DE10332176B4

DE10332176B4 - Verfahren zur Verminderung der Kontamination mit Alkaliverbindungen der Innenoberfläche von aus Glasrohr hergestellte Hohlkörpern aus Glas und Behälter, sowie dessen Verwendung für medizinische Zwecke

Info

Publication number: DE10332176B4
Application number: DE10332176A
Authority: DE
Inventors: Reiner Bartsch
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: US7980096B2; DE10332176A1; US20040129026A1

Abstract

Verfahren zur Verminderung der Kontamination der Innenoberfläche von Hohlkörpern aus Glas bei der Herstellung von Glasbehältern aus Glasrohr, dadurch gekennzeichnet, das mindestens im Moment des thermischen Bearbeitens die dabei entstehenden Alkaliverbindungsdämpfe durch einen in dem Hohlkörper aus entgegengesetzter Richtung auf die thermisch bearbeitete Fläche erzeugten Gasstrom an dem Eintritt in den Hohlkörper gehindert und/oder aus dem Hohlkörper herausgespült werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Kontamination mit Alkaliverbindungen der Innenoberfläche von Hohlkörpern aus Glas bei deren thermischen Bearbeitung. Ferner betrifft die Erfindung Behälter, insbesondere für medizinische Zwecke.

Bei der thermischen Bearbeitung von Hohlkörpern aus Glas, insbesondere bei der Bearbeitung mittels Flammen bzw. Stichflammen, kommt es vor, dass Alkaliverbindungen, zum Beispiel Alkaliborate ausdampfen. Diese Dämpfe schlagen sich auf den Oberflächen des zu bearbeitenden Hohlkörpers nieder. Diese Alkaliverbindungsschicht ist insbesondere ein Problem, wenn aus dem Glashohlkörper Gegenstände gefertigt werden, die als Behältnis für Lebensmittel oder Arzneimittel dienen. Bei diesen Verwendungen ist die chemische Zusammensetzung des Glases bzw. der Glasoberfläche von großer Bedeutung.

Bei der Herstellung von Behältern für medizinische Zwecke, wie Ampullen, Fläschchen, Karpulen, Pens und Spritzen, dient ein Glasrohr als Ausgangsprodukt. Geeignetes Röhrenglas ist im Handel erhältlich. Das Glasrohr wird thermisch abgelängt. Dabei entstehen Böden, die thermisch geöffnet werden. Die thermischen Bearbeitungsschritte können im Sinne einer Nachbearbeitung verstanden werden, da es sich um das Nachbearbeiten von fertigen, erstarrten Zwischenprodukten aus Glas zur Herstellung von Endprodukten handelt. Insbesondere beim thermischen Öffnen können Alkaliverbindungen ausdampfen und das Innere des Glasrohres und damit des zukünftigen Behälters kontaminieren.

Gemäß Pfaender, Heinz G.: Schott-Glaslexikon, Landsberg am Lech, MVG-Verlag 1997, ist seit den Anfängen der Glasherstellung bekannt, Glaskülbel durch Mundblasverfahren zu Hohlkörpern zu formen.

Die DE 35 21 623 C2 lehrt, beim Erzeugen von hohlzylindischen Sootkörpern mittels eines gerichteten Glasstromes das Eindringen von feinteiligen Glasteilchen in das Innere des Sootzylinders zu verhindern. Die benötigten Aufbaubrenner sind dazu derart ausgebildet, dass durch deren Glasstrom die gegebenenfalls eindringenden Glasteilchen vom Zylinderinneren zur Zylinderkante geblasen werden.

In der DE 100 47 850 A1 wird ein Verfahren zum Ablängen von Glasrohren aus fortlaufenden Glassträngen beschrieben. Um splitterfrei abzulängen, wird vorgeschlagen, den Glasstrang in Richtung seiner Längsachse zu ziehen, die Soll-Trennstelle zu erwärmen und zu strecken und mittels einer Trenneinrichtung den Glasstrang an der Soll-Trennstelle zu durchtrennen. Um die Ausbildung eines Unterdruckes im Rohr bei der Abkühlung zu vermeiden, wird im heißen Zustand ein Belüftungsloch eingebracht. Dies sollte gleichzeitig mit dem Trennen geschehen. Das Loch wird mittels einem Laser eingebrannt, der direkt nach dem Lochdurchbrennen abgeschaltet werden sollte, um die Bildung von Verdampfungsprodukten und eine mögliche Kondensation im Rohr zu reduzieren.

Aufgabe ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dessen Hilfe die Kontamination mit Alkaliverbindung der Innenoberflächen von aus Glasrohr hergestellten Hohlkörpern aus Glas bei der thermischen Bearbeitung vermindert werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass mindestens im Moment des thermischen Bearbeitens die dabei entstehenden Alkaliverbindungsdämpfe durch einen in dem Hohlkörper aus entgegengesetzter Richtung auf die thermisch bearbeitete Fläche erzeugten Gasstrom an dem Eintritt in den Hohlkörper gehindert und/oder aus dem Hohlkörper herausgespült werden. Ferner betrifft die Erfindung einen gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 hergestellten Behälter sowie dessen Verwendung für medizinische Zwecke.

Der Gasstrom kann durch einen Überdruck in dem Hohlkörper erzeugt werden. Wegen des Überdrucks können nur geringste Anteile der Dämpfe von Alkaliverbindungen überhaupt in das Innere des Glaskörpers gelangen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass sich Alkaliverbindungen auf der Innenoberfläche des Hohlkörpers ablagern, stark reduziert.

Um den gewünschten Effekt zu erhalten, muss der Überdruck zumindest im Moment des thermischen Bearbeitens vorherrschen, da zu diesem Zeitpunkt Alkaliverbindungen ausdampfen. Hält man den Überdruck auch darüber hinaus vor, wird das Eindringen von etwaigen restlichen kontaminierenden Verbindungen unterbunden.

Der Überdruck soll zumindest lokal an der Bearbeitungsstelle vorherrschen, um dort ein Eindringen von kontaminierenden Gasen zu verhindern.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Hohlkörper im Moment der thermischen Bearbeitung mit einem Gas oder Gasgemisch durchflutet. Beim Austreten des Gasstromes aus der Bearbeitungsstelle werden die Dämpfe nicht nur daran gehindert, in das Innere des Hohlkörpers zu gelangen, sondern die Anteile, die in das Innere gelangt sind, werden sogar wieder ausgeblasen. Vorzugsweise wird als Gas oder Gasgemisch Luft verwendet. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Durchfluten aus entgegengesetzter Richtung auf die thermisch bearbeitete Stelle zu geschieht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Hohlkörper verschlossen bzw. ein verschlossener Glashohlkörper bearbeitet. Falls es bei dem thermischen Bearbeiten zu einer Öffnung des Hohlkörpers kommt, wodurch Alkaliverbindungsdämpfe in den Hohlinnenraum eintreten könnten, kann die im Hohlkörper befindliche Luft nirgendwo hin verdrängt werden. Es bildet sich ein Überdruck. Dadurch können die Dämpfe nicht in den Hohlkörper eindringen.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, an dem Hohlkörper eine Restöffnung vorzusehen, die dem Druckausgleich während oder nach der thermischen Bearbeitung dient. Dadurch wird verhindert, dass bei einer zu großen Druckwelle von außen, die beim thermischen Bearbeiten entstehen könnte, der Hohlkörper sozusagen aufgeblasen wird oder gar aufplatzt. Dies würde die weiteren Fertigungsschritte stören bzw. verhindern, daß die erforderlichen Fertigungstoleranzen eingehalten werden.

Besonders gut eignet sich die zweite bevorzugte Ausführungsart für die Verwendung bei der Bearbeitung von Glasrohren, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von kleinen Flaschen, verwendet werden. Vorzugsweise wird das Glasrohr an dem nicht zu bearbeitenden Ende verjüngt. Die Verjüngung sollte derart dimensioniert sein, dass zwar ein Druckausgleich wie bereits beschrieben möglich ist, aber dennoch ein hinreichender Überdruck gewährleistet wird, damit so wenig Alkaliverbindungsdämpfe wie möglich in den Innenraum des Glasrohres eintreten.

Vorzugsweise wird die Verjüngung bzw. die Restöffnung bei Glasrohren dadurch erhalten, dass das Glasrohr an dem nicht zu bearbeiteten Ende durch einen Stopfen mit Durchgangsbohrung verschlossen wird.

Behälter, insbesondere für medizinische Zwecke, wie z. B. Ampullen, Fläschchen, Karpulen, Pins und Spritzen, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, zeichnen sich durch eine geringere Alkaliabgabe der Innenfläche als herkömmlich hergestellte Behälter aus. Die Alkaliabgabe der Innenfläche wird gemäß ISO 4802-2 bestimmt. Sie lässt sich standardmäßig um 30 % reduzieren. Je nach Maschineneinstellung, Behältergröße und Parameter des Ausgangsproduktes, wie z. B. dessen chemische Zusammensetzung, lassen sich Verbesserungen um bis zu einem Faktor 3 erreichen. Erfingungsgemäße Behälter weisen eine Natriumoxidabgabe von höchstens ca. 2,0 mg/l Natriumoxid auf.

Die Erfindung soll anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1 ein durchblasenes Glasrohr und
2 ein mit Stopfen verschlossenes Glasrohr.
Die Fertigung von Fläschchen aus Glasrohren, zum Beispiel zur Verwendung als Arzneimittelbehältnis, erfolgt überwiegend auf Karusselmaschinen bei senkrechter Rohrstellung in intermittierender oder kontinuierlicher Arbeitsweise. In 1 ist ein Glasrohr 2 angedeutet, das in eine Fläschchenmaschine 1 in senkrechter Stellung eingespannt ist. Zunächst wird das Glasrohr 2 an seinem unteren Ende thermisch durchtrennt, wobei sich zwei Böden lösen. Der untere Boden wird zusammen mit dem Rohrendstück verworfen. Der obere Boden wird mittels einer Stichflamme 3 geöffnet. An dieser Stelle wird dann die Mündung des Fläschchens geformt. Danach wird in einer der Länge des Fläschchens entsprechenden Höhe das Rohr 2 stark eingeschnürt und durchschmolzen. Dadurch entstehen gleichzeitig Böden am nunmehr abgetrennten Fläschchen und dem restlichen Rohr 2. Mittels der Flamme 3 eines Stichbrenners wird der Boden am Restrohr 2 geöffnet und die vorstehend geschilderten Arbeitsschritte erneut durchgeführt.
Durch die thermische Bearbeitung der Glasrohre, insbesondere beim Öffnen des Restrohres mittels einer Stichflamme, entstehen Alkalibora te, die ausdampfen und sich an der Innenoberfläche der Glasrohre niederschlagen. In 1 wird von oben in das Glasrohr 2 Ausblasluft 4 eingeleitet, die durch Aufbau eines Überdrucks verhindert, dass Dämpfe in das Innere des Glasrohres 2 austreten, bzw. die bereits eingetretene Dämpfe wieder heraus spült. Dadurch wird eine Kontamination mit den Alkaliboraten wirkungsvoll verringert.
In der 2 ist skizziert, wie die Kontamination des Glasrohres 2 durch einen Stopfen 5 mit Durchgangsbohrung reduziert werden kann. Bei einem Rohrdurchmesser von ca. 1,6 cm weist der Stopfen 5 eine Durchgangsbohrung mit einem Durchmesser von 2,5 mm auf. Durch diese Verjüngung des oberen Rohrendes entsteht während des Aufstechprozesses am entgegengesetzten Ende des Rohres 2 ein leichter Überdruck innerhalb des Rohres 2, der ausreicht, die durch die Stichflamme 3 erwärmte Luft 6 und damit auch die entstehenden Alkaliborate nicht an die Rohrinnenoberfläche gelangen zu lassen. Wegen des Stopfens 5 kann die im Rohr 2 befindliche Luft 4a nicht durch die Luft 6 verdrängt werden. Ausnahme ist die durch die enge Durchgangsbohrung austretende Luft 4b, die verhindert, dass sich innerhalb des Rohres 2 ein zu hoher Überdruck aufbaut. Dieser Überdruck könnte sonst das Glasrohr 2 beschädigen und die folgenden Fertigungsschritte behindern.
Als Glasrohre 2 wurden Glasrohre aus FIOLAX^®-klar (Produkt der Firma Schott) verwendet. Ihre chemische Zusammensetzung ist 75 Gew.-% SiO₂, 10,5 Gew.-% B₂O₃, 5 Gew.-% Al₂O₃, 7 Gew.-% Na₂O, 1,5 Gew.-% CaO und << 1 Gew.-% BaO. Die produzierten Fläschchen weisen aufgrund der thermischen Bearbeitung in ihrem Inneren eine Natriumboratschicht auf. Bestimmt man die Na₂O-Abgabe gemäß ISO 4802-2, liegen die Ergebnisse bei erfindungsgemäß hergestellten Fläschchen bei durchschnittlich 1,31 mg/l Na₂O. Zum Vergleich wurden auch herkömmlich hergestellte, d. h. ohne Überdruck hergestellte Fläschchen vermessen. Bei Ihnen lag die Na₂O-Abgabe bei durchschnittlich 2,42 mg/l Na₂O. Das entspricht einer Verringerung der Na₂O-Abgabe bei erfindungsgemäßen Fläschchen auf 54 % gegenüber herkömmlichen Fläschchen.

Claims

Verfahren zur Verminderung der Kontamination der Innenoberfläche von Hohlkörpern aus Glas bei der Herstellung von Glasbehältern aus Glasrohr, dadurch gekennzeichnet, das mindestens im Moment des thermischen Bearbeitens die dabei entstehenden Alkaliverbindungsdämpfe durch einen in dem Hohlkörper aus entgegengesetzter Richtung auf die thermisch bearbeitete Fläche erzeugten Gasstrom an dem Eintritt in den Hohlkörper gehindert und/oder aus dem Hohlkörper herausgespült werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom durch einen Überdruck in dem Hohlkörper erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom durch Fluten des Hohlkörpers mit einem Gas oder Gasgemisch erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper mit Luft geflutet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Restöffnung für den Druckausgleich während oder nach dem thermischen Bearbeiten bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei es sich bei dem Hohlkörper um ein Glassrohr handelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasrohr an dem nicht zu bearbeitenden Ende verjüngt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei es sich bei dem Hohlkörper um ein Glasrohr handelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasrohr an dem nicht zu bearbeitenden Ende durch einen Stopfen mit Durchgangsbohrung verschlossen wird.
Aus Glasrohr gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 hergestellter Glasbehälter, dessen Natriumoxidabgabe der Innenoberfläche gemäß ISO 4802-2 höchstens 2,0 mg/l Natriumoxid beträgt.
Verwendung des Glasbehälters gemäß Anspruch 9 für medizinische Zwecke.