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Tablettierwerkzeuge

Automatische Polierung von Tablettierwerkzeugen

| Autor/ Redakteur: Helmut Gegenheimer, Dierk Telljohann (Die Autoren sind Mitarbeiter der OTEC Präzisionsfinish GmbH, S /

Pflege und Polieren von Tablettierwerkzeugen sind unumgänglich, um die Oberflächenbeschaffenheit der Tabletten beim Pressvorgang konstant zu halten. War es bislang üblich, die Werkzeuge manuell zu polieren, sorgt nun ein maschinelles Polierverfahren für prozesssichere Ergebnisse.

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Je nach Anlagengröße lassen sich in einer Schleppfinishanlage bis zu 120 Stempel automatisch aufpolieren. Bild: Otec
Je nach Anlagengröße lassen sich in einer Schleppfinishanlage bis zu 120 Stempel automatisch aufpolieren. Bild: Otec
( Archiv: Vogel Business Media )

Auf Rundläuferpressen werden nicht selten mehrere hunderttausend Tabletten pro Stunde gepresst. Je nach Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und der Tablettenform ist dies eine anspruchsvolle Aufgabe, insbesondere für die Tablettierwerkzeuge. Bei hochwertigen Tabletten liegt das Augenmerk auf Gewicht, Form, Gratfreiheit und Oberfläche der Tablette.

Dafür fährt der Tablettierstempel seinen eingestellten Weg mit der notwendigen Presskraft. Da die Kontrolle jeder einzelnen Tablette bei diesem Pressvorgang nur indirekt möglich ist, ist die Prozesssicherheit und die Einhaltung der optimalen Bedingungen von gro-ßer Bedeutung.

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Beim Pressvorgang wirken mehrere Kilonewton Presskraft auf die Tablette ein. Die-se wird von den Stempeln übertragen, welche zusammen mit der Matrize die Presskammer bilden. Während des Komprimiervorganges gleitet das zu verpressende Gut entlang der Werkzeugoberflächen der Pressflächen.

Eine glatte Oberfläche der produktberührenden Komponenten reduziert die Reibung und somit den Widerstand. Mit einer glatten Oberfläche wird zudem die Klebeneigung der Tablette bei Ausstoß durch den Unterstempel gemindert, da eine mechanische Verkrallung in den winzigen Vertiefungen der Pressfläche weitgehend reduziert wird. Hierdurch ist es in vielen Fällen möglich, das dem Pressgut zugesetzte hydrophobe Gleitmittel zu reduzieren, welches dann den Auflösungsvorgang der Tab-lette nach der Einnahme weniger behindert.

Einsatz von Muskelkraft

Die Pressfläche der benutzten Stempel weist in der Regel gegenüber neuen Stempeln deutlich erhöhte Rautiefen auf. Anhand von Aufnahmen unter dem Auflichtmikroskop lassen sich die Verformungen gut erkennen. Aus diesem Grund werden die Tablettierwerkzeuge bei fast allen Herstellern immer wieder aufpoliert. Dieses geschieht meist manuell an Handpolierplätzen.

Die Stempel werden in teilweise selbstgebauten Aufnahmen oder kleinen Drehbank-Backenfuttern eingespannt und dann mit kleinen angetriebenen Werkzeugen wie Bürsten und Filzen unter Einsatz von Polierpaste und Muskelkraft bearbeitet.

Verglichen mit einer automatisch ablaufenden Politur, ist das ein relativ großer Aufwand, der viel Arbeitszeit bindet. Je nach Form und Größe der Pressfläche kann die manuelle Politur eines einfachen Stempels bis zu fünf Minuten dauern. Dabei sind komplexe Formen wie z.B. Oblong-Werkzeuge, eventuell mit beidseitigen Gravuren oder/und Trennkerben, kaum noch manuell zu polieren.

Nach manueller Politur weisen komplexe Stempelgeometrien die größten Unterschiede in Form und Oberflächengüte innerhalb eines Satzes auf, da alle Parameter dieses Poliervorgangs wie Anpressdruck, Bearbeitungszeit, Einsatz von Polierpaste, vom Geschick des Polierers abhängig sind.

Tablettenpressen verfügen in der Regel über Einrichtungen zur Überwachung der Presskräfte wie z.B. Dehnungsmessstreifen. Auf Grund der Unterschiede in der manuellen Politur entstehen Schwankungen der Presskraft. Dies führt häufig zum Anlagenstop und machen den Tausch bzw. die Nacharbeit einzelner Stempel notwendig.

Reproduzierbare Ergebnisse

In der konzipierten Schleppfinishanlage DF lassen sich je nach Anlagengröße und Stempelformat bis zu 120 Stempel in einem Arbeitsgang automatisch wieder aufpolieren. Als Standard-Bearbeitungszeit werden 30 Minuten gewählt. Als Poliermittel diente eine Polierpaste, welche einem granulatförmigen Trägermedium aus Walnussschalen zugesetzt wird. Die Polierpaste bestand aus den Hauptbestandteilen Aluminiumoxid und Öl.

Aufgrund der Drehbewegung der Stempel im Granulat wird eine Relativbewegung zwischen Trägermedium und Stempel erzeugt, wodurch die Oberfläche poliert wird. Die Geometrie des Arbeitsbehälters ist so ausgelegt, dass das Poliermedium zwar kurzzeitig beschleunigt, aber sofort wieder abgebremst wird.

Während des Poliervorganges wechselt die Drehrichtung in einstellbaren Zyklen kontinuierlich. Alle Stempel werden dadurch gleichmäßig bearbeitet. Eine definierte, schräg stehende Anordnung der Werkzeuge erleichtert dabei die Politur der Pressflächen. So lassen sich auch schwierige Pressflächen einfach und effizient aufarbeiten.

Eine Änderung der Stempelmaße muss nicht befürchtet werden, da es sich beim Poliervorgang nur um ein Abtragen der Spitzen des Rauigkeitsprofiles handelt. Die Untersuchung der Rautiefen von unterschiedlich beanspruchten Tablettierstempeln aus dem Werkstoff 1.2363 zeigte nach bereits 30 Minuten Polierzeit eine deutliche Abnahme der Rautiefe um durchschnittlich über 50 Prozent. In der Gruppe der stark beanspruchten und langgenutzten Stempel waren die Aufrauungen derart hoch, dass längere Polierzeiten in Kauf genommen werden müssen. Gute Erfahrungen wurden hier mit Polierzeiten von bis zu 60 Minuten gemacht. Bei einer anderen Stempelgruppe wurde eine deutliche Annäherung an die Qualität eines Neu-Stempels beobachtet.

Fazit

Obwohl die Pressfläche des genutzten Stempels zahlreiche Faltungen der Oberfläche aufwies, die eine Verklebeneigung der Tablette begünstigen, war der Unterschied zwischen einem aufpolierten Stempel und der Pressfläche eines neuen Stempels nicht mehr sichtbar.

Eine SPS steuert alle Parameter (Bearbeitungszeit, Drehzahlen, Zyklen, Pastendosierung, usw.), damit eine Schwankung des Polierprozesses nicht vom Bediener beeinflusst wird. Damit lässt sich der Polierprozess erstmalig eindeutig definiert und reproduzierbar darstellen.

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