EP1473145B1 - Verfahren zur Versuchspressung von Tabletten - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Versuchspressung von Tabletten nach dem Patentanspruch 1.
• Tabletten werden üblicherweise mit Rundläufer-Tablettenpressen oder Rundläufer-Tablettiermaschinen hergestellt. Derartige Maschinen weisen einen Rotor auf, mit einer Matrizenscheibe, die eine Reihe von Matrizen aufweist, ferner Ober- und Unterstempel, die mit den Matrizen zusammenwirken sowie mindestens eine Druckstation, in der die Stempel in die Matrizen gegen das eingefüllte Material in der Matrize gepreßt werden. Dies geschieht während der Drehung des Rotors, der von einer geeigneten Antriebsvorrichtung angetrieben ist. Vor dem Verpressen müssen die Matrizen mit dem zu verpressenden Material (Pulver) gefüllt werden. Dies geschieht kontinuierlich bei drehendem Rotor in einem sogenannten Füllschuh oder einer Füllanordnung, die stationär angeordnet ist.
• Es ist bekannt, einer derartigen Tablettenpresse eine Meßvorrichtung zuzuordnen, welche während der Produktion wesentliche Daten aufzeichnet und in einem Betriebsrechner verarbeitet. Hierzu gehören die Drehzahl des Rotors, die maximalen Preßkräfte in der Druckstation und ggf. der Preßkraftverlauf in der Druckstation, und zwar den einzelnen Stempelpaaren zugeordnet. Durch nachträgliches Vermessen der ausgeworfenen Tabletten im Hinblick auf ihr Gewicht, ihre Dicke und Härte wird festgestellt, ob die gewünschten Parameter erreicht worden sind. Falls nicht, müssen Füllmenge, Preßkraft oder dergleichen geändert werden. Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung von Tablettenpressen zur Erzielung optimaler Ergebnisse sind hinreichend im Stand der Technik bekannt.
• Bei der Entwicklung von Tabletten wird unter anderem die Kompressionscharakteristik des zu verpressenden Materials ermittelt. Hierbei stehen anfangs nur sehr kleine Produktmengen zur Verfügung, die außerdem sehr aufwendig in der Herstellung und an Material sein können, so daß die Produktverluste während der Pressung kleingehalten werden müssen.
• Es ist bekannt, Preßversuche mit speziellen Laborpressen durchzuführen. Dabei handelt es sich zumeist um kleinere Exzenterpressen, mit denen je Preßvorgang jeweils eine Tablette gefertigt werden kann. Nachteilig ist hierbei, daß die Laborpressen ein anderes Preßverhalten als Rundläufer-Tablettenpressen haben, die für die Produktion eingesetzt werden. Daher können die Ergebnisse der Preßversuche nicht ohne weiteres auf eine Produktion-Rundläuferpresse übertragen werden.
• Preßversuche mit einer Produktion-Rundläuferpresse haben naturgemäß den Vorteil, daß die bei Preßversuchen ermittelten Daten direkt auf die Produktion übertragen werden können. Außerdem können alle Einstellungen der Rundläuferpresse aus dem Preßversuch für den Produktionseinsatz übernommen werden.
• Übliche Rundläuferpressen weisen einen Füllschuh oder eine entsprechende Befülleinrichtung auf, wie sie oben beschrieben wurde. Damit eine derartige Befüllanordnung die Matrizen konstant gleichmäßig befüllen kann, muß ihr Volumen ständig mit einer Grundmenge an Preßmaterial befüllt sein, auch wenn nur eine kleine Anzahl von Tabletten produziert werden soll. Somit ist bei Rundläuferpressen immer eine größere Menge an zu verpressendem Preßmaterial vorzuhalten, als für den eigentlichen Preßversuch notwendig ist.
• Dokument US-B-6 325 609 offenbart ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Versuchspressung von Tabletten anzugeben, das einerseits unter Produktionsbedingungen durchführbar ist und andererseits mit geringstem Preßmaterialaufwand auskommt.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine herkömmliche Tablettiermaschine verwendet, wie sie üblicherweise in der Produktion eingesetzt wird. In dem eine Rundläufer-Tablettiermaschine einsetzenden Unternehmen kann daher eine solche Maschine erfindungsgemäß zu Versuchszwecken eingesetzt werden. Hierzu wird bei zumindest teilweise entfernbarer Füllanordnung und in einer vorgegebenen Füllposition bei stillstehendem Rotor mindestens eine Matrize mit Preßmaterial gefüllt. Der Befüllvorgang setzt sich normalerweise aus dem Füllvorgang und dem Dosiervorgang zusammen. Während des Befüllvorgangs werden durch ein geeignetes Steuerkurvensegment die Unterstempel, die sich innerhalb der Matrize befinden, um einen bestimmten Betrag nach unten gefahren, um ein Volumen der Matrize für das Einfüllen von Material freizugeben. Ist diese Befüllung erfolgt, wird mit einem weiteren Steuerkurvensegment ein geringfügiges Anheben der Unterstempel bewirkt. Das Anheben erfolgt in eine exakte Füllposition hinein, in der das Volumen die Füllmenge exakt vorgibt. Ein geringer Teil des zuvor eingefüllten Preßmaterials wird daher aus der Matrize herausgehoben und mit Hilfe des Füllschuhs oder einer anderen Füllanordnung abgestreift. Erst danach beginnt der Preßvorgang, wobei zumeist einer Hauptdruckstation eine Vordruckstation vorgeordnet ist, die jeweils ein Druckrollenpaar enthalten, das mit den Ober- und Unterstempeln zusammenwirkt.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Rotor in einer Position angehalten, in der sich ein Unterstempel in der Füllposition befindet, d. h. der Unterstempel gibt exakt das Füllvolumen in der Matrize vor. Es ist nicht problematisch, diese Position mit Hilfe der Antriebssteuerung anzufahren, da es seit langem bekannt ist, die Drehung des Rotors mit Hilfe geeigneter Winkelerfassungsvorkehrungen zu überwachen und zu steuern. Eine solche Überwachung ist erforderlich, wenn Preßcharakteristiken den einzelnen Stempelpaaren zugeordnet werden sollen.
• Das Befüllen der einzigen Matrize kann z. B. von Hand erfolgen oder mit Hilfe einer speziellen hierfür geeigneten Füllvorrichtung. Die übliche Befüllanordnung ist entfernt oder soweit zur Seite gefahren, daß die Befüllung der einzigen Matrize möglich ist. Es versteht sich, daß auch eine beschränkte Anzahl von Matrizen mit Preßmaterial gefüllt werden kann. Hierzu ist dann erforderlich, daß der Rotor Schritt für Schritt die zugehörigen Matrizen in die Füllposition fährt.
• Nach der Befüllung der Matrize wird der Rotor in Drehung versetzt und soweit beschleunigt, daß er bei Erreichen der Druckstation die gewünschte Produktionsdrehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit erreicht hat. Weist die Druckstation eine Vordruckstation auf, dann muß der Rotor bereits in der Vordruckstation die Produktionsgeschwindigkeit aufweisen. Häufig werden bei größeren Rundläufer-Tablettiermaschinen drei Druckstationen verwendet mit drei Füllanordnungen, um parallel jeweils drei Tabletten zum gleichen Zeitpunkt zu pressen. In diesem Fall steht dem Rotor nur eine relativ geringe Strecke bis zum Erreichen der Produktionsgeschwindigkeit zur Verfügung. Mit derzeitigen Antrieben läßt sich dies verwirklichen.
• Nach einer einzigen Umdrehung wird der Rotor in der Füllposition angehalten, und es ist nunmehr möglich, die Signale oder Signalverläufe der einzelnen Meßstellen, z. B. Haupt und Vordruck, Ausstoßkraft, Stempelschwergängigkeit usw., welche während der Umdrehung Meßwerte aufgezeichnet haben, in einem Rechner auszuwerten bzw. von diesem anzeigen zu lassen.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine große Reihe von Vorteilen erhalten. Da nur eine einzige Matrize oder eine sehr kleine Anzahl von Matrizen mit Preßmaterial gefüllt werden muß, ist der Aufwand an Preßmaterial sehr gering. Auch der Verlust an Preßmaterial ist sehr gering. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist der, daß die Ergebnisse des Versuchs auf jeder Produktion-Rundläuferpresse angewandt werden können und daß spezielle Laborpressen für Preßversuche nicht erforderlich sind.
• Alle prozeßrelevanten Einstellungen können im Preßversuch eingestellt und ausprobiert werden, wie Drehzahl, Preßkraft, Tablettendicke, Tablettenhärte, Tablettengewicht usw.. Zum Prüfen der Verpreßbarkeit neuer Tablettenformen muß lediglich ein Stempelpaar gefertigt werden. Es ist auch möglich, eine Reihe von unterschiedlichen Stempelformen zu testen, die paarweise in den Rotor eingesetzt werden. Mit einer einzigen Umdrehung des Rotors kann somit eine Mehrzahl von unterschiedlichen Stempelformen untersucht werden.
• Weitere Vorteile liegen in den sehr kurzen Umrüstzeiten auf andere Preßmaterialien und Stempeltypen. Die Staubentwicklung bei den Preßversuchen ist wegen der geringen Menge an Preßmaterial äußerst gering.
• Es ist nicht erforderlich, den Rotor mit allen Stempelpaaren zu bestücken, sondern ggf. nur mit einem Stempelpaar. Gleichwohl ist nicht erforderlich, Blindmatrizen einzusetzen, wie das bei der Verwendung eines Füllschuhs der Fall wäre. Das Einund Ausbauen der Blindmatrizen ist ein aufwendiger Vorgang.
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1

zeigt die Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Tablettiermaschine herkömmlichen Aufbaus.

Fig. 2

zeigt schematisch die Abwicklung der Tablettiermaschine nach Fig. 1 ohne Füllschuh.

Fig. 3

zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, jedoch ohne Füllschuh für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

• In Fig. 1 ist ein Rotor 10 einer Rundläufer-Tablettiermaschine dargestellt, der eine Matrizenscheibe 12 aufweist mit einer Reihe von Matrizen 14, die auf einen Kreis um die Achse des Rotors 10 herum angeordnet sind mit Matrizenbohrungen 16 zur Aufnahme von zu verpressendem Material. Jeder Matrize 14 bzw. Matrizenbohrung 16 ist einem Oberstempel und Unterstempel zugeordnet, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind.
• Am Umfang des Rotors 10 sind stationär eine Vordruckstation 18 und eine Hauptdruckstation 20 angeordnet. Sie weisen paarweise Druckrollen auf, von denen bei 22 bzw. 24 jeweils eine untere Druckrolle dargestellt ist. Die Druckrollen wirken mit den zugekehrten Enden der Stempel zusammen, um sie in die Matrizenbohrungen 16 einzupressen und das darin befindliche Material zu verpressen. In Drehrichtung vor der Druckstation 18 ist eine Füllanordnung 26 dargestellt. Auf die Einzelheiten der Füllanordnung soll nicht eingegangen werden, da sie bekannt sind. Mit Hilfe der Füllanordnung, die über ein bestimmtes Volumen verfügt und über einen Fülltrichter kontinuierlich befüllt wird, werden die Matrizen befüllt, die jeweils unterhalb der Füllanordnung 26 entlanglaufen. Bei dieser Bewegung werden die Matrizenbohrungen nach und nach mit Preßmaterial aufgefüllt. Die in der Hauptdruckstation 20 fertig gepreßten Tabletten werden von den Unterstempeln ausgestoßen, während die Oberstempel sich oberhalb der Matrizen befinden. Ein Abstreifer (nicht gezeigt) sorgt dafür, daß sie zu einem Tablettenablauf 28 geschoben werden.
• In Fig. 2 sind zwei Oberstempel bei 30 gezeigt, während eine Reihe von Unterstempeln 32 gestrichelt gezeichnet ist. Man erkennt, daß die Stempel 30, 32 sich von der Druckstation 18 nach rechts bewegen und unterschiedliche Positionen in der Höhe relativ zur Matrizenscheibe 12 einnehmen. Dies wird erreicht durch eine Steuerkurve 34 für die Oberstempel 30 und durch eine Steuerkurve 36 für die Unterstempel 32 zum Auswerfen. Im Anschluß an die Hauptdruckstation 20 erfolgt die Befüllung, wobei in Fig. 2 die Füllanordnung 26 nach Fig. 1 nicht dargestellt ist bzw. entfernt ist. Die Oberstempel 30 weisen eine angehobene Position außerhalb der Matrizenbohrung auf, wobei die Oberseite der in Fig. 2 nicht gezeigten Matrizenscheibe durch die gestrichelte Linie 36a angedeutet ist. Das längliche Kästchen 38 deutet die Befüllsektion an und das Kästchen 40 die Dosiersektion. Wie aus der Position der Unterstempel 32 zu entnehmen, werden diese durch nicht gezeigte Steuerkurven allmählich nach unten gefahren, so daß sie einen Teil der Matrizenbohrung zur Befüllung mit Preßmaterial freigeben. Nach der am weitesten nach unten eingenommenen Position, wie sie strichpunktiert durch den Unterstempel 32 angedeutet ist, werden in der Dosiersektion 40 die Stempel 32 wieder etwas angehoben. In dieser angehobenen Position der Unterstempel 32 wird das Füllvolumen in der Matrizenbohrung definiert. Hierbei wird ein geringfügiger Teil des zuvor eingefüllten Preßmaterials wieder aus der Matrizenbohrung herausgehoben, das dann etwa durch die Füllanordnung 26 abgestreift werden kann. Im Anschluß werden die Oberstempel 30 durch die Steuerkurve 42 abgesenkt und unter die nächstfolgende Druckstation gefahren, welche die Vordruckstation 18 sein kann oder eine andere Vordruckstation, falls mehr als eine Vor- und Hauptdruckstation vorgesehen ist.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist, wie etwa in Fig. 3 dargestellt, die Füllanordnung 26 nach Fig. 1 in Fortfall gekommen. Im übrigen kann die Tablettiermaschine nach Fig. 3 die gleichen Teile aufweisen wie Fig. 1. Daher sind in Fig. 3 die mit Fig. 1 gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• Bei Durchführung eines Preßversuchs wird der Rotor 10 in eine Position gebracht, in der sich ein Unterstempel 32 in Füllposition befindet, wie durch 40 in Fig. 2 angedeutet. Nunmehr wird bei stehendem Rotor 10 mit Hilfe einer geeigneten Befüllvorrichtung oder von Hand die Matrizenbohrung 16 mit Preßmaterial gefüllt. Die Steuerung für den nicht gezeigten Antrieb des Rotors 10 ist über einen Rechner so eingestellt, daß der Rotor nach dem Stärt automatisch genau um eine Umdrehung gedreht wird, so daß das arbeitende Stempelpaar wieder in der Füllposition steht. Die Beschleunigung des Rotorantriebs ist so eingestellt, daß die Produktionsgeschwindigkeit bereits in der Vordruckstation 18 erreicht wird, um Böschungswinkel zu vermeiden.
• Während der Umdrehung werden Daten für die Verpressung des Materials mit Hilfe geeigneter nicht gezeigter Meßstellen aufgenommen. Hierzu gehören die Drehgeschwindigkeit des Rotors 10 und die Preßcharakteristiken in der Vor- und Hauptdruckstation 18, 20, die mit Hilfe geeigneter Druck- bzw. Kraftmeßaufnehmer gemessen werden. Die Signale der Meßstellen werden im Rechner aufgezeichnet und zur Anzeige und Auswertung gebracht. Es können auf diese Weise automatisch mehrere Einzeltabletten hintereinander gepreßt werden, wobei nach jeder Umdrehung Prozeß- und Tablettenparameter aufgrund der Meßdaten oder durch vorgegebene Veränderungen der Einstellparameter automatisch angepaßt werden können, um optimale Produktionsbedingungen zu bestimmen.
• Während des beschriebenen Versuchs können alle übrigen Stempel 30, 32 eingebaut bleiben oder ausgebaut werden. Wie schon erwähnt, reicht ein einziges Stempelpaar aus, um Preßversuche durchführen zu können. Der Einbau von Blindmatrizen beim Ausbau von Preßstempeln entfällt.
• Die gewonnenen Daten im Preßversuch können ohne weiteres auf die Tablettiermaschine unter Produktionsbedingungen übertragen werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Versuchspressung von Tabletten mit einer Rundläufer-Tablettiermaschine, mit einem drehend angetriebenen Rotor (10), der eine Reihe von Ober- und Unterstempeln (30, 32), eine Matrizenscheibe (12) mit Matrizen (14), mit denen die Stempel zusammenwirken, ein Steuerkurvensystem (34, 36) für die Stempel und eine Füllanordnung zur kontinuierlichen Befüllung der Matrizen bei drehendem Rotor aufweist, ferner mit mindestens einer Druckstation, an der das in den Matrizen befindliche Material zu einer Tablette gepreßt wird und einer mehrere Meßstellen aufweisenden Meßvorrichtung, von welcher mindestens die von den Stempeln ausgeübte Preßkraft und die Drehzahl des Rotors gemessen wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

   ein für eine Einzelpressung ausgewähltes Stempelpaar wird automatisch auf eine Füllposition gefahren

   bei zumindest teilweise entfernter Füllanordnung und stillstehendem Rotor wird eine Matrize oder eine beschränkte Anzahl von Matrizen (14) mit Material befüllt der Rotor wird anschließend in Drehung versetzt und so beschleunigt, daß er in der Druckstation die gewünschte Produktionsgeschwindigkeit hat,

   nach einer Umdrehung wird der Rotor (10) in der Füllposition angehalten und während der Umdrehung des Rotors werden Signale oder Signalverläufe der Meßstellen aufgezeichnet und in einen Rechner zur Anzeige und Auswertung gegeben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Stempelpaar oder eine begrenzte Anzahl von Stempelpaaren in den Rotor eingebaut werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den zu befüllenden Matrizen zugeordneten Stempelpaare unterschiedliche Form haben.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Umdrehung des Rotors die Tabletten- und/oder Prozeßparameter aufgrund der Meßdaten oder durch vorgegebene Veränderungen der Einstellparameter automatisch angepaßt werden.

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