JP2017048092A - 医薬容器用ホウケイ酸ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】ＢａＯを含有しないにも関わらず、加工性が良く、しかも容器加工時のバーナー加熱で泡が発生しにくい医薬容器用ホウケイ酸ガラスを提供する。【解決手段】質量％でＳｉＯ２６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３５〜１５％、Ｂ２Ｏ３２〜１２％、Ｎａ２Ｏ ３〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％含有し、質量比でＡｌ２Ｏ３／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ２Ｏ３）の値が０．３５〜０．６０であり、ＢａＯを実質的に含まず、ガラス中の水分量がβ−ＯＨ値換算で０．２〜０．７／ｍｍであることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明はバイアル、アンプル等の管瓶用ガラスや注射器のシリンジに使用される医薬容器用ホウケイ酸ガラスに関する。

バイアル、アンプル等の医薬容器用ホウケイ酸ガラスには、下記に示すような特性が要求される。
（ａ）充填される薬液中の成分とガラス中の成分が反応しないこと
（ｂ）充填される薬液を汚染しないように化学的耐久性や加水分解抵抗性が高いこと、また、それが容器加工時の種々の熱処理後も維持されること
（ｃ）ガラス管の製造工程や、バイアル、アンプル等への加工時に、サーマルショックによる破損が生じ難いように低熱膨張係数であること
（ｄ）バイアル、アンプル等への加工後に、容器内面がガラスからの蒸発物などで劣化しないよう、加工時の熱量が低減できること
（ｅ）泡や異物が少なく、外観品質に優れていること
これらの要求特性を満足する標準的な医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、構成成分として、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯと少量の清澄剤を含有している。

特開２０１４−２１４０８４ 特開２００１−８９１５８

近年、充填される薬液の開発が進み、より薬効の高い薬液が使用されつつある。これらの薬液の中には、化学的に不安定で変性しやすく、ガラスとの反応性が高いものもある。これに伴い、バイアルやアンプルを構成する医薬容器用ホウケイ酸ガラスには、従来以上に化学的耐久性や加水分解抵抗性の高いガラスが要求されている。また、ガラスがＢａＯを含有していると、ガラス溶融時にアルミナ系耐火物との反応によってバリウム長石結晶が析出し易くなり生産性が低下すると共に、ガラスから溶出したＢａイオンが薬液中の硫酸イオンと反応して不溶性の沈殿物を発生させる恐れがある。

また、医薬容器に加工された後のガラス中に泡が存在すると、充填されている薬液の効能には影響しないが、泡の存在に伴う光学的な欠陥が薬液中の浮遊異物と誤認され、不良品として廃棄されてしまう恐れがある。

このような事情から、例えば特許文献１では、ＢａＯを含有せず加水分解抵抗性が高いガラスが提案されている。また、特許文献２では、ガラスを製造する際に清澄剤に適した条件で溶融することにより泡の少ないガラスの製造方法が提案されている。

ところで、バイアルやアンプルなどの医薬容器は、ガラス管を局所的にバーナーで加熱して加工することで作製される。このバーナー加熱時に、ガラス中のＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどが蒸発し、医薬容器内面に凝縮し、異質層が形成される場合がある。異質層が形成されるとガラスの化学的耐久性や加水分解抵抗性が実質的に低下し、薬液の保存中や薬液充填後のオートクレーブ処理時に異質層からＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどが溶出し、薬液成分の変質や薬液のｐＨ変化などを引き起こす可能性がある。特に特許文献１のようなＢａＯを含まないガラスは、ＢａＯを含むガラスに比べて加工性が低いことから、容器加工時に従来よりも大きな熱量が必要になる。その結果、ガラス中からのＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が増加し易い。

また、医薬容器に加工された後のガラス中に認められる泡は、ガラス製造時に発生した泡と、容器加工のためのバーナー加熱時に発生した泡に大別される。特許文献２では、ガラス製造時の泡を低減するために、種々の清澄剤に対して適切な条件で溶融することを提案しているが、バーナー加熱時に発生する泡を低減することはできない。

本発明の目的は、ＢａＯを含有しないにも関わらず、加工性が良く、しかも容器加工時のバーナー加熱で泡が発生しにくい医薬容器用ホウケイ酸ガラスを提供することである。

発明者等は種々の実験を行った結果、容器加工時のバーナー加熱に伴う泡の発生は、ガラス中に残存する水分が熱により気化することに起因していること、及びガラス中の水分量を適切な範囲に制御することでバーナー加熱時に発生する泡を低減できることを見出した。またアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物及びＢ_２Ｏ_３の合量に対するＡｌ_２Ｏ_３の含有量の比率を規制することにより、加水分解性等の特性を低下させることなく加工性を改善できることを見出した。

本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、質量％でＳｉＯ_２ ６５〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜１５％、Ｂ_２Ｏ_３ ２〜１２％、Ｎａ_２Ｏ ３〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％含有し、質量比でＡｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）の値が０．３５〜０．６０であり、ＢａＯを実質的に含まず、ガラス中の水分量がβ−ＯＨ値換算で０．２〜０．７／ｍｍであることを特徴とする。尚、「Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）」とは、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢ_２Ｏ_３の含有量の合量で除した値である。また、「ＢａＯを実質的に含まない」とは、ＢａＯを積極的に添加しないという意味であり、不純物として混入するものまで排除する主旨ではない。より具体的にはＢａＯの含有量が質量％で０．０５％以下であることを意味する。さらに、ガラス中の水分量を表すβ−ＯＨ値は、以下の式を用いて求めることができ、β−ＯＨの値が小さいほど、ガラス中の水分量が少ないことを意味する。

β−ＯＨ＝（１／ｔ）×ｌｏｇ_１０（Ｔ_１／Ｔ_２）
ｔ：ガラスの肉厚（ｍｍ）
Ｔ_１：参照波長３８４６ｃｍ^−１（２６００ｎｍ）における透過率（％）
Ｔ_２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ^−１（２８００ｎｍ）における透過率（％）

上記構成によれば、ＢａＯを含有しないため、ガラス溶融時あるいは成形時にＢａＯとアルミナ系耐火物との反応によってバリウム長石結晶が析出しない。また、ガラスからのＢａイオンの溶出が少なく、薬液中の硫酸イオンと不溶性の沈殿物を形成しにくいガラスが得られる。

また上記構成によれば、ガラス管からアンプルやバイアル等の医薬容器を作製する際の加工温度を低くすることが可能となり、ガラスからのＢ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物成分の蒸発量を著しく低減できる。その結果、容器加工時の種々の熱処理後も優れた化学的耐久性や加水分解抵抗性を維持することができる。

さらに、上記構成によれば、容器加工のためのバーナー加熱時にガラス中の水分が気化しにくく、泡の発生を抑制できることから、容器加工後のガラス中の泡が少なく、光学的欠陥の少ない容器を得ることができる。

本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、ガラス組成として質量％でＡｌ_２Ｏ_３６．３〜１１％、ＭｇＯ＋ＣａＯが０〜１％未満含有することが好ましい。

本発明においては、モル比で（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ―Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３の値が、０．３３〜０．３９であることが好ましい。なお、「（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３」とは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏのモル％の合量からＡｌ_２Ｏ_３のモル％を差し引いた値を、Ｂ_２Ｏ_３のモル％で除した値である。

上記構成によれば、ガラス管からアンプルやバイアル等のガラス容器を作製する際の加工温度を低くすることが可能となり、ガラスからのＢ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物成分の蒸発量を著しく低減できる。その結果、容器加工時の種々の熱処理後も優れた化学的耐久性や加水分解抵抗性を維持することができる。

また、上記構成によれば、加工温度を下げることができるため、容器加工時のバーナー加熱時の水分の気化に伴う泡の発生（再沸）を抑制でき、容器加工後もガラス中の泡が少なく、光学的欠陥の少ない容器を得ることができる。

本発明においては、ＥＰ８．０に準じた加水分解抵抗性試験の粉末試験法において、単位ガラス質量当たりの０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の消費量が０．０３０ｍＬ以下であることが好ましい。

本発明においては、ＤＩＮ１２１１６に準じた耐酸性試験において、単位面積あたりの質量減少量が１．０ｍｇ／ｄｍ^２以下となることが好ましい。

本発明においては、１１５０℃〜１２５０℃の作業温度を有することが好ましい。なお作業温度とは、ガラスの粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度である。

上記構成によれば、ガラス管からアンプルやバイアル等のガラス容器を作製する際の加工温度を低くすることが可能となり、ガラスからのＢ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物成分の蒸発量を著しく低減できる。その結果、ガラス容器中に保管される薬液成分の変質や薬液のｐＨ上昇、更にはフレークスが発生する事態を回避することができる。

本発明においては、１０^４．５ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を有することが好ましい。

上記構成によれば、ガラス管の成形にダンナー法を採用した場合でも、成形時に失透し難くなり好ましい。

本発明の医薬容器用ガラス管は、上記医薬容器用ホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする。

本発明の医薬容器は、上記医薬容器用ホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする。

本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、ＢａＯを実質的に含まない。ＢａＯがガラス組成中に含まれていると、アルミナ系耐火物との反応や、ガラスから溶出したＢａイオンと薬液中の硫酸イオンとの反応によって結晶を析出させたり、沈殿物を発生させたりする恐れがある。

本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスにおいては、加水分解抵抗性を向上させるが、ガラスの粘度を上昇させる成分であるＡｌ_２Ｏ_３と、ガラスの粘度を低下させるが、加水分解抵抗性を低下させる成分であるＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂ_２Ｏ_３の含有量のバランスを取ることが、加水分解抵抗性の向上と加工温度の低下を両立させる上で望ましい。具体的には質量比でＡｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）の値が、０．３５〜０．６０、好ましくは０．３５〜０．５０、より好ましくは０．３６〜０．５０、さらに好ましくは０．３７〜０．５０である。Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）の値が小さすぎると、ガラスの加水分解抵抗性が低下する。また、バーナー加工時のガラスからのＢ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物成分の蒸発量が増加する。Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）の値が大きすぎると、ガラスの粘度が高くなり、ガラス管からアンプルやバイアル等のガラス容器を作製する際の加工温度が高くなり、バーナー加熱時のガラス中のＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が増加する。また、バーナー加熱時に水分の気化に伴う泡が発生しやすくなる。

本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、ガラス中の水分量がβ−ＯＨ値で表して０．２〜０．７／ｍｍ、０．２〜０．６／ｍｍ、０．２〜０．５／ｍｍ、特に０．２〜０．４５／ｍｍであることが好ましい。β−ＯＨ値が低すぎると、赤外線を吸収しにくくなり、バーナー加熱時に放射される赤外線によるガラスの加熱効率が低下するため、ガラスを強熱する必要があり、Ｂ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。一方、β−ＯＨ値が高すぎると、バーナー加熱時に水分の気化に伴う泡が発生しやすくなる。尚、ガラス中の水分量の調整は、含水原料の使用や溶融温度、ガラス流量の調整などで行うことができる。

また本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスの組成は、質量％でＳｉＯ_２ ６５〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜１５％、Ｂ_２Ｏ_３ ２〜１２％、Ｎａ_２Ｏ ３〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％であり、特に質量％でＳｉＯ_２ ７０〜７５．５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６．３〜１１％、Ｂ_２Ｏ_３ ３〜１１．５％、Ｎａ_２Ｏ ４．０〜８．５％、Ｋ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜０．２％、ＭｇＯ ０〜１％未満、ＣａＯ ０〜１％未満、ＳｒＯ ０〜４％未満、ＭｇＯ＋ＣａＯが０〜１％未満であることが好ましい。

以下、各成分の組成範囲を上記のように限定した理由を述べる。なお以下の説明において、特に断りがない限り、％表示は質量％を意味する。

ＳｉＯ_２はガラスネットワークを構成する成分の１つである。ＳｉＯ_２の含有量は６５〜８０％であり、６２〜７５．５％であり、好ましくは、６５〜７５．５％未満、６７〜７５％未満、特に７０〜７４．７％であることが好ましい。ＳｉＯ_２の含有量が少な過ぎると化学的耐久性が低下し、医薬容器用ホウケイ酸ガラスに求められる耐酸性が低くなる。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多過ぎると液相粘度が低下し、製造工程で失透しやすくなって生産性が低下する。

Ａｌ_２Ｏ_３はガラスの失透を抑制し、また化学的耐久性及び加水分解抵抗性を向上させる成分である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は５〜１５％であり、６．３〜１１％、６．３％を超え、１０％以下、６．４〜８．５％、特に６．４〜８．３％であることが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると上記の効果が得られない。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎるとガラスの粘度が上昇し、作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際にＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。

Ｂ_２Ｏ_３はガラスの融点を低下させるだけでなく、液相粘度を上昇させ、失透を抑制する効果を有する。そのため、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は２〜１２％であり、３〜１１．５％、５．５〜１１．５％未満、８．５〜１１．５％未満、特に９〜１１．５％未満であることが好ましい。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際にＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると加水分解抵抗性や化学的耐久性が低下する。

Ｎａ_２Ｏはガラスの粘度を低下させ、線熱膨張係数を上昇させる効果がある。Ｎａ_２Ｏの含有量は３〜１０％であり、３．２〜８．５％、３．５〜８．３％、４〜８％、特に４〜７％である。Ｎａ_２Ｏの含有量が少なすぎると作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際にＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が多過ぎると加水分解抵抗性が低下する。

Ｋ_２ＯもＮａ_２Ｏと同様にガラスの粘度を低下させ、線熱膨張係数を上昇させる効果がある。Ｋ_２Ｏの含有量は０〜５％であり、０．１〜５％、０．５〜４．５％、１．０〜３％、特に１．５〜３．０％であることが好ましい。Ｋ_２Ｏの含有量が多過ぎると加水分解抵抗性が低下する。

なおＫ_２ＯとＮａ_２Ｏの両成分を併用すれば、混合アルカリ効果により、加水分解抵抗性が向上するため、望ましい。加水分解抵抗性を向上させるためには、質量比でＫ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏが０．２〜１、０．２０〜０．９５、０．２〜０．８、特に０．２〜０．７であることが好ましい。この比が小さいと加水分解抵抗性が低下する。一方、この比が大きいと作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際にＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。

Ｌｉ_２ＯはＮａ_２ＯやＫ_２Ｏと同様にガラスの粘度を低下させ、また線熱膨張係数を上昇させる効果がある。しかしＬｉ_２Ｏを添加するとガラス溶融時に耐火物を侵食し易くなる。また生産コストの増加に繋がる。そのためＬｉ_２Ｏの含有量は０〜５％であり、０〜０．２％、０〜０．１％、０〜０．０５％、特に０〜０．０１％であることが好ましいが、特段の事情がなければＬｉ_２Ｏ以外の他のアルカリ金属酸化物を使用することが望ましい。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの含有量の合量は、好ましくは５〜１０％、特に６〜９％である。これらの成分の合量が少ないと、作業温度が高くなる。またこれらの成分の合量が多いと、化学耐久性や加水分解抵抗性が低下する。

ＭｇＯはガラスの高温粘度を低下させる効果がある。また、化学的耐久性向上の効果がある。ＭｇＯの含有量は０〜５％であり、０〜１％未満、特に０〜０．５％であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が多すぎると加水分解抵抗性が低下する。

ＣａＯはガラスの高温粘度を低下させる効果がある。ＣａＯの含有量は０〜５％であり、０〜１％未満、特に０〜０．５％であることが好ましい。ＣａＯ含有量が多過ぎると加水分解抵抗性が低下する。

ＭｇＯ＋ＣａＯはＭｇＯとＣａＯの含有量の合量であり、ガラスの高温粘度と加水分解抵抗性を好ましい範囲に調節する上で重要な指標である。ＭｇＯ＋ＣａＯは０〜５％、０〜１％未満、特に０〜０．５％であることが好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯが多すぎると、ガラスの高温粘度は低くできるが、ガラスの加水分解抵抗性が低下してしまう
ＳｒＯは化学的耐久性向上の効果がある。ＳｒＯの含有量は０〜５％であり、０〜４％未満、０〜２％、特に０〜１％であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が多すぎると加水分解抵抗性が低下する。

また本発明においては、上記以外にも種々の成分を添加することが可能である。

ＴｉＯ_２は加水分解抵抗性を向上させる効果がある。ＴｉＯ_２の含有量は０〜７％未満、０〜５％、０〜４％、特に０〜１．５％であることが好ましい。ＴｉＯ_２の含有量が多すぎると作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際にＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。

ＺｒＯ_２は加水分解抵抗性を向上させる効果がある。ＺｒＯ_２の含有量は０〜７％未満、０〜５％、０〜４％、特に０〜１．５％であることが好ましい。ＺｒＯ_２の含有量が多すぎると作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際にＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、ガラスを着色させ可視域での透過率を低下させる恐れがあるため、その含有量は０．２%以下、０．１％以下、特に０．０２％以下であることが好ましい。

また清澄剤としてＦ、Ｃｌ、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｎａ_２ＳＯ_４等のいずれか一種以上を含有しても良い。これらの清澄剤の含有量の合計は３％以下、１％以下、特に０．５％以下であることが好ましい。またこれらの清澄剤の中では、溶融温度と人体への害が少ないという理由からＣｌやＳｎＯ_２を使用することが好ましい。Ｃｌを使用する場合、その含有量は３％以下、更に１％以下、特に０．２％以下であることが好ましい。ＳｎＯ_２を使用する場合、その含有量は２％以下、好ましくは０．５％以下である。

本発明においては、モル比で（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ―Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３の値が、０．３３〜０．３９、０．３３〜０．３７、０．３３〜０．３６未満、特に０．３３〜０．３５であることが好ましい。この値が大きすぎると、加工時の種々の熱処理により、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏといったアルカリ金属酸化物含有量が多いためにこれらの蒸発量が増え、化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下するか、Ｂ_２Ｏ_３含有量が少ないために作業温度が高くなり、加工時の種々の熱処理により、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏといったアルカリ金属酸化物が蒸発しやすくなり、化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下する。また、水分の気化に伴う泡が発生しやすくなる。一方、この値が小さすぎると、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏといったアルカリ金属酸化物含有量が少ないために作業温度が高くなり、加工時の種々の熱処理により、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２ＯやＢ_２Ｏ_３が蒸発しやすくなり、化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下するとともに水分の気化に伴う泡が発生しやすくなるか、Ｂ_２Ｏ_３含有量が多いために容器加工前の時点で化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下する。

また、本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、以下の特性を有することが好ましい。

ＥＰ８．０に準じた加水分解抵抗性試験の粉末試験法において、単位ガラス質量当たりの０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の消費量は、好ましくは０．０３０ｍＬ以下、０．０２８ｍＬ以下、０．０２６ｍＬ以下、特に０．０２５ｍＬ以下である。塩酸消費量が多すぎると、アンプルやバイアルなどの医薬容器を作製し、薬液を充填、保存した際、ガラス成分特にアルカリ金属成分の溶出が大幅に増加して薬液成分の変質を引き起こす恐れがある。

ＤＩＮ１２１１６に準じた耐酸性試験において、単位面積あたりの質量減少量は、好ましくは１．０ｍｇ／ｄｍ^２以下、特に０．８ｍｇ／ｄｍ^２以下である。質量減少量が多くなると、アンプルやバイアルなどの医薬容器を作製し、薬液を充填、保存した際、ガラス成分の溶出量が大幅に増加して薬液成分の変質を引き起こす恐れがある。

作業温度は１２５０℃以下、１１５０℃〜１２５０℃、より好ましくは１１５０℃〜１２４０℃、特に１１６０℃〜１２３０℃である。作業温度が高すぎると、ガラス管からアンプルやバイアル等のガラス容器を作製する際の加工温度が高くなり、ガラス中のＢ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物の蒸発量が著しく増加する。

液相粘度は、好ましくは１０^４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０^５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０^５．２ｄＰａ・ｓ以上、１０^５．４ｄＰａ・ｓ以上、特に１０^５．６ｄＰａ・ｓ以上である。液相粘度が低くなると、ダンナー法によるガラス管成形時に失透が起こり易くなり、生産性が低下する。

線熱膨張係数はガラスの耐熱衝撃性において重要なパラメータである。ガラスが十分な耐熱衝撃性を得るためには、３０〜３８０℃の温度範囲における線熱膨張係数は、好ましくは５８×１０^−７／℃以下、特に４８〜５５×１０^−７／℃である。

次に本発明の医薬容器用ガラス管を製造する方法を説明する。以下の説明は、ダンナー法を用いた例である。

先ず、上記のガラス組成になるように、ガラス原料を調合してガラスバッチを作製する。次いで、このガラスバッチを１５５０〜１７００℃の溶融窯に連続投入して溶融、清澄した後、得られた溶融ガラスを回転する耐火物上に巻きつけながら、耐火物先端部からエアを吹き出しつつ、当該先端部からガラスを管状に引き出す。なおガラス中の水分量（β-ＯＨ値）の調整は、燃焼方式、含水原料の使用や溶融温度、ガラス流量の調整などで行う。

引き出した管状ガラスを所定の長さに切断して医薬容器用ガラス管を得る。このようにして得られたガラス管は、バイアルやアンプルの製造に供される。

なお、本発明の医薬容器用ガラス管は、ダンナー法に限らず、従来周知の任意の手法を用いて製造しても良い。例えば、ベロー法やダウンドロー法も本発明の医薬容器用ガラス管の製造方法として有効な方法である。

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜６）、及び比較例（試料Ｎｏ．７、８）を示している。なお表中の「ΣＲ_２Ｏ」は「Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ」を表しており、「ΣＲＯ)」は「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ」を表している。

各試料は以下のようにして調製した。

まず表に示す組成となるように、ガラス原料を調合してガラスバッチを作製する。次いで、このガラスバッチを１５５０〜１７００℃の溶融窯に連続投入して溶融、清澄した後、得られた溶融ガラスを回転する耐火物上に巻きつけながら、耐火物先端部からエアを吹き出しつつ、当該先端部から泡の無いガラスを管状に引き出す。引き出した管状ガラスを所定の長さに切断してガラス管を得た。このようにして得られたガラス管を各種の評価に供した。なおガラスのβ−ＯＨ値は、含水原料の使用を制限したり、溶融条件を変更したりすることにより調整した。

表１から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜６は良好な加水分解抵抗性及び化学耐久性を示した。また、ガラス組成中にＳｎを含むＮｏ．１、３、４について、加水分解抵抗性試験によるＳｎの溶出を評価したところ、何れの試料もＳｎ溶出量は定量下限未満であった。さらに、試料Ｎｏ．１〜６は、β−ＯＨ値が所定の範囲内にあり、バーナーによる管端の融封時に泡の発生が認められなかった。一方、比較例である試料Ｎｏ．７、８は管端を融封した際、泡が認められた。

なお線熱膨張係数の測定は、約５ｍｍφ×５０ｍｍのロッド状に成形したガラス試料を用い、ディラトメーターにより、３０〜３８０℃の温度範囲において行った。

歪点、徐冷点及び軟化点の測定はファイバーエロンゲーション法で行った。

作業温度は、白金球引き上げ法によって求めた高温粘度とＦｕｌｃｈｅｒの粘度計算式からガラスの粘度曲線を求め、この粘度曲線から１０^４ｄＰａ・ｓに相当する温度を求めた。

液相温度の測定は、約１２０×２０×１０ｍｍの白金ボートに粉砕したガラス試料を充填し、線形の温度勾配を有する電気炉に２４時間投入した。その後、顕微鏡観察にて結晶析出箇所を特定し、結晶析出箇所に対応する温度を電気炉の温度勾配グラフから算出し、この温度を液相温度とした。

液相粘度の算出は、歪点、徐冷点、軟化点、作業温度とＦｕｌｃｈｅｒの粘度計算式からガラスの粘度曲線を求め、この粘度曲線から液相温度におけるガラスの粘度を算出し、この粘度を液相粘度とした。

加水分解抵抗性試験は、アルミナ製の乳鉢と乳棒を用いて試料を粉砕し、ＥＰ８．０の粉末試験法に準じた方法で行った。詳細な試験手順は以下の通りである。試料の表面をエタノールで良く拭き、アルミナ製の乳鉢と乳棒で試料を粉砕した後、ステンレス製の目開き７１０μｍ、４２５μｍ、３００μｍの３つの篩を用いて分級した。篩に残ったものは再度粉砕し、同じ篩操作を行い、３００μｍの篩上に残った試料粉末をエタノールで洗浄し、ビーカー等のガラス容器に投入した。その後、エタノールを入れてかき混ぜ、超音波洗浄機で１分間洗浄した後、上澄み液だけを流し出す操作を６回行った。その後、１１０℃のオーブンで３０分間乾燥させ、デシケーター内で３０分間冷却した。得られた試料粉末を、電子天秤を用いて１０ｇ精度±０．０００１ｇで秤量し、２５０ｍＬの石英フラスコに入れ、超純水５０ｍＬを加えた。密栓後、フラスコをオートクレーブに入れて１２１℃、３０分間保持した。１００℃から１２１℃までは１℃／分で昇温し、１２１℃から１００℃までは２℃／分で降温した。９５℃まで冷却後、試料をコニカルビーカーに取り出した。３０ｍＬの超純水でフラスコ内を洗浄し、コニカルビーカーに流し入れる操作を３回行った。試験後の液にメチルレッドを約０．０５ｍＬ滴下後、０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸で中和滴定を行い、塩酸の消費量を記録し、試料ガラス１ｇあたりの塩酸消費量を算出した。

耐酸性試験は、試料表面積を５０ｃｍ^２、溶出液である６ｍｏｌ／Ｌの塩酸の液量を８００ｍＬとし、ＤＩＮ１２１１６に準じて行った。詳細な試験手順は以下の通りである。まず全ての表面を鏡面研磨仕上げとした総表面積が５０ｃｍ^２のガラス試料片を準備し、前処理として試料をフッ酸（４０質量％）と塩酸（２ｍｏｌ／Ｌ）を体積比で１：９となるように混合した溶液に浸漬し、１０分間マグネティックスターラーで攪拌した。次いで試料片を取出し、超純水中で２分間の超音波洗浄を３回行った後、エタノール中で１分間の超音波洗浄を２回行った。次に、試料片を１１０℃のオーブンの中で１時間乾燥させ、デシケーター内で３０分間冷却した。このようにして得られた試料片の質量ｍ_１を精度±０．１ｍｇまで測定し、記録した。続いて石英ガラス製のビーカーに６ｍｏｌ／Ｌの塩酸８００ｍＬを入れ、電熱器を用いて沸騰するまで加熱し、白金線で吊した試料片を投入して６時間保持した。試験中の液量の減少を防ぐために、容器の蓋の開口部はガスケット及び冷却管で栓をした。その後、試料片を取り出し、超純水中で２分間の超音波洗浄を３回行った後、エタノール中で１分間の超音波洗浄を２回行った。さらに洗浄した試料片を１１０℃のオーブンの中で1時間乾燥し、デシケーター内で３０分間冷却した。このようにして処理した試料の質量片ｍ_２を精度±０．１ｍｇまで測定し、記録した。最後に沸騰塩酸に投入する前後の試料の質量ｍ_１、ｍ_２ｍｇと試料の総表面積Ａｃｍ^２から以下の式１によって単位面積当たりの質量減少量を算出し、耐酸性試験の測定値とした。

［式１］ 単位面積当たりの質量減少量＝１００×（ｍ_１−ｍ_２）／２×Ａ
Ｓｎの溶出量は、加水分解抵抗性試験後の試験液について、ＩＣＰ発光分析装置（バリアン製）にて分析を行った。詳細な試験手順は以下の通りである。加水分解抵抗性試験後の試験溶液をメンブランフィルターでろ過して遠沈管に採取した。Ｓｎ含有量が０ｍｇ／Ｌ、０．０５ｍｇ／Ｌ、０．５ｍｇ／Ｌ、１．０ｍｇ／Ｌとなるように、Ｓｎ標準液（和光純薬工業製）を希釈して、標準溶液を作製した。それらの標準溶液から検量線を作成し、試験液中のＳｎ溶出量を算出した。Ｓｎの測定波長は１８９．９２５ｎｍとした。

ガラス中の水分量は、以下の手順により測定した。作製したガラスから２０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍの板ガラスを加工し、両面を鏡面研磨仕上げした。この板ガラス中の水分量をＦＴ−ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、以下の式からβ−ＯＨ値を算出した。

[式２]β−ＯＨ＝（１／ｔ）ｌｏｇ_１０（Ｔ_１／Ｔ_２）
ｔ：ガラスの肉厚（ｍｍ）
Ｔ_１：参照波長３８４６ｃｍ^−１（２６００ｎｍ）における透過率（％）
Ｔ_２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ^−１（２８００ｎｍ）における透過率（％）

加工時の泡の再沸性の評価は、以下の手順により評価した。作製したガラス管を回転させながら管端を一定時間、酸素バーナーにて加熱し、融封した。融封部分を目視で観察し、泡がある場合は×、無い場合は○とした。

本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、アンプル、バイアル、プレフィルドシリンジ、カートリッジなど様々な医薬容器用材料として好適に使用できる。

Claims (9)

1. 質量％でＳｉＯ_２ ６５〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜１５％、Ｂ_２Ｏ_３ ２〜１２％、Ｎａ_２Ｏ ３〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％含有し、質量比でＡｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）の値が、０．３５〜０．６０であり、ＢａＯを実質的に含まず、ガラス中の水分量がβ−ＯＨ値換算で０．２〜０．７／ｍｍであることを特徴とする医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
2. 質量％でＡｌ_２Ｏ_３の含有量が６．３〜１１％、ＭｇＯ＋ＣａＯが０〜１％未満であることを特徴とする請求項１に記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
3. モル比で（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ―Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３の値が、０．３３〜０．３９であることを特徴とする請求項１または２に記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
4. ＥＰ８．０に準じた加水分解抵抗性試験の粉末試験法において、単位ガラス質量当たりの０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の消費量が０．０３０ｍＬ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
5. ＤＩＮ１２１１６に準じた耐酸性試験において、単位面積あたりの質量減少量が１．０ｍｇ／ｄｍ^２以下となることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
6. １１５０℃〜１２５０℃の作業温度を有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
7. １０^４．５ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする医薬容器用ガラス管。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラスをからなることを特徴とする医薬容器。