JP2021534060A - イオン交換可能なホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品 - Google Patents
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Abstract
ガラス物品は、SiO2、Al2O3、B2O3、少なくとも1種のアルカリ金属酸化物、および少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含み得る。ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり得る。ガラス物品は、厚さtを有する。ガラスの構成成分の濃度は、以下のようなものであり得る:13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/T。
Description
本願は、米国特許法第120条のもと、2018年8月13日に出願された米国仮特許出願第62/718213号明細書の優先権の利益を主張し、その内容が依拠され、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。
本明細書は、総じて、ガラス組成物、より具体的には、イオン交換可能なホウケイ酸塩ガラス組成物、および当該ガラス組成物から形成されたガラス物品、例えばガラス製の医薬品包装に関する。
歴史的に、ガラスは、他の材料に比べて気密性、光学的透明性および優れた化学的耐久性を有することから、医薬品を包装するための好ましい材料として使用されてきた。具体的には、医薬品の包装に使用されるガラスは、その中に含まれる医薬組成物の安定性に影響を与えないように、適切な化学的耐久性を有していなければならない。適切な化学的耐久性を有するガラスとしては、化学的耐久性が証明されているASTM規格の「タイプ1A」および「タイプ1B」のガラス組成物のうちのガラス組成物が挙げられる。
医薬品メーカーにとって、充填から輸送および保管を経て使用されるまでの間、包装内容物の無菌性を維持することが重要な課題である。ガラス容器は他の代わりとなる多くの材料に比べて優れているものの、割れないわけではなく、取り扱いおよび輸送の際に損傷を被ることがある。このような損傷から生じる亀裂は、内容物の気密性および無菌性を損なう可能性があるが、包装の壊滅的な破損には至らない。このような亀裂は、使用時に医療従事者や患者に発見された場合、リコールの原因となる可能性があり、医薬品メーカーにとってはコストがかさむことになる。
したがって、ガラス物品、例えばガラス製の医薬品包装および類似の用途における使用のための代替的なガラス組成物が必要とされている。
一実施形態によれば、ガラス物品は、SiO2、Al2O3、B2O3、少なくとも1種のアルカリ金属酸化物、および少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含み得る。ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり得る。ガラス物品は、厚さtを有する。ガラスの構成成分の濃度は、以下のようなものであり得る:13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/T。
別の実施形態によれば、ガラス物品は、72モル%以上82モル%以下のSiO2、1モル%以上6モル%以下のAl2O3、3モル%以上16モル%以下のB2O3、5モル%以上12モル%以下のNa2O、0.30モル%以上1.5モル%以下のK2O、0.10モル%以上6.00モル%以下のMgO、および0.50モル%以上4.0モル%以下のCaOを含み得る。ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり、厚さtを有し得る。ガラスの構成成分の濃度は、以下のようなものであり得る:13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/t。
本明細書に記載されるホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部は、その説明から当業者に容易に明らかになるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面などの本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されるであろう。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方が、様々な実施形態を説明しており、特許請求の範囲に記載された主題の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図していることが理解されるべきである。添付の図面は、様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本明細書に記載される様々な実施形態を示すものであり、本明細書と合わせて、特許請求の範囲に記載された主題の原理および操作を説明する役割を果たす。
次に、イオン交換強化に付すことが可能であり、医薬品包装としての使用に適しているホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品の実施形態について詳細に言及する。可能な限り、図面を通して同じ参照数字を使用して、同じまたは同様の部品を参照する。一実施形態によれば、ガラス物品は、SiO2、Al2O3、B2O3、少なくとも1種のアルカリ金属酸化物、および少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含み得る。ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり得る。ガラス物品は、厚さtを有する。ガラスの構成成分の濃度は、以下のようなものであり得る:13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/tである。ホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品、例えばガラス製の医薬品包装の様々な実施形態について、添付図面を具体的に参照しながら本明細書でさらに詳細に説明する。
本明細書では、範囲を「約」1つの特定の値から、かつ/または「約」他の特定の値までと表現することができる。このような範囲が表現される場合、別の実施形態には、1つの特定の値から、かつ/または他の特定の値までが含まれる。同様に、値が近似値として表現される場合、先行詞「約」の使用により、特定の値が別の実施形態を形成することが理解されるであろう。さらに、各範囲の終点は、他の終点との関係において重要であるし、他の終点とは無関係に重要であることも理解されるであろう。
本明細書で使用される方向性の用語(例えば、上、下、右、左、前、後ろ、頂部、底部)は、描写されている図を参照しているだけであり、絶対的な方向性を意味することを意図していない。
明示的に別段の定めがない限り、本明細書に記載されている方法は、いかなる点においても、そのステップが特定の順序で実行される必要があると解釈されることも、また、いかなる装置においても特定の方向性が要求されることも意図していない。したがって、方法の請求項がそのステップに従うべき順序を実際に記載していない場合、または装置の請求項が個々の構成要素に対する順序もしくは向きを実際に記載していない場合、またはステップが特定の順序に限定されることが請求項もしくは明細書に具体的に記載されていない場合、または装置の構成要素に対する特定の順序もしくは向きが記載されていない場合、いかなる点においても、順序もしくは向きが推測されることは意図していない。これは、ステップの配置、操作フロー、構成要素の順序、または構成要素の向きに関する論理的な問題、文法的な構成もしくは句読点から得られる明白な意味、明細書に記載される実施形態の数または種類などの、あらゆる可能な非明示的な解釈の根拠に当てはまる。
本明細書で使用される場合、単数形の「a」、「an」および「the」は、文脈上特に明記されていない限り、複数の参照語を含む。したがって、例えば、「a」構成要素という表現には、文脈上特に明記されていない限り、2つ以上の構成要素を有する態様が含まれる。
本明細書で使用される場合、「軟化点」という用語は、ガラス組成物の粘度が1×107.6ポアズ(1×106.6Pa・s)になる温度を指す。
本明細書で使用される場合、「徐冷点」という用語は、ガラス組成物の粘度が1×1013ポアズ(1×1012Pa・s)になる温度を指す。
本明細書で使用される場合、「歪み点」および「T歪み」という用語は、ガラス組成物の粘度が3×1014ポアズ(3×1013Pa・s)になる温度を指す。
本明細書で使用される場合、「CTE」という用語は、約室温(RT)〜約300℃の温度範囲にわたるガラス組成物の熱膨張係数を指す。
圧縮応力は、FSM(Fundamental Stress Meter)機器、例えばFSM−6000(株式会社折原製作所(日本、東京)製)で測定され、ここで、圧縮応力値は、測定された応力光学係数(SOC)に基づく。FSM機器は、複屈折ガラス表面に光を入射/出射させる。次いで、測定された複屈折は、材料定数である応力光学係数または光弾性係数(SOCまたはPEC)を介して応力と関連づけられ、最大表面圧縮応力(CS)と交換された層の深さ(DOL)という2つのパラメータが得られる。
ガラス組成物は、その共通の構成要素によってファミリーに分類され得る。より具体的には、ガラスの2つまたは3つの最も豊富な構成要素の名前を、典型的には昇順に並べて、ガラスファミリー名とする。例えば、実質的な濃度のナトリウム、アルミニウム、ホウ素およびケイ素を含むガラスは、ホウケイ酸ナトリウム、ホウケイ酸塩、またはアルミノホウケイ酸塩と呼ぶことができる。しかしながら、このファミリーネームは、1つまたは2つの特定のガラス組成物に限定されるものではなく、それらの元素を主たる構成要素として含むあらゆるガラスを意味する。したがって、ホウ素およびケイ素を含む多くのガラスがホウケイ酸塩と呼ばれ得るが、すべてのホウケイ酸塩が必ずしもASTM E438のタイプIガラスの要件を満たしているわけではない。本明細書で使用される場合、「ホウケイ酸塩ガラス」および「ホウケイ酸塩ガラス組成物」という用語は、ガラス組成物の1重量%を超える濃度のホウ素を含むガラス組成物を指す。
本明細書に記載されるガラス組成物の実施形態では、構成成分(例えば、SiO2、Al2O3など)の濃度は、別段の定めがない限り、酸化物基準のモルパーセント(モル%)で規定される。
ガラス組成物中の特定の構成成分の濃度および/または不在を表すのに使用するときの「含まない」および「実質的に含まない」という用語は、構成成分がガラス組成物に意図的に添加されていないことを意味する。しかしながら、ガラス組成物は、0.01モル%未満の量の構成成分を汚染物質または痕跡として含んでもよい。
本明細書で使用される場合、「化学的耐久性」という用語は、ガラス組成物が特定の化学的条件に曝されたときに分解しにくい能力を指す。具体的には、本明細書に記載されるガラス組成物の化学的耐久性を、3つの確立された材料試験基準に従って評価した:2001年3月に発行された標題「ガラスの試験−塩酸の沸騰水溶液による攻撃への抵抗−試験方法と分類(Testing of glass - Resistance to attack by a boiling aqueous solution of hydrochloric acid - Method of test and classification)」のDIN 12116;標題「ガラス−混合アルカリの沸騰水溶液による攻撃への抵抗−試験方法と分類(Glass -- Resistance to attack by a boiling aqueous solution of mixed alkali -- Method of test and classification)」のISO 695:1991;および標題「ガラス−121℃におけるガラス粒子の耐加水分解性−試験方法と分類(Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 121 degrees C -- Method of test and classification)」のISO 720:1985。ガラスの化学的耐久性は、上記の規格に加えて、ISO 719:1985「ガラス−98℃におけるガラス粒子の耐加水分解性−試験方法と分類(Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 98 degrees C -- Method of test and classification)」に従って評価することもできる。ISO 719規格は、ISO 720規格のより攻撃的でないバージョンであり、そのため、ISO 720規格の指定された分類に適合するガラスは、ISO 719規格の対応する分類にも適合すると考えられる。
イオン交換による化学強化またはケミカル強化などの強化処理を施したガラスサンプルの場合、ガラスにおける圧縮応力は、FSM機器で測定され、ここで、圧縮応力値は、測定された応力光学係数(SOC)に基づく。FSM機器は、空気よりも高い屈折率を有するガラス表面に光を入射/出射させる。次いで、測定された複屈折は、材料定数である応力光学係数または光弾性係数(SOCまたはPEC)を介して応力と関連づけられ、最大表面圧縮応力(CS)と交換された層の深さ(DOL)という2つのパラメータが得られる。また、ガラス中のアルカリ金属イオンの拡散性および時間の平方根あたりの応力の変化を求めることもできる。ガラスの拡散性(D)は、測定された層の深さ(DOL)とイオン交換時間(t)とから、関係式DOL=約1.4・sqrt(4・D・t)に従って算出される。拡散性はアレニウスの関係式に従って温度とともに増加し、そのため特定の温度で報告される。
ガラスは、光学的透明性、気密性、化学的不活性などのいくつかの理由から、医薬品包装に好ましい材料である。しかしながら、ガラス包装には、当該ガラス包装がその内容物を保持および維持する能力を損なわずにガラス包装の気密性(ひいては、ガラス包装の内容物の無菌性)を破壊し得る亀裂が生じる可能性がある。すなわち、ガラス包装の気密性が亀裂によって損なわれているにもかかわらず、ガラス包装とその内容物は無傷のままである。
例えば、図1は、ガラス製の医薬品包装、具体的にはガラスバイアルの底部の写真である。写真に示すとおり、ガラス製の医薬品包装には、医薬品包装の底部の直径を横切って延びる亀裂が含まれる。この亀裂の存在が、ガラス製の医薬品包装の気密性を損なった。しかしながら、亀裂の存在にもかかわらず、包装自体は無傷のままであり、その内容物を保持することができた。すなわち、亀裂は、ガラス製の医薬品包装の壊滅的な破損と、それに伴うその内容物の放出とをもたらさない。このことは、ガラス製の医薬品包装の気密性が損なわれているにもかかわらず、包装の内容物が使用されてしまう危険性を示す。
ガラス製の医薬品包装の気密性に亀裂が生じた場合に、その内容物の使用を防止する一つの手法として、ガラス製の医薬品包装が亀裂の形成時に壊滅的に破損するようにすることが挙げられる。この現象は、ガラス包装の「自己破壊(self-elimination)」と呼ばれている。ガラス包装の自己破壊は、ガラス容器の壁の表面が層の深さDOLまで壁厚に及ぶ圧縮応力を受けるようにガラス包装を強化し、それによりガラスに圧縮領域を形成することによって達成することができる。圧縮応力は、例えば、イオン交換によってガラスを化学的に強化すること、ガラスを熱的に強化すること、および/またはガラスを積層することによって、ガラス包装に形成することができる。ガラス包装の壁に圧縮応力を導入することで、壁の中心領域(すなわち、壁の表面間のガラスの厚さに位置する領域)に中心張力CTが発生する。この中心張力は、圧縮応力と釣り合う。
ガラスの表面に割れができても、圧縮応力の層の深さを超えていない場合、ガラスの壁の圧縮応力が、当該圧縮応力を克服するのに十分な外部エネルギーが導入されない限り、割れがさらに広がるのを防ぐ。
しかしながら、中心張力が、ガラス包装の自己破壊に十分な閾値中心張力よりも大きく、割れの割れ前線が圧縮応力の層の深さを通り過ぎて中心張力まで延びている場合、中心張力により、割れがさらにガラスに広がり、割れの枝分かれ(多重分岐とも呼ばれる)の可能性も含めて、結果的にガラス包装が複数のピースに破断される可能性がある。このタイプの破断は、既存のCCI検出方法、例えば高電圧リーク検出、ヘッドスペース分析などによって、容器の裂け目をより容易に検出可能にする。いくつかの実施形態では、このタイプの破断は、ガラス包装を効果的に破壊し、ガラス包装の内容物の放出を引き起こし、それにより、包装の気密性が損なわれたときにガラス包装の内容物が使用できなくなる。
したがって、ガラス包装に圧縮応力を導入することで、一方では、ガラス包装を強化し、機械的損傷による破損に対するガラス包装の耐性を向上させることができる。他方では、ガラス包装に圧縮応力を導入することで、自己破壊に十分な閾値中心張力を超える対応する中心張力を伴う場合には、割れまたは機械的損傷が圧縮応力の層の深さを通って中心張力にまで及ぶ条件下でガラス包装の自己破壊を確実に行うことができ、この導入は、自己破壊に十分な閾値中心張力の存在がなければガラス包装を破壊せずにガラス包装の気密性を損なうことになる。
自己破壊に十分な閾値中心張力が13MPaと低いこと(すなわち、閾値中心張力が13MPa以上であること)が、ここで判明した。すなわち、ガラス包装の中心張力が13MPa以上でありかつ割れまたは機械的損傷が圧縮応力の層の深さを通って中心張力にまで及ぶ場合、中心張力が割れまたは機械的損傷を広げ、結果的にガラス包装が壊滅的に破損する。この閾値中心張力の値は,壁厚が1.1ミリメートル(mm)のガラス容器について求めたものである。この値は壁厚にある程度依存すると考えられていたが、本願のデータによると、閾値中心張力は壁厚にあまり依存しないことがわかる。
例えば、図2は、壊滅的な破損を伴わない亀裂を有する容器の割合(y座標)を、中心張力(x座標)の関数としてグラフに示したものである。容器の壁厚は1.1mmであった。図2に示されているように、中心張力が13MPa未満であるガラス包装は、当該ガラス包装が壊滅的に破損せずに亀裂の形成に耐える可能性がある。これらの状況下では、外部エネルギーを導入して亀裂を広げない限り、亀裂は本質的に安定しているため、亀裂はガラス包装を破壊せずに当該ガラス包装の気密性を効果的に損なう。
しかしながら、図2に示すとおり、中心張力が13MPa以上のガラス包装は、傷または他の機械的損傷が中心張力に及んだ場合、壊滅的に破損する(すなわち、自己破壊する)。
米国薬局方(USP)<660>のタイプI容器に分類されているガラス製の医薬品包装は、一般的にホウケイ酸塩ガラスから形成されている。USP<660>によれば、タイプI容器として分類された容器は、高い耐加水分解性を有しており、ほとんどの非経口および非−非経口(nonparenteral)組成物を入れるのに適している。しかしながら、ガラス製の医薬品包装に現在使用されているタイプIのホウケイ酸塩ガラス(ASTM E438に記載)は、中心張力が13MPa以上になるように強化できないことが、ここで判明した。そのため、このようなガラス組成物から形成されたガラス製の医薬品包装は、ガラス包装の気密性を損なうがガラス包装の自己破壊には至らない亀裂が形成しやすい。
例えば、図3は、先行技術のアルミノケイ酸塩ガラス組成物と2種の先行技術のホウケイ酸塩ガラス組成物の圧縮応力(y座標)、中心張力(等高線)、および層の深さ(x座標)をグラフで示したものである。「ガラスA」と識別されたガラスは、ホウ素およびホウ素含有化合物を含まない先行技術のアルミノケイ酸塩ガラス組成物であるコーニング社のガラスコード2345であった。「ガラスB1」と識別されたガラスは、ガラス製の医薬品包装に使用される市販のホウケイ酸塩ガラス組成物であり、以下の組成(モル%)を有していた:SiO2 77.9、Al2O3 3.4、B2O3 9.8、Na2O 7.0、K2O 0.1、MgO 0.1、CaO 1.7およびAs2O5 0.1。「ガラスB2」と識別されたガラスは、ガラス製の医薬品包装に使用される市販のホウケイ酸塩ガラス組成物であり、以下の組成(モル%)を有していた:SiO2 76.0、Al2O3 4.2、B2O3 10.5、Na2O 6.6、K2O 1.6、MgO 0.5、CaO 0.6およびCl− 0.1。ガラス組成物のサンプルを、100%KNO3を含む溶融塩浴中で約410℃〜約500℃の温度にて0.2時間〜約88時間までイオン交換した。イオン交換強化後、本明細書に記載されているように、圧縮応力およびDOLを測定した。中心張力(CT)は、DOL、圧縮応力(CS)、および壁厚tの関数として算出した。具体的には、
である。
また、図3を参照すると、ガラスA、ガラスB1、ガラスB2について、イオン交換時間および/またはイオン交換温度の増加に伴ってDOLが増加し、イオン交換時間および/またはイオン交換温度の増加に伴って圧縮応力が減少することが判明した。ガラスAについてのデータは、イオン交換時間および/またはイオン交換温度の増加に伴って中心張力が増加し、13MPa以上の中心張力がイオン交換によって容易に達成できることを示す。
しかしながら、市販のホウケイ酸塩ガラス組成物であるガラスB1およびガラスB2に関しては、イオン交換時間および/またはイオン交換温度の増加に伴って中心張力がわずかに増加するだけであった。このデータに基づき、ガラスB1とガラスB2のいずれも、イオン交換時間および/またはイオン交換温度に関係なく中心張力は13MPaに達することができないことも判明した。そのため、これらの市販のガラス組成物から形成されたガラス製の医薬品包装は、ガラス包装の気密性を損なうがガラス包装の自己破壊には至らない亀裂が形成しやすい。
本明細書に記載されるガラス組成物は、上記で特定されたホウケイ酸塩ガラス組成物の欠陥に対処するものである。具体的には、本明細書に記載されているのは、イオン交換による強化の影響を受けやすく、13MPa以上の中心張力を達成することができるホウケイ酸塩ガラス組成物である。本明細書に記載されるホウケイ酸塩ガラス組成物は、医薬品包装としての使用にも適している。そのため、本明細書に記載されるホウケイ酸塩ガラス組成物から形成されたガラス製の医薬品包装は、当該ガラス製の医薬品包装の気密性が損なわれた場合に自己破壊することができる。
ホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品について、特定の構成成分の濃度(モル%)の関係が、ガラス組成物のイオン交換性能、ひいてはイオン交換強化時にガラスにおいて達成され得る中心張力の大きさに影響を与えることが判明した。
特に、ホウケイ酸塩ガラス組成物の特定の構成成分、具体的にはB2O3、Na2O、およびMgOの濃度(モル%)の関係が、イオン交換強化時にホウケイ酸塩ガラスにおいて達成され得る中心張力の大きさを決定するために使用され得ることが、ここで判明した。具体的には、ホウケイ酸塩ガラス組成物から形成されたガラス物品において達成可能な中心張力は、以下のように表すことができると判明した:
式1:
CT=0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/t
式中、CTは中心張力、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、Na2Oはガラス組成物中のNa2Oの濃度(モル%)、K2Oはガラス組成物中のK2Oの濃度(モル%)、tはガラスの厚さである。例えば、ガラス組成物がガラス板などのガラス物品へと形成されている場合、tはガラス板の厚さであり、ガラス組成物がガラスバイアルなどのガラス製の医薬包装へと形成されている場合、tは測定箇所におけるガラス物品の公称厚さである。これらの中心張力の値は、イオン交換時間の24時間以内、例えば交換時間の12時間以内、さらには交換時間の6時間以内に得られる。
式1:
CT=0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/t
式中、CTは中心張力、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、Na2Oはガラス組成物中のNa2Oの濃度(モル%)、K2Oはガラス組成物中のK2Oの濃度(モル%)、tはガラスの厚さである。例えば、ガラス組成物がガラス板などのガラス物品へと形成されている場合、tはガラス板の厚さであり、ガラス組成物がガラスバイアルなどのガラス製の医薬包装へと形成されている場合、tは測定箇所におけるガラス物品の公称厚さである。これらの中心張力の値は、イオン交換時間の24時間以内、例えば交換時間の12時間以内、さらには交換時間の6時間以内に得られる。
上述したように、ガラス組成物がガラス製の医薬品包装などのガラス物品へと形成され、ガラス製の医薬品包装の側壁の中心張力が13MPa以上である場合(すなわち、CT≧13MPaの場合)、ガラス製の医薬品包装は、当該ガラス製の医薬品包装の気密性が包装の自己破壊を引き起こす中心張力に及ぶ割れ(この割れは中心張力がなければ亀裂を生じていたであろう)の発生によって損なわれる場合に自己破壊する。
式1は、ガラス中のAl2O3、B2O3、K2OおよびNa2Oの濃度に関する用語を含んでいるが、式1で特徴付けられるホウケイ酸塩ガラス組成物は、SiO2、他のアルカリ金属酸化物、他のアルカリ土類金属酸化物などが挙げられるがこれらに限定されない他の構成成分を含んでもよいことが理解されるべきである。さらに、式1は、Al2O3、B2O3、K2OおよびNa2Oの濃度に関する用語を含んでいるが、式1は、Al2O3および/またはK2Oを含まないホウケイ酸塩ガラスにおいて得られる中心張力の推定にも使用できることが理解されるべきである。
本明細書に記載されるガラス組成物は、イオン交換強化後に中心張力が13MPa以上となるようにイオン交換強化されることが可能なホウケイ酸塩ガラス組成物であり、このガラス組成物は、例えばガラス製の医薬品包装として使用された場合に自己破壊し得る。したがって、本明細書に記載されるガラス組成物について、式1で定義されるCTは13MPa以上である。
本明細書に記載されるガラス組成物は、総じて、SiO2、B2O3、および少なくとも1種のアルカリ金属酸化物、例えばNa2Oおよび/またはK2Oの組み合わせを含む。ガラス組成物はまた、Al2O3および/または少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含んでもよい。ガラス組成物は、化学的分解に耐性があり得、イオン交換による化学強化にも適している。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、例えば、SnO2、Fe2O3、ZrO2、TiO2、As2O3などの1種以上の追加の酸化物をさらに含んでもよい。これらの成分は、清澄剤として、かつ/またはガラス組成物の化学的耐久性をさらに高めるために添加されてもよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はまた、Cl、F、および/またはBrを含んでもよく、これらは清澄剤としてガラスに添加されてもよい。
本明細書に記載されるガラス組成物の実施形態では、SiO2が組成物の最大の構成要素であり、そのため、SiO2が結果として得られるガラスネットワークの主たる構成要素である。SiO2は、ガラスの化学的耐久性を高め、特に、ガラス組成物の酸での分解に対する耐性およびガラス組成物の水での分解に対する耐性を高める。したがって、高いSiO2濃度が総じて望まれる。しかしながら、SiO2の含有量が高すぎると、SiO2の濃度が高いほどガラスの溶融の難易度が増し、ひいてはガラスの成形性に悪影響を及ぼすため、ガラスの成形性が低下し得る。本明細書に記載される実施形態では、ガラス組成物は、総じて、70モル%以上のSiO2、例えば、約72モル%以上のSiO2、さらには約74モル%以上のSiO2を含む。例えば、いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、72モル%以上約82モル%以下、81モル%以下、さらには80モル%以下の量のSiO2を含む。これらの実施形態のいくつかでは、ガラス組成物中のSiO2の量は、約72.5モル%以上、約73モル%以上、約74モル%以上、さらには75モル%以上であってもよい。他のいくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約73モル%以上約80モル%以下、さらには約78モル%以下のSiO2を含んでもよい。
本明細書に記載されるガラス組成物は、Al2O3をさらに含んでもよい。Al2O3は、ガラス組成物中に存在するアルカリ金属酸化物、例えばNa2Oなどと併用することで、ガラスのイオン交換強化に対する感受性を向上させる。しかしながら、ガラス組成物中のAl2O3の量が多すぎると、酸攻撃に対するガラス組成物の耐性が低下する。したがって、本明細書に記載されるガラス組成物は、総じて、約1モル%以上の量のAl2O3を含む。実施形態では、ガラス組成物は、約1モル%以上約6モル%以下の量のAl2O3を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物中のAl2O3の量は、約1モル%以上約5モル%以下、さらには4.5モル%以下である。他のいくつかの実施形態では、ガラス組成物中のAl2O3の量は、約2モル%以上約6モル%以下である。他のいくつかの実施形態では、ガラス組成物中のAl2O3の量は、約3モル%以上約6モル%以下である。さらに他の実施形態では、ガラス組成物中のAl2O3の量は、約3モル%以上約5モル%以下である。一般に、ガラス中のAl2O3の濃度が増加すると、ガラスにおける中心張力(CT)も増加する。
酸化ホウ素(B2O3)は、ガラス組成物に添加されて所定の温度(例えば、歪み温度、徐冷温度および軟化温度)における粘度を低下させ、それによりガラスの成形性を向上させることができる融剤である。本明細書に記載される実施形態では、ガラス組成物中のB2O3の濃度は、総じて約3モル%以上である。例えば、実施形態では、B2O3の濃度は、約3モル%以上約16モル%以下であってもよい。これらの実施形態のいくつかでは、B2O3の濃度は、約4モル%以上約12モル%以下、約11モル%以下、さらには10.5モル%以下であってもよい。これらの実施形態のいくつかでは、B2O3は、約5モル%以上約12モル%以下、さらには約11モル%以下の量で存在してもよい。
実施形態では、全アルカリ金属酸化物濃度(R2O、ここで、Rは、K、Li、およびNaである)(モル%)とAl2O3濃度(モル%)との差を、全B2O3濃度(モル%)で割った値(すなわち、(R2O−Al2O3)/B2O3)は、0.7以上、さらには1.0以上である。この値が少なくとも0.7であれば、イオン交換後のガラスにおける中心張力が自己破壊に十分であることがわかっている。
実施形態では、ガラス組成物は、Na2Oおよび/またはK2Oなどの1種以上のアルカリ金属酸化物も含む。アルカリ金属酸化物は、ガラス組成物のイオン交換性を促進し、そのため、ガラスの化学強化を促進する。本明細書に記載されるガラス組成物の実施形態では、ガラス組成物は、約6モル%以上約12モル%以下のアルカリ金属酸化物を含む。これらの実施形態のいくつかでは、ガラス組成物は、約6モル%以上約11モル%以下のアルカリ金属酸化物を含む。これらの実施形態のいくつかでは、ガラス組成物は、約9モル%以上約11モル%以下のアルカリ金属酸化物を含むか、または代替的に、約6モル%以上約9モル%以下のアルカリ金属酸化物を含んでもよい。
ガラス組成物のイオン交換性は、主に、イオン交換の前にガラス組成物中に最初から存在するアルカリ金属酸化物Na2Oの量によってガラス組成物に付与される。したがって、本明細書に記載されるガラス組成物の実施形態では、ガラス組成物中に存在するアルカリ金属酸化物は、少なくともNa2Oを含む。具体的には、イオン交換強化時にガラス組成物の所望の圧縮応力および層の深さを達成するために、ガラス組成物は、約5モル%以上約12モル%以下の量のNa2Oを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約8モル%以上約11モル%以下のNa2Oを含む。他のいくつかの実施形態では、Na2Oの濃度は、約5モル%以上約10モル%以下であってもよい。さらに他の実施形態では、Na2Oの濃度は、約6モル%以上約9.5モル%以下であってもよい。
上述したように、ガラス組成物中のアルカリ金属酸化物は、K2Oをさらに含んでもよい。ガラス組成物中に存在するK2Oの量は、ガラス組成物のイオン交換性にも関係する。具体的には、ガラス組成物中に存在するK2Oの量が増加すると、イオン交換プロセスの速度を向上させる拡散速度が増加するが、カリウムイオンとナトリウムイオンが交換される結果、イオン交換により得られる圧縮応力が減少することになる。したがって、ガラス組成物中に存在するK2Oの量を制限することが好ましい。いくつかの実施形態では、K2Oの量は、約0.1モル%以上、さらには約0.3モル%以上約2.5モル%以下である。これらの実施形態のいくつかでは、K2Oの量は、約2モル%以下、さらには約1.5モル%以下である。いくつかの実施形態では、K2Oは、約0.3モル%以上約1.0モル%以下の濃度で存在してもよい。
ガラスバッチ材料の溶融性を向上させ、ガラス組成物の化学的耐久性を高めるために、アルカリ土類金属酸化物が組成物中に存在してもよい。本明細書に記載されるガラス組成物では、ガラス組成物のイオン交換性を向上させるために、ガラス組成物中に存在するアルカリ土類金属酸化物の合計モル%は、総じて、ガラス組成物中に存在するアルカリ金属酸化物の合計モル%よりも少ない。本明細書に記載される実施形態では、ガラス組成物は、総じて、約0モル%以上約10モル%以下のアルカリ土類金属酸化物を含む。これらの実施形態のいくつかでは、ガラス組成物中のアルカリ土類金属酸化物の量は、約0モル%以上約5モル%以下であってもよく、さらには約0モル%以上約3モル%以下であってもよい。
ガラス組成物中のアルカリ土類金属酸化物は、MgO、CaO、BaOまたはそれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、MgOおよびCaOの両方を含む。これらの実施形態では、CaOおよびMgOの合計濃度は、0.15モル%以上10モル%以下であってもよい。
本明細書に記載される実施形態では、アルカリ土類金属酸化物はMgOを含む。MgOは、約0.1モル%以上約6モル%以下の量でガラス組成物中に存在する。いくつかの実施形態では、MgOは、約0.15モル%以上約6モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。これらの実施形態のいくつかでは、MgOは、約0.15モル%以上約5モル%以下、約0.15モル%以上約4モル%以下、さらには約0.2モル%以上約4モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。
いくつかの実施形態では、アルカリ土類金属酸化物は、CaOをさらに含んでもよい。これらの実施形態では、CaOは、0.1モル%以上、さらには0.15モル%以上の量でガラス組成物中に存在する。例えば、ガラス組成物中に存在するCaOの量は、約0.5モル%以上約4モル%以下であってもよい。これらの実施形態のいくつかでは、CaOは、約0.5モル%以上約3.5モル%以下、さらには約0.5モル%以上約3モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。他のいくつかの実施形態では、CaOは、約0.5モル%以上約2.5モル%以下、さらには約0.5モル%以上約2.0モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。
いくつかの実施形態では、アルカリ土類金属酸化物は、BaOをさらに含んでもよい。これらの実施形態では、BaOは、約0.0モル%以上の量でガラス組成物中に存在する。例えば、ガラス組成物中に存在するBaOの量は、約0.0モル%以上約1.5モル%以下であってもよい。これらの実施形態のいくつかでは、BaOは、約0.0モル%以上約1.0モル%以下、さらには約0.5モル%以上約1.0モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。他のいくつかの実施形態では、BaOは、約0.5モル%以上約0.75モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。
SiO2、Al2O3、B2O3、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物に加えて、本明細書に記載されるガラス組成物は、任意に、例えばSnO2、As2O3、F−、Br−、および/またはCl−(NaClなどから)などの1種以上の清澄剤をさらに含んでもよい。ガラス組成物中に清澄剤が存在する場合、清澄剤は、約1モル%以下、さらには約0.4モル%以下の量で存在してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、清澄剤としてSnO2を含んでもよい。これらの実施形態では、SnO2は、約0モル%以上約1モル%以下、さらには約0.01モル%以上約0.30モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。他の実施形態では、清澄剤はCl−を含んでもよい。これらの実施形態では、Cl−は、約0モル%超約0.5モル%以下、さらには約0.01モル%超約0.30モル%以下の量でガラス組成物中に存在してもよい。
さらに、本明細書に記載されるガラス組成物は、ガラス組成物の化学的耐久性をさらに向上させるために、1種以上の追加の金属酸化物を含んでもよい。例えば、ガラス組成物は、TiO2、またはZrO2をさらに含んでもよく、これらの各々は、ガラス組成物の化学的攻撃に対する耐性をさらに向上させる。これらの実施形態では、追加の金属酸化物は、約0モル%以上約2モル%以下の量で存在してもよい。これらの実施形態のいくつかでは、ZrO2またはTiO2は、約1モル%以下の量で存在してもよい。
前述の構成成分の様々な濃度範囲を有するホウケイ酸塩ガラス組成物を含む、ホウケイ酸塩ガラス組成物の様々な実施形態が企図され、可能であることが理解されるべきである。したがって、本明細書に記載される酸化物構成成分の任意の範囲は、1種以上の他の酸化物構成成分の任意の他の範囲と組み合わせて、所望の特性を有するホウケイ酸塩ガラス組成物に到達することができることが理解されるべきである。
特定の実施形態では、ホウケイ酸塩ガラス組成物は、例えば、限定されないが、72モル%以上82モル%以下のSiO2、1モル%以上6モル%以下のAl2O3、3モル%以上16モル%以下のB2O3、5モル%以上12モル%以下のNa2O、0.30モル%以上1.5モル%以下のNa2O、0.30モル%以上1.5モル%以下のK2O、0.10モル%以上6.00モル%以下のMgO、および0モル%以上、さらには0.5モル%以上4.0モル%以下のCaOを含んでもよい。
それらの実施形態のいくつかでは、ガラス組成物は、73モル%以上80モル%以下のSiO2、1モル%以上6モル%以下のAl2O3、4モル%以上11モル%以下のB2O3、5モル%以上12モル%以下のNa2O、0.30モル%以上1.5モル%以下のK2O、0.15モル%以上6.00モル%以下のMgO、および0モル%以上、さらには0.5モル%以上4.0モル%以下のCaOを含んでもよい。
さらに別の実施形態では、ガラス組成物は、73モル%以上75モル%以下のSiO2、3モル%以上6モル%以下のAl2O3、5モル%以上10モル%以下のB2O3、8モル%以上11モル%以下のNa2O、0.30モル%以上1.5モル%以下のK2O、0.15モル%以上1.5モル%以下のK2O、0.15モル%以上4.00モル%以下のMgO、0モル%以上、さらには0.5モル%以上4.0モル%以下のCaOを含んでもよい。
さらに別の実施形態では、ガラス組成物は、73モル%以上80モル%以下のSiO2、1モル%以上5モル%以下のAl2O3、4モル%以上11モル%以下のB2O3、5モル%以上10モル%以下のNa2O、0.30モル%以上1.0モル%以下のK2O、0.15モル%以上1.0モル%以下のK2O、0.15モル%以上6.00モル%以下のMgO、および0モル%以上、さらには0.5モル%以上4.0モル%以下のCaOを含んでもよい。
さらに別の実施形態では、ガラス組成物は、74モル%以上81モル%以下のSiO2、1モル%以上4.5モル%以下のAl2O3、4モル%以上10.5モル%以下のB2O3、6モル%以上9.5モル%以下のNa2O、0.10モル%以上1.5モル%以下のK2O、0.2モル%以上4.00モル%以下のMgO、0モル%以上、さらには0.5モル%以上4.0モル%以下のCaOを含んでもよい。
上述したように、ガラス組成物中にアルカリ金属酸化物が存在すると、イオン交換によるガラスの化学強化が容易になる。具体的には、カリウムイオン、ナトリウムイオンなどのアルカリ金属イオンは、イオン交換を促進するためにガラス中で十分に移動可能である。本明細書に記載されているように、強化後のガラスは13MPa以上の中心張力を有しており、これにより、傷および/または他の機械的損傷が圧縮応力の層の深さを通って中心張力に達した場合に、自己破壊が容易になる。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、10μm以上の層の深さを有する圧縮応力層を形成するためにイオン交換可能である。いくつかの実施形態では、層の深さは、約25μm以上、さらには約50μm以上であってもよい。他のいくつかの実施形態では、層の深さは、60μm以上、さらには65μm以上であってもよい。さらに他の実施形態では、層の深さは、10μm超約100μm以下、さらには15μm超70μm以下であってもよい。関連する表面圧縮応力は、ガラス組成物を350℃〜500℃の温度で、約30時間未満、さらには約20時間未満の期間、100%溶融KNO3の塩浴で処理した後に、約200MPa以上、約250MPa以上、約300MPa以上、さらには約350MPa以上であってもよい。
さらに、実施形態では、本明細書に記載されるガラス組成物は、DIN 12116規格、ISO 695規格、およびISO 720規格のうちの1つ以上によって決定される化学的耐久性および耐分解性を有し得る。
具体的には、DIN 12116規格は、酸性溶液中に置かれたときのガラスの分解に対する耐性の指標である。簡単に説明すると、DIN 12116規格は、既知の表面積の研磨または溶融形成されたガラスサンプルを利用し、このサンプルの重量を測定し、次いで、比例した量の沸騰6M塩酸と6時間接触させて置く。次いで、サンプルを溶液から取り出して乾燥させ、再び重量を測定する。酸性溶液への曝露中に失われたガラス質量は、サンプルの耐酸性の指標となり、数値が小さいほど耐久性が高いことを示す。試験結果は、表面積あたりの半質量の単位、具体的にはmg/dm2で報告される。DIN 12116規格は個々のクラスに分類されている。クラスS1は0.7mg/dm2までの重量損失を示し、クラスS2は0.7mg/dm2〜1.5mg/dm2までの重量損失を示し、クラスS3は1.5mg/dm2〜15mg/dm2までの重量損失を示し、クラスS4は15mg/dm2超の重量損失を示す。
ホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品について、特定の構成成分の濃度(モル%)の関係が、酸性溶液中でのガラスの耐分解性に影響を与えることが、ここで判明した。特に、ホウケイ酸塩ガラス組成物の特定の構成成分、具体的にはSiO2、Al2O3、B2O3、K2O、およびMgOの濃度(モル%)の関係を利用して、酸性溶液中でのガラスの耐分解性を決定できることが、ここで判明した。具体的には、ホウケイ酸塩ガラス組成物の耐酸性は、以下のように表すことができると判明した:
式2:
AR=225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))
式中、ARはガラスの耐酸性、SiO2はガラス組成物中のSiO2の濃度(モル%)、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、Na2Oはガラス組成物中のNa2Oの濃度(モル%)、K2Oはガラス組成物中のK2Oの濃度(モル%)、BaOはガラス組成物中のBaOの濃度(モル%)、MgOはガラス組成物中のMgOの濃度(モル%)である。
式2:
AR=225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))
式中、ARはガラスの耐酸性、SiO2はガラス組成物中のSiO2の濃度(モル%)、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、Na2Oはガラス組成物中のNa2Oの濃度(モル%)、K2Oはガラス組成物中のK2Oの濃度(モル%)、BaOはガラス組成物中のBaOの濃度(モル%)、MgOはガラス組成物中のMgOの濃度(モル%)である。
ガラス組成物が、式2により算出して1.5未満のAR値(すなわち、AR<1.5)を有する場合、そのガラス組成物から形成されたガラス物品は、DIN 12116に準拠したクラスS1またはクラスS2の耐酸性を有することになる。
式2は、ガラス中のSiO2、Al2O3、B2O3、K2O、Na2O、BaO、およびMgOの濃度に関する用語を含んでいるが、式2で特徴付けられるホウケイ酸塩ガラス組成物は、他のアルカリ金属酸化物、他のアルカリ土類金属酸化物などが挙げられるがこれらに限定されない他の構成成分を含んでもよいことが理解されるべきである。さらに、式2は、SiO2、Al2O3、B2O3、K2O、Na2O、BaO、およびMgOの濃度に関する用語を含んでいるが、式2は、Al2O3、K2O、BaO、および/またはMgOを含まないホウケイ酸塩ガラスの耐酸性を特徴付けるためにも使用できることが理解されるべきである。
ISO 695規格は、塩基性溶液中に置かれたときのガラスの分解に対する耐性の指標である。簡単に説明すると、ISO 695規格は、研磨されたガラスサンプルを利用し、このサンプルの重量を測定し、次いで、沸騰1M NaOH+0.5M Na2CO3の溶液に3時間入れる。次いで、サンプルを溶液から取り出して乾燥させ、再び重量を測定する。塩基性溶液への曝露中に失われたガラス質量は、サンプルの耐塩基性の指標であり、数値が小さいほど耐久性が高いことを示す。DIN 12116規格と同様に、ISO 695規格の結果は、表面積あたりの質量、具体的にはmg/dm2の単位で報告される。ISO 695規格は個々のクラスに分類されている。クラスA1は75mg/dm2までの重量損失を示し、クラスA2は75mg/dm2〜175mg/dm2までの重量損失を示し、クラスA3は175mg/dm2超の重量損失を示す。
ホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品について、特定の構成成分の濃度(モル%)の関係が、塩基性溶液中でのガラスの耐分解性に影響を与えることが、ここで判明した。特に、ホウケイ酸塩ガラス組成物の特定の構成成分、具体的にはSiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、K2O、およびMgOの濃度(モル%)の関係を利用して、塩基性溶液中でのガラスの耐分解性を決定できることが、ここで判明した。具体的には、ホウケイ酸塩ガラス組成物の耐塩基性は、以下のように表すことができると判明した:
式3:
BR=−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))
式中、BRはガラスの耐塩基性、SiO2はガラス組成物中のSiO2の濃度(モル%)、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、Na2Oはガラス組成物中のNa2Oの濃度(モル%)、MgOはガラス組成物中のMgOの濃度(モル%)を示す。
式3:
BR=−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))
式中、BRはガラスの耐塩基性、SiO2はガラス組成物中のSiO2の濃度(モル%)、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、Na2Oはガラス組成物中のNa2Oの濃度(モル%)、MgOはガラス組成物中のMgOの濃度(モル%)を示す。
ガラス組成物が、式2により算出して175未満のBR値(すなわち、BR<175)を有する場合、そのガラス組成物から形成されたガラス物品は、ISO 695に準拠したクラスA1またはクラスA2の耐塩基性を有することになる。
式3は、ガラス中のSiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、およびMgOの濃度に関する用語を含んでいるが、式3で特徴付けられるホウケイ酸塩ガラス組成物は、他のアルカリ金属酸化物、他のアルカリ土類金属酸化物などが挙げられるがこれらに限定されない他の構成成分を含んでもよいことが理解されるべきである。さらに、式3は、SiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、およびMgOの濃度に関する用語を含んでいるが、式3は、Al2O3、Na2O、K2O、および/またはMgOを含まないホウケイ酸塩ガラスの耐酸性を特徴付けるためにも使用できることが理解されるべきである。
ISO 720規格は、CO2を含まない純水でのガラスの耐分解性の指標である。簡単に説明すると、ISO 720規格は、粉砕されたガラス粒子をオートクレーブ条件(121℃、2atm)で30分間、CO2を含まない純水に接触させて置く。次いで、この溶液を希塩酸で比色滴定して、中性のpHにする。中性溶液に滴定するのに必要なHClの量は、ガラスから抽出された相当量のNa2Oに変換され、ガラスの重量あたりのNa2O(μg単位)で報告され、この値が小さいほど耐久性が高いことを示す。ISO 720規格は、個々のタイプに分類されている。タイプHGA1は、試験したガラス1gあたりの抽出相当量のNa2Oが62μgまでであることを示し、タイプHGA2は、試験したガラス1gあたりの抽出相当量のNa2Oが62μg超527μgまでであることを示し、タイプHGA3は、試験したガラス1gあたりの抽出相当量のNa2Oが527μg超930μgまでであることを示す。
ホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品について、特定の構成成分の濃度(モル%)の関係が、水中でのガラスの耐分解性に影響を与えることが判明した。特に、ホウケイ酸塩ガラス組成物の特定の構成成分、具体的には、SiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、K2O、CaO、およびMgOの濃度(モル%)の関係を利用して、水中でのガラスの耐分解性(すなわち、ガラスの耐加水分解性)を決定できることが、ここで判明した。具体的には、ホウケイ酸塩ガラス組成物の耐加水分解性は、以下のように表すことができると判明した:
式4:
HR=−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))
式中、HRはガラスの耐加水分解性、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、K2Oはガラス組成物中のK2Oの濃度(モル%)、CaOはガラス組成物中のCaOの濃度(モル%)を示す。
式4:
HR=−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))
式中、HRはガラスの耐加水分解性、Al2O3はガラス組成物中のAl2O3の濃度(モル%)、B2O3はガラス組成物中のB2O3の濃度(モル%)、K2Oはガラス組成物中のK2Oの濃度(モル%)、CaOはガラス組成物中のCaOの濃度(モル%)を示す。
ガラス組成物が、式4により算出して0.10以下のHR値(すなわち、HR≦0.10)を有する場合、そのガラス組成物から形成されたガラス物品は、ISO 720に準拠したタイプHGA1の耐加水分解性を有することになる。
式4は、ガラス中のAl2O3、B2O3、K2OおよびCaOの濃度に関する用語を含んでいるが、式4で特徴付けられるホウケイ酸塩ガラス組成物は、他のアルカリ金属酸化物、他のアルカリ土類金属酸化物などが挙げられるがこれらに限定されない他の構成成分を含んでもよいことが理解されるべきである。さらに、式4は、Al2O3、B2O3、K2O、およびCaOの濃度に関連する用語を含んでいるが、式4は、Al2O3、K2O、および/またはCaOを含まないホウケイ酸塩ガラスの耐酸性を特徴付けるためにも使用できることが理解されるべきである。
ISO 719規格は、CO2を含まない純水でのガラスの耐分解性の指標である。簡単に説明すると、ISO 719規格は、粉砕されたガラス粒子を利用し、この粒子を、温度98℃、1気圧で30分間、CO2を含まない純水に接触させて置く。次いで、この溶液を希塩酸で比色滴定して、中性のpHにする。中性溶液に滴定するのに必要なHClの量は、ガラスから抽出相当量のNa2Oに変換され、ガラスの重量あたりのNa2O(μg単位)で報告され、この値が小さいほど耐久性が高いことを示す。ISO 719規格は、個々のタイプに分類されている。ISO 719規格は、個々のタイプに分類されている。タイプHGB1は、31μgまでの抽出相当量のNa2Oを示し、タイプHGB2は、31μg超62μgまでの抽出相当量のNa2Oを示し、タイプHGB3は、62μg超264μgまでの抽出相当量のNa2Oを示し、タイプHGB4は、264μg超620μgまでの抽出相当量のNa2Oを示し、タイプHGB5は、620μg超1085μgまでの抽出相当量のNa2Oを示す。本明細書に記載されるガラス組成物は、ISO 719の耐加水分解性がタイプHGB2以上であり、いくつかの実施形態では、タイプHGB1の耐加水分解性を有する。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、イオン交換強化の前と後の両方で、DIN 12116に準拠したクラスS1またはクラスS2の耐酸性を有し、いくつかの実施形態では、イオン交換強化後にクラスS1の耐酸性を有する。他のいくつかの実施形態では、ガラス組成物は、イオン交換強化の前と後の両方で、少なくともクラスS2の耐酸性を有し得、いくつかの実施形態では、イオン交換強化後にクラスS1の耐酸性を有する。さらに、いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、イオン交換強化の前と後の両方で、ISO 695に準拠したクラスA1またはクラスA2の耐塩基性を有し、いくつかの実施形態では、少なくともイオン交換強化後にクラスA1の耐塩基性を有する。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はまた、イオン交換強化の前と後の両方で、ISO 720タイプHGA1の耐加水分解性を有し、いくつかの実施形態では、イオン交換強化後にタイプHGA1の耐加水分解性を有し、他のいくつかの実施形態では、イオン交換強化の前と後の両方で、タイプHGA1の耐加水分解性を有する。本明細書に記載されるガラス組成物は、ISO 719の耐加水分解性がタイプHGB2であり、いくつかの実施形態では、タイプHGB1の耐加水分解性を有する。
DIN 12116、ISO 695、ISO 720およびISO 719に準拠した上述の参照分類を参照する場合、指定された分類を「少なくとも」有するガラス組成物またはガラス物品は、ガラス組成物の性能が指定された分類と同程度またはそれ以上であることを意味すると理解されるべきである。例えば、「少なくともクラスS2」のDIN 12116耐酸性を有するガラス物品は、S1またはS2のいずれかのDIN 12116分類を有し得る。
本明細書に記載されるガラス組成物は、ガラス原料のバッチが所望の組成を有するように、当該ガラス原料のバッチ(例えば、SiO2、Al2O3、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物などの粉末)を混合することによって形成される。その後、ガラス原料のバッチを加熱して溶融ガラス組成物を形成し、この溶融ガラス組成物を引き続き冷却して固化させてガラス組成物を形成する。固化中(すなわち、ガラス組成物が塑性変形可能なとき)に、標準的な成形技術を用いてガラス組成物を成形して、ガラス組成物を所望の最終形態にしてもよい。あるいはガラス物品を、シート、チューブなどのストック形状に成形し、引き続き再加熱して所望の最終形状に成形してもよい。
本明細書に記載されるガラス組成物は、例えば、シート、チューブなどの様々な形態を有するガラス物品に成形することができる。しかしながら、ガラス組成物の化学的耐久性を考慮すると、本明細書に記載されるガラス組成物は、液体、粉末などの医薬組成物を収容するためのガラス製の医薬品包装または医薬容器として使用されるガラス物品の形成に使用するのに特に適している。例えば、本明細書に記載されるガラス組成物を使用して、Vacutainers(登録商標)、カートリッジ、シリンジ、アンプル、ボトル、フラスコ、ファイアル、チューブ、ビーカー、バイアルなどを含む、様々な形状を有するガラス容器を形成することができる。さらに、イオン交換によりガラス組成物を化学的に強化する能力は、ガラス組成物から形成されたこのような医薬品包装またはガラス物品の機械的耐久性を向上させるために利用することができる。したがって、少なくとも1つの実施形態では、医薬品包装の化学的耐久性および/または機械的耐久性を向上させるために、ガラス組成物を医薬品包装に組み込むことが理解されるべきである。
本明細書に記載される実施形態は、以下の実施例によってさらに明らかにされる。
表1に記載の組成(モル%)を有するガラスを溶融し、徐冷した。その後、CTE(×10−7K−1)、ISO 720に準拠した耐加水分解性(試験したガラス1gあたりのNa2Oの抽出相当量μg)、DIN 12116に準拠した耐酸性(mg/dm2)、およびISO 695に準拠した耐塩基性(mg/dm2)を含むガラスの特性を測定した。これらの各特性の値を表2に報告する。さらに、厚さ約1mmのガラス板を、450℃で16時間、500℃で8時間,および500℃で16時間、溶融硝酸カリウム(KNO3)の浴中に入れてイオン交換強化に付した。最大表面圧縮応力(CS0、単位:MPa)は、層の深さ(DOL、単位:μm)と同様に、本明細書に記載したように測定した。最大中心張力(CTmax)は、CS0とガラスサンプルの厚さの商であることに留意されたい。表面圧縮応力は、表2に報告している。表2のデータは、上記の式1〜4で示されるモデルの基礎として使用した。
次いで、検証として、例1〜36の組成物を式1〜4に従って個別に評価して、各ガラスサンプルのISO 720、DIN 12116、およびISO 695の値を求めた。各ガラスサンプルの最大中心張力も算出した。これらの算出により、測定値と算出値との間には合理的な相関関係があることが判明した。したがって、式1〜4を使用して、ガラス組成物の最大中心張力、ならびにISO 720、DIN 12116、およびISO 695の値を予測することができる。このようにして、ガラス組成物を、例えば13MPa超の最大中心張力を有するガラス組成物などの所望の性能基準を満たすように、特別に調整することができる。
本明細書に記載されるホウケイ酸塩ガラス組成物および当該組成物から形成されたガラス物品は、化学的に耐久性があり、イオン交換による強化にも適していることが、ここで理解されるべきである。ガラスの化学的耐久性を考慮すると、本明細書に記載されるガラス組成物は、医薬品包装として使用するのに特に適している。さらに、ガラスは13MPa以上の中心張力を達成することができるため、本明細書に記載されるホウケイ酸塩ガラス組成物から形成されたガラス製の医薬品包装は、ガラス製の医薬品包装の気密性が破られたときに自己破壊することができ、それにより、無菌性が潜在的に損なわれた場合にガラス製の医薬品包装の内容物が使用または消費されるリスクを軽減することができる。
当業者であれば、特許請求の範囲に記載された主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態に様々な修正および変形を加えることができることは明らかであろう。したがって、本明細書は、本明細書に記載される様々な実施形態の修正および変形を、このような修正および変形が添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にあることを条件に、網羅することを意図している。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
SiO2、Al2O3、B2O3、少なくとも1種のアルカリ金属酸化物、および少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含むガラス物品であって、
前記ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり、
前記ガラス物品は、厚さtを有し、かつ
13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/tである、ガラス物品。
SiO2、Al2O3、B2O3、少なくとも1種のアルカリ金属酸化物、および少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含むガラス物品であって、
前記ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり、
前記ガラス物品は、厚さtを有し、かつ
13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/tである、ガラス物品。
実施形態2
SiO2が72モル%以上82モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
SiO2が72モル%以上82モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態3
SiO2が73モル%以上81モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
SiO2が73モル%以上81モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態4
SiO2が74モル%以上81モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
SiO2が74モル%以上81モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態5
Na2Oが5モル%以上12モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
Na2Oが5モル%以上12モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態6
Na2Oが8モル%以上11モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
Na2Oが8モル%以上11モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態7
Na2Oが5モル%以上10モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
Na2Oが5モル%以上10モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態8
K2Oが0.3モル%以上1.5モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
K2Oが0.3モル%以上1.5モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態9
K2Oが0.3モル%以上1.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
K2Oが0.3モル%以上1.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態10
Al2O3が1モル%以上6モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
Al2O3が1モル%以上6モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態11
Al2O3が3モル%以上6モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
Al2O3が3モル%以上6モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態12
Al2O3が1モル%以上5モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
Al2O3が1モル%以上5モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態13
B2O3が3モル%以上16モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
B2O3が3モル%以上16モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態14
B2O3が4モル%以上11モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
B2O3が4モル%以上11モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態15
B2O3が5モル%以上10モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
B2O3が5モル%以上10モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態16
MgOが0.1モル%以上6.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
MgOが0.1モル%以上6.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態17
MgOが0.15モル%以上6.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
MgOが0.15モル%以上6.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態18
MgOが0.15モル%以上4.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
MgOが0.15モル%以上4.0モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態19
CaOが0モル%以上4モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
CaOが0モル%以上4モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態20
CaOが0.5モル%以上2モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
CaOが0.5モル%以上2モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態21
CaOが0.5モル%以上3.5モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
CaOが0.5モル%以上3.5モル%以下である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態22
1.5>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態1記載のガラス物品。
1.5>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態23
0.7>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態1記載のガラス物品。
0.7>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態24
175>−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))である、実施形態1記載のガラス物品。
175>−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態25
0.10>−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))である、実施形態1記載のガラス物品。
0.10>−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))である、実施形態1記載のガラス物品。
実施形態26
SiO2が72モル%以上であり、
Al2O3が1モル%以上であり、
B2O3が3モル%以上であり、
Na2Oが5モル%以上であり、
K2Oが0.30モル%以上であり、かつ
MgOが0.10モル%以上である、
実施形態1記載のガラス物品。
SiO2が72モル%以上であり、
Al2O3が1モル%以上であり、
B2O3が3モル%以上であり、
Na2Oが5モル%以上であり、
K2Oが0.30モル%以上であり、かつ
MgOが0.10モル%以上である、
実施形態1記載のガラス物品。
実施形態27
72モル%以上82モル%以下のSiO2、
1モル%以上6モル%以下のAl2O3、
3モル%以上16モル%以下のB2O3、
5モル%以上12モル%以下のNa2O、
0.30モル%以上1.5モル%以下のK2O、
0.10モル%以上6.00モル%以下のMgO、および
0.50モル%以上4.0モル%以下のCaO
を含むガラス物品であって、
前記ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり、
前記ガラス物品は、厚さtを有し、かつ
13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/tである、ガラス物品。
72モル%以上82モル%以下のSiO2、
1モル%以上6モル%以下のAl2O3、
3モル%以上16モル%以下のB2O3、
5モル%以上12モル%以下のNa2O、
0.30モル%以上1.5モル%以下のK2O、
0.10モル%以上6.00モル%以下のMgO、および
0.50モル%以上4.0モル%以下のCaO
を含むガラス物品であって、
前記ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり、
前記ガラス物品は、厚さtを有し、かつ
13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/tである、ガラス物品。
実施形態28
SiO2が73モル%以上80モル%以下であり、
B2O3が4モル%以上11モル%以下であり、かつ
MgOが0.15モル%以上6.00モル%以下である、
実施形態27記載のガラス物品。
SiO2が73モル%以上80モル%以下であり、
B2O3が4モル%以上11モル%以下であり、かつ
MgOが0.15モル%以上6.00モル%以下である、
実施形態27記載のガラス物品。
実施形態29
SiO2が73モル%以上75モル%以下であり、
Al2O3が3モル%以上であり、
B2O3が5モル%以上10モル%以下であり、
Na2Oが8モル%以上11モル%以下であり、
MgOが0.15モル%以上4.00モル%以下であり、かつ
CaOが2モル%以下である、
実施形態27記載のガラス物品。
SiO2が73モル%以上75モル%以下であり、
Al2O3が3モル%以上であり、
B2O3が5モル%以上10モル%以下であり、
Na2Oが8モル%以上11モル%以下であり、
MgOが0.15モル%以上4.00モル%以下であり、かつ
CaOが2モル%以下である、
実施形態27記載のガラス物品。
実施形態30
SiO2が73モル%以上80モル%以下であり、
Al2O3が5モル%以下であり、
B2O3が4モル%以上11モル%以下であり、
Na2Oが10モル%以下であり、
K2Oが1.0モル%以下であり、
MgOが0.15モル%以上であり、かつ
CaOが3.5モル%以下である、
実施形態27記載のガラス物品。
SiO2が73モル%以上80モル%以下であり、
Al2O3が5モル%以下であり、
B2O3が4モル%以上11モル%以下であり、
Na2Oが10モル%以下であり、
K2Oが1.0モル%以下であり、
MgOが0.15モル%以上であり、かつ
CaOが3.5モル%以下である、
実施形態27記載のガラス物品。
実施形態31
1.5>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態27記載のガラス物品。
1.5>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態27記載のガラス物品。
実施形態32
0.7>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態27記載のガラス物品。
0.7>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、実施形態27記載のガラス物品。
実施形態33
175>−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))である、実施形態27記載のガラス物品。
175>−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))である、実施形態27記載のガラス物品。
実施形態34
0.10>−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))である、実施形態27記載のガラス物品。
0.10>−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))である、実施形態27記載のガラス物品。
Claims (34)
- SiO2、Al2O3、B2O3、少なくとも1種のアルカリ金属酸化物、および少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含むガラス物品であって、
前記ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり、
前記ガラス物品は、厚さtを有し、かつ
13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/tである、ガラス物品。 - SiO2が72モル%以上82モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- SiO2が73モル%以上81モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- SiO2が74モル%以上81モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- Na2Oが5モル%以上12モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- Na2Oが8モル%以上11モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- Na2Oが5モル%以上10モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- K2Oが0.3モル%以上1.5モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- K2Oが0.3モル%以上1.0モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- Al2O3が1モル%以上6モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- Al2O3が3モル%以上6モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- Al2O3が1モル%以上5モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- B2O3が3モル%以上16モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- B2O3が4モル%以上11モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- B2O3が5モル%以上10モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- MgOが0.1モル%以上6.0モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- MgOが0.15モル%以上6.0モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- MgOが0.15モル%以上4.0モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- CaOが0モル%以上4モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- CaOが0.5モル%以上2モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- CaOが0.5モル%以上3.5モル%以下である、請求項1記載のガラス物品。
- 1.5>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、請求項1記載のガラス物品。
- 0.7>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、請求項1記載のガラス物品。
- 175>−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))である、請求項1記載のガラス物品。
- 0.10>−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))である、請求項1記載のガラス物品。
- SiO2が72モル%以上であり、
Al2O3が1モル%以上であり、
B2O3が3モル%以上であり、
Na2Oが5モル%以上であり、
K2Oが0.30モル%以上であり、かつ
MgOが0.10モル%以上である、
請求項1記載のガラス物品。 - 72モル%以上82モル%以下のSiO2、
1モル%以上6モル%以下のAl2O3、
3モル%以上16モル%以下のB2O3、
5モル%以上12モル%以下のNa2O、
0.30モル%以上1.5モル%以下のK2O、
0.10モル%以上6.00モル%以下のMgO、および
0.50モル%以上4.0モル%以下のCaO
を含むガラス物品であって、
前記ガラス物品は、イオン交換によって強化されることが可能であり、
前記ガラス物品は、厚さtを有し、かつ
13≦0.0308543・(188.5+((23.84・Al2O3)+(−16.97・B2O3)+(69.10・Na2O)+(−213.3・K2O))+((Na2O−7.274)2・(−7.3628)+(Al2O3−2.863)・(K2O−0.520)・(321.5)+(B2O3−9.668)・(K2O−0.520)・(−39.74)))/tである、ガラス物品。 - SiO2が73モル%以上80モル%以下であり、
B2O3が4モル%以上11モル%以下であり、かつ
MgOが0.15モル%以上6.00モル%以下である、
請求項27記載のガラス物品。 - SiO2が73モル%以上75モル%以下であり、
Al2O3が3モル%以上であり、
B2O3が5モル%以上10モル%以下であり、
Na2Oが8モル%以上11モル%以下であり、
MgOが0.15モル%以上4.00モル%以下であり、かつ
CaOが2モル%以下である、
請求項27記載のガラス物品。 - SiO2が73モル%以上80モル%以下であり、
Al2O3が5モル%以下であり、
B2O3が4モル%以上11モル%以下であり、
Na2Oが10モル%以下であり、
K2Oが1.0モル%以下であり、
MgOが0.15モル%以上であり、かつ
CaOが3.5モル%以下である、
請求項27記載のガラス物品。 - 1.5>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、請求項27記載のガラス物品。
- 0.7>225.3+((−2.237・SiO2)+(−1.935・Al2O3)+(−2.577・B2O3)+(−2.032・Na2O)+(−10.52・K2O)+(−2.600・MgO)+(−1.2308・BaO))+((Al2O3−2.892)2・(−0.1001)+(B2O3−9.623)2・(−0.2122)+(Al2O3−2.892)・(Na2O−7.153)・(−0.08707)+(Al2O3−2.892)・(K2O−0.5214)・(6.898)+(Na2O−7.153)・(K2O−0.5214)・(3.7587))である、請求項27記載のガラス物品。
- 175>−91.26+((1.049・SiO2)+(−8.270・Al2O3)+(−10.18・B2O3)+(4.745・Na2O)+(−3.051・MgO)+(SiO2−77.59)2・(−0.8365)+(Al2O3−2.912)・(B2O3−9.617)・(1.649)+(Al2O3−2.912)・(Na2O−7.294)・(3.573)+(B2O3−9.617)・(Na2O−7.294)・(2.789)+(Na2O−7.294)・(MgO−0.6991)・(2.294))である、請求項27記載のガラス物品。
- 0.10>−0.5963+((−0.1996・Al2O3)+(0.06393・B2O3)+(0.9536・K2O)+(0.1498・CaO))+((Al2O3−2.953)2・(0.03741))+((Al2O3−2.953)・(B2O3−9.653)・(−0.04407))+((Al2O3−2.953)・(K2O−0.5185)・(−1.547))+((Al2O3−2.953)・(CaO−1.078)・(−0.7488))である、請求項27記載のガラス物品。
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