Щелочеустойчивое медицинское стекло

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Левицкий Иван Адамович Терещенко Игорь Михайлович Гончаров Сергей Валентинович Кравчук Александр Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Щелочеустойчивое медицинское стекло, включающее 2, 23, 23, 2, 2,2, ,и , отличающееся тем, что содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.2 72,0-74,2 23 6,75-7,20 23 5,3-6,0 2 4,5-5,8 2 1,05-2,20 2 0,5-1,0 Настоящее изобретение относится к химическому составу боросиликатных стекол,предназначенных для использования в медицинской отрасли в качестве упаковочного материала (ампулы, флаконы, бутылки и др.). Известно, что ряд ингредиентов, входящих в состав стекол, в особенности щелочные ионы, способны переходить в растворы медицинских препаратов, вызывая их деградацию. Для снижения миграции ионов из стекла в растворы практикуется введение в состав стекол оксида бора 23. 23 является ценным компонентом медицинских стекол, в первую очередь, из-за его позитивного влияния на химическую устойчивость, однако в то же время это один из 16886 1 2013.02.28 наиболее дорогих и дефицитных компонентов стекольных шихт, к тому же отличается высокой летучестью при варке, что приводит к потере не менее 20 используемого для ввода сырья - борной кислоты. В связи с указанными обстоятельствами его содержание следует оптимизировать. Проведенные исследования показали, что основное свойство медицинских стекол - химическая устойчивость - не зависит напрямую от содержания 23 в стекле, большое значение имеют тип и соотношение других компонентов. Известно медицинское стекло марки ХТ-1 следующего состава, мас.2 - 72,0 23 - 6,0 23 - 10,5- 0,8 2 - 6,7 2 - 1,8- 2,2 1. Недостатком указанного состава стекла является повышенное содержание 23. Вследствие его летучести при варке стекол происходит обеднение поверхностных слоев стекломассы оксидом бора, что отрицательно сказывается на ее однородности. В результате резко снижается выход годной продукции при выработке стеклотрубки (полуфабрикат) и изделий. Это обстоятельство требует использования специальных стекловаренных агрегатов - электрических стекловаренных печей и особых режимов варки и выработки изделий. Кроме того, состав характеризуется сравнительно низкой щелочестойкостью, составляющей 135 мг/дм 2. Известен также состав медицинского стекла НС-3, содержащий, мас.2 - 72,8 23 - 4,5 23 - 6,0- 6,9 2 - 8,1 2 - 1,7 2. Состав характеризуется повышенной температурой варки 1580 С, высокой вязкостью при выработке. Так, рабочая температура, соответствующая выработочной вязкости 103 Пас, очень высока и составляет 1250 С, что приводит к нежелательному испарению оксидов, входящих в состав стекла (2, 2, 23), и, следовательно, к снижению выхода годных изделий. Кроме того, из-за химической неоднородности стекла повышены затраты топливноэнергетических ресурсов при формовании трубок и последующем преобразовании их в изделия (ампулы, флаконы). Таким образом, данный состав следует отнести к малотехнологичным. Кроме того, состав НС-3 имеет относительно высокое значение ТКЛР, что приводит к повышению брака изделий при обработке из-за их малой термостойкости. Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является медицинское стекло, содержащее, мас.2 - 73-75,0 23 7,0-10,0 (предпочтительно 9,3) 23 - 5,0-7,0 2 - 1,0-3,0 2 - 0,5-1,5 2 - до 10 2 - до 10 3. Данный состав, однако, содержит повышенное содержание оксидов щелочных металлов. Кроме того, в составе прототипа присутствует 2, положительно влияющий на щелочестойкость, но в то же время весьма тугоплавкий компонент, резко повышающий высокотемпературную вязкость стекол, что приводит к увеличению температуры варки и выработки. Соответственно, возрастает величина потерь за счет улетучивания компонентов с поверхности стекломассы, прежде всего 23 и оксидов щелочных металлов. Известно, что ионы щелочных металлов ( ,,) являются наиболее подвижными элементами стеклообразных структур, в связи с чем легко мигрируют в медицинские препараты, упакованные в стеклянную тару, вызывая их деградацию. Поэтому количество щелочных компонентов в медицинском стекле следует ограничивать. Задачей предлагаемого изобретения является синтез медицинского стекла с высокими значениями водо- и щелочестойкости (не ниже 1 класса), обладающего хорошими варочными и выработочными свойствами при минимально возможном содержании 23 и оксидов щелочных металлов. Поставленная задача достигается за счет того, что боросиликатное стекло, включающее 2, 23, 23, 2, 2, 2, ,и , отличается тем, что содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.2 72,0-74,2 23 6,75-7,20 2 2,0-2,5,причем отношение 2/23 составляет 12-14 2/23 - 10-11, соотношение- 0,51,01,5, а сумма 222 не превышает 7,7 мас.Предлагаемые составы предназначены для использования в производстве мелкоразмерной тары для фармацевтических препаратов (ампул, флаконов и др.) Для достижения 1-го класса водостойкости и щелочестойкости при пониженном содержании 23 в составах предлагаемых стекол ограничено содержание оксидов щелочных металлов и предусмотрено введение . Для улучшения выработочных характеристик рекомендуемых стекол вводятся оксидыи , причем соотношение между оксидамидолжно составлять 0,511,5.также оказывает положительное влияние на кислотостойкость стекол. Для синтезированных составов стекол (табл. 1) температура варки составляет 15301540 С, а температура выработки опытных стекол на трубке Даннера не превышает 1150 С. Таким образом, обеспечивается высокая устойчивость стекол к кристаллизации и минимальное улетучивание 23 при вытягивании трубок. Следует отметить, что степень улетучивания компонентов, а также кристаллизационная способность расплавов сильно зависит от соотношения содержаний 2/23, которое должно находиться в пределах 12-14. Возможным является введение в состав опытных стекол 0,3-0,8 мас.фтора для улучшения варочных свойств. В табл. 1 приведены составы стекол в соответствии с предлагаемым изобретением. Таблица 1 Содержание компонентов, мас.состава 2 23 23 2 2 2 1 73,6 7,2 5,5 2,0 3,0 1,0 5,0 2,2 0,5 2 72,0 7,1 6,0 2,5 3,75 1,25 5,8 1,1 0,5 3 72,9 7,0 5,6 2,3 3,45 1,15 5,4 1,2 1,0 4 74,2 6,75 5,3 2,4 3,6 1,2 4,5 1,05 1,0 Существенные для медицинского назначения характеристики опытных стекол приведены в табл. 2. Таблица 2 состава 1 2 3 4 Прототип 7 -1 50,2 55,6 53,8 50,3 49,0 ТКЛР 20-400 (10 К ) 190 155 195 200 190 Термическая устойчивость, С 3 1140 1130 1140 1220 Температура выработки (10 Пас) 1150 1530 1530 1530 1540 1580 Температура варки (10 Пас) Водостойкость, мг/мл 0,68 0,064 0,075 0,084 0,066 Щелочестойкость, мг/дм 2 36,0 45,2 42,0 46,2 64,0 3 Плотность, кг/м 2539 2579 2554 2547 2360 Анализ данных табл. 2 показывает, что уровень существенных свойств предлагаемых составов медицинских стекол (ТКЛР, термическая устойчивость, водостойкость, выработочные характеристики) близок к прототипу за исключением щелочеустойчивости. Полу 3 16886 1 2013.02.28 ченные в соответствии с методикой ГОСТ 19810 значения щелочеустойчивости опытных стекол на 25-28 лучше, чем у прототипа, что весьма важно для сохранения качества медикаментов при длительном их хранении в стеклянной упаковке. Дополнительно следует отметить, что приведенный уровень свойств предлагаемых стекол достигается при меньшем содержании 23 (на 24 ), что обеспечивает заявляемым составам технологические и экономические преимущества. Предложенные составы предназначены в основном для использования в качестве универсального материала для упаковки фармацевтических препаратов, например для производства ампул, флаконов и другой тары. Они же могут быть использованы для производства лабораторного и технического стекла. Источники информации 1. ГОСТ 19808-86. Стекло медицинское. 2. Справочник по производству стекла / Под ред. И.И.Китайгородского. - М., 1963. Т. 1. - С. 758. 3. Патент 55368 2. МПК 03 3/093, 4/20. Опубл. 27.09.1996 // Бюл.4. 15.04.2003 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4