Линия полного цикла для производства одноразовых шприцев и игл

Линия полного цикла для производства одноразовых шприцев и игл

1. Общие положения  проекта
1.1. Предмет проекта. Максимальная производительность данной линии составляет 20 000 000 миллионов одноразовых шприцев и игл в год при графике работы 1-3 смены в день. Данные показатели производства могут быть легко увеличены после того, как рабочий персонал приобретет достаточный опыт и частично увеличит кол-во оборудования.

Фото конечного продукта (шприцы на 3 и 5 мл)

2. Краткое описание
2.1.1. Одноразовые шприцы. Шприцы, производимые данной линией, состоят из трех элементов: цилиндра, плунжера и уплотнительной манжеты. Цилиндр представляет собой трубку c двумя отверстиями – большим для плунжера и малым с подыгольным конусом для иглы. Плунжер представляет собой шток поршневого типа со слегка конусообразным наконечником, который обеспечивает надежное соединение с иглой. Объем раствора внутри шприца обозначается градуировкой на цилиндре. Эти линии могут быть в миллилитрах или долях миллилитра в зависимости от емкости шприца. Уплотнительная манжета изготавливается из эластомерных материалов, которые являются полностью безопасными и не содержат латекса. Линия по производству эластомерной манжеты может быть исключена или изменена, если заказчик предпочтет использовать другие материалы. Линия по производству шприцев включает в себя процессы литья под давлением (термопластавтоматы), сборку, упаковку и стерилизацию шприцев. Производственная линия соответствует Международным стандартам с использованием автоматического и полуавтоматического оборудования, а выпускаемая продукция соответствует корейским стандартам KSP3004-1986, KS P3001-1985 и I.S.O. 7886-1: 1993 (для одноразовых шприцев) и 7864-1: 1993 (для одноразовых игл).

2.1.2 Одноразовые иглы. Медицинская игла состоит их трех частей: головки иглы, трубки  и защитного колпачка. Один конец иглы заострен, а другой прикреплен к головке для присоединения к шприцу. Трубка иглы представляет собой  длинную тонкую металлическую трубку со скошенным и заостренным концом.
Размеры иглы определяется ее длиной и диаметром. Длина иглы измеряется в дюймах или миллиметрах,  начиная от стыка головки иглы с трубкой до верхней точки среза. Диапазон длин игл составляет от 1/2 до 2 дюймов (25-50 мм). Некоторые иглы для специального назначения могут быть длиннее или короче. При производстве медицинских игл очень важен процесс заточки, так как качество иглы определяется ее остротой. Введение иглы в вену представляет собой процесс разрезания мягких тканей, эффективность которого определяется остротой и геометрией среза иглы. Существует множество разных видов заточек для игл. Наиболее популярным считается стандартная заточка, которая называется «Lancet Point». Обычно стандартный срез иглы имеет три грани: первая грань, которая сформировывается при заточке трубки под определенным углом и двух боковых граней, которые являются результатом последующей шлифовки с каждой стороны первой грани для получения острия иглы и режущей кромки. Длина среза иглы - это наибольшее расстояние среза, замеренное от верхнего кончика иглы до ближайшей области заточки.  Длина бокового скоса иглы измеряется между стыком боковой грани, внешней поверхностью трубки и верхнего кончика иглы. Обычно угол среза составляет 12-15°, который обеспечивает создание острой и  режущей кромки. Трубка иглы представляет собой полую тонкую трубку из нержавеющей стали, у которой  один конец тупой, а второй заострен. Сборка игл производится путем присоединения трубки к головке иглы.   
2.3.1 Описание. Требования к трехкомпонентным одноразовым шприцам: Шприцы и иглы предназначены для одноразового использования и поставляются в собранном виде – игла надета на шприц.
2.3.2 Общие положения:1. Составные элементы. Шприц с надетой иглой должен включать в себя цилиндр, плунжер, уплотнительную манжету и иглу. Игла состоит из трубки, изготовленной из нержавеющей стали, головки и защитного колпачка. Все элементы шприца должны быть выполнены из нетоксичных и не пирогенных материалов, а также не должны иметь каких-либо дефектов.
2. Стерильность. Все шприцы должны быть упакованы в индивидуальную герметичную упаковку.
3. Биологическая безопасность. Все материалы должны пройти биологические испытания.
2.3.3 Цилиндр. Цилиндр должен быть прозрачным, без заусенцев и дефектов на внутренней поверхности.
Маркировка и логотип печатаются на наружной поверхности цилиндра.
2.3.4 Плунжер. Плунжер изготавливается из полипропилена.
2.3.5 Уплотнительная манжета. При выполнении инъекции движение уплотнительной манжеты должно быть плавным и без рывков. Для этого в качестве смазки используется силиконовое масло. Также движение уплотнительной манжеты внутри цилиндра должно пройти испытание на герметичность.
2.3.6  Конусный наконечник шприца. Подыгольная конусность наконечника шприца должна составлять 6%. При испытании шприцев, на стыке наконечника и головки иглы не должно быть никакой протечки.
2.3.7 Трубка иглы. Срез трубки иглы должен быть достаточно острым. Не допускается наличие никаких признаков коррозии. Поверхность трубки должна быть покрыта силиконовой смазкой, чтобы уменьшить сопротивление и увеличить силу проникновения при выполнении инъекции.
2.3.8 Головка иглы. Головка иглы должна иметь конусность 6%.
2.3.9 Прочность соединения между трубкой и головкой иглы. Прочность соединения должна проверяться в соответствии со стандартом  ISO 7864.
2.3.10 Защитный колпачок. Защитный колпачок должен быть полупрозрачным и легко сниматься.
2.3.11 Виды шприцев. Существует 2 типа шприцев. Один из них Luer Slip, который имеет стандартный тип наконечника, а другой  - Luer Lock (тип винта). Заказчик может выбрать любой из них в соответствии с требованием рынка.

                                        LuerSlip                                                                                                                                                                                            LuerLock

2.3.12 Цвет головки иглы. Головка иглы должна быть равномерно окрашена в соответствии со стандартом ISO или государственным стандартом страны заказчика.
2.3.13 Покрытие иглы силиконом. Трубка иглы должна быть покрыта силиконовым маслом для уменьшения сопротивления при выполнении инъекции.
2.3.14 Индивидуальная упаковка. Все шприцы должны иметь индивидуальную блистерную упаковку из медицинской бумаги и полимерной пленки. Инсулиновые шприцы не имеют индивидуальной упаковки, но каждый шприц для поддержания стерильности, запечатан при помощи двух защитных колпачков. Одна полиэтиленовая упаковка вмещает 10 инсулиновых шприцев.
2.3.15 Диаметр и длина игл. Соотношение длины и диаметра  должно соответствовать рыночному спросу. Обычно используется следующее соотношение:

3.1 Конструкция изделия

3.2 Годовая производительность
1. Шприцы

2. Иглы

3. 3 Упаковка

*Упаковка продукции в соответствии с требованиями рынка

3.4 Режим работы

Кол-во смен в день: 1-3 смены
Кол-во рабочих часов в одну смену: 8 часов
Кол-во рабочих часов в день: 8 – 24 часа
Кол-во рабочих дней в месяц/год: 21 день в месяц/250 дней в год
Общее время простоя оборудования формируется из: 1. Предварительного прогрева станков. 2. Запуска производства. 3. Настройки и установки станков. 4. Смены прессформ или вспомогательного оборудования 5. Сбоя в электроснабжении. 6. Выхода станков из строя. 7. Очистки станков от излишков масла и прочих отходов производства
4. Описание технологического процесса и производительности оборудования. Одноразовые шприцы и иглы производятся в соответствии с корейским стандартом, а также стандартом ISO. Цилиндр, плунжер, головка иглы и колпачок изготавливаются из полипропилена. Уплотнительная манжета изготавливается из эластомера. Трубка иглы изготавливается из нержавеющей стали AISI 304 (SUS 304) в соответствии с корейским стандартом и стандартом ISO.
4.1 Производство одноразовых шприцев. Сырье, используемое для производства одноразовых шприцев хранится на складе в гранулированном виде. Гранулы из мешков засыпаются в контейнеры и далее транспортируются в машину для литья под давлением (термопластавтомат). В процессе засыпки сырья, контейнеры полностью защищены от попадания грязи и посторонних предметов.
4.1.1. Литье под давлением. Гранулы засыпаются в бункер термопласт автомата для дальнейшей пластификации. Пластифицированный материал поступает под давлением в закрытые прецизионные прессформы. Система водяного охлаждения, связанная с прессформой, охлаждает пластифицированный материал, который становиться соответствующим элементом шприца - плунжером, головкой иглы или защитным колпачком. По истечению положенного времени охлаждения, прессформа открывается гидравлически и готовые детали извлекаются. Отдельные элементы шприца хранятся в специальных контейнерах в течение 24 часов для последующего охлаждения и сужения до требуемых размеров.
4.1.2. Печать градуировки. После охлаждения цилиндры транспортируются к печатному станку для нанесения градуировочной шкалы, а плунжеры на сборочную линию. Цилиндры помещают на подающий транспортер, который доставляет их к барабану печатающего устройства и далее с помощью калиброванного железного валика шкала наносится на поверхность цилиндра.
4.1.3. Сборочная линия. Цилиндр с градуировочной шкалой, плунжер и уплотнительная манжета автоматически транспортируются и загружаются в сборочную линию. На данном этапе прокладка одевается на плунжер, который вставляется в цилиндр, а затем игла необходимого размера одевается на шприц.
4.1.4. Индивидуальная блистерная упаковка. После сборки готовые шприцы складываются в блистерную упаковку из полимерной пленки, пригодной для термоформования, а также в газопроницаемую бумагу, которая полностью защищена от проникновения бактерий. Полимерная пленка и бумага в виде рулонов устанавливаются на упаковочной машине.
Подготовка к упаковке начинается с размотки и подачи рулонной пленки в прессформу блистерной упаковочной машины, где происходит формовка ячеистых контейнеров с помощью вакуумной вытяжки.  
В процессе упаковки шприцы автоматически помещаются в ячеистые контейнеры и накрываются вкладным листом, после чего запечатываются и стерилизуются. После термоформования и герметизации упаковки, печатающее устройство наносит на бумагу все необходимые данные (дату производства, размер шприца, дату истечения срока годности и т.д.). Затем готовая продукция вывозится из стерильного помещения так как она уже полностью герметична.
После этого шприцы помещаются в коробки с уже напечатанной на них информацией: датой изготовления, номером партии, сроком годности и т. д. Внутренние коробки помещаются в коробки для транспортировки, на которых также содержатся все необходимые данные и затем они транспортируются в зону стерилизации.
4.1.5. Стерилизация. Шприцы, упакованные в коробки для транспортировки, транспортируются в камеру стерилизации. Процесс стерилизации осуществляется путем наполнения камеры газом окиси этилена. После того, как камера стерилизации будет загружена шприцами, дверь камеры закрывается и герметизируется. Затем в течение часа пар поступает в камеру, в которой поддерживается необходимый уровень влажности 60-80% и температуры 40-50°С. По истечении этого времени, требуемая влажность и объем газа окиси этилена поступают в камеру стерилизации через испаритель. После заполнения камеры необходимым объемом газа, подводящие патрубки к камере перекрываются и начинается 6-часовой процесс выдержки. Остаток вакуума, в камере обеспечивает полную блокировку двери. В процессе выдержки давление вакуума незначительно увеличивается. По истечении этого времени, с помощью вакуумного насоса камера снова вакуумируется до 0,05 Мпа и удаляется основной объем окиси этилена. Свежий воздух поступает в камеру через фильтр. При достижении необходимого уровня давления остаточный газ удаляется из камеры. Данный процесс повторяется дважды. На третьем этапе в камеру подается свежий воздух до момента нормализации давления. По окончании цикла стерилизации шприцы вывозятся на склад готовой продукции.
4.2. Производство одноразовых игл:1. Связка трубок в обойму и усадка по диаметру. Определенное кол-во трубок из нержавеющей стали собирается в одну связку при помощи полимерной пленки или хомутов.
2. Резка трубок. При помощи автоматического отрезного станка данная связка разрезается на трубки требуемой длины.
3. Удаление заусенцев. Для удаления заусенцев после резки необходима обработка внутренней и внешней поверхностей трубок с использованием вращающейся щетки из нержавеющей стали, которая перемещается в любом направлении и оборудована таймером.
4. Промывка. Посторонние предметы от разрезанных трубок удаляются при помощи моечной машиной высокого давления, затем пленка или пластиковые хомуты удаляются.
5. Заточка трубок (очистка). Разрезанные трубки вместе с керамическими гранулами и чистящим средством помещаются в барабанную машину для очистки и полировки.
6. Разделение. После процесса заточки, при помощи сепаратора происходит разделение трубок и керамических гранул.
7. Подготовка заготовок игл к обмотке лентой. Заготовки игл равномерно раскладываются и подготавливаются для загрузки в машину для оклеивания лентой.
8. Процесс оклеивания заготовок игл липкой лентой. После сушки заготовки игл выравниваются параллельно друг друга и транспортируются в бункер машины для оклеивания лентой и дальнейшей заточки среза будущих игл. Использование мерных барабанов с пазами обеспечивает равномерный забор и дальнейшую выгрузку заготовок игл в блок оклеивания лентой. После этого, на поверхность заготовок игл наклеивается клейкая лента, которая будет удерживать их во время заточки. После чего лента с заготовками игл разрезается на отрезки длиной по 30 см.
9. Заточка заготовок игл. Полученные ленты с заготовками игл транспортируются в бункер загрузки автоматического заточного станка. Один конец заготовки затачивается и отрезается согласно стандартам страны заказчика. Заточка и выполнение среза иглы происходит автоматически. После завершения цикла, координатно-шлифовальный станок возвращается в исходное положение. Станок для автоматической заточки заготовок игл предназначен для трехгранной заточки, используемой для одноразовых игл, катетеров, наборов игл типа «бабочка» и т. д.
10. Шлифование. При использовании измельченных гранул происходит удаление грязи и посторонних примесей с поверхности заготовок игл.
11. Электролиз трубок игл. После завершения процесса шлифования заготовки игл становятся трубками игл. Полировка и промывка поверхности трубок игл осуществляется при помощи электролизной машины. Данная обработка повышает остроту среза, а также полностью устраняет остаточные заусенцы на поверхности трехгранной заточки.
12. Ультразвуковая чистка. Все трубки иглы проходят ультразвуковую чистку, очистку горячей водой, водой под высоким давлением и при необходимости некоторыми химическими жидкостями.
13. Контроль качества. Заточка среза иглы проходит контроль. Некачественные иглы отбраковываются.
14. Сборка игл. Головки игл, трубки и защитные колпачки собираются при помощи машины для автоматической сборки. На этом этапе также выполняется силиконизирование трубки иглы. Далее собранные иглы транспортируются на линию упаковки или сборочную линию шприцев.
4.3 Производительность. 4.3.1 Заточка среза иглы (производство трубки иглы). Игольчатая заточка используется для медицинских комплектующих из нержавеющей стали, в первую очередь игл для подкожных инъекций и режущих инструментов. В процессе заточки иглы ее срез затачивается за один проход. Согласно международным стандартам, медицинские инструменты из высоколегированной и нержавеющей стали должны быть остро заточены. Для выполнения качественной заточки важно не только высокоточное оборудование, но и квалифицированный персонал. После процесса заточки, трубка иглы транспортируется в секцию шлифовки для удаления заусенцев. Срок службы шлифовального диска и отсутствие заусенцев на готовом изделии являются важными критериями процесса заточки. После шлифовки, режущие кромки внутри и снаружи должны быть без заусенцев, в противном случае, это может вызывать болезненные ощущения у пациентов. Устройство для шлифовки закреплено на заточном станке.
Производительность линии заточки игл

Необходимое кол-во машин по заточке игл:
23G: 10 000 000 шт ÷ 432 000 шт = 23.1 смена                                                              22G: 10 000 000 шт ÷ 368 000 шт = 27.2 смена
Итого, общее кол-во рабочих дней: 50.3 смены ÷ 250 дней = 0.20  = 1 машина
4.3.2 Сборка игл. Данная линия позволяет производить иглы различных размеров. Срез игл должен быть без дефектов. Трубка иглы и пластмассовые детали (головка и защитный колпачок) подаются, направляются, собираются, склеиваются, силиконизируются на машине по сборке игл и проходят контроль качества. Бракованные иглы пневматически выбрасываются в мусорный бак, а готовые иглы скапливаются, а затем транспортируются в лотки в качестве конечной стадии сборки.
Производительность линии сборки игл

Необходимое кол-во машин: 20 000 000 шт ÷ 500 000 шт = 40 дней =1 машина
4.3.3 Процесс литья под давлением. Каждый элемент шприца и иглы, т.е. цилиндр, плунжер, уплотнительная манжета, головка иглы и защитный колпачок, изготавливаются методом литья под давлением. Подготовленные расходные материалы (полипропилен и т.д.) подаются в термопластавтомат. Готовые элементы шприца упаковываются в подходящую полимерную тару и транспортируются на склад.

Производительность термопластавтоматов и прессформ

Необходимое кол-во термопластавтоматов и прессформ

Общее кол-во рабочих дней (Цилиндр и плунжер): 216 дней
Общее кол-во рабочих дней (Уплотнительная манжета): 64.4 дня
Общее кол-во рабочих дней (Колпачок и головка иглы): 91.5 дня
Необходимое кол-во термопластавтоматов: 3 машины
1). Усилие смыкания прессформы 170~200 т для производства цилиндра и плунжера; 216 дней÷250 дней = 0.86=1 машина, 4 прессформы. 2). Усилие смыкания прессформы 130~150 т для производства уплотнительной манжеты; 64.4 дня÷250 дней = 0.26=1 машина, 2 прессформы. 3). Усилие смыкания прессформы 130~150 т для производства головки иглы и колпачка; 91.5  дня÷250 дней = 0.37=1 машина, 4 прессформы.
Необходимое кол-во прессформ = 10 шт

Вес прессформ около 5000 кг
Срок службы одной прессформы - при правильном использовании 8-10 лет (5 000 000 выстрелов)
Время замены одной пресс формы: 30 мин
4.3.4 Печать градуировочной шкалы. Градуировочная шкала и логотип печатаются на наружной поверхности шприца с помощью автоматической печатной машины.

Необходимое кол-во машин: 2. При производстве шприцев объемом 2 и 3 мл применяют одни и те же прессформы и машины. В процессе печати шприцы маркируются согласно соответствующей шкале.
4.3.5. Сборка шприцев. Каждый элемент шприца - цилиндр с нанесенной на него шкалой, плунжер, уплотнительная манжета и игла подается на сборочную машину. Каждая деталь собирается автоматически. На данном этапе также выполняется силиконизирование цилиндра.
Производительность машины по сборке шприцев

Необходимое кол-во машин: 2
4.3.6 Индивидуальная блистерная упаковка. Готовые шприцы автоматически подаются в загрузочный бункер блистерной упаковочной машины и затем транспортируются на упаковку в транспортировочные коробки.
Производительность упаковочной машины

Необходимое кол-во упаковочных машин: 3 мл: 10 000 000 шт ÷147 840 шт = 67.6 смен = 1 машина
                                                                                  5 мл: 10 000 000 шт ÷134 400 шт = 74.4 смен = 1 машина
Итого, общее необходимое кол-во машин: 1). Упаковочная машина с системой автоматической подачи шприцев 2/3 мл. 2). Машина для автоматической подачи для шприцев 5 мл.
4.3.7 Стерилизация. Стерилизация шприцев происходит в специальной камере путем ее наполнения газом окиси этилена. После стерилизации шприцы проходят бактериологическим и биологическим испытаниям. Для этого партия образцов берется в соответствии с определенным планом. Если результаты всех испытаний покажут, что готовые шприцы являются стерильными и качественными, то принимается решение о выводе продукции на рынок. Один цикл стерилизации занимает 7~8 часов. За один день проходит два цикла.
Вместимость стерилизационной камеры объемом 6 м³

Необходимое кол-во стерилизационных камер:
1). 2/3 мл: 10 000 000 шт ÷240 000 шт = 41.7 дней. 2). 5 мл: 10 000 000 шт ÷164 000 шт = 61 день
Общее кол-во рабочих дней: 102.7÷250= 0.41 = 1 камера объемом 6 м³
5. Общие требования к организации производства. 5.1 Необходимая площадь. Заводу с производительностью 20 000 000 миллионов шприцев и игл в год необходимо производственное помещение площадью 780 м². Это площадь не включает офис, склад медикаментов, складскую комнату,  коридоры, раздевалку, душевую комнату и т. д.
Рекомендуемая площадь для каждого помещения: 1). Площадь помещения для термопластавтоматов: 120 м². 2). Площадь помещения для сборочной линии: 300 м². 3). Площадь помещения для упаковки готовой продукции: 100 м². 4). Площадь помещения для стерилизации: 100 м². 5). Площадь помещения по производству линии трубок игл: 160 м².
5.2 Производственное  помещение. Производственное помещение должно быть полностью стерильным. Необходимый уровень стерильности помещения: помещение для сборочной линии: стерильное помещение, класс cтерильности 100,000~10,000 в соответствии со стандартом ISO 14644-1 и помещение для термопластавтоматов: стерильное помещение, класс cтерильности 100 000 в соответствии со стандартом ISO 14644-1.
5.3 Энергопотребление и расход
Напряжение: 220/380В, 3 фазы
Компрессор: 8м³/мин. при давлении 6 кгс/см² (0,58 МПа)
Расход воды: не менее 2 т в день (исключая циркулирующую воду)
Максимальное потребление энергии

6. Стоимость расходов на оборудование и обслуживание
6.1 Помещение для термопластавтоматов

 6.2 Помещение сборки и упаковки

 6.3 Линия по производству трубки иглы

7. Необходимое кол-во персонала

8. Схема производственного процесса. Сырье: полипропилен (для шприца и плунжера), эластомеры (для уплотнительной манжеты), чернила для печати, силиконовое масло, газ окиси этилена, упаковочные материалы и т. д.

9. Расчет расхода и стоимости сырья для производства 1000 шт шприцев
Цены на сырье актуальны на ноябрь 2022

Одноразовые шприцы

Расчет расхода и стоимости сырья для производства 1000 шт игл
Цены на сырье актуальны на ноябрь 2022

10. Технические характеристики оборудования