Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Механическая прочность

Читайте также:
  1. Волновые зубчатые передачи. Устройство передачи и расчет на прочность
  2. Зубчатые конические передачи:геометрические параметры и силы зацепления.расчет на прочность.
  3. Зубчатые передачи:силы зацепления цилиндрическихпередач и расчет на прочность.
  4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 (4 часа). РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ СНАРЯДОВ ПРИ ВЫСТРЕЛЕ
  5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ВЛ-80
  6. Не надо ждать и проверять свой фундамент на прочность. Строительством можно заняться в любую минуту и жить по собственным правилам.
  7. Основные критерии работоспособности червячных передач и расчет их на прочность
  8. Последовательность расчета вала на статическую прочность
  9. Приближенный расчет валов на прочность

 

Механическая прочность таблеток является также равнодействующей многих факторов. В случае веществ, таблетируемых непосредственно, механическая прочность таблеток будет зависеть от природных (физи­ко-химических) и технологических свойств таблетируемых веществ, а также от примененного давления.

Для образования таблеток необходимым условием является взаимосцепляемость частиц. В начале стадии прессования вещество уплотняется. При этом частично разрушаются кристаллы, беспорядочно ориен­тированные друг к другу. В дальнейшем происходит более тесное сбли­жение частиц с увеличением контакта между ними и проявлением си­лы сцепления достаточной величины, необходимой для взаимоподдер­жания частиц. При этом имеют значение:

- форма кристаллов;

- наличие кристаллизационной воды;

- химическая структура прессуемых веществ, т. е. расположение отдельных атомов, а также вытекающие из этого физические свойства.

При прессовании подавляющего большинства препаратов требуется высокое давление, которое может отрицательно вли­ять на качество таблеток и способствовать износу таблеточных машин. Необходимости применения высокого давления можно избежать при­бавлением веществ, обладающих большим дипольным моментом и обес­печивающих сцепляемость частиц при сравнительно небольших давлениях. В этом отношении вода, обладающая достаточным дипольным мо­ментом, может часто обеспечивать сцепляемость частиц, являясь как бы мостиком между ними.

Связыванию частиц труднорастворимых и нерастворимых лекарст­венных препаратов ввиду недостаточной смачиваемости контактируемой поверхности вода может даже препятствовать (для нерастворимых препаратов). В таких случаях требуется добавление веществ с более высокой силой сцепления (растворы крахмала, желатина и др.). Оче­видно, в одинаковых условиях между степенью смачиваемости препа­ратов и связывающей эффективностью добавляемых веществ имеется определенная зависимость. Частицы лекарственных препаратов в ре­зультате увлажнения связывающими веществами соединяются друг с другом. По мере улетучивания влаги эта связь усиливается, способ­ствуя сближению частиц. В большинстве случаев связывающие вещества способны к гелеобразованию.

Лекарственные вещества, включаемые в состав таблеток, обладают различной, индивидуальной степенью прессуемости. Например, натрия бензоат и натрия кофеин-бензоат обладают свойствами, обеспечиваю­щими высокую степень их прессуемости. Малую степень прессуемости имеет натрия гидрокарбонат. Это в основном и определяет величину давления для получения доброкачественных таблеток.

Увеличение давления прессования повышает механическую прочность таблеток. Однако большая прочность таблетки влияет на ее распадаемость: время распадаемости возрастает, что отрицательно сказывается на качестве таблетки. Для каждой таблеточной массы давление прес­сования должно быть оптимальным, т. е. при достаточной механичес­кой прочности необходимо обеспечить хорошую распадаемость таб­летки.

На пластичность материала прямое влияние оказывает его влаж­ность. Более влажные материалы, как правило, более пластичны. Су­хие материалы обладают большими упругими деформациями. Зависи­мость прочности таблеток от влажности гранулята может быть выра­жена в виде кривой. Как видно на рис. 2, количество влаги в грануляте должно быть строго определенным. Уменьшение или чрезмерное увеличение влажности гранулята влечет за собой понижение прочности таблетки. При содержании влаги в грануляте выше оптимальной наблюдается прилипание таблетируемой массы к пуансонам, а при содержании ниже оптимальной – отслаивание поверхности таблеток. Для каждого вида материала имеется своя опти­мальная степень влажности. Наиболее прочные таблетки кальция глюконата получаются при влажности гранул от 2 до 5%.

Рис. 2. Влияние влажности гранул на прочность таблеток

глюконата кальция при различных давлениях

прессования 1 – Р = 40 МН/м2; 2 – Р = 90 МН/м2

(И.А. Муравьев, 1980)

Для прочности таблеток весьма существенно, как будет развиваться давление при прессовании. Давление называют жестким, если оно возникает внезапно. Такое давление типично для ударных таблеточ­ных машин. Поверхность таблетки под ударом пуансонов сильно ра­зогревается (механическая энергия переходит в тепловую), вследствие чего вещества сплавляются и образуют сплошной цементированный слой.

Давление называют прогрессивным, если оно нарастает постепенно. Такое давление свойственно ротационным таблеточным машинам.

Давление называют ступенчатым, если применяется несколько жест­ких последовательных сдавлений: слабое, более сильное и максималь­ное. Таким образом, ступенчатое давление является сочетанием первых двух и встречается у машин промежуточного типа.

Прогрессивное дав­ление во всех случаях дает лучшие результаты, поскольку обеспечива­ет более длительное воздействие давления на таблетируемую массу. Чем оно длительнее, тем полнее из массы будет удален воздух, кото­рый потом, после снятия давления, расширяясь, не сможет оказать раз­рушающее влияние на таблетки. При этом значительно ослабляется разогреваниетаблетки у поверхности, что исключает побочное, вред­ное его влияние на вещества, входящие в состав таблетки. Жесткое давление совершенно непригодно при объемистых и пылевидных порошках, а также при весьма упругих растительных материалах, поскольку сравнительно громоздкие частицы их не успевают уложиться как можно плотнее друг к другу.

Давление может быть односторонним и двусторонним. В первом случае прессующим является только верхний пуансон, во втором – прессуют одновременно оба пуансона. Одностороннее давление, которое обычно бывает жестким (эксцентриковые машины), пригодно только для легкопрессующихся масс. Из труднотаблетируемых масс при односто­роннем давлении получаются неоднородные расслаивающиеся таблетки.

Таблетка будет прочна, если давление достаточно велико, но не переходит известного предела, после которого начинает сказываться уп­ругость материала. Этот предел дав­ления называется критическим давлением. При увеличении дав­ления выше критического прочность таблетки уменьшается, так как бу­дут разрушаться зерна гранулята. Величина критического давления для каждого материала имеет определенное значение; она зависит от насыпной массы материала и его влажности.

В случае если природные свойства лекарственного вещества не мо­гут обеспечить необходимой прочности таблеток при непосредственном таблетировании, данный показатель достигается гранулированием. При грану­лировании в таблетируемую массу вводят связывающие вещества, с помощью которых повышается пластичность лекарственного вещества. Сила сцепления одинаковых молекул, определяющая прочность таблетки, – когезия при этом оказывается недостаточной. С введением связывающих веществ появляется сила взаимодействия разнородных ве­ществ, т. е. свойство адгезии, обусловливающее прилипание частиц друг к другу. Очень важно, чтобы количество связывающих веществ было оптимальным: превышение их приводит к излишней твердости таблеток, которая ухудшает их распадаемость, а при недостатке этих веществ не достигается необходимая пластичность гранулята. На проч­ность таблеток оказывают влияние скользящие вещества. При неуме­ренном их добавлении к таблетируемой массе уменьшается пластичность материала и прочность таблеток.

 

Распадаемость и «растворение» таблеток

 

Распадаемость это свойство таблеток при соприкосновении с водой или пищеварительными соками превращаться в частицы лекарственных и вспомогательных веществ.

Тест «растворение» оценивает способность лекарственных веществ, входящих в состав лекарственного препарата, переходить в окружающую среду с определенной полнотой и скоростью.

Распадаемость и «растворение» таблеток зависит от многих причин:

- количест­ва связывающих веществ (таблетки должны содержать их столько, сколько необходимо для достижения требуемой прочности);

- сте­пени прессования (чрезмерное давление ухудшает распадаемость таб­летки);

- количества разрыхляющих веществ, способствующих распадаемости таблеток;

- свойств веществ, входящих в таблетку, от их способности растворяться в воде, смачиваться ею, набухать; таблет­ки с легкорастворимыми веществами будут распадаться быстрее, и по­требуется меньшее количество разрыхляющих веществ.

Особенно важен подбор связывающих и разрыхляющих веществ для нерастворимых в воде лекарственных веществ. По физической струк­туре таблетки представляют собой пористое тело; при погружении их в жидкость в силу капиллярных явлений жидкость проникает во все капилляры, пронизывающие толщу таблетки. Если в таблетке будут иметься хорошо растворимые или высоко гидрофильные добавки, то они будут способствовать быстрой ее распадаемости. Например, добавляемый к таблетируемой массе крахмал увеличивает пористость, уменьша­ет прочность и, являясь капиллярообразующим средством и высокогидрофильным веществом (теплота смачивания 23 кал/г), улучшает водопроницаемость таблеток и тем самым способствует их быстрой распадаемости. По графикам зависимости физико–механических свойств таблеток от содержания крахмала (рис. 3) можно определить необ­ходимое количество крахмала, отвечающее наилучшим условиям пори­стости, водопроницаемости и прочности таблеток.

 

 

Рис. 3. Физико-механические свойства таблеток

бромизовалав зависимости от со­держания крахмала

(И.А. Муравьев, 1980)

 

Однако крахмал не может служить универсальным разрыхлителем. При прессовании гидрофобных веществ лучше прибегать к добавкам поверхностно-активных (например, твин – 80), или других высокогидрофильных веществ (Н-карбоксиметилцеллюлоза, альгиновая кислота и ее соли индивидуально или в сочетании с крахмалом и др.).

Таким образом, для изготовления точно дозированных, легко распадающихся и растворяющихся, а также достаточно прочных таблеток необходимы следующие условия:

- таблетируемая масса наряду с основными веществами должна содержать вспомогательные (связывающие, скользящие, разрыхляющие) в оптимальных количествах;

- гранулят по способности скольжения, равномерности и абсолютной величине зерен должен обеспечивать максимальную точность дозирования;

- давление прессования должно быть подобрано так, чтобы скорость распада таблеток оставалась нормальной при достаточной прочности таблеток.

В зависимости от индивидуальных свойств лекарственных средств необходимость применения вспомогательных веществ может отпасть или могут потребоваться только некоторые из них. Точно так же гранулирование в ряде случаев может оказаться излишним.

 

3. Физико-химические свойства

порошкообразных лекарственных средств

Форма и размер частиц. Порошкообразные лекарственные препараты являются грубодисперсными системами и состоят из частиц различных форм и размеров. Большинство их является кристаллическими системами; аморфное состояние встречается редко. Отдельные частицы кристаллических порошков представляют собой кристаллы или конгломераты кристаллов. У большинства препаратов частицы анизодиаметрические (несимметричные, разноосные). Они могут быть удлиненной формы, когда длина значительно превышает поперечные размеры (палочки, иголки и т. п.), или пластинчатыми, когда длина и ширина значительно больше толщины (пластинки, чешуйки, таблички, листочки и т. п.). Меньшая часть порошковидных препаратов имеет частицы изодиаметрические (симметричные, равноосные); это шаровидные образования, глыбки, многогранники и т. п.

Форма и размер частиц порошков зависят: у кристаллических ве­ществ (химико-фармацевтические препараты) – от структуры кристал­лической решетки и условий роста частиц в процессе кристаллизации, у измельченных растительных материалов – от анатомоморфологических особенностей измельчаемых органов растений и типа измельчаю­щей машины.

Размеры частиц могут варьировать в широких пределах: например, кристаллы норсульфазола по длине от 39 до 5 мкм и по ширине от 46 до 3 мкм, кристаллы амидопирина по длине от 196 до 31 мкм и по ши­рине от 143 до 25 мкм.

Плотность порошка. Численно равна массе, заключенной в единице объема, т. е. представляет собой отношение массы к объему в кило­граммах на метр кубический. Знание плотности (массовой) порошкооб­разных лекарственных веществ крайне важно, поскольку от нее зависят объемные (технологические) характеристики этих препаратов.

Удельная поверхность порошков. Выражается в суммарной поверхно­сти всех частиц (в квадратных метрах), отнесенной к единице массы (в килограммах). Определяется методом воздухопроницаемости на при­боре, называемом поверхностномером. Удельная поверхность находится в прямой зависимости от степени дисперсности порошков и может варь­ировать в широких пределах. Удельная поверхность помогает в процес­се гранулирования определить расчетным путем количество увлажните­ля – связывающего вещества.

Плотность (истинная). Под истинной плотностью порошков понима­ется отношение массы препарата к его объему при нулевой пористости порошка. При определении истинной плотности из по­рошка на гидропрессе при удельном давле­нии 680 МН/м2 прессуют таблетки массой в пределах 0,3-0,5 г. При этом достигается практически нулевая их пористость. Далее произво­дят следующие расчеты по формуле:

ρ = g/υ, κг/м3,

где g – масса таблетки; υ – объем таблетки.

Внутреннее (контактное) трение. По коэффициенту трения косвенно судят об абразивности таблетируемых масс (порошки, препараты, гра­нулированный материал). Чем больше величина коэффициента трения (f), тем более стойким к износу должен быть пресс–инструменттабле­точных машин. Наибольшей абразивностью (f = 0,2 – 0,4) обладают неор­ганические соли, крупно-кристаллические органические вещества, рас­тительные порошки. Наименьший коэффициент трения (f<0,2) у ве­ществ с низкой температурой плавления, с длинной углеродной цепью, у гранулированных масс со смазывающими веществами.

Смачиваемость. Под смачиваемостью порошкообразных лекарствен­ных препаратов понимается их способность взаимодействовать с раз­личными жидкостями (лиофильность) и прежде всего с водой (гидрофильность). На поверхности твердых частиц лекарственных веществ со­держится то или иное количество гидрофильных групп (—ОН, —СОН, —СООН и др.) или кислородных атомов, являющихся структурными элементами их кристаллической решетки, поэтому смачиваемость по­верхности порошков имеет разную величину в зависимости от интен­сивности взаимодействия межмолекулярных сил. Визуально склонность поверхности порошков к смачиванию водой проявляется:

а) полным смачиванием – жидкость безгранично растекается по поверхности порошка;

б) частичным смачиванием – вода частично расте­кается на поверхности;

в) полным несмачиванием – капля воды не рас­текается, сохраняя форму, близкую к сферической.

Гидрофобные (не смачиваемые водой) препараты могут прекрасно смачиваться другими жидкостями (например, органическими растворителями).

Лиофильность таблетируемых порошкообразных препаратов опреде­ляется коэффициентом фильности, который представляет собой отноше­ние удельной теплоты смачивания полярной жидкостью (вода) к удель­ной теплоте смачивания неполярной жидкостью. Известно, что образо­вание на поверхности твердой частицы мономолекулярного слоя смачи­вающей жидкости всегда сопровождается выделением так называемой теплоты смачивания – величины, вполне измеряемой.

Практическое значение смачиваемости заключается в том, что в таб­летку, полученную прессованием хорошо смачиваемых водой веществ, легко проникает вода, что ускоряет распадаемость таблетки.

Гигроскопичность. Если упругость паров в воздухе больше, чем их упругость на поверхности твердых частиц, тогда порошкообразная масса, приготовленная к таблетированию, начнет поглощать пары воды и воздуха и расплываться в поглощенной воде. Такие вещества требуют особых ус­ловий хранения и подготовки к таблетированию таких препаратов.

Кристаллизационная вода. Молекулы кристаллизационной воды опре­деляют механические (прочность, пластичность) и термические (отно­шение к температуре воздушной среды) свойства кристалла и оказы­вают существенное влияние на поведение кристалла под давлением. Явление «цементации» также тесно связано с наличием кристаллиза­ционной воды в таблетируемых препаратах.

Электрические свойства. Факты явления электризации порошкообразных лекарственных препаратов при их обработке и прессовании дают основание сделать вывод, что при рассмотрении природы связи частиц в таблетках наряду с деформационными необходимо принимать во вни­мание также диэлектрические характеристики. При механическом воз­действии будут склонны к поляризации все асимметрические кристаллы, содержащие полярные группы в своей структуре или в адсорбционной водной пленке. Для неполярных веществ образование поверхностных зарядов исключается.

 

 




Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 110 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

Медулы. Гранулы | Таблетки как лекарственная форма | В производстве таблеток | ТП-3.3. Гранулирование | ТП-3.2 (3.6). Прессование | Кривошипные таблеточные машины | Роторные таблеточные машины | Дражированные покрытия | Тест «Растворение») вещества из таблетки | Определение прочности таблеток |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав