药品包装容器纸桶设计

    目前我国医药用原料药品出口采用的包装容器多数为纸桶包装，由于纸桶强度高，有弹性，不氧化污染，与钢桶比较，具有防静电，质量轻，易回收，加工周期短，造价低等优点，受到制药行业的普遍欢迎。应用也越来越广泛，不但在医药行业使用，而且还应用于化工、粮食、土产、五金、矿产、建材、机电和国防工业等领域，其中相当一部分用于出口商品的包装。

　　包装容器纸桶分为二类，一类为全纸纸桶，外观形状有圆形纸桶和方形纸桶，它们均采用高强度纸板，在专用的纸桶成型机上加工而成，采用的纸板原料大多数是纸纤维和木板纤维，因此易于回收和重复利用，如果在需要紧急处理的情况下可以烧毁，不产生有毒气体，所以全纸纸桶从其原料，生产工艺的全过程到废弃物均可称为“绿色包装”，出口极易被国外客商所接受。另一类纸桶的结构是在圆形纸桶身的上口与下底部用铁皮加固，而纸桶的上盖与下底采用全纸或五合板构成，在相同体积下，被铁皮加固的纸桶结构在强度及承受重量上要比全纸纸桶高，此类纸桶的结构设计主要有如下几项：

　　1．选择的原材料要适合纸桶的要求：

　　纸桶的结构是多层的，纸桶以螺旋缠卷法制造，纸板的各项指标，关系到纸桶的整体质量，一般选用的纸板的定量在300—360克/㎡，为保证纸桶的强度与刚性，一般纸板原料的环压强度定量为300克/㎡的不小于18N.m/g，耐破指数不小于3.0kpa·㎡/g，横向耐折度不小于50次，水分含量不大于10%。

　　2．纸桶的强度与变形设计

　　纸桶的强度除与所采用的原材料有关外，还与纸桶的厚度，及所作用的纸桶上的轴向力的大小有关，在材料确定及周长一定的情况下，纸桶的立压强度应大于8000N，侧压强度大于4000N，戳穿强度大于10N。

　　纸桶的变形与其纸桶的刚度有关，即设计时的刚性系数是否合理。纸桶的变形的大小是与纸筒的侧压力及圆周长成正比，而与纸桶的弹性模量、纸桶厚度及层数成反比，也就是说：作用于纸桶侧压力越大，圆周长大，则纸桶变形就越大；而纸桶的弹性模量大、层数及厚度大则变形小。由此得出：要使纸桶应力小，则应增加纸桶的层数和纸板的厚度的结论。而纸桶的刚度系数大，则纸桶的刚度越大。材料应选用弹性模量高的纸板，纸厚层数多，相对直径小的结构。

　　3．纸桶上下部凹形环槽的设计：

　　为增强纸桶强度而固定在纸桶上，下口部并滚压有凹形环槽，也被称为桶箍。桶口部位的极箍称为上桶箍，下部（底部）桶箍称为下桶箍。上桶箍的主要作用主要有：①保证纸桶的强度，并保持桶口身处的圆度。②加固封闭器，能使桶盖与桶口很好地定位及互换性能。③使纸桶成型设备（封口机）模的定位。下桶箍的作用是固定桶身与五合板成为牢固的整体。因此桶箍凹槽的圆弧的形状及尺寸设计的合理与否，对纸桶质量影响极大。设计的桶箍槽过深且圆弧弧度小，容易在成型过程中压断桶身；下桶箍槽过浅且圆弧弧度过大，则直接影响桶底结构（与桶身）的连接，并且在工艺成型封底时钢带圈变形大，铁板卷到桶身处的量相对较少，造成纸板与五合板结合不牢，所以在设计纸桶上下箍的圆弧形状尺寸时，需根据选用纸板的强度，五合板的厚度及工艺成型时所采用的设备情况等多种因素综合考虑。

　　4．纸桶易出现的问题及相应对策

　　纸桶在使用过程中，出现问题为搬运过程中的纸桶变形大，桶身与桶底易脱离，尤其是桶底部与五合板连接处脱开，造成质量问题。分析其原因主要有以下几点：

　　4．1五合板质量对桶底质量的影响：

　　当纸桶底盖采用五合板时，五合板的材质的问题是：①厚薄不均匀、多数厚度达不到要求。②五合板层与层间的粘合强度低，当脱离。③五合板木质差影响其强度。④五合板下料尺寸公差掌握不准。解决办法是，首先要选用符合标准的五合板材料，下料尺寸应严格控制在公差范围内，并进行质量监控，五合板厚度应根据纸桶内容物的最大重量来确定，当纸桶内容物重量在50公斤左右时，五合板厚度不得小于6毫米。

　　4．2纸桶成型工序操作质量对桶底的影响。

　　纸桶生产过程中桶身与桶底的连接主要靠封底成型工序来完成，所以成型封氏工序的操作质量影响纸桶的整体质量。在设备型式确定之后，应经常检查封纸模具各个部位的尺寸的变化，因为模具在闭合封纸桶底部时，锁环模垂直平易发生偏差，造成纸桶底的结合松紧不一，从而影响桶底与桶身的吻合。

　　4．3建立各种技术质量管理制度，并进行有效控制。

　　具体地讲，要建立生产全过程的管理制度，包括原材料采购制度、关键工序控制制度、进货检验制度、首件检验制度、操作人员自检制度、工序互检制度、质量检员巡检制度、成品检验制度等。应建立管理制度的控制程序，现定制度的批准、发布、标记、编目、使用、更改、回收归档、贮存、处理的办法和手续。在必须及时发放和撤销作废的管理制度的同地应保证各个场所使用相应制度的有效版本。

　　4．4对生产全过程要进行工序控制

　　首先应制订出生产过程中各道工序的工艺操作规程和检验标准，建立影响产品质量的关键工序，并进行连续监督，保证生产过程各道工序处于受控状态，并定期对生产工序的控制状况进行有效审核及时采取纠正措施，解决异常情况和出现的问题，做好考核记录。

　　4．5建立原材料，成品检验制度及方法

　　制定原材料检验制度，并对其检验情况进行记录，检测设备的准确度与精密度应符合检验的要求，并定时进行校核。工序检验中包括首检、自检、互检、巡检并有明确的记录。产品检验的方法主要分为外观检验与性能检验两大部分，而且检验的内控指标要高于国家标准的指标。以下分别叙述纸桶的检验方法、检验要求以及制定准则。

　　4．5．1外观检验：纸桶的外观检验主要包括封闭器、桶盖（底）、桶身、粘合剂、印刷等项目，检验方法有感官检验和量具检验。

　　①封闭器是纸桶的主要组成部分，其抱合性、开启灵活性、互换性以及与桶身的贴合性都直接影响着包装的质量，因此在检验时多做几次封密器与纸桶口部的开启与锁合动作。

　　②桶身检验，对桶身外表面无机械擦伤现象，桶身圆整、无明显失圆、凹痕、歪斜、无皱褶，无开胶，油漆涂布均匀，无漏涂，无泡无明显流挂，纸桶圆卷边无纸舌。桶径尺寸应在纸板桶上、下端面的共轭直径方向量取。

　　③桶盖（底）的检验主要包括使用材料和尺寸检测：要求桶盖（底）采用五合板或者其他等效材料，但不允许拼接。盖（底）表面应平整，无翘曲、无缺角、无破损。桶盖（底）的尺寸应当控制在公差许可范围内。

　　④纸桶用粘合剂。纸桶的生产工艺上常和的粘和剂为PVA辛水溶性粘合剂、主要用于主材及纤维材料粘接，不允许使用含有有毒有这及迁移污染的粘合剂。

　　⑤印刷：外观印刷的内容主要包括商品名称、产地、批次、重（净重、毛重）、唛头标记，印刷图字清晰均匀、附着牢固、无跑墨。

　　对桶体封口和桶内进行检验，要求桶体封口处无缺陷，无毛刺，桶内无渣屑。

　　4．5．2纸桶的性能检验：纸桶的性能检验共有两项：跌落试验和堆码试验。

　　①跌落试验：对样品进行温湿度预处理：温度20±2℃，温度（65±5）%，时间48小时，桶内应填干砂和锯末混合物达到规定最大容纳质量和容积的95%，并封闭，混合物的温湿度与样品预处理条件一致。跌落试验技术参数有两个：试验数量（6只）和跌落高度（0.8米）。试验方法：将预处理后的试样用试验设备提升到预定高度，待稳定后，启动脱落装置，使试样瞬间作自由落体运动，每件榈跌落一次，跌落时，应首先使每个桶的底边任一点对地面碰撞，再使每个桶的顶面外缘与封闭器把手相邻的一点对地面碰撞。试验完毕，检查桶盖（底）是否脱落，内容物有无撒漏。

　　②堆码试验。该项试验是模拟包装件在实际储存过程中堆码、积载要求而进行的，堆码试样3只，堆码高度为3米。

　　试验方法：将试样置于堆码地面上，将载荷平板置于试样顶面中心位置，然后在不造成冲击的情况下，将砝码放在载荷平板上，使其均匀和载荷平板接触，砝码和载荷平板的总重量与规定值的误差应当控制在±2%之内。堆码载荷为4900N，24小时不渗漏、不破裂，永久变形应不影响纸桶的堆积能力。