泡罩包裝設(shè)備的主要工作機構(gòu)分析

孫懷遠 楊麗英 孫 波 顧青青

泡罩包裝設(shè)備的主要工作機構(gòu)分析

孫懷遠1,2楊麗英1孫 波2顧青青2

（1.上海健康醫(yī)學(xué)院，上海200093；2.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海200093）

泡罩包裝是固體制劑的主流包裝形式。盡管泡罩包裝設(shè)備有多種類型，但工藝流程基本相同。按工藝操作順序介紹了泡罩包裝設(shè)備的主要工作機構(gòu)，包括加熱裝置、成型裝置、熱封裝置、打字壓印裝置、沖切裝置。

泡罩包裝；工作機構(gòu)；分析

0 引言

泡罩包裝目前已成為固體制劑包裝的主流。泡罩包裝設(shè)備按自動化程度可分為全自動泡罩包裝機、自動泡罩包裝機及半自動泡罩包裝機；按成型與熱封結(jié)構(gòu)型式可分為輥筒式泡罩包裝機、平板式泡罩包裝機和輥板式泡罩包裝機。

盡管泡罩包裝設(shè)備型式較多，完成工藝操作的方法也各不相同，但它們的工藝流程卻基本相同。

其基本工藝流程為：薄膜放卷—加熱—泡罩成型—藥品充填—鋁箔熱封—批號打印—板塊沖裁—包裝。

本文將對完成泡罩包裝工藝過程的主要工作機構(gòu)進行介紹和分析。

1 加熱裝置分析

泡罩包裝設(shè)備的加熱裝置的作用是將藥用薄膜加熱軟化至可塑狀態(tài)，以便在成型模具上通過一定方式形成泡罩。

圖1為輥筒式泡罩包裝機的兩種加熱形式簡圖，即輻射加熱和接觸加熱，或者稱為外加熱和內(nèi)加熱。外加熱多采用石英玻璃加熱管作為加熱元件，數(shù)支加熱管組成一個與成型模輥同心的弧形加熱面，通電后產(chǎn)生遠紅外線，對繞在成型模輥面上的塑膜進行烘烤加熱。內(nèi)加熱是將管狀加熱元件均勻置于加熱輥體內(nèi)，輥體與成型模輥接觸且與成型模輥同步轉(zhuǎn)動，通電后輥體變熱，對繞在成型模輥面上的塑膜直接接觸加熱。

圖1 輥筒式泡罩包裝機的兩種加熱形式簡圖

圖2 為平板式和輥板式泡罩包裝機的加熱裝置結(jié)構(gòu)簡圖，由上、下加熱板構(gòu)成，采用板式接觸間歇加熱方式，加熱器有管狀和片狀兩種，置于加熱板中間。加熱時，上、下加熱板必須保持水平位置，以保證成型均勻性。

加熱板運動有多種形式：上板運動有直動式和翻轉(zhuǎn)式；下板運動一般為直動式；上、下板一起運動為直動式。

圖2（a）即為上板直動式，圖2（b）為上板翻轉(zhuǎn)式。加熱板上下運動是由氣缸帶動的。工作時加熱板一般不動，在兩板之間有0.5～0.8 mm的間隙，塑膜從間隙通過，這樣能避免熱量損失，保證成型良好。

圖2 平板式和輥板式泡罩包裝機的加熱裝置結(jié)構(gòu)簡圖1—上加熱板2—下加熱板3—氣缸4—加熱器

2 成型裝置分析

泡罩包裝設(shè)備的成型裝置的作用是將軟化至可塑狀態(tài)的藥用薄膜通過一定方式形成泡罩。

圖3為輥筒式泡罩包裝機的成型裝置結(jié)構(gòu)簡圖，主要由成型模輥、動閥板、配氣盤等組成。成型模輥轉(zhuǎn)動時，配氣盤上的真空接口通過動閥板上的長槽與成型模輥的真空孔道相通，真空孔道再通過與其相通的小孔將成型模輥模孔內(nèi)的空氣吸走，這時成型模輥面緊貼著受熱軟化的塑膜，膜面受到大氣壓力的作用，下面又形成了真空，于是塑膜被吸成了與模孔形狀相同的泡罩，而在真空區(qū)外的塑膜沒有被吸成泡罩。隨著成型模輥的不斷轉(zhuǎn)動，輥面上包著的塑膜不斷被吸成泡罩。

圖3 輥筒式泡罩包裝機的成型裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖4為平板式泡罩包裝機的成型裝置結(jié)構(gòu)簡圖。下模座與下模具一起被固定連接在機座上，而上模具在旋轉(zhuǎn)的凸輪驅(qū)動下垂直上下運動。當上、下兩模具合模時，通過下模座的通道向成型腔吹入壓縮空氣。塑膜在壓縮空氣的作用下被吹成泡罩，同時也產(chǎn)生一個分模力和向下的壓力。為了防止上、下模具在高壓氣體作用下分開，保證它們之間的密封性，平衡氣室內(nèi)要始終通入壓縮空氣，使之平衡，從而保證上、下模具之間有足夠的合模力，同時還可以消除模具的安裝誤差，因為下模座是浮動連接的，所以在上、下模具合模時，下模具會依靠下面的平衡氣自動找平衡和上模具良好接觸。

圖5為輥板式泡罩包裝機的成型裝置結(jié)構(gòu)簡圖，由成型模、吹模、上模座、下模座、平衡氣室、驅(qū)動軸、導(dǎo)柱等組成。當驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，凸輪推動滾輪向下運動，通過導(dǎo)柱帶動成型模向下運動，上、下模具合模，高壓成型氣從吹模的孔道進入成型腔，將加熱軟化的塑膜吹塑成型。成型的同時模腔內(nèi)產(chǎn)生分模力，為了不使上、下模具分開，保證它們之間的密封性，平衡氣室內(nèi)始終通入壓力可調(diào)的高壓氣使之平衡，從而保證上、下模具之間有足夠的合模力。成型結(jié)束，凸輪推動滾輪向上運動，成型模也隨著向上運動，上、下模具分開，一個循環(huán)過程完成。

圖4 平板式泡罩包裝機的成型裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖5 輥板式泡罩包裝機的成型裝置結(jié)構(gòu)簡圖

3 熱封裝置分析

泡罩包裝設(shè)備的熱封裝置的作用是將單面涂有粘合劑的鋁箔覆蓋并牢固粘結(jié)在已填入包裝藥品的泡罩膜上，將被包裝藥品分別密封在泡罩內(nèi)。

圖6為輥筒式泡罩包裝機的熱封裝置結(jié)構(gòu)簡圖，其為輥式結(jié)構(gòu)，由拉膜輥、封合輥、支架、支撐軸等組成，拉膜輥與封合輥平行安裝。封合輥內(nèi)裝有管狀加熱元件，而輥面上加工有點狀或網(wǎng)狀網(wǎng)紋，以增加封合強度和外觀美觀程度。

拉膜輥面上制有與成型模輥面上排列一致的模孔，成型后的泡罩嵌入模孔中，泡罩帶隨拉膜輥的轉(zhuǎn)動而勻速運行。拉膜輥內(nèi)通入冷卻水，用來冷卻繞在輥面上的塑膜泡罩帶，防止泡罩在熱封合時受熱變形。封合裝置工作時拉膜輥勻速轉(zhuǎn)動，并帶動封合輥同步轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中將壓在兩輥間的塑膜泡罩帶與鋁箔牢固地粘合在一起。停車或工作結(jié)束時，封合輥立即離開拉膜輥。

圖6 輥筒式泡罩包裝機的熱封裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖7為平板式泡罩包裝機的熱封裝置結(jié)構(gòu)簡圖。

圖7 平板式泡罩包裝機的熱封裝置結(jié)構(gòu)簡圖

其采用板式熱封方式，上封合板內(nèi)裝有管狀加熱器，上、下封合板對應(yīng)表面上制有網(wǎng)紋。由于板式封合接觸面積大，為了在給定的系統(tǒng)壓力下能封合牢固，所以在上封合板上方附加有增壓缸。工作時，上封合板不動，下封合板在旋轉(zhuǎn)凸輪的作用下，沿垂直方向作上、下運動，完成封合功能。

圖8 輥板式泡罩包裝機的熱封裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖8為輥板式泡罩包裝機的輥式熱封裝置結(jié)構(gòu)簡圖，其結(jié)構(gòu)形式與輥筒式泡罩包裝機相似。由主動輥、熱壓輥、支架、調(diào)整板、擺桿、氣缸等組成。熱壓輥由氣缸帶動擺桿和支架壓到主動輥上，當充填后的泡罩膜和鋁箔通過主動輥和熱壓輥中間時，在溫度和壓力作用下，鋁箔與塑膜粘合到一起。與圖6所示結(jié)構(gòu)相同，兩輥壓合時是線接觸，封合壓力大，封合效果好，生產(chǎn)效率高。影響熱壓封合質(zhì)量的因素主要有兩個方面：（1）主動輥與熱壓輥軸線不平行；（2）主動輥與熱壓輥母線不重合。因此，必要時需要對裝置進行調(diào)整，以保證兩輥相對位置正確，確保封合質(zhì)量達到要求。

4 打字壓印裝置分析

打字是在封合后的泡罩膜帶上按設(shè)計位置等距離間隔打上生產(chǎn)批號或生產(chǎn)日期，以便保存和使用；壓印是在泡罩膜帶的封合帶上壓出易于折斷的橫向、縱向折斷線，使每個泡罩成為單元塊，容易從板塊上分離，方便使用。

打字、壓印裝置是間歇運動的，間歇送入本裝置的泡罩膜帶由步進裝置提供，打字、壓印一般都在一個工位上完成。打字是包裝必需的，但板塊上可以不壓印，可以只壓橫向切印或縱向切印，也可以橫向、縱向切印一齊壓出。橫向、縱向切刀可以單獨安裝，也可以交叉安裝。縱橫切刀單獨安裝加工制造比較容易，但機構(gòu)體積大；縱橫切刀交叉安裝在一起加工制造較困難，但機構(gòu)體積小。

壓印有熱壓和冷壓兩種形式：熱壓是將切刀裝在有加熱元件的刀模上，刀模上下運動，切刀在塑膜一面燙切出折斷印跡；冷壓是指在這種結(jié)構(gòu)里不帶有加熱元件，而是用切刀在膜帶鋁箔一側(cè)硌切出折斷印跡。比較這兩種壓印方式，冷壓刀刃是靠壓力壓入膜帶的，所需壓力較大，該方法對制造精度、安裝精度要求很嚴格；熱壓比冷壓容易，但由于切刀為熱狀態(tài)，泡罩受到烘烤會變形，因而熱壓印刀模的行程要大些，避免切刀離泡罩太近而使泡罩受熱變形。

圖9為輥筒式泡罩包裝機的打字、壓印裝置結(jié)構(gòu)簡圖，屬冷壓形式。膜帶由步進裝置送入動模板和定模板之間，連桿帶動動模板上下往復(fù)運動，使打字板、切刀相對于字頭夾、承刀板做運動，從而在膜帶鋁箔一側(cè)打出批號和壓出折斷線。

圖9 輥筒式泡罩包裝機的打字、壓印裝置結(jié)構(gòu)簡圖

相對于輥筒式泡罩包裝機而言，平板式泡罩包裝機的打字、壓印機構(gòu)一般較大，也采用冷壓的方式，常用結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 平板式泡罩包裝機的打字、壓印裝置結(jié)構(gòu)簡圖1—直線軸承2—下座板3—壓印槽板4—導(dǎo)向軸5—緩沖墊6—彈簧7—上座板8—壓印刀片9—退料板10—刀架座11—固定軸

傳動系統(tǒng)使下座板在垂直方向作上下往復(fù)運動，當下座板帶著打字托板（圖中未畫出）和壓印槽板沿導(dǎo)向軸向上運動時，首先壓印槽板與退料板通過彈簧的壓力，將熱封后的成型膜片夾緊，同時繼續(xù)向上運動，使刀刃逐漸壓入膜片中，而后再進入壓印槽板的溝槽內(nèi)，將膜片壓出印跡，同時字頭夾（圖中未畫出）在膜片上打出批號等。之后，下座板向下運動，壓印槽板與壓印刀片逐漸脫開，同時退料板在彈簧力作用下將膜片推出刀片，從而完成一個循環(huán)。

圖11為輥板式泡罩包裝機的冷壓法打字壓印裝置結(jié)構(gòu)簡圖，由壓印刀、夾刀體（圖中未標出）、退料板、墊板、導(dǎo)柱、往復(fù)軸等組成。驅(qū)動軸驅(qū)動往復(fù)軸往復(fù)運動，當墊板向前運動時，通過彈簧的壓力將膜帶壓緊于墊板與退料板之間，刀刃逐漸壓入膜帶，進入墊板的溝槽內(nèi)，此時批號和印跡同時被壓在膜帶上。之后，墊板開始返回，退料板在彈簧壓力作用下，將膜帶推出刀片，一個工作過程完成。

圖12為輥板式泡罩包裝機的熱壓法打字壓印裝置結(jié)構(gòu)簡圖，由壓印刀、夾刀體（圖中未標出）、退料板、墊板、導(dǎo)柱、加熱管等組成，夾刀體上裝有加熱管，使刀片在熱狀態(tài)下壓印，其工作過程與冷壓法相似。

裝有壓印刀的動板向上運動時，通過彈簧的壓力將膜帶壓緊于墊板與退料板之間，刀刃逐漸壓入膜帶，從而在塑膜硬片一側(cè)實現(xiàn)壓印。此后，動板開始返回，退料板在彈簧壓力作用下，將塑膜硬片推出刀片，一個工作過程完成。由于熱刀片在瞬間軟化塑膜硬片，容易壓出印跡，故所需壓力比冷壓法要小，墊板上沒有溝槽。這種方法對制造、安裝、調(diào)整要求不太嚴格，但是對板塊質(zhì)量有一定影響。

圖11 輥板式泡罩包裝機的冷壓法打字壓印裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖12 輥板式泡罩包裝機的熱壓法打字壓印裝置結(jié)構(gòu)簡圖

5 沖切裝置分析

沖切是泡罩包裝機的最后一道工序，它是把封合、打印好的連續(xù)的成型膜帶按預(yù)定的數(shù)量和排列形式?jīng)_切成規(guī)定尺寸的單個板塊。沖切分為有橫邊沖切和無橫邊沖切。有橫邊沖切模具一般沿垂直方向移動，無橫邊沖切模具一般沿水平方向移動。無橫邊沖切可以節(jié)約包裝材料，但工作可靠性略差。沖切裝置是間歇運動的，間歇送入本裝置的泡罩膜帶由步進裝置提供。從傳動上來看，沖切裝置主要有兩種形式：一種是凹模固定，凸模運動；另一種是凸模固定，凹模運動。

圖13為輥筒式泡罩包裝機的沖切裝置結(jié)構(gòu)簡圖，由凸模、凹模、直線軸承、導(dǎo)柱及模具板等組成。在連桿帶動下，凸模板上下往復(fù)運動，凸、凹模合模時，膜帶被沖切成單個板塊后落入輸料裝置。至此包裝機完成了全部工作過程。

沖切也可以與打字、壓印三位一體放在一個工位上，如圖14所示。該機構(gòu)水平放置時，左邊為打字、壓印，右邊為沖切；該機構(gòu)豎直放置時，上面為打字、壓印，下面為沖切。這種結(jié)構(gòu)體積小、構(gòu)件少，但機器的負荷比較集中。

圖13 輥筒式泡罩包裝機的沖切裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖14 打字、壓印、沖切一體示意圖

對于平板式泡罩包裝機，一般都是采用凸模固定、凹模運動的形式完成沖切工序。圖15為平板式泡罩包裝機的沖切裝置結(jié)構(gòu)簡圖。凸模固定在上座板上不動，當凹模在凸輪作用下，沿導(dǎo)柱上升到最高點時，凹模刃口上平面超過凸模刃口下平面，即相當于凸模進入凹模刃口內(nèi)（一般進入深度為3.5 mm），將膜帶沖切成規(guī)定尺寸的板塊。同時，凹模壓迫退廢料板一起向上運動，而退料裝置在氣缸作用下向下運動，將沖切好的板塊推出，落在輸送機傳動帶上運走。之后，凹模沿導(dǎo)柱向下回落，同時退廢料板也在彈簧的作用下復(fù)位，使沖切后產(chǎn)生的廢料邊脫離凸模，由收廢料機構(gòu)帶走。

圖15 平板式泡罩包裝機的沖切裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖16為輥板式泡罩包裝機的沖切裝置結(jié)構(gòu)簡圖，采用凹模固定、凸模運動的形式。驅(qū)動軸帶動連桿作往復(fù)運動，推動凸模座板沿導(dǎo)柱向前運動，同時退料板通過彈簧的壓力將膜帶壓緊，凸模進入固定不動的凹模刃口深度達3.5 mm左右，將膜帶板塊沖切下來。之后，凸模返回，一個循環(huán)完成。

6 結(jié)語

泡罩包裝技術(shù)近年來發(fā)展快速，薄膜加熱、泡罩成型、鋁箔熱封、打字壓印、板塊沖裁等是泡罩包裝工作過程中的主要工藝操作。本文通過對泡罩包裝設(shè)備的主要工作機構(gòu)的介紹，為進一步了解泡罩包裝設(shè)備的核心組成及其工作原理提供了一定的基礎(chǔ)。

圖16 輥板式泡罩包裝機的沖切裝置結(jié)構(gòu)簡圖

[1] 宋利君，張雅君，王興.PVC/PE復(fù)合硬片替代泡罩包裝中PVC片的應(yīng)用研究[J]. 包裝與食品機械，2015（2）.

[2] 孫懷遠.藥品包裝技術(shù)與設(shè)備[M].北京：印刷工業(yè)出版社，2008.

[3] 劉雄心，譚鐵仁，李夢瑤，等.平板式泡罩包裝機成型裝置凸輪曲線的改進[J].包裝與食品機械，2012（5）.

[4] 王林寬，施雯宇，胡永勝，等.DPB-250G型平板式自動泡罩包裝機的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012（8）.

Analysis of Mainly Working Devices in Blister Packaging

Sun Huaiyuan1,2Yang Liying1Sun Bo2Gu Qingqing2
（1.Shanghai University of Medicine＆Health Sciences, Shanghai 200093; 2.College of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093）

Blister packaging is the mainstream form of solid preparation packaging. Although blister packaging equipment has a variety of types, the processes are basically same. According to the process sequence, mainly working devices in blister packaging were introduced including the heating device, molding device, heat-sealing device, typing and stamping device, cutting device.

blister packaging; working device; analysis

2015-07-13

孫懷遠（1962—），男，江蘇興化人，教授，研究方向：醫(yī)藥工程技術(shù)、藥品生產(chǎn)與包裝設(shè)備。