塑料瓶的應用，離不開(kāi)合理的瓶體結構設計和完善的生產(chǎn)設備以及成熟的工藝方法。本文從藥用塑瓶的生產(chǎn)特點(diǎn)、形體結構設計、成型方式以及成型工藝特性四個(gè)方面闡述藥用塑料瓶整體生產(chǎn)過(guò)程。
1．塑料瓶在藥品包裝中的使用特點(diǎn)
藥用塑料瓶生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員應首先了解生產(chǎn)的藥瓶所包裝藥品的化學(xué)及物理性質(zhì)，其次應清楚制瓶所選用的原料及輔料對所包裝藥品是否有影響。如果制作塑料瓶時(shí)使用的配合劑量不當，其微量成份的遷移將會(huì )改變藥品的藥用效果，甚至會(huì )危及服藥者的生命。藥品是一種特殊商品，生產(chǎn)藥用塑料瓶的廠(chǎng)家均應從每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節對衛生加以嚴格控制，要符合“GM
P”的有關(guān)要求，同時(shí)還要掌握有關(guān)法規，
2．塑料瓶的造型與外形結構特點(diǎn)
目前藥用塑料瓶的形狀有圓形、方形、橢圓形等。圓形瓶體的用量最大，其特點(diǎn)是壁厚較均勻，吸收沖擊能量的能力較高，生產(chǎn)成本較低，但儲存或運輸時(shí)有效面積的利用率低。正方形或長(cháng)方形的瓶體儲存時(shí)的有效面積的利用率高，穩定性好，但較易發(fā)生鼓脹現象。塑料瓶的規格尺寸，目前尚未有明確統一的規定，通常是根據用戶(hù)的需要和藥品的性質(zhì)而定。塑料瓶的容量除了有公稱(chēng)容量外，還有滿(mǎn)口容量，它比公稱(chēng)容量大一些，具體要求視瓶口直徑與瓶的高度而確定。下面以中小型塑料瓶為例，依次從塑料瓶口、瓶頸、瓶肩、瓶身及瓶底等部位分析其結構特點(diǎn)。
2．1瓶口結構特點(diǎn)
盛裝片劑、膠囊用的塑料瓶，其瓶口直徑的設計主要考慮欲盛裝藥品單個(gè)體積加上適當空間，既要滿(mǎn)足機械裝藥的需要，也要考慮患者用藥時(shí)的方便。塑料瓶頸部處的螺紋形狀的橫截面多數呈半圓形，從外部看為兩頭細螺紋。也有呈梯形的螺紋，稱(chēng)單頭螺紋。瓶口頸部螺紋形式的設計主要取決于要與瓶蓋具有良好的互配性，因為藥品包裝的阻濕性能很大程度上取決于瓶口與瓶蓋的配合經(jīng)施加扭力后的緊密度，此處是反映瓶口密封性能是否優(yōu)良的主要部位。塑料瓶在裝藥后應采用可調節扭力大小的旋蓋機來(lái)旋蓋，扭力可按有關(guān)標準，視瓶蓋的直徑選定。瓶與蓋的尺寸配合是阻濕的重要前提，而旋蓋是否緊密則是阻濕效果優(yōu)劣的關(guān)鍵。為保證藥品的安全性，首先要提高瓶口部位的密封性，增加阻濕效果。目前，塑料瓶口均采用鋁箔墊片電磁感應封口，而瓶蓋多采用防盜蓋。這種防盜蓋可對密封破壞提供可見(jiàn)痕跡，其結構主要是瓶蓋周?chē)貍热沟子行】�，以形成斷開(kāi)線(xiàn)。當扭轉瓶蓋時(shí)，由于波形翻邊的棘爪緊鎖于瓶口下端的凸環(huán)下，反旋轉蓋即可沿斷開(kāi)線(xiàn)與鎖圈斷裂，以此鑒別藥品包裝后是否已被打開(kāi)過(guò)，而作為患者用藥開(kāi)啟與再蓋也十分方便。
2．2瓶頸與瓶肩結構特點(diǎn)
藥用塑料瓶的外形采用圓形瓶體較多，縱向解剖看瓶體剖面，其瓶頸與瓶肩部由兩個(gè)相切的圓弧半徑組成，并從切點(diǎn)分成兩段的圓臺旋轉體。設計時(shí)需要計算出瓶頸與中心線(xiàn)的距離（半徑）、肩部半徑、頸部圓弧半徑，并相應得出瓶頸與瓶肩總的高度。影響瓶肩強度的主要因素是瓶肩部位的傾斜角，當肩部過(guò)于平坦時(shí)，瓶體容易發(fā)生癟陷，因此當瓶肩長(cháng)為10毫米時(shí)，肩部?jì)A斜角應超過(guò)15度，此部位厚度不應小于1毫米，以保證在盛裝和貯存藥品及使用過(guò)程中瓶體不發(fā)生肩破裂現象。
2．3瓶身結構特點(diǎn)
瓶身是呈圓柱形的圓形回轉體，對瓶身的要求是壁厚均勻，瓶壁過(guò)厚會(huì )增大瓶體的重量，原材料消耗增大，同時(shí)瓶體內應力增大，收縮量也將增加；瓶壁過(guò)薄難以吹塑成型且強度低。一般要求是除瓶口處加強筋和螺紋部位較瓶體厚度大以外，其他部位壁厚應均勻一致。為提高塑料瓶的阻隔性及強度，瓶身厚度取值一般在1．2—1．5毫米，并有增厚的趨向。
2．4瓶底結構特點(diǎn)
目前藥用塑料瓶底部的設計均采用凸底或平底，雙圓角結構居多。凸底即瓶底中央向瓶?jì)韧蛊�，形成拱穴，可增強瓶體的抗內壓能力，并保證了瓶體的穩定性。吹塑成型時(shí)還可以避免塑料塌陷并可使瓶底厚度均勻。而平底雙圓角的瓶底結構多數適用于大容積的瓶體，它能更好地承受內壓力。
3．塑料瓶生產(chǎn)設備的成型方式
目前我國生產(chǎn)塑料瓶設備的成型方式主要有以下幾種：①擠出吹塑成型；②注射吹塑成型；③擠拉吹成型；5注拉吹成型。以這四種成型方式生產(chǎn)的產(chǎn)品的性能結構均有差別。小型藥用塑料瓶采用注射吹塑成型方式的設備受到制藥廠(chǎng)的普遍歡迎，因為用注射吹塑成型方式生產(chǎn)的瓶體在成型過(guò)程中，設備的注嘴可以對瓶口進(jìn)行注塑，從而保證了瓶口的精度，然后再由機械配置的芯棒吹塑瓶體，保證了塑料瓶體外形尺寸的精度，當瓶?jì)仁⒀b藥品時(shí)，能有效防止瓶?jì)人幤窔怏w的揮發(fā)和外部氣體向瓶?jì)葷B透。由于注射吹塑成型機需要一副型坯模具、一副吹塑模具，故設備費用較擠吹成型設備要高。
4．注射吹塑成型塑料瓶的工藝特性
4．1熱塑性聚酯瓶（PET）的注射吹塑
用于吹塑的聚酯（PET）為飽和線(xiàn)性熱塑性聚酯，吹塑級的PET的特性粘度（IV）為70—80m
l／g，用于吹塑小容積的塑料瓶。①料筒溫度參數：一般前料筒溫度可取265℃－275℃，中料筒溫度為280℃－290℃，后料筒溫度為260℃－255℃。PET屬吸濕性聚合物，原料必須經(jīng)過(guò)去濕干燥，干燥溫度一般為150℃－163℃，時(shí)間為5小時(shí)，停機時(shí)干燥溫度應降到120℃左右，使含水量達到0．05％左右，保溫待用。PET的粒子干燥程度對成型性能影響極大，應避免干燥的PET與外界空氣接觸，因為干燥的PET原料會(huì )快速吸收空氣中的水分。②注吹機型坯溫度：為保證型坯的透明性，當熔體充入型坯模具后，要快速冷粗?45℃，要比其玻璃化溫度（82℃）高些，越接近原料的玻璃化溫度，吹塑瓶的透明度就越高。③芯棒溫度：為保證芯棒有較一致的溫度分布，芯棒各段的溫度分別為：芯棒頭部為45℃－55℃，中部為40℃－50℃，尾部為25℃－35℃。在型坯注射工位時(shí)，因熔體溫度高，芯棒溫度應取上述范圍的上限，當芯棒轉至脫模工位時(shí)，芯棒溫度因內冷而取上述范圍的下限。5吹塑模具的溫度：冷卻瓶體的冷卻水溫在5℃－10℃，可使吹塑模溫控制在10℃－35℃的范圍內。⑤吹脹氣壓：瓶體吹氣壓力為1－1．2M
p a，注射壓力在60—100M p
a，保壓壓力取注射壓力的80％左右，保壓時(shí)間不宜太長(cháng)。由于PET的結晶化速度快，故在生產(chǎn)過(guò)程中要求有較高的注射速度。
4．2聚碳酸酯瓶（PC）的注射吹塑
注射吹塑PC瓶體最好采用普通三段式螺桿，長(cháng)徑比最小取15比1，過(guò)渡段與計量段的長(cháng)度之比取3比1，螺桿直徑（D）小于80毫米時(shí)螺距取1D。螺桿頭部采用止逆型結構。PC是一種吸濕性聚合物，在高溫下，即使存在微量水分對成型也有影響，因此塑料粒子在注吹成型前必須充分干燥，使水分含量降到0．015－0．02％以下。干燥條件：110－120℃的溫度下用8－12小時(shí)，料斗應預熱到110℃左右，保溫，以免干燥的塑料粒子急速冷卻重新吸濕。PC的熔融粘度對溫度的變化十分敏感，提高溫度時(shí)，粘度有明顯下降，故前料筒溫度在240℃－260℃，中料筒260℃－280℃，后料筒220℃－230℃，料筒溫度勿超過(guò)310℃，一般在注射吹塑時(shí)料筒溫度的控制都是用前高后低的方式。型坯的溫度為260℃－280℃，注射壓力需高壓注射，注射速度太快易出現熔體破裂現象。吹塑時(shí)應均勻地冷卻瓶體，吹塑模溫度65℃－80℃，模具溫度提高的目的是減少模溫與料溫的溫差，從而降低瓶體的內應力。吹塑壓力一般取0．4－1．0M
p a。
4．3聚苯乙烯瓶（PS）的注射吹塑
PS是非結晶性塑料，具有較高的透明度。由于PS成型溫度范圍大，熱穩定性好，加熱流動(dòng)和冷卻固化速度快，熔體粘度適中，使其易成型。在流動(dòng)性保證充滿(mǎn)型腔的前提下，料筒溫度低一些好，通常前料筒溫度在200℃左右，注嘴和后料筒溫度比前料筒溫度低40℃左右。注射壓力為70－130M
p
a。當熔料注滿(mǎn)型坯模腔的95％左右時(shí)，注射壓力切換為保壓壓力，而保壓壓力取注射壓力的80％左右，注射速度可取高些，注射速度太低，瓶體熔結線(xiàn)變明顯。螺桿轉速：預塑時(shí)間不能大于冷卻時(shí)間，提高螺桿轉速可以縮短預塑時(shí)間。通常螺桿轉速視熔料塑化狀況由慢到快逐步調整，轉速在70γ／m
in左右，吹塑模溫度取40℃－65℃，吹脹氣壓取0．3－0．7M p a。
4．4聚丙烯（PP）瓶的注射吹塑
PP為高結晶度塑料，吹塑級PP的熔體流動(dòng)速率一般為0．5－3．0g／10m in。選用PP的熔融指數（M I）小于0．2g／10m
in時(shí)，前料筒溫度為200℃－240℃，中料筒溫度為170℃－220℃，后料筒溫度為160℃－190℃。注射壓力選�。篜P熔料流動(dòng)性好，一般取80－90M
pa。當PP熔料注射到型坯模內近95％時(shí)，注射壓力應轉換為保壓壓力，而保壓壓力取注射壓力的80％左右。由于PP結晶度大，分子排列規整而緊密，分子間作用力強，反映在瓶體上是拉伸強度大、剛性高、光澤性好、耐熱性提高，但柔軟性、透明性差。由此吹塑模溫度取30℃－60℃范圍。PP熱穩定性好，提高螺桿轉速能迅速完成預塑，因而螺桿轉速取60γ／m
in，背壓的取值高會(huì )抑制螺桿的后退速度，最好在0．5M p a為宜，吹脹氣壓取值在0．5－0．8M p a左右。 |
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