Test voor glazen containers: de kwaliteitscontrole van het verpakkingsmateriaal

Als het gaat om het bewaren van uw voedsel, dranken of farmaceutische producten, zijn glazen containers een populaire keuze vanwege hun helderheid, chemische inertie en algehele veiligheid. Misschien waardeer je glas vanwege zijn esthetische aantrekkingskracht of de manier waarop het de integriteit van wat erin zit behoudt zonder smaakstoffen of schadelijke chemicaliën af te geven. Het gaat echter niet alleen om uiterlijk of smaak; de kwaliteit en duurzaamheid van glazen containers zijn van cruciaal belang, vooral als ze worden gebruikt voor de opslag van farmaceutische producten. Dit is waar specifieke tests voor glazen containers een rol gaan spelen, zodat elke pot, fles of injectieflacon aan strenge normen voldoet voordat ze ooit in uw handen komen.

Het testen van glazen containers omvat een reeks procedures om hun geschiktheid en weerstand tegen de spanningen waarmee ze tijdens hun levensduur te maken krijgen, te beoordelen. In dit artikel worden verschillende tests besproken die vaak in verschillende stadia op glazen containers worden uitgevoerd.

Soorten en toepassingen van glazen containers

Glazen containers zijn er in vele vormen, inclusief flessen en potten, allemaal ontworpen met een specifieke toepassing in gedachten. Uw keuze kan variëren van kleine injectieflacons voor geneesmiddelen tot grote waterflessen. 

Er worden verschillende soorten glas gebruikt voor verpakkingen, die verschillende eigenschappen en toepassingen hebben. De belangrijkste soorten zijn:

• Type I borosilicaatglas: heeft een hoge hittebestendigheid en chemische duurzaamheid. Gebruikt voor farmaceutische verpakkingen en laboratoriumglaswerk.
• Type II behandeld natronkalkglas: Type II glas is behandeld met zwavel voor verhoogde chemische weerstand. Gebruikt voor parenterale en niet-parenterale farmaceutische producten.
• Type III gewoon natronkalkglas: De meest voorkomende en goedkope glassoort. Gebruikt voor voedsel, dranken, cosmetica en vaste farmaceutische producten voor orale dosering.
• Amberglas: Getint natronkalkglas dat de inhoud beschermt tegen UV-licht. Gebruikt voor lichtgevoelige producten zoals bier of medicijnen.
• Loodkristalglas: Bevat loodoxide, decoratief gebruikt voor parfumflesjes en sommige sterke dranken.

Testmethoden en -procedures

In de wereld van de productie van glazen containers zijn testen en kwaliteitscontrole van het grootste belang. Nauwkeurige normen begeleiden deze tests om de veiligheid en prestaties te garanderen.

ASTM C147 en testmethode A/B begrijpen

ASTM C147 biedt standaard testmethoden om de interne druksterkte van glazen flessen, injectieflacons, ampullen en andere containers te bepalen. Het omvat het geleidelijk verhogen van de interne hydraulische of pneumatische druk totdat de container defect raakt.

Over ASTM worden twee testmethoden beschreven: methode A past een vooraf ingesteld drukniveau toe, terwijl methode B de druk met een constante snelheid opvoert totdat barsten optreedt. De maximaal weerstaan druk wordt genoteerd als de faaldruk.

• Testmethode A: Bij deze test wordt een glasmonster onderworpen aan een verdunde zure oplossing en wordt de opgeloste hoeveelheid glas gemeten met behulp van SI-eenheden, die de duurzaamheid en weerstand van het materiaal tegen zure inhoud aangeven.
• Testmethode B: Het omvat het gebruik van een bufferoplossing om een specifieke pH te behouden, waarbij de prestaties van het glas worden geëvalueerd onder streng gecontroleerde omstandigheden, waarbij de veerkracht ervan tegen chemische stress wordt benadrukt.

De gemeten faaldruk wordt vergeleken met gespecificeerde limieten op basis van containerafmetingen, capaciteit en eindgebruik. De belangrijkste geëvalueerde aspecten zijn de drukweerstand en de wijze van breuk om voldoende veiligheidsmarges te garanderen.

Factoren zoals glasdikte, defecten, thermische geschiedenis en laadsnelheid zijn van invloed op de uitkomsten. De test verifieert het vermogen van de container om interne druk te weerstaan tijdens verwerking, houdbaarheid en transport zonder gevaar voor fragmentatie.

 Oplosbaarheidstest 

De oplosbaarheidstest is een belangrijke analytische procedure die op het glas wordt uitgevoerd om de chemische duurzaamheid en weerstand tegen alkali-uitloging te bepalen bij contact met water of waterige oplossingen.

Bij deze test wordt een stuk glas ondergedompeld in gedestilleerd water of verdund zuur en wordt de oplossing vervolgens geëvalueerd om de hoeveelheid glas te bepalen die in de vloeistof is opgelost.

De test heeft tot doel een indicatie te geven van de hydrolytische weerstand en chemische stabiliteit van een glasmateriaal onder extreme omstandigheden. De resultaten dienen als kwaliteitscontrole om de naleving van de specificaties en de geschiktheid voor de beoogde farmaceutische of andere toepassing te garanderen.

Belangrijke factoren die van invloed zijn op de testresultaten zijn onder meer de glassamenstelling, de thermische geschiedenis, de toestand van het oppervlak en testparameters zoals temperatuur, duur en watervolume. Toegestane limieten variëren afhankelijk van het glastype, zoals aangegeven in de farmacopee-monografieën.

Testen van weerstand tegen thermische schokken

Testen op thermische schokbestendigheid bepalen het vermogen van materialen en componenten om plotselinge extreme temperatuurveranderingen te weerstaan zonder te barsten, te breken of fysieke schade te ondergaan.

Bij deze testmethode worden testmonsters onderworpen aan snelle thermische overgangen, zoals onmiddellijke overdrachten tussen warme en koude omgevingen of abrupte temperatuurveranderingen in het omringende medium.

Typische extreme temperaturen variëren van -70°C tot +150°C.

De belangrijkste beoordeelde aspecten zijn de structurele integriteit na blootstelling aan thermische schokken, de afwezigheid van scheuren/breuken en het behoud van de functionele prestaties. De test heeft tot doel echte temperatuurschommelingen te simuleren die in de praktijk voorkomen als gevolg van factoren zoals snelle weersveranderingen, het opstarten/uitschakelen van apparatuur of operationele thermische cycli.

Verticale belastingstest:

De verticale belastingstest, ook bekend als de axiale belastingstest, is een belangrijke kwaliteitscontroletest die wordt uitgevoerd om de mechanische sterkte en het vermogen van glazen containers om verticale krachten te weerstaan tijdens behandeling en opslag te bepalen.

Bij deze test worden containers onderworpen aan geleidelijk toenemende drukbelasting die verticaal door vlakke platen wordt uitgeoefend totdat er breuk optreedt. Er wordt genoteerd dat het belastingsniveau dat de storing veroorzaakt, wordt vergeleken met gespecificeerde limieten. De test kan ook worden uitgevoerd op een vooraf ingesteld belastingsniveau voor een goed/niet-goed-evaluatie.

De belangrijkste beoordeelde aspecten zijn de maximale belasting die kan worden weerstaan vóór breuk of een aanvaardbare mate van vervorming. De test simuleert stressomstandigheden die in de praktijk voorkomen en verifieert voldoende sterktemarges en naleving van veiligheidscodes.
Factoren zoals glasdikte, capaciteit, geometrie, defecten en verticale krachtuitoefening beïnvloeden het testresultaat. Specificaties voor minimale sterkte variëren afhankelijk van het containertype en de beoogde toepassing.

Interne druksterktetest

Het testen van de interne druksterkte bepaalt het vermogen van glazen flessen en potten om weerstand te bieden aan breuk wanneer ze worden blootgesteld aan de verwachte interne druk tijdens verwerking en houdbaarheid.

Bij deze testmethode volgens ASTM C147 worden glazen containers veilig afgesloten en geleidelijk inwendig onder druk gezet, hetzij met een constante snelheid (methode B) of op een vooraf ingesteld drukniveau gehouden (methode A) totdat barsten optreedt. Het drukniveau dat de storing veroorzaakt, wordt geregistreerd.

De belangrijkste geëvalueerde aspecten zijn de maximale weerstand van het binnenoppervlak en de wijze van breuk. De gemeten barstdruk wordt vergeleken met gespecificeerde limieten op basis van containerafmetingen, capaciteit en verwachte productdrukken. De test simuleert realistische drukomstandigheden die verpakte voedingsmiddelen, dranken, cosmetica en farmaceutische producten in de loop van de tijd kunnen uitoefenen als gevolg van factoren zoals het vrijkomen van gas, temperatuurveranderingen, enz. Het dient als een kritische kwaliteitscontrole voordat de containers worden verzegeld en gedistribueerd. 

De druksterkte wordt beïnvloed door de glasdikte, defecten, samenstelling, thermische geschiedenis en belastingssnelheid. Verbeterde veiligheidsmarges voorkomen explosies en fragmentatiegevaren. 

Waterdampdoorlaatbaarheidstest

De waterdampdoorlaatbaarheidstest wordt gebruikt om de snelheid en hoeveelheid waterdamp te meten die in de loop van de tijd door een materiaal kan gaan. Het geeft aan hoe ademend een materiaal is.

Bij deze testmethode wordt een rond monster stevig over een open testvat geklemd dat een droogmiddel of water bevat. Het vat wordt in een gecontroleerde atmosfeer geplaatst met een ingestelde luchtvochtigheid en temperatuur. Lucht circuleert met een bepaalde snelheid over het oppervlak van het monster.

Gedurende een gemeten tijdsduur wordt de massa waterdamp die door het monster in het vat dringt, gekwantificeerd door periodieke wegingen. Dit maakt de berekening van de waterdamptransmissiesnelheid en de permeabiliteit van het testmateriaal mogelijk.

Belangrijke parameters die worden gecontroleerd zijn onder meer de luchttemperatuur, de relatieve vochtigheid aan elke kant van het monster en de luchtcirculatiesnelheid. Het permeabiliteitsresultaat kan aanzienlijk variëren, afhankelijk van deze testomstandigheden.

De test heeft toepassingen bij het evalueren van materialen die onder meer worden gebruikt voor verpakkingen, kleding, schoenen, handschoenen en beschermende uitrusting. Het geeft het vermogen van materialen aan om transpiratie en vochtdamp er doorheen te laten verdwijnen.

Fragmentatietest

De glasfragmentatietest is een kwaliteitscontroletest die wordt uitgevoerd op gehard of thermisch versterkt glas om het niveau van restspanning en veiligheid van het glas te bepalen. Bij deze destructieve test wordt een monster van gehard glas gebroken en worden de resulterende glasfragmenten geanalyseerd. De belangrijkste beoordeelde aspecten zijn het aantal fragmenten dat in een testgebied wordt geteld, de grootteverdeling van fragmenten en het fragmentatiepatroon.

Normen zoals EN 12150-1 definiëren de minimale vereisten voor het aantal fragmenten op basis van de glasdikte voor de classificatie van veiligheidsglas. Een hoger aantal fragmenten duidt op een grotere resterende drukspanning op het glasoppervlak, wat resulteert in een grotere veiligheid door een hogere mate van fragmentatie.

De test biedt een praktische en betrouwbare manier om een goede tempering te garanderen, de resterende oppervlaktecompressie te meten en aan de veiligheidsvoorschriften te voldoen. Het vergt echter wel het breken van glasmonsters en het handmatig tellen van fragmenten, wat vervelend is. Opkomende digitale analysetechnieken automatiseren het kwantificatieproces voor verbeterde efficiëntie.

Specifieke tests voor voedsel- en drankcontainers

Als het gaat om voedsel- en drankverpakkingen, zijn specifieke tests afgestemd op de problemen die uniek zijn voor deze toepassingen. Glazen voedselopslagcontainers moeten strenge tests doorstaan om ervoor te zorgen dat ze het voedsel niet vervuilen of de smaak ervan veranderen. Dit kunnen onder meer sensorische evaluaties en integriteitscontroles van zeehonden zijn.

• Spectrale transmissietest:

Spectrale transmissietests meten de hoeveelheid licht die door glas wordt doorgelaten op verschillende golflengten in de ultraviolette, zichtbare en infrarode gebieden.

Het omvat het gebruik van een spectrofotometer om het transmissiepercentage of de transmissie van glas te kwantificeren in het bereik van 290-450 nm voor farmaceutische containers en van 250-1800 nm voor andere glasproducten. 

De belangrijkste beoordeelde aspecten zijn het effect van de glassamenstelling, dikte, defecten en kromming op de transmissie. De test heeft tot doel te zorgen voor adequate UV-blokkering voor productbescherming, passende zichtbaarheid en naleving van industriële specificaties.

Geavanceerde testtechnieken

Om de veiligheid en kwaliteit van glazen containers te garanderen, zijn geavanceerde testtechnieken cruciaal. Met deze technieken kunt u de duurzaamheid en weerstand van glas tegen verschillende belastingen bepalen, zodat u zeker weet dat het kritische veiligheidstests doorstaat.

Hydrolytische weerstand met behulp van autoclaafmethoden

Wanneer u de hydrolytische resistentie test, zijn autoclaafmethoden een integraal onderdeel. Deze methoden omvatten het blootstellen van het glas aan stoom onder druk, waardoor versnelde verouderingsomstandigheden worden gesimuleerd. Bij het testen kunnen procedures worden gevolgd zoals Testmethode BA (ook bekend als autoclaaftestmethode A), waarmee u de weerstand van het glas kunt beoordelen wanneer het wordt blootgesteld aan een agressieve, vochtige omgeving bij hoge temperaturen.

• Hydrolytische autoclaaftest: Een monster van het glas wordt verpoederd en vervolgens blootgesteld aan stoom in een autoclaaf. De duurzaamheid van het glas wordt beoordeeld door de hoeveelheid vrijkomende alkali te meten.

Daarnaast zijn er Testmethode BW en Testmethode PW, die beide rekening houden met het gewichtsverlies van het glasmonster na het autoclaafproces te hebben ondergaan. De gegevens die uit deze tests worden verzameld, zijn voor u als glasfabrikant essentieel om de prestaties van glazen containers te meten onder omstandigheden die het daadwerkelijke gebruik nabootsen.

Analyseren van mislukkingen en prestaties onder stress

Het analyseren waarom glas faalt en het meten van de prestaties onder stress zijn tests die zijn ontworpen voor uw langetermijnvoordeel. Met deze progressieve tests kunt u onderliggende problemen opsporen die tot productfalen kunnen leiden.

• Foutanalyse: een methodische aanpak waarbij het glas na een defect wordt onderzocht om de oorzaak te achterhalen. Er wordt gebruik gemaakt van technieken als breukanalyse en oppervlakte-inspectie. Deze gegevens zijn van onschatbare waarde bij het voorkomen van toekomstige storingen.
• Duurzaamheidstest: evalueert hoe goed glazen containers mechanische belasting kunnen weerstaan. Containers worden onderworpen aan omstandigheden die de behandeling en het gebruik in de echte wereld nabootsen om hun sterkte en duurzaamheid te beoordelen. Deze test zorgt ervoor dat glazen containers zonder problemen de test van dagelijks gebruik doorstaan.

Farmaceutische verpakkingen testen

De poederglastest

De Powdered Glass Test is een kwaliteitscontroletest die wordt uitgevoerd op glazen containers die worden gebruikt voor farmaceutische verpakkingen om de hoeveelheid alkali te schatten die onder extreme omstandigheden uit het glasoppervlak kan uitlogen. Het omvat de volgende belangrijke stappen:

• Glazen containers worden tot een fijn poeder vermalen om het oppervlak dat aan de testomstandigheden wordt blootgesteld te vergroten.
• Het poedervormige glasmonster wordt grondig gewassen om eventuele aanhangende fijne deeltjes te verwijderen.
• Het monster wordt vervolgens in een autoclaaf gedurende 30 minuten in water op 121°C verwarmd. Deze temperatuur versnelt het uitloogproces.
• De oplossing wordt vervolgens getitreerd met zwavelzuur met behulp van een methylroodindicator om de hoeveelheid uitgeloogde alkali te bepalen.

De test geeft een indicatie van de hydrolytische weerstand en chemische duurzaamheid van een glazen container. Toegestane limieten worden vastgesteld volgens de specificaties van de farmacopee, op basis van het type glas. Een grotere hoeveelheid uitgeloogde alkali duidt op een slechtere weerstand en een verhoogd risico op productinteractie.

De wateraanvaltest

De Water Attack Test wordt gebruikt om te bepalen of de alkalibestendigheid van glazen containers bedoeld kan zijn voor farmaceutisch gebruik, vooral die welke zijn behandeld met zwaveldioxide.

Bij deze test worden hele glazen containers samen met water gedurende 30 minuten ondergedompeld in een autoclaaf bij 121°C. Onder deze barre omstandigheden loogt alkali van het glasoppervlak uit in het water.

De testoplossing wordt vervolgens getitreerd met een gestandaardiseerde zure oplossing om de hoeveelheid vrijgekomen alkali (meestal natriumionen) te kwantificeren. Vervolgens wordt de uitloging van alkali berekend en vergeleken met de toegestane farmacopee-limiet op basis van het type glas.

Deze test geeft een overdreven indicatie van de hydrolytische weerstand en chemische duurzaamheid van de glazen containers. Een grotere mate van lekkage van alkali duidt op een slechtere alkalibestendigheid en een verhoogd risico op productinteractie tussen het glas en de farmaceutische inhoud gedurende de houdbaarheidsperiode.

Fysieke en prestatietests

Bij het beoordelen van de betrouwbaarheid en veiligheid van glazen containers zijn fysieke en prestatietests van fundamenteel belang. U wilt zich concentreren op hoe goed de containers de druk aankunnen en ervoor zorgen dat hun afdichtingseigenschappen aan de normen voldoen.

Onderzoek naar druk- en belastingsweerstand

Het testen van de interne druksterkte is van cruciaal belang om te bepalen of uw glazen containers bestand zijn tegen de druk die ze zullen ondervinden, vooral als ze bedoeld zijn voor koolzuurhoudende dranken of andere inhoud onder druk. Er kan een progressieve testmethode worden gebruikt, waarbij de druk op de container stapsgewijs wordt verhoogd totdat deze het faalpunt bereikt. Voor nauwkeurige en herhaalbare resultaten is het van cruciaal belang dat de gebruikte apparatuur goed gekalibreerd is en regelmatig wordt onderhouden.

• Testmethoden: Veel voorkomende tests zijn onder meer de barsttest en de druktest, waarbij het glas wordt beoordeeld om er zeker van te zijn dat het robuust genoeg is om breuken tijdens normaal gebruik te voorkomen en in staat is om plotselinge drukveranderingen aan te kunnen.
• Monstergrootte: Elke geteste container moet een representatief monster zijn van uw productierun om consistentie te garanderen.

Evaluatie van de afdichtingseigenschappen van containers

U moet ook de afdichtingseigenschappen van uw containers onderzoeken om er zeker van te zijn dat ze zowel luchtdicht als lekvrij zijn. Dit omvat het testen van de container met de beoogde sluiting onder omstandigheden waarmee deze tijdens zijn levenscyclus te maken kan krijgen, zoals opslag in een koelkast of verwarming in een magnetron. Het deksel of het sluitingsmechanisme van een container moet herhaaldelijk worden getest om ervoor te zorgen dat de verzegeling intact en functioneel blijft.

Afdichtingsintegriteit en lektesten

De integriteit van de afdichting en het testen op lekken van glazen containers zijn essentieel om een luchtdichte sluiting te garanderen en microbiële besmetting in steriele gezondheidszorgproducten te voorkomen. Veel voorkomende testmethoden zijn onder meer vacuümverval, bellenemissie en testen op het binnendringen van kleurstoffen. De containers worden gevuld met een oplossing, afgesloten en gecontroleerd op eventuele lekken die blijken uit verlies van de oplossing in de loop van de tijd, gasbellen of het binnendringen van externe kleurstofoplossing.

Naleving van regelgeving en standaarden

Vergelijking van internationale versus nationale normen

Terwijl u door de regelgeving navigeert, komt u zowel internationale als nationale normen tegen. Internationale normen zoals die van ASTM (American Society for Testing and Materials) zorgen voor consensus over specificaties met betrekking tot materiaalkwaliteit, veiligheid en milieuoverwegingen. Deze normen dienen als maatstaf voor verschillende landen en helpen bij het creëren van een gemeenschappelijke basis voor veilige verpakkingen.

Aan de andere kant hebben nationale normen de neiging om specifieke wettelijke beperkingen en veiligheidsproblemen aan te pakken die specifiek zijn voor een land. Deze normen kunnen op bepaalde aspecten strenger of gedetailleerder zijn in vergelijking met internationale normen om naleving van lokaal beleid en lokale praktijken te garanderen.

Veiligheids- en milieuoverwegingen

Milieupraktijken wegen zwaar in het nalevingsproces. U bent verplicht ervoor te zorgen dat uw glazen verpakkingen voldoen aan milieuveilige productie- en verwijderingsprocessen. Regelgevingsbeperkingen kunnen zich ook uitstrekken tot de milieueffecten van de gebruikte materialen en het productieproces van glazen containers. 

Samenvattend: rigoureus testen is essentieel om de veiligheid en integriteit te garanderen van glazen containers die worden gebruikt voor voedsel- en drankproducten. De beschreven tests evalueren belangrijke kenmerken zoals sterkte, duurzaamheid en hermetisch afdichtingsvermogen die van cruciaal belang zijn om breuk tijdens productie, transport en gebruik te voorkomen. Door zich aan de normen te houden en regelmatig beoordelingen uit te voeren, kunnen fabrikanten erop vertrouwen dat hun glazen verpakkingen de inhoud beschermen en presteren zoals bedoeld. Naarmate er nieuwe containerontwerpen en materialen verschijnen, zullen testen een belangrijke rol blijven spelen bij de kwaliteitscontrole en het behouden van het consumentenvertrouwen in de glasverpakkingsindustrie. Het aanpassen van testmethoden aan innovaties helpt duurzame groei te ondersteunen en geeft tegelijkertijd prioriteit aan veiligheid.