大输液塑瓶静电的产生及应对措施

2013-10-16方超

机电信息 2013年2期

方超

0 引言

大输液作为最常用的药品制剂，市场需求巨大，近10年来我国输液行业复合增长率达17.2%，2011年我国大输液市场容量在100亿瓶（袋）以上，而大输液塑瓶由于其材质轻、透明度好、微粒溶出少，对药物的稳定性影响小以及无环保污染等特点，在临床上得到了广泛使用，每年也以较快的速度递增。随着大输液塑瓶产量的增加，质量也得到更全面的重视。塑瓶输液的生产质量与塑瓶的清洗有很大关系，而塑瓶的清洗与塑瓶制造过程中产生的静电又有密切的关系。

多年来，本人通过对数条输液生产线，特别是4条塑瓶输液生产线项目技改，总结出了大输液塑瓶静电的关键控制点。

1 问题的提出

1.1 塑瓶大输液生产工艺

塑瓶大输液生产的主要工艺流程为：聚丙烯颗粒→注塑机制瓶胚→瓶胚冷却输送装置→吹瓶机储胚料斗→吹瓶机吹瓶→空瓶传送装置→洗瓶灌装封口机→灭菌→灯检→包装。

聚丙烯颗粒由注塑机制出瓶胚，瓶胚经冷却输送装置冷却后，传送到吹瓶机的瓶胚料斗，通过排胚、理胚及输送装置将瓶胚输送至吹瓶机内进行加热、吹瓶，吹瓶机吹出的塑瓶由机械手输送至洗灌封机组，对塑瓶进行清洗、灌装药液、封口，然后送入水浴式灭菌柜进行灭菌，灭菌后的产品经灯检、包装后检验出厂。

1.2 静电产生的环节

1.2.1 制胚阶段

（1）聚丙烯原料带入的静电。聚丙烯原料是直径约3 mm的颗粒，在从生产工厂运输到使用点的过程中，包装袋内粒子之间相互摩擦产生静电，这种静电在加入料筒后依然存在，经检测静电荷在240～300 V之间。

（2）聚丙烯粒子在注塑机、模具内加工成瓶胚时产生的静电。聚丙烯粒子进入注塑机炮筒内，经螺杆的剪切转动使粒料与粒料之间、粒料与炮筒内壁之间产生摩擦，产生的静电附着在熔融的聚丙烯内，经炮筒注射入模具内制成瓶胚，导致瓶胚带有大量静电荷。瓶胚所带静电荷一般在2 000～2 400 V之间。

1.2.2 瓶胚在冷却输送装置中因运动摩擦产生静电

在注塑制瓶胚的过程中，聚丙烯分子因受热双键断裂而产生应力，这些应力必须在吹瓶前进行消除，否则会导致瓶子外观雾化，严重影响成品率。消除应力的方法：使瓶胚在循环输送带上强行冷却，但在循环的过程中，瓶胚之间又会不断摩擦而产生静电。经检测此阶段产生的静电荷在2 600～3 000 V之间。

1.2.3 吹瓶

瓶胚在吹成空瓶之前被加热成融化的临界状态，然后向瓶胚内吹入洁净的高压压缩空气，直径约2 cm的瓶胚在1 s之内被迅速膨胀成直径约8 cm的瓶子，组成瓶胚的聚丙烯分子在极短的时间内因被重新排列而产生高强度的摩擦，从而导致吹制好的瓶子上带有较大的静电电荷，电荷量在5 000～6 000 V之间。

1.3 静电的危害

带有静电荷的瓶胚、塑瓶对环境中的毛发、飞尘、悬浮粒子有极强的吸附性，如不及时消除，会对后续的工序造成较大的麻烦以及会对产品质量产生极大的安全隐患。

2 除静电标准的确定

塑瓶生产各阶段产生的静电量如累积到洗瓶阶段去除，由于静电量较大，洗瓶负担较重，难以保证洗瓶质量，很容易导致灌装药液后的成品不溶性微粒、可见异物及微生物等超标。因此，要将塑瓶生产各阶段产生的静电量去除，去除后的静电残留值不至影响洗瓶质量。

开启洗瓶机，将洗瓶机每转1圈气洗的瓶子定为1组并编号，每组分别检测气洗后的静电压，然后灌入经0.22μm折叠滤芯过滤的注射用水，检测不溶性微粒、可见异物及微生物，得出残留静电与不溶性微粒、可见异物及微生物的关系，如表1所示。

表1 残留静电与不溶性微粒、可见异物及微生物的关系

经多次取不同规格的塑瓶（500 mL、250 mL、100 mL）测试，得出静电在1 200 V以下时，不溶性微粒、微生物及可见异物均符合塑瓶清洗要求。为更好地控制产品质量，从降低风险角度考虑，将安全静电残留值上限控制在1 000 V。

3 消除静电的措施

在产生静电的生产环节应采取有效措施消除静电，以有效控制产品质量。现在如果以200瓶/min的生产线为例，介绍消除静电的措施及效果。

3.1 注塑机注出瓶胚静电的消除

注塑机注出的瓶胚，在被机械手取出后放置在冷却输送装置水平输送带的入口端，在入口端的上方安装离子发生器，洁净压缩空气将离子发生器产生的正负离子吹到瓶胚的表面，以中和瓶胚表面的静电。为达到均匀、有效地去除静电，在瓶胚上方约7 cm处并列安装6只离子发生器，以兼顾到输送带的宽度，保证通过输送带的瓶胚有较好的除静电效果。瓶胚静电消除前后的对照表如表2所示。

表2 瓶胚静电消除前后的对照表

表2表明：通过6个离子发生器可以去除约50%的静电量。除静电后的瓶胚经冷却输送装置进行冷却、应力消除。

3.2 吹瓶前瓶胚静电的消除

瓶胚在冷却输送过程中会因互相摩擦产生静电，这些静电荷在进入吹瓶工序前要消除，不然，瓶胚会吸附瓶胚柱口拉丝，在吹瓶阶段加热过程中导致拉丝融化粘连在瓶壁上，导致废品的产生。瓶胚离开冷却输送装置后，被瓶胚排列机构自动排成一列，瓶胚口向上，沿固定轨道依次向吹瓶机输送。在固定轨道上方垂直安装离子发生器，确保通过的每只瓶胚均能被离子器吹到，通过离子发生器的洁净压缩空气从瓶胚口上方将正负离子吹向轨道上的瓶胚，将瓶胚内外的静电中和，达到除静电的目的。为保证除静电效果，并列安装3只离子器发生器，从离子发生器吹出的离子风依次吹向瓶胚。该阶段静电去除前后的对照表如表3所示。

表3 吹瓶前瓶胚静电去除前后的对照表

3.3 灌装前塑瓶除静电

在塑瓶输液灌装岗位要实现瓶子、料液、组合盖等物料的有序组合，灌装前塑瓶的静电如果不消除，大量的静电荷会吸附空气中的微粒，这些微粒在灌装时会连同料液一起带入成品，导致成品的不溶性微粒超标，该阶段静电的去除采用气洗装置。根据生产速度，该装置共设计有54个气洗头，每个气洗头自带1套离子发生器，经过离子发生器的洁净离子风，对塑瓶内、外壁吹洗，中和瓶子所带的电荷和已经吸附的微粒，同时通过抽气装置将瓶内洗瓶后的气体抽出后排出，以达到清洗的效果。该阶段静电去除前后的对照表如表4所示。

表4 灌装前塑瓶除静电前后的对照表

4 静电去除效果分析

为验证静电对产品的影响，对除静电的效果进行了检测、分析，情况如下：

分别取以下几种情况下灌装后的样品：（1）不经过静电去除的产品；（2）只进行注塑阶段静电消除的产品；（3）只进行吹瓶前静电消除的产品；（4）只进行灌装前静电消除的产品；（5）只进行注塑阶段、吹瓶前静电消除的产品；（6）只进行吹瓶前静电消除、灌装前静电消除的产品；（7）进行注塑阶段静电消除、吹瓶前静电消除、灌装前静电消除的产品。考虑抽样产品的均匀性、随机性、代表性，每种情况下的样品连续取样3次，每次取3瓶，分别检测产品的静电残留值。检测结果对比如表5所示。