DE102016113826A1

DE102016113826A1 - Verfahren zum chemischen Vorspannen eines zylindrischen Glas-Halbzeugs oder Glas- Behälters sowie Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug und Verwendung hiervon

Info

Publication number: DE102016113826A1
Application number: DE102016113826.6A
Authority: DE
Inventors: Edgar Pawlowski; Andrea Wesp; Florian Maurer; Rajendra Redkar
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott Pharma AG and Co KGaA
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Bei Verfahren zum chemischen Vorspannen eines zylindrischen Glas-Halbzeugs, insbesondere eines Glasrohrs, oder eines Glas-Behälters zur Herstellung von Primärpackmitteln für pharmazeutische Zwecke durch Ionenaustausch, wird eine Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behältern (30) in einen Träger (15) eingebracht. Der Träger mit der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behältern (30) wird in ein Kaliumsalzbad während eines vorbestimmten Zeitraums eingetaucht, um einen Ionenaustausch in dem Kaliumsalzbad zu bewirken. Erfindungsgemäß wird während des vorbestimmten Zeitraums eine Strömung in dem Kaliumsalzbad ausgebildet, um einer Anreicherung von Ionen, insbesondere Na-Ionen, auf oberflächennahen Abschnitten der Glas-Halbzeuge oder Glas-Behälter aufgrund der Strömung entgegenzuwirken. So kann an der Grenzfläche zwischen Salzbad und Glasoberfläche stets ein optimaler Konzentrationsgradient realisiert werden, sodass die Geschwindigkeit des Ionenaustauschs wirkungsvoll erhöht werden kann und sich gewünschte Eindringtiefen und -profile zuverlässig einstellen lassen. Statt einer permanenten Strömung kann ein intermittierendes Ausbilden einer geeigneten Strömung ausreichend sein.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemischen Vorspannen eines zylindrischen Glas-Halbzeugs oder Glas-Behälters und betrifft weiter Glasbehälter oder zylindrische Glas-Halbzeuge sowie deren Verwendung als Primärpackmittel für pharmazeutische Zwecke
STAND DER TECHNIK
Glasbehältnisse oder Primärpackmittel für pharmazeutische Zwecke stehen in der Regel in direktem Kontakt mit einem enthaltenen Arzneimittel und unterliegen daher strengen Anforderungen. Diese sollen daher so beschaffen sein, dass möglichst keine physikalischen oder chemischen Einwirkungen auf den Inhalt auftreten. Die Qualität des Inhalts darf durch den direkten Kontakt mit dem Behältnis oder Primärpackmittel nicht so verändert werden, dass gesetzlich geforderte Grenzwerte überschritten werden. In jedem Fall muss sichergestellt sein, dass das Glasmaterial keine Substanzen in Mengen abgibt, die die Stabilität des Arzneimittels beeinträchtigen oder gar toxisch für den Anwender sein könnten.
An heutige Glaspharmapackmittel werden weiterhin sehr hohe Anforderungen zur Festigkeit und zur hydrolytischen Beständigkeit gestellt. Der Bruch von Glasverpackungen kann während des Transportes und/oder beim Prozessieren (z.B. Abfüllen) vereinzelt auftreten. Als besonders kritisch sind durchgehende Risse anzusehen, die die Sterilität der Behälter beeinträchtigen und die Kontamination der Arzneimittel begünstigen. Durch den Bruch und die Rissbildung entstehen extrem hohe Kosten, weil ganze Chargen gesperrt werden müssen.
Eine mechanische Spannung in Glas geht einher mit einer elastischen Verformung. Diese elastische Verformung entspricht einer Speicherung von Energie im Volumen des Glases. Insbesondere durch Zugspannungen eingebrachte Energie kann dann durch die Bildung von Rissen in der Glasoberfläche abgebaut werden. Eine niedrige zentrale Zugspannung im Glasinneren (CT: central tension), also niedrige Triebkraft für Sprödbruch, führt daher auch zu einem geringeren Risiko für Bruch.
Weiterhin sind auch Druck- und/oder Zugspannungsspitzen im Glasbehälter zu vermeiden. Eine homogene Spannungsverteilung über die Behältergeometrie ist daher in der Regel von Vorteil.
Darüber hinaus sollten Pharmaprimärpackmittel aus Glas chemisch beständig gegen Auslaugungen durch flüssige Arzneien und gegenüber der Freisetzung von Glasbestandteilen in die Arznei sein. Da es sich hierbei um Oberflächeneffekte handelt, reicht es aus, nur die Glasoberfläche zu modifizieren. Bei den Freisetzungen von Glasbestandteilen ist insbesonders die Al-Abgabe kritisch, weil die Aufnahme von Aluminium die Entwicklung der charakteristischen Betaamyloid-Plaques und damit Alzheimer begünstigen soll.
WO 2013130721 A1 offenbart einen chemisch vorgespannten Glasbehälter, mit eine Druckspannung in oberflächennahen Bereichen und Zugspannung im Volumen der Behälterwand, wobei die Zugspannung größer oder gleich 15 MPa ist, um die Bruchgefahr zu minimieren.
WO 2016025144 A1 offenbart einen Träger zum Aufnehmen von Glasbehältern bei einem Ionenaustausch-Prozess.
US 20100047521 A1 , US 8168295 B2 , US 6333285 B1 und US 6516634 B1 offenbaren Glaszusammensetzungen mit reduzierter Rissbildung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum chemischen Vorspannen eines zylindrischen Glas-Halbzeugs, insbesondere eines Glasrohrs, oder eines Glas-Behälters zur Herstellung von Primärpackmitteln für pharmazeutische Zwecke durch Ionenaustausch bereitzustellen, womit sich insbesondere eine Rissbildung weiter reduzieren lässt und eine hohe Festigkeit bei hoher hydrolytischer Beständigkeit erzielen lässt. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt sollen ein verbesserter Glasbehälter oder ein verbessertes zylindrisches Glas-Halbzeug sowie Verwendungen hiervon bereitgestellt werden.
Diese Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum chemischen Vorspannen eines zylindrischen Glas-Halbzeugs, insbesondere eines Glasrohrs, oder eines Glas-Behälters nach Anspruch 1, durch einen Glasbehälter oder ein zylindrisches Glas-Halbzeug nach Anspruch 9 oder 11 sowie durch die Verwendungen nach Anspruch 20 oder 21 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum chemischen Vorspannen eines zylindrischen Glas-Halbzeugs, insbesondere eines Glasrohrs, oder eines Glas-Behälters zur Herstellung von Primärpackmitteln für pharmazeutische Zwecke durch Ionenaustausch bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgende Schritte: Einbringen einer Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behälter in einen Träger; und Eintauchen des Trägers mit der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behälter in ein Kaliumsalzbad während eines vorbestimmten Zeitraums, um einen Ionenaustausch in dem Kaliumsalzbad zu bewirken; wobei während des vorbestimmten Zeitraums eine Strömung in dem Kaliumsalzbad ausgebildet wird, um einer Anreicherung von Ionen, insbesondere Na-Ionen, auf oberflächennahen Abschnitten der Glas-Halbzeuge oder Glas-Behälter aufgrund der Strömung entgegenzuwirken.
Erfindungsgemäß kann an der Grenzfläche zwischen Salzbad und Glasoberfläche stets ein optimaler Konzentrationsgradient realisiert werden, sodass die Geschwindigkeit des Ionenaustauschs wirkungsvoll erhöht werden kann und sich gewünschte Eindringtiefen und -profile noch zuverlässiger einstellen lassen. Die Strömung braucht dabei nicht notwendigerweise permanent ausgebildet werden. Ein intermittierendes Ausbilden einer geeigneten Strömung kann vielmehr ausreichend sein, was insbesondere von der Geometrie und den Prozessparametern während des Ionenaustauschs abhängig sein kann.
Der Einsatz ist dabei zweckmäßig so ausgelegt, dass ein unmittelbarer Glas-zu-Glas-Kontakt der Behälter bzw. Glas-Halbzeuge während des Verfahrens zuverlässig ausgeschlossen ist, was sich beispielsweise durch geeignete Formgebung des Trägers oder Anordnung von Abstandshaltern bzw. Positionierungselementen in bzw. an dem Träger in einfacher Weise realisieren lässt.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform können die Gläser folgende Zusammensetzungen in Gew.-% und z.T. auch in Mol% auf Oxidbasis haben:
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Strömung von mindestens einer Rührvorrichtung ausgebildet, die jeweils auf einer Außenseite der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behälter angeordnet ist. Die Geschwindigkeit des Ionenaustauschs kann so auf der Glasaußenseite der Behälter wirkungsvoll erhöht werden. Insbesondere lassen sich so gewünschte Eindringtiefen und -profile auf der Außenseite der Behälter zuverlässig einstellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Strömung ergänzend oder alternativ von einer Mehrzahl von Rührvorrichtungen ausgebildet wird, die jeweils im Innenraum der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behälter angeordnet sind. Die Geschwindigkeit des Ionenaustauschs kann so auf der Innenseite der Behälter wirkungsvoll erhöht werden. Insbesondere lassen sich so gewünschte Eindringtiefen und -profile auf der Innenseite der Behälter zuverlässig einstellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Strömung zumindest abschnittsweise tangential zu einer Außen- und/oder Innenoberfläche der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behälter ausgebildet, sodass frische, unverbrauchte Ionenkonzentration an der Grenzfläche zwischen Salzbad und Glasoberfläche wirkungsvoll eingestellt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Kaliumsalzbad Kaliumsalze mit einem Anteil von mindestens 95 Gew.-%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt der Ionenaustausch bei einer Temperatur zwischen 400°C und 550 °C, bevorzugt zwischen 450 °C und 500 °C, besonders bevorzugt bei höchstens 500 °C und/oder über einen Zeitraum von 2 h bis 25 h, bevorzugt mindestens 5 h.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Glasbehälter oder ein zylindrisches Glas-Halbzeug bereitgestellt, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf Oxidbasis hat: SiO₂: 72–76; B₂O₃: 0–12; Na₂O: 7–12; K₂O < 2; Al₂O₃ 5–10; CaO 0,3–2; MgO 0–5; BaO: < 1; wobei der Glasbehälter oder das zylindrische Glas-Halbzeug eine zentralen Zugspannung CT von maximal 12 MPa bei einer Dicke von mindestens 0,7 mm und eine Druckspannung CS von größer als 50 MPa hat.
Dabei kann die relative Druckspannungszonentiefenvariation SD/DoL kleiner als 10 % für mindestens 4 Messwerte an Messpositionen sein, die in einer Entfernung von mindestens 0,15·L von einem Behälterhalsansatz (X₁) oder einem Behälterrand oder -boden (X₂) entfernt liegen, wobei L die axiale Länge des Glasbehälters oder zylindrischen Glas-Halbzeugs bezeichnet
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Glasbehälter oder ein zylindrisches Glas-Halbzeug bereitgestellt, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf Oxidbasis hat: SiO₂: 72–76; B₂O₃: 0–12; Na₂O: 7–12; K₂O < 2; Al₂O₃ 5–10; CaO 0,3–2; MgO 0–5; BaO: < 1; wobei der Glasbehälter oder das zylindrische Glas-Halbzeug eine zentrale Zugspannung von CT < 12 MPa und eine Druckspannungszonentiefenvariation ΔDoL (DoL: depth of layer) von kleiner als 6 µm hat. Dabei kann die relative Druckspannungszonentiefenvariation SD/DoL kleiner als 10 % für mindestens 4 Messwerte an Messpositionen sein, die in einer Entfernung von mindestens 0,15·L von einem Behälterhalsansatz (X₁) oder einem Behälterrand oder -boden (X₂) entfernt liegen, wobei L die axiale Länge des Glasbehälters oder zylindrischen Glas-Halbzeugs bezeichnet
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat der innere Berstdruck des Glasbehälters oder zylindrischen Glas-Halbzeugs einen Wert von mindestens 75 bar, bei einer kumulierten Ausfallwahrscheinlichkeit von 1 %.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Summe der Natrium-, Kalium- und Aluminiumabgabe, entsprechend ISO 4802-2, weniger als 0,2 µg/cm² Glasoberfläche.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Aluminiumabgabe, entsprechend ISO 4802-2, weniger als 0,1 µg/cm² Glasoberfläche.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt das extrahierte Na₂O-Äquivalent bis zu 31 µg nach ISO 719. Der Standard nach ISO 719 stellt eine Methode zum Messen der Beständigkeit des Glases gegen eine Zersetzung in gereinigtem, CO₂-freiem Wasser dar. Gemäß dem Standardprotokoll nach ISO 719 wird ein zerstoßener Glasgrieß verwendet, der für 30 Minuten bei einer Temperatur von 98°C bei 1 Atmosphäre mit gereinigtem, CO₂-freiem Wasser in Kontakt gebracht wird. Anschließend wird die Lösung kolorimetrisch mit verdünnter HCI bis zu einem neutralen pH titriert. Die Menge an HCI, die erforderlich ist, um bis zu einer neutralen Losung zu titrieren, wird dann in ein Äquivalent von Na₂O, das aus dem Glas extrahiert wurde, umgerechnet und als μg Na₂O je Gramm des Glasgrießes angegeben, wobei die Beständigkeit umso besser ist, je kleiner die erhaltenen Zahlen sind.
Der Standard nach ISO 719 ist in einzelne Typen unterteilt. Der Typ HGB 1 gibt an, dass bis zu 31 μg des Äquivalents von Na₂O extrahiert wurden; der Typ HGB 2 gibt an, dass mehr als 31 μg und bis zu 62 μg des Äquivalents von Na₂O extrahiert wurden; der Typ HGB 3 gibt an, dass mehr als 62 μg und bis zu 264 μg des Äquivalents von Na₂O extrahiert wurden; der Typ HGB 4 gibt an, dass mehr als 264 μg und bis zu 620 μg des Äquivalents von Na2O extrahiert wurden; und der Typ HGB 5 gibt an, dass mehr als 620 μg und bis zu 1085 μg des Äquivalents von Na₂O extrahiert wurden. Werte sind jeweils bezogen auf je Gramm des Glasgrießes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Dicke des Glases im Bereich von 0,7 und 2,5 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Glas bis auf unvermeidliche Verunreinigungen frei von As₂O₃ und Sb₂0₃.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Verwendung eines zylindrischen Glas-Halbzeugs, wie vorstehend ausgeführt, zur Herstellung von Pharmaprimärpackmitteln, insbesondere für wässrige oder wasserhaltige Arzneimittel.
Bevorzugt werden diese Glasbehälter zur Herstellung von Pharmaprimärpackmitteln verwendet, insbesondere für wässrige oder wasserhaltige Arzneimittel.
FIGURENÜBERSICHT
Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, woraus sich weitere Merkmale, Vorteile und zu lösende Aufgaben ergeben werden. Es zeigen:
1 in einem schematischen Flussdiagramm ein Verfahren zum Ionenaustausch gemäß der vorliegenden Erfindung;
2a eine Vorrichtung zum Ionenaustausch gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittansicht;
2b–2c eine Rührervorrichtung der Vorrichtung gemäß der 2a in einer schematischen Draufsicht sowie in einer stark vergrößerten Seitenansicht;
2d eine Vorrichtung zum Ionenaustausch gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittansicht;
3 den Spannungsverlauf in Glas nach chemischer Vorspannung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4a CT Messungen für Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Ionenaustauschzeit;
4b CT Messungen für 0,9 mm dicke Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Temperatur;
5 Messpositionen an Karpulen zu deren Charakterisierung;
6 Ionen-Konzentrationen in Abhängigkeit von der Tiefe für ein Glas der Zusammensetzung A1;
7 einen schematischen Aufbau zur Messung der Druckfestigkeit von Karpulen;
8a ein Histogramm der Messergebnisse der Druckfestigkeit für normale (Reference) und gemäß der vorliegenden Erfindung chemisch vorgespannte (toughened) Karpulen aus einem Glas der Glaszusammensetzung A1;
8b Messergebnisse der Druckfestigkeit für normale (Reference) und gemäß der vorliegenden Erfindung chemisch vorgespannte (toughened) Karpulen aus einem Glas der Glaszusammensetzung A1;
9a die Berechnung des extrahierten Na₂O-Äquivalente in μg/g Glasgrieß nach ISO 719 in Abhängigkeit von der K₂O-Konzentration im Glas;
9b die gemessene Alkalinität für ein Referenzglas und für drei Proben für ein nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung chemisch vorgespanntes Glas;
10a eine Vorrichtung zum Ionenaustausch gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittansicht;
10b–10c eine Rührervorrichtung der Vorrichtung gemäß der 10a in einer schematischen Seitenansicht sowie in einer Perspektivansicht.
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleichwirkende Elemente oder Elementgruppen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung seien unter dem Begriff „zylindrisches Glas-Halbzeug“ zylindrische Glasrohre verstanden, die in einem der ersten Schritte im Herstellungsprozess von Pharmaprimärpackmitteln aus Glas entstehen und aus denen solche Pharmaprimärpackmittel anschließend unmittelbar hergestellt werden können, insbesondere durch geeignete Formgebung oder durch Abschmelzen unter gleichzeitiger Bodenbildung. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung seien als Glasbehälter zur Verwendung als Pharmaprimärpackmittel insbesondere Fläschchen, Karpulen, oder Spritzenkörper verstanden.
Die 1 zeigt in einem schematischen Flussdiagramm ein Verfahren zum Ionenaustausch gemäß der vorliegenden Erfindung. In dem Schritt S1 werden zunächst die Glasbehälter oder Glas-Halbzeuge (nachfolgend Behälter) in einen Einsatz eingebracht, beispielsweise in Edelstahlkörbe, sodass diese während der nachfolgenden Prozessschritte beabstandet, ohne Glas zu Glaskontakt, zueinander angeordnet sind. Anschließend werden die Behälter in dem Schritt S2 erwärmt, beispielsweise auf Temperaturen von etwa 250 °C bis 500 °C für mindestens 10 Minuten in einem Ofen. Anschließend wird der Einsatz mit den Behältern in ein heißes Kaliumsalzbad (KNO₃) eingebracht und während eines vorbestimmten Zeitraums darin belassen, sodass ein Ionenaustauschprozess bei Temperaturen unterhalb von Tg abläuft. Die Behälter werden in Kaliumsalzbädern, die vorzugsweise aus 100 Gew.-% bis mindestens 95 Gew.-% Kaliumsalzen bestehen, bei Badtemperaturen zwischen 400°C und 550 °C, bevorzugt zwischen 450 °C und 500 °C und besonders bevorzugt bei höchstens 500 °C über einen ausgedehnten Zeitraum von 2 bis 25 h, besonders bevorzugt mindestens 5 h belassen, um den Ionenaustausch darin auszuführen.
Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums werden die Behälter abgekühlt (Schritt S4) und in dem Schritt S5 mit salzfreiem, entionisierten Wasser mehrfach gespült. Die Spülung kann innerhalb mehrerer Becken auch mit Ultraschallunterstützung und entionisierten Wasser stattfinden. Die Spülung kann auch mit Unterstützung von Ultraschall durchgeführt werden. Anschließend werden die Behälter getrocknet. Dies kann durch Blasen mit Stickstoff, durch IR-Strahlung, durch normale Thermotrocknung und/oder mit Unterdruck erfolgen (Schritt S6). Anschließend werden die Behälter den Edelstahlkörben entnommen (Schritt S7). Dies kann manuell oder mit Hilfe von mechanischen Greifern realisiert werden. Üblicherweise werden die Behälter nach der Entnahme optisch inspiziert.
Die 2a zeigt eine Vorrichtung zum Ionenaustausch gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittansicht. Gemäß der 2a sind die Behälter 30 in einem Träger 15 so gehalten, dass die Behälter 30 mit ihren Böden unmittelbar auf einem Boden 16 des Trägers 15 aufrecht stehen und beabstandet zueinander angeordnet sind. Unterhalb des Bodens 16 ist ein Rührerflügel 11 drehbeweglich gelagert. Genauer gesagt erstreckt sich die Drehwelle 10 durch die Mitte des Trägers 15 bis unterhalb des Bodens 16, wo diese mit dem Rührerflügel 11 verbunden ist. Bei einer Drehung der Drehwelle 10, wie durch den Drehpfeil angedeutet, erzeugt der Rührerflügel 11 eine Strömung in dem heißen Kaliumsalzbad 3 radial auswärts. Diese Strömung wird am Rand der Wanne 2 nach oben hin zur Oberfläche des Kaliumsalzbads 3 umgelenkt, von wo die Strömung tangential entlang den Behältern 30 nach unten strömt. Trennwände 4 im unteren Bereich der Wanne 2 kanalisieren die Strömung durch die Öffnungen 5 zwischen den Trennwänden 4 und dem unteren Ende des Trägers 15. Die Trennwände 4 verhindern insbesondere auch, dass Ablagerungen, wie beispielsweise kristallisierte Salze, in der Wanne 2 umgewälzt werden.
Gemäß der 2a ist der Rührer 11 so ausgebildet, dass er den kompletten Innenbereich der Wanne 2 erfasst und ganz dicht an der Wand rotiert. Das Rücklaufbecken ist strömungsmäßig von dem Austauschbecken, in dem sich die Behälter 30 befinden, getrennt. Beispielsweise ist der Rührerflügel 11 als plattenförmiges gebogenes Element ausgebildet, der schräg zur Umlaufrichtung der Rührwelle 10 angeordnete bzw. angestellte Paddelflächen aufweist, so dass die Salzschmelze entlang der Rührerwelle 10 zum Auslass hin transportiert wird. Zur Änderung des Homogenisierungsgrades können u. a. die Drehzahl und die Drehrichtung der umlaufenden Rührerwelle 10 variiert werden. Mit der geänderten Drehzahl wird der Gesamtdurchsatz verändert.
Zur Vermeidung einer Blasenbildung, die den Ionenaustauschprozess lokal beeinflussen könnte, befinden sich Einbauelemente 11E hinter den Rührerflügeln 11, d. h. dass das jeweilige Einbauelement 11E an der rückseitigen Paddelfläche angeordnet ist. Mit anderen Worten: Es werden an der nicht-angeströmten Paddelfläche der Rührerflügel 11, also auf der Rückseite, Einbauelemente 11E vorgesehen. Dadurch wird der auf der Rückseite des Rührerflügels entstehende Unterdruck, der besonders relevant für die Blasenbildung ist, gemildert bzw. es wird vermieden, dass hohe Gradienten in der Druckverteilung auftreten. Die erfindungsgemäßen Einbauelemente 11E, die vorzugsweise an der drehrichtungsabgewandten Seite (rückseitigen Paddelfläche) angeordnet sind, bewirken eine deutliche Verringerung des Risikos von Blasenbildung, insbesondere durch Reboilvorgänge. Zudem tragen die Einbauelemente zur Stabilisierung der Rührerflügel 11 bei.
Insgesamt wird mittels der Rührervorrichtung 11 eine weitere Homogenisierung der Salzschmelze erzielt. Ziel des Homogenisierens der Salzschmelze ist es, räumliche und zeitliche Schwankungen der chemischen Zusammensetzung der Salzschmelze, entsprechend den Produktanforderungen, zu reduzieren. Denn wie aufwändige Versuchsreihen der Erfinder ergeben haben, führen chemische lnhomogenitäten des Salzbades zu lnhomogenitäten des Ionenaustausches, die insbesondere die Festigkeit der Behälter beeinträchtigen können. Diese Homogenisierung wird erfindungsgemäß insbesondere dadurch erreicht, dass die durch die Rührvorrichtung 11 bewirkte Strömung eine Komponente im Wesentlichen tangential zur Außenoberfläche und/oder Innenoberfläche der Behälter hat, was durch geeignete Auslegung der Rührerflügel und/oder Einbauelemente der Rührervorrichtung in einfacher Weise erzielt werden kann.
Die 2d zeigt eine Vorrichtung zum Ionenaustausch gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittansicht. Abweichend zur 2a sind die Rührerflügel 11 nicht unterhalb des Trägers 15 angeordnet, sondern radial außerhalb des Trägers 15. Hierzu sind der Träger 15 und die Wanne 2 jeweils zylindrisch ausgebildet, wobei zwischen der Außenseite des Trägers 15 und der Außenwand der Wanne 2 ein umlaufender Spalt ausgebildet ist, in welchem die Rührerflügel 11 rotieren. Hierzu sind die Rührerflügel 11 mittels eines Gestänges 12 mit der Drehwelle 10 gekoppelt und werden von dieser angetrieben. Wie durch die Pfeile in der 2d angedeutet, kommt es so zur Ausbildung einer Strömung, die im Bereich des Trägers 15 im Wesentlichen tangential entlang den Außenoberflächen der in dem Träger 15 gehaltenen Behälter 30 (oder Glas-Halbzeuge) streicht, wie vorstehend beschrieben. Unterhalb des Trägers 15 muss die Strömung dabei einen vergleichsweise schmalen Spalt 5 zwischen den Trennwänden 4 und dem Boden 16 des Trägers 15 passieren, um in den radialen Spalt zwischen der Außenseite des Trägers 15 und der Außenwand der Wanne 2 einströmen zu können. Diese Anordnung mit den Trennwänden 4 verhindert so insbesondere, dass Ablagerungen, wie beispielsweise kristallisierte Salze, in der Wanne 2 umgewälzt werden.
Beim Prozess des chemischen Vorspannens entsteht bekanntermaßen eine Oberflächendruckspannung (compressive stress: CS) und eine mittlere Zugspannung im Glasinnern (central tension: CT), wie in der 3 gezeigt. Dabei ist die erzeugte Oberflächendruckvorspannung CS zumeist höher als beim thermischen Vorspannen. Im Gegensatz zu einem thermisch vorgespannten Glas ist allerdings die Druckspannungszone beim chemisch vorgespannten Glas sehr viel geringer und nicht parabolisch ausgebildet. Die sich ergebende Tiefe der Druckspannungszone (depth of layer: DoL) liegt beim chemischen Vorspannen typischerweise zwischen 10 µm und 50 µm. Die Tiefe ist abhängig vom verwendeten Glas und dem Prozess. Die Zugspannung im Glasinnern (central tension: CT) lässt sich aus der Oberflächendruckspannung (compressive stress: CS) mit den Parametern Glasdicke d und DoL nach folgender Gleichung bestimmen: CT = (CS·DoL)/(d — 2·DoL) (1)
Erzeugt wird diese Spannung durch den Austausch von kleineren Ionen, insbesondere Na⁺-Ionen, durch größere Ionen, insbesondere K⁺-Ionen, in der Oberflächenschicht. Meistens werden hierbei aufgrund geringerer Diffusionsenergien Alkaliionen ausgetauscht.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Aus dem erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungsbereich, wie nachfolgend ausgeführt, wurden zwei Ausführungsbeispiele exemplarisch ausgewählt und Rohre, Rohrabschnitte, Fläschchen und Karpulen hergestellt. Zur Herstellung der Beispielgläser und der Vergleichsgläser wurde das Rohmaterial in einem Pt-Tiegel bei einer Temperatur von ca. 1600°C über mehrere Stunden aufgeschmolzen, geläutert und homogenisiert. Anschließend wurde das Glas in einer Laborrohrziehanlage senkrecht in Rohrform abgezogen und anschließend wurden aus den Glasrohren Behälter geformt. In der Tabelle 2 sind die jeweiligen Zusammensetzungen (in Gew. % auf Oxidbasis), der thermische Ausdehnungskoeffizient α_20/300 [10^–6/K], die Transformationstemperatur T_g [°C] und die Verarbeitungstemperatur VA [°C] angegeben.
Genauer gesagt wurden Gläser mit der Zusammensetzung SiO₂: 72–76; B₂O₃: 0–12; Na₂O: 7–12; K₂O < 2; Al₂O₃ 5–10; CaO 0,3–2; MgO 0–5; BaO: < 1 (vorstehenden Angaben bezogen in Gew.-% auf Oxidbasis) eingesetzt, die eine geringe Wärmeausdehnung aufweisen und die durch eine besonders hohe Temperaturunterschiedsfestigkeit gekennzeichnet sind. Glaskörper dieser Zusammensetzung konnten gemäß der vorliegenden Erfindung überraschenderweise und entgegen der Lehrmeinung auch in herkömmlichen Ionenaustauschverfahren unterhalb von T_g chemisch vorgespannt werden. Die in der Tabelle 2 beschriebenen Glaszusammensetzungen A1, A2, A3 und A4 weisen eine Wasserbeständigkeit des Typs HGB 1 nach ISO 719 auf.
Es konnte festgestellt werden, dass bei den verwendeten Gläsern A1–A4 mit einem B₂O₃-Gehalt >= 10% und einer Dicke von d = 0,9 mm die zentrale Zugspannung im Glasinneren (CT) einen Grenzwert von CT = 10 MPa nicht überschreitet.
4a zeigt CT Messungen für Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Ionenaustauschzeit für zwei unterschiedliche Glasdicken (0,7 mm und 0,9 mm). Überraschenderweise konnte hier festgestellt werden, dass bei den verwendeten Gläsern A1 und A2 die zentrale Zugspannung im Glasinneren (CT) einen Grenzwert von CT = 12 MPa nicht überschreitet. Trotzdem konnte eine signifikante Erhöhung der Bruchfestigkeit, die mit Hilfe des K+-Ionenaustausches erreicht wurde, gemessen werden (vgl. 8b). Dies ist von zentraler Bedeutung, da die Zugspannungen im Inneren einen starken Einfluss auf die Bruchfestigkeit der Behälter nach Beschädigungen an der Oberfläche haben. Werden die Zugspannungen im Glasinneren (CT) zu groß, kommt es zu einem ungünstigen Bruchbild mit einer starken Zersplitterung. Erfindungsgemäß konnte beobachtet werden, dass ein CT-Wert von 12 MPa eine obere Grenze für Behälter mit einer Dicke ≥ 0,7 mm darstellt.
Aus der vorstehenden Tabelle kann insbesondere folgendes entnommen werden: Bedingt durch die Prozesssierung der Pharmabehälter (Ionenaustausch und Reinigung) sinkt die Abgabemenge an Aluminiumionen bei Prüfung nach ISO 4802-2 ab. Der gemessene Wert liegt unterhalb von 0,1 µg Aluminiumoxid/cm² Glasoberfläche. Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Gläser zur bevorzugten Verwendung als Primärpackmittel im Pharmabereich geeignet sind, und insbesondere für wässrige oder wasserhaltige Arzneimittel zum Einsatz kommen können. Mit der vorliegenden Erfindung können somit Pharmaprimärpackmittel, wie Fläschchen, Karpulen, Spritzen oder Ampullen, hergestellt werden, die besonders geeignet sind. Insbesondere die in den Behältnissen aufbewahrten wässrigen oder wasserhaltigen Arzneimittel greifen das Glas nicht in nennenswerter Art und Weise an, so dass der erfindungsgemäße Behälter keine oder nur wenige lonen freisetzen.
Weiterhin konnte in Lagerstudien festgestellt werden, dass sämtliche Gläser, nach dem Ionenaustauschprozess mit den Schritten S1–9, gemäß der vorliegenden Erfindung besonders resistent gegen Spülungen mit Wasser und den folgenden Pufferlösungen und Natriumbicarbonat-Lösungen wurden:

a) Spülung mit Satorius-Reinstwasser / Filter 0,2 µm 18,2 mΩ
b) 10 mMol: Citrat-Puffer pH = 6.0 mit 150 mMol NaCl und 0.005% Tween 20
c) 10 mMol: Phosphat-Puffer pH = 7.0 mit 150 mMol NaCl und 0.005% Tween 20
d) 3,1mol bzw. 8.4% Natriumbicarbonat-Lösung NaHCO₃ (pH ca. 8)

Für die Versuche wurden unterschiedliche Gläser verwendet. Üblicherweise beträgt die Glasdicke d bei Pharmabehältern ca. 0,9 mm, so dass an diesen Proben auch Messungen durchgeführt wurden.
Die 4b zeigt die gemessenen CT-Werte in Abhängigkeit von der Temperatur. Alle CT-Werte für das Glas A1 liegen unter 12 MPa, während der CT-Wert von dem Aluminosilikatglas A5 deutlich darüber liegt.
Durch die Behandlung werden erfindungsgemäß typische Ionenaustauschtiefen zwischen 10 und 50 µm erreicht, wobei niedrigere Temperaturen höhere Verweilzeiten in dem Kaliumsalzbad erforderlich machen. Für das Kaliumsalzbad können alle gängigen Kaliumsalze verwendet werden, deren Anionen im angegebenen Temperaturbereich stabil sind. Vorzugsweise wird KNO₃ verwendet. Das Salzbad (in der Regel mit 100% Kaliumsalz beginnend) wird dann erneuert, wenn durch den Austausch der Kaliumionen-Gehalt soweit abgesunken ist, dass die gewünschte Austauschtiefe nicht mehr erreicht wird. Das ist in der Regel bei < 95 Gew.-% Kaliumsalzen der Fall. Dass Glaskörper der genannten Zusammensetzung unterhalb der Transformationstemperatur T_g erfolgreich chemisch vorspannbar sind und dabei ihre Transparenz behalten (geringe Oberflächenrauhigkeit), ist unerwartet. Die gemessene rms-Rauhigkeiten (rms: root mean square – Wert), gemessen mit einem Zygo-Weißlichtinterferometriegerät, lagen unter 2 nm. Die Transmissionsmessungen wurden an chemisch vorgespannten Substraten mit einer Dicke von 1 mm durchgeführt. Die gemessene Glastransmission lag im Wellenlängenbereich von 400–700 nm über 85%.
Die 5 zeigt Messpositionen A und B für die Bestimmung der Ionenaustauschtiefe an einer Karpule in einer Seitenansicht und einer Draufsicht. Die Messwerte mittels SEM/EDX gemessen sind in der 6 für die Glaszusammensetzung A1 zusammengefasst. Die Austauschtiefe im Glas und dazu korrespondierend die Dicke der Druckspannungszone beträgt bevorzugt mehr als 10 µm und weniger als 50 µm, sodass senkrecht ins Glas einlaufende Risse vermieden werden können.
Bei den Proben, die dem Ionenaustauschprozess unterzogen wurden, wurden die maximale Oberflächenspannung (CS: compressive stress) und die Tiefe der Druckspannungszone (DOL: depth of layer) mit Hilfe eines Grundspannungsmessgerätes FSM 6000 (FSM: fundamental stress meter) bestimmt.
Die Bruchfestigkeit von Behältern wurde mittels der in der 7 dargestellten Messapparatur gemessen. Hierzu werden das vordere Ende einer Karpule 30 mittels einer Dichtung 23 verschlossen und das hintere Ende mittels einer Dichtung 23 mit einer Rohrleitung 22 verbunden, über die eine Flüssigkeitssäule mittels eines Kolbens 21 einer Kolben-Zylindereinheit 20 mit einem Druck beaufschlagt wird. Der Druck wird mit dieser Messapparatur solange schrittweise erhöht, bis die Karpule 30 bzw. der zu messende Behälter birst. Dabei wurde nicht nur der Berstdruck sondern auch die Position des Berstens eines Behälters (mit Nullpunkt am hinteren Ende des Behälters) gemessen.
Die Messergebnisse sind in Form eines Histogramms in der 8a für nicht chemisch vorgespanntes Glas (linker Bildteil) und für erfindungsgemäß chemisch vorgespanntes Glas (rechter Bildteil) zusammengefasst. Für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren chemisch vorgespannte Karpulen wurde ein signifikant höherer Medianwert für den Berstdruck ermittelt.
Die Quantilwerte (inklusive 95%-Vertrauensbereich), in Abhängigkeit von der kumulierten Ausfallwahrscheinlichkeit P, lauten wie folgt: Referenz

P = 10 %: 76,1 bar (70,2/82,5)

P = 1%: 57,9 bar (51,7/65,0)

Chemisch vorgespannt

P = 10%: 121,1 bar (111,3/131,7)

P = 1%: 90,9 bar (80,6/102,4)
Der vorstehenden Tabelle kann weiter entnommen werden, dass bei dem Glas A5 die hohe Aluminiumabgabe beim ISO 4802-2 Test zu ungünstig ist, da sich das Aluminium im pharmazeutischen Produkt (Medikament) anlagert. Die erfindungsgemäß chemisch vorgespannten Gläser A1–A4 zeigen eine signifikant reduzierte Aluminiumabgabe beim ISO 4802-2 Test. Bei allen Gläsern konnte nach dem chemischen Vorspannprozess aber eine Reduktion der Aluminiumabgabe beim ISO 4802-2 Test beobachtet werden.
Die 9a zeigt die Berechnung des extrahierten Na₂O-Gehalts in μg nach ISO 719 in Abhängigkeit von der K₂O-Konzentration im Glas.
Die 9b zeigt die gemessene Alkalinität für ein Referenzglas und für drei Proben für ein nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung chemisch vorgespanntes Glas.
Die 10a zeigt eine Anordnung für ein Verfahren zum Ionenaustausch gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittansicht. Gemäß der 10a sind die Behälter (vials) 30 in eine Kaliumsalzschmelze 3 bis knapp zum oberen Rand 33 eingetaucht, wobei Kaliumsalzschmelze 3 auch im Inneren der Behälter 30 vorgesehen ist. In jeden der Behälter 30 ist eine Rührvorrichtung eingetaucht, die jeweils eine Drehwelle 10 mit einer Mehrzahl daran beabstandet zueinander angeordneter Rührerflügel 11 umfasst. Durch Drehen der Drehwelle 10 in Pfeilrichtung wird so im Inneren der Behälter eine Strömung erzeugt, die eine Tangentialkomponente entlang der Innenoberfläche der Behälter 30 hat, um lnhomogenitäten des Ionenaustausches entgegenzuwirken, die insbesondere die Festigkeit der Behälter beeinträchtigen können. Selbstverständlich kann auch auf der Außenseite der Behälter 30 eine Rührervorrichtung entsprechend der 2a angeordnet sein.
Die 10b und 10c zeigen weitere Einzelheiten des Aufbaus der Rührvorrichtung nach der 10a. Der Rührer weist eine Rührwelle 10 auf, dessen oberes Ende von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird, um die Rührwelle 10 in Umlaufrichtung rotieren zu lassen. Am unteren Ende des Rührers sind auf mehrere Ebenen bzw. Stufen E1–E5 verteilt paddelförmige Rührerflügel 11 (im Weiteren auch kurz Paddel genannt) angeordnet. Die Paddel 11 können sehr schmal und materialsparend geformt sein; auch können sie verschiedene Größen aufweisen. Die oberste Ebene hat Rührerflügel 11' mit einer etwas verringerten Flächengröße, die unterste Reihe hat ebenfalls Rührerflügel 11'' mit einer verringerten Flächengröße, wobei die unteren Kanten dieser Flügel 11'' abgeschrägt sind, um sich dem unteren Ende der Behälter anzupassen. In den mittleren Ebenen befinden sich Rührerflügel 11, die eine nicht-reduzierte Flächengröße haben und soweit an den Innenrand des Behälters reichen, dass ein vorgebbarer Spalt bestehen bleibt. Durch die Ausgestaltung der Flügelform, -anordnung, -winkelstellung usw. kann die Schmelzenströmung weiter beeinflusst werden.
Wie anhand der 10c zu erkennen ist, sind die paddelförmigen Rührerflügel gewölbt geformt und weisen an einer ihrer Flächen je ein Einbauelement 11E auf. Die Flügel bzw. Paddel können am Schaft bzw. der Welle 10 des Rührers verschweißt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Flügel bzw. Paddel in Schafthülsen befestigt werden, durch den Schaft gesteckt und/oder in einer Innenverankerung befestigt werden. Dabei kann die Schafthülse auf den Schaft bzw. die Rührerwelle 10 aufgeschrumpft und/oder gestiftet bzw. passgenau befestigt werden.
Betrachtet man den Vorgang des Ionenaustausches in der Glasstruktur, so ergeben sich für die geschwindigkeitsbestimmenden Komponenten der Ionenbewegung in und aus der Glasmatrix in erster Linie die Diffusionskoeffizienten der beteiligten Ionen (in ihrer Glasmatrix), Temperatur und Zeit. In der Grenzschicht zwischen Glasoberfläche und geschmolzenem Salz (Oberflächenschicht M) treten nun die beteiligten Ionen (z.B. Kalium, Natrium) aus dem Glas ins Salz (Na) und aus dem Salz ins Glas (K). Auch dieser Ablauf im Salzbad ist getrieben von Temperatur, Zeit und einem Diffusionspotential, welches durch ein Konzentrationsgefälle der beteiligten Ionen zueinander an dieser Grenzschicht ausgeprägt ist. Für die Betrachtung der Transportvorgänge der Ionen im Glas wird herkömmlich die Konzentration an z.B. Kalium an der Grenzschicht einfachhalber idealisiert als konstant angenommen, also immer als ausreichend vorhanden.
Die Versuchsreihen der Erfinder haben jedoch gezeigt, dass unter realen Prozessbedingungen die Annahme einer idealisierten Grenzschicht mit konstanter Ionenkonzentration nicht gegeben ist. So können bereits geringe Ionenkonzentrationen bestimmter Fremdionen in der Schmelze den Austauschprozess signifikant verlangsamen. Dies können beim Ionenaustausch im KNO₃-Bad insbesondere auch ausdiffundierende Na⁺-Ionen sein. In der praktischen Anwendung zeigt sich, dass bei einer Salzbadkonzentration (in reinem KNO₃) eine Anreicherung mit Na-Ionen von ca. 1% Masse (ca. 8000–10000 ppm) den Ionenaustausch (K-Na) im Glas sehr stark einschränkt. D.h. eine gewünscht zu erreichende Druckspannung in der Glasoberfläche kann dann nicht mehr erzielt werden.
Ein deutlich verbesserter/erhöhter Abtransport der beteiligten Ionen, welche aus der Glasmatrix austreten, und somit eine Verdünnung deren Konzentrationen in Glasoberflächennähe über das durch herkömmliche Bewegungsbeschleunigungen erzielbare Maß hinaus konnte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Induzieren einer Strömung in der Kaliumsalz-Schmelze beobachtet werden. Insbesondere kann erfindungsgemäß eine direkte, deutlich effektivere Unterstützung des Transportprozesses der Ionen von der Glasoberfläche weg erzielt werden.
Die homogeneren Austauschtiefen lassen sich insbesondere auch der nachfolgenden Tabelle für die gemessenen DoL Werten entnehmen, die unter normalen Bedingungen und unter Verwendung eines Rührers, wie vorstehend beschrieben, erzielt wurden. Die entsprechenden DoL-Werte an den vorgenannten Messpositionen A und B, der gerechnete Mittelwert und die Standardabweichung (SD) wurden ermittelt. Die Messpositionen A und B sind in 5 dargestellt und liegen jeweils in einer Entfernung von 0,15·L (L = Behälterlänge) von dem Behälterhalsansatz (X₁) oder dem Behälterrand oder -boden (X₂) entfernt liegen. Es wurden mindestens 4 Messwerte ermittelt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Ionentauschen
2: Wanne / Behälter
3, 3‘: Salzschmelze
4: Trennwände
5: Durchlass
10: Rührerwelle
11: Rührerflügel
11E: Einbauelemente an den Rührerflügeln
12: Verbindungsstange
15: Träger
16: Boden des Trägers 15
20: Zylinder
21: Kolben
22: Leitung
23: Dichtung
30: Behälter
31: Boden des Behälters 30
32: verengter Halsabschnitt des Behälters 30
33: verbreiterter oberer Rand des Behälters 30
34: Einfüllöffnung des Behälters 30
A: Rotationsachse
E1–E5: Ebenen der Rührerflügel
X: Abstand zum Randbereich des Rührerflügels
ZR: Zwischenraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013130721 A1 [0007]
WO 2016025144 A1 [0008]
US 20100047521 A1 [0009]
US 8168295 B2 [0009]
US 6333285 B1 [0009]
US 6516634 B1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 4802-2 [0025]
ISO 4802-2 [0026]
ISO 719 [0027]
ISO 719 [0027]
ISO 719 [0027]
ISO 719 [0028]
ISO 719 [0046]
ISO 719 [0062]
ISO 4802-2 [0065]
ISO 4802-2 [0075]
ISO 4802-2 [0075]
ISO 4802-2 [0075]
ISO 719 [0076]

Claims

Verfahren zum chemischen Vorspannen eines zylindrischen Glas-Halbzeugs, insbesondere eines Glasrohrs, oder eines Glas-Behälters zur Herstellung von Primärpackmitteln für pharmazeutische Zwecke durch Ionenaustausch, mit den folgenden Schritten: Einbringen einer Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behältern (30) in einen Träger (15); und Eintauchen des Trägers mit der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behältern (30) in ein Kaliumsalzbad während eines vorbestimmten Zeitraums, um einen Ionenaustausch in dem Kaliumsalzbad zu bewirken; wobei während des vorbestimmten Zeitraums eine Strömung in dem Kaliumsalzbad ausgebildet wird, um einer Anreicherung von Ionen, insbesondere Na-Ionen, auf oberflächennahen Abschnitten der Glas-Halbzeuge oder Glas-Behälter aufgrund der Strömung entgegenzuwirken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung des Glases einen Anteil von K₂O ≤ 4 Gew.-% auf Oxidbasis hat und das Glas bevorzugt eine Wasserbeständigkeit des Typs HGB 1 nach ISO 719 besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung des Glases die folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf Oxidbasis hat: SiO₂: 72–76; B₂O₃: 0–12; Na₂O: 7–12; K₂O < 2; Al₂O₃ 5–10; CaO 0,3–2; MgO 0–5; BaO: < 1, wobei das Glas bevorzugt eine Wasserbeständigkeit des Typs HGB 1 nach ISO 719 besitzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömung von mindestens einer Rührvorrichtung (11) ausgebildet wird, die jeweils auf einer Außenseite der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behältern angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömung von einer Mehrzahl von Rührvorrichtungen (11) ausgebildet wird, die jeweils im Innenraum der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behälter angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömung zumindest abschnittsweise tangential zu einer Außen- und/oder Innenoberfläche der Mehrzahl von Glas-Halbzeugen oder Glas-Behältern ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kaliumsalzbad Kaliumsalze mit einem Anteil von mindestens 95 Gew.-% enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ionenaustausch bei einer Temperatur zwischen 400°C und 550 °C, bevorzugt zwischen 450 °C und 500 °C, besonders bevorzugt bei höchstens 500 °C und/oder über einen Zeitraum von 2 h bis 25 h, bevorzugt mindestens 5 h, erfolgt.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf Oxidbasis hat: SiO₂: 72–76; B₂O₃: 0–12; Na₂O: 7–12; K₂O < 2; Al₂O₃ 5–10; CaO 0,3–2; MgO 0–5; BaO: < 1; mit einer zentralen Zugspannung im Glasinneren (CT) von maximal 12 MPa bei einer Dicke von mindestens 0,7 mm und einer Druckspannung CS von größer als 50 MPa.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach Anspruch 9, einer relativen Druckspannungszonentiefenvariation SD/DoL von kleiner als 10 % für mindestens 4 Messwerte an Messpositionen, die in einer Entfernung von mindestens 0,15·L von einem Behälterhalsansatz (X₁) oder einem Behälterrand oder -boden (X₂) entfernt liegen, wobei L die axiale Länge des Glasbehälters oder zylindrischen Glas-Halbzeugs bezeichnet
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf Oxidbasis hat: SiO₂: 72–76; B₂O₃: 0–12; Na₂O: 7–12; K₂O < 2; Al₂O₃ 5–10; CaO 0,3–2; MgO 0–5; BaO: < 1; mit einer zentralen Zugspannung im Glasinneren (CT) von maximal 12 MPa, insbesondere bei einer Dicke von mindestens 0,7 mm und einer Druckspannung CS von größer als 50 MPa, und einer relativen Druckspannungszonentiefenvariation SD/DoL von kleiner als 10 % für mindestens 4 Messwerte an Messpositionen, die in einer Entfernung von mindestens 0,15·L von dem Behälterhalsansatz (X₁) oder dem Behälterrand oder -boden (X₂) entfernt liegen, wobei L die axiale Länge des Glasbehälters oder zylindrischen Glas-Halbzeugs bezeichnet.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der innere Berstdruck des Glasbehälters oder zylindrischen Glas-Halbzeugs, bei einer kumulierten Ausfallwahrscheinlichkeit von 1%, einen Wert von mindestens 75 bar hat.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Summe der Natrium-, Kalium- und Aluminiumabgabe, entsprechend ISO 4802-2, weniger als 0,2 µg/cm² Glasoberfläche beträgt.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Aluminiumabgabe, entsprechend ISO 4802-2, weniger als 0,1 µg/cm² Glasoberfläche beträgt.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Glases im Bereich von 0,7 und 2,5 mm liegt.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Glas frei ist von As₂O₃ und Sb₂0₃.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei das Glas besonders resistent gegen Spülungen mit Reinstwasser und den Lösungen 10 mMol: Citrat-Puffer pH = 6.0 mit 150 mMol NaCl und 0.005% Tween 20, 10 mMol: Phosphat-Puffer pH = 7.0 mit 150 mMol NaCl und 0.005% Tween 20 und 3,1mol bzw. 8.4% Natriumbicarbonat- Lösung NaHCO₃ (pH ca. 8) ist.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei die Glastransmission im Wellenlängenbereich von 400–700 nm über 85% liegt.
Glasbehälter oder zylindrisches Glas-Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei die RMS-Oberflächenrauhigkeit unter 2 nm liegt.
Verwendung eines zylindrischen Glas-Halbzeugs nach einem der Ansprüche 9 bis 19 zur Herstellung von Pharmaprimärpackmitteln, insbesondere für wässrige oder wasserhaltige Arzneimittel.
Verwendung eines Glasbehälters nach einem der Ansprüche 9 bis 19 zur Herstellung von Pharmaprimärpackmitteln, insbesondere für wässrige oder wasserhaltige Arzneimittel.