特許 7432570 改良された化学的および機械的耐久性を有するガラス組成物

(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】2024-02-07

(45)【発行日】2024-02-16

(54)【発明の名称】改良された化学的および機械的耐久性を有するガラス組成物

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/087 20060101AFI20240208BHJP

   C03C 3/091 20060101ALI20240208BHJP

   C03C 21/00 20060101ALI20240208BHJP

   A61J 1/05 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

C03C3/087

C03C3/091

C03C21/00 101

A61J1/05 311

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021179536

(22)【出願日】2021-11-02

(62)【分割の表示】P 2020030208の分割

【原出願日】2012-10-25

(65)【公開番号】P2022009932

(43)【公開日】2022-01-14

【審査請求日】2021-12-02

(31)【優先権主張番号】61/551,163

(32)【優先日】2011-10-25

(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

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(72)【発明者】

【氏名】ポール スティーヴン ダニエルソン

(72)【発明者】

【氏名】スティーヴン エドワード デマルティーノ

(72)【発明者】

【氏名】メリンダ アン ドレイク

(72)【発明者】

【氏名】ロバート マイケル モリーナ

(72)【発明者】

【氏名】サントナ パル

(72)【発明者】

【氏名】ロバート アンソニー シャウト

【審査官】宮脇 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２４１０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１６９５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２０６４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９００３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０３１５００２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０１７１７１８９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１４２８９６８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ １／００ － １４／００

Ｃ０３Ｃ ２１／００

Ａ６１Ｊ １／００ － １／２２

Ｂ６７Ｂ １／００ － ７／９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

７２モル％以上かつ７８モル％以下のＳｉＯ_２と、
Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３であって、Ｘは５モル％以上かつ７モル％以下である、Ａｌ_２Ｏ_３と、
Ｙモル％のアルカリ酸化物であって、Ｙは１８モル％以下であり、前記アルカリ酸化物は８モル％超の量のＮａ_２Ｏと０．０１モル％以上かつ３．０モル％以下の量のＫ_２Ｏを含む、前記アルカリ酸化物と、
ＭｇＯおよびＣａＯであって、ＣａＯは１.０モル％までの量で存在し、（ＣａＯ（モル％）／（ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）） ）比は０．５以下である、ＭｇＯおよびＣａＯと、を含むガラス容器であって、
ＩＳＯ７１９に準じた少なくともＨＧＢ２の耐加水分解性を有し、前記ガラス容器中のＢ_２Ｏ_３の濃度（モル％）対（Ｙモル％－Ｘモル％）の比は、０．３以下であることを特徴とするガラス容器。

【請求項2】

７２モル％以上かつ７８モル％以下のＳｉＯ_２と、
４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、前記アルカリ土類酸化物はＭｇＯおよびＣａＯの両方を含み、（ＣａＯ（モル％）／（ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）） ）比は０．５以下である、前記アルカリ土類酸化物と、
Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３であって、Ｘは５モル％以上かつ７モル％以下である、Ａｌ_２Ｏ_３と、
Ｙモル％のアルカリ酸化物であって、Ｙは１８モル％以下であり、前記アルカリ酸化物は８モル％超の量のＮａ_２Ｏと０．０１モル％以上かつ３．０モル％以下の量のＫ_２Ｏを含む、前記アルカリ酸化物と、を含むガラス容器であって、
４５０℃以下の温度で１６μｍ^２／ｈｒ超の閾値拡散率を有し、前記ガラス容器中のＢ_２Ｏ_３の濃度（モル％）対（Ｙモル％－Ｘモル％）の比は、０．３以下であることを特徴とするガラス容器。

【請求項3】

７２モル％以上かつ７８モル％以下のＳｉＯ_２と、
ＭｇＯおよびＣａＯの両方を含むアルカリ土類酸化物であって、ＣａＯは１.０モル％までの量で存在し、（ＣａＯ（モル％）／（ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）） ）比は０．５以下である、前記アルカリ土類酸化物と、
Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３であって、Ｘは５モル％以上かつ７モル％以下である、Ａｌ_２Ｏ_３と、
Ｙモル％のアルカリ酸化物であって、Ｙは１８モル％以下であり、前記アルカリ酸化物は８モル％超の量のＮａ_２Ｏと０．０１モル％～１．０モル％のＫ_２Ｏを含むアルカリ酸化物と、を含むガラス容器であって、前記ガラス容器中のＢ_２Ｏ_３の濃度（モル％）対（Ｙモル％－Ｘモル％）の比は、０．３以下であることを特徴とするガラス容器。

【請求項4】

Ｙ：Ｘの比は１超である、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項5】

Ｙ：Ｘの比は２未満である、請求項４記載のガラス容器。

【請求項6】

Ｙ：Ｘの比は０．９以上かつ２未満である、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項7】

さらに、４モル％～８モル％のアルカリ土類酸化物を含む、請求項１又は３に記載のガラス容器。

【請求項8】

前記ガラス容器は、ホウ素及びホウ素化合物を含まない、請求項１～７のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項9】

前記ガラス容器は、０．０１モル％以上かつ４モル％以下のＢ_２Ｏ_３を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項10】

前記ガラス容器は、１３モル％以下のＮａ_２Ｏを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項11】

さらに、１０μｍ以上の層深さを有する圧縮応力層を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項12】

前記ガラス容器は、２５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項13】

前記表面圧縮応力は、３５０ＭＰａ以上である、請求項１２に記載のガラス容器。

【請求項14】

前記ガラス容器は、イオン交換により強化されている、請求項１～１３のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項15】

４５０℃以下の温度で２０μｍ^２／ｈｒ超の閾値拡散率を有する、請求項１～１４のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項16】

前記ガラス容器は、ＩＳＯ７２０に準じた少なくともＨＧＡ２の耐加水分解性を有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項17】

前記ガラス容器は、ＩＳＯ７１９に準じた少なくともＨＧＢ２の耐加水分解性を有する、請求項１～１６のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項18】

前記ガラス容器は、ＤＩＮ１２１１６に準じた少なくともクラスＳ３の耐酸性を有する、請求項１～１７のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項19】

前記ガラス容器は、少なくともクラスＡ２のＩＳＯ６９５に準じた耐塩基性を有する、請求項１～１８のいずれか一項に記載のガラス容器。

【請求項20】

前記ガラス容器は、医薬品パッケージである、請求項１～１９のいずれか一項に記載のガラス容器。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本発明は、全体が参照により本明細書に援用されている、「Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ」という名称の２０１１年１０月２５日出願の米国仮特許出願第６１／５５１，１６３号明細書（代理人整理番号ＳＰ１１－２４０Ｐ）に対する優先権を請求するものである。

【技術分野】

【0002】

本明細書は概して、ガラス組成物に関し、より具体的には医薬品包装において使用するのに好適である化学的および機械的耐久性を有するガラス組成物に関する。

【背景技術】

【0003】

歴史的に、ガラスは、他の材料に比べて密閉性、光学的透明度および優れた化学的耐久性があることから、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、医薬品包装において使用されるガラスは、中に収納される医薬組成物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有していなければならない。好適な化学的耐久性を有するガラスとしては、化学的耐久性が歴史的に証明されているＡＳＴＭ規格「タイプ１Ｂ」ガラス組成物中に入るガラス組成物がある。

【0004】

しかしながら、このような利用分野のためのガラスの使用は、ガラスの機械的性能により限定される。具体的には、医薬品業界において、ガラスの破損は、破損したパッケージがエンドユーザーを負傷させる場合があるため、エンドユーザーにとって安全上の懸念事項である。充填ライン内での破損では、近くにある未破損の容器も破損した容器由来の破片を含み得ることから廃棄する必要があるため、医薬品メーカーにとって破損は費用のかかることとなり得る。破損が起こると、充填ラインを減速または停止させることも必要となり得、歩留りは低下する。さらに、破損の結果として、活性薬物製品は失われ、コスト増加を招く。さらに、非壊滅的破損（すなわちガラスに亀裂が入っているものの壊れていない場合）は、中味の無菌性を失わせ、今度はコストのかかる製品リコールを結果としてもたらし得る。

【0005】

ガラスパッケージの機械的耐久性を改善させるための１つのアプローチは、ガラスパッケージを熱的に焼戻しすることである。熱的焼戻しは、成形後の急冷中に表面圧縮応力を誘発することによってガラスを強化する。この技術は、平坦な幾何形状を有するガラス物品（例えば窓）、厚み２ｍｍ超のガラス物品および高い熱膨張を有するガラス組成物については良好に機能する。しかしながら、医薬品ガラスパッケージは典型的に複雑な幾何形状（バイアル、管状、アンプルなど）、薄い壁（約１～１．５ｍｍ）を有し、低膨張ガラス（３０～５５×１０^－７Ｋ^－１）から生産されており、これはガラス製医薬品パッケージを熱的焼戻しによる強化に不適なものにしている。

【0006】

化学的焼戻しも同様に、表面圧縮応力を導入することによってガラスを強化する。応力は、溶融塩浴内に物品を沈めることにより導入される。ガラス由来のイオンは溶融塩由来のより大きなイオンによって置換されることから、ガラスの表面内に圧縮応力が誘発される。化学的焼戻しの利点は、複雑な幾何形状、薄いサンプル上で使用でき、ガラス基板の熱膨張特性に対する感応性が比較的低いという点にある。しかしながら、化学的焼戻しに対する感受性がわずかであるガラス組成物は、化学的耐久性が低く、その逆も成り立つ。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、ガラス製医薬品パッケージおよび類似の利用分野において使用するための、化学的耐久性を有しかつイオン交換による化学的強化に対する感受性を有するガラス組成物に対するニーズが存在する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

１つの実施形態によると、ガラス組成物は、約７０モル％超の濃度のＳｉＯ_２とＹモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス組成物は、ホウ素およびホウ素化合物を含まなくてもよい。

【0009】

別の実施形態によると、ガラス組成物は、約６８モル％超のＳｉＯ_２と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物と、Ｂ_２Ｏ_３とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。（Ｂ_２Ｏ_３（モル％）／（Ｙモル％－Ｘモル％））比は０超の０．３未満であってよい。

【0010】

さらに別の実施形態において、ガラス物品は、ＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。ガラス物品は、約８モル％超のＮａ_２Ｏおよび約４モル％未満のＢ_２Ｏ_３を含み得る。

【0011】

さらに別の実施形態において、ガラス製医薬品パッケージは、約７０モル％超の量のＳｉＯ_２と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス製医薬品パッケージ中のＢ_２Ｏ_３の濃度（モル％）の（Ｙモル％－Ｘモル％）に対する比は、０．３未満であってよい。ガラス製医薬品パッケージは、ＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。

【0012】

別の実施形態において、ガラス組成物は、約７０モル％～約８０モル％のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。Ｙ：Ｘ比は、１超であり、ガラス組成物はホウ素およびホウ素化合物を含んでいなくてもよい。

【0013】

さらに別の実施形態において、ガラス組成物は、約７２モル％～約７８モル％のＳｉＯ_２と、約４モル％～約８モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ土類酸化物の量は、約４モル％以上かつ約８モル％以下であってよい。アルカリ酸化物は、約９モル％以上かつ約１５モル％以下の量でＮａ_２Ｏを含み得る。Ｙ：Ｘの比は１超であってよい。ガラス組成物はホウ素およびホウ素化合物を含んでいなくてもよい。

【0014】

さらに別の実施形態において、ガラス組成物は、約６８モル％～約８０モル％のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス組成物はＢ_２Ｏ_３も含み得る。（Ｂ_２Ｏ_３（モル％）／（Ｙモル％－Ｘモル％））比は０超で０．３未満であってよく、Ｙ：Ｘの比は１超であってよい。

【0015】

別の実施形態において、ガラス組成物は約７０モル％～約８０モル％のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ土類酸化物は、約０．１モル％以上かつ約１．０モル％以下の量でＣａＯを含み得る。Ｘは約２モル％以上かつ約１０モル％以下であってよい。アルカリ酸化物は、約０．０１モル％～約１．０モル％のＫ_２Ｏを含み得る。Ｙ：Ｘの比は１超であってよい。ガラス組成物はホウ素およびホウ素化合物を含んでいなくてもよい。

【0016】

さらに別の実施形態において、ガラス組成物は、約７０モル％以上かつ約８０モル％以下の量のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス組成物中のＢ_２Ｏ_３の濃度（モル％）の（Ｙモル％－Ｘモル％）に対する比は０．３未満であってよい。Ｙ：Ｘ比は１超であってよい。

【0017】

別の実施形態において、ガラス物品は、ＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。ガラス物品は同様に、４５０℃以下の温度で１６μｍ^２／ｈｒ超の閾値拡散率を有し得る。

【0018】

さらに別の実施形態において、ガラス物品は、ＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。ガラス物品は、２５μｍ超の層深さと３５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力も有し得る。ガラス物品は、イオン交換により強化されてもよく、イオン交換による強化には、４５０℃以下の温度で５時間以下の時間、溶融塩浴中でガラス物品を処理することが含まれていてもよい。

【0019】

追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明中に明記されており、ある程度、当業者にはこの説明から直ちに明らかとなるか、あるいは、以下の詳細な説明、クレームならびに添付図面を含めた本明細書中に記載の実施形態を実施することによって認識される。

【0020】

以上の一般的説明および以下の詳細な説明の両方共がさまざまな実施形態を記述しており、請求対象の主題の内容および特徴を理解するための概観または枠組を提供するように意図されているということを理解すべきである。添付図面は、さまざまな実施形態をさらに理解できるようにするために含み入れられ、本明細書内に組込まれその一部分を構成している。図面は、本明細書中に記載のさまざまな実施形態を例証し、明細書と共に、請求対象の主題の原則および運用を説明するのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物のアルカリ酸化物対アルミナの比（ｘ軸）と歪点、焼鈍点および軟化点（ｙ軸）との間の関係をグラフで表している。

【図2】本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物のアルカリ酸化物対アルミナの比（ｘ軸）と最大圧縮応力および応力変化（ｙ軸）との間の関係をグラフで表している。

【図3】本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物のアルカリ酸化物対アルミナの比（ｘ軸）とＩＳＯ７２０規格から決定した耐加水分解性（ｙ軸）との間の関係をグラフで表している。

【図4】本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物について、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比（ｘ軸）の関数としての拡散率Ｄ（ｙ軸）を、グラフで表している。

【図5】本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物について、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比（ｘ軸）の関数としての最大圧縮応力（ｙ軸）を、グラフで表している。

【図6】本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物について、（Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３））比（ｘ軸）の関数としての拡散率Ｄ（ｙ軸）を、グラフで表している。

【図7】本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物について、（Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３））比（ｘ軸）の関数としての、ＩＳＯ７２０規格から決定される耐加水分解性率（ｙ軸）を、グラフで表している。

【発明を実施するための形態】

【0022】

ここで、改良された化学的および機械的耐久性を示すガラス組成物のさまざまな実施形態を詳しく参照する。このようなガラス組成物は、非限定的に医薬品包装材料としての使用を含めたさまざまな利用分野における使用に好適である。ガラス組成物は同様に、化学的に強化されて、ガラスに増大した機械的耐久性を付与してもよい。本明細書中に記載のガラス組成物は概して、ガラス組成物に対して化学的耐久性を付与する量でシリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、アルカリ土類酸化物（例えばＭｇＯおよび／またはＣａＯ）およびアルカリ酸化物（例えばＮａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏ）を含み得る。さらにガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物は、イオン交換によるガラス組成物の化学的強化を促す。ガラス組成物のさまざまな実施形態が本明細書中に記載されており、具体的実施例を参照してさらに例証される。

【0023】

本明細書中で使用する「軟化点」という用語は、ガラス組成物の粘度が１×１０^７．６ポアズである温度を意味する。

【0024】

本明細書中で使用する「焼鈍点」という用語は、ガラス組成物の粘度が１×１０^１３ポアズとなる温度を意味する。

【0025】

本明細書中で使用する「歪点」および「Ｔ_{ｓｔｒａｉｎ}」という用語は、ガラス組成物の粘度が３×１０^１４ポアズである温度を意味する。

【0026】

本明細書中で使用する「ＣＴＥ」という用語は、およそ室温（ＲＴ）～約３００℃までの温度範囲にわたるガラス組成物の熱膨張係数を意味する。

【0027】

本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態において、構成成分（例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３など）の濃度は、別段の規定のないかぎり、酸化物に基づくモル百分率（モル％）単位で規定される。

【0028】

ガラス組成物の特定の構成成分の濃度および／または不在を記述するために使用される場合の「～を含まない」および「～を実質的に含まない」という用語は、その構成成分が意図的にガラス組成物に添加され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％未満の量で汚染物質または不定要素としての微量の構成成分を含有し得る。

【0029】

本明細書中で使用される「化学的耐久性」という用語は、規定の化学的条件に曝露された場合に劣化に耐えることのできるガラス組成物の能力を意味する。具体的には、本明細書中に記載のガラス組成物の化学的耐久性は、３つの実証された材料試験規格、すなわち、「Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｇｌａｓｓ－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｔｔａｃｋ ｂｙ ａ ｂｏｉｌｉｎｇ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ － Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」という題の２００１年３月付けＤＩＮ１２１１６；「Ｇｌａｓｓ－－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｔｔａｃｋ ｂｙ ａ ｂｏｉｌｉｎｇ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ａｌｋａｌｉ－－Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」という題のＩＳＯ６９５：１９９１；および「Ｇｌａｓｓ－－Ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｇｒａｉｎｓ ａｔ １２１ ｄｅｇｒｅｅｓ Ｃ－－Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」という題のＩＳＯ７２０：１９８５に準じて査定された。ガラスの化学的耐久性は同様に、上述の規格に加えて、ＩＳＯ７１９：１９８５「Ｇｌａｓｓ－－Ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｇｒａｉｎｓ ａｔ ９８ ｄｅｇｒｅｅｓ Ｃ－－Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」に準じて査定されてもよい。ＩＳＯ７１９規格はＩＳＯ７２０規格よりも厳格度の低いバージョンであり、そのためＩＳＯ７２０規格の規定の分類に適合するガラスはＩＳＯ７１９規格の対応する分類にも適合するものと考えられている。各規格に付随する分類については、本明細書中でさらに詳しく説明する。

【0030】

本明細書中に記載のガラス組成物は概して、ＳｉＯ_２と１つまたは複数のアルカリ酸化物、例えばＮａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏとの組合せを含み得るアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物である。ガラス組成物は同様に、Ａｌ_２Ｏ_３と少なくとも１つのアルカリ土類酸化物をも含み得る。一部の実施形態において、ガラス組成物はホウ素およびホウ素を含有する化合物を含んでいなくてもよい。ガラス組成物は化学的劣化に対する耐性を有し、イオン交換による化学的強化にも好適である。一部の実施形態において、ガラス組成物はさらに少量の１つまたは複数の追加の酸化物、例えばＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ａｓ_２Ｏ_３などを含み得る。これらの構成成分は、清澄剤としておよび／またはガラス組成物の化学的耐久性をさらに増強するために添加されてもよい。

【0031】

本明細書に記載のガラス組成物の実施形態において、ＳｉＯ_２は組成物の最大の成分であり、そのため、結果として得られるガラス網状組織の主要成分である。ＳｉＯ_２はガラスの化学的耐久性、詳細にはガラス組成物の酸中での分解に対する耐性、およびガラス組成物の水中での分解に対する耐性を増強する。したがって、高いＳｉＯ_２濃度が概して所望される。しかしながら、ＳｉＯ_２含有量が過度に高い場合、ＳｉＯ_２の濃度が高くなるとガラスの溶融難度が増し今度はガラスの成形性に不利な影響を及ぼすことからガラスの成形性は低下し得る。本明細書中に記載の実施形態において、ガラス組成物は概して６７モル％以上かつ約８０モル％以下、さらには７８モル％以下の量でＳｉＯ_２を含む。一部の実施形態において、ガラス組成物中のＳｉＯ_２の量は、約６８モル％超、約６９モル％超さらには約７０モル％超であってよい。他の一部の実施形態において、ガラス組成物中のＳｉＯ_２の量は、７２モル％超、７３モル％超、さらには７４モル％超であってよい。例えば、一部の実施形態において、ガラス組成物は約６８モル％～約８０モル％、さらには約７８モル％までのＳｉＯ_２を含み得る。他の一部の実施形態において、ガラス組成物は、約６９モル％～約８０モル％、さらには約７８モル％までのＳｉＯ_２を含み得る。他の一部の実施形態において、ガラス組成物は約７０モル％～約８０モル％、さらには約７８モル％までのＳｉＯ_２を含み得る。さらに他の実施形態において、ガラス組成物は、７０モル％以上かつ７８モル％以下の量でＳｉＯ_２を含む。一部の実施形態において、ＳｉＯ_２は、約７２モル％～約７８モル％の量でガラス組成物中に存在し得る。他の一部の実施形態において、ＳｉＯ_２はガラス組成物中に約７３モル％～約７８モル％の量で存在し得る。他の実施形態において、ＳｉＯ_２は、約７４モル％～約７８モル％の量でガラス組成物中に存在し得る。さらなる他の実施形態において、ＳｉＯ_２は、約７０モル％～約７６モル％の量でガラス組成物中に存在し得る。

【0032】

本明細書中に記載のガラス組成物はさらにＡｌ_２Ｏ_３を含み得る。Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラス組成物中に存在するＮａ_２Ｏなどのアルカリ酸化物と共に、イオン交換による強化に対するガラスの感受性を改善する。本明細書中に記載の実施形態において、Ａｌ_２Ｏ_３は、Ｘモル％でガラス組成物中に存在し、一方アルカリ酸化物はガラス組成物中にＹモル％で存在する。本明細書中に記載のガラス組成物中のＹ：Ｘ比は、前述のイオン交換による強化に対する感受性を促す目的で、１超である。具体的には、ガラス組成物の拡散係数つまり拡散率Ｄはイオン交換中にアルカリイオンがガラス表面内に浸透する速度と関係する。約０．９超さらには約１超のＹ：Ｘ比を有するガラスは、０．９未満のＹ：Ｘ比を有するガラスよりも大きい拡散率を有する。アルカリイオンがより大きい拡散率を有しているガラスは、アルカリイオンがより低い拡散率を有しているガラスに比べて、所与のイオン交換時間およびイオン交換温度についてより大きい層深さを得ることができる。さらに、Ｙ：Ｘ比が増大するにつれて、ガラスの歪点、焼鈍点および軟化点は低下し、こうしてガラスはより容易に成形可能になる。さらに、所与のイオン交換時間およびイオン交換温度について、約０．９超で２以下のＹ：Ｘ比を有するガラス中で誘発される圧縮応力は概して、Ｙ：Ｘ比が０．９未満または２超であるガラス中で生成されるものよりも大きい。したがって、一部の実施形態では、Ｙ：Ｘ比は０．９超、さらには１超でさえある。一部の実施形態において、Ｙ：Ｘ比は０．９超、さらには１超で、かつ約２以下である。さらに他の実施形態では、Ｙ：Ｘ比は、規定のイオン交換時間および規定のイオン交換温度についてガラス中で誘発される圧縮応力の量を最大限にするため、約１．３以上かつ約２．０以下であってよい。

【0033】

しかしながら、ガラス組成物中のＡｌ_２Ｏ_３の量が過度に高い場合、酸攻撃に対するガラス組成物の耐性は低下する。したがって本明細書中に記載のガラス組成物は概して、約２モル％以上かつ約１０モル％以下の量でＡｌ_２Ｏ_３を含む。一部の実施形態において、ガラス組成物中のＡｌ_２Ｏ_３の量は、約４モル％以上かつ約８モル％以下である。他の一部の実施形態において、ガラス組成物中のＡｌ_２Ｏ_３の量は、約５モル％以上～約７モル％以下である。一部の他の実施形態において、ガラス組成物中のＡｌ_２Ｏ_３の量は、約６モル％以上～約８モル％以下である。さらに他の実施形態において、ガラス組成物中のＡｌ_２Ｏ_３の量は、約５モル％以上～約６モル％以下である。

【0034】

ガラス組成物は同様に、Ｎａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏなどの１つまたは複数のアルカリ酸化物も含んでいる。アルカリ酸化物は、ガラス組成物のイオン交換能を促進し、このためガラスの化学的強化を促す。アルカリ酸化物は、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏのうちの１つまたは複数を含み得る。アルカリ酸化物は概して、Ｙモル％の合計濃度でガラス組成物中に存在する。本明細書中に記載されている一部の実施形態において、Ｙは約２モル％超かつ約１８モル％以下であってよい。一部の他の実施形態において、Ｙは、約８モル％超、約９モル％超、約１０モル％超さらには約１１モル％超であってよい。例えば、本明細書中に記載の一部の実施形態において、Ｙは約８モル％以上かつ約１８モル％以下である。さらに他の実施形態において、Ｙは、約９モル％以上かつ約１４モル％以下であってよい。

【0035】

ガラス組成物のイオン交換能は、主として、イオン交換に先立ってガラス組成物中に当初から存在するアルカリ酸化物Ｎａ_２Ｏの量よりガラス組成物に対し付与される。したがって、本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態において、ガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物は、少なくともＮａ_２Ｏを含む。具体的には、イオン交換による強化の時点でガラス組成物中に所望の圧縮強度および層深さを達成するため、ガラス組成物は、ガラス組成物の分子量に基づいて約２モル％～約１５モル％の量でＮａ_２Ｏを含む。一部の実施形態において、ガラス組成物はその分子量に基づいて少なくとも約８モル％のＮａ_２Ｏを含む。例えば、Ｎａ_２Ｏの濃度は、９モル％超、１０モル％超、さらには１１モル％超であってよい。一部の実施形態において、Ｎａ_２Ｏの濃度は９モル％以上さらには１０モル％以上であってよい。例えば、一部の実施形態において、ガラス組成物は、約９モル％以上かつ約１５モル％以下さらには約９モル％以上かつ１３モル％以下の量で、Ｎａ_２Ｏを含み得る。

【0036】

上記で指摘した通り、ガラス組成物中のアルカリ酸化物はさらにＫ_２Ｏを含み得る。ガラス組成物中に存在するＫ_２Ｏの量も同様に、ガラス組成物のイオン交換能に関係する。具体的には、ガラス組成物中に存在するＫ_２Ｏの量が増大するにつれて、イオン交換を通して得ることのできる圧縮応力は、カリウムおよびナトリウムイオンの交換の結果として減少する。したがって、ガラス組成物中に存在するＫ_２Ｏの量を制限することが望ましい。一部の実施形態において、Ｋ_２Ｏの量は０モル％以上かつ３モル％以下である。一部の実施形態において、Ｋ_２Ｏの量は、２モル％以下さらには１．０モル％以下である。ガラス組成物がＫ_２Ｏを含む実施形態において、Ｋ_２Ｏは約０．０１モル％以上かつ約３．０以下、さらには約０．０１モル％以上かつ約２．０モル％以下の濃度で存在し得る。一部の実施形態において、ガラス組成物中に存在するＫ_２Ｏの量は約０．０１モル％以上かつ約１．０モル％以下である。したがって、Ｋ_２Ｏがガラス組成物中に存在する必要はないと理解すべきである。しかしながら、Ｋ_２Ｏがガラス組成物中に含まれている場合、Ｋ_２Ｏの量は概して、ガラス組成物の分子量に基づいて約３モル％未満である。

【0037】

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大させるために、組成物中にはアルカリ土類酸化物が存在し得る。本明細書中に記載の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合計モル％は、ガラス組成物のイオン交換能を改善させるためにガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物の合計モル％よりも概して少ない。本明細書中に記載の実施形態では、ガラス組成物は概して約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物を含む。これらの実施形態の一部において、ガラス組成物中のアルカリ土類酸化物の量は、約４モル％～約８モル％、さらには約４モル％～約７モル％であってよい。

【0038】

ガラス組成物中のアルカリ土類酸化物はＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯまたはその組合せを含み得る。一部の実施形態において、アルカリ土類酸化物は、ＭｇＯ、ＣａＯまたはその組合せを含む。例えば、本明細書中に記載の実施形態において、アルカリ土類酸化物はＭｇＯを含む。ＭｇＯはガラス組成物中に、約３モル％以上かつ約８モル％以下の量で存在する。一部の実施形態において、ＭｇＯは、ガラス組成物の分子量で約３モル％以上かつ約７モル％以下、さらには４モル％以上かつ約７モル％以下の量でガラス組成物中に存在していてもよい。

【0039】

一部の実施形態では、アルカリ土類酸化物はさらにＣａＯを含み得る。これらの実施形態において、ＣａＯは、ガラス組成物の分子量で約０モル％～６モル％以下までの量でガラス組成物中に存在する。例えばガラス組成物の中に存在するＣａＯの量は、５モル％以下、４モル％以下、３モル％以下さらには２モル％以下であってよい。これらの実施形態の一部において、ＣａＯはガラス組成物中に、約０．１モル％以上かつ約１．０モル％以下の量で存在し得る。例えば、ＣａＯはガラス組成物中に、約０．２モル％以上かつ約０．７モル％以下、さらには約０．３モル％以上かつ約０．６モル％以下の量で存在し得る。

【0040】

本明細書中に記載の実施形態において、ガラス組成物は概してＭｇＯを富有する（すなわちガラス組成物中のＭｇＯの濃度は、非限定的にＣａＯを含めたガラス組成物中の他のアルカリ土類酸化物の濃度よりも高い）。ガラス組成物がＭｇＯを富有するような形でガラス組成物を形成することは、特にイオン交換による強化の後、結果として得られるガラスの耐加水分解性を改善する。その上、ＭｇＯを富有するガラス組成物は概して、他のアルカリ土類酸化物を富有する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。具体的には、ＭｇＯを富有するガラス組成物から形成されたガラスは概して、ＣａＯなどの他のアルカリ土類酸化物を富有するガラス組成物よりも大きい拡散率を有する。拡散率が大きくなれば、ガラス中により深い層深さを形成することができる。ＭｇＯ富有ガラス組成物は同様に、ＣａＯなどの他のアルカリ土類酸化物を富有するガラス組成物に比べてガラスの表面でより高い圧縮応力を達成できるようにする。さらに、概してイオン交換プロセスが進行しアルカリイオンがガラス中のより深いところに進入するにつれて、ガラスの表面で達成される最大圧縮応力が経時的に低下し得ることが理解される。しかしながら、ＭｇＯを富有するガラス組成物から形成されたガラスは、ＣａＯを富有するガラス組成物または他のアルカリ土類酸化物を富有するガラス組成物から形成されたガラス（すなわちＭｇＯが少ないガラス）に比べて圧縮応力の低下が少ない。したがって、ＭｇＯ富有ガラス組成物は、他のアルカリ土類酸化物を富有するガラスに比べて高い表面圧縮応力および大きい層深さを有するガラスを可能にする。

【0041】

本明細書中に記載されているガラス組成物中のＭｇＯのメリットを完全に実現するために、モル％単位のＣａＯの濃度とＭｇＯの濃度の合計に対するＣａＯの濃度の比率（すなわち（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））を最小限に抑えるべきであることが決定された。具体的には、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））は０．５以下であるべきであると決定された。一部の実施形態において、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））は０．３以下さらには０．２以下である。他の一部の実施形態では、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））は０．１以下でさえあってもよい。

【0042】

酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）は、所与の濃度（例えば歪、焼鈍および軟化温度）における粘度を低下させてガラスの成形性を改善するために添加してよい融剤である。しかしながら、ホウ素の添加がガラス組成物中のナトリウムおよびカリウムイオンの拡散率を著しく減少させ、このことが今度は、結果として得られるガラスのイオン交換性能に不利な影響を及ぼすことがわかっている。詳細には、ホウ素の添加が、ホウ素を含まないガラス組成物に比べて所与の層深さを達成するのに必要とされる時間を著しく増大させることが発見されている。したがって、本明細書中に記載されている一部の実施形態において、ガラス組成物に添加されるホウ素の量は、ガラス組成物のイオン交換性能を改善するために最小限に抑えられる。

【0043】

例えば、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Ｒ_２Ｏ（式中Ｒはアルカリ金属））の合計濃度とアルミナの濃度の間の差に対するＢ_２Ｏ_３の濃度の比（すなわちＢ_２Ｏ_３（モル％）／（Ｒ_２Ｏ（モル％）－Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））を制御することによって軽減されることが確定している。詳細には、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）の比が約０以上かつ約０．３未満、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率は減少せず、したがってガラス組成物のイオン交換性能が維持されることが確定している。したがって、一部の実施形態においては、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）の比は０超で０．３以下である。これらの実施形態の一部においては、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）の比は０超で０．２以下である。一部の実施形態において、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）の比は、０超で０．１５以下、さらには０．１以下である。他の一部の実施形態において、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）の比は０超で０．０５以下であってよい。Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比を０．３以下さらには０．２以下となるように維持することで、Ｂ_２Ｏ_３の含有によって、ガラスのイオン交換性能に不利な影響を及ぼすことなく、ガラス組成物の歪点、焼鈍点および軟化点を低下させることが可能になる。

【0044】

本明細書中に記載の実施形態において、ガラス組成物中のＢ_２Ｏ_３の濃度は概して、約４モル％以下、約３モル％以下、約２モル％以下さらには１モル％以下である。例えば、Ｂ_２Ｏ_３がガラス組成物中に存在する実施形態において、Ｂ_２Ｏ_３の濃度は約０．０１モル％以上かつ４モル％以下であってよい。これらの実施形態の一部において、Ｂ_２Ｏ_３の濃度は、約０．０１モル％超で３モル％以下であってよい。一部の実施形態において、Ｂ_２Ｏ_３は、約０．０１モル％以上かつ２モル％以下、さらには１．５モル％以下の量で存在し得る。あるいは、Ｂ_２Ｏ_３は、約１モル％以上かつ４モル％以下、約１モル％以上かつ３モル％以下、さらには約１モル％以上かつ２モル％以下の量で存在し得る。これらの実施形態の一部において、Ｂ_２Ｏ_３濃度は、約０．１モル％以上かつ１．０モル％以下であってよい。

【0045】

一部の実施形態では、ガラス組成物中のＢ_２Ｏ_３の濃度はガラスのイオン交換性能を損なうことなくガラスの成形特性を改善するように最小限に抑えられるものの、他の一部の実施形態では、ガラス組成物はＢ_２Ｏ_３などのホウ素およびホウ素化合物を含まない。具体的には、ホウ素およびホウ素化合物無しでガラス組成物を形成すると、圧縮応力および／または層深さの特定の値を達成するのに必要とされるプロセス時間および／または温度を削減することによりガラス組成物のイオン交換能が改善されることが確定している。

【0046】

本明細書中に記載のガラス組成物の一部の実施形態において、ガラス組成物は、非限定的にＰ_２Ｏ_５を含めたリンおよびリン含有化合物を含まない。具体的には、リンまたはリン化合物無しでガラス組成物を調合することでガラス組成物の化学的耐久性が増大することが確定している。

【0047】

ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、アルカリ酸化物およびアルカリ土類酸化物に加えて、本明細書中に記載のガラス組成物は、任意選択的にはさらに、１つまたは複数の清澄剤、例えばＳｎＯ_２、Ａｓ_２Ｏ_３および／またはＣｌ^－（ＮａＣｌなど由来）を含み得る。清澄剤がガラス組成物中に存在する場合、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いてもよい。例えば一部の実施形態において、ガラス組成物は清澄剤としてＳｎＯ_２を含み得る。これらの実施形態において、ＳｎＯ_２は、ガラス組成物中に、約０モル％以上かつ約１モル％以下の量、さらには約０．０１モル％以上かつ約０．３０モル％以下の量で存在し得る。

【0048】

さらに、本明細書中に記載のガラス組成物は、ガラス組成物の化学的耐久性をさらに改善するため１つまたは複数の追加の金属酸化物を含み得る。例えば、ガラス組成物はさらにＺｎＯ、ＴｉＯ_２またはＺｒＯ_２を含み得、その各々が化学的攻撃に対するガラス組成物の耐性をさらに改善する。これらの実施形態において、追加の金属酸化物は、約０モル％以上かつ約２モル％以下の量で存在し得る。例えば、追加の金属酸化物がＺｎＯである場合、ＺｎＯは１モル％以上かつ約２モル％以下の量で存在し得る。追加の金属酸化物がＺｒＯ_２またはＴｉＯ_２である場合、ＺｒＯ_２またはＴｉＯ_２は約１モル％以下の量で存在し得る。

【0049】

上記で指摘した通り、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的強化を促進する。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イオンは、イオン交換を促すのに充分な移動性をガラス組成物中で有している。一部の実施形態において、ガラス組成物は、１０μｍ以上の層深さを有する圧縮応力層を形成するためのイオン交換能を有する。一部の実施形態において、層深さは、約２５μｍ以上、さらには約５０μｍ以上であってよい。他の一部の実施形態において、層深さは７５μｍ以上、さらには１００μｍ以上であってよい。さらに他の実施形態において、層深さは１０μｍ以上かつ約１００μｍ以下であってよい。付随する表面圧縮応力は、ガラス組成物が１００％溶融ＫＮＯ_３の塩浴中で３５０℃～５００℃の温度で約３０時間未満さらには約２０時間未満の時限の間処理した後、約２５０ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上、さらには約３５０ＭＰａ以上であってよい。

【0050】

本明細書中に記載のガラス組成物から形成されるガラス物品は、イオン交換による強化に起因して改善された機械的特性を有することに加えて、（本明細書中でさらに記述される通り）、ＩＳＯ７１９に基づくＨＧＢ２さらにはＨＧＢ１の耐加水分解性および／またはＩＳＯ７２０に基づくＨＧＡ２さらにはＨＧＡ１の耐加水分解性を有し得る。本明細書中に記載の一部の実施形態において、ガラス物品は、表面から２５μｍ以上、さらには３５μｍ以上の層深さまでガラス物品内に延在する圧縮応力層を有し得る。一部の実施形態において、層深さは４０μｍ以上さらには５０μｍ以上であってよい。ガラス物品の表面圧縮応力は、２５０ＭＰａ以上、３５０ＭＰａ以上さらには４００ＭＰａ以上であってよい。本明細書中に記載のガラス組成物は、以上で記述したガラス組成物のアルカリイオン拡散率の増強に起因して、従来のガラス組成物よりも速くおよび／またはより低い温度での上述の層深さおよび表面圧縮応力の達成を促す。例えば層深さ（すなわち２５μｍ以上）および圧縮応力（すなわち２５０ＭＰａ以上）は、５時間以下さらには４．５時間以下の時限の間５００℃以下さらには４５０℃以下の温度で、１００％ＫＮＯ_３の溶融塩浴（またはＫＮＯ_３およびＮａＮＯ_３の混合塩浴）中においてガラス物品のイオン交換を行うことによって達成されてもよい。一部の実施形態において、これらの層深さおよび圧縮応力を達成するための時限は、４時間以下、さらには３．５時間以下であってよい。これらの層深さおよび圧縮応力を達成するための温度は、４００℃以下さらには３５０℃以下であってよい。

【0051】

これらの改善されたイオン交換特性は、ガラス組成物が４５０℃以下の温度で約１６μｍ^２／ｈｒ超の閾値拡散率、さらには４５０℃以下の温度で２０μｍ^２／ｈｒ超の閾値拡散率を有する場合に達成可能である。一部の実施形態において、閾値拡散率は、４５０℃以下の温度で約２５μｍ^２／ｈｒ以上、さらには４５０℃以下の温度で３０μｍ^２／ｈｒ以上であってよい。他の一部の実施形態において、閾値拡散率は、４５０℃以下の温度で約３５μｍ^２／ｈｒ以上、さらには４５０℃以下の温度で４０μｍ^２／ｈｒ以上であってよい。さらに他の実施形態において、閾値拡散率は、４５０℃以下の温度で約４５μｍ^２／ｈｒ以上、さらには４５０℃以下の温度で５０μｍ^２／ｈｒであってよい。

【0052】

本明細書中に記載のガラス組成物は概して、約５２５℃以上かつ約６５０℃以下の歪点を有し得る。ガラスは同様に、約５６０℃以上かつ約７２５℃以下の焼鈍点および約７５０℃以上かつ約９６０℃以下の軟化点を有し得る。

【0053】

本明細書中に記載の実施形態において、ガラス組成物は、約７０×１０^－７Ｋ^－１未満さらには約６０×１０^－７Ｋ^－１未満のＣＴＥを有する。これらのより低いＣＴＥ値は、より高いＣＴＥを有するガラス組成物に比べて、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。

【0054】

さらに上記で指摘した通り、ガラス組成物は化学的耐久性を有し、かつＤＩＮ１２１１６規格、ＩＳＯ６９５規格およびＩＳＯ７２０規格により決定される劣化に対する耐性を有する。

【0055】

具体的には、ＤＩＮ１２１１６規格は、酸性溶液中に入れられた場合のガラスの分解に対する耐性の尺度である。簡単に言うと、ＤＩＮ１２１１６規格は、公知の表面積の研磨済みガラス試料を使用し、それは計量されその後６時間比例する量の６Ｍの沸とう塩酸と接触状態に置かれる。試料はその後、溶液から取り出され、乾燥させられ、再び計量される。酸性溶液に対する曝露中に失われたガラス質量は、試料の酸耐久性の尺度であり、より小さい数はより大きい耐久性を表わす。試験結果は、表面積あたりの半質量、具体的にはｍｇ／ｄｍ^２の単位で報告される。ＤＩＮ１２１１６規格は個別のクラスに細分される。クラスＳ１は０．７ｍｇ／ｄｍ^２までの重量損失を表し、クラスＳ２は、０．７ｍｇ／ｄｍ^２～１．５ｍｇ／ｄｍ^２の重量損失を表し、クラスＳ３は、１．５ｍｇ／ｄｍ^２～１５ｍｇ／ｄｍ^２の重量損失を表し、クラスＳ４は、１５ｍｇ／ｄｍ^２超の重量損失を表わす。

【0056】

ＩＳＯ６９５規格は、塩基性溶液中に入れられた場合のガラスの分解に対する耐性の尺度である。簡単に言うと、ＩＳＯ６９５規格は、研磨済みガラス試料を使用し、それは計量されその後３時間沸とうする１ＭのＮａＯＨ＋０．５ＭのＮａ_２ＣＯ_３中に置かれる。試料はその後、溶液から取り出され、乾燥させられ、再び計量される。塩基性溶液に対する曝露中に失われたガラス質量は、試料の塩基耐久性の尺度であり、より小さい数はより大きい耐久性を表わす。ＤＩＮ１２１１６の場合と同様、ＩＳＯ６９５の結果は、表面積あたりの質量、具体的にはｍｇ／ｄｍ^２の単位で報告される。ＩＳＯ６９５規格は個別のクラスに細分される。クラスＡ１は７５ｍｇ／ｄｍ^２までの重量損失を表し、クラスＡ２は、７５ｍｇ／ｄｍ^２～１７５ｍｇ／ｄｍ^２の重量損失を表し、クラスＡ３は、１７５ｍｇ／ｄｍ^２超の重量損失を表わす。

【0057】

ＩＳＯ７２０規格は、ＣＯ_２を含まない精製水中での劣化に対するガラスの耐性の尺度である。簡単に言うと、ＩＳＯ７２０規格プロトコルは、オートクレーブ条件（１２１℃、２ａｔｍ）下で３０分間ＣＯ_２を含まない精製水と接触状態に置かれた粉砕ガラス粒を使用する。溶液はその後、中性ｐＨになるまで希ＨＣｌで比色滴定される。中性溶液に至るまで滴定するのに必要とされたＨＣｌの量は次に、ガラスから抽出されたＮａ_２Ｏ当量に変換され、ガラス重量あたりのＮａ_２Ｏμｇ単位で報告され、より小さい値がより大きい耐久性を表わす。ＩＳＯ７２０規格は、個別のタイプに細分される。タイプＨＧＡ１は、試験対象のガラス１グラムあたり６２μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表し、タイプＨＧＡ２は、試験対象のガラス１グラムあたり６２μｇ超で５２７μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表し、タイプＨＧＡ３は、試験対象のガラス１グラムあたり５２７μｇ超で９３０μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表わす。

【0058】

ＩＳＯ７１９規格は、ＣＯ_２を含まない精製水の劣化に対するガラスの耐性の尺度である。簡単に言うと、ＩＳＯ７１９規格プロトコルは、１気圧で９８℃の温度で３０分間ＣＯ_２を含まない精製水と接触状態に置かれた粉砕ガラス粒を使用する。溶液はその後、中性ｐＨになるまで希ＨＣｌで比色滴定される。中性溶液に至るまで滴定するのに必要とされたＨＣｌの量は次に、ガラスから抽出されたＮａ_２Ｏ当量に変換され、ガラス重量あたりのＮａ_２Ｏμｇ単位で報告され、より小さい値がより大きい耐久性を表わす。ＩＳＯ７１９規格は、個別のタイプに細分される。タイプＨＧＢ１は、３１μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表し、タイプＨＧＢ２は、３１μｇ超で６２μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表し、タイプＨＧＢ３は、６２μｇ超で２６４μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表し、タイプＨＧＢ４は、２６４μｇ超で６２０μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表し、タイプＨＧＢ５は、６２０μｇ超で１０８５μｇまでの抽出されたＮａ_２Ｏ当量を表わす。本明細書中に記載のガラス組成物は、タイプＨＧＢ２以上のＩＳＯ７１９耐加水分解性を有し、一部の実施形態はタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有する。

【0059】

本明細書中に記載のガラス組成物は、イオン交換による強化の前後両方においてＤＩＮ１２１１６に準じた少なくともクラスＳ３の耐酸性を有し、一部の実施形態は、イオン交換による強化の後少なくともクラスＳ２、さらにはクラスＳ１の耐酸性を有する。他の一部の実施形態において、ガラス組成物は、イオン交換による強化の前後両方において、少なくともクラスＳ２の耐酸性を有していてもよく、一部の実施形態はイオン交換による強化の後クラスＳ１の耐酸性を有する。さらに、本明細書中に記載のガラス組成物は、イオン交換による強化の前後両方において、少なくともクラスＡ２のＩＳＯ６９５に準じた耐塩基性を有し、一部の実施形態は少なくともイオン交換による強化の後、クラスＡ１の耐塩基性を有する。本明細書中に記載のガラス組成物は同様に、イオン交換による強化の前後両方において、ＩＳＯ７２０タイプＨＧＡ２の耐加水分解性も有しており、一部の実施形態は、イオン交換による強化の後タイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有し、他の一部の実施形態は、イオン交換による強化の前後両方においてタイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有する。本明細書中に記載のガラス組成物は、タイプＨＧＢ２以上のＩＳＯ７１９耐加水分解性を有し、一部の実施形態は、タイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有する。ＤＩＮ１２１１６、ＩＳＯ７２０およびＩＳＯ７１９に準じた上記分類に言及する場合、「少なくとも」規定の分類を有するガラス組成物またはガラス物品とはすなわち、ガラス組成物の性能が規定の分類と同じ程度に良好であるかまたはそれ以上であることを意味するものと理解すべきである。例えば、「少なくともクラスＳ２」のＤＩＮ１２１１６耐酸性を有するガラス物品は、Ｓ１またはＳ２のいずれかのＤＩＮ１２１１６分類を有し得る。

【0060】

本明細書中に記載のガラス組成物は、ガラス原料（例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物などの粉末）のバッチを、それが所望の組成を有するような形で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は加熱されて溶融ガラス組成物を形成し、この溶融ガラス組成物はその後冷却され凝固されてガラス組成物を形成する。凝固中（すなわち、ガラス組成物が可塑変形可能である間に）、ガラス組成物は、それを所望の最終的形態に成形するため標準的な成形技術を用いて成形されてもよい。あるいは、ガラス物品をストック形態、例えばシート、管などに形成し、その後再加熱し、所望の最終的形態に成形してもよい。

【0061】

本明細書中に記載のガラス組成物は、例えばシート、管などのさまざまな形態を有するガラス物品に成形されてもよい。しかしながら、ガラス組成物の化学的耐久性のため、本明細書中に記載のガラス組成物は、液体、粉末などの医薬組成物を収納するための医薬品パッケージまたは医薬品容器として使用されるガラス物品の形成において使用するために極めて好適である。例えば、本明細書中に記載のガラス組成物は、非限定的にＶａｃｕｔａｉｎｅｒ（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、試験管、ビーカー、バイアルなどを含めたさまざまな形状形態を有するガラス容器を形成するために使用されてもよい。その上、イオン交換を通してガラス組成物を化学的に強化できることを利用して、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改善することが可能である。したがって、少なくとも一実施形態において、ガラス組成物は医薬品包装の化学的耐久性および機械的耐久性を改善する目的で医薬品パッケージ内に取り込まれることを理解すべきである。

【実施例】

【0062】

本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態について以下の実施例によりさらに明確に説明する。

【0063】

実施例１
６種の例示的な本発明によるガラス組成物（組成物Ａ～Ｆ）を調製した。各例示的ガラス組成物の具体的組成は以下の表１で報告されている。各例示的ガラス組成物について複数の試料を製作した。各組成の１つの試料セットを少なくとも５時間、４５０℃の温度で１００％ＫＮＯ_３の溶融塩浴中でイオン交換して、試料の表面内に圧縮層を誘発した。圧縮層は、少なくとも５００ＭＰａの表面圧縮応力と少なくとも４５μｍの層深さを有していた。

【0064】

その後、各例示的ガラス組成物の化学的耐久性を、上述のＤＩＮ１２１１６規格、ＩＳＯ６９５規格およびＩＳＯ７２０規格を用いて決定した。具体的には、各例示的ガラス組成物のイオン交換されていない試験試料を、ＤＩＮ１２１１６規格、ＩＳＯ６９５規格またはＩＳＯ７２０規格の１つに準じた試験に付して、それぞれ試料の耐酸性、耐塩基性または耐加水分解性を決定した。各例示的組成のイオン交換された試料の耐加水分解性を、ＩＳＯ７２０規格に準じて決定した。イオン交換された試料の耐加水分解性を決定するため、ガラスをＩＳＯ７２０規格中で求められている粒径まで破砕し、４５０℃の温度で少なくとも５時間１００％ＫＮＯ_３の溶融塩浴中でイオン交換して個別のガラス粒内に圧縮応力層を誘発し、その後ＩＳＯ７２０規格に準じて試験した。全ての試料の平均結果は、以下で表１に報告されている。

【0065】

表１に示されているように、例示的ガラス組成物Ａ～Ｆは全て、ＤＩＮ１２１１６に準じて試験した後、１ｍｇ／ｄｍ^２超で５ｍｇ／ｄｍ^２未満のガラス質量損失を示し、例示的ガラス組成物Ｅは１．２ｍｇ／ｄｍ^２という最低のガラス質量損失を有していた。したがって、例示的ガラス組成物の各々は、ＤＩＮ１２１１６規格の少なくともクラスＳ３に分類され、例示的ガラス組成物ＥはクラスＳ２に分類された。これらの試験結果に基づいて、ガラス試料の耐酸性はＳｉＯ_２含有量の増加と共に改善すると考えられている。

【0066】

さらに、例示的ガラス組成物Ａ～Ｆは全て、ＩＳＯ６９５に準じて試験した後、８０ｍｇ／ｄｍ^２未満のガラス質量損失を示し、例示的ガラス組成物Ａは６０ｍｇ／ｄｍ^２という最低のガラス質量損失を有していた。したがって、例示的ガラス組成物の各々は、ＩＳＯ６９５規格の少なくともクラスＡ２に分類され、例示的ガラス組成物Ａ、Ｂ、ＤおよびＦはクラスＡ１に分類された。概して、より高いシリカ含有量を有する組成物が、より低い耐塩基性を示し、より高いアルカリ／アルカリ土類含有量を有する組成物が、より大きい耐塩基性を示した。

【0067】

表１は同様に、例示的ガラス組成物Ａ～Ｆのイオン交換されていない試験試料全てが、ＩＳＯ７２０に準じて試験した後、少なくともタイプＨＧＡ２の耐加水分解性を示し、例示的ガラス組成物Ｃ～Ｆが、タイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有していたことも示している。例示的ガラス組成物Ｃ～Ｆの耐加水分解性は、例示的ガラス組成物ＡおよびＢに比べてガラス組成物中により多い量のＳｉＯ_２およびより少ない量のＮａ_２Ｏが存在することに起因するものであると考えられている。

【0068】

その上、例示的ガラス組成物Ｂ～Ｆのイオン交換された試験試料は、ＩＳＯ７２０規格に準じて試験した後、同じ例示的ガラス組成物のイオン交換を受けていない試験試料に比べて、ガラス１グラムあたり少ない量の抽出Ｎａ_２Ｏを示した。

【0069】

【表1】

【0070】

実施例２
３種の例示的な本発明によるガラス組成物（組成物Ｇ～Ｉ）と３種の比較用ガラス組成物（組成物１～３）を調製した。各組成物中でアルカリ酸化物対アルミナ（すなわちＹ：Ｘ）の比を変動させて、結果として得たガラス溶融物およびガラスのさまざまな特性に対するこの比の効果を査定した。例示的な本発明によるガラス組成物と比較用ガラス組成物の各々の具体的組成は、表２に報告されている。各ガラス組成物から形成された溶融物の歪点、焼鈍点および軟化点を決定し、表２に報告している。さらに、結果として得たガラスの熱膨張係数（ＣＴＥ）、密度、および応力光学係数（ＳＯＣ）も決定し、表２に報告している。各々の例示的な本発明によるガラス組成物と各々の比較用ガラス組成物から形成されたガラス試料の耐加水分解性を、４５０℃で５時間１００％ＫＮＯ_３の溶融塩浴中でイオン交換の前後両方においてＩＳＯ７２０規格に準じて決定した。イオン交換されたこれらの試料について、圧縮応力を、基本応力計（ＦＳＭ）計器を用いて、測定された応力光学係数（ＳＯＣ）に基づく圧縮応力値で決定した。ＦＳＭ計器は、複屈折ガラス表面内およびこの表面から外に光を結合させる。その後、測定された複屈折を材料定数、応力光学係数または光弾性係数（ＳＯＣまたはＰＥＣ）を通して応力に関連づけし、２つのパラメータすなわち最大表面圧縮応力（ＣＳ）と交換済み層深さ（ＤＯＬ）を得る。ガラス中のアルカリイオンの拡散率および時間の平方根あたりの応力変化も決定した。ガラスの拡散率（Ｄ）を測定された層深さ（ＤＯＬ）およびイオン交換時間（ｔ）から以下の関係式にしたがって計算する：ＤＯＬ＝約１．４^＊ｓｑｒｔ（４^＊Ｄ^＊ｔ）。拡散率は、アレニウスの関係式にしたがって温度と共に増加し、そのため特定の温度で報告されている。

【0071】

【表2】

【0072】

表２中のデータは、アルカリ対アルミナ比Ｙ：Ｘが、溶融挙動、耐加水分解性そしてイオン交換による強化を通して得ることのできる圧縮応力に影響を及ぼすことを表している。詳細には、図１は、表２のガラス組成物についてのＹ：Ｘ比の関数として、歪点、焼鈍点および軟化点をグラフで表している。詳細には、図１は、Ｙ：Ｘ比が０．９より低く低下するにつれて、ガラスの歪点、焼鈍点および軟化点が急速に上昇することを実証している。したがって、直ちに溶融可能かつ成形可能であるガラスを得るためには、Ｙ：Ｘ比は０．９以上、さらには１以上でなければならない。

【0073】

さらに、表２のデータは、ガラス組成物の拡散率が概してＹ：Ｘ比と共に減少することを表している。したがって、プロセス時間（およびコスト）の削減を目的として急速にイオン交換可能であるガラスを達成するためには、Ｙ：Ｘ比は、０．９以上、さらには１以上でなければならない。

【0074】

さらに、図２は、所与のイオン交換時間およびイオン交換温度について、Ｙ：Ｘ比が約０．９以上さらには約１以上かつ約２以下、具体的には約１．３以上かつ約２．０以下である場合に、最大の圧縮応力が得られることを表している。したがって、ガラスの耐荷重強度の最大限の改善は、Ｙ：Ｘ比が約１超で約２以下である場合に得ることができる。概して、イオン交換によって達成可能な最大応力はイオン交換持続時間の増大と共に低下するものと理解されており、これは応力変化率（すなわち測定された圧縮応力をイオン交換時間の平方根で除したもの）によって表わされる通りである。図２は、概して、Ｙ：Ｘ比が減少するにつれて応力変化率が減少することを示している。

【0075】

図３は、Ｙ：Ｘ比（ｘ軸）の関数として耐加水分解性（ｙ軸）をグラフで表わす。図３で示されている通り、ガラスの耐加水分解性は概して、Ｙ：Ｘ比が減少するにつれて改善する。

【0076】

以上のことに基づいて、良好な溶融挙動、より優れたイオン交換性能そしてより優れた耐加水分解性を有するガラスが、ガラスのＹ：Ｘ比を約０．９以上さらには約１以上かつ約２以下に維持することによって達成可能であることを理解すべきである。

【0077】

実施例３
３種の例示的な本発明によるガラス組成物（組成物Ｊ～Ｌ）および３種の比較用ガラス組成物（組成物４～６）を調製した。ガラス組成物中のＭｇＯおよびＣａＯの濃度を変動させて、ＭｇＯ富有組成物（例えば組成物Ｊ～Ｌと４）およびＣａＯ富有組成物（すなわち組成物５～６）の両方を生成した。ＭｇＯおよびＣａＯの相対的量も同様に、ガラス組成物が（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））について異なる値を有するような形で変動させた。例示的な本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物各々の具体的組成は、以下で表３中に報告されている。各組成物の特性は、実施例２に関して以上で記述した通りに決定した。

【0078】

【表3】

【0079】

図４は、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比の関数として表３中に列挙された組成物の拡散率Ｄをグラフで表している。具体的には、図４は、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比が増大するにつれて、結果として得られるガラス中のアルカリイオンの拡散率は減少し、こうしてガラスのイオン交換性能が低下することを表している。この傾向は、図３および図５中のデータによって裏付けされている。図５は、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比の関数として最大圧縮応力および応力変化率（ｙ軸）をグラフで表している。図５は、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））が増大するにつれて、所与のイオン交換温度およびイオン交換時間について、獲得可能な最大圧縮応力が減少することを表している。図５は同様に、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比が増大するにつれて、応力変化率が増大する（すなわちより不利かつより望ましくないものとなる）。

【0080】

したがって、表３ならびに図４および５中のデータに基づいて、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比を最小限に抑えることによって、より高い拡散率を有するガラスを生成できるものと理解すべきである。（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比が約０．５未満である場合に、好適な拡散率を有するガラスを生成することができることが決定された。（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比が約０．５未満である場合のガラスの拡散率値は、所与の圧縮応力および層深さを達成するために必要とされるイオン交換プロセス時間を短縮させる。あるいは、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比に起因してより高い拡散率を有するガラスを、所与のイオン交換温度およびイオン交換時間についてより高い圧縮応力および層深さを達成するために使用してもよい。

【0081】

さらに、表３中のデータは同様に、ＭｇＯ濃度を増大させて（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））比を減少させることによって、ＩＳＯ７２０規格により測定される加水分解劣化に対するガラスの耐性は概して改善することも示している。

【0082】

実施例４
３種の例示的な本発明によるガラス組成物（組成物Ｍ～Ｏ）および３種の比較用ガラス組成物（組成物７～９）を調製した。ガラス組成物中のＢ_２Ｏ_３の濃度を０モル％～約４．６モル％まで変動させて、結果として得られるガラスがＢ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比について異なる値を有するようにした。例示的な本発明によるガラス組成物および比較用ガラス組成物の各々の具体的組成は以下で表４中に報告されている。各ガラス組成物の特性は、実施例２および３に関して以上で記述した通りに決定した。

【0083】

【表4】

【0084】

図６は、表４のガラス組成物についてのＢ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比（ｘ軸）の関数として、表４中のガラス組成物の拡散率（Ｄ）（ｙ軸）をグラフで表している。図６に示されているように、ガラス中のアルカリイオンの拡散率は概して、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比が増大するにつれて減少する。

【0085】

図７は、表４のガラス組成物についてのＢ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比（ｘ軸）の関数として、ＩＳＯ７２０の規格に準じた耐加水分解性（ｙ軸）をグラフで表している。図６に示されているように、ガラス組成物の耐加水分解性は概して、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比が増大するにつれて改善する。

【0086】

図６および７に基づいて、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比を最小限に抑えることでガラス中のアルカリイオンの拡散率が改善され、こうしてガラスのイオン交換特性が改善されるものと理解すべきである。さらに、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比を増大させることは同様に、概して加水分解劣化に対するガラスの耐性も改善する。さらに、（ＤＩＮ１２１１６規格により測定される）酸性溶液中の劣化に対するガラスの耐性が、概してＢ_２Ｏ_３濃度の減少に伴って改善されることが発見されている。したがって、Ｂ_２Ｏ_３／（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）比を約０．３以下に維持することにより耐加水分解性および耐酸性の改善がガラスに提供されると共に、イオン交換特性も改善されることが決定されている。

【0087】

ここで、本明細書中に記載のガラス組成物が、イオン交換の後、化学的耐久性ならびに機械的耐久性を示すことも理解すべきである。これらの特性はガラス組成物を、非限定的に医薬品包装材料を含めたさまざまな利用分野で使用するために充分好適なものにする。

【0088】

以上のことに基づいて、ここでガラス組成物およびガラス組成物から形成されるガラス物品のさまざまな態様が開示されているものと理解すべきである。第１の態様によると、ガラス組成物は、約７０モル％超の濃度のＳｉＯ_２と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス組成物はホウ素およびホウ素化合物を含んでいなくてもよい。

【0089】

第２の態様において、第１の態様のガラス組成物は、約７２モル％以上の量でＳｉＯ_２を含む。

【0090】

第３の態様において、第１または第２の態様のガラス組成物は、リンおよびリン化合物を含まない。

【0091】

第４の態様において、第１～第３の態様のいずれかのガラス組成物はさらにＸモル％のＡｌ_２Ｏ_３を含み、Ｙ：Ｘ比は１超である。

【0092】

第５の態様において、第４の態様におけるガラス組成物のＹ：Ｘ比は、２以下である。

【0093】

第６の態様において、第４または第５の態様中のガラス組成物のＡｌ_２Ｏ_３の量は、約２モル％以上かつ約１０モル％以下である。

【0094】

第７の態様において、第１～第５の態様のいずれかのガラス組成物はさらに、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物を含む。

【0095】

第８の態様において、第７の態様のアルカリ土類酸化物はＭｇＯおよびＣａＯを含み、ＣａＯは約０．１モル％以上かつ約１．０モル％以下の量で存在し、（ＣａＯ（モル％）／（ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）））比は０．５以下である。

【0096】

第９の態様において、ガラス組成物は、約６８モル％超のＳｉＯ_２と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物と、Ｂ_２Ｏ_３とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。（Ｂ_２Ｏ_３（モル％）／（Ｙモル％－Ｘモル％））比は０超で０．３未満であってよい。

【0097】

第１０の態様において、第９の態様のガラス組成物は約７２モル％以上の量でＳｉＯ_２を含む。

【0098】

第１１の態様において、第９の態様または第１０態様のガラス組成物は、約０．０１モル％以上かつ約４モル％以下の量でＢ_２Ｏ_３を含む。

【0099】

第１２の態様において、第９～第１１の態様のいずれかのガラス組成物は１超のＹ：Ｘ比を有する。

【0100】

第１３の態様において、第１２の態様のＹ：Ｘ比は２以下である。

【0101】

第１４の態様は、Ｘが約２モル％以上かつ約１０モル％以下である、第９～第１３の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0102】

第１５の態様は、リンおよびリン化合物を含まない、第９～第１４の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0103】

第１６の態様は、ＭｇＯおよびＣａＯをさらに含み、ＣａＯが約０．１モル％以上かつ約１．０モル％以下の量で存在し、（ＣａＯ（モル％）／（ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）））比が０．５以下である、第９～第１５までの態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0104】

第１７の態様において、ガラス物品は、ＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。ガラス物品は、約８モル％超のＮａ_２Ｏおよび約４モル％未満のＢ_２Ｏ_３を含み得る。

【0105】

第１８の態様において、第１７の態様のガラス物品はさらに、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３とＹモル％のアルカリ酸化物とを含み、ここで（Ｂ_２Ｏ_３（モル％）／（Ｙモル％－Ｘモル％））比は、０超で０．３未満である。

【0106】

第１９の態様において、第１７～第１８の態様のいずれかのガラス物品はさらに、約２５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有する圧縮応力層を含む。

【0107】

第２０の態様は、ＤＩＮ１２１１６に準じた少なくともクラスＳ３の耐酸性を有する、第１７～第１９の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0108】

第２１の態様は、ＩＳＯ６９５に準じた少なくともクラスＡ２の耐塩基性を有する、第１７～第２０の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0109】

第２２の態様は、ＩＳＯ７２０に準じたタイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有する、第１７～第２１の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0110】

第２３の態様において、ガラス製医薬品パッケージは、約７０モル％超の量のＳｉＯ_２と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス製医薬品パッケージ中のＢ_２Ｏ_３の濃度（モル％）と（Ｙモル％－Ｘモル％）の比は、０．３未満であってよい。ガラス製医薬品パッケージは同様に、ＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。

【0111】

第２４の態様は、ＳｉＯ_２の量が７２モル％以上かつ約７８モル％以下である、第２３の態様のガラス製医薬品パッケージを含む。

【0112】

第２５の態様は、Ｘが約４モル％以上かつ約８モル％以下である、第２３～第２４の態様のガラス製医薬品パッケージを含む。

【0113】

第２６の態様は、Ｙ：Ｘの比が１超である、第２３～第２５の態様のガラス製医薬品パッケージを含む。

【0114】

第２７の態様は、Ｙ：Ｘの比が２未満である、第２３～第２６の態様のガラス製医薬品パッケージを含む。

【0115】

第２８の態様は、約４モル％～約８モル％のアルカリ土類酸化物をさらに含む、第２３～第２７の態様のガラス製医薬品パッケージを含む。

【0116】

第２９の態様は、さらにＭｇＯとＣａＯを含み、ＣａＯが約０．２モル％以上かつ約０．７モル％以下の量で存在し、（ＣａＯ（モル％）／（ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）））比が０．５以下である、第２３～第２８の態様のガラス製医薬品パッケージを含む。

【0117】

第３０の態様は、医薬品パッケージがＩＳＯ７２０に準じたタイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有する、第２３～第２９の態様のガラス製医薬品パッケージを含む。

【0118】

第３１の態様において、ガラス組成物は、約７０モル％～約８０モル％のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。Ｙ：Ｘ比は１超であってよく、ガラス組成物はホウ素およびホウ素化合物を含んでいなくてもよい。

【0119】

第３２の態様において、ガラス組成物は、約７２モル％～約７８モル％のＳｉＯ_２と、約４モル％～約８モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ土類酸化物の量は、約４モル％以上かつ約８モル％以下であってよい。アルカリ酸化物は、約９モル％以上かつ約１５モル％以下の量でＮａ_２Ｏを含み得る。Ｙ：Ｘ比は１超であってよい。ガラス組成物はホウ素およびホウ素化合物を含んでいなくてもよい。

【0120】

第３３の態様において、ガラス組成物は、約６８モル％～約８０モル％のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を含み得る。（Ｂ_２Ｏ_３（モル％）／（Ｙモル％－Ｘモル％））比は、０超で０．３未満であってよく、Ｙ：Ｘ比は１超であってよい。

【0121】

第３４の態様において、ガラス組成物は、約７０モル％～約８０モル％のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ土類酸化物は、約０．１モル％以上かつ約１．０モル％以下の量でＣａＯを含み得る。Ｘは約２モル％以上かつ約１０モル％以下であってよい。アルカリ酸化物は、約０．０１モル％～約１．０モル％のＫ_２Ｏを含み得る。Ｙ：Ｘ比は１超であってよい。ガラス組成物は、ホウ素およびホウ素化合物を含まなくてもよい。

【0122】

第３５の態様において、ガラス組成物は、約７０モル％以上かつ約８０モル％以下の量のＳｉＯ_２と、約３モル％～約１３モル％のアルカリ土類酸化物と、Ｘモル％のＡｌ_２Ｏ_３と、Ｙモル％のアルカリ酸化物とを含み得る。アルカリ酸化物は、約８モル％超の量でＮａ_２Ｏを含み得る。ガラス組成物中のＢ_２Ｏ_３の濃度（モル％）対（Ｙモル％－Ｘモル％）の比は、０．３未満であってよい。Ｙ：Ｘ比は１超であってよい。

【0123】

第３６の態様は、ＳｉＯ_２が７８モル％以下の量で存在する、第３１～第３５の態様のガラス組成物を含む。

【0124】

第３７の態様は、アルカリ土類酸化物の量が約４モル％以上かつ約８モル％以下である、第３１～第３６の態様のガラス組成物を含む。

【0125】

第３８の態様は、アルカリ土類酸化物がＭｇＯとＣａＯを含み、（ＣａＯ（モル％）／（ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）））比が０．５以下である、第３１～第３７の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0126】

第３９の態様は、アルカリ土類酸化物が約０．１モル％～約１．０モル％以下のＣａＯを含む、第３１～第３８の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0127】

第４０の態様は、アルカリ土類酸化物が約３モル％～約７モル％のＭｇＯを含む第３１～第３９の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0128】

第４１の態様は、Ｘが約２モル％以上かつ約１０モル％以下である、第３１、第３２または第３４の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0129】

第４２の態様は、アルカリ酸化物が約９モル％以上かつ約１５モル％以下のＮａ_２Ｏを含む、第３１～第４１の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0130】

第４３の態様は、Ｙ：Ｘ比が２以下である、第３１～第４２の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0131】

第４４の態様は、Ｙ：Ｘ比が１．３以上かつ２．０以下である、第３１～第４３の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0132】

第４５の態様は、アルカリ酸化物がさらに約３モル％以下の量でＫ_２Ｏを含む、第３１～第４４の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0133】

第４６の態様は、リンおよびリン化合物を含まない、第３１～第４５の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0134】

第４７の態様は、アルカリ酸化物が約０．０１モル％以上かつ約１．０モル％以下の量でＫ_２Ｏを含む、第３１～第４６の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0135】

第４８の態様は、ＳｉＯ_２の量が約７０モル％以上である、第３２または第３４の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0136】

第４９の態様は、（Ｂ_２Ｏ_３（モル％）／（Ｙモル％－Ｘモル％））比が０．２未満である、第３２または第３４の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0137】

第５０の態様は、Ｂ_２Ｏ_３の量が約４．０モル％以下である、第３２または第３４の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0138】

第５１の態様は、Ｂ_２Ｏ_３の量が約０．０１モル％以上である、第５０の態様のガラス組成物を含む。

【0139】

第５２の態様は、ホウ素およびホウ素化合物を含まない、第３４の態様のガラス組成物を含む。

【0140】

第５３の態様は、ＳｉＯ_２の濃度が約７２モル％以上である、第３１～第３４の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0141】

第５４の態様は、ＳｉＯ_２の濃度が約７３モル％以上である、第３１～第５３の態様のいずれかのガラス組成物を含む。

【0142】

第５５の態様において、ガラス物品は、第３１～第５４の態様のいずれかのガラス組成物から形成されている。

【0143】

第５６の態様は、ＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有する第５５の態様のガラス物品を含む。

【0144】

第５７の態様は、イオン交換による強化の後ＩＳＯ７２０に準じたタイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有する第５５～第５６の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0145】

第５８の態様は、イオン交換による強化の前後にＩＳＯ７２０に準じたタイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有する第５５～第５７の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0146】

第５９の態様は、ＤＩＮ１２１１６に準じた少なくともクラスＳ３の耐酸性を有する、第５５～第５８の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0147】

第６０の態様は、ＩＳＯ６９５に準じた少なくともクラスＡ２の耐塩基性を有する、第５５～第５９の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0148】

第６１の態様は、医薬品パッケージである第５５～第６０の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0149】

第６２の態様は、イオン交換による強化を受けている第５５～第６１の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0150】

第６３の態様は、１０μｍ以上の層深さと２５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力とを有する圧縮応力層をさらに含む、第５５～第６２の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0151】

第６４の態様において、ガラス物品はＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。ガラス物品は同様に、４５０℃以下の温度で１６μｍ^２／ｈｒ超の閾値拡散率も有し得る。

【0152】

第６５の態様は、閾値拡散率が、４５０℃以下の温度で２０μｍ^２／ｈｒ以上である、第６４の態様のガラス物品を含む。

【0153】

第６６の態様は、イオン交換による強化の後ＩＳＯ７２０に準じたタイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有する第６３～第６４の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0154】

第６７の態様は、２５μｍ以上の層深さを有する圧縮応力層をさらに含む第６４～第６６の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0155】

第６８の態様は、層深さが３５μｍ超である第６７の態様のガラス物品を含む。

【0156】

第６９の態様は、ガラス物品がイオン交換による強化を受けており、イオン交換による強化には、４５０℃以下の温度で５時間以下の時間溶融塩浴中でガラス物品を処理することが含まれる、第６３～第６８の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0157】

第７０の態様は、３５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力をさらに含む第６３～第６９の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0158】

第７１の態様は、表面圧縮応力が４００ＭＰａ以上である第６３～第７０の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0159】

第７２の態様は、ガラス物品がイオン交換による強化を受けており、イオン交換による強化には、４５０℃以下の温度で５時間以下の時間溶融塩浴中でガラス物品を処理することが含まれる、第６３～第７１の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0160】

第７２の態様は、医薬品パッケージである第６３～第７２の態様のガラス物品を含む。

【0161】

第７３の態様において、ガラス物品はＩＳＯ７１９に準じたタイプＨＧＢ１の耐加水分解性を有し得る。ガラス物品は同様に、２５μｍ超の層深さと３５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力とを有する圧縮応力層をも有し得る。ガラス物品はイオン交換による強化を受けることができ、イオン交換による強化には、４５０℃以下の温度で５時間以下の時間溶融塩浴中でガラス物品を処理することが含まれ得る。

【0162】

第７４の態様は、イオン交換による強化の後ＩＳＯ７２０に準じたタイプＨＧＡ１の耐加水分解性を有する、第７３の態様のガラス物品を含む。

【0163】

第７５の態様は、４５０℃以下の温度で１６μｍ^２／ｈｒ超の閾値拡散率を有する、第７３～第７４の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0164】

第７６の態様は、閾値拡散率が４５０℃以下の温度で２０μｍ^２／ｈｒ以上である、第７３～第７５の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0165】

第７７の態様は、医薬品パッケージである第７３～第７６の態様のいずれかのガラス物品を含む。

【0166】

当業者にとっては、請求対象の主題の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載の実施形態に対してさまざまな修正および変更を加えることができるということは明白である。したがって、本明細書は、その修正および変更が添付のクレームおよびその等価物の範囲内に入ることを条件として、本明細書中に記載のさまざまな実施形態の修正および変更を網羅するものであることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】