JPH03291548A - 粉末の圧縮成形特性を評価するための粉末圧縮成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、粉末圧縮成形特性を評価するための粉末圧縮
成形方法および装置に関し、特に粉末薬剤、粉末食品、
粉末セラミックス、粉末金属などを圧縮成形する際に粉
末の圧縮成形特性を予め評価するための粉末圧縮成形方
法および装置に関する。

〔従来の技術とその欠点〕

従来、粉末の圧縮成形特性を評価する方法の一つとして
、一定量の粉末を一定圧縮力で成形した成形品を臼から
取出し、その破壊強度、硬度等を測定する方法が知られ
ている。

この場合、粉末に適した圧縮力が判らないまま設定圧縮
力で成形されるため、圧縮力が大きすぎたり、小さすぎ
ることがある。圧縮力が大きすぎると、例えば錠剤の場
合には、崩壊性や薬剤の溶出性の悪化が生じる。また、
小さすぎると、錠剤の硬度が充分でなくなる。従って、
適切でない圧縮力で圧縮成形した成形品の破壊強度、硬
度等の圧縮成形特性評価値をを測定または演算して求め
ても、粉末の圧縮成形特性を評価するには役立たない。

更に、成形品の破壊強度、硬度等が成形品の微視的なり
ラックによって影響を受けるので、加圧放出（圧縮成形
後、成形品を加圧した状態で臼から取り出すこと）を行
って、微視的なりランクの発生を防ぐことが知られてい
る。この場合、放出時にバネを用いて加圧されるので、
加圧力を任意に変えることが困難であり、それぞれの粉
末に適した加圧力を加え、この加圧力を確認することが
できない。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は、粉末圧縮成形特性の正確な評価を可
能にする、粉末圧縮成形特性を評価するための粉末圧縮
成形方法および装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、粉末圧縮成形特性を評価するための粉末圧
縮成形方法にあっては、臼に充填される成形用粉末の真
比重および重量から、粉末圧ｗｉ戒成形の所望の空隙率
に対応する、上杵先端部と下杵先端部間の距離を求め、
この距離に達するまで、上杵を下降させて臼中の粉末を
圧縮成形し、そのときの粉末圧縮力を測定することによ
って達成される。

この場合、圧縮成形後、下杵に所定の押上げ力を加え、
上杵加圧シリンダを上昇させることにより、粉末圧縮成
形品に所定の圧縮力を加えながら、粉末圧縮成形品を臼
の外に放出することが望ましい。

更に、前記目的は、粉末圧縮成形特性を評価するための
粉末圧縮成形装置においては、臼と、この臼の成形室内
に滑動可能に挿入された上杵と、臼の成形室に滑動可能
に挿入され、下方への移動が制限されている下杵と、上
杵を押下げるための加圧シリンダと、上梓の変位を測定
するための変位計と、上杵加圧シリンダの押下げ力を測
定するための測定器とを備えていることによって達成さ
れる。

この場合、下杵を押上げるための放出シリンダと、この
放出シリンダの押上げ力を測定するための測定器とを備
えていることが望ましい。

〔実施例］ 次に、図に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。図示実施例は、錠剤用粉末の圧縮成形特性を評価
するための粉末圧縮成形装置を示している。

図において、１は上杵、２は下杵、３は臼である。粉末
圧縮成形用テスターの架台４には４本の支柱５が立設さ
れ、この支柱５の上端には加圧シリンダ支持台６が固定
されている。この加圧シリンダ支持台６には上杵用加圧
シリンダ（上杵駆動部）７が載置固定されている。この
加圧シリンダ７はピストンロッド８を上杵１に押し当て
ることにより、上杵１を下降させる。

前記支柱５の下部には、ストレンゲージ９が組み込まれ
ている。このストレンゲージ９は、加圧シリンダ７によ
って上杵１に加えられる圧縮力（正確には圧縮力の反力
）を測定する。すなわち、上杵１からピストンロッド８
、加圧シリンダ７および加圧シリンダ支持台６を経て支
柱５に伝わる上杵１の反力を測定する。ストレンゲージ
９は４本の支柱５全部に取付けてもよいし、一部の支柱
５にのみ取付けてもよい。前記加圧シリンダ支持台６に
は、加圧シリンダ７のピストンロッド８の通過用の穴Ｉ
Ｏが形成されている。

円柱状の上杵１はその上端の大径部において上杵ホルダ
ー１１に懸吊保持され、この上杵ホルダー１１はその他
端が円筒状ガイド１２により前記支柱５に沿って上下に
滑動可能に案内されている。

上杵ホルダー１１の途中には、差動トランス（変位計）
１３の鉄心１４が垂直方向下向きに取付けられている。

この鉄心１４は支柱５に固定されたコイル１５内に達し
ている。差動トランス１３は上杵１の上下方向の変位を
測定する。

前記架台４には更に、支柱５の中央側において、４本の
短い支柱１６が立設されている。この支柱１６の上端に
は打錠台１７が固定されている。打錠台１７には、臼３
がボルト１８によって取外し可能に固定されている。臼
３の円筒状成形室１９には、上杵１と下杵２が滑動可能
に挿入されている。更に、臼３の成形室１９の内壁面近
くには、打錠後の壁面残留応力を測定するためのストレ
ンゲージ２０が取付けられている。

下杵２は上端部が上杵１と同径の円柱の形をし、その下
部が小径の円柱の形をしている。上端部と下部の間の段
差のところで下杵２は打錠台１７に支持され、下方への
移動が制限されている。下杵２の小径下部は打錠台１７
を貫通して下方へ延びている。

下杵２の下方には、圧縮成形された錠剤を臼３の成形室
１９から放出する（取出す）ために、下杵２を押し上げ
る放出シリンダ２１が設けられている。放出シリンダ２
１のピストンロッド２２は下杵２の下端に当接する。放
出シリンダ２１は架台４に支持されたロードセル２３に
載置保持されている。このロードセル２３は錠剤放出時
の下杵２の押上げ力（正確には押上げ力の反力）を測定
する。

前記加圧シリンダ７と放出シリンダ２１はそれぞれ、管
２４．２５と方向切換弁２６．２７を介してコンプレッ
サ２８に接続されている。方向切換弁２６．２７はそれ
ぞれ、導体２９．３０を介してマイクロコンピュータか
らなる記憶演算兼制御装置３１に接続されている。記憶
演算兼制御装置３１には更に、前記ストレンゲージ９，
２０、ロードセル２３および差動トランス１３がそれぞ
れ導体３２，３３，３４．３５を介して接続されている
。

次に、上記構造の粉末圧縮成形装置の作用について説明
する。先ず、圧縮成形の前に、臼３の成形室１９の断面
積と、粉体の真比重および重量、圧縮成形品の空隙率と
を記憶演算兼制御装置３１に人力する。これらのデータ
が判っていれば、空隙率に対応する成形品の体積、ひい
ては上杵ｌの下方への変位量（上杵１の先端部と下杵２
の先端部との間の距離）を記憶演算兼制御装置３１で演
算することができる。例えば医薬用錠剤で所望とされる
ように、空隙率を１０〜１５％の範囲内の所定値（例え
ば１３％）に設定すると、そのときの上杵ｌの変位量、
すなわち上杵１の先端部と下杵２の先端部の間の距離を
演算して求めることができる。

次に、圧縮成形のために、粉体を臼３の成形室１９に充
填し、加圧シリンダ７によってピストンロッド８を下降
させて上杵１を押下げることにより、粉体を臼３の成形
室１９内で圧縮成形する。

その際、変位計（差動トランス１３）によって上杵ｌの
変位を測定しながら圧縮成形を行う。上杵１が前述の空
隙率に対応する上杵の変位量に達したときに、記憶演算
兼制御装置３１によって方向切換弁２６を切換えて加圧
シリンダ７への圧縮空気の供給を停止し、上杵１の押下
げを停止すると共に、そのときの加圧シリンダ７の圧縮
力Ｐｍａｘをストレンゲージ９によって測定する。この
圧縮力Ｐｍａｘは粉末の圧縮成形特性を評価するために
用いられるが、所望の空隙率に基づくものであるため、
圧縮成形特性の評価数値として非常に意義がある。

すなわち、粉末の圧縮成形しやすさ（圧縮が容易である
か否か）を示す。

錠剤を圧縮成形した後、臼３の成形室９から錠剤を放出
する（取出す）方法は、開放放出と加圧放出の二つの方
法がある。

開放放出の場合には、圧縮力がＰｍａｘになった後、加
圧シリンダ７のピストンロッド８を上昇させ、その後、
放出シリンダ２１のピストンロッド２２を上昇させ、下
杵２を押上げることにより、錠剤を臼３から取り出す。

この開放放出のための放出シリンダ２１の押上げ力は、
加圧シリンダ７による圧縮力と比べて非常に小さいが、
放出時に錠剤が壊れやすく、ときには壊れた状態で取出
されたりする。開放放出時に、圧縮力がＰｍａｘになっ
た後加圧シリンダ７の力をＯにしたときの臼３の壁面残
留応力Ｑｒは、前記ストレンゲージ２０によって測定さ
れて記憶演算兼制御装置３１で記憶され、後述のように
キャッピング特性の判定に利用される。更に、開放放出
した後の錠剤の硬度Ｆを図示していない公知の錠剤硬度
計によって測定すると共に、錠剤の圧縮強度Ｐｃを本装
置によって測定する。この圧縮強度の測定は、ポルト１
８を弛めて臼３を取外し、錠剤を下杵２に載せて上杵１
を押下げ、錠剤の破壊し、そのときの力をロードセル９
によって測定することにより行われる。前記測定硬度Ｆ
と圧縮強度Ｐｃは記憶演算兼制御装置３１に記憶される
。

加圧放出の場合には、圧縮成形後、先ず放出シリンダ２
１のピストンロッド２２を上昇させ、下杵２の下端に当
接させる。次に、加圧シリンダ７を減圧する。それによ
って、放出シリンダ２１のピストンロッド２２が錠剤に
対して一定の加圧力Ｐｅ　（例えば５〜１００ｋｇ／　
ｃｄ）を加えながら錠剤を上昇させ、臼３から放出する
。この場合、放出シリンダ２１がロードセル２３に載置
されているので、放出シリンダ２１の受ける反力（錠剤
の加圧力）がロードセル２３によって測定され、監視さ
れる。更に、加圧放出によって放出された錠剤の硬度Ｆ
ｕを錠剤硬度計で測定する。なお、放出シリンダ７によ
って加えられる加圧力Ｐｅは、成形後の錠剤の微視的な
りラックの発生を極力防ぐために、それぞれの粉末に応
じて例えば５〜１００ｋｇ／　ｃｒＡの範囲で任意に変
えることができる。

上記のようにして測定された開放放出後の錠剤の硬度Ｆ
と、加圧放出後の錠剤の硬度Ｆｕに基づいて、 キャッピング率＝　（Ｆｕ　−Ｆ）　／　Ｆｕが記憶演
算兼制御装置３１により求められ、粉末の圧縮成形特性
の一つの評価値として利用される。

また、開放放出後の圧縮強度Ｐｃと壁面残留応力Ｑｒを
用いて、 キャッピング指数＝Ｑｒ／Ｐｃ が記憶演算兼制御装置３１により求められる。

以上のように、本発明による粉末の圧縮成形方法と装置
では、粉末の圧縮成形特性を評価するために、 （１）圧縮成形時の圧縮力Ｐｍａｘ、 （２）開放放出後の錠剤の硬度Ｆ、 （３）加圧放出後の錠剤の硬度Ｆｕ、 （４）キャッピング率＝　（Ｆｕ−Ｆ）／Ｆｕ、（５）
キャンピング指数＝Ｑｒ／Ｐｃ、（６）加圧放出時の加
圧力Ｐｅ を求めることができ、しかもこれらの評価値が所望の空
隙率に基づくものであるため、粉末圧縮成形特性の評価
にとって非常に有効である。

なお、上記実施例においては、加圧シリンダとして空気
圧シリンダを使用したが、油圧シリンダを用いてもよい
。この場合、油圧シリンダは放出シリンダ（空気圧シリ
ンダ）とは別に制御される。

〔発明の効果〕

本発明による粉末の圧縮成形特性を評価するための粉末
圧縮成形方法および装置は、予め定めた所望の空隙率に
なるように、粉末を圧縮成形し、そのときの圧縮力を測
定するようにしたので、この圧縮力やその他の評価値が
粉末圧縮成形特性の評価にとって非常に有効となり、粉
末の正確な圧縮成形特性の評価が可能となる。

更に、加圧放出時の加圧力を任意に変え、かつｆｌｌＬ
’２することができるので、それぞれの粉末に適した加
圧力を成形粉末に加え、微視的なりランクの発生を極力
防ぐことができ、この加圧力を粉末の圧縮成形特性の評
価のために利用することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例による粉末の圧縮成形特性を評価す
るための粉末圧縮成形装置を示す部分断面図である。 ■・・・上杵、　２・・・下杵、　３・・・臼、７・・
・加圧シリンダ、　９．２３・・・測定器、１３・・・
変位計、　１２・・・成形室、　　１３・・・上杵、　
　１４・・・下杵、　　１８・・・変位計、　１９・・
・成形室、　２１・・・放出シリンダ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、臼に充填される成形用粉末の真比重および重量から
   、粉末圧縮成形品の所望の空隙率に対応する、上杵先端
   部と下杵先端部間の距離を求め、 この距離に達するまで、上杵を下降させて臼中の粉末を
   圧縮成形し、 そのときの粉末圧縮力を測定することを特徴とする粉末
   圧縮成形特性を評価するための粉末圧縮成形方法。 ２、圧縮成形後、下杵に所定の押上げ力を加え、上杵加
   圧シリンダを上昇させることにより、粉末圧縮成形品に
   所定の圧縮力を加えながら、粉末圧縮成形品を臼の外に
   放出することを特徴とする、請求項１記載の粉末圧縮成
   形特性を評価するための粉末圧縮成形方法。 ３、臼と、 この臼の成形室内に滑動可能に挿入された上杵と、 臼の成形室に滑動可能に挿入され、下方への移動が制限
   されている下杵と、 上杵を押下げるための加圧シリンダと、 上杵の変位を測定するための変位計と、 上杵加圧シリンダの押下げ力を測定するための測定器と
   を備えていることを特徴とする、粉末圧縮成形特性を評
   価するための粉末圧縮成形装置。 ４、下杵を押上げるための放出シリンダと、この放出シ
   リンダの押上げ力を測定するための測定器とを備えてい
   ることを特徴とする、請求項３記載の粉末圧縮成形特性
   を評価するための粉末圧縮成形装置。