塑料安瓿瓶新型结构设计及成型方法研究

论文摘要

安瓿瓶（Ampoule）是一种用于存放注射液及疫苗、血清等的密封小瓶，大量应用于输液系统中，容量可以为1～25ml，也用于口服液的储存。最早出现的是玻璃安瓿瓶，但其开启时会产生大量的微粒，随同注射液进入人体，对人体的健康构成危害，且其生产、消毒、运输都有不便，在玻璃安瓿的开启和使用的过程中，尖锐的玻璃容易伤害到医护人员。塑料由于其本身的优势，正逐渐成为玻璃安瓿的代替品。塑料安瓿易成型，且消毒、灌装方便，便于自动化生产。塑料材质在开启过程中不易产生碎片和微粒，故塑料安瓿瓶更加安全。目前国内投入市场的易开启塑料安瓿瓶是利用瓶颈处成型的窄且深的凹槽实现撕裂开启，该结构在使用前无法彻底消毒，给患者带来安全隐患。本文设计发明了一种新型结构的塑料安瓿瓶，在解决开启问题的同时，解决了塑料安瓿瓶瓶颈存在无法消毒的凹槽的问题及玻璃安瓿产生不溶微粒的问题。其具体思路为：通过对瓶坯复合新的低强度材料并将之吹塑成型在瓶体的开启线部位，从而减弱了瓶颈处的强度，在瓶盖受到扭转力时沿该开启线撕裂，顺利开启瓶体。针对该种结构的安瓿瓶，设计发明了一种新的挤出吹塑方法——双片材挤出吹塑成型方法，该方法解决了在中空制品的周向复合不同于基体的材料的新型吹塑方法，并通过建模，利用POLYFLOW软件对该方法进行了模拟分析，证明了其可行性，对其成型制品的特点加以分析，对其存在的缺点提出了修改方法并模拟验证。通过试验的方法对所设计的瓶体的开启缺口对撕裂性能的影响进行了分析，并且对在基体上复合新材料的片材进行了试验，验证了该方法的可行性，用能量分析的方法对塑料的撕裂性能进行了分析，引入了撕裂能的概念表征了各种开启缺口对基体撕裂性能的影响及不同厚度片材撕裂形式的不同。本论文的创新之处：1、利用开启瓶体的新思路，设计塑料安瓿瓶的新型开启结构，实现了易开启的同时解决了现有塑料安瓿瓶所存在的消毒难的问题。2、设计了一种新的挤出吹塑方法，利用双片材型坯成型中空制品，解决了在中空制品周向上添加新材料的问题，可应用于安瓿瓶的自动化生产。3、将断裂力学中能量分析的方法应用于塑料撕裂韧性的描述，利用撕裂能的概念分析了不同厚度塑料薄片的撕裂性能，分析了不同形式的开启缺口对撕裂薄片的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 安瓿瓶的历史及现状
• 1.1.1 安瓿瓶的发展和现状
• 1.1.2 玻璃安瓿瓶
• 1.1.3 我国的安瓿瓶现状
• 1.1.4 玻璃安瓿瓶与现有塑料安瓿瓶安全隐患
• 1.2 传统中空制品成型
• 1.2.1 吹塑成型
• 1.2.2 共挤吹塑
• 1.2.3 单模多型腔吹塑
• 1.3 现有塑料安瓿瓶的成型方法
• 1.3.1 注射吹塑成型
• 1.3.2 三合一无菌灌装生产
• 1.4 总结
• 1.5 论文选题的目的和意义
• 1.6 课题研究的主要内容
• 第二章 新型易开启塑料安瓿瓶的设计
• 2.1 安瓿瓶的现有专利
• 2.1.1 国外专利
• 2.1.2 国内专利
• 2.2 新型易开启塑料安瓿瓶结构设计
• 2.2.1 各种瓶口开启方式的设计
• 2.2.2 新材料填充减薄槽的改进结构
• 2.2.3 新材料填充减薄槽的瓶体的设计
• 2.3 小结
• 第三章 新型安瓿瓶的加工成型方法及数值模拟
• 3.1 双片材挤出吹塑成型方法
• 3.1.1 双片材挤出吹塑成型介绍
• 3.1.2 成型的流程
• 3.1.3 空气进入型坯的方式
• 3.2 双片材挤出吹塑成型的模拟
• 3.2.1 挤出双片材型坯吹塑的可行性模拟
• 3.2.2 修改口模尺寸后的吹塑成型
• 3.3 小结
• 第四章 安瓿瓶开口结构的设计及分析
• 4.1 开启的原理
• 4.1.1 断裂的受力方式
• 4.1.2 开启线的验证
• 4.1.3 复合新材料的形式
• 4.2 开裂应力集中缺口的试验分析
• 4.2.1 试验实施方案及流程
• 4.2.2 试验结果的表征
• 4.3 各种缺口的撕裂特点分析
• 4.3.1 剪开缝的撕裂曲线组及其分析
• 4.3.2 三角缺口撕裂分析
• 4.3.3 圆形缺口撕裂分析
• 4.3.4 薄片在各种缺口下撕裂强度的比较
• 4.3.5 不同撕裂方向的撕裂曲线的比较
• 4.3.6 撕裂能对塑料薄片撕裂性能的表征
• 4.4 对嵌入基体新材料的撕裂结构的性能表征
• 4.4.1 制备原理
• 4.4.2 嵌入样品的制备
• 4.4.3 试验结果及讨论
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书