藥用塑料瓶成型方法及形體質(zhì)量檢測(cè)
摘要:比較藥品包裝用塑料瓶采用注吹成型與擠吹成型的優(yōu)勢(shì)和不足,闡述注吹成型方法生產(chǎn)塑料瓶的外形結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨向以及形體檢測(cè)方法。
關(guān)鍵詞:塑料瓶 成型方法 形體檢測(cè)
前言
目前我國(guó)在藥品片劑包裝方面已逐步實(shí)現(xiàn)以“塑”代“玻”的轉(zhuǎn)變,而的藥用塑料瓶的推廣與應(yīng)用,離不開完善可靠的生產(chǎn)成型設(shè)備與合理的塑料瓶體外形尺寸和精度設(shè)計(jì),并且有一套符合用戶使用要求的檢測(cè)瓶體質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。
歸納市場(chǎng)上銷售的藥品包裝用塑料瓶的外部形狀大致有圓形、方形(包括正方形或長(zhǎng)方形)橢圓形等外部形狀。圓形瓶體的應(yīng)用量zui大,其特點(diǎn)是瓶體壁厚均勻,吸收外來沖擊能量的能力較高,生產(chǎn)成本相對(duì)較低。但圓形瓶在儲(chǔ)存或擺放時(shí)的有效面積的利用率較低。而正方形或長(zhǎng)方形的瓶體儲(chǔ)存擺放時(shí)的有效面積利用率高,穩(wěn)定性好,但較易發(fā)生瓶體鼓脹現(xiàn)象,影響使用及外觀質(zhì)量性能。在生產(chǎn)過程中采用設(shè)備方面,藥用中小型塑料瓶以擠出吹塑與注射吹塑為主,大型瓶體則采用擠拉吹或注拉吹的成型方式生產(chǎn)。藥品包裝用塑料瓶應(yīng)用擠出吹塑與注射吹塑設(shè)備的廠家zui多。本文對(duì)目前市場(chǎng)上銷售塑料瓶采用擠出吹塑與注射吹塑兩種成型方式優(yōu)勢(shì)及不足進(jìn)行評(píng)述,并結(jié)合時(shí)下比較流行的注吹成型的藥用塑料瓶體外形尺寸的發(fā)展趨向和如何掌握塑料瓶的外形檢測(cè)方法提出自己的見解。
一、注射吹塑與擠出吹塑藥用塑料瓶的比較
擠出吹塑與注射吹塑成型塑料瓶的兩種工藝方法的區(qū)別在于:注射成型中,用來成型塑料瓶體的模具要包括陽模與陰模。由注射機(jī)在高壓下把塑料熔體注入模具型腔內(nèi),打開模腔時(shí),陽模必須從陰模內(nèi)移開,以頂出瓶體。而在擠出吹塑中,要采用擠出機(jī)頭來成型型坯。
吹塑模具主要由兩半陰模構(gòu)成,一般不需陽模,用注入的壓縮空氣吹脹型坯。
注吹與擠吹相比
擠出吹塑的特點(diǎn)為:
(1)吹塑機(jī)械(尤其是吹塑模具)的造價(jià)較低,例如成型相同的產(chǎn)品時(shí),吹塑機(jī)械的造價(jià)約為注塑機(jī)械的三分之一或二分之一,產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也較低。
(2)吹塑上,型坯是在較低壓力下通過擠出機(jī)頭成型并在低壓(多數(shù)為0.2-1.0Mpa)下吹脹的,因而產(chǎn)品的殘余應(yīng)力較小,耐拉伸、沖擊、彎曲與環(huán)境等各種應(yīng)變的性能較高,具有較好的使用性能。而在注射吹塑成型中,塑料熔體要在高壓(15-140Mpa)下通過模具流道與澆口,這會(huì)導(dǎo)致不勻稱的應(yīng)力分布。
(3)吹塑級(jí)塑料(例如PE)的分子量比注塑級(jí)塑料的高得多。這樣吹塑產(chǎn)品具有較高的沖擊韌性與很高的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能,這對(duì)生產(chǎn)大容量的塑料瓶是十分有利的。
(4)由于吹塑模具僅由陰模構(gòu)成,故通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)機(jī)頭??陂g隙或擠出條件即可改變瓶體的壁厚,這對(duì)預(yù)先無法準(zhǔn)確計(jì)算所需壁厚的產(chǎn)品是很有利的。而對(duì)注射成型,需要改變產(chǎn)品壁厚的費(fèi)用要高得多。
(5)吹塑可成型壁厚很薄的產(chǎn)品,這樣的產(chǎn)品無法由注射方法來成型。
(6)吹塑可成型形狀復(fù)雜、不規(guī)則且為整體式的產(chǎn)品。采用注射吹塑成型時(shí),要產(chǎn)出兩件或多件后,通過搭扣配方,溶劑粘合或超聲波焊接等組合在一起。
注射吹塑成型的特點(diǎn)為:
(1)塑料熔體被注入型坯模具,它在型腔內(nèi)周向受到一定的取向效應(yīng)。此外型坯吹脹時(shí)的溫度比擠出吹塑的低些,吹脹產(chǎn)生的取向效應(yīng)能較多地保留下來,這些有助于提高塑料瓶的強(qiáng)度等性能。
(2)塑料瓶尺寸(尤其是頸部螺紋尺寸)精度高,較易于按要求保證瓶體壁厚的均勻性,瓶體規(guī)格均一。
(3)瓶體表面上不形成接合縫,不需成型后修整,一般不產(chǎn)生邊角余料,擠出吹塑產(chǎn)生的邊角料通常為5~30%。(4)瓶體光澤度較高,采用透明聚合物成型出來的瓶體透明度明顯。
(5)吹塑模具上可設(shè)置滑動(dòng)式底模塊,故瓶體底部形狀設(shè)計(jì)靈活性較大。更適于成型硬質(zhì)塑料瓶與廣口塑料瓶。(6)注吹成型要有型坯模具與吹塑模具兩種模具,且模具要求高,故注射吹塑的模具造價(jià)較高,約為擠出吹塑的2~3倍。由于型坯模具型腔內(nèi)熔體所受的壓力較高(10~40Mpa),故吹塑瓶體的殘余應(yīng)力較高,且型坯模具要求的合模力高。用注吹成型多數(shù)為容積較小的瓶體(一般為10mL-300mL),不能成型形狀復(fù)雜的產(chǎn)品,能量消耗明顯較高。
在藥品的包裝中,瓶口的密封程度,影響藥品的安全性。而注射吹塑成型方法對(duì)瓶口及螺紋尺寸精度高、外觀尺寸精度好,瓶體壁厚均勻,適應(yīng)了藥品包裝的特殊要求,能防止盛裝在瓶?jī)?nèi)的藥品氣體的揮發(fā)和外部污染空氣向瓶?jī)?nèi)滲透,所以國(guó)家藥品監(jiān)督局早在“九五”期間就提出采用注射吹塑成型方法生產(chǎn)的藥用塑料瓶。
二、注射吹塑成型瓶體外部形狀尺寸的發(fā)展趨向
注射吹塑成型中小型塑料瓶頸部處的螺紋形狀由原來呈梯形螺紋(單頭)向半園形多頭細(xì)螺紋發(fā)展。這種瓶口螺紋形式主要在于與瓶蓋的良好互配性,因?yàn)樗幤钒b的阻濕性能在很大程度上取決于瓶口與瓶蓋的配合的緊密度,此處是反映瓶口密封性能是否優(yōu)劣的主要部位。塑料瓶在裝藥后應(yīng)采用可調(diào)節(jié)扭力大小的旋蓋機(jī)來旋蓋,扭力可按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)瓶蓋的直徑選取。瓶與蓋口的尺寸配合是阻濕阻汽的重要前提,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。目前多數(shù)廠家均在塑料瓶口處采用鋁箔墊片電磁感應(yīng)封口,大大增加了塑料瓶口的密封性能。從園形塑料瓶的瓶頸與瓶肩處的剖面來看,其頸與瓶肩部由兩個(gè)相切的園弧半徑組成,并從切點(diǎn)處分成兩段的圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)體。而影響瓶肩部強(qiáng)度的主要因素是瓶肩部位的傾斜角,當(dāng)肩部過于平坦時(shí)瓶體易產(chǎn)生癟陷。如果此處瓶肩長(zhǎng)為10毫米時(shí),肩部?jī)A斜角應(yīng)大于15度,此部位厚度不應(yīng)小于1毫米(指小型瓶體),目前還有增厚的趨向,以保證在盛裝藥品及使用過程中瓶體不發(fā)生肩破裂現(xiàn)象。瓶身若是園柱形的圓形回轉(zhuǎn)體,對(duì)瓶身的要求是壁厚均勻,瓶壁過厚會(huì)增大瓶體的重量,原材料消耗增大,同時(shí)瓶體內(nèi)應(yīng)力增大及后收縮也會(huì)增加。瓶壁過薄難以吹塑成型且強(qiáng)度低,一般要求是除瓶口加強(qiáng)筋處及螺紋部位處比瓶體厚度大以外,其他部位壁厚應(yīng)均勻一致。但是為了提高塑料瓶的阻隔性及強(qiáng)度,瓶身厚度設(shè)計(jì)取值的范圍在1.5~2毫米,目前厚度向增厚趨向發(fā)展。塑料瓶的底部多數(shù)采用凸底或平底雙園角結(jié)構(gòu)形式,因?yàn)橥沟椎钠康字醒胂蚱績(jī)?nèi)凸起,形成拱穴,可增加瓶體的抗內(nèi)壓能力,并保證了瓶體的穩(wěn)定性。注吹成型時(shí)還可避免塑料塌陷并使瓶底厚度均勻,而平底雙圓角形的底部結(jié)構(gòu)多數(shù)用于大容積的塑料瓶,它能更好地承受來自瓶?jī)?nèi)部的壓力。
三、 塑料瓶外形尺寸的檢測(cè)
瓶體的外觀檢測(cè):塑料瓶的外觀檢測(cè)主要包括瓶體的整體造型、表面色調(diào)、光澤度、外表質(zhì)量等憑人的視覺感覺到的質(zhì)量特性。外觀質(zhì)量檢驗(yàn)的依據(jù)是根據(jù)瓶料瓶的各個(gè)部位的缺陷不同,所制定出不同的外觀缺陷標(biāo)準(zhǔn)。瓶體的外觀質(zhì)量通常用實(shí)物標(biāo)明zui低允許限度或做出標(biāo)準(zhǔn)試樣,標(biāo)樣每種缺陷封存一個(gè),以便對(duì)照驗(yàn)證。但從塑料瓶的總體來要求,其外觀質(zhì)量應(yīng)有均勻一致的乳白色色澤,不得有明顯色差,瓶體表面應(yīng)光潔、平整,不允許有變形和明顯的擦痕,不允許有砂眼、油污、氣泡,瓶口部位應(yīng)平整光滑,與瓶蓋有良好的配合。
瓶體外觀尺寸檢測(cè):由于生產(chǎn)藥用塑料瓶的設(shè)備精密程度不同,選取的原料及工藝參數(shù)的不同,其外觀尺寸精度變化也就會(huì)不同。一般采用同一設(shè)備,同一種原料和成型方法生產(chǎn)出來的塑料瓶,應(yīng)在恒溫室內(nèi)溫度為23度±2度下存放一定的時(shí)間再進(jìn)行測(cè)量,并在穩(wěn)定的工藝成型條件下,對(duì)照產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)圖的各個(gè)不同部位的基準(zhǔn)尺寸進(jìn)行外觀測(cè)量。重點(diǎn)測(cè)量的幾個(gè)外觀尺寸有:
(1)塑料瓶總體高度尺寸的測(cè)量:所謂的瓶體總體高度尺寸是指瓶子中部到瓶底部的垂直距離,測(cè)試方法是把塑料瓶放置在水平面上,將游標(biāo)卡尺—端接觸到瓶口的zui高點(diǎn),隨后把瓶體旋轉(zhuǎn)360度,讀出zui大與zui小尺寸值,并與設(shè)計(jì)圖尺寸對(duì)照是否相符。例如40~60毫升瓶子高度尺寸誤差應(yīng)控制在±05毫米的范圍內(nèi)。
(2)塑料瓶口部外直徑尺寸的測(cè)量:具體的測(cè)量方法是把測(cè)量工具刻度尺橫跨瓶口的中心,避開瓶體合模線的位置,主軸緊靠口部螺紋處,將圓形瓶口旋轉(zhuǎn)360度,測(cè)出zui大與zui小值,并與瓶體設(shè)計(jì)圖對(duì)照,其外直徑誤差應(yīng)控制在±0~10毫米的范圍內(nèi)。
(3)塑料瓶的外形直徑尺寸的測(cè)量:測(cè)量方法是用游標(biāo)卡尺的測(cè)量面接觸到瓶身的zui大外徑測(cè)量處,攏緊游標(biāo)卡尺,再將塑料瓶體旋轉(zhuǎn)360度,并記錄zui大值與zui小值的尺寸,其誤差應(yīng)控制在0~10毫米的范圍內(nèi)。
(4)塑料瓶各個(gè)部位壁厚尺寸的測(cè)量:對(duì)于園形回轉(zhuǎn)體的藥用塑料瓶,將對(duì)稱部位的測(cè)量區(qū)域用刀具切開,使測(cè)量工具能夠進(jìn)到可測(cè)得瓶體各個(gè)部位的檢測(cè)點(diǎn)處,這時(shí)可對(duì)塑料瓶口的厚度、肩部的厚度、身部的厚度、瓶底部的厚度的對(duì)稱部位進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)量,并記錄zui大值與zui小值,對(duì)照瓶體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙,檢驗(yàn)尺寸公差是否在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。
藥用塑料瓶的物理與化學(xué)性能檢驗(yàn):塑料瓶的物理與化學(xué)性能檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目有重金屬試驗(yàn),不揮發(fā)性殘?jiān)囼?yàn),熾灼殘?jiān)囼?yàn),還原性物質(zhì)試驗(yàn),密封性能試驗(yàn),振蕩性能試驗(yàn),水蒸汽滲透性能試驗(yàn)以及異常毒性試驗(yàn)和細(xì)菌培養(yǎng)檢驗(yàn)等。以上的試驗(yàn)項(xiàng)目均按照有關(guān)YY0057-91固體藥用聚烯烴塑料瓶標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的抽樣方法,定期抽查檢測(cè),若全部達(dá)到這些檢測(cè)項(xiàng)目的指標(biāo),并符合使用要求,便能保證藥用塑料瓶包裝具有良好的阻隔性能,衛(wèi)生性能、密封及安全性能,可保證藥品在有效期內(nèi)不變質(zhì)。