OS BENEFÍCIOS DA FACE PLANA NA CABEÇA DO PUNÇÃO

Quais são os benefícios da face plana na cabeça do punção?

Hoje em dia existem uma grande variedade de tipos de punções e matrizes para ajudar a comprimir os mais diversos produtos, desde os mais difíceis até os mais simples. Qualquer alteração no ferramental impacta diretamente no produto final, como a cabeça de punção por exemplo, se aumentada a face plana da cabeça do punção o diâmetro da área automaticamente será maior e o rolo de compressão permanecerá por um tempo maior (Dwell Time). Normalmente, esta opção não requer nenhuma modificação na compressora e você pode usá-la em guias de enchimento que atendem aos padrões do Manual de Especificação de Tableting (TSM) ou da União Europeia (EU).

A opção de face mais plana oferece muitos benefícios ao processo de compressão, incluindo – como mencionamos na introdução um tempo maior de Dwell time (o tempo que o punção permanece em contato com o rolo de compressão) isto faz com que produtos de difícil compressibilidade sejam compactados com eficiência excluindo a necessidade de aplicar maior força e correr o risco de danificar o ferramental ou problemas de compressão no produto.Apesar de esta solução oferecer benefícios em muitas situações, é importante perceber que a face plana na cabeça do punção resultará no Dwell time maior e isso nem sempre é o ideal para todo tipo de produto e também não é a solução para resolver qualquer problema de compressão como por exemplo o capping. Estudos recentes, patrocinados pela Natoli Engineering, tem mostrado que reduzindo o diâmetro ou até mesmo eliminando-o da cabeça do punção (reduzindo ou eliminando o tempo de permanência do rolo de compressão), para alguns produtos, pode ser a melhor solução em determinadas circunstâncias. Em alguns casos, a redução ou eliminação da cabeça plana mostrou a redução da força de ejeção sendo eficiente em resolver problemas de capping. Esses estudos sobre esses perfis de cabeça, relativamente novos, estão sendo concluídos no Instituto Natoli na Universidade de Long Island, e os dados e resultados serão divulgados em breve.O dwell time depende da velocidade da compressora, do diâmetro da torre e do diâmetro da cabeça do punção, veja na figura 1 a fórmula.

Aumentar o diâmetro da cabeça do punção é a maneira mais fácil de prolongar o tempo de permanência sem mudar para uma compressora menor, com um diâmetro menor e geralmente com menos estações, ou sem diminuir a velocidade da torre, ambos diminuiriam a produção. Por exemplo, a Fette 2090 tem um diâmetro de pitch-circle (círculo-plano) de 410 mm, assumindo uma velocidade operacional de 50rpm, um punção padrão do tipo B, TSM cabeça plana de 9.525mm (0.375 in) teria um Dwell time (tempo de permanência) de 8.88 milissegundos. Enquanto em uma mesma compressora, um punção do tipo B com TSM cabeça plana de 15.0 mm (0.591 in) teria um Dwell time de 13.98 milissegundos. Figura 2.

A figura 3 ilustra as diferenças nas dimensões entre um punção padrão tipo B TSM e um Natoli tipo B TSM com um punção de cabeça plana estendida. A cabeça mais larga aumenta o dwell time por mais de 50% com a redução da velocidade da torre.

A cabeça mais plana no punção também pode reduzir a quantidade de força de compressão necessária para formar o comprimido com uma determinada força de ruptura, conhecido como dureza. A dureza e a densidade do comprimido estão relacionadas à força de compressão e ao tempo de permanência. Se a quantidade de tempo gasto sob compressão aumentar, a quantidade de força necessária para manter a mesma dureza do comprimido pode diminuir. A redução na força de compressão necessária depende das características da granulação sendo comprimida.Como a força de compressão necessária depende do produto sendo comprimido, é impossível prever com precisão quanto um aumento no tempo de permanência diminuirá a força de compressão. O efeito do tempo de permanência na força de compressão pode ser melhor quantificado durante o estágio de pesquisa e desenvolvimento, e a compreensão da relação do tempo de permanência com a força de compressão pode mitigar problemas que normalmente surgem durante o aumento de escala para grandes operações industriais.Geometricamente, o design da cabeça plana difere apenas ligeiramente de uma cabeça com cúpula TSM ou de uma cabeça EU. Além do aumento da superfície plana, uma diferença notável é a redução na espessura da cabeça para permitir que a superfície maior se encaixe na mesma guia de enchimento que o de uma cúpula TSM padrão ou cabeça UE. É este cabeçote ligeiramente mais fino que permite que os punções com cabeças mais planas atravessem as guias padrão sem modificações nos trilhos da guia ou na compressora. A cabeça plana pode até ser personalizada para atingir um tempo de permanência específico em uma determinada compressora.O fator limitante no tamanho da cabeça plana é o diâmetro do pescoço do punção. O pescoço transfere a força da cabeça para o cano e ponta e depois para a granulação. Como você pode ver na Figura 4, se a cabeça plana ficar maior que o diâmetro do pescoço, ela não terá o suporte necessário para transferir a força gerada ao entrar em contato com o rolo de compressão, o que pode fazer com que a cabeça ou pescoço falhe .A cabeça plana também pode ter formato oval ou elíptico. Embora este projeto estenda o tempo de permanência exatamente como uma cabeça plana estendida, ele tem algumas desvantagens. A principal desvantagem é que a cabeça plana oval pode passar sob os rolos de compressão apenas em uma direção ao longo do eixo principal da oval ou elipse para estender o tempo de permanência. Por esse motivo, os punções com cabeça oval plana devem ser chaveados nos punções superiores e inferiores, mesmo que redondos, para evitar que girem ao passar por baixo ou sobre os rolos de pressão. Com punções superiores e inferiores exigindo chavetas para cabeças planas ovais ou elípticas, as cabeças de punção podem sofrer maior desgaste devido ao contato repetido entre a cabeça de punção e o rolo de compressão no mesmo local e nenhuma rotação de punção.

Além disso, se uma torre não tiver chave inferiores, então o ferramental redondo com uma cabeça oval não pode ser usado porque o benefício da cabeça plana estendida será perdido se o punção inferior girar. Outra limitação é que se duas prensas têm torres com ranhuras de chaves de ângulos diferentes, os punções da cabeça plana oval não podem ser trocados porque o ângulo diferente irá alterar a orientação da cabeça plana em relação aos rolos de pressão.Os perfis da cabeça de punção e o tempo de permanência resultante desempenham um papel importante nas características de compactação de muitos medicamentos. Usar punções com cabeça plana estendida pode fornecer uma maneira rápida e confiável de aumentar o dwell time e, em alguns casos, reduzir a força de compressão sem a necessidade de modificar a compressora de comprimidos ou as guias de enchimento. Os punções de cabeça plana estendida e redondos não requerem ferramentas chaveadas para formatos redondos, como os ovais, e isso os permite em muitas marcas e modelos de compressoras de comprimidos de forma intercambiável. Além disso, a Natoli Engineering oferece exclusivamente um conjunto exclusivo de ferramentas que permite manter o RPM da torre, a velocidade do punção e o fluxo de pó ao mesmo tempo que muda facilmente a cabeça plana para uma cabeça estendida sem precisar de ferramentas para fazer isso.Não se deixe enganar por táticas de vendas que carecem de dados que representem planos fixos. Trabalhar com um fornecedor de ferramentas experiente como a Natoli Engineering no início do processo de desenvolvimento para examinar a função do tempo de permanência e planos iniciais pode eliminar qualquer equívoco. O exame da função do tempo de permanência nos estágios de P&D do desenvolvimento do produto permitirá a determinação de qual cabeça plana (padrão, estendida ou mesmo reduzida / eliminada) é ideal para produtos específicos. Esse trabalho inicial pode ajudar a minimizar problemas relacionados à compressão que podem, em última instância limitar a produção.

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