JP4625882B2 - 打錠用杵 - Google Patents

Description

この発明は、錠剤の製造に使用される打錠機の打錠用杵に関するもので、特に離型性に優れた打錠用杵に関する。

錠剤の製造にあたっては、打錠機に設けられた杵と臼とを用い、打錠用粉末を圧縮成型することによって打錠するようになっている。即ち、回転台に付設された臼に臼孔を形成し、この臼孔の下方に配置された下杵の位置を調整して、臼孔内の空間を所定容積に設定し、この臼孔内に粉末薬剤等の打錠用粉末を収容した後、上杵で圧縮して錠剤を成型し、その後に下杵で押し上げて、上記錠剤を臼孔から取り出すようになっている。しかして、上下の杵は、頻繁に繰り返される圧縮操作で容易に変形してはならないことから、杵を形成する材料そのものの高い機械的強度が要求される一方、成型品に対して離れ易くなるように杵表面の良好な離型性が要求される。

従来の打錠用杵として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この打錠用杵は、十分な機械的強度を有する合金工具鋼によって形成すると共に、杵の表面にＰＶＤコーティングによる窒素含有クロムコーティング膜を形成してなるものである。
特開２００１−７１１８９号公報

上記従来の打錠用杵によれば、杵自体の十分な機械的強度と、杵表面のある程度良好な離型性が得られることは確かであるが、本発明は、この従来の打錠用杵よりも一段優れた離型性を確保できる打錠用杵を提供するものである。

即ち、上記従来の打錠用杵では、合金工具鋼からなる杵の表面にＰＶＤコーティングによって窒素含有クロムコーティング膜を形成しただけのもので、コーティング膜の形成後に膜表面を仕上げ加工する処理が何ら施されていないために、コーティング膜表面の面粗さはコーティング膜形成時の面粗さよりも良くなることはなく、バラツキも大きく、従って離型性に不安があり、その向上が期待され得ない、という問題がある。

そこで、本発明は、杵表面に施されているＰＶＤコーティング膜の表面を研磨仕上げすることにより、離型性を向上させることができて、一段と優れた離型性を確保できる打錠用杵を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の打錠用杵は、杵表面にＰＶＤコーティングを施してなる打錠用杵であって、そのコーティング膜は窒素含有クロムからなり、コーティング膜の膜硬さはＨｖ１６００±１００とし、このコーティング膜の表面をラッピング処理して、その表面粗さＲａが０．００８〜０．０１７μｍにラッピング処理してなることを特徴とする。

請求項２は、請求項１に記載の打錠用杵において、窒素含有クロムからなるコーティング膜の膜厚は、４〜１０μｍであることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２に記載の打錠用杵において、ラッピング処理に使用される砥粒は、炭化珪素、アルミナの何れか又はその両方からなることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果は、請求項１に係る発明によれば、打錠用杵４，６の表面にＰＶＤコーティングが施されていると共に、そのコーティング処理された膜の表面がラッピング処理されていることから、打錠用杵４，６の表面粗さが小さく滑らかとなって、成型品である錠剤に対してより優れた離型性及び滑り性を発揮し、それによって高品質の錠剤を安定的に製造することができる。
そのコーティング膜は窒素含有クロムからなり、このコーティング膜の表面を、表面粗さＲａが０．００８〜０．０１７μｍにラッピング処理してなることから、コーティング膜の表面粗さＲａはラッピング前よりも大幅に小さくなり、これによりコーティング膜の表面が非常に滑らかとなって、打錠用杵が優れた離型性を有することが分かった。
又、打錠機による打錠用杵の打錠圧は、通常は、０．１〜３．０トン／ｍ ² の範囲で行なう。薬品やサプリメントにしても、０．５〜２．５トン／ｍ ² で打錠されるものが多くあり、トン数が軽くなればなるほど離型性が悪くなるが、しかし、窒素含有クロムコーティング膜表面のラッピング処理をＲａ０．００８前後にすることによって、それまで０．５トン／ｍ ² で付着していたものでも付着しなくなった。これにより、それまで杵表面に付着して打錠できなかった打錠粉末の成型が可能となった。
更に又、コーティング膜の膜硬さは、Ｈｖ１６００±１００とする。これは、杵先の膜硬さがＨｖ１５００以下になると、耐磨耗性が劣り、またＨｖ１７００以上になると、チッピング（欠け）を起こし易いからである。

又、請求項２において、窒素含有クロムからなるコーティング膜の膜厚は４〜１０μｍとし、杵先の膜厚は、７±３μｍが好ましく、杵先の膜厚が１０μｍ以上になると，早期チッピング（欠け）を生じ易い。

又、請求項３において、請求項１又は２の発明におけるラッピング処理に使用される砥粒は、炭化珪素、アルミナの何れか又はその両方からなるものが好ましい。

以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(a) は本発明に係る打錠用杵を備えた回転式打錠機の概略断面図、(b) は杵及び臼を示す斜視図、(c) はラッピングに使用する回転ブラシを示す側面図であり、図２は打錠用杵の一部を拡大して示す斜視図である。図１の(a) に示すように、この回転式打錠機１の回転盤２には、周方向に所定間隔おきに臼３が配設固定されていて、各臼３には臼孔３ａが同心状に形成されている。

臼３の上方には、上杵４が、臼３と同心状の位置で回転盤２の上杵保持部５に上下動可能に保持されて、杵先部４ａが臼孔３ａに対し挿脱できるようになっている。また、臼３の下方には、下杵６が下杵保持部７に上下動可能に保持され、この下杵６の杵先部６ａが臼孔３ａ内に下方から突入されている。

上杵４の上方には、この上杵４の上端部に一体形成されたガイド駒部４ｂと摺接するように上杵ガイドレール８が設けられ、そして下杵６の下方には、この下杵６の下端部に一体形成されたガイド駒部６ｂと摺接するように下杵ガイドレール９が設けられている。

しかして、回転式打錠機１の回転盤２と上杵保持部５及び下杵保持部７とは同軸一体に回転駆動され、この回転により上杵４と下杵６とは夫々上杵ガイドレール８及び下杵ガイドレール９に案内されて所定位置で上下動するようになっている。

上杵４及び下杵６は、夫々合金工具鋼によって形成されたもので、各杵４，６の表面にはＰＶＤコーティングが施されていると共に、そのコーティング膜の表面はラッピング処理されている。この場合、ＰＶＤコーティング処理によるコーティング膜は、窒化チタン、窒化クロム（例えばバリニット−Ｄ等）、窒素含有クロム（例えばクロームドッペ−Ｎ等）の何れかが好ましい。また、ラッピング処理に使用する砥粒としては、炭化珪素又はアルミナの何れか、あるいは炭化珪素及びアルミナの両方を使用すると良い。

この回転式打錠機１では次のような手順で錠剤が打錠される。即ち、先ず、下杵ガイドレール９により下杵６が所定高さ位置に位置決めされて、臼孔３ａ内の空間部が所定容積に設定され、充填ゾーンにおいて臼孔３ａ内に打錠粉末１０が充填される。次いで、圧縮ゾーンにおいて上杵４が上杵ガイドレール８に案内され、下方へ移動して圧縮ローラに導かれ、上記打錠粉末１０が圧縮される。

その後、上杵ガイドレール８に案内されて上杵４が持ち上げられ、取り出しゾーンにおいて下杵６が下杵ガイドレール９によって押し上げられ、臼孔３ａから圧縮成型された錠剤が取り出される。

上記回転式打錠機１によれば、各杵４，６の表面にＰＶＤコーティングが施されていると共に、そのコーティング処理された膜の表面が更にラッピング処理されているために、各杵４，６の表面粗さが小さく滑らかとなって、成型品である錠剤に対する優れた離型性及び滑り性を発揮し、それによって高品質の錠剤を安定的に製造することができる。

次に、実施例１〜３によって、回転式打錠機の杵表面にＰＶＤコーティングが施されているだけで、ラッピングがされていない場合の打錠用杵の離型性と、ＰＶＤコーティングが施された打錠用杵の表面にラッピングがされた場合の打錠用杵の離型性とを比較して説明する。

従来の合金工具鋼（ＳＫＳ、ＳＫＨなど）からなる打錠用杵の表面に、ＰＶＤコーティングの一種であるスパッタリング法によって、窒化クロム（ＣｒＮ）からなるコーティング膜を形成した後、コーティング膜の表面をラッピング処理した。

この実施例のラッピングにおいては、ラッピングペーストとして、砥粒をオリーブオイル、ヒマシ油などで溶いたものを使用したが、その砥粒としては、ダイヤモンドは使用せず、炭化珪素の３０００番以上のものか、又はアルミナの３０００番以上のものを使用した。また、ラッピング処理には図１に示すような回転ブラシ１１を使用した。この回転ブラシ１１は、ケーシング１１ａに内蔵されたモーターによって先端部のブラシ本体１１ｏを高速回転させるようにしたもので、ラッピングにあたって、打錠用杵４，６のコーティング膜表面にラッピングペーストを塗布し、その上からブラッシングするようになっている。この回転ブラシ１１は、通常は２０００〜３００００ｒｐｍで使用するが、この実施例では４０００ｒｐｍ前後で使用した。

下記の表１は、この実施例１において、ラッピング前及びラッピング後における窒化クロムコーティング膜の表面粗さＲａの平均値を示したもので、ラッピング後の数値は、ラッピング処理を１０秒間行なった場合、２０秒間行なった場合、３０秒間行なった場合の夫々の表面粗さＲａである。

この表１から、窒化クロムコーティング膜の表面粗さＲａは、ラッピング処理することによってラッピング前よりも大幅に小さくなり、これによりコーティング膜の表面が非常に滑らかとなって、打錠用杵が優れた離型性を有することが分かった。また、ラッピング処理時間は、３０秒前後が好ましく、３０秒以上ラッピングを行なっても、良好な結果は得られず、また時間をかけ過ぎると、コーティング膜が剥離を起こし始めることが分かった。

打錠用杵に形成される窒化クロムコーティング膜の膜厚は、通常では２〜１５μｍであるが、杵先の膜厚では７±３μｍが好ましく、杵胴部の膜厚は３±２μｍであれば良好であった。杵先の膜厚が１０μｍ以上になると、早期チッピング（欠け）が発見された。杵胴部は、滑り性と耐磨耗性だけが必要とされるので、その膜厚は杵先より薄くても、何ら問題ない上、寸法管理もし易くなる。尚、膜厚が１μｍ以下では、ラッピング処理によって剥げ落ちるおそれがあるなど、不適当であった。

次に、実施例１と同じ材料からなる打錠用杵の表面に、ＰＶＤコーティングの一種であるスパッタリング法によって、窒化チタン（ＴｉＮ）からなるコーティング膜を形成した後に、コーティング膜の表面をラッピング処理した。この実施例２のラッピング処理は、実施例１と同じラッピングペーストを使用すると共に、実施例１と同じ方法で、杵のコーティング膜表面をラッピング処理した。下記の表２は、この実施例２において、ラッピング前及びラッピング後における窒化チタン（ＴｉＮ）コーティング膜の表面粗さＲａの平均値を示したものである。

この表２から、窒化チタンコーティング膜の表面粗さＲａは、ラッピング処理することによってラッピング前より大幅に小さくなり、これによりコーティング膜の表面が非常に滑らかとなって、打錠用杵が優れた離型性を有することが分かった。またラッピング処理時間は、実施例１の場合と同じく、３０秒前後が好ましく、３０秒以上ラッピングを行なっても、良好な結果は得られず、また時間をかけ過ぎると、コーティング膜が剥離を起こし始めることが分かった。

更に、実施例１と同じ材料の打錠用杵の表面に、ＰＶＤコーティングの一種であるスパッタリング法によって、窒素含有クロムとしての例えばクロームドッペ−Ｎからなるコーティング膜を形成した後、コーティング膜の表面をラッピング処理した。この実施例３のラッピング処理は、実施例１，２と同じラッピングペーストを使用すると共に、実施例１と同じ方法で、杵のコーティング膜表面をラッピング処理した。下記の表３は、この実施例３において、ラッピング前及びラッピング後における窒素含有クロムコーティング膜の表面粗さＲａの平均値を示したものである。

この表３から、窒素含有クロムコーティング膜の表面粗さは、ラッピング処理することによりＲａ値がラッピング前よりも小さくなり、優れた離型性を有することが分かった。この実施例３の場合は、Ｒａ値がラッピング前と後とで実施例１，２の場合と大きく差が出た。よって、窒素含有クロムコーティングでもそのコーティング膜をラッピングすることによって更に表面粗さが良くなり、離型性が向上されていることは明白である。また、ラッピング処理時間も、実施例１，２の場合と同じであり、時間をかけ過ぎると、コーティング膜が剥離を起こし始めることは、実施例１，２の場合と同様であった。

打錠用杵に形成される窒素含有クロムコーティング膜の膜厚は、通常では２〜１５μｍであるが、杵先の膜厚では７±３μｍが好ましく、杵胴部の膜厚は３±２μｍであれば良好であった。杵先の膜厚が１０μｍ以上になると、早期チッピング（欠け）が発見された。杵胴部は、滑り性と耐磨耗性だけが必要とされるので、その膜厚は杵先より薄くても、何ら問題ない上、寸法管理もし易くなる。

また、窒素含有クロムコーティング膜の膜硬さは、通常はＨｖ９００〜１７００であるが、杵先ではＨｖ１６００±１００とする。これは、杵先の膜硬さがＨｖ１５００以下になると、耐磨耗性が劣り、またＨｖ１７００以上になると、チッピング（欠け）を起こし易いからである。

また、窒素含有クロムコーティング膜の加工方法には、常温〜５００℃前後で行なう方法があり、その温度が高くなればなるほどに表面粗さが荒くなる。また、５００℃前後では、コーティング前の母材（杵）の表面粗さがＲａ０．０８である場合に、その粗さ０．０８に対して０．１２と荒くなった。また、１００℃前後であれば、Ｒａ０．０８と表面粗さ変化は見られなかったが、１００℃前後であるときは密着性が悪く、剥離が発見された。よって、窒素含有クロムコーティング膜の加工温度は、１８０℃前後（１８０℃±５０℃）が良好であった。

以上の３つの実施例１〜３から、打錠用杵の表面に形成するＰＶＤコーティング膜は、窒素含有クロムコーティング膜がより優れていることが分かった。

以上の実施形態の説明から分かるように、本発明の打錠用杵は、杵表面に施されているＰＶＤコーティング膜の表面をラッピング処理することにより、表面粗さが小さく滑らかになって、離型性を向上させることができ、従来の打錠用杵よりも一段と優れた離型性を確保できるようにしたものであるが、打錠用杵の表面にＰＶＤコーティングを施す前に、母材としての杵の表面をラッピング処理することもでき、それによってＰＶＤコーティング膜の密着性が良好になると共に、ラッピング処理による膜表面の粗さをより良くし、離型性を一層向上させることができる。しかして、母材である打錠用杵の表面粗さは、Ｒａ０．０８以下が好ましい。

また、上記した実施例１〜３では、ＰＶＤコーティング膜表面のラッピング処理方法として、打錠用杵のコーティング膜表面に塗布したラッピングペーストの上から回転ブラシによってブラッシングする方法について説明したが、本出願の出願人が既に取得している特許第３３７６３３４号による方法を使用して、ラッピングを行なうことにより、ラッピング処理時間を短縮することができた。例えば窒素含有クロムコーティング膜表面のラッピング処理では、約２０秒で最適なＲａ０．００８前後までラッピングできた。

因みに、上記特許による研磨方法は、ゼラチンからなる核体と、この核体に含有させた水と、この水を含有することにより生じる核体の粘着力によって核体表面に粘着された複数の砥粒と、核体からの水分蒸発を防止する蒸発防止材とから構成される研磨材を、当該研磨材の核体に水を保持した状態で被研磨材に噴射して衝突させ、被研磨材の表面を研磨する方法であって、通称「エアロラップ法」と言われている。この「エアロラップ法」の条件は、研磨材の大きさが０．５〜２．０ｍｍ、砥粒は３０００番から２００００番であり、その磨き速度は約４０ｍである。

上記「エアロラップ法」で打錠用杵のコーティング膜表面をラッピングした場合には、研磨材の大きさは０．８ｍｍ以下が良好であり、０．８ｍｍ以上になると、杵先の文字部分やコーナー部分に磨きムラが見られることがあった。また０．１ｍｍ以下では、比重が軽く、磨き時間がかかり過ぎた。また、砥粒は８０００番から２００００番までが良好であり、８０００番以下ではＲａ０．０１３以下にはならなかった。

尚、前述の打錠機による打錠用杵の打錠圧は、通常は、０．１〜３．０トン／ｍ² の範囲で行なう。薬品やサプリメントにしても、０．５〜２．５トン／ｍ² で打錠されるものが多くあり、トン数が軽くなればなるほど離型性が悪くなる。しかし、窒素含有クロムコーティング膜表面のラッピング処理をＲａ０．００８前後にすることによって、それまで０．５トン／ｍ² で付着していたものでも付着しなくなった。これにより、それまで杵表面に付着して打錠できなかった打錠粉末の成型が可能となった。

(a) は本発明に係る打錠用杵を備えた回転式打錠機の概略断面図、(b) は杵及び臼を示す斜視図、(c) は回転ブラシを示す側面図である。 打錠用杵の拡大斜視図である。

符号の説明

１ 回転式打錠機
２ 回転盤
３ 臼
３ａ 臼孔
４ 上杵
５ 上杵保持部
６ 下杵
１０ 打錠粉末

Claims (3)

1. 杵表面にＰＶＤコーティングを施してなる打錠用杵であって、そのコーティング膜は窒素含有クロムからなり、コーティング膜の膜硬さはＨｖ１６００±１００とし、このコーティング膜の表面をラッピング処理して、その表面粗さＲａが０．００８〜０．０１７μｍにラッピング処理してなることを特徴とする打錠用杵。
2. 窒素含有クロムからなるコーティング膜の膜厚は、４〜１０μｍからであることを特徴とする請求項１に記載の打錠用杵。
3. ラッピング処理に使用される砥粒は、炭化珪素、アルミナの何れか又はその両方からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の打錠用杵。

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