泡罩包装机由加热部(薄膜与加热部接触加热)、成型部(采用压缩空气或真空成型)、充填部(自动充填或手动充填)、封合部、机械驱动部、薄膜盖板[卷筒(铝箔、纸)、薄膜进给]和机身部分结构组成。
一、加热部分
利用一定的加热装置对塑料薄膜加热,使之达到成型加工所需要的热融软化状态。按热源不同,常用的加热方式有热气流加热和热辐射加热。热气流加热系将高温热气流直接喷射到被加热材料表面,这种方式加热效率不高,且不够均匀;热辐射加热是用加热器产生的辐射热来加热材料的,其辐射能来自光谱的红外线段电磁波,塑料材料对一些远红外线波长的波有强烈的吸收作用,加热效率高,所以热成型包装机多采用远红外加热装置。按加热器与材料接触的方式分为直接加热和间接加热两种方式。直接加热是使薄片与加热器接触加热,加热速度快,但不均匀,只适合加热较薄材料;间接加热是利用辐射热,靠近薄片加热,加热透彻而均匀,但速度较慢,对厚薄材料均适用。
二、成型部分
成型是泡罩包装过程的重要工序。泡罩成型的方法有四种,分别为真空负压成型、压缩空气正压成型、冲头辅助压缩空气正压成型、冷压成型。
1、真空负压成型又称为吸塑成型,系指利用抽真空将加热软化的薄膜吸入成型模的泡窝内形成一定几何形状,从而完成泡罩成型的一种方法。吸塑成型一般采用辊式模具,模具凹槽底设有吸气孔,空气经吸气孔迅速抽出。其成型泡罩尺寸较小,形状简单,但是因采用吸塑成型,导致泡罩拉伸不均匀,泡窝顶和圆角处较薄,泡易瘪陷。
2、压缩空气正压成型又称为吹塑成型,系指利用压缩空气(0.3~0.6MPa)的压力,将加热软化的塑料吹入成型模的窝坑内,形成需要的几何形状泡罩。模具的凹槽底设有排气孔,当塑料膜变形时,膜模之间的空气经排气孔迅速排出。其设备关键是加热装置一定要正对模具的位置,才能使压缩空气的压力有效地施加到因受热而软化的塑料膜上。正压成型的模具多制成平板形,在板状模具上开有行列小矩阵的凹槽作为步进机构,平板的尺寸规格可根据药厂的实际要求确定。
3、冲头辅助压缩空气正压成型俗称有冲头吹塑成型。系指借助冲头将加热软化的薄膜压入凹模腔槽内,当冲头完全进入时,通入压缩空气,使薄膜紧贴模腔内壁,完成成型工艺。应注意冲头尺寸是重要的参数,一般来说其尺寸应为成型模腔的60%~90%。恰当的冲头形状尺寸、推压速度和距离,可以获得壁厚均匀、棱角挺实、尺寸较大、形状复杂的泡罩。另外,因为其所成泡罩的尺寸较大、形状较为奇特,所以成型机构一般都为平板式而非圆辊式。
4、冷压成型又称凸凹模冷冲压成型。当包装材料的刚性较大,如以金属材质作为硬片时,可采用凸凹模冷冲压成型方法,将凸凹模具合拢,将金属膜片进行成型加工,凸凹模具之间的空气由成型凹模的排气孔排出。
目前,常用的成型方式为真空负压成型、压缩空气正压成型、冲头辅助压缩空气正压成型三种。
真空负压成型
1.加热机构;2.PVC硬片;3.模具;4.真空管
压缩空气正压成型
1.PVC硬片;2.模具;3.真空管
冲头辅助压缩空气正压成型
1.冲头;2.加热机构;3.PVC硬片;4.模具;5.真空管
三、封合部分
首先将铝箔膜覆盖在充填好药物的成型泡罩之上,再将承载药物的硬片和软片封合。基本原理是通过内表面加热,然后加压使其紧密接触,再利用胶液,形成热封动作。此外为了确保压合表面的密封性,一般以菱形密点或线状网纹封合。
辊压式热封
又称连续封合,系指通过转动的两辊之间的压力,将封合的材料紧密结合的一种封合方式。封辊的圆周表面有网纹使其结合更加牢固。在压力封合的同时还伴随加热过程。封合辊由两种轮组成,一个为无动力驱转的从动热封辊,另一个是有动力主动辊。从动热封辊与主动辊靠摩擦力做纯滚动,可在气动或液压缸控制下产生一定摆角,从而与主动辊接触或脱开。因为两辊间接触面积很小,属于线性接触,单位面积受到的压力极大,即相同压力下压强高,因此当两材料进入两辊间,压合与牵引同时进行,较小的压力即可得到较好的封合效果。
辊压式热封合机构示意图
1.铝箔;2.PVC泡窝片;3.主动辊;4.热压辊
板压式热封
通过两个板状的加热热封板和下模板,与到达封合工位的封合材料的表面相接触,将其紧密压在一起进行封合,然后迅速离开,完成工艺。板式模具热封包装成品比辊式模具的成品平整,但由于封合面积较辊式热封面积大,即单位压强较小,故封合所需的压力比辊压式大。此外,现代化高速包装机的工艺条件不能提供较长的热封时间,但是如果热封时间太短,黏合层与PVC胶片之间热封不充分。为此,一般推荐的热封时间不少于1秒。再者,要达到理想的热封强度,就要设置一定的热封压力。如果压力不足,不但不能使产品的黏合层与PVC胶片充分贴合热封,甚至会使气泡留在两者之间,达不到良好的热封效果。
板压式热封合机构示意图
1.上热封板;2.下热封板;3.凸轮机构
四、压痕与冲裁机构
压痕包括打批号和压易折痕。我国行业标准明确规定“药品泡罩包装机必须有打批号装置”。打批号可在单独工位进行,也可以与热封同工位进行。为方便多次服用时分割,单元板上常冲压出易折裂的断痕,用手即可掰断。将封合后的带状包装成品冲裁成规定的尺寸,则为冲裁工序。无论是纵裁还是横裁,都要以节省包装材料为原则,尽量减少冲裁余边或者无边冲裁,并且要求成品的四角冲成圆角,以便安全使用和方便装盒。冲裁后的边角余料如果仍为网格带状,可利用废料辊的旋转将其收拢,否则可剪碎处理。
五、其他机构
①铝箔印刷:须在专用的铝箔印刷涂布机械上进行,原理为通过印刷辊表面的下凹表面来完成印刷文字或图案,所以又称为凹版印刷。它是将印版辊筒通过外加工制成印版图文,图文部分在辊筒铜层表面被腐蚀成墨孔或凹坑;非图文部分是印版辊筒在墨槽内转动,在每个墨孔内填充稀薄的油墨,当辊筒从表面墨槽中旋出时,多余的油墨由安装在印版辊筒表面的刮墨刀刮去,印版辊筒旋转压向铝箔,使墨孔的油墨转移到铝箔表面,完成印刷。印刷使用的主要原材料是药用铝箔、铝箔用油墨及溶剂材料和铝箔涂布用黏合剂材料。
②冷却定型装置:为了使热封合后铝箔与塑料平整,往往采用具有冷却水循环的冷压装置将二者压平。