유리용기 시험: 포장재의 품질관리

식품, 음료 또는 의약품을 보관할 때 유리 용기는 투명성, 화학적 불활성 및 전반적인 안전성을 위해 널리 사용되는 선택입니다. 유리의 미적 매력이나 맛이나 유해한 화학 물질을 전달하지 않고 내부의 무결성을 유지하는 방식으로 인해 유리를 높이 평가할 수 있습니다. 그러나 그것은 단지 외모나 취향에 관한 것이 아닙니다. 유리 용기의 품질과 내구성은 특히 의약품을 보관하는 데 사용되는 경우 매우 중요합니다. 여기에서는 유리 용기에 대한 특정 테스트가 진행되어 모든 병, 병 또는 약병이 사용자의 손에 닿기 전에 엄격한 표준을 충족하는지 확인합니다.

유리 용기 테스트에는 수명 동안 직면하게 될 스트레스에 대한 적합성과 저항성을 평가하기 위한 일련의 절차가 포함됩니다. 이 기사에서는 다양한 단계에서 유리 용기에 대해 일반적으로 수행되는 다양한 테스트에 대해 설명합니다.

유리용기의 종류와 용도

유리 용기는 병, 단지 등 다양한 형태로 제공되며 모두 특정 용도를 염두에 두고 설계되었습니다. 귀하의 선택은 의약품용 작은 유리병부터 큰 물병까지 다양할 수 있습니다. 

포장에 사용되는 유리에는 특성과 용도가 다른 여러 유형이 있습니다. 주요 유형은 다음과 같습니다.

• Type I 붕규산 유리: 내열성과 화학적 내구성이 높습니다. 의약품 포장 및 실험실 유리 제품에 사용됩니다.
• 유형 II 처리 소다석회 유리: 유형 II 유리는 내화학성을 높이기 위해 황으로 처리됩니다. 비경구용 및 비경구용 의약품에 사용됩니다.
• 유형 III 일반 소다석회 유리: 가장 일반적이고 저렴한 유리 유형입니다. 식품, 음료, 화장품, 고형 경구용 의약품 등에 사용됩니다.
• 호박색 유리: 자외선으로부터 내용물을 보호하는 착색 소다석회 유리입니다. 맥주나 약품과 같이 빛에 민감한 제품에 사용됩니다.
• 납 크리스탈 유리: 산화 납을 함유하고 있으며 향수병 및 일부 증류주에 장식용으로 사용됩니다.

테스트 방법 및 절차

유리 용기 제조 분야에서는 테스트와 품질 관리가 가장 중요합니다. 정확한 표준은 안전과 성능을 보장하기 위해 이러한 테스트를 안내합니다.

ASTM C147 및 테스트 방법 A/B 이해

ASTM C147은 유리병, 바이알, 앰플 및 기타 용기의 내부 압력 강도를 결정하는 표준 테스트 방법을 제공합니다. 이는 컨테이너가 파손될 때까지 내부 유압 또는 공압을 점차적으로 증가시키는 것을 포함합니다.

ASTM에는 두 가지 테스트 방법이 설명되어 있습니다. 방법 A는 사전 설정된 압력 수준을 적용하는 반면 방법 B는 파열이 발생할 때까지 일정한 속도로 압력을 증가시킵니다. 견딜 수 있는 최대 압력을 고장 압력으로 표시합니다.

• 테스트 방법 A: 이 테스트에서는 유리 샘플을 묽은 산성 용액에 넣고 용해된 유리의 양을 SI 단위로 측정하여 재료의 내구성과 산성 함량에 대한 저항성을 나타냅니다.
• 테스트 방법 B: 특정 pH를 유지하기 위해 완충액을 사용하는 방법이 포함됩니다. 여기서 유리의 성능은 엄격하게 통제된 조건에서 평가되어 화학적 스트레스에 대한 탄력성을 강조합니다.

측정된 고장 압력은 컨테이너 크기, 용량 및 최종 용도에 따라 지정된 한계와 비교됩니다. 평가된 주요 측면은 적절한 안전 여유를 보장하기 위한 압력 저항과 파손 모드입니다.

유리 두께, 결함, 열 이력 및 로딩 속도 영향 결과와 같은 요소입니다. 이 테스트는 가공, 보관 기간 및 운송 중에 조각화 위험 없이 내부 압력을 견딜 수 있는 용기의 능력을 검증합니다.

 용해도 테스트 

용해도 테스트는 물이나 수용액과 접촉할 때 화학적 내구성과 알칼리 침출에 대한 저항성을 결정하기 위해 유리에 대해 수행되는 중요한 분석 절차입니다.

이 테스트에서는 유리 조각을 증류수 또는 묽은 산에 담근 다음 용액을 평가하여 액체에 용해된 유리의 양을 결정합니다.

이 테스트는 극한 조건에서 유리 재료의 내가수분해성과 화학적 안정성을 나타내는 것을 목표로 합니다. 결과는 의도한 의약품 또는 기타 응용 분야에 대한 사양 및 적합성을 준수하는지 확인하기 위한 품질 관리 검사 역할을 합니다.

테스트 결과에 영향을 미치는 주요 요소에는 유리 구성, 열 이력, 표면 상태 및 온도, 지속 시간, 물의 양과 같은 테스트 매개변수가 포함됩니다. 허용 한도는 약전 논문에 따라 유리 유형에 따라 다릅니다.

열충격 저항 테스트

열충격 저항 테스트는 균열, 파손 또는 물리적 손상 없이 갑작스러운 극심한 온도 변화를 견딜 수 있는 재료 및 구성 요소의 능력을 결정합니다.

이 테스트 방법에서 테스트 표본은 뜨거운 환경과 차가운 환경 사이의 즉각적인 이동이나 주변 매체의 급격한 온도 변화와 같은 빠른 열 전이를 겪게 됩니다.

일반적인 극한 온도 범위는 -70°C ~ +150°C입니다.

평가된 주요 측면은 열충격 노출 후 구조적 완전성, 균열/파손 없음, 기능적 성능 유지입니다. 이 테스트의 목적은 급격한 날씨 변화, 장비 시동/정지 또는 작동 열 주기와 같은 요인으로 인해 실제로 나타나는 실제 온도 변동을 시뮬레이션하는 것입니다.

수직 부하 테스트:

축방향 하중 테스트라고도 알려진 수직 하중 테스트는 취급 및 보관 중에 수직 힘에 저항하는 유리 용기의 기계적 강도와 능력을 결정하기 위해 수행되는 핵심 품질 관리 테스트입니다.

이 테스트에서 컨테이너는 파손이 발생할 때까지 평판을 통해 수직으로 가해지는 압축 하중을 점진적으로 증가시킵니다. 오류를 유발하는 부하 수준이 기록되어 지정된 제한과 비교됩니다. 합격/불합격 평가를 위해 사전 설정된 부하 수준으로 테스트를 수행할 수도 있습니다.

평가되는 주요 측면은 파손 전 견딜 수 있는 최대 하중 또는 허용 가능한 변형 정도입니다. 이 테스트에서는 실제로 발생하는 응력 조건을 시뮬레이션하고 충분한 강도 여유와 안전 규정 준수 여부를 확인합니다.
유리 두께, 용량, 형상, 결함, 수직력 적용률과 같은 요소가 테스트 결과에 영향을 미칩니다. 최소 강도에 대한 사양은 컨테이너 유형 및 용도에 따라 다릅니다.

내부 압력 강도 테스트

내부 압력 강도 테스트는 유리병과 단지가 가공 및 유통기한 동안 예상되는 내부 압력을 받을 때 파손에 저항하는 능력을 결정합니다.

ASTM C147에 따른 이 테스트 방법에서는 유리 용기를 단단히 밀봉하고 파열이 발생할 때까지 일정한 속도(방법 B) 또는 사전 설정된 압력 수준(방법 A)으로 내부적으로 점진적으로 가압합니다. 고장을 일으키는 압력 수준이 기록됩니다.

평가된 주요 측면은 견딜 수 있는 최대 내부 표면 압력과 파손 모드입니다. 측정된 파열 압력은 용기 크기, 용량 및 예상 제품 압력을 기준으로 지정된 한계와 비교됩니다. 이 테스트는 가스 방출, 온도 변화 등과 같은 요인으로 인해 포장된 식품, 음료, 화장품 및 의약품이 시간이 지남에 따라 가할 수 있는 현실적인 압력 조건을 시뮬레이션합니다. 이는 용기 밀봉 및 유통 전 중요한 품질 관리 점검 역할을 합니다. 

압력 강도는 유리 두께, 결함, 구성, 열 이력 및 로딩 속도의 영향을 받습니다. 강화된 안전 마진은 폭발 및 조각화 위험을 방지합니다. 

수증기 투과도 테스트

수증기 투과성 테스트는 시간이 지남에 따라 재료를 통과할 수 있는 수증기의 속도와 양을 측정하는 데 사용됩니다. 소재의 통기성이 어느 정도인지를 나타냅니다.

이 테스트 방법에서는 원형 표본을 건조제나 물이 들어 있는 개방형 테스트 용기 위에 단단히 고정합니다. 용기는 습도와 온도가 설정된 통제된 분위기에 배치됩니다. 공기는 지정된 속도로 시편 표면 위로 순환됩니다.

측정된 기간 동안 표본을 통해 용기로 침투하는 수증기의 질량은 주기적인 무게 측정을 통해 정량화됩니다. 이를 통해 시험 물질의 수증기 투과율과 투과성을 계산할 수 있습니다.

제어되는 주요 매개변수에는 공기 온도, 시편 각 측면의 상대 습도 수준 및 공기 순환 속도가 포함됩니다. 투과성 결과는 이러한 테스트 조건에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

이 테스트는 특히 포장, 의류, 신발, 장갑, 보호 장비에 사용되는 재료를 평가하는 데 적용됩니다. 이는 땀과 수증기를 통해 발산되는 물질의 능력을 나타냅니다.

조각화 테스트

유리 파편 시험은 유리의 잔류 응력 수준과 안전성을 결정하기 위해 강화 유리 또는 열 강화 유리에 대해 수행되는 품질 관리 시험입니다. 이 파괴 시험에서는 강화 유리 시편을 파쇄하고 생성된 유리 조각을 분석합니다. 평가된 주요 측면은 테스트 영역에서 계산된 조각 수, 조각의 크기 분포 및 조각화 패턴입니다.

EN 12150-1과 같은 표준은 안전 유리 분류를 위한 유리 두께를 기준으로 최소 조각 수 요구 사항을 정의합니다. 파편 수가 많을수록 유리 표면의 잔류 압축 응력이 커지므로 파편화 정도가 높아져 안전성이 향상됩니다.

이 테스트는 적절한 템퍼링을 보장하고 잔류 표면 압축을 측정하며 안전 규정을 충족하기 위한 실용적이고 신뢰할 수 있는 수단을 제공합니다. 그러나 유리 샘플을 깨고 조각을 수동으로 계산해야 하는 지루한 작업이 필요합니다. 새로운 디지털 분석 기술은 효율성 향상을 위해 정량화 프로세스를 자동화하고 있습니다.

식품 및 음료 용기에 대한 특정 테스트

식품 및 음료 용기의 경우, 이러한 응용 분야의 고유한 문제를 해결하기 위해 특정 테스트가 맞춤화되었습니다. 유리 식품 보관 용기는 식품을 오염시키거나 맛을 바꾸지 않도록 엄격한 테스트를 통과해야 합니다. 여기에는 관능 평가 및 봉인 무결성 검사가 포함될 수 있습니다.

• 스펙트럼 전송 테스트:

스펙트럼 투과 테스트는 자외선, 가시광선 및 적외선 영역에 걸쳐 다양한 파장에서 유리를 통해 투과되는 빛의 양을 측정합니다.

여기에는 분광 광도계를 사용하여 유리 투과율 또는 의약품 용기의 경우 290~450nm 범위, 기타 유리 제품의 경우 250~1800nm 범위의 투과율을 정량화하는 작업이 포함됩니다. 

평가된 주요 측면은 유리 구성, 두께, 결함 및 곡률이 투과율에 미치는 영향입니다. 이 테스트는 제품 보호, 적절한 가시성 및 산업 사양 준수를 위한 적절한 UV 차단을 보장하는 것을 목표로 합니다.

고급 테스트 기술

유리 용기의 안전성과 품질을 보장하려면 고급 테스트 기술이 중요합니다. 이러한 기술은 유리의 내구성과 다양한 응력에 대한 저항성을 결정하여 중요한 안전 테스트를 통과하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.

오토클레이브 방법을 사용한 내가수분해성

내가수분해성을 테스트할 때는 오토클레이브 방법이 필수적입니다. 이러한 방법에는 압력을 가하여 유리를 증기에 노출시켜 가속 노화 조건을 시뮬레이션하는 작업이 포함됩니다. 테스트는 테스트 방법 BA(오토클레이브 테스트 방법 A라고도 함)와 같은 절차를 따를 수 있으며, 이는 유리가 고온에서 공격적이고 습한 환경에 노출될 때 유리의 저항을 평가하는 데 도움이 됩니다.

• 가수분해 오토클레이브 테스트: 유리 샘플을 분말화한 다음 오토클레이브에서 증기에 노출시킵니다. 유리의 내구성은 알칼리 방출량을 측정하여 평가합니다.

또한 테스트 방법 BW와 테스트 방법 PW가 있는데, 둘 다 오토클레이브 공정을 거친 후 유리 샘플의 중량 손실을 고려합니다. 이러한 테스트에서 수집된 데이터는 유리 제조업체로서 실제 사용과 유사한 조건에서 유리 용기의 성능을 측정하는 데 필수적입니다.

스트레스 상황에서 실패 및 성능 분석

유리가 파손되는 이유를 분석하고 응력 하에서 성능을 측정하는 것은 장기적인 이점을 위해 설계된 테스트입니다. 이러한 점진적인 테스트는 제품 오류로 이어질 수 있는 근본적인 문제를 정확히 찾아내는 데 도움이 됩니다.

• 고장 분석: 원인을 식별하기 위해 고장 후 유리를 검사하는 체계적인 접근 방식입니다. 파괴 분석, 표면 검사 등의 기술이 사용됩니다. 이 데이터는 향후 오류를 예방하는 데 매우 중요합니다.
• 내구성 테스트: 유리 용기가 기계적 응력을 얼마나 잘 견딜 수 있는지 평가합니다. 컨테이너는 강도와 내구성을 평가하기 위해 실제 취급 및 사용법을 모방한 조건을 거칩니다. 이 테스트는 유리 용기가 일상적인 사용 테스트를 문제 없이 통과하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.

제약 포장 테스트

분말 유리 테스트

분말 유리 테스트는 극한 조건에서 유리 표면에서 침출될 수 있는 알칼리의 양을 추정하기 위해 의약품 포장에 사용되는 유리 용기에 대해 수행되는 품질 관리 테스트입니다. 여기에는 다음과 같은 주요 단계가 포함됩니다.

• 유리 용기는 테스트 조건에 노출되는 표면적을 늘리기 위해 미세한 분말로 분쇄됩니다.
• 분말 유리 샘플을 철저하게 세척하여 부착된 미세 입자를 제거합니다.
• 그런 다음 샘플을 오토클레이브에서 121°C의 물 속에서 30분 동안 가열합니다. 이 온도는 침출 과정을 가속화합니다.
• 그런 다음 용액을 메틸 레드 지시약을 사용하여 황산으로 적정하여 침출된 알칼리의 양을 결정합니다.

이 테스트는 유리 용기의 내가수분해성과 화학적 내구성을 나타냅니다. 허용 한계는 유리 유형에 따라 약전 사양에 따라 설정됩니다. 침출된 알칼리의 양이 많을수록 저항성이 떨어지고 제품 상호작용 위험이 증가함을 나타냅니다.

물 공격 테스트

물 공격 테스트는 유리 용기의 내알칼리성이 의약품, 특히 이산화황으로 처리된 용기에 사용될 수 있는지 여부를 결정하는 데 사용됩니다.

이 테스트에서는 유리 용기 전체를 121°C의 오토클레이브에 물과 함께 30분간 담가 둡니다. 이러한 가혹한 조건에서는 유리 표면의 알칼리가 물 속으로 침출됩니다.

그런 다음 시험 용액을 표준화된 산성 용액으로 적정하여 방출된 알칼리(일반적으로 나트륨 이온)의 양을 정량화합니다. 그런 다음 알칼리 침출을 계산하여 유리 유형에 따라 허용되는 약전 한도와 비교합니다.

이 테스트는 유리 용기의 내가수분해성과 화학적 내구성을 과장되게 나타냅니다. 알칼리 누출량이 많을수록 알칼리 저항성이 낮아지고 유통기한 동안 유리와 약품 내용물 사이의 제품 상호작용 위험이 증가함을 나타냅니다.

물리적 및 성능 테스트

유리용기의 신뢰성과 안전성을 고려할 때 물리적 테스트와 성능 테스트는 기본입니다. 용기가 압력을 얼마나 잘 처리하고 밀봉 특성이 표준을 충족하는지에 초점을 맞추고 싶을 것입니다.

압력 및 부하 저항 시험

내부 압력 강도 테스트는 유리 용기가 직면하게 될 압력을 견딜 수 있는지 확인하는 데 중요합니다. 특히 탄산 음료 또는 기타 가압 내용물을 담는 경우에는 더욱 그렇습니다. 용기가 파손 지점에 도달할 때까지 용기의 압력을 점진적으로 증가시키는 점진적인 테스트 방법을 사용할 수 있습니다. 정확하고 반복 가능한 결과를 얻으려면 사용된 장비를 잘 보정하고 정기적으로 유지 관리하는 것이 중요합니다.

• 테스트 방법: 일반적인 테스트에는 파열 테스트와 압력 테스트가 포함됩니다. 이 테스트에서는 유리가 정상적인 사용 중에 파손을 방지할 만큼 견고하고 갑작스러운 압력 변화를 처리할 수 있는지 확인합니다.
• 표본 크기: 테스트된 각 용기는 일관성을 보장하기 위해 생산 실행의 대표적인 표본이어야 합니다.

용기 밀봉 특성 평가

또한 용기의 밀봉 특성을 검사하여 밀폐성과 누출 방지 기능이 있는지 확인해야 합니다. 여기에는 냉장고에 보관하거나 전자레인지에 가열하는 등 수명 주기 동안 직면할 수 있는 조건에서 의도된 밀봉 상태로 용기를 테스트하는 것이 포함됩니다. 용기의 뚜껑이나 마개 장치를 반복적으로 테스트하여 밀봉 상태가 온전하고 제대로 작동하는지 확인해야 합니다.

밀봉 무결성 및 누출 테스트

유리 용기의 밀봉 무결성 및 누출 테스트는 밀폐된 폐쇄를 보장하고 멸균 의료 제품의 미생물 오염을 방지하는 데 필수적입니다. 일반적인 테스트 방법에는 진공 부패, 기포 방출 및 염료 유입 테스트가 포함됩니다. 용기에 용액을 채우고 밀봉한 후 시간 경과에 따른 용액 손실, 기포 또는 외부 염료 용액 유입으로 인한 누출 여부를 확인합니다.

규정 및 표준 준수

국제 표준과 국가 표준 비교

규정을 살펴보면서 국제 및 국내 표준을 모두 접하게 됩니다. ASTM(미국 재료 시험 협회)에서 정한 것과 같은 국제 표준은 재료 품질, 안전 및 환경 고려 사항에 관한 사양에 대한 합의를 제공합니다. 이러한 표준은 여러 국가의 벤치마크 역할을 하며 안전한 포장을 위한 공통 기반을 만드는 데 도움이 됩니다.

반면, 국가 표준은 특정 국가에 특정한 규제 제한 사항과 안전 문제를 다루는 경향이 있습니다. 이러한 표준은 현지 정책 및 관행 준수를 보장하기 위해 국제 표준과 비교할 때 특정 측면에서 더 엄격하거나 상세할 수 있습니다.

안전 및 환경 고려사항

환경 관행은 규정 준수 과정에서 큰 비중을 차지합니다. 귀하는 유리 포장이 환경적으로 안전한 생산 및 폐기 공정을 준수하는지 확인해야 합니다. 규제 제한은 사용된 재료와 유리 용기의 제조 공정이 환경에 미치는 영향까지 확대될 수 있습니다. 

요약하자면, 식품 및 음료 제품에 사용되는 유리 용기의 안전성과 무결성을 보장하려면 엄격한 테스트가 필수적입니다. 설명된 테스트에서는 생산, 운송 및 사용 중 파손을 방지하는 데 중요한 강도, 내구성 및 밀봉 능력과 같은 주요 특성을 평가합니다. 표준을 준수하고 정기적인 평가를 수행함으로써 제조업체는 유리 포장이 내용물을 보호하고 의도한 대로 작동한다는 확신을 가질 수 있습니다. 새로운 용기 디자인과 재료가 등장함에 따라 테스트는 품질 관리와 유리 포장 산업에 대한 소비자의 신뢰를 유지하는 데 계속해서 중요한 역할을 할 것입니다. 테스트 방법을 혁신에 맞게 조정하면 안전을 우선시하면서 지속 가능한 성장을 지원하는 데 도움이 됩니다.