Effect of compression modes on tablet strength and friability

Abstract

The aim of study was to determine the effect of the number of compression cycles and rotary table speed on the strength and friability of tablets. Two tablet samples manufactured on an industrial rotary pressing machine with a rotary table speed of 30 to 80 rpm were studied. Tablet strength was assessed by the breaking stress in the diametrical direction, and abrasion was measured by the percentage of mass loss during processing in a rotating drum. With an increase in the number of pressing cycles from 28,000 to 280,000, which corresponds to approximately 8 to 80 hours of machine operation, the tabletstrength decreases to 10% of the initial value of 1.02–1.52 MPa. The decrease in strength occurs according to a parabolic dependence - during the first 100,000–150,000 cycles (30–35 hours of press operation) it is insignificant, and then accelerates. Under the conditions of thisstudy, the process should be stopped after 200,000–250,000 pressing cycles, that is, after approximately 60–70 hours of press operation. An increase in the friability value was observed with increasing the compressing cycles: at the beginning of the experiment, the percentage of friability was 0.18–0.30%, at the end of the experiment it increased to 1.19–1.24%. When the rotation speed of the rotary table increases from 35 to 80 rpm, the percentage of friability of tablets increases from 0.15 to 1.24%, and the strength was decreases from initial 2.3–3.5 to 10% with linear dependence. The value of tablets friability was higher than pharmacopoeia recommendation (1%). The decrease in tablet quality is explained by product sticking to the press tool surface, increased surface roughness, friction coefficient, and adhesive strength. As a result, the outer layer of the tablet had lower strength properties and was subject to rapid destruction. The reduction in strength at a higher rotation speed of the rotary table is explained by a decrease in the holding time in the die and a higherspeed of pushing out of the tablet, which reduces the strength of its outer layers. Increased friability of the tablet affects subsequent technological operations: dust accumulates in the tablet feed channels for blister packaging, making it difficult to move them, and the tablets lose weight when applying a coating on drum machines. A decrease in the strength of the tablet leads to its fragmentation during various technological operations and storage. For the tablets used in the study, the optimum table rotor speed was 50 rpm. Increased rotation speed and productivity can be achieved by more frequent polishing of the die and punch surfaces. Метою дослідження було визначення впливу кількості циклів стиснення та швидкості обертання роторного стола на міцність і крихкість таблеток. Було досліджено дві проби таблеток, виготовлених на промисловій ротаційній пресувальній машині зі швидкістю обертання стола від 30 до 80 об/хв. Міцність таблеток оцінювали за напругою руйнування в діаметральному напрямку, а стирання вимірювали за відсотком втрати маси під час обробки в обертовому барабані. Зі збільшенням кількості циклів пресування з 28 000 до 280 000, що відповідає приблизно 8–80 годинам роботи машини, міцність таблеток зменшується до 10 % від початкового значення 1,02–1,52 МПа. Зниження міцності відбувається за параболічною залежністю — протягом перших 100 000–150 000 циклів (30–35 годин роботи преса) воно є незначним, а потім прискорюється. В умовах даного дослідження процес слід зупиняти після 200 000–250 000 циклів пресування, тобто приблизно після 60–70 годин роботи преса. Зі збільшенням кількості циклів пресування спостерігалося збільшення показника крихкості: на початку експерименту відсоток крихкості становив 0,18–0,30 %, наприкінці експерименту він збільшився до 1,19–1,24 %. При збільшенні швидкості обертання роторного стола з 35 до 80 об/хв, відсоток крихкості таблеток збільшується з 0,15 до 1,24%, а міцність зменшується з початкових 2,3–3,5 до 10% за лінійною залежністю. Значення крихкості таблеток було вищим, ніж рекомендовано фармакопеєю (1%). Зниження якості таблеток пояснюється прилипанням продукту до поверхні пресувального інструменту, збільшенням шорсткості поверхні, коефіцієнта тертя та адгезійної міцності. В результаті зовнішній шар таблетки мав нижчі міцнісні властивості і піддавався швидкому руйнуванню. Зниження міцності при більш високій швидкості обертання роторного стола пояснюється зменшенням часу утримання в матриці та більш високою швидкістю виштовхування таблетки, що знижує міцність її зовнішніх шарів. Підвищена крихкість таблетки впливає на подальші технологічні операції: пил накопичується в каналах подачі таблеток для блістерної упаковки, ускладнюючи їх переміщення, а таблетки втрачають вагу при нанесенні покриття на барабанних машинах. Зниження міцності таблетки призводить до її руйнування під час різних технологічних операцій та зберігання. Для таблеток, що використовувалися в дослідженні, оптимальною швидкістю обертання роторного стола була 50 об/хв. Підвищення швидкості обертання та продуктивності можна досягти за рахунок більш частого полірування поверхонь матриці та пуансона.