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农药塑料包装瓶变形成因及解决方法

发布日期:2016-10-31 08:56

二十世纪九十年代初,中国农药界兴起了 以塑代玻的热潮。短短十年不到,塑料瓶即以其不可替代的优势,占据了农药包装的主导地位。可以说,除了一些低档农药产品或小企业仍在沿用玻璃瓶外,人们已很少再用它来包装农药了。                       

 

然而,塑料瓶除质轻、美观、易加工、不易破损、综合成本有竞争力这些优势外,亦存在着易变形这么一个令人头痛的不足。本文拟就此不足之成因及如何加以解决作一深入探讨,起到一个抛砖引玉、集思广益之作用。 

农药塑料包装瓶的变形多发生于包装乳油农药,其变形可按其成因分为三类:    

一、因热灌装导致变形  

在农药销售旺季或在一些特殊的情况下,灌入塑料瓶的农药的温度会比环境温度高出很多。而一般农药灌装后会立即封口盖紧。为避免农药灌装时溅出或溢出瓶口,一般瓶的内容积要比所需灌入液体之容积多出至少10%以上。也就是说,热灌装后瓶内10%以上的存留空气的温度与农药是一样的。当一段时间后,农药及内部空气降至环境温度时,瓶内就会因热胀冷缩和液上汽的液化而造成负压。当负压超过瓶壁强度时,就会导致塑料瓶壁内陷、变形。   

 

二、因互溶、失重导致变形。 

此变形源自化学物质的极性相近相溶原理。当塑料包装瓶材质的极性与其所包装的乳油农药之有机溶剂的极性相近时,相互之间就会出现互溶。随着时间的推移,互溶会发展成渗透。有机溶剂会从包装瓶瓶体材料之分子间隙中渗透逸出。一瓶100毫升装的农药在若干时间后会变成90毫升,80毫升,甚至更少。因此时农药瓶的盖子是密封的,这种渗漏而导致的失重必然产生负压,最终使得瓶子变形。  

 

一般,当高密度聚乙烯瓶(PE)用来包装脂族,或酯类与酮类,或芳族溶剂时;当聚酯瓶(PET)包装二甲基甲酰胺(DMF)时;当多层共挤瓶内层为聚乙烯醇(EVOH)包装芳族或酯类与酮类溶剂时,均会发生这类现象。   

 

三、因氧化产生负压导致变形。 

农药的成分非常复杂,其所含的成分中某些特殊的溶剂,或乳化剂,或原料中不知名的杂质常常会和瓶内存留的空气中的氧气发生氧化反应,进而导致负压而产生变形。  

 

对此现象,我们曾做过多次快速老化试验加以证实。如我们将1.8%阿维菌素测试农药放入塑料瓶中,盖紧盖子并在盖上开一小洞与一放有一些水的U形管相连接。而后,我们将此瓶农药及与其相连的U形管放入50°±2℃的烘箱中热储5天,同时每天记录U形管的液面高度变化情况。    

 

在开始升温及以后的一段时间内,因农药瓶内液体及空气受热膨胀,瓶内产生正压。U形管与瓶内相通的液面低于与外界大气相通的液面。然而随着时间的推移,液面高差逐渐变小,30小时时齐平。而后,与大气相通液面开始低于与瓶内相通之液面,这显示出瓶内已开始出现负压。当满五天取出测试农药并回复至室温时,将测得之液面差换算成负压值为-12.9千帕(Kpa),其时,瓶内含氧量亦由原先的约20%~21%降至5%~7%。解决变形的几种方法   鉴于塑料瓶变形是一个普遍现象,塑料瓶生产厂家有必要与农药厂家一起携手合作,探讨和努力解决这一难题。    

 

一、克服因热灌装导致变形的方法。 

很简单也很直接,尽可能以常温灌装。为达到此目的,农药厂家在无法降低反应釜温度时,应采取或延长循环传输管道或增加冷却装置加以克服。若这些方法均无法实现,则应在农药灌装入塑料瓶内后,待其冷却至常温时再行封口加盖。  

 

二、因互溶、失重导致的变形的解决方法。   主要的方法是根据乳油农药中不同的溶剂,选用不同的有针对性阻隔效果材质的塑料瓶,并在选用之前以相容性试验 加以确认。 

 

一般而言,液体农药之水剂、悬浮剂变形的情况较少,普通材质塑料瓶已完全能胜任。  

 

乳油农药因其所含溶剂多具侵蚀性,故在我国最新颁布并已在2001年3月1日起实施的《农药乳油包装》中特别明确应使用玻璃瓶、高密度聚乙烯氟化瓶和等效的其它材质的瓶(袋)等 来包装。 

 

应该讲,聚酯瓶(PET)对一些乳油农药使用的溶剂亦有良好的阻隔效果,但PET因其易吸收环境中的水分,进而导致农药水分超标、分解乃至失效这一先天不足,在国际上被限制使用。 

 

就阻隔瓶效果而言,玻璃瓶、铝瓶、多层共挤瓶(内层为尼龙或聚乙烯醇)和氟化瓶均有良好表现。但相对而言,玻璃瓶因其易破损而导致污染的致命弱点而应用日趋减少。铝瓶则成本较高。就性价比而言,多层瓶不及氟化瓶;就效果而言,100毫升及以下的多层瓶优于氟化瓶,但规格越大,氟化瓶竞争力就越强。 

 

由于多层瓶内层选用尼龙还是聚乙烯醇要取决于农药中溶剂的种类,氟化瓶内壁为聚四乙烯(塑料王)等氟塑料层,成分非常复杂,故在选用这两种阻隔瓶时,必须进行产品的相容性试验,以确认阻隔效果。  

 

三、因氧化产生负压导致变形的解决方法。  

就农药厂家而言,可考虑更换溶剂或乳化剂,控制原料的杂质含量以提高纯度降低氧化可能性。同时,可以仿效国际公司,在农药灌装时充氮,以降低存留空气之氧含量,达到稳定农药成分和避免氧化反应的双重目的。 

 

就塑料瓶生产厂商而言,可在设备和模具许可的情况下,增加瓶子克重以提高瓶体抗变形强度。在克重增加已至极限而仍未解决问题时,应考虑开发带加强筋的新瓶来解决问题,但此种方式需要开发新的模具和花费一定的时间,生产商必须有相当的投入和承担不小的风险(当瓶形不为用户接受时)。

 

 

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