泡罩包裝新趨勢：聚丙烯應用的挑戰與應對

文/凌云

聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯是制藥行業常用的兩種泡罩包裝材料——但它們卻可能會對環境造成污染、還會對人體造成危害。因此制藥企業正在尋求新的替代物。聚丙烯是一種有力的候選材料，不過其加工卻存在一些難點。對此，本文進行了簡要分析，并分享了一些應對策略。

聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，以下簡稱“PVC”）片是一種藥用泡罩包裝材料，它容易成型和密封、價格低廉，還能為安瓿瓶、西林瓶、注射器等玻璃包裝提供足夠的支撐和防護，因此在生產中被制藥企業廣泛采用。但PVC 熱穩定性差，尤其是防潮阻隔性能與阻氧性能不好，一些PVC 包裝的產品常常會因為吸潮或氧化導致藥品無法通過包材的穩定性實驗，甚至產生用藥風險。

因此在濕度較高的亞熱帶或熱帶地區，對于容易吸潮或吸潮后不穩定的產品，制藥企業通常會選用涂布聚偏二氯乙烯（Polyvinylidene chloride，以下簡稱 “PVDC”）來進行包裝。其不同的涂布厚度還能實現不同的阻隔性能，所以PVDC 硬片憑借良好的防潮性能以及優異的易成型和密封性，成為制藥行業常用的包材之一。

不過PVC 或PVDC 也有很多缺點。PVC 燃燒會產生氫氯化物，在不完全燃燒的情況下還會產生劇毒的二 英，因此德國和瑞士甚至立法禁止對其進行焚燒[1]；而PVDC 膜在加熱后會產生氯氣和氯化氫，對金屬機械、模具和加熱板特殊保護涂層產生腐蝕，對操作人員的身體健康造成影響。所以制藥企業一直在尋找它們的替代選項。在這種情況下，聚丙烯（Polypropylene，以下簡稱“PP”）膜作為一種性能良好的替代物進入了制藥企業的視野。

PP 是一種部分結晶的塑料，具有很高的透明度。它作為泡罩包裝材料，能夠克服PVC 及PVDC 的一些缺點。例如，PP 分子沒有極性，故不會像PVDC 那樣會與金屬生產設備發生粘合。因此，其加入性能遠超越PVC 及PVDC。

相比于PVC，PP 片材的密度更低，因此與PVC 膜材具有相同面積和厚度的PP 膜材要更輕。這意味著在重量相同的情況下，PP 片材可以包裹更多的藥品。

PP 的材料結構

另外，PP 片材具有良好的阻隔性。實驗證明，無涂層PP 的水汽透過率低于無涂層的PVC，與帶PVDC 涂層的PVC 水汽透過率基本相當。如果密封層采用PP 的話，其性能也堪比鋁箔：它適用于所有印刷過程并能像一般鋁箔那樣輕易揭開取出藥品，且擁有與鋁箔不相上下的密封性。

PP 的另一個重要的優勢就是環保：它易回收，焚化時不釋放毒素。Recipharm 公司曾做過一個研究，結果顯示，在引起全球變暖問題上，PP 泡罩包裝的影響程度比傳統的鋁塑泡罩包裝低86%[2]。這主要是因為前者的材料生產加工過程比鋁材和PVC 的耗能要少。

盡管擁有如此多的優勢，目前在市場上由PP 單一材質制成的泡罩包裝仍然比其他鋁塑泡罩包裝少。這是因為PP單材質泡罩包裝的加工性不如PVC。問題主要集中在以下幾個方面：一是PP 的熱脹和冷收縮較為明顯；二是PP 僅在一個很窄的溫度范圍里可以進行成型；三是在沒有輔助成型的情況下，PP 通常不可以使用；四是PP 的成型溫度較高，對熱量有更高的要求；五是PP 在密封后的冷卻過程中所需的冷量也要更高；六是PP 膜吸收熱量的速度比較慢，冷卻時釋放熱量的速度也慢。

那么是否有辦法可以解決PP 加工成型的問題呢？熱成型膜在泡罩包裝機上加工性能的好壞主要取決于膜熱彈性（thermo elastic）范圍的大小。范圍越廣，越容易加工，反之則越難處理。達成良好熱彈性范圍的難點在于：一是要在相應的工藝時間里，將膜升溫至要求溫度；二是泡罩包裝機的預熱板應更長，或在設備設計時就將加熱功率考慮進去。

本文接下來將以柯爾柏泡罩包裝機的設計為例，來闡述如何通過溫度、成型工藝控制以及對設備的改進來優化PP膜的泡罩包裝。通過對PP 膜的溫度進行控制可實現工藝的穩定性和可重復性。主要的方法是最大化結晶態膜的時間，并減少PP 膜的收縮。

首先是溫度控制。成型膜加熱至少需要3 個沖程，每個區域的溫度加熱都可以進行調節。設計時，可以在上料區域前對網膜進行正確的固定，避免網膜在垂直于牽引方向有收縮的趨勢。成型后，必須對膜的溫度進行控制，并將其溫度控制在設定的范圍里。將上料區域溫度控制在50℃～60℃，可以使PP 膜一直處于結晶態，同時這對減少膜的內部張力也有幫助。通過密封輥溫度實現精確控制，可以確保工藝的穩定性。密封后，還需要對冷卻輥溫度進行精確控制，以減少材料內部的張力。

其次是對成型工藝進行調整。網膜的牽引、真空、機械輔助成型、壓縮空氣和停留時間的相互作用都是非常重要的影響參數。能否找到最佳的工藝參數在很大程度上取決于技術人員的經驗。每一種PP 材料的反應都不盡相同。從理論上講，網膜長時間的停留是可取的，這樣可以使材料的結晶態時間盡可能地延長。

熱成型材料的狀態形式與溫度關系

通過溫度控制實現工藝的穩定性和可重復性

微調成型過程

最后，在泡罩包裝設備方面可以對其進行升級以優化PP 膜的處理。具體的一些升級手段包括：（1）將預熱工位長度設計在3 次牽引以上，并可以單獨控制加熱溫度，讓膜的升溫更平緩并確保膜內外溫度的均一性，以增加成型工藝的穩定。（2）對成型模具進行直接水冷，成型之時即可將膜和泡眼基本定型，這與成型之后再進行分開冷卻的傳統方式相比，能減少PP 膜的收縮影響。具體方法如下：加熱輔助成型工具并控制溫度——一方面輔助成型工具的應用可以使得PP 膜的加工成型更容易，同時還能增加泡壁厚度的均一性；另一方面輔助成型溫度的控制減少了不可控的因素，增加了工藝的穩定性。（3）可以對密封蓋膜進行預熱，讓泡罩的所有組成部分都變得可控。（4）對密封工位進行直接水冷，作用和成型時直接冷卻類似，但減少了PP 膜加熱后帶來的收縮。（5）可以在沖切前，全自動控制網膜和泡罩位置，保證精確沖切，以符合產品的質量要求。（6）反藥板卷曲裝置盡可能安排在工藝上靠后的位置，確保藥板在進盒前平整且符合藥板進盒要求。

雖然PVC 和PVDC 在短期內仍不可替代，但隨著泡罩包裝技術的突破，過去不可加工的PP 膜將逐步成為一種更優質的替代選擇。由于其更環保、更經濟的特性，它的使用量正逐漸增加，這為泡罩包裝的發展注入了新的動力。