제약회사 타정기 이론 드웰타임 Dwell time

정제를 타정 할 때 터렛의 속도를 올리면 단단한 정제를 얻는 대신 쉽게 부스러지는 경우가 생길 때가 있다. 로터리 방식의 타정기의 구조적인 특성 때문에 생기는 이 현상은 드웰타임(dwell time)이라는 용어로 잘 알려져 있다.

 

드웰타임 이란 무엇인가?

드웰타임(Dwell time)의 사전적 뜻은 체류시간이다. 상펀치와 하펀치가 압력롤을 지나면서 실제 가압이 이루어지는 동안의 시간을 말한다. 

정제를 타정할때 압력롤이 상하 펀치헤드를 누르는 즉  가압하는 힘도 중요하지만 가압하는 시간도 함께 중요하다.

가압하는 힘은 정제를 이루는 과립의 포뮬레이션의 특성에 따라 다르다. 가압의 힘이 포뮬레이션의 특성치 이상으로 과하게 되면 오히려 정제는 깨질 수도 있다. 따라서 가압의 힘은 높은 것이 무조건 좋은 것은 아니다. 

 

드웰타임의 중요성

반면 드웰타임은 길수록 좋다. 과립을 가압하면 부피가 축소되며 소성변형이 발생한다. 그러나 가압시간이 충분치 않았을 때 과립은 다시 원래의 부피로 돌아가려는 성질 즉 탄성회복 현상이 생길 수 있다. 드웰타임은 정제가 만들어지는 과정인 소성변형과 탄성변형 사이의 경계에서 중요한 역할을 하게 된다.

로터리 회전방식의 제약 타정기에서 가압하는 힘은 로드셀이라는 센서로 확인하게 되는데 드웰타임은 측정이 어렵다. 따라서 드웰타임을 알기 위해서는 간단한 계산식을 사용한다.

 

드웰타임을 계산해 보자

드웰타임을 구하기 위해서는 다음의 세 가지 정보가 필요하다.

1. 터렛의  유효직경인 PCD : Pitch Circle Diameter
2. 터렛의 속도를 나타내는 분당 회전수 RPM : Revolutions Per Minute
3. 펀치헤드의 편면구간의 거리 HFD : Head Flat Diameter

기초 물리학에서 거리를 속도로 나누면 시간을 구할 수 있듯 같은 방식으로 드웰타임을 계산할 수 있다.

터렛의 속도는 PCD x ㅠ x RPM으로 구할 수 있다. RPM은 분단위인 반면 드웰타임은 초단위 이므로 여기에 60으로 나누어 m/s 를 단위로 하는 속도값을 구한다.

이제 HFD를 속도로 나누면 드웰타임이 계산된다.

 

예를 들어 RPM이 20이고 PCD가 0.5m 그리고 HFD가 30밀리미터 (0.03미터)라면

0.03 / (0.5 x ㅠ x 20 / 60) = 0.057초 즉 57밀리초로 계산된다.

RPM이 20에서 40으로 두 배가 되면 드웰타임은 절반으로 줄어드는 것을 알 수 있다.

반면 드웰타임은 HFD 즉 헤드플렛직경에는 비례해서 늘어난다는 사실도 함께 알 수 있다.

 

요약정리

• 드웰타임은 펀치에 압력을 가하는 동안의 체류시간으로 정의한다.
• 드웰타임을 늘리기 위해 사용자가 바꿀 수 있는 것은 RPM과 HFD 뿐이다.
• RPM을 줄이면 생산성이 저하되므로 결국 HFD를 늘리는 방법으로 접근해야 한다.