Почему появляются трещины в стеклянных изделиях? Большинство ответит, что основная причина – ударная нагрузка: камень падает на лобовое стекло автомобиля, смартфон падает на землю. Но по мнению исследователей компании SCHOTT, причины появления трещин не настолько очевидны.
Изучая трещины в стеклянных материалах, используемых в электронике, медицине и фармацевтике разработчики SCHOTT создают методы производства прочных и гибких стекол. Эти исследования, пожалуй, являются наиболее важными для фармацевтической промышленности, где любая трещина может быть источником затрат либо экологических катастроф. В статье мы рассмотрим, почему возникают трещины и каким образом понимание процессов открывает путь к следующему поколению инноваций.
С чего начинаются трещины?
Прочность стекла – непостоянная величина. Стекло может уцелеть при одном падении, но разбиться при следующем, даже если сила воздействия была одинаковой.
Все внутренние стеклянные трещины начинаются с дефектов, невидимых невооруженным глазом. Они обычно возникают в процессе производства или обработки. По мере увеличения механических напряжений – из-за падений, увеличения давления или изгиба – эти дефекты становятся более значительными, в результате напряжение достигает критического значения и происходит надлом. Внешние стеклянные трещины чаще всего возникают в результате ударов о твердые материалы (металл, керамика или другие стеклянные предметы).
В лабораториях SCHOTT ученые используют различные аналитические методы исследований. Они могут заглянуть вглубь нано- и микроструктуры стекла или использовать более простые тесты, такие, например, как падение стального шара на стекло. Эти испытания дают возможность спрогнозировать срок службы изделия, выявить новые возможности применения и улучшить продукт.
Механические тесты изделий
| Разрывная нагрузка Тест позволяет спрогнозировать появление трещин на стеклянных контейнерах. Как правило, проводят сравнение образцов из разных партий. Действие разрывного давления дает возможность выявить слабые места во всем изделии, а критические точки, такие как, например, горлышко виал, тестируются отдельно. | |
| Анализ мест разлома (фрактография) Разбитые образцы и трещины могут указать на способы улучшения производственного процесса. Первопричину появления дефектов можно отследить при помощи оптической и сканирующей электронной микроскопии. | |
| Анализ распределения нагрузок Говорят, что стекло как хрупкий материал все помнит. Любое механическое воздействие, даже контакт с другим стеклянным изделием, оставит след на поверхности. Эти дефекты не исчезают бесследно, а накапливаются в структуре и становятся причиной возникновения трещин. Для создания полной картины наколенных дефектов используются сложные аналитические методы. |
Тесты стабильности
Такие тесты проводятся для выявления изменений химического состава стекла при хранении. Контейнеры помещают в камеры с повышенной температурой для сокращения времени проведения испытаний до нескольких недель (вместо 36 месяцев). Через определенные промежутки времени отбираются пробы для вычисления количества выщелачиваемых веществ.
Совершенствование фармацевтической тары
Хотя риск боя стекла в фармацевтической промышленности довольно низкий, ставки при этом очень высоки. Бой тары может привести к значительным затратам в результате потери ценного химического вещества или дорогостоящего препарата. Бой стекла в производственных условиях требует от компаний проведения детального анализа, который выявляет первопричину и позволяет разработать планы по предотвращению таких случаев в будущем. Есть и другая сторона – безопасность пациентов. В этом случае в расследовании участвует не только фармацевтическая компания, но и регулирующие органы.
Многие фармацевтические компании вместо того, чтобы проводить испытания прочности стекла, используют только визуальный контроль состояния изделия. Такой подход достаточно эффективен, если трещины и дефекты видны невооруженным глазом. Недостаточное развитие технологий контроля ранее делало выборочный контроль партий стеклянных трубок (полупродукт для производства шприцов, виал и картриджей) единственным возможным вариантом проверки. Однако сейчас новые технологии гарантируют 100-процентный контроль качества продукции.
Исследование стеклянных трещин учеными SCHOTT начинается с структуры материала и может включать изучение таких на первый взгляд незначительных процессов, как упаковка в коробку или поддон во время транспортировки. Рассматривая все – от самых маленьких пузырьков воздуха на стеклянном изделии до перемещений во время процесса упаковки – совершенствуется как состав стекла и способ его обработки, так и качество поверхности изделий для сохранения репутации производителя и обеспечения безопасности пациентов.
Где заказать?
Компания «ХИМЛАБОРРЕАКТИВ» является официальным дистрибьютором продукции SCHOTT Duran на территории Украины. Наши специалисты смогут не только подобрать подходящие изделия, но и предоставить консультацию по решению Вашей задачи.
Ознакомиться с перечнем продукции Вы можете здесь.