JP3860413B2 - 粉体の圧縮係数を決定する方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野：
本発明は、１００〜４００ｍｍのロール径を有するロール形プレスによって加工するために粉体の圧縮係数を決定する方法と装置に関する。
【０００２】
背景技術：
ロール形プレスは粉体を皮殻状ベルトにプレス加工するために使用され、前記皮殻状ベルトは次いで顆粒状に破砕される（欧州特許出願公開第０５２５１３５号明細書）。このプロセスは乾式顆粒化法と呼ばれる。粉体プレス加工は、逆方向に回転する２本のプレスロール間で行われ、その場合メーカーに応じて、両プレスロールは固定軸支され、つまり固定されたロールニップを有しているか、それとも両プレスロールの一方が可動支承され、つまり一方のプレスロールが油圧力によって負荷され、それに基づいて両プレスロールは可変のロールニップを有している。
【０００３】
すべてのロール形プレスは、少なくとも２本のプレスロールを有しており、かつメーカーに応じて、種々異なったロール寸法をもって供与される。ロールへの粉体供給は重力によってか、或いは装填スクリューの支援を受けて行われる。
【０００４】
顆粒を製造する製薬産業では公知の湿式顆粒化法に代えて乾式顆粒化法が使用されるが、これは特に経済面から極めて賞用されることである。
【０００５】
最近の薬剤の初期開発段階では、コストの点で最も効果的な生産法として乾式顆粒化を目的とする開発は断念せざるを得なかった。それというのは実験に要する粉体量が存在せず、或いは過度にコスト高だったからである。同じくまた、大抵のロール形プレスは、所期の開発のために利用できるデータを得るための適当な計器手段も欠如していた。
【０００６】
適当な装置は欧州特許出願公開第０５２５１３５号明細書に基づいて公知である。この装置は、１００ｍｌ以下の粉体量であってもすでに再現可能な成績を提供する。
【０００７】
初期開発期では著しく少量の粉体（例えば１０ｍｌ）しか実験のためには供用されていない。この実験段階において、後の製造法がすでに確定されねばならない。
【０００８】
公知の方法によって製造された顆粒から、タブレット又はカプセル生産される。典型的な引込み角度、その結果生じる粉体の可能圧縮係数並びに単位時間当りの生産量のようなテクノロジカルな最重要特性はタブレット化によっては確認することができない。
【０００９】
発明の開示：
本発明の課題は、ロール形プレスを用いた乾式顆粒化法による顆粒生産のための粉体適正を技術的尺度で検査する方法を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる課題は前記方法を実施するための装置を提供することである。
【００１１】
前記課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部により解決される。
【００１２】
本発明の方法によって得られる利点は、ただ１本のプレスロールと、最小粉体量用のダイスとのコンビネーションによって、あらゆる形式のロール形プレスにおいても乾式顆粒化を前もって決定することが始めて可能になることである。最低限の材料消費量でロール形プレスによる乾式顆粒化法を確実に予測するための重要なデータが得られ、かつ実験のために必要とされる粉体量が可能な限り僅少に抑えられる。
【００１３】
第２ロールのシミュレーションによって所要の粉体量は基本的に半分にされた。装填スクリューを省くことによって、細いプレスロールを選択することが可能になった。種々異なった構成によって、あらゆる現在慣用のロール形プレスの測定を実施できるようにするために本発明の装置は、種々異なった測定系を有している。
【００１４】
１つの溝内に装填された粉体を、そこで予め規定されたロールニップで圧縮するのが特に有利と判った。
【００１５】
前記溝内に装填された粉体を、予め規定されたプレス力で圧縮するのが有利である。
【００１６】
前記溝をシフト可能なダイスに形成するのが特に有利である。この構成によって第２のプレスロールを省くことが可能になる。
【００１７】
前記溝内に設けられたピストンを、案内部材と案内ロッドとを介して動かし、かつスケールと指針とに基づいて、測定値によって表わされる行程距離を読取るのが有利である。
【００１８】
ロールニップを予め固定的に規定することによって、その結果生じるプレス力が測定される。
【００１９】
プレス力を予め固定的に規定することによって、その結果生じるロールニップが測定される。
【００２０】
本発明の装置では、回転するプレスロールに、シフト可能なダイス内に形成された溝が対応配設されており、かつピストンが、ガイド部材及びガイドロッドを介してスケール及び指針に対応配設されている。これによって得られる利点は、ただ１本のプレスロールしか必要とされないので、これによって本発明の装置が著しく単純になる。本発明の装置は、ロール形プレスの由来には関わりなく、粉体の圧縮係数を決定するために適している。
【００２１】
ロール形プレスの場合、プレスロールが対を成して配置されていることに基づいて、典型的な引込み角度は、左手のロールにおいても右手のロールにおいてもアクティブに作用するが、評価のために必要になるのは一方の引込み角度だけである。
【００２２】
粉体に対して瞬間的に加えられる最高プレス力の測定単位は、直線的なロール幅ｃｍ当りのｋＮである。このプレス力は、両プレスロールの最も近接する点におけるロールに対して直角な方向の理論線に沿って適用される。所要粉体量をできるだけ僅少にするために本発明の方法は、１ｃｍ幅を有するロールを適用する。また例えば有効性のスケールアップの場合のような比較測定のために、より広幅のロールを使用することも可能である。
【００２３】
種々異なったロール径の場合のプレス挙動をテストするために、種々異なった位置に対応受けを装備することも可能であり、これによって種々異なったメーカーの１００〜４００ｍｍのプレスロール径をシミュレートすることも可能になる。
【００２４】
発明を実施するための最良の形態：
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００２５】
図１には軸受台が符号１で図示されている。該軸受台１内には、モータによって駆動される駆動軸（図示せず）が位置し、該駆動軸には、交換可能なプレスロール２が装着されている。軸受台１には、種々異なった位置に取付け可能な対応受け３が、厚さ可変の滑り面１０のための固定桁として同じく装着されている。ダイス４が、プレスロール２よりも広幅の１つの溝５を備えている。該溝５の深さは、水平中心軸線から測定して、プレスロールに対する正接角２０゜よりも大である。ロール表面に対して接線方向に延びる横方向スライド６が、ダイス４を下方から封止し、かつ測定前の不都合な粉体流出を防止している。前記溝５は縦方向スライド７によってカバーされる。ストッパ８がその高さ位置をクランプ片９において位置決めされる。ピストン１１が溝５を上方から封止している。ガイド部材１２が、溝５内でピストン１１が傾斜するのを防止する。ガイド部材１２及びピストン１１は、ガイドロッド１３に装着されている。固定装備された指針１５を有する風袋ウェイト１４が、ガイドロッド１３の上端部に装着されている。ホルダー１６がガイドロッド１３の鉛直方向姿勢を安定化させる。目盛１７によって、プロセス前後におけるピストンの各位置を読取りかつこの位置を計算時に評価することが可能になる。行程測定は、電子式又は光学式に行うこともできる。荷重測定セル１８が、対応受け３の背面と保持器１９との間に装着されている。
【００２６】
図２では圧縮係数を決定する方法が、プレス力を固定的に規定しかつロールニップを可変にした形式のロール形プレスによってシミュレートされる。この実施形態の装置では、プレスロールに対する対応受け３の相対的なシフト量が付加的に、指針２０を介して目盛２１で表示されて読取られる。この行程測定は電子式又は光学式に行うこともできる。
【００２７】
本発明の装置はいかなる実施形態においても、水平軸線から０゜と９０゜との間の角度内に配置されるので、全ての慣用タイプのプレスロールをシミュレートすることが可能である。
【００２８】
測定のためには２つの方法が使用される。
【００２９】
測定法１によれば、ばら積み粉体、つまり基本的には１種の粉体又は混合粉体の嵩体積が、圧縮挙動についてテストされ、或いは測定法２によれば、ダイスに充填されたばら積み粉体又は混合粉体が、検定突固め体積計において、突固め体積を決定する認許された方法に従って１２５０ストロークで予圧縮される。
【００３０】
運用時に、粉体を装填するためにダイス４は、綺麗な適当な支台上に水平に置かれる。上向きに開口した溝５に粉体が充填される。
【００３１】
ダイス４の溝５内に粉体を装填した後に、横方向スライド６及び縦方向スライド７がその案内へ押し込まれ、かつピストン１１が挿入される。横方向スライド６及び縦方向スライド７並びにピストン１１の導入によって粉体室は閉鎖される。ダイス４は起立され、かつ、横方向スライド６をロール表面に接触させかつダイスの後部閉鎖側を対応受け３に当接させるまでプレスロール２に向かってシフトされる。その上で横方向スライド６が取り外され、かつダイス４は、粉体をロール表面に接触させるまで下向きにプレスロール２上に押し付けられる。同時に縦方向スライド７のストッパ８がクランプ片９の支承面に当接する。この時点で目盛１７に対する指針１５の位置は風袋重量にされ、従って零点にセットされる。
【００３２】
測定動作の定義：
前向きに回転するプレスロール２の円周の進んだ移動行程が、下向きに運動するダイス４及びピストン１１の移動行程に等しければ、これは、装填された全粉体量が、次式から生じる係数分だけ圧縮したことを意味する。すなわち：
例：
円周におけるロール行程 １００ｍｍ
ダイス行程 １００ｍｍ＋０ｍｍ（＝ダイスに対する相対的なピストン行程）
溝の充填深さ ＝５ｍｍ
ロールニップ ＝１ｍｍ
次の数式から求められる圧縮係数：
５／１・１００／（１００＋０） 圧縮係数＝５
引込み角度は表から読取ることができる。
【００３３】
ピストン１１の行程と、プレスロール２の円周の行程（ダイス４の行程に等しい）との間に差値が生じるのは、粉体がその引込み挙動の変動に基づいて、より低い引込み角度を許容してピストン１１に反動値を惹起する場合である。この反動値は、ピストン１１、ガイドロッド１３及び指針１５を介して直定規１７で表示されかつ読取られる。反動値は圧縮係数の計算時にダイス行程に加算される。
【００３４】
その場合例えば次の数式が生じる：
円周でのロール行程 ＝１００ｍｍ
ダイス行程 ＝１００ｍｍ＋５０ｍｍ（＝ダイスに対する相対的なピストン行程）
溝の充填深さ ＝５ｍｍ
ロールニップ ＝１ｍｍ
次の数式から求められる圧縮係数：
５／１・１００／（１００＋５０） 圧縮係数＝３．３３３
引込み角度は表から読取ることができる。
【００３５】
この場合は溝５に充填された全ての粉体が引込まれて圧縮されたのではなく、より小さな引込み角度の範囲に位置していた粉体だけが引込まれて圧縮されるにすぎない。
【００３６】
測定動作中、荷重測定セル１８に対して及ぼされる力並びにプレスロール２の駆動軸に生じたトルクも同時に記録される。負荷されるプレス力から、生産機械に転用される値、すなわち直線的なロール幅ｃｍ当りのプレス力ＫＮが直接求められる。
【００３７】
また発生トルクからは、プレスロールの有効幅（ｃｍ単位）を測定値と乗算する場合、生産機械に直接転用可能な値が得られる。しかし又、この値をＮｍ／ｃｍ単位のロール幅で規定するのが有利である。
【００３８】
ダイスから離脱してプレスされた粉体ベルトは更に顆粒として加工され、かつ単数又は複数のタブレットにプレスされるか、或いはカプセルに装填される。或いは択一的に粉体ベルトは、種々異なった部位の別個の標準化されたタブレット穴あけ機において規定の方法に基づいて作孔することもできる。求められた値に基づいて比較表を介して、粉体ベルトの引張り強さが解明され、この引張り強さ自体は相応のタブレット硬度と対比することができる。
【００３９】
プレス力が規定されており、かつその結果生じるロールニップの場合における挙動をテストできるようにするために、対応受け３は直線案内機構１８に沿って装備されている。
【００４０】
軸受台１内には、モータによって駆動される駆動軸（図示せず）が軸支されており、該駆動軸には交換可能なプレスロール２が装着されている。軸受台１には、種々異なった位置に取付け可能な油圧シリンダ１９が、対応受け３及び滑り面１０のための可動桁として装着されている。同じく種々異なった位置に装着可能な直線案内１８が、対応受け３をプレスロール軸線に対して安定化させる。ダイス４が、プレスロール２よりも広幅の１つの溝５を備えている。該溝５の深さは、水平中心軸線から測定して、プレスロールに対する正接角２０゜よりも大である。ロール表面に対して接線方向に延びる横方向スライド６が、ダイス４を封止し、かつ測定前の不都合な粉体流出を防止する。前記溝５は縦方向スライド７によってカバーされる。ストッパ８がその高さ位置をクランプ片９において位置決めされる。ピストン１１が溝５を上方から封止している。ガイド部材１２が、溝５内でピストン１１が傾斜するのを防止する。ガイド部材１２及びピストン１１は、ガイドロッド１３に装着されている。固定装備された指針１５を有する風袋ウェイト１４が、ガイドロッド１３の上端部に装着されている。ホルダー１６がガイドロッド１３の鉛直方向姿勢を安定化させる。目盛１７によって、プロセス前後におけるピストンの各位置を読取りかつこの位置を計算時に評価することが可能になる。行程測定は、電子式又は光学式に行うこともできる。油圧シリンダ１９には規定の圧力が給圧され、対応受けに対して作用する適用力は、圧力×油圧シリンダの面積から計算される。粉体を緊密に圧縮できるようにするために、引込み時には、油圧シリンダによって適用される力は克服され、かつ対応受け３は直線案内機構１８内へシフトされねばならない。対応受け３がシフトする値は、指針２０を介して目盛２１へ伝達され、かつ、プレスされた粉体の厚さとして読取られる。
【００４１】
測定のためには２つの方法が使用される。すなわち：
測定法１によれば、ばら積み粉体、つまり基本的には１種の粉体又は混合粉体の嵩体積が、圧縮挙動についてテストされ、或いは測定法２によれば、ダイスに充填されたばら積み粉体又は混合粉体が、検定突固め体積計において、突固め体積を決定する認許された方法に従って１２５０ストロークで予圧縮される。
【００４２】
装填のためにダイス４は、綺麗な適当な支台上に水平に置かれる。上向きに開口した溝５に粉体が充填される。ダイス４の溝５内に粉体を装填した後に、横方向スライド６及び縦方向スライド７がその案内へ押し込まれ、かつピストン１１が挿入される。横方向スライド６及び縦方向スライド７並びにピストン１１の導入によって粉体室は閉鎖される。ダイス４は起立され、かつ、横方向スライド６をロール表面に接触させかつダイスの後部閉鎖側を対応受け３に当接させるまでプレスロール２に向かってシフトされる。その上で横方向スライド６が取り外され、かつダイス４は、粉体をロール表面に接触させるまで下向きにプレスロール２上に押し付けられる。同時に縦方向スライド７のストッパ８がクランプ片９の支承面に当接する。この時点で目盛１７に対する指針１５の位置は風袋重量にされ、従って零点にセットされる。油圧シリンダにはポンプ（図示せず）を介して規定の圧力で予荷重がかけられる。
【００４３】
直定規２１の表示は指針２０に対して零点にセットされて風袋重量にされる。行程測定は電子式又は光学式に行うこともできる。
【００４４】
図２によれば前向きに回転するプレスロール２の円周の進んだ移動行程は、運動するダイス４及びピストン１１の移動行程に等しい。これは、装填された全粉体量が、次式から生じる係数分だけ圧縮したことを意味する。すなわち：
例：
円周でのロール行程 １００ｍｍ
ダイス行程 １００ｍｍ＋０ｍｍ（＝ダイスに対する相対的なピストン行程）
溝の充填深さ ＝５ｍｍ
ロールニップ ＝１ｍｍ
次の数式から求められる圧縮係数：
５／１・１００／（１００＋０） 圧縮係数＝５
引込み角度は表から読取ることができる。
【００４５】
適用される直線的なロール幅ｃｍ当りのプレス力ＫＮは固定量値として予め規定されており、かつ生産機械に直接転用することができる。
【００４６】
ピストン１１の行程と、プレスロール２の円周の行程（ダイス４の行程に等しい）との間に差値が生じるのは、粉体がその引込み挙動の変動に基づいて、より低い引込み角度を許容してピストン１１に反動値を惹起する場合である。この反動値は、ピストン１１、ガイドロッド１３及び指針１５を介して直定規１７で表示されかつ読取られる。反動値は圧縮係数の計算時にダイス行程に加算される。
【００４７】
その場合例えば次の数式が生じる：
円周でのロール行程 １００ｍｍ
ダイス行程 １００ｍｍ＋５０ｍｍ（＝ダイスに対する相対的なピストン行程）
溝の充填深さ ５ｍｍ
ロールニップ １ｍｍ
次の数式から求められる圧縮係数：
５／１・１００／（１００＋５０） 圧縮係数＝３．３３３
引込み角度は表から読取ることができる。
【００４８】
この場合は溝５に充填された全ての粉体が引込まれて圧縮されたのではなく、より小さな引込み角度の範囲に位置していた粉体だけが引込まれて圧縮されるにすぎない。適用される直線的なロール幅ｃｍ当りのプレス力ＫＮは固定量値として予め規定されており、対応受け３の進んだ行程は目盛２１において、結果的に生じるニップ幅として読取ることができ、かつ生産機械に直接転用することができる。
【００４９】
測定動作中、プレスロール２の駆動軸に発生するトルクも同時に記録される。
【００５０】
前記の発生トルクからは、プレスロールの有効幅（ｃｍ単位）を測定値と乗算する場合、生産機械に直接転用可能な値が得られる。しかし又、この値をＮｍ／ｃｍ単位のロール幅で規定するのが有利である。
【００５１】
ダイスから離脱してプレスされた粉体ベルトは更に顆粒として加工され、かつ単数又は複数のタブレットにプレスされるか、或いはカプセルに装填される。或いは択一的に粉体ベルトは、種々異なった部位の別個の標準化されたタブレット穴あけ機において規定の方法に基づいて作孔することもできる。求められた値に基づいて比較表を介して、粉体ベルトの引張り強さが解明され、この引張り強さ自体は相応のタブレット硬度と対比することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ロールニップを規定し、それによって生じるプレス力を測定する場合の本発明の測定装置の横断面図である。
【図２】 プレス力を規定し、それによって生じるロールニップを測定する場合の本発明の測定装置の変化実施形態の横断面図である。
【符号の説明】
１ 軸受台、 ２ プレスロール、 ３ 対応受け、 ４ ダイス、 ５ 溝、 ６ 横方向スライド、 ７ 縦方向スライド、 ８ ストッパ、 ９ クランプ片、 １０ 滑り面、 １１ ピストン、 １２ ガイド部材、 １３ ガイドロッド、 １４ 風袋ウェイト、 １５ 指針、 １６ ホルダー、 １７ 目盛又は直定規、 １８ 荷重測定セル又は直線案内機構、 １９ 保持器又は油圧シリンダ、 ２０ 指針、 ２１ 目盛又は直定規

Claims (11)

1. １００〜４００ｍｍのロール径を有するロール形プレスによって加工するために粉体の圧縮係数を決定する方法において、該方法が、次の方法段階を有している、すなわち、
   ａ）粉体をダイスの溝内に装填し、
   ｂ）ピストンを前記溝内に挿入し、
   ｃ）ダイスを、ロール表面に接触するまで、回転するプレスロールに向かってシフトし、
   ｄ）ダイスの、プレスロールに向かい合った端部を開放し、ダイスを、粉体がロール表面に接触するまで下向きにプレスロール上に押し付け、
   ｅ）測定の間にピストンに力を加え、これにより、粉体を圧縮し、
   ｆ）粉体の圧縮係数を測定するために、ダイスに対して相対的なピストンの位置を使用する、
   段階を有していることを特徴とする、粉体の圧縮係数を決定する方法。
2. 溝（５）内に装填された粉体を、回転するプレスロール（２）によって予め規定されたロールニップで圧縮する、請求項１記載の方法。
3. 溝（５）内に装填された粉体を、回転するプレスロール（２）によって予め規定されたプレス力で圧縮する、請求項１記載の方法。
4. シフト可能なダイス（４）内に溝（５）を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 溝（５）内に設けたピストン（１１）を、ガイド部材（１２）とガイドロッド（１３）を介して動かし、かつ直定規（１７）と指針（１５）で行程距離を表示する、請求項１記載の方法。
6. 対応受け（３）と連結された油圧シリンダ（１９）を、両方の直線案内機構（１８）を介して動かし、かつ直定規（２１）と指針（２０）で行程距離を表示する、請求項１記載の方法。
7. ロールニップを予め固定的に規定した測定法によって、その際に生じるプレス力を測定する、請求項１記載の方法。
8. プレス力を予め固定的に規定した測定法によって、その際に生じるロールニップ幅を測定する、請求項２記載の方法。
9. 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実施するための粉体の圧縮係数を決定する装置において、該装置が、回転するプレスロール（２）に対して相対的にシフト可能なダイス（４）を有しており、該ダイス（４）に溝（５）が構成されており、該溝内にシフト可能なピストン（１１）が設けられており、該ピストン（１１）が、ガイド部材（１２）とガイドロッド（１３）とを介して、直定規（１７）及び指針（１５）と連結されていることを特徴とする、粉体の圧縮係数を決定する装置。
10. 対応受け（３）が２つの直線案内機構（１８）に装着されており、かつ直定規（２１）及び指針（２０）と連結されている、請求項９記載の装置。
11. 溝（５）の深さが、水平中心軸線から測定して、プレスロール（２）に対する正接角２０゜よりも大である、請求項９記載の装置。

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