Медицинское стекло. Марки и способ получения. Производство стеклянных сосудов для фармацевтической практики

Производство стеклянных трубок, применяемых для стеклодувных работ, в основном также механизировано. Сохранилось ручное вытягивания лишь в тех случаях, когда требуются трубки специального назначения (особые размеры, из стекла особого состава, трубки с эмалевой полоской и др.)

Существуют несколько способов механизированной выработки трубок. В зависимости от требований к диаметру , толщине стенок , составу массы применяют тот или иной способ. В 20-х годах ХХ века известный советский стекольщик - изобретатель С.И. Королев разработал способ механизации выработки трубок, используя для подачи стекла огнеупорное тело в виде лодочки.

Установка ля вытягивания трубок при помощи лодочки приводиться на рис.3 . лодочка имеет форму прямоугольника и изготовлена из высокоогнеупорного шамотного материала. При помощи зажимного устройства она заглублена в стекломассу. В лодочке имеется кольцевидное  
(может быть и квадратное, прямоугольное или любого сечения ) отверстие, образованное сердечником. Стекломасса выдавливается сквозь это отверстие: сначала образовывается утолщение в виде луковицы , а затем под действием вытягивающего устройства масса  тянется вверх ровной и гладкой цилиндрической трубкой на высоту до 5 м. в сопло лодочки подается сжатый воздух . на определенной высоте трубка отрезается и падает в лоток. При помощи такой лодочки , но без подачи воздуха , вытягивают не трубку , а сплошной стержень (палочки). В зависимости от диаметра трубки определяется и скорость вытягивания . которая колеблется в пределах 2-20 м/мин. На установках С.И. Королев получают трубки диаметром 3-30 мм. Чем меньше диаметр трубки , тем выше скорость вытягивания. В настоящее время этот способ применяют только доля получения специальных видов трубок в небольших количествах. Способ вертикального  вытягивания недостаточно экономичен.

Рис. 3.

Широкое промышленное применение приобрел метод горизонтального вытягивания трубок (рис. 4). Главной рабочей частью установки является «мундштук» - огнеупорного шамотный вращающийся наконечник.

Стекломасса непрерывной тонкой струей льется на сердечник—мундштук, сделанный огнеупора (шамота) и имеющий внутри канал для подачи воздуха. Сердечник непрерывно вращается, наматывая на себя стекломассу. Стекломасса постепенно сползает с сердечника в виде бесконечной трубки, оттягиваемой специальной машиной, которая одновременно нарезает трубку на куски определенной длины. Нужный диаметр дрота и толщину его стенок получают путем изменения условий вытяжки. Следует отметить, что методом непрерывного вытягивания получают и листовое стекло.

Рис.4

    Ампулы выпускаются вместимостью от 0,3 до 50 мл и с разной формой и размером капилляра в зависимости от назначения, способа наполнения и свойств ампулируемых препаратов.

    Общая схема автоматизированного изготовления ампул такова: на роторе стеклоформующего аппарата вращается 16 пар верхних и нижних патронов (рис.5). Трубки загружаются в накопительные барабаны, предназначенные для каждой пары патронов, проходят шесть основных позиций:

1. подача трубок из накопительного барабана внутрь патрона, их длина устанавливается с помощью ограничительного патрона, трубка на всех позициях остается на одной высоте, так как ее сжимает верхний патрон;

2. горелки с широким пламенем подходят к вращающейся трубке и нагревают ее до размягчения стекла, нижний патрон поднимается вверх, двигаясь по копиру, и зажимает нижнюю часть трубки;

3. продолжая движение по копиру, нижний патрон опускается вниз и благодаря этому размягченное стекло трубки вытягивается в капилляр;

4. горелка с острым пламенем подходит к верхней части капилляра, и происходит отрезка капилляра;

5. синхронно проводится запайка донышка следующей ампулы;

6. полученная ампула освобождается зажимами нижнего патрона и попадает на наклонный лоток. Трубка с запаянным донышком подходит к ограничительному упору первой позиции, и цикл работы автомата повторяется.

Рис. 5. Принцип работы полуавтомата для выделки ампул 
1 – верхний патрон; 2 – горелка; 3 – ограничительный упор; 4 – нижний патрон; 
5 – ролик; 6 – копир; 7 – горелка с острым пламенем; 8 – стеклянная трубка; 9 – готовая ампул

    Изготовление ампул этим способом имеет существенный недостаток — образование так называемых внутренних напряжений. При тепловой стерилизации в местах внутренних напряжений образуются микротрещины, обнаружить которые обычными методами контроля невозможно. После изготовления должно производиться снятие напряжений с помощью отжига ампул в специальных печах. Еще одним недостатком ампул, изготовленных данным способом, являются их герметическое запаивание в тот момент, когда внутри ампулы находится нагретый воздух, и образование в них вакуума после охлаждения до комнатной температуры. Это приводит к тому, что во время вскрытия капилляра внутрь ампулы засасывается стеклянная пыль, удалить которую довольно сложно.

    Для устранения этого недостатка разработана приставка к аппарату, располагающаяся вблизи от лотка в шестой позиции. Нагретая ампула при падении в лоток подается на приставку к автомату и вскрывается. Вскрытие происходит с помощью алмазного диска в виде круговой надсечки и надламывается под действием двух пружин. Таким способом снижается температура воздуха в ампуле, и вакуум при запаивании образовываться не будет. 
      Выработка изделий формованием. Под формованием понимают процессы, в результате которых бесформенная стекломасса становится изделием определенной формы. К способам формования относят прессование (ручное и машинное) и выдувание (ручное и машинное). На рис. 4 дана принципиальная схема прессования. В матрицу набирают определенную порцию стекла, которая при движении пуансона вниз перемещается и заполняет пространство между пуансоном и матрицей. Формовое кольцо помогает создать ровную поверхность верхнего края изделия. Матрицу делают разъемной, что позволяет легко извлечь изделие из формы. 
            Выдувание — один из самых древних и широко распространенных способов выработки стеклоизделий, позволяющих получать стеклянные сосуды разнообразных форм и размеров. Для изготовления крупных сосудов этот способ единственно возможный. 
            Технология выдувания может быть ручной и механизированной . Для производства банок, бутылей и другой массовой продукции применяют механизированное выдувание с помощью полуавтоматов или пресс-выдувание. 

Рис.6

Формование изделий производится следующим образом. В позиции 1 (рис. 6 а) порция стекломассы подается в неразъемный стакан-поддон черновой формы. В позиции 2 закрываются половинки верхней части черновой формы и начинается прессование длинным плунжером, продолжающееся в позиции 3. К позиции 4 прессование пульки заканчивается, верхние половинки формы разводятся, а стакан-поддон опускается. Удерживаемая горловым кольцом пулька (позиции 5 и 6) переносится конвейером к столу чистовых форм. При движении пульки от стола чернового формования к столу чистового формования происходит оттяжка и вторичный подогрев пульки. В зависимости от массы и вида вырабатываемых изделий этот путь можно удлинить или укоротить, передвигая стол чистового формования относительно неподвижного стола чернового формования и меняя число горловых колец. На позициях 7 и 8 пулька охватывается половинками чистовой формы, после чего начинается выдувание изделия. В позиции 9 чистовая форма раскрывается, и готовое изделие переносится (позиции 10, 11) до установки его на конвейере транспортировки к печи отжига. 
Достигнутые на автомате скорости выработки составляют 200—600 шт/мин. Наибольшая эффективность автомата достигается при выработке легковесных изделий.

Рис.7.  Схема технологической линии по производству прессовыдувных станков.(Автомат«Гартфорд-28»). 
2.5Отжиг 
             Изделия из стекла при охлаждении на воздухе оказываются непрочными из-за внутренних напряжений, возникающих между слоями стекла вследствие их не равномерного охлаждения. Для ликвидации остаточных напряжений применяют отжиг стекла.

    Отжиг — это специальная термическая обработка всего стеклянного изделия, заключающаяся в нагревании до такой температуры, при которой частицы стекла становятся подвижными, но стекло еще не размягчается, и медленном охлаждении.

    Температуру, соответствующую вязкости 1-1013П, называют верхней температурой отжига. Температуру, соответствующую вязкости около 1015 П, называют нижней температурой отжига. Весь процесс отжига делится на четыре стадии (рис.8).

    Первая стадия — нагревание или охлаждение до температуры отжига. Если изделие имеет комнатную температуру, то его постепенно нагревают, если же оно разогрето выше температуры отжига данного стекла, то его охлаждают до температуры отжига.

    Вторая стадия — выдерживание при температуре отжига ±°C до исчезновения напряжений. Чем больше размеры изделия и толщина стенок, тем длительнее выдержка его при температуре отжига.

    Третья стадия — медленное охлаждение до нижней температуры отжига. Самое главное — охлаждать с достаточно малой скоростью, чтобы не возникли новые постоянные напряжения.

    Верхняя температура отжига молибденового стекла находится при 535—540°С, до этой температуры его нагревают на первой стадии отжига и выдерживают; на третьей стадии это стекло медленно охлаждают до 410°С — нижней температуры отжига.

    Четвертая стадия — охлаждение до комнатной температуры. При падении температуры ниже нижней температуры отжига напряжений в изделии не возникает, поэтому охлаждение на данной стадии может проходить с достаточно большой скоростью, практически со скоростью остывания печи.

    Рис.8 График отжига.

Скорость нагревания на первой стадии и охлаждения на четвертой определяется размером и толщиной стенок изделий.

Отжиг ампул. Отжиг проводится в туннельных печах. Ампулы помещают в лотки капиллярами вверх и подают на стол загрузки (5) (рис. ). С помощью цепного конвейера они продвигаются через туннель, проходя поочередно камеры нагрева (2), выдержки (3) и охлаждения (4). В камерах нагрева и выдержки в верхней части размещаются газовые горелки с инфракрасными излучателями типа ГИИВ-2. Нижние чугунные плиты, составляющие под печи, обогреваются горелками инжекторного типа (7). В камере нагрева ампулы быстро нагреваются до температуры размягчения стекла 440—620 °С в зависимости от его марки и поступают в камеру выдержки, которую проходят за 7—10 мин при той же температуре. За это время происходит снятие остаточных напряжений в стекле, сгорают органические загрязнения, а стеклянная пыль вплавляется в стенки ампулы.

Далее лотки с ампулами попадают в камеру охлаждения с фильтрованным воздухом (4). В первой зоне этой камеры происходит медленное, постепенное охлаждение нагретым воздухом с температурой около 200 °С в течение 30 мин. Такие условия обеспечивают равномерное охлаждение наружных и внутренних стенок ампул. Во второй зоне камеры ампулы быстро охлаждаются воздухом до 60 °С за 5 мин и лоток подходит к столу выгрузки 6.

 

 

Рис.9 Устройство печи с газовыми горелками для отжига ампул. 1 — корпус; 2 — канера нагрева; 3 — камера выдержки; 4 — камера охлаждения; 5 — стол загрузки; 6 — стол выгрузки; 7 — газовые горелки; 8 — конвейер; 9 — кассета с ампулами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

    Медицинское стекло предназначено для расфасовки, хранения, транспортировки крови, трансфузионных и инфузионных препаратов.

    Стеклянную тару по размеру горла подразделяют на узкогорлую (с внутренним диаметром горла до 30 мм) и широкогорлую (с диаметром горла свыше 30 мм) тару/1/.

    Стеклянная тара, несмотря на жесткую конкуренцию со стороны других видов упаковки, в настоящее время остается самым массовым продуктом производства мировой стекольной промышленности, составляет почти 2/3 общего объема выпускаемого стекла имеет устойчивую тенденцию к росту/2/.

    Распространенность стеклянной тары объясняется целым рядом ее преимуществ. Изделия стеклотары гигиеничны, обладают прозрачностью, как правило, не взаимодействуют с содержимым продуктом, позволяют осуществлять герметичную укупорку, предполагают возможность поточного изготовления, технологичность и разнообразия ассортимента.

    Однако стеклянной таре присущи и некоторые недостатки: она имеет сравнительно большую массу (в сравнении с содержимым) и невысокую механическую прочность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Бобкова Н.М. Теоретические основы стеклообразования. Строение и свойства стекол: Учеб. пособие. - Мн.: БГТУ, 2003. - 135 с.
2. Волгина Ю. М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов
3. ГОСТ 1078-85 Бутылки стеклянные для крови, трансфузионных и инфузионных препаротов. Техничечские условия.
4. ГОСТ 19810-85 - Стекло медицинское. Метод определения щелочестойкости.
5. Гулоян Ю.А. Твердение стекла при формовании. - Стекло и керамика. - 2004. - №11. - С.3-7.
6. Жерновая Н.ФОнищук В.И., Минько Н.И. Физико-химические основы технологии стекла и стеклокристаллических материалов: учебно-практическое пособие. – Белгород: изд-во БегГТАСМ, 2001 г. – 101 с.
7. Технологический регламент процесса подготовки сырьевых материалов и приготовления шихты. - ОАО "Гродненский стеклозавод" - 2004.
8. Технология и стандартизация лекарств. ГНЦЛС, сборник научных трудов под ред. Акад. ИА Украины В.П. Георгиевского и проф. Ф.А. Конева.- Харьков.: ООО "РИРЕГ", 1996, 784 с.
9. Шелби Дж. Структура, свойства и технология стекла. - М.: Мир, 2006 - 386 с.
10. Ю.И. Дытнерский. Процессы и аппараты химической технологии : Учебник для вузов. Изд 2-е. В 2-х кн. Ч. 1,2. 1995.
11. http://chemistry-chemists.com/N1_2008/S1/ChemistryAndChemists_1_2008-S5-1.html
12. http://msd.com.ua/texnologiya-stroitelnogo-i-texnicheskogo-stekla-i-shlakositallov/medicinskoe-steklo/
13. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D0%BE
14. http://vb.userdocs.ru/himiya/203274/index.html?page=3
15. http://www.schott.com/russia/russian/index.html
16. http://www.sro-edinstvo.ru/meditsinskie-tovary-str33.html
17. http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/pechi-nepr-burlenie.shtml
18. http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/pechi-nepr-mal.shtml