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本帖最后由 版务处理专员 于 2019-12-1 22:07 编辑
粘冲产生原因及解决方案
在压片过程中粘冲分为粘冲和粘连两种方式，粘冲是指粉末颗粒粘附于冲头表面，粘连是指产品粘于冲头表面设计的字母、logo或图案的内部。该文着重于表述粘冲的原因及解决办法。 当粘冲问题出现的时候，你会听到研发的同事说，我们在实验室阶段采用单冲压片机不粘冲，肯定是压片操作人员操作问题。当问到压片机操作人员的时候，压片机操作人员会说如果颗粒做的好，我们压片过程中肯定不会出现粘冲问题。而QA人员会建议检测压片设备是否存在冲模损坏或者冲模是否需要抛光，或者和设备供应商沟通。但是具体粘冲是来源于压片机还是处方，冲头还是制粒或干燥，或者是操作人员问题，没有一个人可以确定。 粘冲 粘冲是压片过程中常见问题之一。当粉末颗粒粘于冲头表面不能形成表面光滑的片时就是出现了粘冲。下图就是由于粘冲引起的片不合格。图一是产品粘于上冲表面。粘连是粘冲的一种，是指颗粒粘于凸出或凹陷的字母和LOGO内部 无论是粘冲还是粘连均会导致片不合格。压片时处方已经配制完成，不能退库，也不能进行重加工，为了保证产品不浪费，压片过程中不得不进行目视监控并手动挑片，这样就会降低生产效率和产品收率。 粘冲可能会出现于压片过程中任何时间段。经常会在设定压力的时候出现，可能会在压片过程中随机出现，也可能会有规律地出现。对于一些产品，粘冲具有可预见性，压片机操作人员认为连续压片2个小时不出现粘冲的话就不会出现粘冲。 测定颗粒的水分或者产品的其他性质可以帮助我们预测产品是否粘冲。尽管有时候混粉性质都符合标准仍然有可能出现粘冲的情况。事实是，可能在粘冲之前你不知道你的产品到底怎样。 该文提供了一些粘冲的原因及解决方案。粘冲原因可能和产品、设备、上游工艺或压片机操作有关，也可能是几个因素的综合。 粘冲的颗粒可以生产出合格的片？ 当产品第一次压片时，操作人员首先调整片重（通常是通过调节下冲位置，从而改变填充体积，由于松密度不变，片重就得到调节）。一旦片重调整结束，就进行片厚的调节。通过片重、片厚、压片速度、保压时间等因素确定片的硬度。 一些压力敏感的颗粒，称他们为粘冲颗粒也可以得到完美的片。但是他们仍然有粘冲的倾向。如果压力问题，你可能会看到这些问题在生产过程会越来越严重。这是因为压力非常敏感的颗粒在从料斗到饲粉器的过程中很容易被压实。如果混粉在填充到中模之前压实，混粉的松密度就会变大，片重就无法得到控制，片重的波动会导致压力的变化，压力的变化则会加剧粘冲的倾向。 一些有经验的操作人员知道一些压片的技巧：如果存在压片问题，他们会快速压几圈硬度很大的片，这种称为“冲击压”的方法非常有效。这是因为比较大的压力可以使颗粒粘合成片，并把粘在冲上的粉带走。但是采用这种方法的时候需要注意压力的大小，如果超过冲模的负荷可能会导致冲模的损坏甚至断裂。 有经验的操作人员可以通过压片机的声音判断是否粘冲。他们第一反应就是改变压力设定，例如增加压力，减少片厚，降低预压厚度，或者降低压片速度。一个合格的操作人员会把注意力放到片和压片压力上，越早发现可以越快解决粘冲问题。 冲模问题 粘冲是多种因素引起的，但由于粘冲是在冲模的表面，很容易把原因归咎于设备问题。有时把粘冲问题归咎于设备是正确的，尤其是粘连的时候。粘连发生冲模表面的字母、LOGO或者其他的设计图案。你会发现通常在闭合的数字或字母内部形成“小岛”，这些数字和字母包括0、4、 6、8、9、A、a、B、 b、 D、 d、 e、P、p、 Q、q等。设备制造商知道这些容易发生粘连的字母，他们也会做一些工作避免。也可以定做具有“粘连”特性的冲，即冲模表面易发生粘连的地方和其他地方不一样深，这些很浅的差别仍然可以形成清晰可见的压痕。另外一种方法就是改变刻字的高度和角的大小。需要包衣的片比不需要包衣的片上面的字母会设计的角度大、字母宽、刻痕浅来降低粘冲的风险。 钢材表面的光亮程度也会影响粘冲。D2型和440C型钢材由于比其他型号的钢材含有更多的铬，可以降低粘冲，这是因为含铬比较高的钢材表面像镜面一样光亮。另外可以采用特殊的镀铬涂层可以形成高硬度、耐磨的冲模。但是，如果产品本身比较耐磨，镀铬涂层可能很快就会磨光。 一些情况下，改变冲模设计和冲模表面可以解决粘冲问题。但是这些会浪费时间和成本，因为很多产品即使在这种情况下仍然粘冲。 空气截留：压片过程中可能会把空气吸入冲头的凹面中，凹面越深越容易吸入空气。这些空气会在片的表面形成松软的区域，这时候颗粒就不知道粘在冲头表面还是片上。同样，当片比较软的时候也会出现这种情况。这里的解决方案就是确保合适的保压时间，排出截留的空气。降低截留空气首先就是增加预压阶段的压力，这样到主压阶段时颗粒内部就没有太多空气。也可以尽可能增加主压力，这里是指的上冲的下降深度。压力越大，空气越容易排出，排出的速度也就会越快。如果上述调整不能实现，可以考虑采用锥形冲模帮助空气排出。可以和设备供应商沟通，他们更专业可以通过增加锥形设计来解决问题。另外一个解决方案是使用复合半径的片形，在片的顶部设计成偏平面型可以消除空气袋，这种改变很微小但却是很有效的。另外，在片形和设计上不会看到很明显的改变 由于新冲间隙比较小，比旧的冲更容易截留空气。间隙小是很好，但是会导致压片时空气排出比较慢。而旧的冲模压片时空气排出比较快，颗粒和颗粒更容易粘合到一起。很多人反应新采购的冲模会有硬度、粘冲、顶裂的情况可能就是因为新采购的冲模间隙较小，空气排出慢引起的。 正确的润滑方法 润滑剂的作用就是阻止压片过程中粉末粘附于冲模、中模和其他金属物质上面，也可以促进排片。润滑剂不是液体或油，而是一种轻质细粉。一般情况下，润滑剂在处方中的比例比较低，用量在0.25%~2%之间，在药物处方中常见的润滑剂是硬脂酸镁。 尽管润滑剂的用量比较低，但是他可以很大程度地影响压片性能。如果混合方式不正确，润滑剂可能就不能正确地发挥作用。在润滑步骤经常会出现两个错误，第一个就是没有进预处理来消除团块或比较大的颗粒；第二个就是润滑剂没有混合均匀。润滑剂必须和金属接触才能达到很好的润滑效果。然而，将润滑剂混合均匀比过度润滑好，因为过度润滑会将润滑剂掩盖在其他颗粒内部，导致润滑剂无法发挥作用。 如果在不加入润滑剂的情况下压片会听到粉末咯吱咯吱的响声并且推片力也会增加，而这种增加很大导致冲模和出片凸轮的损坏。不加润滑剂或润滑剂用量不正确均会导致粘冲。 如果没有意识到粘冲是由于润滑不足引起的，很可能会把粘冲的原因归咎于设备问题。给出这种错误的判断之后就是停止压片、取出粘冲的粉末抛光冲模继续压片。由于抛光冲模可以短期内改善粘冲问题，这就会导致你在压片过程重复上述工作。当你完成这些工作的时候你和你的团队会相信，模具的表面不光滑是粘冲的根源，但这是不正确的。 冲模抛光的确可以暂时解决粘冲问题，因为抛光冲模相当于在冲模表面加入脱模剂，但是这种解决方法只是暂时性的，结果也只是暂时性的顺利压片。不久之后又开始粘冲，又需要抛光。有时候抛光根本没有任何作用，有时候只能保证一个小时左右不粘冲。 一些公司接受这些短暂的生产运行作为业务的一部分。他们期望产品开始的时候是不粘冲的，压片结束时粘冲。他们在运行的过程中取出冲模进行抛光。每个压片机操作人员都知道的秘密是一些抛光剂必须留在冲模上粘冲才能停止。他们知道不要用异丙醇来清洗冲头，如果他们用异丙醇来清洗冲头，会立即粘冲。所以抛光解决问题了吗，显然是没有的。 尽管如此，还是有一些因素让你坚信冲模没有抛光是粘冲的主要原因。回想一下，在所有的金属部件清洁且没有任何润滑剂的情况下，压片开始时会出现许多粘冲问题。因此很容易判断冲头引起粘冲。大多数操作员看到粘冲时的反应是停止压片，取出冲头进行抛光，即使刚刚完成抛光。 当抛光冲头的时候，操作人员可能仅对压片机做一个简单的清洁。取出多余的粉末之后，仍然有一层细粉留下，冲模重新装上之后就不粘冲了。因此，尽管是润滑剂的原因引起的粘冲，操作人员仍然会认为抛光冲模是可以解决问题。 为了避免粘冲，有一些公司在压片前撒一些润滑剂在冲模上，这些润滑剂可以阻止压片开始的时候出现粘冲问题，并且多余的润滑剂在压片几圈之后就没有了。一些人不能接受这样做，但是这会比抛光之后不清洗更难接受吗？ 和粘冲相关的工艺 一些粘冲是和上游工艺有关的。粘合剂的使用不合适、产品干燥不完全可能会使一些公司每隔一个小时都有进行一次冲模抛光。 粘合剂的应用：在湿法制粒工艺中，加入到粉末中的液体粘合剂能把辅料粘合到一起形成颗粒，粘合剂在药物中就相当于胶水一样，为了使粘合剂像预计的一样发挥作用，每批产品中粘合剂的分布都要均匀并且干燥程度一致。如果粘合剂分布不均匀且干燥不完全就会导致部分混粉粘合剂溶度比较高，在干燥工艺中，含有粘合剂高的颗粒就会出现外干内湿，这种现象称为“表面硬化”。 当粘合剂加入方式正确而干燥速度比较快的时候就会出现表面硬化，快速失水使得粘合迁移到颗粒外部，粘合剂的迁移在颗粒外部形成坚硬的外壳导致颗粒不能完全干燥或干燥不均匀。这种情况会导致两种原因引起粘冲：截留的水分和颗粒表面高浓度的粘合剂。降低干燥速度可以避免这种情况。 改变粘合剂的加入方式或者干燥颗粒往往是说起来容易做起来难，仔细检查所有的工艺步骤去发现并解决问题，毕竟合适的颗粒是解决粘冲的根本。有些人会选择反复地抛光冲模而不是发现粘冲根本原因。或者一些公司选择买新的冲模。新的冲模会比旧的冲模好一些常常是因为新的冲模表面比较光亮。就像前文所描述的一样，新的冲模可能会由于空隙比较小空气截留的原因导致新的问题产生。 粉碎：很多时候粉碎被看做是一个辅助设备。这种态度引发了以下问题：粉碎步骤是否可控和可预测？过细的颗粒可压性比较差就会导致粘冲。细粉颗粒通常是由于易碎颗粒在不正确的的粉碎方式和不均一的加料速度下产生的。处方中有太多的细颗粒会导致粉末流动性和压片可压性差，还会导致粉尘及片重不稳。另外，细粉会粘附于冲头面上的LOGO和文字上，特别是设计是用来处理不同的粒度范围的冲头。 非脆性粉末也会出现问题，特别是可压性比较好的粉末，因为在粉碎的过程中可能被压实。另外，一些产品存放太久会结块，在这种情况下就需要在低转速下消除团块。结块可能会导致流动性差引起片重的波动，从而影响硬度的变化，这就会导致潜在的粘冲。 在研发阶段阻止问题的发生 很多时候我们会有这样的疑问，为什么一些产品在实验室阶段压片可以而在实际生产中压片存在问题。更准确地说，或许你和你的团队认为只要在研发阶段开发好，那么在实际生产中就不会有粘冲等问题。 在某种程度上这种想法是正确的，但是你应该明白，确定实验室和生产设备之间的操作差异是困难的，特别是当产品还在开发中时。由于放大的问题，许多公司在开发产品时使用相应生产能力的设备。产品开发过程中关键辅料的替代也会阻碍放大的成功。 放大：一些机器比其他机器更好地放大，改变批量或机器的容量可能会或可能不会使产品具有预期的属性。工艺放大的指导原则只是针对普遍产品，它并不是每次都适用的。使用相同或相似的设备来生产相同的产品，每个工厂的产品特性是不同的。可以将这些差异归因于环境因素，在工厂工作的人员的技能，或两者兼而有之。压片科学方面还有很多的艺术。 辅料替代：片中很多辅料都是比较贵的，尤其是药用辅料。因此一些公司在产品开发过程中将昂贵的辅料替换成便宜的辅料。或者一些公司没有足够的原料用于研究开发检验，在这种情况下公司就会采用替代品。如果替代产品不具有相同的特性检验结果就会误导我们。另外，存放时间也会导致实验室和实际生产物料性质的差异。细粉、分层、温度敏感也会导致粘冲。 结论 这篇文章中得出的一个结论是，粘冲问题可能有一个或几个原因。在生产过程中抛光冲模是一个临时的解决方案，而不是一个长期的解决方案。环境因素可以影响压片成形。有些产品对温度和湿度非常敏感，以至于它们可能会有不同的可压性。 如果你是负责解决粘冲问题，首先评估压片机问题，然后从上游开始工作。研究所有的工艺变量并记录尽可能多的数据。最后，如果改变参数，一次只能做一个改变，这将帮助你将每个变量对应到到相应的结果上。
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发表于 2019-11-21 20:47:11
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