Механическая теория таблетирования

Прессование является определяющей операцией при изготовлении таблеток. В современных промышленных прессах производится двустороннее сжатие порошка верхним и нижним пуансонами. При движении пуансонов в матрице происходит ступенчатое изменение состояние порошка.

Весь процесс прессования разбивается на три стадии:

1. уплотнение (подпрессовка);

2. образование компактного тела;

3. объемное сжатие образовавшегося компактного тела.

В каждой стадии протекают характерные для нее механические процессы. В начале сжатия происходит перераспределение частиц: малые частицы укладываются в промежутках между большими и ориентируются в направлениях, обеспечивающих максимальное сопротивление сжатию (участки А и В). Усилия, прилагаемые при этом, незначительны, уплотнение становится заметным уже при минимальных давлениях. Энергия в основном расходуется на преодоление внутреннего (между частицами) и внешнего (между частицами и стенками матрицы) трения.

При увеличении давления в области ВСпроисходит интенсивное уплотнение материала за счет заполнения пустот и эластичная деформация частиц, которая способствует сжатой упаковке частиц. На этой стадии прессования из сыпучего материала образуется компактное пористое тело, обладающее достаточной механической прочностью.

После того как частицы будут плотно сжаты в точках контакта, наблюдают пластическую деформацию (отрезок CD). На этой стадии при высоких величинах давления, когда механическая прочность таблеток изменяется незначительно, происходит, возможно, объемное сжатие частиц и гранул порошка без заметного увеличения контактных поверхностей.

В действительности между тремя стадиями нет резких границ, так как процессы, протекающие на второй стадии, имеют место в первой и третьей стадиях и можно говорить только о преимущественной роли отдельных процессов в каждой из них.

Дальнейшее увеличение давления приводит к разрушению кристаллов и образованию новых плоскостей и поверхностей контактов.

Многие исследователи считают, что механическая связь в таблетке обусловлена площадью контактирующих поверхностей, а также взаимным переплетением и зацеплением поверхностных выступов и неровностей частиц под давлением. В результате приложенного давления прессования частицы сдвигаются, скользят по отношению друг к другу и вступают в более тесный контакт. При этом изодиаметрические (симметричные, равноосные) частицы скользят легче, чем шероховатые и анизодиаметрические (несимметричные, разноосные), зато последние создают большее количество зацеплений и поэтому придают таблетке большую прочность. Следствием уплотнения порошка под давлением является увеличение контакта между частицами, вызванного необратимой деформацией частиц. Необратимые деформации могут быть пластическими и хрупкими. При пластической деформации изменяется форма частиц, но не нарушается их структурная целостность, при хрупких деформациях обламываются выступы на поверхности частиц или сами частицы дробятся на более мелкие. В этом случае, чем прочнее и эластичнее частица, тем больше вероятность, что даже при высоких давлениях она сохранит свою целостность.

Прочность связей частиц в структуре таблеток из мягких элементов значительно ниже прочности из твердых. В первом случае после деформации частиц ярче проявляются тиксотропные явления, т.е. тиксотропное восстановление разрушенных связей под давлением интенсивного броуновского движения. Во втором - прочность сцепления определяется зацеплениями и переплетениями при пластической деформации твердых частиц, обусловливающих жесткий каркас таблетки с меньшим кинетическим уравнением тиксотропного восстановления связей.

К механической теории структурообразования таблеток примыкает "теория спекания". Она применима только к веществам с невысокой точкой плавления, в которых под влиянием давления при сближении частиц происходит не только их зацепление, но и частичное подплавление (под влиянием разогревания пресс-инструмента и трения частиц между собой), что способствует слипанию частиц в отдельных точках соприкосновения.

Однако механический контакт сцепления нельзя рассматривать в качестве универсального средства. На поведение частиц под давлением влияют также физико-химические свойства таблетируемых лекарственных веществ и те явления, которые возникают на поверхности частиц при прессовании. Таким образом, механическая теория не дает полного представления о механизме образования связей в фармацевтических композициях.