Определение основных показателей ампульного стекла

Качество ампульного стекла оценивают по следующим параметрам:

• водостойкость;

• щелочестойкость;

• остаточные напряжения;

• термическая стойкость;

• химическая стойкость;

• светозащитные свойства (для марки СНС-1)

Для ампул марки УСП-1 введены дополнительные требования:

• сила излома ампул с цветным кольцом;

• радиальное биение стебля ампул.

Основные физико-химические свойства ампульного стекла должны соответствовать требованиям, указанным в ТУ У 480945-005-96.

Водостойкость. Три пробы из 300 г измельченного стекла с массой по 11,0 г обезжиривают этанолом и ацетоном и сушат при температуре 140°С. Три точные навески по 10,0 г помещают в колбы с 50 мл свежепрокипяченой воды дистиллированной с исходным значением рН 5,5. Колбы закрывают и автоклавируют 30 мин. при температуре 121°С (0,10-0,11 мПа). После охлаждения их содержимое титруют 0,02 М раствором кислоты хлористоводородной в присутствии метилового красного до перехода окраски раствора от желтого цвета до оранжевого. Водостойкость стекла Х (мл/г) вычисляют по формуле:

,

где V₁ – объем раствора кислоты хлористоводородной, израсходованный на титрование испытуемого раствора, мл;

V₂ – средний объем раствора кислоты хлористоводородной, израсходованный на титрование каждого из двух контрольных опытов, мл;

m – масса стекла, г.

Щелочестойкость. Метод основан на воздействии на образцы стекла площадью 0,10-0,15 дм² смеси равных объемов 0,5 М раствора натрия карбоната и 0,1 М раствора натрия гидрокарбоната при кипячении в течение 3 часов. Перед испытанием и после воздействия щелочных растворов образцы моют, высушивают при температуре 1400°С до постоянной массы и взвешивают.

Щелочестойкость стекла Х (мг/дм²) рассчитывают по формуле:

,

где m – масса образца до обработки, мг;

m₁ – масса образца после воздействия щелочей, мг;

S – площадь поверхности образца, дм².

Остаточные напряжения. Чем резче охлаждение, тем значительнее температурный перепад внутри стекла, тем больше будут силы растяжения в поверхностных и силы сжатия во внутренних слоях стенок ампул. При быстром нагревании ампул, наоборот, в наружных слоях стенок возникают силы сжатия, а во внутренних – силы растяжения. Сопротивление стекла сжатию во много раз выше сопротивления его растяжению. Поэтому ампулы, как и другие стеклянные изделия, более термостойкие при быстром нагревании, чем при быстром охлаждении.

Напряжения, оставшиеся в стекле после охлаждения, называются остаточными; если напряжения исчезают, то их называют временными. Остаточные напряжения, в основном, и определяют термическую устойчивость ампулы.

Напряжения образуются при изготовлении ампул за счет неравномерного нагрева различных участков дрота. Остаточные напряжения определяют с помощью поляризационно-оптического метода по разности хода лучей в образце, связанной с наличием остаточных напряжений с помощью полярископа-поляриметра ПКС-125, ПКС-250 и полярископа ПКС-500.

Разность хода лучей Δ (нм) вычисляют по формуле:

,

где l – при зеленом светофильтре (540 нм);

j – угол поворота лимба анализатора, град.

Разность хода, отнесенную к 1 см пути луча в стекле, Δ¹ млн^–1, вычисляют по формуле:

,

где l – длина пути луча в напряженном стекле, см.

Не допускается остаточное напряжение содержащее удельную разность хода Δ¹ более 8 млн^–1. Для снятия остаточных напряжений стеклянные изделия подвергают отжигу.

Термическая стойкость. Ампулы должны обладать термической стойкостью, т.е. не разрушаться при резких колебаниях температуры (при стерилизации). Проверку термической стойкости проводят по ГОСТ 17733 следующим образом. 50 ампул выдерживают при температуре 18°С 30 минут, затем помешают в сушильный шкаф не менее, чем на 15 минут при температуре, указанной в ГОСТ. После этого ампулы погружают в воду с температурой 20±1°С и выдерживают не менее 1 мин.

Термостойкими должны быть не менее 98% ампул от взятых на проверку. Ампулы должны выдерживать перепад следующих температур:

 

Марка стекла	Перепад температур, ºС
АБ – 1	Не менее 110
НС – 1	Не менее 130
УСП – 1	Не менее 130
СНС – 1	Не менее 150
НС – 3	Не менее 160

Химическая стойкость. Для оценки химической стойкости ампульного стекла существуют различные методы определения: с помощью различных кислотно-основных индикаторов (по изменению окраски), с помощью рН-метра (по сдвигу рН); весовые методы ( по количеству выщелачившихся компонентов из взвешенных стеклянных образцов при контактировании с водой) и т.д.

В качестве контрольных образцов обычно берется вода очищенная и различные специальные растворы лекарственных веществ, которые должны будут контактировать со стеклом ампул при изготовлении инъекционных растворов и их хранении.

Официальным методом определения химической стойкости ампульного стекла является метод определения с помощью рН-метра, принятый ОСТ 64-2-485-85. Для этого ампулы, дважды промытые горячей водой, дважды ополаскивают водой деминерализованной и заполняют водой очищенной, имеющей рН 6,0±2,0 и температуру 20±5ºС до номинальной вместимости. Запаянные ампулы стерилизуют а автоклаве при 0,10-0,11 МПа (120±1°С) в течение 30 мин. Затем ампулы охлаждают до температуры 20±5°С, проверяют их герметичность и вскрывают капилляры. При помощи рН-метра определяют сдвиг рН воды, извлеченной из ампул, по отношению к рН исходной воды. Установлены нормы изменения значения рН для ампул: стекла УСП-1 – не более 0,8; НС-3 - 0,9; СНС-1 – 1,2; НС-1 – 1,3; АБ-1 - 4,5.

Количество сосудов из одной партии для проверки химической стойкости должно соответствовать таблице 5.5.

Таблица 5.5

Номинальная вместимость, мл	Количество сосудов, шт
1,0	60
От 1,0 до 5,0 (вкл.)	50
От 5,0 до 20,0 (вкл.)	20
Свыше 20,0	10

Из других известных методов простотой отличается метод определения химической стойкости ампульного стекла с помощью кислотно-основного индикатора фенолфталеина (предложен Д.И. Поповым и Б.А. Клячкиной). Для этого ампулы заполняют водой для инъекций с добавлением 1 капли 1% раствора фенолфталеина на каждые 2 мл воды, запаивают и стерилизуют при 120°С в течение 30 минут. Ампулы, в которых вода после стерилизации не окрасилась, относятся к первому классу. Содержимое окрашенных ампул титруют 0,01 Н раствором кислоты хлористоводородной, по количеству которой определяется химическая стойкость ампульного стекла. Если на титрование до обесцвечивания раствора ее израсходовано менее 0,05 мл – ампулы относятся ко второму классу, более 0,05 мл – ампулы считаются непригодными для хранения инъекционных растворов.

Можно также определить химическую стойкость ампульного стекла по изменению окраски метилового красного. При этом ампулы заполняют кислым раствором метилового красного до необходимого объема, запаивают и стерилизуют в стерилизаторе при 120°С в течение 30 минут. Если после охлаждения окраска всех ампул не изменилась в желтую, то такие ампулы пригодны для использования.

Светозащитные свойства. Эти свойства испытывают у ампул, изготовленных из нейтрального светозащитного стекла измерением светопропускания в области спектра от 290 до 450 нм (ГОСТ 17651-72).

Из цилиндрической части ампулы вырезают образец, тщательно промывают его, протирают, высушивают и помещают параллельно щели спектрофотометра СФД-2. Определяют максимальный процент светопропускания, который должен составлять при толщине стенки ампулы от 0,4 до 0,5 мм 35%; от 0,5 до 0,6 мм – 30%; от 0,6 до 0,7 мм – 27%; от 0,7 до 0,8 мм – 25% и  от 0,8 до 0,9 мм – 20%.

Сила излома ампул с цветным кольцом  определяется на установке, схема которой приведена на рис. 5.4, со следующими характеристиками:

• скорость испытания – 10 мм/мин;

• предел измерения силы – 200 Н;

• температура проверяемой ампулы 20±5°С.

Рис. 5.4. Установка для определения силы излома

Количество ампул с цветным кольцом излома для определения силы излома должно быть не менее 0,01% от партии.

Сила излома ампул с цветным кольцом излома должна соответствовать следующим показателям:

Номинальная вместимость, мл	Сила излома,Н	Длина L=l1+l2
1	От 30 до 70 (вкл.)	36 =  18 + 18
2	От 30 до 70 (вкл.)	36 = 18 + 18
10	От 30 до 90 (вкл.)	60 = 22 + 38

Количество ампул с цветным кольцом излома для определения силы излома должно быть не менее 0,01% от патрии.

Радиальное биение стебля ампул относительно оси корпуса. Радиальное биение стебля ампул относительно оси корпуса и радиальное биение конических концов относительно оси цилиндрической части ампулы типа Г проверяется в помощью универсальной стойки типа СТ по ГОСТ 10197 или ТУ 2-034-623, призмы проверочной по ТУ 2-034-439 или ТУ 2-034-812 и индикатора часового типа по ГОСТ 577.

Проверяемую ампулу укладывают на поверочную призму, подводят наконечник индикатора к стеблю ампулы, а для ампул типа Г – к коническому концу и вращают ампулу на 360°. Разность наибольшего и наименьшего показаний индикатора не должна превышать значений, указанных ниже:

• 1,0 мм – для ампул типа ИП вместимостью 1-2 мл;

• 1,2 мм -  для ампул типа ИП вместимостью 3 мл;

• 1,5 мм -  для ампул типа ИП вместимостью 5, 10, 20 мл;

• 1,7 мм -  для ампул типа ВО и С вместимостью 1, 2, 3 мл;

• 2,0 мм -  для ампул типа ВО и С вместимостью 5 мл, ВПО вместимостью 10 мл.