(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-10
(45)【発行日】2023-03-20
(54)【発明の名称】化学的耐久性のアルミノケイ酸塩ガラス組成物およびそれから形成されたガラス物品
(51)【国際特許分類】
C03C 3/095 20060101AFI20230313BHJP
C03C 3/085 20060101ALI20230313BHJP
C03C 3/087 20060101ALI20230313BHJP
【FI】
C03C3/095
C03C3/085
C03C3/087
(21)【出願番号】P 2021555484
(86)(22)【出願日】2020-03-04
(86)【国際出願番号】 US2020020864
(87)【国際公開番号】W WO2020190504
(87)【国際公開日】2020-09-24
【審査請求日】2021-11-11
(32)【優先日】2019-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】397068274
【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100123652
【氏名又は名称】坂野 博行
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【氏名又は名称】高橋 秀明
(72)【発明者】
【氏名】レンロート,ナジャ テレーシア
(72)【発明者】
【氏名】マー,リーナー
(72)【発明者】
【氏名】シャウト,ロバート アンソニー
【審査官】末松 佳記
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-013793(JP,A)
【文献】国際公開第2011/037001(WO,A1)
【文献】特開2001-184624(JP,A)
【文献】特開2001-019479(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C03C 1/00-14/00
INTERGLAD
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス組成物であって、
71モル%以上かつ83モル%以下のSiO
2、
1モル%以上かつ11モル%以下のAl
2O
3、
5モル%以上かつ18モル%以下のアルカリ酸化物であって、3モル%超のLi
2Oと、Na
2OおよびK
2Oの少なくとも一方とを含むアルカリ酸化物、
3モル%以上かつ8モル%以下のアルカリ土類酸化物であって、MgOと、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含むアルカリ土類酸化物、および
TiO
2、ZrO
2、HfO
2、La
2O
3およびY
2O
3の内の少なくとも1つ、
を含み、
TiO
2(モル%)+ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)+La
2O
3(モル%)+Y
2O
3(モル%)が0モル%超かつ6モル%以下であり、Al
2O
3(モル%)+TiO
2(モル%)+ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)+La
2O
3(モル%)+Y
2O
3(モル%)が2モル%以上かつ12モル%以下であ
り
前記ガラス組成物がTiO
2
およびZrO
2
を含み、TiO
2
(モル%)+ZrO
2
(モル%)が2モル%以下である、ガラス組成物。
【請求項2】
SiO
2(モル%)+Al
2O
3(モル%)+TiO
2(モル%)+ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)+La
2O
3(モル%)+Y
2O
3(モル%)+B
2O
3(モル%)が90モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項3】
TiO
2(モル%)+ZrO
2(モル%)が6モル%以下である、請求項
1記載のガラス組成物。
【請求項4】
TiO
2(モル%)+ZrO
2(モル%)が4モル%以下である、請求項
1記載のガラス組成物。
【請求項5】
前記ガラス組成物が、TiO
2、ZrO
2、およびHfO
2を含む、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項6】
TiO
2(モル%)+ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)が6モル%以下である、請求項
5記載のガラス組成物。
【請求項7】
TiO
2(モル%)+ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)が5モル%以下である、請求項
5記載のガラス組成物。
【請求項8】
前記ガラス組成物が、ZrO
2およびHfO
2を含む、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項9】
ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)が4.0モル%以下である、請求項
8記載のガラス組成物。
【請求項10】
ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)が2.0モル%以下である、請求項
8記載のガラス組成物。
【請求項11】
ZrO
2(モル%)+HfO
2(モル%)が0.5モル%以下である、請求項
8記載のガラス組成物。
【請求項12】
前記ガラス組成物がLa
2O
3を含み、La
2O
3の濃度が1モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項13】
前記ガラス組成物がZrO
2を含み、ZrO
2の濃度が1モル%超である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項14】
前記ガラス組成物がZrO
2を含み、ZrO
2の濃度が5モル%以下である、請求項
13記載のガラス組成物。
【請求項15】
前記ガラス組成物がHfO
2を含み、HfO
2の濃度が4モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項16】
前記ガラス組成物がTiO
2を含み、TiO
2の濃度が1モル%超である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項17】
前記ガラス組成物がTiO
2を含み、TiO
2の濃度が6モル%以下である、請求項
16記載のガラス組成物。
【請求項18】
前記ガラス組成物がY
2O
3を含み、Y
2O
3の濃度が1モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項19】
SiO
2が72モル%以上かつ79モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項20】
SiO
2が73モル%以上かつ78モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項21】
Al
2O
3が2モル%以上かつ8モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項22】
Al
2O
3が4モル%以上かつ8モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項23】
Al
2O
3が5モル%以上かつ7モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項24】
Li
2O(モル%)>Na
2O(モル%)>K
2O(モル%)である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項25】
前記アルカリ酸化物が5モル%以上かつ13モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項26】
Li
2Oが3モル%以上かつ10モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項27】
Li
2Oが8モル%以下である、請求項
26記載のガラス組成物。
【請求項28】
Na
2Oが1モル%以上かつ5モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項29】
Na
2Oが3モル%未満である、請求項
28記載のガラス組成物。
【請求項30】
Na
2Oが2.5モル%未満である、請求項
28記載のガラス組成物。
【請求項31】
Na
2Oが2.0モル%未満である、請求項
28記載のガラス組成物。
【請求項32】
K
2Oが1モル%以上かつ7モル%以下である、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項33】
K
2Oが5モル%未満である、請求項
32記載のガラス組成物。
【請求項34】
前記アルカリ土類酸化物が、4モル%以上かつ8モル%以下のMgOと、1モル%以下の、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含む、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項35】
前記アルカリ土類酸化物が、0.5モル%以下のCaOを含む、請求項
34記載のガラス組成物。
【請求項36】
約0.01モル%以上かつ0.5モル%以下の清澄剤をさらに含む、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項37】
前記清澄剤がSnO
2である、請求項
36記載のガラス組成物。
【請求項38】
前記ガラス組成物が、約20℃から約300℃の温度範囲に亘り、65×10
-7/℃以下の平均熱膨張係数を有する、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項39】
前記ガラス組成物が、約20℃から約300℃の温度範囲に亘り、62×10
-7/℃以下かつ50×10
-7/℃以上の平均熱膨張係数を有する、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項40】
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前に、ISO 720:1985に準拠したクラスHGA 1の耐加水分解性を有する、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項41】
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後に、ISO 720:1985に準拠したクラスHGA 1の耐加水分解性を有する、請求項
40記載のガラス組成物。
【請求項42】
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前にISO 695:1991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、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項43】
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後にISO 695:1991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、請求項
42記載のガラス組成物。
【請求項44】
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前にDIN 12116(2001)に準拠したクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する、請求項1記載のガラス組成物。
【請求項45】
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後にDIN 12116(2001)に準拠したクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する、請求項
44記載のガラス組成物。
【請求項46】
請求項1から
45いずれか1項記載のガラス組成物から形成されたガラス製医薬包装。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【0001】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、2019年3月15日に出願された米国仮特許第62/819184号の米国法典第35編第120条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本明細書は、広く、アルミノケイ酸塩ガラス組成物に関し、より詳しくは、化学的耐久性のアルミノケイ酸塩ガラス組成物およびそれから形成されたガラス物品に関する。
【背景技術】
【0003】
歴史的に、気密性、光学的透明度、および他の材料と比べて優れた化学的耐久性のために、医薬品を包装するための好ましい材料として、ガラスが使用されてきた。特に、医薬包装に使用されるガラスは、その中に収容されている医薬調剤品の安定性に影響を及ぼさないように、適切な化学的耐久性を持たなければならない。適切な化学的耐久性を有するガラスとしては、アルミノホウケイ酸塩ガラスである、ASTM標準「タイプIA」および「タイプIB」のガラス組成内に入るガラス組成物が挙げられる。
【0004】
アルミノホウケイ酸塩ガラスが、剥離の傾向を示すことがあるのが分かった。この剥離の傾向は、アルミノホウケイ酸塩ガラス中のホウ酸塩種のより高い濃度に関連付けられてきた。このガラスからホウ酸塩種を減少させる、またはなくすと、剥離の傾向が軽減されると考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、化学的耐久性を示すアルミノケイ酸塩ガラスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の態様A1によれば、ガラス組成物は、71モル%以上かつ83モル%以下のSiO2;1モル%以上かつ11モル%以下のAl2O3;5モル%以上かつ18モル%以下のアルカリ酸化物であって、3モル%超のLi2Oと、Na2OおよびK2Oの少なくとも一方とを含むアルカリ酸化物;1モル%以上かつ8モル%以下のアルカリ土類酸化物であって、MgOと、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含むアルカリ土類酸化物;およびTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の少なくとも1つを含むことがあり、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%)が0モル%超かつ6モル%以下であり、Al2O3(モル%)+TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%)が2モル%以上かつ12モル%以下である。
【0007】
第2の態様A2は、SiO2(モル%)+Al2O3(モル%)+TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%)+B2O3(モル%)が90モル%以下である、第1の態様A1のガラス組成物を含む。
【0008】
第3の態様A3は、前記ガラス組成物がTiO2およびZrO2を含む、第1の態様A1または第2の態様A2のガラス組成物を含む。
【0009】
第4の態様A4は、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)が6モル%以下である、第1から第3の態様A1~A3のいずれかのガラス組成物を含む。
【0010】
第5の態様A5は、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)が4モル%以下である、第1から第4の態様A1~A4のいずれかのガラス組成物を含む。
【0011】
第6の態様A6は、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)が2モル%以下である、第1から第5の態様A1~A5のいずれかのガラス組成物を含む。
【0012】
第7の態様A7は、前記ガラス組成物が、TiO2、ZrO2、およびHfO2を含む、第1から第6の態様A1~A6のいずれかのガラス組成物を含む。
【0013】
第8の態様A8は、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が6モル%以下である、第1から第7の態様A1~A7のいずれかのガラス組成物を含む。
【0014】
第9の態様A9は、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が5モル%以下である、第1から第8の態様A1~A8のいずれかのガラス組成物を含む。
【0015】
第10の態様A10は、前記ガラス組成物が、ZrO2およびHfO2を含む、第1から第9の態様A1~A9のいずれかのガラス組成物を含む。
【0016】
第11の態様A11は、ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が4.0モル%以下である、第1から第10の態様A1~A10のいずれかのガラス組成物を含む。
【0017】
第12の態様A12は、ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が2.0モル%以下である、第1から第11の態様A1~A11のいずれかのガラス組成物を含む。
【0018】
第13の態様A13は、ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が0.5モル%以下である、第1から第12の態様A1~A12のいずれかのガラス組成物を含む。
【0019】
第14の態様A14は、前記ガラス組成物がLa2O3を含み、La2O3の濃度が1モル%以下である、第1から第13の態様A1~A13のいずれかのガラス組成物を含む。
【0020】
第15の態様A15は、前記ガラス組成物がZrO2を含み、ZrO2の濃度が1モル%超である、第1から第14の態様A1~A14のいずれかのガラス組成物を含む。
【0021】
第16の態様A16は、前記ガラス組成物がZrO2を含み、ZrO2の濃度が5モル%以下である、第1から第15の態様A1~A15のいずれかのガラス組成物を含む。
【0022】
第17の態様A17は、前記ガラス組成物がHfO2を含み、HfO2の濃度が4モル%以下である、第1から第16の態様A1~A16のいずれかのガラス組成物を含む。
【0023】
第18の態様A18は、前記ガラス組成物がTiO2を含み、TiO2の濃度が1モル%超である、第1から第17の態様A1~A17のいずれかのガラス組成物を含む。
【0024】
第19の態様A19は、前記ガラス組成物がTiO2を含み、TiO2の濃度が6モル%以下である、第18の態様A18のガラス組成物を含む。
【0025】
第20の態様A20は、前記ガラス組成物がY2O3を含み、Y2O3の濃度が1モル%以下である、第1から第19の態様A1~A19のいずれかのガラス組成物を含む。
【0026】
第21の態様A21は、SiO2が72モル%以上かつ79モル%以下である、第1から第20の態様A1~A20のいずれかのガラス組成物を含む。
【0027】
第22の態様A22は、SiO2が73モル%以上かつ78モル%以下である、第1から第21の態様A1~A21のいずれかのガラス組成物を含む。
【0028】
第23の態様A23は、Al2O3が2モル%以上かつ8モル%以下である、第1から第22の態様A1~A22のいずれかのガラス組成物を含む。
【0029】
第24の態様A24は、Al2O3が4モル%以上かつ8モル%以下である、第1から第23の態様A1~A23のいずれかのガラス組成物を含む。
【0030】
第25の態様A25は、Al2O3が5モル%以上かつ7モル%以下である、第1から第24の態様A1~A24のいずれかのガラス組成物を含む。
【0031】
第26の態様A26は、Li2O(モル%)>Na2O(モル%)>K2O(モル%)である、第1から第25の態様A1~A25のいずれかのガラス組成物を含む。
【0032】
第27の態様A27は、前記アルカリ酸化物が5モル%以上かつ13モル%以下である、第1から第26の態様A1~A26のいずれかのガラス組成物を含む。
【0033】
第28の態様A28は、Li2Oが3モル%以上かつ10モル%以下である、第1から第27の態様A1~A27のいずれかのガラス組成物を含む。
【0034】
第29の態様A29は、Li2Oが8モル%以下である、第28の態様A28のガラス組成物を含む。
【0035】
第30の態様A30は、Na2Oが1モル%以上かつ5モル%以下である、第1から第29の態様A1~A29のいずれかのガラス組成物を含む。
【0036】
第31の態様A31は、Na2Oが3モル%未満である、第30の態様A30のガラス組成物を含む。
【0037】
第32の態様A32は、Na2Oが2.5モル%未満である、第30の態様A30のガラス組成物を含む。
【0038】
第33の態様A33は、Na2Oが2.0モル%未満である、第30の態様A30のガラス組成物を含む。
【0039】
第34の態様A34は、K2Oが1モル%以上かつ7モル%以下である、第1から第33の態様A1~A33のいずれかのガラス組成物を含む。
【0040】
第35の態様A35は、K2Oが5モル%未満である、第34の態様A34のガラス組成物を含む。
【0041】
第36の態様A36は、前記アルカリ土類酸化物が、4モル%以上かつ8モル%以下のMgOと、1モル%以下の、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含む、第1から第35の態様A1~A35のいずれかのガラス組成物を含む。
【0042】
第37の態様A37は、前記アルカリ土類酸化物が、0.5モル%以下のCaOを含む、第36の態様A36のガラス組成物を含む。
【0043】
第38の態様A38は、約0.01モル%以上かつ0.5モル%以下の清澄剤をさらに含む、第1から第37の態様A1~A37のいずれかのガラス組成物を含む。
【0044】
第39の態様A39は、前記清澄剤がSnO2である、第38の態様A38のガラス組成物を含む。
【0045】
第40の態様A40は、前記ガラス組成物が、約20℃から約300℃の温度範囲に亘り、65×10-7/℃以下の平均熱膨張係数を有する、第1から第39の態様A1~A39のいずれかのガラス組成物を含む。
【0046】
第41の態様A41は、前記ガラス組成物が、約20℃から約300℃の温度範囲に亘り、62×10-7/℃以下かつ50×10-7/℃以上の平均熱膨張係数を有する、第1から第40の態様A1~A40のいずれかのガラス組成物を含む。
【0047】
第42の態様A42は、前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前に、ISO 720:1985に準拠したクラスHGA 1の耐加水分解性を有する、第1から第41の態様A1~A41のいずれかのガラス組成物を含む。
【0048】
第43の態様A43は、前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後に、ISO 720:1985に準拠したクラスHGA 1の耐加水分解性を有する、第42の態様A42のガラス組成物を含む。
【0049】
第44の態様A44は、前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前にISO 695:1991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、第1から第43の態様A1~A43のいずれかのガラス組成物を含む。
【0050】
第45の態様A45は、前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後にISO 695:1991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、第44の態様A44のガラス組成物を含む。
【0051】
第46の態様A46は、前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前にDIN 12116(2001)に準拠したクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する、第1から第45の態様A1~A45のいずれかのガラス組成物を含む。
【0052】
第47の態様A47は、前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後にDIN 12116(2001)に準拠したクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する、第46の態様A46のガラス組成物を含む。
【0053】
第48の態様A48は、第1から第47の態様A1~A47のいずれかのガラス組成物から形成されたガラス製医薬包装である。
【0054】
ここに記載されたガラス組成物の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部には、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって認識されるであろう。
【0055】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項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骨子を提供する意図があることが理解されよう。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、ここに記載された様々な実施の形態を図示しており、説明とともに、請求項に記載された主題の原理および作動を説明する働きをする。
【発明を実施するための形態】
【0056】
ここで、化学的に耐久性のあるアルミノケイ酸塩ガラス組成物の様々な実施の形態を詳しく参照する。1つの実施の形態によれば、ガラス組成物は、71モル%以上かつ83モル%以下のSiO2;1モル%以上かつ11モル%以下のAl2O3;5モル%以上かつ18モル%以下のアルカリ酸化物であって、3モル%超のLi2Oと、Na2OおよびK2Oの少なくとも一方とを含むアルカリ酸化物;1モル%以上かつ8モル%以下のアルカリ土類酸化物であって、MgOと、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含むアルカリ土類酸化物;およびTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の少なくとも1つを含むことがあり、TiO2+ZrO2+HfO2+La2O3+Y2O3が0モル%超かつ6モル%以下であり、Al2O3+TiO2+ZrO2+HfO2+La2O3+Y2O3が2モル%以上かつ12モル%以下である。このアルミノケイ酸塩ガラス組成物およびその性質の様々な実施の形態が、説明に役立つ実施の形態を参照して、ここにさらに詳しく記載される。
【0057】
ここに用いられている「軟化点」という用語は、ガラス組成物の粘度が1×107.6ポアズである温度を称する。
【0058】
ここに用いられている「徐冷点」という用語は、ガラス組成物の粘度が1×1013ポアズである温度を称する。
【0059】
ここに用いられている「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ポアズである温度を称する。
【0060】
ここに用いられている「液相温度」という用語は、熱力学的平衡状態にあるガラス溶融物において、結晶が溶融ガラスと共存できる最高温度を称する。
【0061】
ガラス組成物の弾性率(ヤング率とも称される)は、ギガパスカル(GPa)の単位で与えられる。ガラスの弾性率は、ASTM C623にしたがって各ガラス組成物のバルク試料についての共鳴超音波スペクトロスコピーにより決定される。
【0062】
ここに用いられている「CTE」という用語は、約20℃から約300℃の温度範囲に亘るガラス組成物の熱膨張係数を称する。
【0063】
剛性率は、ASTM C623にしたがって共鳴超音波スペクトロスコピーにより測定される。
【0064】
歪み点および徐冷点は、ASTM C598にしたがって、温度の関数として1012から1014の無機ガラスの粘度を測定するビーム曲げ粘度法により測定した。
【0065】
軟化点は、ASTM C1351Mと類似の、温度の関数として107から109の無機ガラスの粘度を測定する平行板粘度法により測定した。
【0066】
液相温度は、ASTM C829-81にしたがって勾配炉法により測定した。
【0067】
圧縮応力(表面圧縮応力を含む)は、有限会社折原製作所(日本国)により製造されているFSM-6000などの市販の計器等の、表面応力計(FSM)により測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する、応力光学係数(SOC)の精密測定に依存する。次に、SOCは、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題する、ASTM基準C770-16に記載されている、手順C(ガラスディスク法)にしたがって測定される。圧縮深さ(DOC)は、FSMによっても、測定される。最大中央聴力(CT)値は、当該技術分野で公知の散乱光偏光器(SCALP)を使用して測定される。
【0068】
「圧縮深さ」という句および頭文字「DOC」は、圧縮応力が引張応力に移行するガラス中の位置を称する。
【0069】
ここに記載されたガラス組成物の実施の形態において、構成成分(例えば、SiO2、Al2O3など)の濃度は、特に明記のない限り、酸化物基準のモルパーセント(モル%)で規定されている。
【0070】
「含まない(free)」および「実質的に含まない」という用語は、ガラス組成物中の特定の構成成分の濃度および/または不在を記載するために使用される場合、その構成成分がガラス組成物に意図的に加えられていないことを意味する。しかしながら、そのガラス組成物は、0.01モル%未満の量の汚染物質または混入物として、微量の構成成分を含有してもよい。
【0071】
ここに用いられている「化学的耐久性」という用語は、特定の化学的条件への曝露の際の劣化にガラス組成物が劣化に抵抗する能力を称する。具体的には、ここに記載されたガラス組成物の化学的耐久性は、3つの確立された材料試験基準にしたがって評価した:「Testing of glass - Resistance to attack by a boiling aqueous solution of hydrochloric acid - Method of test and classification」と題する、2001年3月付けのDIN 12116;「Glass -- Resistance to attack by a boiling aqueous solution of mixed alkali -- Method of test and classification」と題する、ISO 695:1991;および「Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 121 degrees C -- Method of test and classification」と題する、ISO 720:1985。そのガラスの化学的耐久性は、上記の基準に加え、「Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 98 degrees C -- Method of test and classification」と題する、ISO 719:1985にしたがって評価されることもある。このISO 719基準は、ISO 720基準のそれほど厳密ではないバージョンであり、それゆえ、ISO 720基準の特定の分類を満たすガラスは、ISO 719基準の対応する分類も満たすと考えられる。各基準に関連する分類が、ここにさらに詳しく記載されている。
【0072】
ここに用いられている「無色」という用語は、厚さ10mmの前記ガラス組成物の試料が、80%超の電磁スペクトルの可視部分(すなわち、380nmから740nmの波長について)における透過率を有することを意味する。
【0073】
範囲は、「約」ある特定の値から、および/または「約」別の特定の値までと、ここに表すことができる。そのような範囲が表現されている場合、別の実施の形態は、そのある特定の値から、および/またはその他方の特定の値までを含む。同様に、値が、「約」という先行詞を使用して、近似として表現されている場合、その特定の値は、別の実施の形態を形成することが理解されよう。さらに、範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点に関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
【0074】
ここに用いられている方向を示す用語-例えば、上、下、右、左、前、後ろ、上部、底部-は、描かれた図面に関してのみ使用され、絶対的な向きを暗示する意図はない。
【0075】
特に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が、特定の順序で行われることを必要とすると解釈されることも、どの装置も、特定の向きが必要とされることも、決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程がしたがうべき順序を実際に列挙していない場合、またはどの装置の請求項も、個々の構成要素に対する順序または向きを列挙していない場合、もしくはその工程が特定の順序に限定されるべきであること、または装置の構成要素に対する特定の順序または向きが列挙されていないことが特許請求の範囲または説明に他に具体的に述べられていない場合、どの点に関しても、順序または向きが暗示されることは決して意図されていない。このことは、工程または操作の流れの配置、構成要素の順序、または構成要素の向きに関する論理の問題;文法構成または句読点に由来する明らかな意味;および明細書に記載された実施の形態の数またはタイプを含む、解釈のどの可能な非表現基準にも適用される。
【0076】
ここに用いられているように、名詞は、文脈がそうではないと明白に示していない限り、複数の対象を含む。それゆえ、例えば、成分に対する言及は、文脈がそうではないと明白に示していない限り、そのような成分を2つ以上有する態様を含む。
【0077】
アルミノケイ酸塩ガラスが、ホウ素成分を含有するガラスの剥離する傾向のために、従来のタイプ1Bのアルミノホウケイ酸塩ガラスの代替品として調査されたきた。剥離に耐性があり、優れた化学的耐久性を有し、イオン交換過程により強化できるアルミノケイ酸塩ガラスが特定されているが、剥離に耐性があり、イオン交換により強化でき、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の少なくとも1つの添加により、化学的耐久性がさらに向上しているアルミノケイ酸塩ガラスが、ここに開示されている。
【0078】
ここに記載されたガラス組成物の実施の形態において、SiO2は、この組成物の最大成分であり、それゆえ、得られるガラス網状構造の主成分である。すなわち、SiO2は、主要な網状構造形成材である。SiO2は、ガラスの化学的耐久性、および具体的には、酸中のガラス組成物の分解に対する抵抗および水中のガラス組成物の分解に対する抵抗を向上させる。したがって、高いSiO2濃度が一般に望ましい。しかしながら、SiO2の含有量が多すぎると、より高濃度のSiO2はガラスを溶融する難点を増し、これは、転じて、ガラスの成形性に悪影響を及ぼすので、ガラスの成形性が衰えるであろう。
【0079】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物は、ガラス組成物の化学的耐久性を向上させるために、71モル%以上の量でSiO2を含む。SiO2の量は、ガラス組成物が容易に溶融され、成形されるように、83モル%以下であることがある。したがって、ここに記載された実施の形態において、ガラス組成物は、一般に、71モル%以上かつ83モル%以下の量でSiO2を含む。実施の形態において、ガラス組成物中のSiO2の量の下限は、72モル%以上、73モル%以上、74モル%以上、75モル%以上、またさらには76モル%以上であることがある。実施の形態において、ガラス組成物中のSiO2の量の上限は、82モル%以下、81モル%以下、80モル%以下、またさらには79モル%以下であることがある。ガラス組成物中のSiO2の量は、ここに記載されたSiO2の下限のいずれか1つと、SiO2の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0080】
例えば、限定ではなく、実施の形態において、前記ガラス組成物は、72モル%以上かつ79モル%以下のSiO2を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、73モル%以上かつ79モル%以下のSiO2を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、72モル%以上かつ78モル%以下のSiO2を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、73モル%以上かつ78モル%以下のSiO2を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、74モル%以上かつ79モル%以下のSiO2を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、74モル%以上かつ78モル%以下のSiO2を含むことがある。
【0081】
ここに記載されたガラス組成物は、Al2O3をさらに含むことがある。Al2O3は、網状構造形成材および改質剤の両方の機能を果たすことがある。例えば、Al2O3は、Li2O、Na2O、および/またはK2Oなど、ガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物と併せて、ガラスのイオン交換強化に対する感受性を改善する。ガラス組成物にAl2O3を添加すると、ガラスの化学的耐久性も改善される。しかしながら、ガラス組成物中のAl2O3の量が多すぎると、ガラス組成物の酸攻撃に対する耐性が低下してしまう。さらに、ガラス組成物中のAl2O3の量が多すぎると、La2O3およびZrO2がガラス中に含まれる場合、そのような成分のガラス中の溶解度が、低下することがある。
【0082】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物は、ガラス組成物のイオン交換性を向上させるために、1モル%以上の濃度でAl2O3を含む。Al2O3の濃度は、ガラス組成物の酸攻撃に対する耐性が低下しないように、11モル%以下である。したがって、ここに記載された実施の形態において、ガラス組成物は、一般に、1モル%以上かつ11モル%以下の量でAl2O3を含む。実施の形態において、ガラス組成物中のAl2O3の量の下限は、2モル%以上、3モル%以上、4モル%以上、5モル%以上、またさらには6モル%以上であることがある。実施の形態において、ガラス組成物中のAl2O3の量の上限は、10モル%以下、9モル%以下、またさらには8モル%以下であることがある。ガラス組成物中のAl2O3の量は、ここに記載されたAl2O3の下限のいずれか1つと、Al2O3の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0083】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、2モル%以上かつ8モル%以下の量でAl2O3を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のAl2O3の量は、4モル%以上かつ8モル%以下である。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物中のAl2O3の量は、5モル%以上かつ7モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のAl2O3の量は、6モル%以上かつ8モル%以下である。
【0084】
ここに記載されたガラス組成物は、Li2O、Na2O、および/またはK2Oなどのアルカリ酸化物も含む。このアルカリ酸化物は、ガラス組成物のイオン交換性を促進する。アルカリ酸化物は、ここにさらに詳しく記載されるように、ガラスの他の性質も向上させることがある。ここに記載された実施の形態において、ガラス組成物は、Li2O、Na2O、および/またはK2Oの内の少なくとも1つなど、少なくとも1種類のアルカリ酸化物を含むことがある。ここに記載されたいくつかの実施の形態において、アルカリ酸化物は、Li2Oと、Na2OおよびK2Oの少なくとも一方とを含むことがある。ここに記載されたいくつかの実施の形態において、アルカリ酸化物の量は、2モル%超かつ18モル%以下であることがある。実施の形態において、ガラス組成物中のアルカリ酸化物の量の下限は、2モル%以上、3モル%以上、4モル%以上、5モル%以上、6モル%以上、7モル%以上、またさらには8モル%以上であることがある。実施の形態において、ガラス組成物中のアルカリ酸化物の量の上限は、18モル%以下、17モル%以下、16モル%以下、15モル%以下、14モル%以下、13モル%以下、12モル%以下、またさらには11モル%以下であることがある。ガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、ここに記載されたアルカリ酸化物の下限のいずれか1つと、アルカリ酸化物の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0085】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、5モル%以上かつ15モル%以下の量でアルカリ酸化物を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、5モル%以上かつ13モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、6モル%以上かつ18モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、6モル%以上かつ15モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、6モル%以上かつ13モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、7モル%以上かつ18モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、7モル%以上かつ15モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、7モル%以上かつ13モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、8モル%以上かつ18モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、8モル%以上かつ15モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、8モル%以上かつ13モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、9モル%以上かつ18モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、9モル%以上かつ15モ実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、9モル%以上かつ13モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、10モル%以上かつ18モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、10モル%以上かつ15モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のアルカリ酸化物の量は、10モル%以上かつ13モル%以下である。
【0086】
ここに記載されたガラス組成物は、アルカリ酸化物のLi2Oを含む。Li2Oは、イオン交換によりガラスを強化するための機構を与える。詳しくは、ガラスにLi2Oを添加すると、イオン交換過程の反応速度論が改善され、所定のイオン交換温度について所望の表面圧縮応力および圧縮深さを達成するのにかかるイオン交換過程の時間が減少する。イオン交換後のガラス組成物中の貯蔵エネルギーの量は、ガラス組成物中にLi2Oを添加したために、より大きいことも考えられる。Li2Oは、ガラス組成物のいくつかの他の性質も向上させる。例えば、Li2Oを添加すると、ガラスの軟化点が低下し、次いで、これによりガラスの成形性が改善される。このことは、より多量のSiO2によるガラスの融点の上昇をLi2Oが相殺するので、より多量のSi2Oを含有するガラス組成物にとって特に有益である。Li2Oの添加により、ガラス組成物の熱膨張係数も減少する。熱膨張係数を減少させることにより、比較的高い熱膨張係数を有するガラス組成物と比べて、熱サイクルまたは熱応力状態に対するガラスの存続性が改善される。最後に、Li2Oを添加すると、ガラスの耐加水分解性が改善され、それによって、より化学的耐久性のガラスが与えられる。
【0087】
Li2Oは、3モル%以上など、0モル%超の量でガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、Li2Oは、3モル%以上かつ10モル%以下の量でそのガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量の下限は、4モル%以上、5モル%以上、またさらには6モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量の上限は、9モル%以下、8モル%以下、7モル%以下、6モル%以下、5モル%以下、またさらには4モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のLi2Oの量は、ここに記載されたLi2Oの下限のいずれか1つと、Li2Oの上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0088】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、3モル%以上かつ9モル%以下の量でLi2Oを含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量は、3モル%以上かつ8モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量は、4モル%以上かつ10モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量は、4モル%以上かつ9モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量は、4モル%以上かつ8モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量は、5モル%以上かつ10モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量は、5モル%以上かつ9モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のLi2Oの量は、5モル%以上かつ8モル%以下である。
【0089】
アルカリ酸化物のNa2Oは、含まれる場合、ガラス組成物のイオン交換性を向上させ、ガラス組成物の溶融性を改善する。Na2Oの量が少なすぎると、そのガラス組成物の液相温度が上昇し、そのガラス組成物を溶融するのが難しくなることがある。しかしながら、Na2Oの濃度が多すぎると、そのガラス組成物の化学的耐久性が低下してしまう。アルカリ酸化物がNa2Oを含む実施の形態において、Na2Oは、0.5モル%以上など、0モル%超、かつ13モル%以下の量でガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量の下限は、1モル%以上、1.25モル%以上、1.5モル%以上、1.75モル%以上、2.0モル%以上、2.25モル%以上、2.5モル%以上、2.75モル%以上、3モル%以上、3.25モル%以上、3.5モル%以上、またさらには3.75モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量の上限は、12モル%以下、11モル%以下、10モル%以下、9モル%以下、8モル%以下、7モル%以下、6モル%以下、5モル%以下、4モル%以下、3モル%以下、2.5モル%以下、またさらには2モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のNa2Oの量は、ここに記載されたNa2Oの下限のいずれか1つと、Na2Oの上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0090】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、1モル%以上かつ12モル%以下の量でNa2Oを含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ11モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ10モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ9モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ8モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ7モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ6モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ5モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ4モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ3モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ2.5モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のNa2Oの量は、1モル%以上かつ2.0モル%以下である。
【0091】
先に述べたように、前記ガラス組成物中のアルカリ酸化物は、K2Oをさらに含むことがある。Na2Oのように、その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およびガラスの溶融性に関連する。具体的には、ガラス組成物中に存在するK2Oの量が増加するにつれて、イオン交換により得られる圧縮応力が減少する。それに加え、K2Oの量が多すぎると、ガラス組成物を溶融するのが難しくなる。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望ましい。
【0092】
アルカリ酸化物がK2Oを含む実施の形態において、K2Oは、0.5モル%以上など、0モル%超、かつ10モル%以下の量でガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量の下限は、1モル%以上、1.25モル%以上、1.5モル%以上、1.75モル%以上、2.0モル%以上、2.25モル%以上、2.5モル%以上、2.75モル%以上、3モル%以上、3.25モル%以上、3.5モル%以上、またさらには3.75モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量の上限は、10モル%以下、9モル%以下、8モル%以下、7モル%以下、6モル%以下、5モル%以下、4モル%以下、3モル%以下、2.5モル%以下、またさらには2モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のK2Oの量は、ここに記載されたK2Oの下限のいずれか1つと、K2Oの上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0093】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、1モル%以上かつ9モル%以下の量でK2Oを含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ8モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ7モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ6モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ5モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ4モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ3モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ2.5モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のK2Oの量は、1モル%以上かつ2.0モル%以下である。
【0094】
前記ガラス組成物が、イオン交換により後で強化されるガラス物品を形成するために使用される実施の形態において、そのガラス物品中のLi2Oの量は、そのガラス物品中に存在するNa2Oの量より多く、そのガラス物品中に存在するK2Oの量より多い。同様に、そのガラス物品中に存在するNa2Oの量は、そのガラス物品中に存在するK2Oの量より多い。例えば、そのガラス物品がLi2O、Na2O、およびK2Oを含む場合、Li2O(モル%)>Na2O(モル%)>K2O(モル%)であり;そのガラス物品がLi2OおよびNa2Oを含む場合、Li2O(モル%)>Na2O(モル%)であり;そのガラス物品がLi2OおよびK2Oを含む場合、Li2O(モル%)>K2O(モル%)である。
【0095】
ガラスバッチ材料の溶融性を改善し、ガラス組成物の化学的耐久性を増すために、そのガラス組成物中に、MgO、CaO、BaO、およびSrOなどのアルカリ土類酸化物が存在することがある。ここに記載されたガラス組成物において、ガラス組成物中に存在するアルカリ土類酸化物の総量(モル%)は、そのガラス組成物のイオン交換性を改善するために、ガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物の総量(モル%)より一般に少ない。ここに記載されたガラス組成物において、アルカリ土類酸化物は、MgOと、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含むことがある。
【0096】
ここに記載されたいくつかの実施の形態において、アルカリ土類酸化物の量は、1モル%以上かつ8モル%以下であることがある。実施の形態において、そのガラス物品中のアルカリ土類酸化物の量の下限は、2モル%以上、3モル%以上、4モル%以上、またさらには5モル%以上、またさらには6モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス物品中のアルカリ土類酸化物の量の上限は、8モル%以下、7モル%以下、6モル%以下、またさらには5モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のアルカリ土類酸化物の量は、ここに記載されたアルカリ土類酸化物の下限のいずれか1つと、アルカリ土類酸化物の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0097】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、2モル%以上かつ8モル%以下の量でアルカリ土類酸化物を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、3モル%以上かつ8モル%以下のアルカリ土類酸化物を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、4モル%以上かつ8モル%以下のアルカリ土類酸化物を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、5モル%以上かつ8モル%以下のアルカリ土類酸化物を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、4モル%以上かつ7モル%以下のアルカリ土類酸化物を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、4モル%以上かつ6モル%以下のアルカリ土類酸化物を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、4モル%以上かつ5モル%以下のアルカリ土類酸化物を含むことがある。
【0098】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物中のアルカリ土類酸化物は、MgOを含む。MgOは、そのガラス組成物の成形性および溶融性を改善することに加え、ガラス組成物のイオン交換性能も改善することがある。MgOは、La2O3およびZrO2の溶解度も、そのような成分がガラス組成物中に含まれる場合、改善する。
【0099】
ここに記載されたいくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物中のMgOの量は、1モル%以上かつ8モル%以下であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のMgOの量の下限は、2モル%以上、3モル%以上、4モル%以上、5モル%以上、またさらには6モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のMgOの量の上限は、7モル%以下、6モル%以下、またさらには5モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のMgOの量は、ここに記載されたMgOの下限のいずれか1つと、MgOの上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0100】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、2モル%以上かつ8モル%以下の量でMgOを含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、3モル%以上かつ8モル%以下のMgOを含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、4モル%以上かつ8モル%以下のMgOを含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、2モル%以上かつ7モル%以下のMgOを含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、2モル%以上かつ6モル%以下のMgOを含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、2モル%以上かつ5モル%以下のMgOを含むことがある。
【0101】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物中のアルカリ土類酸化物は、MgOに加え、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つを含むことがある。CaO、BaO、およびSrOは、ガラス組成物の成形性を改善し、ガラス組成物の化学的耐久性も改善する。
【0102】
ここに記載されたいくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量(すなわち、CaO(モル%)+BaO(モル%)+SrO(モル%))は、0.10モル%以上かつ2モル%以下であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量の下限は、0.15モル%以上、0.20モル%以上、0.25モル%以上、0.30モル%以上、0.35モル%以上、0.40モル%以上、0.45モル%以上、またさらには0.50モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量の上限は、2モル%以下、1.75モル%以下、1.5モル%以下、1.25モル%以下、1.0モル%以下、またさらには0.75モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量は、ここに記載されたCaO、BaO、およびSrOの総量の下限のいずれか1つと、CaO、BaO、およびSrOの総量の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0103】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量は、0.10モル%以上かつ1.5モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量は、0.10モル%以上かつ1.25モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量は、0.10モル%以上かつ1.0モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のCaO、BaO、およびSrOの総量は、0.10モル%以上かつ0.75モル%以下であることがある。
【0104】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物は、一般に、MgOを豊富に含む(すなわち、そのガラス組成物中のMgOの濃度は、そのガラス組成物中の他のアルカリ土類酸化物の総濃度より大きい)。ガラス組成物を、MgOが豊富なように形成すると、結果として得られるガラスの耐加水分解性が改善される。さらに、MgOが豊富なガラス組成物は、一般に、他のアルカリ土類酸化物が豊富なガラス組成物と比べて、改善されたイオン交換性能を示す。詳しくは、MgOが豊富なガラス組成物から形成されたガラスは、一般に、他のアルカリ土類酸化物が豊富なガラス組成物よりも大きい拡散性を有する。拡散性がより大きいことにより、ガラス中により深い層の深さを形成することができる。MgOが豊富なガラス組成物は、CaO、BaO、およびSrO、またはその組合せなど、他のアルカリ土類酸化物が豊富なガラス組成物と比べて、より高い圧縮応力をガラスの表面に達成することも可能になる。それに加え、イオン交換過程が進行し、アルカリイオンがガラス中により深く入り込むにつれて、ガラスの表面で達成される最大圧縮応力は、時間とともに減少するであろうと一般に理解されている。しかしながら、MgOが豊富なガラス組成物から形成されたガラスは、他のアルカリ土類酸化物または他のアルカリ土類酸化物の組合せが豊富なガラス組成物から形成されたガラス(すなわち、MgOが不十分なガラス)よりも、圧縮応力の減少が少ないい。それゆえ、MgOが豊富なガラス組成物は、他のアルカリ土類酸化物または他のアルカリ土類酸化物の組合せが豊富なガラスよりも、表面での圧縮応力が高くなり、圧縮深さが大きくなる可能性がある。
【0105】
ここに記載されたガラス組成物においてMgOの恩恵を十分に実現するために、モル%で表された、CaO、BaO、およびSrOの濃度と、MgOの濃度との合計に対する、CaO、BaO、およびSrOの総濃度の比(すなわち、(CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO))を最小にすべきであると判断された。具体的には、(CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO)は、0.5以下であるべきであると判断された。いくつかの実施の形態において、(CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO)は、0.3以下またさらには0.2以下である。いくつかの他の実施の形態において、(CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO)は0.1以下でさえあることがある。
【0106】
ここに記載されたガラス組成物は、このガラス組成物の化学的耐久性をさらに改善するために、1種類以上の追加の金属酸化物を含むことがある。具体的には、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の1つ以上を添加すると、ガラス組成物の化学的耐久性が増し、特に、塩基性溶液中の化学的耐久性に関して、イオン交換による強化前に良好な化学的耐久性を有するガラス組成物が得られることが分かった。TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の添加は、ガラス組成物の平均熱膨張係数を有益に減少させることも分かった。
【0107】
理論で束縛する意図はないが、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の1つ以上を添加すると、ガラス組成物中のAl2O3の機能性を向上させることによって、ガラスの性質が改善されると考えられる。ここに述べたように、ガラス組成物にAl2O3を添加すると、ガラスのイオン交換強化に対する感受性が改善され、ガラスの化学的耐久性も改善される。化学的耐久性に関して、ガラス組成物にAl2O3を添加すると、ガラス組成物中の非架橋酸素の量が減少し、これは、転じて、ガラスの化学的耐久性を改善すると考えられる。しかしながら、ガラス組成物中のAl2O3の量が多すぎると、ガラス組成物の酸攻撃に対する抵抗が低下してしまうことが分かった。今では、Al2O3に加え、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の1つ以上を含ませると、ガラス組成物中の非架橋酸素の量がさらに減少し、これは、次に、Al2O3のみの添加により達成できる化学的耐久性を越えて、ガラスの化学的耐久性をさらに改善することが分かった。
【0108】
ここに記載されたガラス組成物は、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、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の少なくとも1つを含む。実施の形態において、そのガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量(すなわち、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%))は、0モル%超かつ6モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量の下限は、0.25モル%以上、0.30モル%以上、0.35モル%以上、0.40モル%以上、0.45モル%以上、0.50モル%以上、0.55モル%以上、0.60モル%以上、0.65モル%以上、0.70モル%以上、0.75モル%以上、0.80モル%以上、0.85モル%以上、0.90モル%以上、0.95モル%以上、またさらには1.0モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量の上限は、5モル%以下、4.5モル%以下、4.0モル%以下、3.5モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、またさらには2.0モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、ここに記載されたTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量の下限のいずれか1つと、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0109】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ6モル%以下であることがある。ガラス組成物にTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3および/またはY2O3を添加すると、ガラス組成物の化学的耐久性が改善されるであろうことが分かっているが、個別または集団のいずれかで、6モル%を超えるTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の濃度は、ガラスの成形性および耐酸性を低下させるであろうことも分かった。したがって、実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ5.5モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ5.0モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ4.5モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ3.0モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ2.5モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ2.0モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ1.5モル%以下であることがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物中のTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量は、0.30モル%以上かつ1.0モル%以下であることがある。
【0110】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、必要に応じて、TiO2を含むことがある。ガラス組成物にTiO2を添加すると、ガラス組成物の耐加水分解性を改善しつつ、ガラスのイオン交換性能も改善することが分かった。TiO2を含むガラス組成物の実施の形態において、TiO2は、0.01モル%以上、0.1モル%以上、0.2モル%以上、0.3モル%以上、0.4モル%以上、0.5モル%以上、0.6モル%以上、0.7モル%以上、0.8モル%以上、0.9モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、またさらには2モル%以上の量でそのガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のTiO2の量の上限は、6.0モル%以下、5.75モル%以下、5.5モル%以下、5モル%以下、4.5モル%以下、4.0モル%以下、3.5モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、またさらには2.0モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のTiO2の量は、ここに記載されたTiO2の下限のいずれか1つと、TiO2の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0111】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.5モル%以下の量でTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.0モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.5モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.0モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.5モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.0モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.5モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.0モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ6.0モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.5モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ4.5モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ3.0モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.5モル%以下のTiO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.0モル%以下のTiO2を含むことがある。
【0112】
前記ガラス組成物にZrO2を添加すると、そのガラス組成物に色を与えずに、ガラス組成物の耐塩基性が改善される(すなわち、ZrO2の添加は、ガラスを、ガラスの透過率により決定されるような「無色」に維持するのに役立つ)。ZrO2を含むガラス組成物の実施の形態において、ZrO2は、0.01モル%以上かつ6モル%以下の量でそのガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のZrO2の量の下限は、0.01モル%以上、0.1モル%以上、0.2モル%以上、0.3モル%以上、0.4モル%以上、0.5モル%以上、0.6モル%以上、0.7モル%以上、0.8モル%以上、0.9モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、またさらには2モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のZrO2の量の上限は、6.0モル%以下、5.75モル%以下、5.5モル%以下、5モル%以下、4.5モル%以下、4.0モル%以下、3.5モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、またさらには2.0モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のZrO2の量は、ここに記載されたZrO2の下限のいずれか1つと、ZrO2の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0113】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.5モル%以下の量でZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.0モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.5モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.0モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.5モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.0モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.5モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.0モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ6.0モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.5モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ4.5モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ3.0モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.5モル%以下のZrO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.0モル%以下のZrO2を含むことがある。
【0114】
ZrO2のように、前記ガラス組成物にHfO2を添加しても、そのガラス組成物に色を与えずに、ガラス組成物の耐塩基性が改善される。HfO2を含むガラス組成物の実施の形態において、HfO2は、0.01モル%以上かつ6モル%以下の量でそのガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のHfO2の量の下限は、0.01モル%以上、0.1モル%以上、0.2モル%以上、0.3モル%以上、0.4モル%以上、0.5モル%以上、0.6モル%以上、0.7モル%以上、0.8モル%以上、0.9モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、またさらには2モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のHfO2の量の上限は、6.0モル%以下、5.75モル%以下、5.5モル%以下、5モル%以下、4.5モル%以下、4.0モル%以下、3.5モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、またさらには2.0モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のHfO2の量は、ここに記載されたHfO2の下限のいずれか1つと、HfO2の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0115】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.5モル%以下の量でHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.0モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.5モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.0モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.5モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.0モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.5モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.0モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ6.0モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.5モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ4.5モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ3.0モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.5モル%以下のHfO2を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.0モル%以下のHfO2を含むことがある。
【0116】
前記ガラス組成物にLa2O3を添加すると、そのガラス組成物の耐加水分解性が改善される。La2O3を含むガラス組成物の実施の形態において、La2O3は、0.01モル%以上かつ6モル%以下の量でガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のLa2O3の量の下限は、0.01モル%以上、0.1モル%以上、0.2モル%以上、0.3モル%以上、0.4モル%以上、0.5モル%以上、0.6モル%以上、0.7モル%以上、0.8モル%以上、0.9モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、またさらには2モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のLa2O3の量の上限は、6.0モル%以下、5.75モル%以下、5.5モル%以下、5モル%以下、4.5モル%以下、4.0モル%以下、3.5モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、2.0モル%以下、1.5モル%以下、またさらには1.0モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のLa2O3の量は、ここに記載されたLa2O3の下限のいずれか1つと、La2O3の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0117】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.5モル%以下の量でLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.5モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.5モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.5モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ1.5モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ1.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ6.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.5モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ4.5モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ3.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.5モル%以下のLa2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.0モル%以下のLa2O3を含むことがある。
【0118】
前記ガラス組成物にY2O3を添加すると、そのガラス組成物の耐加水分解性、耐酸性、および耐塩基性が改善される。Y2O3を含むガラス組成物の実施の形態において、Y2O3は、0.01モル%以上かつ6モル%以下の量でガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のY2O3の量の下限は、0.01モル%以上、0.1モル%以上、0.2モル%以上、0.3モル%以上、0.4モル%以上、0.5モル%以上、0.6モル%以上、0.7モル%以上、0.8モル%以上、0.9モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、またさらには2モル%以上であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のY2O3の量の上限は、6.0モル%以下、5.75モル%以下、5.5モル%以下、5モル%以下、4.5モル%以下、4.0モル%以下、3.5モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、またさらには2.0モル%以下であることがある。そのガラス組成物中のY2O3の量は、ここに記載されたY2O3の下限のいずれか1つと、Y2O3の上限のいずれか1つとから形成される範囲内であってよいことを理解すべきである。
【0119】
例えば、限定ではなく、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.5モル%以下の量でY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ5.0モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.5モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ4.0モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.5モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ3.0モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.5モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、0.01モル%以上かつ2.0モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ6.0モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.5モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ4.5モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ3.0モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.5モル%以下のY2O3を含むことがある。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、1.0モル%以上かつ2.0モル%以下のY2O3を含むことがある。
【0120】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の少なくとも2つの組合せを含むことがある。例えば、限定ではなく、そのガラス組成物は、TiO2およびZrO2の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、TiO2+ZrO2の総量(すなわち、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%))は、0超かつ6モル%以下、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。別の例として、実施の形態において、そのガラス組成物は、TiO2、ZrO2、およびHfO2の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、TiO2+ZrO2+HfO2の総量(すなわち、TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%))は、0超かつ6モル%以下、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。別の例として、実施の形態において、そのガラス組成物は、ZrO2およびHfO2の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、ZrO2+HfO2の総量(すなわち、ZrO2(モル%)+HfO2(モル%))は、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。別の例として、実施の形態において、そのガラス組成物は、ZrO2およびY2O3の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、ZrO2+Y2O3の総量(すなわち、ZrO2(モル%)+Y2O3(モル%))は、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。別の例として、実施の形態において、そのガラス組成物は、TiO2およびY2O3の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、TiO2+Y2O3の総量(すなわち、TiO2(モル%)+Y2O3(モル%))は、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。別の例として、実施の形態において、そのガラス組成物は、La2O3およびY2O3の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、La2O3+Y2O3の総量(すなわち、La2O3(モル%)+Y2O3(モル%))は、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。別の例として、実施の形態において、そのガラス組成物は、ZrO2およびLa2O3の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、ZrO2+La2O3の総量(すなわち、ZrO2(モル%)+La2O3(モル%))は、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。別の例として、実施の形態において、そのガラス組成物は、TiO2およびLa2O3の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、TiO2+La2O3の総量(すなわち、TiO2(モル%)+La2O3(モル%))は、0超かつ5モル%以下、0超かつ4モル%以下、0超かつ3モル%以下、0超かつ2モル%以下、またさらには0超かつ1モル%以下であることがある。
【0121】
ここに記載されたガラス組成物の実施の形態において、そのガラス組成物中のAl2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の総量(すなわち、Al2O3(モル%)+TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%))は、2モル%以上かつ12モル%以下、3モル%以上かつ12モル%以下、4モル%以上かつ12モル%以下、5モル%以上かつ12モル%以下、6モル%以上かつ12モル%以下、6モル%以上かつ11モル%以下、6モル%以上かつ10モル%以下、6モル%以上かつ9モル%以下、またさらには6モル%以上かつ8モル%以下である。
【0122】
酸化ホウ素(B2O3)は、所定の温度(例えば、歪み温度、徐冷温度、および軟化温度)での粘度を減少させ、それによって、ガラスの成形性を改善するためにガラス組成物に添加されることのあるガラス形成材である。しかしながら、ホウ素を添加すると、ガラス組成物中のナトリウムイオンとカリウムイオンの拡散性が著しく低下し、次に、これにより、結果として得られるガラスのイオン交換性能が悪影響を受けることが分かった。詳しくは、ホウ素を添加すると、ホウ素を含まないガラス組成物と比べて、所定の圧縮深さを達成するのに要する時間が著しく増加することが分かった。したがって、ここに記載されたいくつかの実施の形態において、ガラス組成物のイオン交換性能を改善するために、ガラス組成物に添加されるホウ素の量は最小である。
【0123】
ガラス組成物のイオン交換性能に対するホウ素の影響は、アルカリ酸化物(すなわち、R2O、ここでRはアルカリ金属である)の総濃度とアルミナの濃度の差に対するB2O3の濃度の比(すなわち、B2O3(モル%)/(R2O(モル%)-Al2O3(モル%)))を制御することによって、軽減できる。詳しくは、B2O3/(R2O-Al2O3)の比が約0以上かつ約0.3未満またさらには約0.2未満である場合、ガラス組成物中のアルカリ酸化物の拡散性が減少せず、それゆえ、ガラス組成物のイオン交換性能が維持されると判定された。したがって、いくつかの実施の形態において、B2O3/(R2O-Al2O3)の比は、0超かつ0.3以下である。これらの実施の形態のいくつかにおいて、B2O3/(R2O-Al2O3)の比は、0超かつ0.2以下である。いくつかの実施の形態において、B2O3/(R2O-Al2O3)の比は、0超かつ0.15以下またさらには0.1以下である。いくつかの他の実施の形態において、B2O3/(R2O-Al2O3)の比は、0超かつ0.05以下であることがある。B2O3/(R2O-Al2O3)の比を0.3以下またさらには0.2以下に維持することによって、B2O3がガラスのイオン交換性能に悪影響を及ぼさずに、ガラス組成物の歪み点、徐冷点および軟化点を低下させるためにB2O3を含むことが可能になる。
【0124】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、ここに記載されたように、所定の温度でのガラス組成物の粘度を減少させるために、必要に応じて、B2O3を含むことがある。これらの実施の形態において、そのガラス組成物は、B2O3がガラス組成物のイオン交換性能を低下させないように、0モル%超かつ3モル%以下のB2O3を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物中のB2O3の濃度は、0モル%超かつ3モル%以下、0モル%超かつ2モル%以下、またさらには0モル%超かつ1モル%以下である。例えば、B2O3がガラス組成物中に存在する実施の形態において、B2O3の濃度は、0.01モル%超かつ3モル%以下であることがある。いくつかの実施の形態において、B2O3は、0.01モル%以上かつ2モル%以下またさらには1.5モル%以下の量で存在することがある。あるいは、B2O3は、1モル%以上かつ3モル%以下、1モル%以上かつ2モル%以下、またさらには1モル%以上かつ1.5モル%以下の量で存在することがある。いくつかの実施の形態において、B2O3の濃度は、0.1モル%以上かつ1.0モル%以下であることがある。
【0125】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物中のB2O3の濃度が、ガラスのイオン交換性能を損なわずに、ガラスの加工特性を改善するために最小にされている一方で、いくつかの実施の形態において、ガラス組成物は、ホウ素およびB2O3などのホウ素の化合物を含まない。具体的には、ホウ素またはホウ素の化合物を含まないガラス組成物を形成すると、圧縮応力および/または圧縮深さの規定値を達成するのに要する工程所要時間および/または工程温度を減少させることによって、ガラス組成物のイオン交換性が改善されると判定された。
【0126】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物中の網状構造形成材の総量(すなわち、SiO2(モル%)+Al2O3(モル%)+TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%)+B2O3(モル%))は、90モル%以下である。例えば、限定ではなく、実施の形態において、そのガラス組成物中の網状構造形成材の総量は、72モル%以上かつ90モル%以下である。実施の形態において、そのガラス組成物中の網状構造形成材の総量は、82モル%以上かつ88モル%以下である。
【0127】
ここに記載されたガラス組成物は、必要に応じて、例えば、SnO2、As2O3、F-、Ce2O3、Fe2O3、H2O、および/またはCl-(NaClなどから)など、1種類以上の清澄剤をさらに含むことがある。清澄剤がガラス組成物中に存在する場合、その清澄剤は、1モル%以下またさらには0.5モル%以下の量で存在することがある。実施の形態において、その清澄剤は、0.01モル%、またさらには0.05モル%以上かつ0.5モル%以下の量でガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、その清澄剤は、0.1モル%以上かつ0.5モル%以下の量でガラス組成物中に存在することがある。例えば、いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、清澄剤としてSnO2を含むことがある。これらの実施の形態において、SnO2は、0モル%超かつ1モル%以下の量、またさらには0.1モル%以上かつ0.50モル%以下の量でガラス組成物中に存在することがある。
【0128】
ここに述べたように、前記ガラス組成物中のアルカリ酸化物の存在は、イオン交換によるガラスの化学強化を促進させる。具体的には、リチウムイオン、カリウムイオン、および/またはナトリウムイオンなどのアルカリイオンは、イオン交換を促進するために、ガラス中において十分に可動性である。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、10μm以上の層の深さを有する圧縮応力層を形成するようにイオン交換可能である。いくつかの実施の形態において、層の深さは、25μm以上またさらには50μm以上であることがある。いくつかの他の実施の形態において、層の深さは、75μm以上またさらには100μm以上であることがある。さらに他の実施の形態において、層の深さは、10μm以上かつ100μm以下であることがある。関連する表面圧縮応力は、ガラス組成物を、30時間未満またさらには20時間未満の期間に亘り、350℃から500℃の温度で、100%の溶融KNO3の塩浴、100%のNaNO3の塩浴、またはKNO3とNaNO3を含む混合浴中で処理した後、250MPa以上、300MPa以上、またさらには350MPa以上であることがある。
【0129】
さらに、先に述べたように、ここに記載されたガラス組成物は、それぞれ、DIN 12116基準、ISO 695基準、およびISO 720/ISO 719基準により決定されるように、化学的耐久性であり、酸性溶液、塩基性溶液および水中の劣化に対して耐性である。このガラス組成物の化学的耐久性により、このガラス組成物は、ガラスバイアル、カートリッジ、アンプル、および医薬組成物を包装するために使用される他の容器など、包装材料として使用するのに特にうまく適したものとなる。
【0130】
詳しくは、DIN 12116基準は、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尺度である。手短に言うと、DIN 12116基準は、秤量され、次いで、沸騰した塩化水素酸と接触するように配置された、公知の表面積を有する研磨ガラス試料を利用する。次に、その試料を、溶液から取り出し、乾燥させ、再び秤量する。酸性溶液への曝露中に失われたガラス質量が、試料の酸耐久性の尺度であり、小さい数ほど大きい耐久性を示す。この試験の結果は、単位面積あたりの片面質量(half-mass)の単位、具体的には、mg/dm2で報告されている。DIN 12116基準は、個々のクラスに分類される。クラスS1は、0.7mg/dm2までの質量損失を示し、クラスS2は、0.7mg/dm2から1.5mg/dm2までの質量損失を示し、クラスS3は、1.5mg/dm2から15mg/dm2までの質量損失を示し、クラスS4は、15mg/dm2超の質量損失を示す。
【0131】
ISO 695基準は、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尺度である。手短に言うと、ISO 695基準は、秤量され、次いで、沸騰したNaOHおよびNa2CO3の溶液中に置かれた研磨ガラス試料を利用する。次に、その試料を、溶液から取り出し、乾燥させ、再び秤量する。塩基性溶液への曝露中に失われたガラス質量が、試料の塩基耐久性の尺度であり、小さい数ほど大きい耐久性を示す。DIN 12116基準に関するように、ISO 695基準の結果は、単位面積あたりの質量の単位、具体的には、mg/dm2で報告されている。ISO 695基準は、個々のクラスに分類される。クラスA1は、75mg/dm2までの質量損失を示し、クラスA2は、75mg/dm2から175mg/dm2までの質量損失を示し、クラスA3は、175mg/dm2超の質量損失を示す。
【0132】
ISO 720基準は、精製されたCO2を含まない水中のガラスの劣化に対する抵抗の尺度である。手短に言うと、ISO 720基準のプロトコルは、121℃および2気圧(約203kPa)の圧力で、精製されたCO2を含まない水と接触するように置かれた粉砕ガラス粒子を利用する。次に、この溶液は、希釈HClによって、中性pHまで比色分析で滴定される。次に、中性溶液に滴定されるのに要したHClの量を、ガラスから抽出されたNa2Oの等量に変換し、ガラスの質量当たりのμgのNa2Oで報告され、小さい値ほど大きい耐久性を示す。ISO 720基準は、個々のタイプに分類される。タイプHGA1は、試験したガラスのグラム当たりの62μgまでのNa2Oの抽出等量を表し、タイプHGA2は、試験したガラスのグラム当たりの62μg超から527μgまでのNa2Oの抽出等量を表し、タイプHGA3は、試験したガラスのグラム当たりの527μg超から930μgまでのNa2Oの抽出等量を表す。
【0133】
ISO 719基準は、精製されたCO2を含まない水中のガラスの劣化に対する抵抗の尺度である。手短に言うと、ISO 719基準のプロトコルは、98℃の温度および1気圧(約101kPa)の圧力で、精製されたCO2を含まない水と接触するように置かれた粉砕ガラス粒子を利用する。次に、この溶液は、希釈HClによって、中性pHまで比色分析で滴定される。次に、中性溶液に滴定されるのに要したHClの量を、ガラスから抽出されたNa2Oの等量に変換し、ガラスの質量当たりのμgのNa2Oで報告され、小さい値ほど大きい耐久性を示す。ISO 719基準は、個々のタイプに分類される。タイプHGB1は、31μgまでのNa2Oの抽出等量を表し、タイプHGB2は、31μg超から62μgまでのNa2Oの抽出等量を表し、タイプHGB3は、62μg超から264μgまでのNa2Oの抽出等量を表し、タイプHGB4は、264μg超から620μgまでのNa2Oの抽出等量を表し、タイプHGB5は、620μg超から1085μgまでのNa2Oの抽出等量を表す。ここに記載されたガラス組成物は、タイプHGB2またはそれより良好なISO 719耐加水分解性を有し、いくつかの実施の形態は、タイプHGB1の耐加水分解性を有する。
【0134】
ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化前に、DIN 12116に準拠するクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化の前後の両方に、DIN 12116に準拠するクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する。さらに、ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化前に、クラスA2またさらにはクラスA1のISO 695に準拠する耐塩基性を有する。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化の前後に、クラスA2またさらにはクラスA1のISO 695に準拠する耐塩基性を有する。ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化前に、ISO 720のタイプHGA2またはタイプHGA1の耐加水分解性も有する。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化の前後の両方に、ISO 720のタイプHGA2またはタイプHGA1の耐加水分解性も有する。ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化前に、タイプHGB1のISO 719の耐加水分解性も有する。実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換による強化の前後の両方に、タイプHGB1のISO 719の耐加水分解性を有する。
【0135】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物は、20℃から300℃の温度範囲に亘り、65×10-7/℃未満、またさらには62×10-7/℃未満の平均熱膨張係数(CTE)を有する。例えば、実施の形態において、そのガラス組成物は、20℃から300℃の温度範囲に亘り、62×10-7/℃以下かつ50×10-7/℃以上の平均CTEを有する。これらの比較的低いCTE値は、比較的高いCTEを有するガラス組成物と比べて、熱サイクルまたは熱応力条件に対するガラスの存続性を改善する。
【0136】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物は、75GPa以上の弾性率を有する。例えば、実施の形態において、そのガラス組成物は、78GPa以上かつ88GPa以下の弾性率を有する。実施の形態において、そのガラス組成物は、80GPa以上かつ86GPa以下の弾性率を有する。
【0137】
ここに記載された実施の形態において、前記ガラス組成物は、30GPa以上の剛性率を有する。例えば、実施の形態において、そのガラス組成物は、30GPa以上かつ40GPa以下の剛性率を有する。実施の形態において、そのガラス組成物は、32GPa以上かつ36GPa以下の剛性率を有する。
【0138】
ここに記載されたガラス組成物は、一般に、約500℃以上かつ約650℃以下、またさらには620℃以下の歪み点を有するであろう。そのガラス組成物は、約550℃以上かつ約725℃以下、またさらには680℃以下の徐冷点も有することがある。ここに記載されたガラス組成物は、約830℃以上かつ約900℃以下の軟化点を有することがある。そのガラス組成物は、液相温度を上昇させることのある、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の1つ以上の添加により、800℃以上かつ1350℃以下の液相温度も有することがある。実施の形態において、その液相温度は、1350℃以下、1150℃以下、1000℃以下、またさらには900℃以下であることがある。
【0139】
ここに記載されたガラス組成物は、ガラス原材料のバッチ(例えば、SiO2、Al2O3、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物などの粉末)が所望の組成を有するようにガラス原材料のバッチを混合することによって形成される。その後、ガラス原材料のバッチを加熱して、溶融ガラス組成物を形成し、その後、これを冷却し、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的に変形可能であるとき)、ガラス組成物を所望の最終形状に成形するための標準的な成形技術を使用して、ガラス組成物は成形されることがある。あるいは、ガラス物品は、シート、管などのストックフォームに成形され、その後、再加熱され、所望の最終形態に成形されることがある。
【0140】
ここに記載されたガラス組成物は、例えば、シート、管などの様々な形態を有するガラス物品に成形されることがある。しかしながら、そのガラス組成物の化学的耐久性を考えると、ここに記載されたガラス組成物は、液体、粉末などの医薬組成物を収容するための医薬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うまく適している。例えば、ここに記載されたガラス組成物は、制限なく、Vacutainers(登録商標)、カートリッジ、注射器、アンプル、瓶、フラスコ、バイアル(phials)、管、ビーカー、バイアル(vials)を含む、様々な形状形態を有するガラス容器を形成するのに使用されることがある。さらに、そのガラス組成物をイオン交換により化学的に強化する能力は、そのガラス組成物から形成されるそのような医薬包装またはガラス物品の機械的耐久性を改善するために使用することができる。したがって、少なくとも1つの実施の形態において、そのガラス組成物は、医薬包装の化学的耐久性および/または機械的耐久性を改善するために、医薬包装内に組み込まれることを理解すべきである。
【実施例】
【0141】
ここに記載された実施の形態を、以下の実例によりさらに明白にする。
【0142】
表1に列挙されたガラスの試料を成形し、各試料の性質を測定した。詳しくは、剛性率(GPa)、弾性率(GPa)、歪み点(℃)、徐冷点(℃)、軟化点(℃)、液相温度(℃)、CTE(×10-7/℃)、ISO 720に準拠する耐加水分解性、DIN 12116に準拠する耐酸性、およびISO 695に準拠する耐塩基性を決定して、ガラス組成物の性質に対するTiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の1つ以上の添加の影響を評価した。各ガラス組成物の性質(測定した場合)が表2に報告されている。実例26~33は比較例である(すなわち、TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の少なくとも1つを含まないガラス組成物)。
【0143】
【0144】
【0145】
表2に示されるように、TiO2の添加は、概して、ガラス組成物の耐加水分解性を改善しつつ、ガラスの平均熱膨張係数をわずかに増加させる。ZrO2の添加は、概して、ガラスの耐塩基性を改善しつつ、ガラスの平均熱膨張係数も減少させる。HfO2の添加は、ガラス組成物の耐塩基性および耐加水分解性を改善しつつ、ガラス組成物の平均熱膨張係数も減少させる。Y2O3の添加は、ガラス組成物の耐酸性および耐塩基性の両方を改善しつつ、ガラスの耐加水分解性を許容レベルに維持する。ガラスにLa2O3を添加すると、ガラスに、許容できる耐酸性、耐塩基性、および耐加水分解性が与えられた。
【0146】
実例1~11および17を実例26と比較して、TiO2、ZrO2、およびHfO2の添加による、ガラス組成物の化学的耐久性の改善を実証することができる。具体的には、TiO2、ZrO2、および/またはHfO2の添加により、実例26に対して、ガラス組成物の耐加水分解性および耐塩基性が改善され、より化学的耐久性のガラス組成物が得られた。
【0147】
実例12および14を実例27と比較して、ZrO2およびHfO2の添加によるガラス組成物の化学的耐久性の改善を実証することができる。具体的には、ZrO2およびHfO2を添加すると、実例27に対してガラス組成物の耐加水分解性および耐塩基性が改善され、より化学的耐久性のガラス組成物が得られた。
【0148】
実例13、15および16を実例28と比較して、ZrO2およびHfO2の添加によるガラス組成物の化学的耐久性の改善およびLa2O3の添加によるガラス組成物の化学的耐久性の改善を実証することができる。具体的には、ZrO2およびHfO2の添加と、La2O3の添加とにより、実例28に対してガラス組成物の耐塩基性が改善され、より化学的耐久性のガラス組成物が得られた。
【0149】
実例18を実例29と比較して、実例29のガラス組成物に対する改変の結果としてのガラス組成物の化学的耐久性の改善を実証することができる。具体的には、Al2O3濃度を減少させ、ZrO2、HfO2、およびSiO2の濃度を増加させると、ガラス組成物の耐塩基性が改善され、液相温度が低下した。
【0150】
実例19を実例30と比較して、実例30のガラス組成物に対する改変の結果としてのガラス組成物の化学的耐久性の改善を実証することができる。具体的には、Al2O3濃度を減少させ、ZrO2、HfO2、およびSiO2の濃度を増加させると、ガラス組成物の耐酸性と耐塩基性が改善され、液相温度が低下した。
【0151】
請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に対して様々な改変および変更を行えることが当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が、付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという前提で、包含することが意図されている。
【0152】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0153】
実施形態1
ガラス組成物であって、
71モル%以上かつ83モル%以下のSiO2、
1モル%以上かつ11モル%以下のAl2O3、
5モル%以上かつ18モル%以下のアルカリ酸化物であって、3モル%超のLi2Oと、Na2OおよびK2Oの少なくとも一方とを含むアルカリ酸化物、
1モル%以上かつ8モル%以下のアルカリ土類酸化物であって、MgOと、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含むアルカリ土類酸化物、および
TiO2、ZrO2、HfO2、La2O3およびY2O3の内の少なくとも1つ、
を含み、
TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%)が0モル%超かつ6モル%以下であり、Al2O3(モル%)+TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%)が2モル%以上かつ12モル%以下である、ガラス組成物。
【0154】
実施形態2
SiO2(モル%)+Al2O3(モル%)+TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)+La2O3(モル%)+Y2O3(モル%)+B2O3(モル%)が90モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0155】
実施形態3
前記ガラス組成物がTiO2およびZrO2を含む、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0156】
実施形態4
TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)が6モル%以下である、実施形態3に記載のガラス組成物。
【0157】
実施形態5
TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)が4モル%以下である、実施形態3に記載のガラス組成物。
【0158】
実施形態6
TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)が2モル%以下である、実施形態3に記載のガラス組成物。
【0159】
実施形態7
前記ガラス組成物が、TiO2、ZrO2、およびHfO2を含む、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0160】
実施形態8
TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が6モル%以下である、実施形態7に記載のガラス組成物。
【0161】
実施形態9
TiO2(モル%)+ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が5モル%以下である、実施形態7に記載のガラス組成物。
【0162】
実施形態10
前記ガラス組成物が、ZrO2およびHfO2を含む、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0163】
実施形態11
ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が4.0モル%以下である、実施形態10に記載のガラス組成物。
【0164】
実施形態12
ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が2.0モル%以下である、実施形態10に記載のガラス組成物。
【0165】
実施形態13
ZrO2(モル%)+HfO2(モル%)が0.5モル%以下である、実施形態10に記載のガラス組成物。
【0166】
実施形態14
前記ガラス組成物がLa2O3を含み、La2O3の濃度が1モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0167】
実施形態15
前記ガラス組成物がZrO2を含み、ZrO2の濃度が1モル%超である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0168】
実施形態16
前記ガラス組成物がZrO2を含み、ZrO2の濃度が5モル%以下である、実施形態15に記載のガラス組成物。
【0169】
実施形態17
前記ガラス組成物がHfO2を含み、HfO2の濃度が4モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0170】
実施形態18
前記ガラス組成物がTiO2を含み、TiO2の濃度が1モル%超である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0171】
実施形態19
前記ガラス組成物がTiO2を含み、TiO2の濃度が6モル%以下である、実施形態18に記載のガラス組成物。
【0172】
実施形態20
前記ガラス組成物がY2O3を含み、Y2O3の濃度が1モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0173】
実施形態21
SiO2が72モル%以上かつ79モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0174】
実施形態22
SiO2が73モル%以上かつ78モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0175】
実施形態23
Al2O3が2モル%以上かつ8モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0176】
実施形態24
Al2O3が4モル%以上かつ8モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0177】
実施形態25
Al2O3が5モル%以上かつ7モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0178】
実施形態26
Li2O(モル%)>Na2O(モル%)>K2O(モル%)である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0179】
実施形態27
前記アルカリ酸化物が5モル%以上かつ13モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0180】
実施形態28
Li2Oが3モル%以上かつ10モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0181】
実施形態29
Li2Oが8モル%以下である、実施形態28に記載のガラス組成物。
【0182】
実施形態30
Na2Oが1モル%以上かつ5モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0183】
実施形態31
Na2Oが3モル%未満である、実施形態30に記載のガラス組成物。
【0184】
実施形態32
Na2Oが2.5モル%未満である、実施形態30に記載のガラス組成物。
【0185】
実施形態33
Na2Oが2.0モル%未満である、実施形態30に記載のガラス組成物。
【0186】
実施形態34
K2Oが1モル%以上かつ7モル%以下である、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0187】
実施形態35
K2Oが5モル%未満である、実施形態34に記載のガラス組成物。
【0188】
実施形態36
前記アルカリ土類酸化物が、4モル%以上かつ8モル%以下のMgOと、1モル%以下の、CaO、BaO、およびSrOの内の少なくとも1つとを含む、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0189】
実施形態37
前記アルカリ土類酸化物が、0.5モル%以下のCaOを含む、実施形態36に記載のガラス組成物。
【0190】
実施形態38
約0.01モル%以上かつ0.5モル%以下の清澄剤をさらに含む、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0191】
実施形態39
前記清澄剤がSnO2である、実施形態38に記載のガラス組成物。
【0192】
実施形態40
前記ガラス組成物が、約20℃から約300℃の温度範囲に亘り、65×10-7/℃以下の平均熱膨張係数を有する、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0193】
実施形態41
前記ガラス組成物が、約20℃から約300℃の温度範囲に亘り、62×10-7/℃以下かつ50×10-7/℃以上の平均熱膨張係数を有する、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0194】
実施形態42
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前に、ISO 720:1985に準拠したクラスHGA 1の耐加水分解性を有する、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0195】
実施形態43
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後に、ISO 720:1985に準拠したクラスHGA 1の耐加水分解性を有する、実施形態42に記載のガラス組成物。
【0196】
実施形態44
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前にISO 695:1991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、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0197】
実施形態45
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後にISO 695:1991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、実施形態44に記載のガラス組成物。
【0198】
実施形態46
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化前にDIN 12116(2001)に準拠したクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する、実施形態1に記載のガラス組成物。
【0199】
実施形態47
前記ガラス組成物が、イオン交換による強化後にDIN 12116(2001)に準拠したクラスS2またはクラスS1の耐酸性を有する、実施形態46に記載のガラス組成物。
【0200】
実施形態48
実施形態1から47のいずれか1つに記載のガラス組成物から形成されたガラス製医薬包装。