Kaip užtikrinti visiškai automatinės bakstelėjimo mašinos sandarumą?

Pagrindiniai sandarinimo mechanizmai visiškai automatinėse bakstelėjimo mašinose

Karštis, slėgis ir sulankstymas: kaip kiekvienas metodas užtikrina hermetišką sandarumą

Šilumos sandarinimo procesas veikia lydant termoplastines medžiagas, tokius kaip polietilenas ar įvairūs laminatai, temperatūroje nuo 120 iki 180 laipsnių Celsijaus. Tai sukuria molekulinį ryšį, pakankamai stiprų, kad atlaikytų vidinį slėgį nuo 25 iki 40 psi, kas yra būtina tinkamai farmacinei pakuotei. Slėgio suvirinimas visiškai naudoja kitokį metodą. Vietoj šilumos taikomas apie 15–20 kilogramų jėgos kvadratiniam centimetrui, kuris suspaudžia medžiagas, kol susidaro visiškai sandarūs sandarikliai. Dėl to jis ypač tinka jautrioms medžiagoms, tokioms kaip silikono geliai, kurios aukštoje temperatūroje gali skilinėti. Mechaninis įspaudimas apima aliuminio vamzdelių peteliškoje zonoje deformavimą naudojant specialiai suprojektuotus žnyplių įrenginius, kurie taiko jėgą nuo 3 000 iki 5 000 Niutonų. Bandymai kosmetikos pakuotėms parodė, kad šie sandarikliai išlaiko daugiau nei 99,7 % vientisumo rodiklį. Visi trys metodai efektyviai neleidžia deguoniui prasiskverbti, arba sujungiant polimerų grandines, arba sukuriant glaudžius metalo sąsajos paviršius. Tai labai svarbu, nes net menkas oksidacijos kiekis gali sugadinti formules. Tyrimai rodo, kad tik 0,01 % metinės deguonies ekspozicijos gali sumažinti tam tikrų jautrių produktų veiksmingumą iki 43 %.

Dviejų režimų sandarinimas: karšto oro + slėgio suvirinimas plastikiniams vamzdeliams; robotinis įspaudimas aliuminiui

Naujausios visiškai automatinės vamzdelių pildymo įrangos veikimas yra efektyviausias tuomet, kai laikomasi specifinių procedūrų, pritaikytų skirtingiems medžiagoms. Plastikiniams vamzdeliams procesas prasideda juos šildant karštu oru temperatūroje nuo apie 180 iki 220 laipsnių Celsijaus. Po to seka slėgio suvirinimas, kuris trunka apie 0,8–1,2 sekundės, sukuriant svarbias sluoksnių tarpusavio jungtis, kol viskas atvėsta. Su aliuminiu dirbant, gamintojams reikia specializuotų robotinių rankų, turinčių integruotus jutiklius, kurie gali justi taikomą jėgą. Šie robotai atlieka nepaprastai tikslius spaustuvų darbus, išlaikydami tikslumą ±0,02 milimetrų ribose ir tuo pačiu judėdami pakankamai greitai, kad galėtų apdoroti daugiau nei 100 vamzdelių per minutę. Visa sistema veikia taip gerai, nes prisitaiko prie kiekvienos medžiagos natūralių savybių. Plastikas „prisimena“ šiluminį apdorojimą, o aliuminis lenkiasi, nesulūždamas. Toks protingas prisitaikymas sumažina gedimus dėl įprastų hermetizavimo būdų apie 12 procentų ir beveik visiškai pašalina erzinančias siūlelių susidarymo problemas gamybos metu dėka kruopščiai suplanuotų antgalio judesių.

Svarbiausi procesų parametrai, kurie nulemia sandarumo vientisumą

Temperatūra, laikas ir slėgis: jų tikslus tarpusavio priklausomumas

Tarpiklių kokybė automatinėje vamzdelių pildymo įrangoje labai priklauso nuo trijų pagrindinių veiksnių tinkamo suderinimo: temperatūros nustatymų, slėgio laikymo trukmės (dwell time) ir faktinio sandarinant taikomo slėgio. Siekiant, kad viskas tinkamai veiktų, šie parametrai turi būti kalibruoti su maždaug 2 % paklaida nuo tikslinių verčių. Kai kyla problemų, atsiranda specifiniai defektai. Jei šiluma nepakankamai aukšta – žemiau apie 120 laipsnių Celsijaus plastikiniams medžiagoms – polimerai visiškai nebesusilieja. Kita vertus, per didelis slėgis – virš 50 svarų kvadratiniam colui – gali iš esmės iškraipyti sandarinamų vamzdelių formą. O jei įranga laiko slėgį per trumpai – mažiau nei pusę sekundės – siūlės linksta lengvai atsiskirti. Tarp šių veiksnių yra tam tikros lankstumo. Aukštesnė temperatūra paprastai leidžia susidoroti su trumpesniu laikymo laiku, o šiek tiek padidintas slėgis padeda kompensuoti nedidelius medžiagos skirtumus. Tačiau reikia saugotis temperatūros svyravimų, didesnių nei ±3 laipsniai Celsijaus. Patirtis rodo, kad tai gali padidinti nutekėjimus net 15 procentų, todėl dauguma šiuolaikinių sistemų įtraukia jutiklius, kurie nuolat stebi temperatūrą ir būtinu atveju automatiškai ją reguliuoja.

Sinchronizavimo iššūkiai: šilumos, spaudimo, aušinimo ir įspaudimo derinimas aukšto dažnio cikluose

Gamybos greičiui viršijus 200 žarnelių/minutę, milisekundžių tikslumo sinchronizavimas tarp hermetizavimo etapų yra būtinas. Svarbiausi laiko priklausomybės aspektai apima:

1. Šildymas : Turi pasiekti nustatytą temperatūrą ankstesnis pradedant kontaktą
2. Spaudimo : Reikalauja vienodo slėgio pasiskirstymo visoje sandaros zonoje
3. Šaldymas : Reikia kontroliuojamo sukietėjimo, kad būtų išvengta šiluminių įtempių įtrūkimų
4. Sujungiant : Reikalauja tikslaus mechaninio išlyginimo, kad nebūtų deformuota peteliškė

10 milisekundžių vėlavimas tarp šildymo ir spaudimo sukelia matomą šiluminį silpnėjimą, sumažindamas sandaros stiprumą 30 %. Pažangios servovaldymo sistemos dabar naudoja realaus laiko enkoderio atsiliepimą, kad išlaikytų fazės sinchronizavimą, o vaizdu vadovaujamos robotinės sistemos toliau veikiant adaptuoja įspaudimo žnyplių padėtį tikslumu iki 0,1 mm – užtikrindamos hermetiškumą be pralaidumo mažinimo.

Medžiagų ir produktų suderinamumas patikimam hermetizavimui

Plastikinės, aliumininės ir laminuotos žarnelės: hermetizavimo elgsena ir gedimų rūšys

Plastikiniams vamzdeliams iš tokių medžiagų kaip HDPE ar LDPE, sujungimo procesas labai priklauso nuo polimerų kaitinimo, kol jie susilieja. Tačiau dažnai kyla problemų, kai nepastovi dėlmišio sudėtis arba į mišinį pateks drėgmė, dėl ko gamybos metu atsiranda silpnos vietos ar erzinantys siūliški defektai. Aliuminio vamzdeliams svarbiausia tinkamai supresuoti. Tačiau laikui bėgant nuolatinis mechaninis poveikis gali sukelti mažytes įtrūkimus ar plyšius, nebent taikoma jėga būtų tinkamai koreguojama kiekvienai naujai partijai, einančiai per liniją. Laminuoti vamzdeliai, tokie kaip PE/Al/PE deriniai, turi savų iššūkių, kadangi šiluma ir slėgis turi veikti kartu tobula sinchronijoje, kad visos sluoksniai būtų tinkamai sujungti. Kai šis balansas sutrinka, stebime sluoksniavimąsi, nes sluoksniai tiesiog nebesilaiko vienas kito. Ką tai reiškia praktikoje? Kiekvienam medžiagos tipui reikia savo požiūrio. Plastikams paprastai reikia palaikyti temperatūrą ne toliau kaip 3 laipsniai Celsijaus nuo nustatytosios vertės. Aliuminis veikia geriausiai, kai operatoriai yra atidžiai reguliuoja presavimo jėgą per visą gamybos ciklą. O laminatams absoliučiai būtinas tolygus slėgis viso paviršiaus plote, kad sluoksniai nesiskirtų.

Kaip produkto klampumas ir pripildymo vientisumas veikia sandaros formavimąsi ir pripildymo vientisumą

Produktų tekėjimo būdas veikia, kaip ilgai tarpikliai išlaiko savo vientisumą. Dirbant su storomis medžiagomis, tokios kaip silikoniniai geliai, netinkamas laikas tarp pripildymo ir užsandarinimo gali įstrigti oro burbuliukus pakuotės viduje. Šie oro kišenės sukuria silpnas vietas, kurios pažeidžia sandaros vientisumą. Kita vertus, skystos medžiagos, tokios kaip vandens pagrindu pagaminti serumai, linkusios nutekėti į sandarinimo zoną dar prieš sulankstymą. Tai trikdo sukibimo paviršių ir gali sumažinti sukibimo stiprumą apie 30–40 %. Taip pat svarbu tiksliai nustatyti tinkamą kiekį produkto kiekviename inde. Per daug produkto, esančio inde, yra įspaudžiamas į šildymo zoną sandarinimo metu, dėl ko atsiranda teršimo problemų ir iškraipyti sandaros kraštai. Indai, kuriuose yra per mažai produkto, palieka tuščią erdvę viršuje, dėl ko greitėja oksidacijos procesai. Geriausiems rezultatams pasiekti dauguma gamintojų siekia pripildymo tikslumą ±0,5 % ribose, taip pat derindami pripildymo greitį pagal faktines produkto reikmes, atsižvelgiant į jo klampumo charakteristikas.

Higiena, užteršimo kontrolė ir realių sąlygų sandaros gedimų prevencija

Eliminuojamas siūlėjimas, purkštuko lašėjimas ir sandaros zonos užteršimas steriliomis aplinkose

Tam, kad veiklos būtų sterilios, reikia iš anksto pašalinti erzinančius užterštumo šaltinius, kol jie nevirsta problemomis. Mes kovojame su siulpimo problemomis programuodami specifinius atbulinio judėjimo maršrutus purkštuvams ir reguliuodami srauto greitį pagal medžiagos klampumą, dėl ko beveik visiškai nebesidaro erzinantys siūliukai. Kalbant apie purkštuvų lašėjimą, naudojame vakuumo vožtuvus kartu su specialiais hidrofobiniais dangomis, kurios išlaiko sausumą. Šios priemonės sumažina dalelių kiekį maždaug 90 procentų, kas patvirtinta bandymais, atliktiais ISO 5 klasės valymo patalpose. Ten, kur yra didelė užterštimo rizika – sandūrose, mes taikome beliesinio hermetizavimo technologijas, tokius kaip infraraudonųjų spindulių šildymas ir HEPA filtrais apsaugoti oro uždangos, kurios praktiškai sukuria barjerą aplink suspaudimo zoną. Visus šiuos sprendimus derinant su reguliariais vietose vykdomais valymo ciklais, naudojant tinkamus vaistinės kokybės valiklius, bei nuolat stebint ore esančias daleles, pavyksta išlaikyti atitiktį griežtiems ISO 14644 5 klasės standartams, tuo pačiu išlaikant daugiau nei 200 vamzdelių per minutę be stabdymo.

Protingas stebėjimas ir techninė priežiūra, užtikrinantys pastovų sandarumą

Tiesioginio sandarumo kokybės patvirtinimas: vaizdo sistemos, jėgos jutikliai ir dirbtinio intelekto valdoma netinkamų savybių aptikimo sistema

Šiuolaikiniuose talpyklos pildymo įrenginiuose yra pažangūs daugiapakopio jutiklių patvirtinimo sprendimai, kurie veikia sinchroniškai su gamybos greičiais. Šiuolaikinės aukštos raiškos vaizdo sistemos iš tikrųjų tikrina kiekvieną sandarą daugiau nei 200 vamzdelių per minutę. Šios sistemos aptinka mažiausius formos skirtumus, siekiančius vos 0,2 mm, naudodamos kraštų aptikimo technologiją ir palygindamos su skaitmeniniais brėžiniais. Tuo tarpu jėgos jutikliai stebi visus slėgio pokyčius, vykstančius sulankstymo ar suvirinimo etapuose. Jie taip pat gana gerai aptinka problemas, apie 99,7 % tikslumu nustatydami defektus, susijusius su įrankių dėvėjimu. Tai, kas daro šią sistemą tikrai veiksmingą, yra tai, kad ji sujungia visus šiuos gyvojo laiko jutiklių duomenis su šilumos vaizdais ir ankstesniais našumo įrašais. Tai padeda aptikti dalykus, tokius kaip nevienodi kaitinimo modeliai ar palaipsniui dėvėjantis mašinos žnyplių paviršius, dar prieš tai virstant tikromis gedimų priežastimi. Gamytojai praneša, kad broko protrūkių dažnis sumažėjo beveik trečdaliu, lyginant su tuo, kas anksčiau vykdavo atliekant įprastines rankines patikras.

Profilaktinės priežiūros protokolai, skirti užtikrinti sandarumą gaminant serijas

Prognozuojamoji priežiūra užtikrina sandarumą remiantis duomenimis ir laikotarpiais pagrįstomis intervencijomis:

• Termoelemento kalibravimas kiekvienus 250 darbo valandų naudojant infraraudonųjų spindulių termografiją, kad išlaikytų ±1 °C tikslumą
• Įspaudimo įrenginių keitimas po 100 000 ciklų, vadovaujantis integruotais dėvėjimosi jutiklių telemetrijos duomenimis
• Sriegio lygiavimo patikrinimas prieš kiekvieną partiją naudojant lazerio pozicionavimo sistemas
• Sandarinimo paviršiaus valymas keičiant produktus, atliekamas patvirtintomis dezinfekavimo procedūromis

Visi techninės priežiūros įvykiai patenka į OEE skydelius, leidžiantį analizuoti sandarumo rodiklių tendencijas, įskaitant sėkmingų nutekėjimo bandymų rodmenis ir jėgos profilio kaitą. Ši duomenimis paremta strategija 40 % pailgina vidutinį gedimo laiką ir pašalina 92 % nenuspėjamų prastovų.