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塑料加工農(nóng)藥瓶變形的原因分析與解決
二十世紀九十年代初，中國農(nóng)藥界興起了 以塑代玻的熱潮。短短十年不到，塑料瓶即以其不可替代的優(yōu)勢，占據(jù)了農(nóng)藥包裝的主導地位。可以說，除了一些低檔農(nóng)藥產(chǎn)品或小注塑件加工廠仍在沿用玻璃瓶外，人們已很少再用它來包裝農(nóng)藥了。 然而，塑料瓶除質(zhì)輕、美觀、易加工、不易破損、綜合成本有競爭力這些優(yōu)勢外，亦存在著易變形這么一個令人頭痛的不足。本文擬就此不足之成因及如何加以解決作一深入探討，起到一個拋磚引玉、集思廣益之作用。農(nóng)藥塑料包裝瓶變形的成因 農(nóng)藥塑料包裝瓶的變形多發(fā)生于包裝乳油農(nóng)藥，其變形可按其成因分為三類： 一、因熱灌裝導致變形： 在農(nóng)藥銷售旺季或在一些特殊的情況下，灌入塑料瓶的農(nóng)藥的溫度會比環(huán)境溫度高出很多。而一般農(nóng)藥灌裝后會立即封口蓋緊。為避免農(nóng)藥灌裝時濺出或溢出瓶口，一般瓶的內(nèi)容積要比所需灌入液體之容積多出至少10%以上。也就是說，熱灌裝后瓶內(nèi)10%以上的存留空氣的溫度與農(nóng)藥是一樣的。當一段時間后，農(nóng)藥及內(nèi)部空氣降至環(huán)境溫度時，瓶內(nèi)就會因熱脹冷縮和液上汽的液化而造成負壓。當負壓超過瓶壁強度時，就會導致塑料瓶壁內(nèi)陷、變形。 二、因互溶、失重導致變形。 此變形源自化學物質(zhì)的極性相近相溶原理。當塑料包裝瓶材質(zhì)的極性與其所包裝的乳油農(nóng)藥之有機溶劑的極性相近時，相互之間就會出現(xiàn)互溶。隨著時間的推移，互溶會發(fā)展成滲透。有機溶劑會從包裝瓶瓶體材料之分子間隙中滲透逸出。一瓶100毫升裝的農(nóng)藥在若干時間后會變成90毫升，80毫升，甚至更少。因此時農(nóng)藥瓶的蓋子是密封的，這種滲漏而導致的失重必然產(chǎn)生負壓，最終使得瓶子變形。 一般，當高密度聚乙烯瓶（PE）用來包裝脂族，或酯類與酮類，或芳族溶劑時；當聚酯瓶（PET）包裝二甲基甲酰胺（DMF）時；當多層共擠瓶內(nèi)層為聚乙烯醇（EVOH）包裝芳族或酯類與酮類溶劑時，均會發(fā)生這類現(xiàn)象。 三、因氧化產(chǎn)生負壓導致變形。 農(nóng)藥的成分非常復雜，其所含的成分中某些特殊的溶劑，或乳化劑，或原料中不知名的雜質(zhì)常常會和瓶內(nèi)存留的空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，進而導致負壓而產(chǎn)生變形。 對此現(xiàn)象，我們曾做過多次快速老化試驗加以證實。如我們將1.8%阿維菌素測試農(nóng)藥放入塑料瓶中，蓋緊蓋子并在蓋上開一小洞與一放有一些水的U形管相連接。而后，我們將此瓶農(nóng)藥及與其相連的U形管放入50°±2℃的烘箱中熱儲5天，同時每天記錄U形管的液面高度變化情況。 在開始升溫及以后的一段時間內(nèi)，因農(nóng)藥瓶內(nèi)液體及空氣受熱膨脹，瓶內(nèi)產(chǎn)生正壓。U形管與瓶內(nèi)相通的液面低于與外界大氣相通的液面。然而隨著時間的推移，液面高差逐漸變小，30小時時齊平。而后，與大氣相通液面開始低于與瓶內(nèi)相通之液面，這顯示出瓶內(nèi)已開始出現(xiàn)負壓。當滿五天取出測試農(nóng)藥并回復至室溫時，將測得之液面差換算成負壓值為-12.9千帕（Kpa），其時，瓶內(nèi)含氧量亦由原先的約20%~21%降至5%~7%。解決變形的幾種方法 鑒于塑料瓶變形是一個普遍現(xiàn)象，塑料瓶生產(chǎn)注塑件加工家有必要與農(nóng)藥注塑件加工家一起攜手合作，探討和努力解決這一難題。 一、克服因熱灌裝導致變形的方法。 很簡單也很直接，盡可能以常溫灌裝。為達到此目的，農(nóng)藥注塑件加工家在無法降低反應釜溫度時，應采取或延長循環(huán)傳輸管道或增加冷卻裝置加以克服。若這些方法均無法實現(xiàn)，則應在農(nóng)藥灌裝入塑料瓶內(nèi)后，待其冷卻至常溫時再行封口加蓋。 二、因互溶、失重導致的變形的解決方法。 主要的方法是根據(jù)乳油農(nóng)藥中不同的溶劑，選用不同的有針對性阻隔效果材質(zhì)的塑料瓶，并在選用之前以相容性試驗 加以確認。 一般而言，液體農(nóng)藥之水劑、懸浮劑變形的情況較少，普通材質(zhì)塑料瓶已完全能勝任。 乳油農(nóng)藥因其所含溶劑多具侵蝕性，故在我國最新頒布并已在2001年3月1日起實施的《農(nóng)藥乳油包裝》中特別明確應使用玻璃瓶、高密度聚乙烯氟化瓶和等效的其它材質(zhì)的瓶（袋）等 來包裝。 應該講，聚酯瓶（PET）對一些乳油農(nóng)藥使用的溶劑亦有良好的阻隔效果，但PET因其易吸收環(huán)境中的水分，進而導致農(nóng)藥水分超標、分解乃至失效這一先天不足，在國際上被限制使用。 就阻隔瓶效果而言，玻璃瓶、鋁瓶、多層共擠瓶（內(nèi)層為尼龍或聚乙烯醇）和氟化瓶均有良好表現(xiàn)。但相對而言，玻璃瓶因其易破損而導致污染的致命弱點而應用日趨減少。鋁瓶則成本較高。就性價比而言，多層瓶不及氟化瓶；就效果而言，100毫升及以下的多層瓶優(yōu)于氟化瓶，但規(guī)格越大，氟化瓶競爭力就越強。 由于多層瓶內(nèi)層選用尼龍還是聚乙烯醇要取決于農(nóng)藥中溶劑的種類，氟化瓶內(nèi)壁為聚四乙烯（塑料王）等氟塑料層，成分非常復雜，故在選用這兩種阻隔瓶時，必須進行產(chǎn)品的相容性試驗，以確認阻隔效果。 三、因氧化產(chǎn)生負壓導致變形的解決方法。 就農(nóng)藥注塑件加工家而言，可考慮更換溶劑或乳化劑，控制原料的雜質(zhì)含量以提高純度降低氧化可能性。同時，可以仿效國際公司，在農(nóng)藥灌裝時充氮，以降低存留空氣之氧含量，達到穩(wěn)定農(nóng)藥成分和避免氧化反應的雙重目的。 就塑料瓶生產(chǎn)注塑件加工商而言，可在設備和注塑件模具許可的情況下，增加瓶子克重以提高瓶體抗變形強度。在克重增加已至極限而仍未解決問題時，應考慮開發(fā)帶加強筋的新瓶來解決問題，但此種方式需要開發(fā)新的注塑件模具和花費一定的時間，生產(chǎn)商必須有相當?shù)耐度牒统袚恍〉娘L險（當瓶形不為用戶接受時）。 實際操作中，經(jīng)常會碰到幾種導致瓶子變形的原因同時存在，或很難分得清是什么原因?qū)е伦冃巍６l(fā)生變形后勢必造成包括經(jīng)濟和注塑件加工廠形象兩個方面的損失。
