药品胶囊纸铝包装及撕裂线设计研究

摘要：现在对于药品胶囊的包装重视度越来越高。通过对药品胶囊纸铝包装及撕裂线设计的分析，希望能够满足其相关要求，对后续设计起到一定的引导作用。

关键词：药品胶囊；纸铝包装；撕裂线

1基本阐述

扬子江药业集团有限公司固体制剂2号车间乌尔曼包装线于2019年引进A品种新品，该品种为胶囊剂，附加值较高。因产品特性原因，包装方式选用纸铝及撕裂线，以方便单独撕开每粒胶囊。本项目分析研究的药品胶囊，在国内还没有类似的包装案例。胶囊包装过程中的主要外观质量缺陷为铝塑板的密封性问题及外观存在缺陷问题，密封性的检测及外观缺陷均无法做到全检、只能通过抽检来发现。若该产品无法彻底解决纸铝密封性及撕裂线打印问题，易引起市场投诉。在后续的设计研究中，还需做好相应的分析与攻关[1]。

2药品胶囊纸铝包装及撕裂线设计

2.1纸铝密封性与热封板形式。2号车间设备采用乌尔曼UPS1040泡罩机，密封形式为间歇式板式，而传统热封板采用上、下网纹板，日常生产的铝塑包装产品的密封性比较好。首先，采购了该A产品原研，拆开包装盒后观察发现，产品采用纸铝包装，批号、生产日期、有效期等生产信息采用在线印刷或者喷码方式，板面无任何明显网纹。为做到类似该产品原研的包装形式，选择合适的热封板及攻关纸铝密封性问题是必要的。2.1.1方案1：热封板采用上平板、下平板的方式透过硬片背后看到，该产品纸铝背面无明显网纹结构，因此推断该纸铝的热封采用平板而非网纹板。根据板型及设备性能及结构要求，热封板材料采用铝板，上热封板及下热封板均为平板式。热封板做完后上机测试，在调试过程中发现热封板在安装过程中需要不断进行调整以满足包装板式热封的特有平行度要求，否则热封效果会很差。经过大量测试，该纸铝热封一直有热封不良的情况，调整多次均无法保证密封效果。同时，加工精度及其他因素均会影响板间平行度，进而导致热封效果不理想。因为板封方式对于热封板平行度要求较高，热封后纸铝无法进行调整，板间平行度无法保证，导致密封无法保证、密封效果差，所以方案1失败。2.1.2方案2：热封板采用上橡胶板、下平板的方式在方案1的基础上，团队成员意识到平板热封是“硬碰硬”或者叫“钢碰钢”的方式，平板之间没有弹性，无法做到完全贴合，这导致空气无法排除。考虑到这个因素，上热封板采用橡胶材料，想利用压力作用和橡胶板弹性排除空气，保证板间平行度，而下热封板依然采用平板。热封板做完后上机测试，在调试过程中发现板间能进行贴合挤压，但是产品还存在大量气泡且产品热封效果不好，出现没有完全热封的情况。分析认为，因为橡胶的导热性能较差，温度分布不均匀，导致传递至纸铝的热量不够，出现热封不佳、密封效果差的情况，所以方案2失败。2.1.3方案3：热封板采用上橡胶板、下网纹板的方式在方案2的基础上，上热封板采用橡胶板，下热封板采用网纹板。热封板做完后上机测试，热封板仍然无法将气泡完全排除，密封性也无法得到保证。因为橡胶上热封板的热传递效果差，热封时还会出现气泡，无法保证气泡完全排除，密封效果差，所以方案3失败。2.1.4方案4：热封板采用上平板、下加深网纹板的方式在方案2和方案3的基础上，团队成员发现橡胶上热封板是导致气泡存在的原因，所以方案4将上热封板采用平板，下热封板采用加深网纹板，加深网纹板是为了有效排出气泡。热封板做完后上机测试，开出来的热分纸铝空板基本无气泡产生。为了进一步确认方案的有效性，连续进行了几天测试，上热封板做成平板、下热封板做成加深网纹板后确实能够有效排除气泡，并且进行的密封性检测结果正常，密封性正常[2]。所以，加深网纹板能有效排除气泡，版面基本上没有气泡，方案4成功。2.2撕裂线。提出了3种增加撕裂线的方案，针对现场UPS1040泡罩机的实际情况选择最可行的方案进行实施。2.2.1方案1：额外增加两个撕裂线站（1）方案内容。设备原有结构不变，额外在设备上增加两个撕裂线站，分别负责打横向撕裂线和竖直方向撕裂线。（2）可行性分析。额外增加的两个撕裂线打印站需要安装在原设备内部，横向打撕裂线站和竖直打撕裂线站必须一前一后进行安装，不可能同时安装在一个位置，否则会出现撞机的现象、无法打印。现场设备内部没有足够的空间来增加这两个站，另外因为进口设备无法获取设备程序，无法将控制系统做到现有设备程序中，只能额外增加一套控制系统进行单独控制。从成本及时间角度出发，花费成本及精力较多，且涉及到PLC控制系统的编程问题、实现难度较大，方案1的可行性不太理想。2.2.2方案2：只增加一个撕裂线站（1）方案内容。设备原有结构不变，只增加一个撕裂线站，横向及竖直方向撕裂线一起打，这样以节约1/2的空间。（2）可行性分析。在方案1的基础上，考虑将横向打撕裂线和竖直打撕裂线合并成横向和竖直方向一起打撕裂线，同样不改变现有的设备结构、要在原设备内部增加。虽然设备内部有空间来增加这一个站，但仍无法获取设备程序，无法将控制系统做到现有设备程序中，只能额外增加一套控制系统进行单独控制。因为花费成本及精力较多，而且涉及到PLC控制系统的编程问题，实现难度也比较大。方案2虽然比方案1节省空间，但受限于控制系统的因素，可行性不太理想。2.2.3方案3：将撕裂线装置安装在批号站（1）方案内容。利用原有批号站，将撕裂线装置安装在批号站，且横向及竖直方向撕裂线一起打。（2）可行性分析。在方案1和方案2的基础上，考虑到该品种不需要进行批号打印（而是印刷批号等信息），而原批号打印方式是批号站上下动作进行，因此可以拆卸批号打印装置，利用批号站实现该功能。设计、制作了一套横向及竖向打撕裂线装置安装在批号站，考虑到该A产品胶囊板型为2×5样式，打撕裂线装置动作一次需要打印横向2板药，与批号打印动作方式一致，这样就可以完美实现撕裂线打印[3]。该方案不需要额外增加程序控制系统，花费成本及精力较少，实现难度也较小，可行性高。对上述方案进行论证、分析，方案3的实施难度比较小，对设备的改动也最小，对设备性能的影响也最小，综合考虑最终选择方案3进行实施。

3撕裂线采用方案

3后的问题及解决方法在实施方案3的过程中，出现3个问题，不及时解决则会影响外观质量，针对出现的问题进行分析解决。3.1问题1：撕裂线刀刃无法切开撕裂线（1）表现。纸铝热封后经冷却板后进行降温，纸面受潮，撕裂线刀刃无法切开撕裂线。（2）解决方法。首先应该进行充分分析，可以采用5W1H（Why-What-Where-When-Who-How，原因、对象、地点、时间、人员、方法）的方式进行分析，最终找到问题的症结。为什么刀刃无法切开纸铝撕裂线？因为纸面潮湿，刀刃只动作一次进行切割，无法一次性切到位。为什么纸面会潮湿？因为热封后热的纸铝经过冷却板进行降温出现液化现象，产生的水珠被纸面吸收，纸变潮湿，潮湿的纸变软后，刀刃切割一次性切不到位置。热封后的纸铝能否不经过冷却板，直接进行撕裂线切割，避免纸铝的受潮？这时就会发现，问题的症结就是纸面受潮、导致纸变软化，如何解决纸面受潮问题是关键所在。热的纸铝经过冷却板后出现液化现象，水珠会附在纸铝表面导致纸面受潮，撕裂线刀刃无法一次性切到位。如果热封后的纸铝不经过冷却直接进行切撕裂线，该问题就会迎刃而解。在实际实施过程中，将冷却板掀开，热封纸铝直接由辊轴传递至撕裂线打印站进行打撕裂线的方法可行，是成功有效的[4]。3.2问题2：撕裂线刀刃崩掉（1）表现。撕裂线刀刃强度不够，设备运行一段时间会出现刀刃崩掉的情况。（2）解决方法。调试正常后，将设备运行速度增加到160~240盒/min，设备运行一段时间后，中控发现开出来的药板出现没有撕裂线的情况，随即停机检查刀片，发现刀刃出现崩掉的情况。设计的刀片厚度为0.2mm，到刀刃的变化为从0.2-0mm，呈现三角形的状态。由于厚度很薄、很脆，在高速运行状态下上、下进行连续动作，刀刃出现崩掉的情况应是正常现象。该问题解决思路比较明确，增加刀片的厚度即可，因此将0.2mm的刀片更换成1.5mm、增加强度。实施过程中进行连续测试，速度开到工艺规定的160~240盒/min后，刀片未曾出现崩掉现象，说明增加刀片厚度的方法是成功有效的。3.3问题3：撕裂线不易单独撕开取出一个胶囊（1）表现。板块上撕裂线不成十字形状，不易单独撕开取出一个胶囊。（2）解决方法。通过仔细观察及将每粒胶囊撕开进行测试发现，撕裂线不成十字形状，无法单独一个一个撕开，刀片厚度增加至1.5mm，导致横向及竖向刀片连接处无法成十字形状，存在无法切开的问题。首先考虑将刀片十字部分采用激光焊进行焊接，但是在尝试过程中刀片出现了变形，因此无法满足要求。接着考虑去除两边刀刃与中间刀刃的间隙，将两侧刀片与中间刀刃接触面设计出弧形，留出刀刃切割的缝隙进行切割，这样1.5mm的距离被切割成两侧各0.75mm，中间十字形状就可以撕开，该问题迎刃而解。解决了上述3个问题后进行连续测试，顺利生产出与原研基本保持一致的纸铝包装版块。因撕裂线站在原来批号站上制作一套撕裂线打印装置，原研板块批号信息采用印刷方式。为达到与原研药板基本一致的目的，未来需要在纸铝版块背面印刷文字信息，所以下一步的解决方向是解决纸铝版块背部印刷问题。

4结束语

本文就药品胶囊纸铝包装及撕裂线设计与研究进行分析，合理制定出包装与撕裂线设计的方案，并且找到方案设计之中可能面临的问题，这样才能为后续的方案设计与改进奠定良好的基础。

参考文献

［1］朱书德，李少波，王铮，杨静，董豪，段仲静，王军.基于机器视觉的胶囊缺陷检测装置设计［J］.贵州大学学报（自然科学版），2020，27（3）：42-48.

［2］徐丽，王昕怡，朱南峰，徐长妍，梁晶，李大纲.云南白药胶囊药品的交互包装设计［J］.包装工程，2019（21）：127-134.

［3］王元荪.一种新型纸塑铝复合包装用铝塑分离装置［J］.再生资源与循环经济，2018（8）：45.

［4］秩名.方便服用的胶囊包装［J］.印刷技术，2014（6）：627.

作者:黄宇 贺亮亮 田双双 张泽民 常宝全 单位:扬子江药业集团有限公司