(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】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】ガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法
(51)【国際特許分類】
C03C 21/00 20060101AFI20231219BHJP
【FI】
C03C21/00 Z
(21)【出願番号】P 2019199339
(22)【出願日】2019-10-31
【審査請求日】2022-09-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000135036
【氏名又は名称】ニプロ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100117101
【氏名又は名称】西木 信夫
(74)【代理人】
【識別番号】100120318
【氏名又は名称】松田 朋浩
(72)【発明者】
【氏名】横山 泰隆
【審査官】永田 史泰
(56)【参考文献】
【文献】特表平4-500197(JP,A)
【文献】特開2004-131367(JP,A)
【文献】特開2001-328612(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2016/0016841(US,A1)
【文献】特開昭63-170233(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C03C15/00-23/00
C03B23/00-35/26
C03B40/00-40/04
B65D1/00-1/48
A61J1/00-19/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、
上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含み、
上記加熱工程における冷却のときに、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に、予め400℃から700℃の範囲内に加熱された金属材を配置するガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。
【請求項2】
ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、
上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含み、
上記加熱工程において、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に金属材を配置して400℃から700℃の範囲内に加熱した後、上記金属材が上記内部空間に配置された状態で上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を冷却するガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。
【請求項3】
上記金属材は、シート形状である請求項1又は2に記載のガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。
【請求項4】
上記金属材は、アルミニウムを主成分とするものである請求項1から3のいずれかに記載のガラス容器又はガラス容器の製造方法。
【請求項5】
上記加熱工程
後の上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に蒸留水7.9mLを注入して、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を121℃で1時間加熱したときに、上記ガラス容器または
上記ガラス容器中間品から溶出するナトリウム濃度が1.30ppm以下である請求項1から4のいずれかに記載のガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルカリ成分の溶出が少ないガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
バイアルのようなガラス容器の原料として、化学的耐久性に優れたホウケイ酸ガラスが多く用いられている。ホウケイ酸ガラスは、ガラス管として成形されてガラス容器の原材料に供される。ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを製造するには、高温の炎による加熱によってガラス管にバイアルの口部及び底部が成形される。ガラス管から底部が成形される工程において、ガラス管が加熱されることによりガラス管から揮発したアルカリ成分が、特に底部近傍の内面に凝縮して劣化層を生じる。このような劣化層から、バイアル中の医薬品などにアルカリ成分が溶出する。これに対して、欧米局方やISO4802-1又はISO4802-2では、アルカリ成分の溶出基準が定められている。
【0003】
アルカリ成分の溶出を低下させる方法として、劣化層に存在するアルカリ成分と硫酸塩とを反応させて硫酸ソーダ(Na2SO4)とし、その硫酸ソーダを水洗により除去する硫安処理法や、バイアル内面をシリカ(SiO2)薄膜で覆う化学蒸着法(CVD法)が知られている(特許文献1参照)。また、ガラス管から成形されたバイアルを回転させながら、バイアルの内面に生じた劣化層に対して、ポイントバーナーによる酸素‐ガス炎をファイアブラストすることによって、劣化層が除去されるためにアルカリ成分の溶出が低下されることが知られている(特許文献2,3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特公平6-76233号公報
【文献】国際公開第2006/123621号公報
【文献】特開2010-269973号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
バイアルからアルカリ成分などが溶出することによって、バイアルに貯蔵された液体のpHが変化するなどの問題が生じる。したがって、バイアルは、ガラス内に含まれる物質が溶出しないものであることが望ましい。
【0006】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラス容器又はガラス容器中間品からのアルカリ成分の溶出量を減少できる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1) 本発明に係るガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法は、ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含む。上記加熱工程における少なくとも冷却のときに、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に、加熱された金属材を配置する。
【0008】
(2) 本発明に係るガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法は、ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含む。上記加熱工程において、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に金属材を配置して加熱した後、冷却する。
【0009】
(3) 好ましくは、上記金属材は、シート形状である。
【0010】
(4) 好ましくは、上記金属材は、アルミニウムを主成分とするものである。
【0011】
(5) 好ましくは、上記ナトリウム濃度が1.30ppm以下である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ガラス容器又はガラス容器中間品からのアルカリ成分の溶出量を減少できる。
【0013】
また、本発明によれば、金属材又は金属材に近接しているガラス容器最表面が正極の性質を帯び、表面に存在するナトリウムイオンやカルシウムイオン等のアルカリイオンが反発することで、ガラス中を移動することが原理として考えられる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】
図1は、バイアル10の成形工程を説明するための図である。
【
図2】
図2は、バイアル10の成形工程を説明するための図である。
【
図3】
図3は、バイアル10の加熱工程を説明するための図である。
【
図4】
図4は、実施例1-8、及び比較例1-8におけるナトリウム溶出量(ppm)を示す棒グラフである。
【
図5】
図5は、実施例9-14、及び比較例9-11におけるナトリウム溶出量(ppm)を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。
【0016】
[バイアル10]
図3に示されるように、バイアル10は、使用に際して下側となる位置から順に底部11、側面部12及び口部13を有し、内側に内部空間14を有する容器である。バイアル10は、底部11において閉塞されている。バイアル10は、口部13の端部において開口する。口部13の内径は、内部空間14の内径より狭い。バイアル10は、ガラス管20が加熱加工されることにより成形される。バイアル10は、例えば、医薬や、血液や細胞懸濁液などの生体試料、液剤などを保管などするために、これらを内部に貯留することのできる容器である。バイアルは、ガラス容器の一例であるが、ガラス容器としては、バイアルのほか、アンプル、シリンジなどが挙げられる。また、ガラス容器中間品とは、ガラス容器の成形工程の途中で得られるものであり、例えばバイアル10の底部11のみが形成されており口部13が形成されていないものである。
【0017】
ガラス管20の主たる原料は、ホウケイ酸ガラスである。ホウケイ酸ガラスは、シリカ(SiO2)、酸化ホウ素(B2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ナトリウム(Na2O)、酸化カリウム(K2O)、酸化カルシウム(CaO)、酸化鉄、酸化バリウムなどの酸化物を主に含有する。
【0018】
加熱工程において用いられる金属材の主成分としては、アルミニウム、ステンレス、鉄、白金、チタン、モリブデンなどであるが、好ましくはアルミニウム材である。金属材は、シート形状、粉末状、ウール状、コイル形状、ブロック形状、パイプ形状、ロッド形状などの形態が好ましく、バイアル10の内部空間14に収容可能であって、口部13を通じて内部空間14へ挿入しやすく、且つ内部空間14から取り出しやすい形状であることが好ましい。また、バイアル10の内部空間14において、表面積が大きくなりやすいものが好ましい。これらのことから、シート形状若しくはパイプ形状であることが特に好ましい。
【0019】
[バイアル10の製造方法]
バイアル10の製造方法は、バイアル成形工程及び加熱工程を含む。バイアル成形工程は、バイアル10の形状をガラス管20から加工して成形する工程である。加熱工程は、バイアル10を加熱した後、冷却する工程である。
【0020】
図1(A)に示されるように、ガラス管20を、その軸線方向が鉛直方向(
図1における上下方向)となるように固定して、下端側にバーナー61の炎を当ててガラス管20を予備加熱する。そして、
図1(B)に示されるように、予備加熱された下端側に成形治具62を当てて口部13を形成する。具体的には、成形治具62によって、ガラス管20の外径を狭めるようにガラス管20の下端を絞り込む。
【0021】
図2(A)に示されるように、バーナー61に対してガラス管20が鉛直方向(
図2における上下方向)へ相対移動されて、ガラス管20に対してバーナー61の炎が当てられる。このバーナー61の炎によって、口部13が形成されたガラス管20の上端側が焼き切られると共に、焼き切られた箇所に底部11が形成される。これにより、
図2(B)に示されるように、口部13及び底部11を有する1個のバイアル10が形成される。なお、この成形工程は、ガラス管20の軸線方向が水平方向となるように固定されて行われてもよい。
【0022】
成形工程において、ガラス管20を構成するホウケイ酸ガラスからNaBO2及び/又はHBO2等のアルカリホウ酸塩が加熱により揮発する。揮発したアルカリホウ酸塩は、成形されたバイアル10の内面15における底部11近傍で凝縮する。凝縮したアルカリホウ酸塩は、底部11近傍のホウケイ酸ガラスと反応し、底部11近傍の側面部12に劣化層が生じる。劣化層において、アルカリ成分が溶出しやすい。
【0023】
加熱工程において、バイアル10は所定の温度まで加熱された後、冷却される。加熱工程は、成形工程によって成形されて室温まで冷却されていないバイアル10に対して行われてもよいし、成形工程後に室温まで冷却されたり、日数が経過されたりしたバイアル10に対して行われてもよい。バイアル10の加熱は、例えば、加熱炉にバイアル10が収容されて行われる。バイアル10の加熱は、例えば、加熱炉内の保持温度が、400℃から700℃の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは、570℃から680℃の範囲内であり、特に好ましくは、625℃から675℃の範囲内である。加熱炉内を上記温度範囲に維持する時間は、1分間から60分間の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは、5分間から40分間の範囲内であり、特に好ましくは、10分間から30分間の範囲内である。
【0024】
冷却は、例えば、加熱炉から取り出されたバイアル10が室温(約25℃)に放置されることにより行われる。アルミニウム材30は、少なくとも、バイアル10が冷却されるときに、
図3に示されるように、バイアル10の内部空間14に配置される。アルミニウム材30は、内部空間14において底部11及び側面部12に接触しないように、口部13から吊り下げ等されることが好ましい。内部空間14にアルミニウム材30が配置されたバイアル10は、口部13が開放されていても閉じられていてもよい。また、内部空間14に配置されるアルミニウム材30は、予め加熱されていることが好ましい。アルミニウム材30の加熱温度は、400℃から700℃の範囲内であることが好ましくは、更に好ましくは、570℃から680℃の範囲内であり、特に好ましくは、625℃から675℃の範囲内である。
【0025】
また、アルミニウム材30は、バイアル10を加熱するときに内部空間14に配置していてもよい。この場合、内部空間14にアルミニウム材30が配置されたバイアル10が加熱炉において加熱された後、加熱炉からアルミニウム材30と共にバイアル10が取り出されて室温で冷却される。
【実施例】
【0026】
以下、本発明の実施例が示される。
【0027】
[バイアル10]
標準的な縦型成形機を用いて、ホウケイ酸ガラス製のガラス管20を加熱して、底部11の外径が23mm、口部13の内径が12.5mm、全長が35mm、内部空間14における充填量が7.9mLのバイアル10を成形した。なお、成形されたバイアル10は、加熱によるアニール処理を行っていない。
【0028】
[実施例1-6]
成形したバイアル10の内部空間14に、0.15gのアルミニウム箔を配置して、加熱炉(モトヤマ社製:SK-2030D)に入れて、保持温度を625℃又は675℃とし、バイアル10を保持温度の加熱炉内に維持する時間を10分間、20分間、又は30分間とした。加熱後のバイアル10を室温(25℃)に放置して室温まで冷却して実施例1~6に係る各バイアル10を得た。
【0029】
[実施例7-8]
加熱炉における保持時間を625℃又は675℃、維持時間を30分間として、加熱炉に入れたバイアル10の内部空間14にはアルミニウム箔を配置せず、加熱炉から取り出して室温で冷却するときに、バイアル10の内部空間14に予め625℃又は675℃に加熱したアルミニウム箔を配置して冷却し、実施例7-8に係るバイアル10を得た。
【0030】
[実施例9-17]
成形したバイアル10の内部空間に配置するアルミニウム箔の重量を0.15g、0.30g、又は0.60gとし、加熱炉における保持温度を640℃としたほかは、実施例1-3と同様にして実施例9-17に係るバイアル10を得た。
【0031】
[比較例1-6]
加熱炉に入れるバイアル10の内部空間14にアルミニウム箔を配置していない点を除いて、実施例1-6と同じ保持温度、維持時間として比較例1-6に係るバイアル10を得た。
【0032】
[比較例7-8]
加熱炉における保持時間を625℃又は675℃、維持時間を30分間として、加熱炉に入れたバイアル10の内部空間14にはアルミニウム箔を配置せず、加熱炉から取り出して室温で冷却するときに、バイアル10の内部空間14に室温に放置したアルミニウム箔を配置して冷却し、比較例7に係るバイアル10を得た。
【0033】
[比較例9-11]
加熱炉における保持温度を640℃としたほかは、比較例1-3と同様にして比較例9-11に係るバイアル10を得た。
【0034】
[メチレンブルー染色]
実施例1-6、及び比較例1-6のバイアル10の内部空間14に、0.1重量/重量%のメチレンブルー溶液を満たして24時間静置した。次いで、バイアル10の内部からメチレンブルー溶液を排出し、バイアル10を蒸留水で洗浄した。洗浄したバイアル10を、空気乾燥した。メチレンブルーは劣化層に吸着し、バイアル内表面の劣化層がメチレンブルーにより着色される。劣化層は、底部11近傍の側面部12に生じ易いので、各バイアル10の底部11付近の側面部12を目視観察して、染色の有無を判定した。
その結果、比較例1-5に係る各バイアル10の底部11付近の側面部12において染色が確認された。一方で、実施例1-6、及び比較例6に係る各バイアル10の底部11付近の側面部12には染色が確認できなかった。
【0035】
[GD-OES表面分析]
上記メチレンブルー染色による結果で、特に実施例1-6に係る各バイアル10について底部11付近の側面部12における劣化領域の消失が示唆されたため、グロー放電発光分析法(GD-OES)により表面元素の分析を行った。各バイアルについて、底から3mm及び16mmの部分で切断し、リング状に切り出した。切り出したリング状のサンプルよりおおよそ、13mm×15mm程度のサンプルを作成し、当該サンプルをグロー放電発光分析装置(HORIBA社製:型番GD-Profiler2)で測定した。測定結果から、実施例1-6のサンプルにおいて表面近くの組成がケイ素リッチであることが確認された。
【0036】
[ナトリウム溶出量]
実施例1-17、及び比較例1-11に係る各バイアル10についてナトリウム溶出量を測定した。各バイアル10内に、蒸留水7.9mLを注入して、121℃で1時間加熱した後、原子吸光光度計(日立社製:ZA3300)にて、バイアル10内の液中に含まれるナトリウム量(ppm=mg/L)を定量した。
実施例1-8、及び比較例1-8におけるナトリウム溶出量(ppm)を
図4に棒グラフで示し、実施例9-17、及び比較例9-11におけるナトリウム溶出量(ppm)
を
図5に棒グラフで示す。
【0037】
【0038】
表1に示されるように、実施例1-6に係る各バイアル10から溶出したナトリウム濃度は、加熱工程における条件が同じである比較例1-6に係る各バイアル10から溶出したナトリウム濃度と比較して低減されていた。
また、実施例7-8に係る各バイアル10から溶出したナトリウム濃度は、加熱工程における条件が同じであり、且つアルミ箔の予熱を行っていない比較例7-8に係る各バイアル10から溶出したナトリウム濃度と比較して低減されていた。
また、実施例2-6に係る各バイアル10から溶出したナトリウム濃度は、1.30ppm以下であり、また、欧州薬局方で定められた基準値に対して70.0%以下であった。これに対して、比較例1-6に各バイアル10から溶出したナトリウム濃度は、1.30ppm以上であり、また、欧州薬局方で定められた基準値に対して70.0%以下であった。
また、実施例9-17に係る各バイアル10から溶出したナトリウム濃度は、加熱工程における条件が同じである比較例9-11に係る各バイアル10から溶出したナトリウム濃度と比較して低減されていた。
【符号の説明】
【0039】
10・・・バイアル
20・・・ガラス管
30・・・アルミニウム材