Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТП-3.2 (3.6). Прессование

Прессование (собственно таблетирование) можно определить как процесс образования таблеток из гра­нулированного или порошкообразного материала под действием давления.

Весь процесс прессования предложено схематично разбить на три стадии прессования: уплотнение (подпрессовка), образование компактного тела, объемное сжатие образовавшегося компактного тела (рис. 25). В каждой из этих стадий протекают характерные для нее механические процессы.

Рис. 25. Стадии прессования сыпучих материалов

(Л.А. Иванова, 1991)

На первой стадии прессования под воздействием внешней силы происходит сближение и уплотнение частиц материала за счет смещения частиц, относительно друг друга и заполнения пустот. Усилия, пре­одолеваемые при этом, незначительны, уплотнение становится заметным уже при малых давлениях. Прилагаемая энергия в основном расходуется на преодо­ление внутреннего (между частицами) и внешнего (между частицами и стенками матрицы) трения.

На второй стадии с увеличением давления прес­сования происходит интенсивное уплотнение материа­ла за счет заполнения пустот и различных видов де­формации, которые способствуют более компактной упаковке частиц. Деформация, которая происходит за счет упругости материала, помогает частицам вза­имно вклиниваться, что увеличивает контактную по­верхность. Этому же способствует и деформация, про­исходящая за счет пластических свойств материала, которая заставляет частицы изменить свою форму и плотнее прилегать другу к другу. Деформация, оп­ределяемая хрупкостью материала, характеризующая­ся разрушением прессуемого материала, происходит только в тех случаях, когда напряжения, возникаю­щие в прессуемом материале, превышают по величи­не предел текучести вещества. При этом имеет место механическое разрушение частиц на более мелкие, сопровождающееся значительным увеличением сво­бодной поверхностной энергии, что создает условия для возникновения контактов между частицами. На этой стадии прессования из сыпучего материала образуется компактное пористое тело, обладающее до­статочной механической прочностью.

На третьей стадии при высоких величинах давле­ния, когда механическая прочность таблеток изменя­ется незначительно, происходит, возможно, объемное сжатие частиц и гранул порошка без заметного уве­личения контактных поверхностей.

В действительности между тремя стадиями нет резких границ, так как процессы, протекающие во второй стадии, имеют место в первой и третьей ста­диях и можно говорить только о преимущественной роли отдельных процессов в каждой из них.

Исследованиями установлено, что характер уплот­нения гранул и частиц порошков при прессовании зависит от их прочности. Так, уплотнение гранул суль­фадимезина (величина разрушающих усилий равна 5,7 Н) происходит в основном за счет деформации, определяемой упругими и пластическими свойствами материала. При давлении свыше 100 мПа гранула, не разрушаясь, заполняет все свободное простран­ство около себя и образует непрерывную контактную поверхность с соседними гранулами. При давлении прессования свыше 200 мПа происходит объемное сжатие гранул. Форма гранул при этом изменяется незначительно, несколько уменьшаются их размеры.

Иной характер уплотнения при прессовании гра­нул пиперазина и уросала – смесь гексаметилентетрамина и фенилсалицилата (величина разрушающих усилий гранул равна 3,9 и 1,2 Н соответственно).

До величины давления, равной 150-160 мПа, про­цесс уплотнения гранул пиперазина идет за счет де­формации, обусловленной упругими и пластическими свойствами материала, и частичного разрушения гра­нул, свыше 160 мПа – разрушается большинство гранул. При прессовании уросала уже при давлении около 60-80 мПа начинается процесс интенсивного разрушения гранул.

Таблетирование лекарственных веществ обычно происходит при величинах давления, равных 25-250 мПа; более высокое давление применяют крайне редко. На рис. 26 показана зависимость относительного уплотнения от давления прессования, представ­ленная двумя кривыми: АБ – кривая прессования; БВ – кривая снятия давления. После снятия давле­ния происходит некоторое расширение таблетки, обус­ловленное упругостью материала.

Рис. 26. Кривая зависимости относительного

уплотнения от давле­ния прессования (Л.А. Иванова, 1991)

АБ – прессование; БВ – снятие давления;

АБ₁ – предварительное уплот­нение (стадия 1);

Б₁Б₂ – упругопластическая деформация (стадия 2);

Б₂Б – сжатие (стадия 3)

Таблеточные машины

Процесс прессования осуществляется на таблеточных машинах 2-х типов:

- с покоящейся матрицей и подвижной загрузочной воронкой;

- с подвижной мат­рицей и покоящейся загрузочной воронкой.

Первый тип машин получил название экс­центриковых, или кривошипных (по типу механизма, приводящего в движение пуан­соны), или ударных (по характеру прессу­ющего усилия). Машины второго типа на­зываются роторными, револьверными или карусельными (по характеру движения матрицы с системой пуансонов). Эксцентриковые таблеточные машины как более простые появились раньше.

На отечественных заводах применяются как таблеточные машины заграничных фирм «Килиан» (Германия), «Стокс» (США), «Манести» (Англия) и др., так и выпускаемые Ждановским заводом технологического оборудования.

Пресс-инструмент таблеточных машин

Под пресс-инструментом таблеточных машин понимается комплект, состоящий из двух пуансонов и матрицы.

Матрица – это стальной диск, в котором просверлено цилиндрическое отверстие диаметром от 3 до 25 мм. Сечение отверстия равно диаметру таблетки. Матрицы большей частью делаются круглыми и вставляются в соответствующее отверстие столешни­цы – рабочей поверхности. С целью увеличения производительности матрицы могут быть двух- и трехгнездными.

Пуансоны – это стержни из хромированной стали. Диаметр их чуть меньше диаметра матричного канала, чтобы они могли в нем перемещаться. Прессующие поверхности пуансонов делаются плоскими или вогнутыми (разного радиуса кривизны), гладкими или с поперечными бороздками (насечками) или с выгравированной надписью. Пуансоны различаются по способу их соединения с толкателем (ползуном): они могут быть цельные или сборные (рис. 27). В цельном варианте пуан­сон выполняется заодно с толкателем. Способы крепления пуансонов к толкателю в разъемном пресс-инструменте в машинах разных фирм неодинаковы.

Рис. 27. Сборные пуансоны к РТМ:

1 – нижний; 2 – верхний (Л.А. Иванова, 1991)

Цельные пуансоны 3 и 4 с плоской поверх­ностью; 5 и 6 – со сферической поверхностью.

Цельный пуансон более прост в изготовлении, но в эксплуатации бо­лее дорог, так как долговечность пуансона значительно меньше, чем толкателя, а при износе или поломке пуансонов выбрасывается и тол­катель. Насколько существенен вопрос о пресс-инструменте, можно судить хотя бы по тому, что стоимость полного комплекта пресс-инструмента для современной многопозиционной РТМ составляет до 20% стоимости всей машины. В отечественных РТМ для изготовления пресс-инструмента используется сталь Х12М, которая содержит молибден, придаю­щий стали большую износостойкость.