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農(nóng)藥塑料包裝瓶變形成因
來(lái)源:
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作者:fcxzz8
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發(fā)布時(shí)間: 2014-10-21
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二十世紀(jì)九十年代初，中國(guó)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(shì)，占據(jù)了農(nóng)藥包裝的主導(dǎo)地位。可以說(shuō)，除了一些低檔農(nóng)藥產(chǎn)品或小企業(yè)仍在沿用玻璃瓶外，人們已很少再用它來(lái)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(jìng)爭(zhēng)力這些優(yōu)勢(shì)外，亦存在著易變形這么一個(gè)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(gè)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(dǎo)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(huì)比環(huán)境溫度高出很多。而一般農(nóng)藥灌裝后會(huì)立即封口蓋緊。為避免農(nóng)藥灌裝時(shí)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(shuō)，熱灌裝后瓶?jī)?nèi)10%以上的存留空氣的溫度與農(nóng)藥是一樣的。當(dāng)一段時(shí)間后，農(nóng)藥及內(nèi)部空氣降至環(huán)境溫度時(shí)，瓶?jī)?nèi)就會(huì)因熱脹冷縮和液上汽的液化而造成負(fù)壓。當(dāng)負(fù)壓超過(guò)瓶壁強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致塑料瓶壁內(nèi)陷、變形。
二、因互溶、失重導(dǎo)致變形。
此變形源自化學(xué)物質(zhì)的極性相近相溶原理。當(dāng)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(jī)溶劑的極性相近時(shí)，相互之間就會(huì)出現(xiàn)互溶。隨著時(shí)間的推移，互溶會(huì)發(fā)展成滲透。有機(jī)溶劑會(huì)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(shí)間后會(huì)變成90毫升，80毫升，甚至更少。因此時(shí)農(nóng)藥瓶的蓋子是密封的，這種滲漏而導(dǎo)致的失重必然產(chǎn)生負(fù)壓，最終使得瓶子變形。
一般，當(dāng)高密度聚乙烯瓶（PE）用來(lái)包裝脂族，或酯類與酮類，或芳族溶劑時(shí)；當(dāng)聚酯瓶（PET）包裝二甲基甲酰胺（DMF）時(shí)；當(dāng)多層共擠瓶?jī)?nèi)層為聚乙烯醇（EVOH）包裝芳族或酯類與酮類溶劑時(shí)，均會(huì)發(fā)生這類現(xiàn)象。 三、因氧化產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致變形。
農(nóng)藥的成分非常復(fù)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(huì)和瓶?jī)?nèi)存留的空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)壓而產(chǎn)生變形。
對(duì)此現(xiàn)象，我們?cè)鲞^(guò)多次快速老化試驗(yàn)加以證實(shí)。如我們將1.8%阿維菌素測(cè)試農(nóng)藥放入塑料瓶中，蓋緊蓋子并在蓋上開(kāi)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(chǔ)5天，同時(shí)每天記錄U形管的液面高度變化情況。
在開(kāi)始升溫及以后的一段時(shí)間內(nèi)，因農(nóng)藥瓶?jī)?nèi)液體及空氣受熱膨脹，瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生正壓。U形管與瓶?jī)?nèi)相通的液面低于與外界大氣相通的液面。然而隨著時(shí)間的推移，液面高差逐漸變小，30小時(shí)時(shí)齊平。而后，與大氣相通液面開(kāi)始低于與瓶?jī)?nèi)相通之液面，這顯示出瓶?jī)?nèi)已開(kāi)始出現(xiàn)負(fù)壓。當(dāng)滿五天取出測(cè)試農(nóng)藥并回復(fù)至室溫時(shí)，將測(cè)得之液面差換算成負(fù)壓值為-12.9千帕（Kpa），其時(shí)，瓶?jī)?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(gè)普遍現(xiàn)象，塑料瓶生產(chǎn)廠家有必要與農(nóng)藥廠家一起攜手合作，探討和努力解決這一難題。
一、克服因熱灌裝導(dǎo)致變形的方法?！ 『芎?jiǎn)單也很直接，盡可能以常溫灌裝。為達(dá)到此目的，農(nóng)藥廠家在無(wú)法降低反應(yīng)釜溫度時(shí)，應(yīng)采取或延長(zhǎng)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(wú)法實(shí)現(xiàn)，則應(yīng)在農(nóng)藥灌裝入塑料瓶?jī)?nèi)后，待其冷卻至常溫時(shí)再行封口加蓋。
二、因互溶、失重導(dǎo)致的變形的解決方法?！ ≈饕姆椒ㄊ歉鶕?jù)乳油農(nóng)藥中不同的溶劑，選用不同的有針對(duì)性阻隔效果材質(zhì)的塑料瓶，并在選用之前以相容性試驗(yàn) 加以確認(rèn)。
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(guó)最新頒布并已在2001年3月1日起實(shí)施的《農(nóng)藥乳油包裝》中特別明確應(yīng)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(lái)包裝。
應(yīng)該講，聚酯瓶（PET）對(duì)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(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)藥水分超標(biāo)、分解乃至失效這一先天不足，在國(guó)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(duì)而言，玻璃瓶因其易破損而導(dǎo)致污染的致命弱點(diǎn)而應(yīng)用日趨減少。鋁瓶則成本較高。就性價(jià)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?jī)?yōu)于氟化瓶，但規(guī)格越大，氟化瓶競(jìng)爭(zhēng)力就越強(qiáng)。
由于多層瓶?jī)?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?jī)?nèi)壁為聚四乙烯（塑料王）等氟塑料層，成分非常復(fù)雜，故在選用這兩種阻隔瓶時(shí)，必須進(jìn)行產(chǎn)品的相容性試驗(yàn)，以確認(rèn)阻隔效果?！ ∪?、因氧化產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致變形的解決方法。
就農(nóng)藥廠家而言，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(shí)，可以仿效國(guó)際公司，在農(nóng)藥灌裝時(shí)充氮，以降低存留空氣之氧含量，達(dá)到穩(wěn)定農(nóng)藥成分和避免氧化反應(yīng)的雙重目的。
就塑料瓶生產(chǎn)廠商而言，可在設(shè)備和模具許可的情況下，增加瓶子克重以提高瓶體抗變形強(qiáng)度。在克重增加已至極限而仍未解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)考慮開(kāi)發(fā)帶加強(qiáng)筋的新瓶來(lái)解決問(wèn)題，但此種方式需要開(kāi)發(fā)新的模具和花費(fèi)一定的時(shí)間，生產(chǎn)商必須有相當(dāng)?shù)耐度牒统袚?dān)不小的風(fēng)險(xiǎn)（當(dāng)瓶形不為用戶接受時(shí)）。
實(shí)際操作中，經(jīng)常會(huì)碰到幾種導(dǎo)致瓶子變形的原因同時(shí)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(shì)必造成包括經(jīng)濟(jì)和企業(yè)形象兩個(gè)方面的損失。
然而，塑料瓶除質(zhì)輕、美觀、易加工、不易破損、綜合成本有競(jìng)爭(zhēng)力這些優(yōu)勢(shì)外，亦存在著易變形這么一個(gè)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(gè)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(dǎo)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(huì)比環(huán)境溫度高出很多。而一般農(nóng)藥灌裝后會(huì)立即封口蓋緊。為避免農(nóng)藥灌裝時(shí)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(shuō)，熱灌裝后瓶?jī)?nèi)10%以上的存留空氣的溫度與農(nóng)藥是一樣的。當(dāng)一段時(shí)間后，農(nóng)藥及內(nèi)部空氣降至環(huán)境溫度時(shí)，瓶?jī)?nèi)就會(huì)因熱脹冷縮和液上汽的液化而造成負(fù)壓。當(dāng)負(fù)壓超過(guò)瓶壁強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致塑料瓶壁內(nèi)陷、變形。
二、因互溶、失重導(dǎo)致變形。
此變形源自化學(xué)物質(zhì)的極性相近相溶原理。當(dāng)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(jī)溶劑的極性相近時(shí)，相互之間就會(huì)出現(xiàn)互溶。隨著時(shí)間的推移，互溶會(huì)發(fā)展成滲透。有機(jī)溶劑會(huì)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(shí)間后會(huì)變成90毫升，80毫升，甚至更少。因此時(shí)農(nóng)藥瓶的蓋子是密封的，這種滲漏而導(dǎo)致的失重必然產(chǎn)生負(fù)壓，最終使得瓶子變形。
一般，當(dāng)高密度聚乙烯瓶（PE）用來(lái)包裝脂族，或酯類與酮類，或芳族溶劑時(shí)；當(dāng)聚酯瓶（PET）包裝二甲基甲酰胺（DMF）時(shí)；當(dāng)多層共擠瓶?jī)?nèi)層為聚乙烯醇（EVOH）包裝芳族或酯類與酮類溶劑時(shí)，均會(huì)發(fā)生這類現(xiàn)象。 三、因氧化產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致變形。
農(nóng)藥的成分非常復(fù)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(huì)和瓶?jī)?nèi)存留的空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)壓而產(chǎn)生變形。
對(duì)此現(xiàn)象，我們?cè)鲞^(guò)多次快速老化試驗(yàn)加以證實(shí)。如我們將1.8%阿維菌素測(cè)試農(nóng)藥放入塑料瓶中，蓋緊蓋子并在蓋上開(kāi)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(chǔ)5天，同時(shí)每天記錄U形管的液面高度變化情況。
在開(kāi)始升溫及以后的一段時(shí)間內(nèi)，因農(nóng)藥瓶?jī)?nèi)液體及空氣受熱膨脹，瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生正壓。U形管與瓶?jī)?nèi)相通的液面低于與外界大氣相通的液面。然而隨著時(shí)間的推移，液面高差逐漸變小，30小時(shí)時(shí)齊平。而后，與大氣相通液面開(kāi)始低于與瓶?jī)?nèi)相通之液面，這顯示出瓶?jī)?nèi)已開(kāi)始出現(xiàn)負(fù)壓。當(dāng)滿五天取出測(cè)試農(nóng)藥并回復(fù)至室溫時(shí)，將測(cè)得之液面差換算成負(fù)壓值為-12.9千帕（Kpa），其時(shí)，瓶?jī)?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(gè)普遍現(xiàn)象，塑料瓶生產(chǎn)廠家有必要與農(nóng)藥廠家一起攜手合作，探討和努力解決這一難題。
一、克服因熱灌裝導(dǎo)致變形的方法?！ 『芎?jiǎn)單也很直接，盡可能以常溫灌裝。為達(dá)到此目的，農(nóng)藥廠家在無(wú)法降低反應(yīng)釜溫度時(shí)，應(yīng)采取或延長(zhǎng)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(wú)法實(shí)現(xiàn)，則應(yīng)在農(nóng)藥灌裝入塑料瓶?jī)?nèi)后，待其冷卻至常溫時(shí)再行封口加蓋。
二、因互溶、失重導(dǎo)致的變形的解決方法?！ ≈饕姆椒ㄊ歉鶕?jù)乳油農(nóng)藥中不同的溶劑，選用不同的有針對(duì)性阻隔效果材質(zhì)的塑料瓶，并在選用之前以相容性試驗(yàn) 加以確認(rèn)。
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(guó)最新頒布并已在2001年3月1日起實(shí)施的《農(nóng)藥乳油包裝》中特別明確應(yīng)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(lái)包裝。
應(yīng)該講，聚酯瓶（PET）對(duì)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(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)藥水分超標(biāo)、分解乃至失效這一先天不足，在國(guó)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(duì)而言，玻璃瓶因其易破損而導(dǎo)致污染的致命弱點(diǎn)而應(yīng)用日趨減少。鋁瓶則成本較高。就性價(jià)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?jī)?yōu)于氟化瓶，但規(guī)格越大，氟化瓶競(jìng)爭(zhēng)力就越強(qiáng)。
由于多層瓶?jī)?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?jī)?nèi)壁為聚四乙烯（塑料王）等氟塑料層，成分非常復(fù)雜，故在選用這兩種阻隔瓶時(shí)，必須進(jìn)行產(chǎn)品的相容性試驗(yàn)，以確認(rèn)阻隔效果?！ ∪?、因氧化產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致變形的解決方法。
就農(nóng)藥廠家而言，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(shí)，可以仿效國(guó)際公司，在農(nóng)藥灌裝時(shí)充氮，以降低存留空氣之氧含量，達(dá)到穩(wěn)定農(nóng)藥成分和避免氧化反應(yīng)的雙重目的。
就塑料瓶生產(chǎn)廠商而言，可在設(shè)備和模具許可的情況下，增加瓶子克重以提高瓶體抗變形強(qiáng)度。在克重增加已至極限而仍未解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)考慮開(kāi)發(fā)帶加強(qiáng)筋的新瓶來(lái)解決問(wèn)題，但此種方式需要開(kāi)發(fā)新的模具和花費(fèi)一定的時(shí)間，生產(chǎn)商必須有相當(dāng)?shù)耐度牒统袚?dān)不小的風(fēng)險(xiǎn)（當(dāng)瓶形不為用戶接受時(shí)）。
實(shí)際操作中，經(jīng)常會(huì)碰到幾種導(dǎo)致瓶子變形的原因同時(shí)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(shì)必造成包括經(jīng)濟(jì)和企業(yè)形象兩個(gè)方面的損失。
