水性材料在醫(yī)藥包裝行業(yè)中的應(yīng)用

徐根華等

摘要：目前國內(nèi)在醫(yī)藥包裝行業(yè)普遍使用溶劑型凹版油墨、OP/VC劑、復(fù)合膠粘劑，具有毒性大、成本高、易燃易爆、溶劑殘留影響藥物質(zhì)量等缺陷，在醫(yī)藥包裝行業(yè)中應(yīng)用水性材料已是大勢所趨。主要介紹了水性凹版油墨、水性O(shè)P/VC劑、水性復(fù)合膠粘劑的研究進展，及在醫(yī)藥包裝行業(yè)中的應(yīng)用，并對未來的發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：醫(yī)藥包裝；水性材料；進展

中圖分類號：TQ436+.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）06-0087-04

藥品是特殊商品，藥品的包裝質(zhì)量直接影響到藥品的使用安全性，因此制藥公司十分重視藥品的包裝。醫(yī)藥包裝材料需要的化工原輔料，如油墨、保護涂層、熱封涂層、復(fù)合膠等[1]多以有機溶劑作為稀釋劑，給藥物使用帶來安全隱患，采用水性材料替代之能從根本上解決這些問題。本文主要介紹水性凹版油墨、水性O(shè)P/VC劑、水性復(fù)合膠粘劑的研究進展及應(yīng)用，并對未來的發(fā)展做出展望。

1 水性凹版油墨

大多數(shù)印刷都采用凹版技術(shù)，所用溶劑型油墨含有大量酯類、酮類、苯類溶劑，會帶來有機污染物[2]。

出于對安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的需要，目前在醫(yī)藥包裝、食品包裝等領(lǐng)域已經(jīng)逐漸使用水性油墨。在美國，凹版印刷用水性油墨占凹版印刷80%，塑料印刷品采用水性油墨比例為40%。英國早在2003年立法，禁止用溶劑型油墨印刷包裝食品用的薄膜[3，4]。

水性油墨主要由水溶性樹脂、有機顏料、溶劑及相關(guān)助劑經(jīng)復(fù)合研磨加工而成。國內(nèi)最早在上世紀60年代，就開始對水性油墨進行研發(fā)應(yīng)用。最初水性油墨主要原材料是糊精、蟲膠、酪素等來做水性油墨的粘接劑。到20世紀90年代中期，水性油墨更采用了丙烯酸粘接劑[5]。目前水性油墨的粘接劑有松香改性馬來酸樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、苯乙烯改性馬來酸樹脂、水性氨基樹脂以及聚乙烯醇和羧甲基纖維素等。這些高分子樹脂一般均含有-COOH（羧基）、-OH（羥基）、-NH2（胺基）等親水基團，經(jīng)過特定的工藝處理能作為水性油墨的粘接劑[6]。

林武輝[7]等人發(fā)明了一種水性涂層鋁塑泡罩底膜，采用聚氨酯丙烯酸類水性油墨。

林國良[8]發(fā)明了一種塑料里印復(fù)合專用水性油墨，采用水性丙烯酸乳液、水性色漿、水性助劑調(diào)配而成。該種油墨不但安全環(huán)保，而且其印品具有高光澤、耐摩擦防反粘、耐高溫、色彩飽和鮮艷、展色力佳等特點。

塞巴斯的安-塞齊米茲[9]等人發(fā)明了一種耐蒸煮環(huán)保油墨，該水性油墨包括有機硅改性的聚酰胺樹脂、丙烯酸樹脂等，具有較好的耐熱性和穩(wěn)定性。

樓永財[10]發(fā)明了水性多用途塑料復(fù)合與表印系列油墨，采用水溶性丙烯酸樹脂、無毒顏料、丙烯酸乳液以及水性助劑復(fù)配而成，產(chǎn)品安全性好，印刷適應(yīng)性優(yōu)良。

水性油墨在我國正逐步推廣應(yīng)用，具有很好的經(jīng)濟和環(huán)保效益[11～13]。

2 水性O(shè)P/VC劑

醫(yī)藥包裝的一種常見形式為泡罩包裝，簡稱PTP，指通過真空吸泡、吹泡或模壓成型的泡罩內(nèi)充填好物品后，在一定的溫度條件下覆蓋材料與成泡基材熱合密封的一種包裝形式，特別適用于片劑、膠囊、栓劑、丸劑等固體制劑的機械化包裝[14]。

目前，泡罩包裝成泡基材絕大多數(shù)都是聚氯乙烯（PVC）片材；而泡罩包裝的覆蓋材料基本上都是鋁箔，通常稱為PTP鋁箔。PTP鋁箔結(jié)構(gòu)為：保護層/（印刷層）/鋁箔層/（印刷層）/粘合層。藥品包裝用PTP鋁箔的生產(chǎn)工藝流程是：以工業(yè)用純鋁為基材，在藥用PTP鋁箔印刷涂布機上用凹版印刷技術(shù)印上文字和圖案并用凹版輥涂布上一層保護劑，在鋁箔的另外一面也印上文字和圖案并涂上膠粘劑，經(jīng)過收卷后分切成所需規(guī)格。在PTP鋁箔表面上的保護層，是在印刷文字和圖案后，通過涂布上一層保護涂料實現(xiàn)的，該保護涂料一般被稱為OP保護劑，簡稱OP[15]。而PTP鋁箔的另一面的粘合層，是通過涂布的膠粘劑實現(xiàn)的，該膠粘劑被稱為VC膠粘劑，簡稱VC[16]。

2.1 水性O(shè)P保護劑

傳統(tǒng)的溶劑型OP保護劑[15]一般是丙烯酸-氨基或者纖維素-氨基體系，利用2種樹脂在高溫下的熱固化交聯(lián)反應(yīng)使涂膜樹脂在鋁箔表面形成大分子結(jié)構(gòu)，具備一定的基材附著力和耐熱性等。

水性材料OP保護劑，須具備一定的耐熱性和基材附著力，筆者及研發(fā)團隊選用水性改性丙烯酸樹脂作為主體樹脂，用水性氨基樹脂作為交聯(lián)劑，并配以輔助樹脂、助溶劑、催化劑、消泡劑、流平劑等作為水性O(shè)P的原料，通過充分的乳化混合得到水性O(shè)P。

2.2 水性VC膠粘劑

在鋁箔熱封面涂布VC的主要用途有：①使鋁箔和PVC底材封合起密封作用；②防止藥品成分與鋁箔反應(yīng)，造成藥品的污染和包裝的破壞；③在內(nèi)層有印刷要求時，防止藥品接觸印刷油墨。

VC層須有很好的熱封強度、對鋁箔的附著力、抗反粘效果等。傳統(tǒng)的溶劑型VC通常采用氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚樹脂與各類增粘樹脂配合來達到熱封效果。溶劑型VC對基材鋁箔的附著力主要來自于其共聚樹脂中的馬來酸酐，與3價鋁之間化學(xué)鍵和靜電作用；溶劑型VC在PVC片材表面加熱熔融后，經(jīng)大分子鏈熱運動擴散形成均勻完整的粘接面，從而達到一定的粘接強度和密封性[16]。

溶劑型VC膠粘劑所使用的相關(guān)原材料，特別是氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚樹脂，目前尚未出現(xiàn)效果良好的水性化產(chǎn)品和技術(shù)。目前，其研究重心放在一些水性聚氨酯分散體材料和水性丙烯酸材料上面，這2種材料具有良好的高溫?zé)崴苄院蜔嵴澈闲訹17]。其中聚氨酯優(yōu)秀的熱熔粘合性能可提供適當(dāng)?shù)臒岱鈴姸萚18]。通過調(diào)整樹脂結(jié)構(gòu)中的軟、硬段的組成和比例可以得到附著力和熱封效果較好的水性VC。

吳新上[19]等人發(fā)明了一種鋁箔用單組分水性聚氨酯涂料，該涂料用于鋁箔表面作為熱封層使用，具有粘接強度高、涂布效果好、收卷不反粘等優(yōu)點，溶劑殘留指標(biāo)、易氧化物指標(biāo)、熱封強度指標(biāo)等均能滿足國家藥品監(jiān)督管理局藥品包裝材料標(biāo)準(zhǔn)（YBB00132002）。伏陽[20]等人發(fā)明了一種新型水性鋁箔保護劑，該產(chǎn)品VOC含量低，成膜后附著力、耐磨性好，涂布烘干溫度低，節(jié)能環(huán)保，貯存穩(wěn)定。

林武輝[21]等人發(fā)明了一種水性涂層鋁塑泡罩底膜，采用了水性油墨、水性O(shè)P保護劑、水性VC膠粘劑，實現(xiàn)了純水性的PTP鋁箔生產(chǎn)。該產(chǎn)品極大地降低了有機溶劑的使用，藥品包裝的安全性得到提高。

由于材料成本、工藝條件等原因，我國水性PTP至今還沒有實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

3 水基復(fù)合膜膠粘劑

復(fù)合薄膜的生產(chǎn)方法主要是擠出復(fù)合和干法復(fù)合，干法復(fù)合工藝適用于各種薄膜基材的復(fù)合。目前，世界各國干法復(fù)合使用的膠粘劑都是聚氨酯，可制得滿足耐熱、耐寒、耐油、耐酸、耐藥品、阻氣、透明、耐磨及耐穿刺等性能要求的軟包裝復(fù)合薄膜[22]。

干法復(fù)合是指膠粘劑涂布在基材上以后，靠加熱干燥去除溶劑和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進行復(fù)合（壓合），又叫干法層壓。溶劑型膠粘劑制備復(fù)合薄膜存在很多缺點，如膠層有機溶劑的殘留可能遷移到包裝的食品中、揮發(fā)出來的溶劑會造成環(huán)境污染、溶劑回收困難以及防護設(shè)施成本高[23，24]。

水性復(fù)合膠以水代替有機溶劑，目前已在國內(nèi)“三資”企業(yè)中推廣[25]。高端市場主要由國外水性膠粘劑占據(jù)，其中占份額最多的是美國羅門哈斯公司[26]。產(chǎn)品主要以水性丙烯酸體系和水性聚氨酯體系為主。通過改性提高水性聚氨酯膠膜的性能，使得水性聚氨酯在復(fù)合薄膜軟包裝上的應(yīng)用得到延伸。如Fuller公司的WD-4003、WD-4006和WD-4007聚氨酯分散液對多種軟包裝材料均有極好的粘接性能[27，28]。

下游的食品藥品印刷包裝企業(yè)也在積極研發(fā)新型的水性復(fù)合膠粘劑。四川匯利實業(yè)有限公司的張輝、柏金枝[29]等人發(fā)明了一種用于藥品包裝復(fù)合膜的環(huán)保膠粘劑，并制備了酒精-水型環(huán)保膠改性聚酯-鋁-聚丙烯藥品食品包裝用復(fù)合膜[30]。在該產(chǎn)品中，外層聚酯薄膜與鋁箔，鋁箔與內(nèi)層流延聚丙烯薄膜之間均采用環(huán)保膠粘劑層粘合。

顧鎖忠[31]等人發(fā)明了一種藥品包裝復(fù)合膜，采用雙向拉伸聚丙烯與真空鍍鋁流延聚丙烯雙層結(jié)構(gòu)，通過水性粘合劑復(fù)合而成。該產(chǎn)品操作簡便，節(jié)能降耗，粘接強度大，剝離強度高。

4 結(jié)語

水性材料在醫(yī)藥包裝上的應(yīng)用正蓬勃發(fā)展，有取代溶劑型材料的趨勢。通過上游鋁箔企業(yè)對鋁箔油污的處理，上游膠粘劑公司研發(fā)新型水性化工產(chǎn)品，結(jié)合醫(yī)藥包裝行業(yè)對水性工藝的探索，水性產(chǎn)品本身的性能會不斷完善，水性化工藝也會日臻成熟。

參考文獻

[1]金振華.環(huán)保型水性油墨的研發(fā)與市場前景[J].印刷工程，2002（1）：43-44.

[2]崔春芳.水性油墨工業(yè)的發(fā)展趨勢[J].中國防偽報道，2006（9）：36-46.

[3]辛秀蘭.水性油墨研究進展[J].中國印刷與包裝研究，2011（3）：21-28.

[4]賈春江，陳學(xué)廣.水性油墨在凹版印刷中的應(yīng)用研究[J].包裝學(xué)報，2011，3（1）：43-46.

[5]李鴻洲，祁自和.水性油墨用丙烯酸樹脂乳液的制備研究[J].化學(xué)與黏合，2006，28（5）：327-344.

[6]辛秀蘭.水性油墨[M].北京：印刷工業(yè)出版社，2005.

[7]林武輝.一種水性涂層鋁塑泡罩底膜：CN，201220715883.0[P].2013-06-19.

[8]林國良.一種塑料里印復(fù)合專用水性油墨：CN，201110022692.6[P].2011-08-17.

[9]塞巴斯的安-塞齊米茲.一種耐蒸煮環(huán)保油墨：CN，200910186147.3[P].2010-03-10.

[10]樓永財.水性多用途塑料復(fù)合與表印系列油墨：CN，200610050334.5[P].2007-10-17.

[11]沈志偉.水性油墨在凹版印刷中的實際應(yīng)用[J].印刷與包裝，2011（9）：61-62.

[12]楊虎.水性油墨與溶劑型油墨的對比分析[J].材料與設(shè)備，2010（7）：24-27.

[13]劉波.凹版水性油墨印刷問題淺析[J].印刷世界，2011（1）：4-5.

[14]周立軍，伏陽，陳慶文.水性材料開啟藥品泡罩包裝環(huán)保之門[J].印刷技術(shù)，2011（11）：26-29.

[15]張紅軍，周忠武.PTP鋁箔OP保護劑的固化機理及影響因素[J].軟包裝，2012（7）：44-46.

[16]吳新上，項尚林，伏陽.水性聚氨酯在鋁塑泡罩包裝中的應(yīng)用[J].聚氨酯，2012（11）：43-44.

[17]許戈文.水性聚氨酯材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[18]李紹雄，劉益軍.聚氨酯膠粘劑[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

[19]吳新上.一種鋁箔用水性涂層劑及其制備方法：CN，201210526960.2[P].2013-04-17.

[20]伏陽.新型水性鋁箔保護劑和制備方法：CN，201010208156.0[P].2010-10-20.

[21]林武輝.一種水性涂層鋁塑泡罩底膜：CN，201220715883[P].2013-06-19.

[22]李引鋒.干法復(fù)合發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].中國包裝，2012（8）：41-45.

[23]于英林，謝濤，董云哲.干法復(fù)合用粘合劑的發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2010（30）：152-153.

[24]梁文波.復(fù)合軟包裝膠粘劑應(yīng)用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].化工科技市場.2008（12）：14-16.

[25]王雪琴.張宏元.吳旭.復(fù)合薄膜用水性聚氨酯膠粘劑的開發(fā)與應(yīng)用[C]//中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會第十三次年會論文集.河南：中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會，2006：325-329.

[26]伊峻.羅門哈斯在中國推廣水性復(fù)合薄膜膠粘劑[J].聚氨酯信息，2003（3）：15.

[27]陳小峰.水性丙烯酸復(fù)合用粘合劑的應(yīng)用[J].塑料包裝，2009，19（5）：11-13.

[28]修玉英，李雯靜，羅強.水性聚氨酯膠粘劑在復(fù)合薄膜制造上的應(yīng)用[J].中國膠粘劑，2013，13（3）：55-59.

[29]張輝，柏金枝.一種用于藥品包裝復(fù)合膜的環(huán)保膠粘劑及其制備方法：CN，201210493862.3[P].2013-03-20.

[30]張輝，柏金枝.環(huán)保膠改性聚酯-鋁-聚丙烯藥品食品包裝用復(fù)合膜：CN，201320140152.2[P].2013-08-28.

[31]顧鎖忠.一種藥品包裝復(fù)合膜：CN，201120535416.5[P].

2012-07-04.