Механическая прочность

Механическая прочность таблеток является также равнодействующей многих факторов. В случае веществ, таблетируемых непосредственно, механическая прочность таблеток будет зависеть от природных (физи­ко-химических) и технологических свойств таблетируемых веществ, а также от примененного давления.

Для образования таблеток необходимым условием является взаимосцепляемость частиц. В начале стадии прессования вещество уплотняется. При этом частично разрушаются кристаллы, беспорядочно ориен­тированные друг к другу. В дальнейшем происходит более тесное сбли­жение частиц с увеличением контакта между ними и проявлением си­лы сцепления достаточной величины, необходимой для взаимоподдер­жания частиц. При этом имеют значение:

• форма кристаллов;

• наличие кристаллизационной воды;

• химическая структура прессуемых веществ, т. е. расположение отдельных атомов, а также вытекающие из этого физические свойства.

При прессовании подавляющего большинства препаратов требуется высокое давление, которое может отрицательно вли­ять на качество таблеток и способствовать износу таблеточных машин. Необходимости применения высокого давления можно избежать при­бавлением веществ, обладающих большим дипольным моментом и обес­печивающих сцепляемость частиц при сравнительно небольших давлениях. В этом отношении вода, обладающая достаточным дипольным мо­ментом, может часто обеспечивать сцепляемость частиц, являясь как бы мостиком между ними.

Связыванию частиц труднорастворимых и нерастворимых лекарст­венных препаратов ввиду недостаточной смачиваемости контактируемой поверхности вода может даже препятствовать (для нерастворимых препаратов). В таких случаях требуется добавление веществ с более высокой силой сцепления (растворы крахмала, желатина и др.). Оче­видно, в одинаковых условиях между степенью смачиваемости препа­ратов и связывающей эффективностью добавляемых веществ имеется определенная зависимость. Частицы лекарственных препаратов в ре­зультате увлажнения связывающими веществами соединяются друг с другом. По мере улетучивания влаги эта связь усиливается, способ­ствуя сближению частиц. В большинстве случаев связывающие вещества способны к гелеобразованию.

Лекарственные вещества, включаемые в состав таблеток, обладают различной, индивидуальной степенью прессуемости. Например, натрия бензоат и натрия кофеин-бензоат обладают свойствами, обеспечиваю­щими высокую степень их прессуемости. Малую степень прессуемости имеет натрия гидрокарбонат. Это в основном и определяет величину давления для получения доброкачественных таблеток.

Увеличение давления прессования повышает механическую прочность таблеток. Однако большая прочность таблетки влияет на ее распадаемость: время распадаемости возрастает, что отрицательно сказывается на качестве таблетки. Для каждой таблеточной массы давление прес­сования должно быть оптимальным, т. е. при достаточной механичес­кой прочности необходимо обеспечить хорошую распадаемость таб­летки.

На пластичность материала прямое влияние оказывает его влаж­ность. Более влажные материалы, как правило, более пластичны. Су­хие материалы обладают большими упругими деформациями. Зависи­мость прочности таблеток от влажности гранулята может быть выра­жена в виде кривой. Как видно на рис. 2, количество влаги в грануляте должно быть строго определенным. Уменьшение или чрезмерное увеличение влажности гранулята влечет за собой понижение прочности таблетки. При содержании влаги в грануляте выше оптимальной наблюдается прилипание таблетируемой массы к пуансонам, а при содержании ниже оптимальной – отслаивание поверхности таблеток. Для каждого вида материала имеется своя опти­мальная степень влажности. Наиболее прочные таблетки кальция глюконата получаются при влажности гранул от 2 до 5%.

Рис. 2. Влияние влажности гранул на прочность таблеток

глюконата кальция при различных давлениях

прессования 1 – Р = 40 МН/м²; 2 – Р = 90 МН/м²

(И.А. Муравьев, 1980)

Для прочности таблеток весьма существенно, как будет развиваться давление при прессовании. Давление называют жестким, если оно возникает внезапно. Такое давление типично для ударных таблеточ­ных машин. Поверхность таблетки под ударом пуансонов сильно ра­зогревается (механическая энергия переходит в тепловую), вследствие чего вещества сплавляются и образуют сплошной цементированный слой.

Давление называют прогрессивным, если оно нарастает постепенно. Такое давление свойственно ротационным таблеточным машинам.

Давление называют ступенчатым, если применяется несколько жест­ких последовательных сдавлений: слабое, более сильное и максималь­ное. Таким образом, ступенчатое давление является сочетанием первых двух и встречается у машин промежуточного типа.

Прогрессивное дав­ление во всех случаях дает лучшие результаты, поскольку обеспечива­ет более длительное воздействие давления на таблетируемую массу. Чем оно длительнее, тем полнее из массы будет удален воздух, кото­рый потом, после снятия давления, расширяясь, не сможет оказать раз­рушающее влияние на таблетки. При этом значительно ослабляется разогревание таблетки у поверхности, что исключает побочное, вред­ное его влияние на вещества, входящие в состав таблетки. Жесткое давление совершенно непригодно при объемистых и пылевидных порошках, а также при весьма упругих растительных материалах, поскольку сравнительно громоздкие частицы их не успевают уложиться как можно плотнее друг к другу.

Давление может быть односторонним и двусторонним. В первом случае прессующим является только верхний пуансон, во втором – прессуют одновременно оба пуансона. Одностороннее давление, которое обычно бывает жестким (эксцентриковые машины), пригодно только для легкопрессующихся масс. Из труднотаблетируемых масс при односто­роннем давлении получаются неоднородные расслаивающиеся таблетки.

Таблетка будет прочна, если давление достаточно велико, но не переходит известного предела, после которого начинает сказываться уп­ругость материала. Этот предел дав­ления называется критическим давлением. При увеличении дав­ления выше критического прочность таблетки уменьшается, так как бу­дут разрушаться зерна гранулята. Величина критического давления для каждого материала имеет определенное значение; она зависит от насыпной массы материала и его влажности.

В случае если природные свойства лекарственного вещества не мо­гут обеспечить необходимой прочности таблеток при непосредственном таблетировании, данный показатель достигается гранулированием. При грану­лировании в таблетируемую массу вводят связывающие вещества, с помощью которых повышается пластичность лекарственного вещества. Сила сцепления одинаковых молекул, определяющая прочность таблетки, – когезия при этом оказывается недостаточной. С введением связывающих веществ появляется сила взаимодействия разнородных ве­ществ, т. е. свойство адгезии, обусловливающее прилипание частиц друг к другу. Очень важно, чтобы количество связывающих веществ было оптимальным: превышение их приводит к излишней твердости таблеток, которая ухудшает их распадаемость, а при недостатке этих веществ не достигается необходимая пластичность гранулята. На проч­ность таблеток оказывают влияние скользящие вещества. При неуме­ренном их добавлении к таблетируемой массе уменьшается пластичность материала и прочность таблеток.