固体剂型药品泡罩包装技术及设备的发展趋势Word文件下载.docx
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Keywords:
pharmaceutical；
packagingmaterial；
blisterpackaging;
equipment；
technology;
development；
walletpackage.
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0引言
药品包装的材料与结构形式在确保药效的同时，又起着保证药品使用可靠性、方便性的关键作用，是对药品质量进行评价的一项重要指标。
我国固体剂型药品包装近年来更新发展迅速，药品包装质量已有了很大的提高。
其中药品泡罩包装即PTP（PressThroughPackaging）PTP技术适用于片剂、胶囊、栓剂、丸剂等固体制剂药品的机械化包装，它已成为我国固体制剂包装的主流，其发展势头仍将持续。
目前，泡罩包装设备的自动化发展趋势表明，包装自动化不仅仅局限于运动和逻辑的范围，它还包括了一种对包装和加工生产线进行集成的趋势。
因此，全世界的药品包装厂商都在要求包装设备向自动化系统、集成控制和可编程自动控制方向发展。
在泡罩装盒充斥市场的今天，“钱夹式”包装的出现无疑给患者以最深刻的印象，从而使药厂在日趋激烈的市场中更具竞争力。
药厂采用“钱夹式”包装是突出此差异化的最简单手段之一。
1固体剂型药品泡罩包装技术工艺
1.1药用泡罩包装技术
药品泡罩包装又称水泡眼包装，即PTP（PressThoughPackage）包装技术。
它给患者提供了一次剂量包装，即经济又方便。
PTP技术是先将塑料薄片输送到电热器下使之软化，再将薄片置于模具内，然后从上方向模具内充入压缩空气。
使薄片贴于模具壁上形成泡罩或空穴。
如果泡罩或空穴不深，薄膜较薄时，则用抽真空的方法，从模具底部抽气，吸塑成型。
成型后取出冷却，将药品置入塑料薄片水泡眼内，用药用铝箔涂有黏合剂的一面在一定的温度、压力、时间条件下与已装有药品的塑料胶片热封，形成泡罩包装。
其耐药性好，化学稳定性好，可手工撕裂，能很好地保持药性且便于取用和携带。
1.2药用泡罩包装材料
药用泡罩包装材料包括药用铝箔、塑料硬片、热封涂料等材料。
药用铝箔是密封在塑料硬片上的封口材料，也称盖口材料。
它以硬质工业用纯铝为基材，具有无毒、耐腐蚀、不渗透、阻热、防潮、阻光、可高温灭菌等优点。
药用铝箔通常厚度为0.02毫米，由保护层、油墨层、基材与粘合层构成。
因为药品对潮、湿、光透非常敏感，就要求所用泡罩材料对水、汽、光等有高阻隔性。
多选用聚氯乙烯（PVC）、聚偏二氯乙烯（PVDC）或复合材料PVC/PVDC、PVC/PE、PVC/PVDC/PE、PVDC/OPP/PE等。
由于PVC在阻湿阻汽等方面性能不够理想，现多已采用PVDC及其复合材料。
以相同厚度的材料比较，PVDC对空气中氧的阻隔性能是PVC的1500倍，是PP的100倍，是PET的100倍，其阻水蒸汽、异味等性能也优于PVC。
如有些使用PVC或PET.包装的维生素E胶丸，在未服用完就已粘壁流液。
还有一些需高阻隔包装的中成药，特别是阻氧包装的药品，如伤湿止痛膏，选用PVDC膜，气味就不会散失，不会影响疗效。
另外，药用铝箔印刷用油墨应具备对铝箔良好的粘附性、溶剂释放性快、耐热耐磨性好、光泽性好、并且无毒性等特点。
主要有醇溶性聚酰胺类油墨和以聚乙烯醋酸乙烯共聚合树脂丙烯酸为主要成份的铝箔专用油墨。
药用铝箔粘合材料主要是由聚醋酸乙烯酯与硝酸纤维素混合的溶剂型粘合剂，其溶液固含量一般在18%-22%左右，能够满足铝箔与泡罩材料经热压后的热合强度。
1.2.1泡罩包装的成泡基材
泡罩包装成泡基材最常见的是以聚氯乙烯（PVC）硬片为基材，涂覆或复合其他功能性高分子材料或金属材料而成的系列复合片。
目前，成泡基材正向高阻隔、无毒、环保、抗菌等方向发展，如聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酯（PET）、三氟氯乙烯均聚物（ACLAR）及其复合材料等。
泡罩包装成泡基材的主要质量问题集中在机械强度不够、透水透气过量、卫生性能及异常毒性指标不达标等方面。
因此，其主要性能及检测指标有：
厚度与宽度、拉伸强度、落球冲击破碎率、加热收缩率、剥离力、水蒸气透过量、氧气透过量、涂布量、卫生性能、细菌检验、异常毒性等。
1.2.2泡罩包装的覆盖材料
药品泡罩包装的覆盖材料（也称封口材料）基本都是铝箔（称为药品泡罩包装用铝箔，亦称为PTP铝箔），要求具有无毒、耐腐蚀、不渗透、阻热、防潮、阻光及可高温灭菌的性能。
目前，泡罩包装的覆盖材料正向使用多元化、功能多样化、环保、特殊防护及防伪等方向发展。
不合格的PTP铝箔主要表现为以下几个方面的质量问题：
a、不涂印刷层保护剂、未按标准生产，这是最常见、最突出的质量问题，结果会造成药品生产企业在泡罩热封时，经常发现印刷文字图案模糊不清，容易脱墨。
b、胶粘剂黏合层不均匀。
胶粘剂涂层是否均匀、有无漏涂，将直接影响泡罩包装的封合质量，即密封性能。
c、针孔度超标。
PTP铝箔针孔因穿透性缺陷而影响铝箔的阻隔性（阻气性、阻湿性、阻光性），使得被包装的药品受氧气、水蒸气或光线的影响而降低药效，严重时甚至变质不能使用。
d、印刷质量达不到要求。
常见的是印字模糊不清，印刷错位特别是套印。
PTP铝箔的主要性能及检测指标有：
宽度与厚度、针孔数、胶粘剂的涂布量、黏合层热封强度、保护层黏合性、保护层耐热性、耐破裂强度、异常毒性等。
这些指标的保证使PTP铝箔具有很好的阻隔性、卫生性、热封性和机械强度。
1.3药品泡罩包装的特点
药品泡罩包装之所以迅猛发展，是因为这种包装形式具有十分明显的优势。
1.3,1药品稳定可靠
泡罩包装的板块与板块、药品与药品之间互相隔离，减少甚至杜绝了药品在服用和携带过程中造成的污染，即使在运输过程中，药品之间也不会发生碰撞，使药品受到很好的保护，且稳定可靠。
1.3.2密封性好、储存期长
由于泡罩包装材料所具备的性能，使得药品在包装后的密封性和保质性好，延长了药品的保质期，最长保存期可达3～5年。
1.3.3携带和使用方便
药品泡罩包装板块尺寸小、携带方便，可手工撕裂，便于取用。
1.3.4实现少计量包装
利用泡罩实现了药品出厂前按常规药方的剂量进行包装，并用原包装卖给消费者，给患者提供了一次剂量包装。
1.3.5易实现系列化
包装泡罩包装可通过板块尺寸及铝箔画面的变化，采用统一或相近的包装要素格局对药品进行包装，从而实现药品包装系列化。
1.3.6工艺先进、高速高效、安全卫生
全自动泡罩包装联动机可实现泡罩的成型、药品填充、封合、批号打印、板块冲裁、包装纸盒成型、说明书折叠与插入、泡罩板入盒以及纸盒的封合等，药品泡罩包装全过程一次完成，既缩短了生产周期，又减少了环境及人为因素对药品可能造成的污染，减少了对药品生产过程的影响，最大限度地保证了药品及包装的安全性，符合GMP要求。
1.4药品泡罩包装的发展趋势
与国际先进技术和水平相比，我国药品泡罩包装在工艺、包装材料及生产设备等诸方面，还存在一定的差距。
为了提高竞争能力，仍需向包装水平先进的国家学习，紧跟世界药品泡罩包装的潮流，更快地发展我国药品泡罩包装，以进一步提升药品包装质量和水准。
1）完全有效地保护药品，这是泡罩包装最基本的要求；
2）用药安全、便利，在保护药品基础上，应保证使用者的安全和便利；
3）“绿色”环保包装，使用可回收再造、可降解回归自然的材料进行泡罩包装；
4）防伪的独特性和个性化，利用新技术实现泡罩包装的多样化防伪和产品品牌；
5）实现高阻隔包装，发展阻隔性优良的泡罩包装材料，以实现药品的高阻隔包装，保证药品的有效性；
6）系列化及适应OTC药品包装，清楚、分明、有效地显示药品，通过板块尺寸及画面要素变化达到系列包装，以适应OTC药品生产和经销需求。
1.5药品泡罩的包装工艺
图1为药品泡罩包装工艺流程。
1.5.1薄膜输送
完成泡罩包装的设备是一种多功能包装机，各个包装工序分别在不同的工位上进行。
包装机上设置有薄膜输送机构，其作用是输送薄膜并使其通过上述各工位，完成泡罩包装工艺。
国产各种类型泡罩包装机采用的输送机构有槽轮机构、凸轮-摇杆机构、凸轮分度机构、棘轮机构等，可根据输送位置的准确度、加速度曲线和包装材料的适应性进行选择。
1.5.2加热
将薄膜加热到能够进行热成型加工的温度，这个温度是根据选用的包装材料确定的。
国产泡罩包装机的加热方式有辐射加热和传导加热2种，如图2所示。
大多数热塑性包装材料吸收3.0～3.5μm波长红外线发射出的能量，因此最好采用辐射加热方法。
1.5.3成型
成型是整个包装过程的重要工序，泡罩成型方法可分为以下4种：
1）吸塑成型（负压成型）利用抽真空将加热软化的薄膜吸入成型模的泡罩窝内，形成一定几何形状，完成泡罩成型。
吸塑成型一般采用辊式模具，成型泡罩尺寸较小，形状简单，泡罩拉伸不均匀，顶部较薄。
2）吹塑成型（正压成型）利用压缩空气将加热软化的薄膜吹入成型模的泡罩窝内，形成需要的几何形状的泡罩。
吹塑成型多用于板式模具，成型泡罩壁厚比较均匀，形状挺括，可成型较大尺寸泡罩。
3）冲头辅助吹塑成型——借助冲头将加热软化的薄膜压入模腔内，当冲头完全压入时，通入压缩空气，使薄膜紧贴模腔内壁，完成成型加工工艺。
冲头辅助成型多用于平板式泡罩包装，通过合理设计可获得均匀、尺寸较大、形状复杂的泡罩。
4）凸凹模冷冲压成型——当采用包装材料的刚性较大（如复合铝）时，热成型方法显然不能适用，而是采用凸凹模冷冲压成型方法，即凸凹模合拢，对膜片进行成型加工，其中空气由成型模内的排气孔排出。
1.5.4充填
泡罩包装机配有自动充填装置，将物料送入已成型的泡罩内。
物料充填区必须有足够长度，便于操作人员操作和检验。
1.5.5热封
成型膜泡罩内充填好物料，覆盖膜即覆盖其上，然后将两者封合。
其基本原理是使覆盖膜内表面加热，然后加压使其与泡罩材料紧密接触，形成完全焊合，所有这一切是在很短时间内完成的。
热封有2种形式：
辊压式和板压式。
1）辊压式：
将准备封合的材料通过转动的两辊之间，使其连续封合。
然而，包装材料通过转动的两辊之间并在压力作用下停留的时间极短，若想得到合格热封，必须使辊的速度非常慢或者包装材料在通过热封辊前进行充分预热。
2）板压式：
当准备封合的材料到达封合工位时，通过加热的热封板和下模板与封合表面接触，并将其紧密压在一起进行焊合，然后迅速离开，完成一个热封工艺循环。
板式模具热封包装成品比较平整，封合所需压力大。
热封板（辊）的表面用化学铣切法或机械滚压法制成点状或网状的网纹，以提高封合强度和包装成品外观质量。
但更重要的一点是，在封合时起到拉伸热封部位材料的作用，从而消除收缩皱褶。
需要注意的是，防止在热封过程中戳穿薄膜。
1.5.6打批号
药品泡罩包装机的行业标准中明确要求包装机必须有打批号装置。
包装机打印批号一般采用凸模模压法印出生产日期和批号。
打批号可在单独工位进行，也可以与热封、压撕断线同工位进行。
1.5.7冲切
冲切是泡罩包装工艺的最后一道工序，是将热封好的膜片冲切成规定尺寸的板块成品。
2固体剂型药品泡罩包装设备及发展
自动包装设备的发展历程已从第1代发展到了第4代。
第1代特征为机械自动化，主要由1个主电机、齿轮箱、链条等构成，用以传递动力和扭矩。
第2代特征为基本机械自动化技术和关键运动伺服控制相结合。
第3代特征为全电子伺服控制，可保持多轴运动精确同步，可变速操作，灵活性强，精确度高，应用广泛。
其中，第4代包装设备的发展趋势主要有：
具备标准的软硬件，并可扩展。
如MES系统（ManufacturingExecutionSystem——生产制造执行系统）多用于生产现场，作为ERP资源计划系统的执行部分，可以将生产现场的数据反馈到ERP系统中完全集成操作；
在线集成，进行简化的操作和诊断方法、加工和包装过程的集成；
应用分布式智能技术，提高生产力，提高可靠性和稳定性，并加强通讯能力。
可以说，世界上绝大多数的国家都非常重视包装设备（系统）的发展。
如德国包装机械制造商通过实施5大措施以适应客户需求：
a）大力提高工艺流程自动化程度；
b）提高生产率，降低工艺流程成本；
c）适应变化，设计柔性和灵活性强的设备；
d）提供成套设备，进行一条龙服务；
e）普遍使用计算机仿真设计技术。
美国包装机械业则提倡：
a）包装机械的自动化；
b）包装机械的高效率化，节能化；
c）包装趋向多样化，发展多用途化；
d）提供更方便、更安全的包装；
e）应用新技术。
因此，同属包装设备范畴的药品包装机械（设备）的发展方向为自动化、高效节能、多元化、智能化。
而铝塑泡罩包装机是典型的常用药品包装设备，下面即从自动化、高速化、多元化、智能化等方面，结合具体实例，介绍铝塑泡罩包装机的发展历程。
2.1自动化发展
随着药品生产对铝塑泡罩包装机在速度和精度方面的要求进一步提高，设备通过智能控制及增加软件比例，实现了设备在灵活性、稳定性和可靠性方面的技术提升，如专用包装机器人的使用等。
通过对包装设备结构成本进行分析，慕尼黑技术大学的教授KlausBender博士曾预测：
到2010年，设备的结构成本60%用于软件，机械和电子部分大约各占20%。
事实上，今天的设备结构成本40%用于软件，20%是电子部分，另外的40%是机械部分。
所以，要实现设备自动化，关键是发展软件，要通过软件改变和简化机械及传动结构。
2.1.1高速化发展
生产利润的增长和成本的降低与生产效率的提高是分不开的，而高速的设备运行、快速的生产转换和清洁则是提高生产效率的保证。
为尽可能提高生产速度，缩短辅助时间，在铝塑泡罩包装生产过程中，其发展方向将是使用快速释放工具更换尺寸件，甚至无需工具即可更换尺寸件“即插即用（PlugandPlay）”。
图6为IMA公司特别为注射器、安瓿、小瓶和小化妆品的包装而设计的C102型泡罩包装机，其泡罩深度为25～40mm，产量可达160板/min，它凭借极具竞争力的运行速度和快速的尺寸型号变化而得到广泛应用。
图7为IMA公司C80R型泡罩包装机，其泡罩尺寸为3～12mm，产量可达400～600板/min，效率高，而且转换快。
图8为LogicTPS公司HM400型泡罩包装机，该机最长转换时间不超过20min，因为它采用“伺服电机控制+工业个人电脑管理”的机制，能方便实现自动重置原来设定的参数。
泡罩快速中心300生产线因其模具的调整更换时间只需20min，所以，其生产率可以达到300板/min和300盒/min。
Giant1型泡罩包装生产线也可实现350板/min和175盒/min的生产效率。
而图9所示的IMA公司新型的C80HS-A96泡罩装盒一体机的生产率可达700板/min和500盒/min。
基于连续运行概念的C96-A96生产线可达1300板/min和450盒/min的高效率，因为它具备最短的转换和清洗时间。
2.1.2多元化发展
为适应产品的多元化发展，铝塑泡罩包装机应具有良好的柔性和灵活性，以实现多品种灵活快速转换，提高利润，降低维护成本，提高效率。
其具体体现在：
量的灵活性———既能包装单个产品，也能适应不同批量产品的包装；
构造的灵活性———整台设备采用单元组成，换用一个或几个单元，即可适应产品的变化；
供货的灵活性———采用单元组合，有多个进料口、多种不同的折叠包装形式等。
铝塑泡罩包装机的多元化发展可通过模块化和标准化实现。
IMA公司C80R型泡罩包装机，其工作组采用模块化分离设计，以实现最大限度的灵活性，操作方便，从而使产品转换快、效率高，适应各种包装材料。
Giant1型泡罩包装生产线，采用模块化设计和灵活的标准通用下料系统，以适应多种产品（类型、形状、尺寸、性状等）、多种材料（铝塑、ALCAR膜等）的包装，甚至在1个泡罩板上生产2种不同的片剂。
Uhlmann公司的泡罩快速中心300生产线，模块组合灵活，模具种类少（12套小模具）、重量轻（重量在10kg以内），且能够完成不同形状药品的泡罩包装，配有多种多样的上料系统，实现药品充填率达99.9%。
C96-A96生产线也是采用标准模块组合，实现了高度灵活性和快速转换，可以实现2个或3个车道的工作切换。
由此可见，模块化技术的应用在铝塑泡罩包装机的多元化发展中起到了关键作用。
图10为IMA模块化设计案例，它带有锁定系统，能正确定位和防止松动，可直接安装，无需调整（即插即用），保证部件的装配、测试、验证和校准的准确性。
实现铝塑泡罩包装机多元化发展的另一关键要素是输送供料系统的改进。
例如，在1台泡罩包装机上安装多个喂料器，可以将不同产品填装到1个泡罩进行包装；
在1个喂料器上设立分料斗可以实现单个喂料器的多产品供给。
Electro-Mec公司采用单一的进给管（喂料器）实现标准圆形双凸片、扁形或椭圆形片、多面形片的包装，并可减少产品误填的概率，使药物填充速度增加20%以上。
LogicTPS公司采用倾斜振动喂料器实现椭圆形药片喂料，使产量提升至150盒/min（刷盒式喂料时产量为80盒/min）。
图11为IMA公司的泡罩进料系统，它是建立在连续运动的基础上，可用于不同形状、不同尺寸甚至不同公差的产品，对冷、热成型材料都可适用，有效率可达99.9%。
2.1.3智能化发展
随着科学技术的发展，包装机械不仅可以提供更高的产量和更强的设备柔性，还增加了许多新特性，如远程维护及远程诊断、与公司ERP系统进行集成、对生产数据的评估、故障自动诊断和自动恢复、自动化技术（AT）与信息技术（IT）之间建立起通讯等，这些功能的实现与在线检测及控制技术的应用有密切关系。
1）光电检测
图12为带有缺片检验与排除的片剂PTP包装工序。
在缺片检验器的传感元件中，投光器、受光器互相对向安置。
检验器有2种传感元件，一种是可以透过膜片的穿透型传感器，如图13（a）所示。
检验时，片剂能将光源遮断，从而检测出有无片剂。
穿透型传感器适合于铝膜封合前检验。
另一种是反射型传感器，如图13（b）所示。
检验时，投光部要与受光部保持一定角度，以使投光刚好入射在铝膜板上进而反射到受光器上。
反射型传感器适合于封合后的检验。
2）机器视觉检测
机器视觉系统是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布、亮度和颜色等信息，转变成数字化信号；
图像系统对这些信号通过各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场设备的动作。
机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。
在自动化生产领域，灵活、精准的机器视觉系统，可以对产品进行检测，对生产实施监控。
在泡罩包装生产过程中，当药粒包装进入泡罩后，必须保证所有泡罩内的药粒都是完好无损的，如图14所示。
由于高速包装生产线上的产品放置位置具有很大的随机性，这就需要生产线匹配视觉系统和输送带跟踪系统，以对包装产品进行100%的质量检验，如图15所示。
图16为集成在IMA公司铝塑泡罩包装机（生产线）上的视觉质量检测控制系统布局，它能保证药品包装的精度和质量。
产品生产的每一个关键阶段，如材料成型、加料、密封，以及装盒、标签甚至裹包等，都在机器视觉检测和控制范围内，从而保证铝塑泡罩包装全过程的质量控制。
除了上述介绍的自动化、高速化、多元化、智能化等发展趋势外，铝塑泡罩包装机也将在安全、节能、环保等方面得到重要的发展，以尽力保护设备操作者和产品消费者的人身安全，尽可能减少能源的消耗，最大限度地降低生产过程对环境的不利影响。
2.2智能伺服
图1为某型号铝塑泡罩包装机基于凸轮的传动结构，其在塑膜传送过程中会累积误差，导致塑膜定位不准，影响药品包装质量。
图2为基于伺服系统的传动结构，相对于凸轮传动结构，它具有快速、灵活、定位精确的特点。
2.3成套连线
图3为IMA公司Giant1型泡罩包装生产线，通过泡罩包装机和纸盒包装机的集成，使泡罩包装和装盒获得最佳效率。
图4为德国Uhlmann公司泡罩快速中心300生产线，是由1台吸塑泡罩机和1台纸箱包装机优化整合而成的1条生产线，其伺服控制的生产线长度接近8m，可安装使用跟踪查询系统，实现毫无漏洞的药品供应链的可追溯性。
图5为IMA公司的C96-A96生产线，它基于连续运行的概念，通过电脑辅助使每个工作格式设置存储在计算机中。
3国外最新“钱夹式”泡罩包装及其设备
在泡罩装盒充斥市场的今天，“钱夹式”包装的出现无疑给
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