Auch eine Flasche kann Hightech sein
Laboranten arbeiten oft mehrmals täglich mit Plastikflaschen, die mit Chemikalien gefüllt sind. Was viele dabei nicht wissen ist, dass hinter diesen unscheinbaren Behältern jahrelange, aufwändige Entwicklungsarbeit steckt.
Wenn man das große Industriegebäude R22 in Darmstadt betritt, fallen sofort die vielen Flaschen in Vitrinen an den Wänden auf: Braunglasflaschen aus den 1950er Jahren in allen erdenklichen Formen und Größen bis hin zu modernen Kunststoffflaschen, die heute in Laboren rund um den Globus eingesetzt werden.
Hier ist ein Team aus erfahrenen Entwicklern und engagierten Verpackungsingenieuren für die Qualitätskontrolle und die Auslieferung neu entwickelter Verpackungsmaterialien von Merck verantwortlich. Sie sind immer darum bemüht, neue Lösungen zu finden und bestehende Verpackungssysteme zu verbessern. Und dieses Bestreben treibt sie an, wenn es um Fragen der Sicherheit, der Handhabung und wirtschaftliche Lösungen geht.
Die gesamte Abteilung mit rund 50 Mitarbeitern widmet sich dem Thema Verpackung. Flaschen, Edelstahlfässer, Küvetten, Kartons und Füllmaterial - rund 300 verschiedene Verpackungsmaterialien werden zum Abfüllen und Transportieren von Supelco® Produkten für die Analytik verwendet.
Langfristige Qualität und außergewöhnliche Reinheit
Die Bedeutung der Qualitätskontrolle kann nicht häufig genug erwähnt werden. Supelco® Produkte für die Chemie, die in der analytischen Chemie eingesetzt werden, müssen während des Abfüllprozesses und auch Monate später im Labor von besonderer Reinheit sein. Zum einen muss die Genauigkeit im ppt-Bereich gewährleistet sein, zum anderen die sichere Anwendung der Chemikalien.
Diese hohen Anforderungen kann keine gewöhnliche Flasche erfüllen: selbst frei auf dem Markt erhältliche Behälter entsprechen nicht immer den Supelco® Standards in Bezug auf Präzision und Qualität. Aus diesem Grund entwickeln die Experten in Darmstadt ihre eigenen Flaschen in enger Zusammenarbeit mit den Kollegen aus der chemischen Produktion und nutzen Feedbacks von Kunden aus der gesamten Welt.
Von der Idee über das Design und einen in 3D gedruckten Prototyp bis hin zu Sicherheitstests und Vorserienproduktion kann der Entwicklungsprozess mehrere Jahre dauern. Auch die Wahl des Materials ist entscheidend: Während früher Glasflaschen der Standard waren, sind heute hochwertige Kunststoffflaschen aus einem ganz speziellen Polyethylen hoher Dichte (HDPE) zur Standardverpackung für viele Chemikalien geworden.
Die 2,5-Liter Flasche ist der ganze Stolz der Entwickler
Die 2,5-Liter HDPE-Flasche für Supelco® Chemikalien.
Auch die neueste 2,5-Liter-Flasche, die heute weltweit für Supelco® Produkte eingesetzt wird, ist aus diesem speziellen HDPE gefertigt. Sie ist der ganze Stolz der Entwickler aus Darmstadt und es ist nicht schwer zu erkennen, warum.
In der globalisierten Geschäftswelt ist die erste Herausforderung in der Entwicklung die Transportfähigkeit. Unabhängig davon, ob die Kunden in den USA, Asien oder Lateinamerika ansässig sind, können sie sich darauf verlassen, dass ihre Chemikalien die gleiche Reinheit und Qualität aufweisen, die sie hatten, als sie den Produktionsstandort des Life Science-Unternehmens verlassen haben.
Das erfordert spezielle Behälter, die größeren Belastungen standhalten, ohne die hochreinen Substanzen zu beeinträchtigen. „Wenn wir Chemikalien nach Asien oder Südamerika verschiffen, können die Temperaturen in den Containern während der langen Reise leicht 70 Grad Celsius erreichen. Das müssen unsere Flaschen natürlich aushalten können“, erklärt einer der Verpackungsingenieure. Das Problem liegt nicht bei der Temperatur selbst, sondern beim großen Druck, der beim Erhitzen von Flüssigkeiten wie Methanol, Aceton oder Salzsäure entsteht.
Glasflaschen würden einem solchen Druck problemlos standhalten. Doch die Entwickler in Darmstadt wissen, dass diese aus Sicht der Chemikaliensicherheit nicht immer die erste Wahl sind. So kann z. B. der Gehalt an Eisen, Aluminium oder anderen Kationen in einer Probe aus einer Glasflasche nicht mit zuverlässiger Genauigkeit bestimmt werden, da sich insbesondere Kationen relativ leicht vom Glas lösen.
Die neue Flasche: druckstabil, auslaufsicher und benutzerfreundlich
Druckstabil: HDPE-Flasche mit Spezialboden
Das Team musste eine völlig neue 2,5-Liter Kunststoffflasche entwickeln, die sich ideal für den sicheren und präzisen Einsatz von Qualitätschemikalien im Labor eignet.
Die Unterschiede zu anderen auf dem Markt befindlichen Flaschen sind sofort erkennbar. Zum einen ist da die höhere Druckstabilität. „Herkömmliche Plastikflaschen tanzten fast unter dem Druck in den heißen Versandcontainern“, beschreibt ein Ingenieur. Der konkave Boden wölbte sich bereits bei einem Druck von 0,5 bar, was natürlich dazu führte, dass die Flaschen nicht mehr sicher aufrecht stehen konnten.
„Wir setzen jetzt einen Flaschenboden ein, der sich konstruktionsbedingt nach außen wölbt. Vier Füße am Boden sorgen für die Stabilität der Flasche.“ Bei dieser Konstruktion bleibt die Flasche sogar bis zu einem Druck von 2,5 bar stabil.
Qualität, Sicherheit und Präzision im Labor
Doch Stabilität ist nicht alles. Eine Verschlusskappe, die jegliche Undichtigkeit verhindert, ist genauso wichtig, um die chemische Reinheit zu erhalten und ein sicheres und präzises Arbeiten im Labor zu gewährleisten. „Wenn die Verschlusskappe nicht dicht ist, können Teile der Chemikalie entweichen oder mit Luft reagieren. Beide Probleme müssen unbedingt vermieden werden, vor allem aus analytischen und sicherheitstechnischen Gründen“, betonte der Ingenieur und unterstrich die Bedeutung der Verschlusskappe in Bezug auf die Qualität der chemischen Produkte der Marke Supelco®.
Für Supelco® Flaschen wird deshalb das Spezialgewinde "S40" verwendet. Es hat mehr Gewindegänge als das Standardgewinde „GL45“ und dichtet den Inhalt besser ab. Während der herkömmliche Schraubverschluss nur durch Anpressdruck an einer Kante des Verschlusses abdichtet, hat das S40-Gewinde eine zusätzliche Nut im Flaschenhals, sodass der Verschluss an drei Stellen gleichzeitig abdichtet.
Einbringen von Praxiserfahrung in die Produktentwicklung
Zusätzliche Dichtungsnut im Schraubverschluss mit S40-Gewinde
Der praktische Laboreinsatz stand bei den Entwicklern besonders im Fokus, was in den kleinen Details der völlig neuen 2,5-Liter Flasche deutlich sichtbar wird, durch die Sicherheit und Komfort erhöht werden. Sie haben zum Beispiel eine kleine, scharfkantige Lippe, die das Ausgießen der Flüssigkeiten erleichtert. Bleibt ein Tropfen auf dem Rand, läuft er nicht außen an der Flasche herunter, sondern zurück in die Flasche. Der ideal dimensionierte, integrierte Griff trägt ebenfalls zur Sicherheit der Flasche bei.
Viele Sicherheitsaspekte werden offiziell von der chemischen Industrie geregelt. Zum Beispiel muss die Beschriftung auf den Etiketten auch bei Kontakt mit Säuren oder Lösungsmitteln lesbar bleiben. Für das Darmstädter Entwicklungs- und Verpackungsteam stellen Industriestandards jedoch nur die Mindestanforderungen dar.
Jeden Tag arbeiten sie an der Optimierung der Verpackungen und nutzen dabei immer das wertvolle Feedback der Supelco® Kunden. Kunden berichteten zum Beispiel, dass sie es schwierig fanden, die Flaschen im Labor zu öffnen, da sie aus Sicherheitsgründen besonders fest verschlossen waren. Die Lösung war so einfach wie pragmatisch: Es gibt einen passenden Schlüssel, der zur speziellen Form des Schraubverschlusses passt, sodass die Flaschen einfach und sicher geöffnet werden können.
Es wird alles getan, um sicherzustellen, dass die Chemikalien, die den Kunden erreichen, die gleiche Qualität wie zum Versandzeitpunkt im Werk Darmstadt haben.
Sichere Chemikalienbehälter
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