JP2017078003A - 医薬容器用ガラス管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢａＯを含有しないにも関わらず、加工性の良い医薬容器用ホウケイ酸ガラスを提供する。【解決手段】ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか１種類以上）を必須成分として含み、ＢａＯを実質的に含まないホウケイ酸ガラスからなり、ガラス管の曲がりが６．０ｍｍ以下であり、偏肉が１５％以下であって、質量％でＳｉＯ２：７０．０〜７５．５％、Ａｌ２Ｏ３：６．３〜１１．０％、Ｂ２Ｏ３：３．０〜１１．５％、Ｎａ２Ｏ：４．０〜８．５％、Ｋ２Ｏ：０〜５．０％、Ｌｉ２Ｏ：０〜０．２％を含有する医薬容器用ホウケイ酸ガラス。ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＳｒＯの含有量が各々、０〜４質量％であることが好ましく、更にＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯが０〜４質量％であることが望ましい医療容器用ホウケイ酸ガラス。【選択図】なし

Description

本発明はバイアル、アンプル等の管瓶用ガラスや注射器のシリンジに使用される医薬容器用ガラス管及びその製造方法に関する。

バイアル、アンプル等の作製に用いられる医薬容器用ガラス管には、下記に示すような特性が要求される。
（ａ）充填される薬液中の成分とガラス中の成分が反応しないこと
（ｂ）充填される薬液を汚染しないように化学的耐久性や加水分解抵抗性が高いこと
（ｃ）ガラス管の製造工程や、バイアル、アンプル等への加工時に、サーマルショックによる破損が生じ難いように低熱膨張係数であること
（ｄ）バイアル、アンプル等への加工後に、容器内面がガラスからの蒸発物などで劣化しないよう、加工時の熱量が低減できること
これらの要求特性を満足する標準的な医薬容器用ガラス管は、構成成分として、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯと少量の清澄剤を含有するホウケイ酸ガラスから作製される。

特開２０１４−２１４０８４

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

このような事情から、例えば特許文献１では、ＢａＯを含有せず加水分解抵抗性が高いガラスが提案されている。

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

本発明の目的は、ＢａＯを含有しないホウケイ酸ガラスからなるにも関わらず、加工性の良い医薬容器用ガラス管とその製造方法を提供することである。

本発明者等は種々の実験を行い、Ｂ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏの蒸発量は、ガラス管の組成だけでなく、ガラス管の寸法精度とも関係があり、ガラス管の曲がりや偏肉を低減し、加工性を高めることで容器加工に必要な熱量を抑制できることを見出した。

本発明の医薬容器用ガラス管は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ、Ｒ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか１種類以上）を必須成分として含み、ＢａＯを実質的に含まないホウケイ酸ガラスからなり、ガラス管の曲がりが６．０ｍｍ以下であり、偏肉が１５％以下であることを特徴とする。なお「ＢａＯを実質的に含まない」とは、ＢａＯを積極的に添加しないという意味であり、不純物として混入するものまで排除する主旨ではない。より具体的にはＢａＯの含有量が質量％で０．０５％以下であることを意味する。また、「ガラス管の曲がり」とは管長１０００ｍｍあたりの曲がりを意味する。また、偏肉とは（最大肉厚−最小肉厚）／目標肉厚の値を意味し、ガラス管の最大肉厚と最小肉厚の差分を目標肉厚で除して百分率表示した値である。

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

また、上記構成によれば、ガラス管からアンプルやバイアル等のガラス容器を作製する際、ガラス管の曲がりが小さいためにバーナーの熱が回転するガラス管に対して均等に供給され易くなる。またガラス管の偏肉が小さいためにバーナーの熱によってガラス管が均一に昇温し易くなる。これらの相乗効果により、容器加工のための熱量を低減することが可能になる。これにより、容器加工時のＢ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量を低減でき、内面に異質層が形成されにくい医薬容器を得ることができる。その結果、医薬容器の化学耐久性や加水分解抵抗性が高くなり、薬液の保存中や薬液充填後のオートクレーブ処理による、薬液成分の変質や薬液のｐＨ変化などを引き起こし難くなる。尚、「熱量」とはバーナーの炎から供給される熱量であり、ガラスの加熱に寄与する熱量とガラス以外のものの加熱に寄与する熱量の和に相当する
本発明の医薬容器用ガラス管は、質量％でＳｉＯ_２ ７０．０〜７５．５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６．３〜１１．０％、Ｂ_２Ｏ_３ ３．０〜１１．５％、Ｎａ_２Ｏ ４．０〜８．５％、Ｋ_２Ｏ ０〜５．０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜０．２％含有するホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。

上記構成によれば、化学的耐久性や加水分解抵抗性に優れたガラス管を得やすくなる。

本発明においては、さらにＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｒＯの含有量が各々０〜４質量％であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。

上記構成によれば、化学的耐久性や加水分解抵抗性の低下を抑制しつつ、作業温度の低いガラス管を得やすくなる。

本発明においては、さらにＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯが０〜４質量％であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。なお「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ」とは、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｒＯの含有量の合量を意味する。

本発明においては、ＭｇＯ＋ＣａＯが０〜１質量％未満であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。

本発明においては、さらにＮａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏが５〜１０質量％であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。なお「Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ」とは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＬｉ_２Ｏの合量を意味する。

上記構成によれば、化学的耐久性や加水分解抵抗性の低下を抑制しつつ、作業温度の低いガラス管を得やすくなる。

本発明においては、さらにＦｅ_２Ｏ_３の含有量が０〜０．２質量％未満であることが好ましい。

上記構成によれば、ガラス管の着色を効果的に防止することが可能になる。

本発明においては、質量比で、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）の値が０．１０以下であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。なお「（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）」とは、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｒＯの含有量の合量を、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＬｉ_２Ｏの含有量の合量で除した値である。

上記構成によれば、化学的耐久性や加水分解抵抗性の低下を抑制しつつ、作業温度の低いガラスを得やすくなる。

本発明においては、質量比で、ＣａＯ／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）が、０〜０．１０であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。なお「ＣａＯ／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）」とは、ＣａＯの含有量を、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＬｉ_２Ｏの含有量の合量で除した値である。

上記構成によれば、加水分解抵抗性が高いガラス管が得られる。

本発明においては、質量比で、Ｋ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏが、０．２〜１．０であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。なお、Ｋ_２Ｏ／Ｎａ_２ＯとはＫ_２Ｏの含有量をＮａ_２Ｏの含有量で除した値である。

上記構成によれば、加水分解抵抗性の低下を抑制しつつ、作業温度の低いガラス管を得やすくなる。

本発明においては、質量比で、Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）が０．３２以上であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。なお「Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）」とは、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢ_２Ｏ_３の含有量の合量で除した値である。

上記構成によれば、ガラス管の加水分解抵抗性をさらに向上させることが可能になる。

本発明においては、質量比でＡｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）が０．７〜１．５であるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。なお「Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）」とは、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＬｉ_２Ｏの含有量の合量で除した値である。

上記構成によれば、加水分解性能をさらに向上させることが可能になる。

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

本発明においては、ＤＩＮ１２１１６に準じた耐酸性試験において、面積あたりの質量減少量が１．０ｍｇ／ｄｍ^２以下となるホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。

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

上記構成によれば、ガラス管からアンプルやバイアル等のガラス容器を作製する際の加工温度を低くすることが可能となり、ガラスからのＢ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物成分の蒸発量を著しく低減できる。結果として、ガラス容器中に保管される薬液成分の変質や薬液のｐＨ上昇などを引き起こす事態を回避することができる。

本発明においては、１０^４．５ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を有するホウケイ酸ガラスからなることが好ましい。

上記構成によれば、ガラス管の成形にダンナー法を採用した場合でも、成形時の失透が生じ難くなり好ましい。

本発明の医薬容器用ガラス管の製造方法は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ、Ｒ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか１種類以上）を必須成分として含み、ＢａＯを実質的に含まないガラスとなるように調合した原料を溶融した後、管ガラスの曲がりが６．０ｍｍ以下、偏肉が１５％以下となるように管引き成形することを特徴とする。

本発明の医薬容器用ガラス管を構成するホウケイ酸ガラスは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｒ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる１種類以上）を必須成分として含む。

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

本発明の医薬容器用ガラス管は、管の曲がりが６．０ｍｍ以下、好ましくは５．０ｍｍ以下、より好ましくは４．０ｍｍ以下である。この値が大きすぎると、容器加工時にガラス管を回転させる際、ガラス管の位置が安定せず、バーナーの炎による加熱ムラが発生する。加熱されにくい場所が所定の温度に昇温するまでの間、加熱されやすい場所は高温の状態で保持され、Ｂ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。また、一つの容器を成形するまでの時間も長くなり、容器加工の効率が著しく低下する。

またガラス管の偏肉は１５％以下、好ましくは１３％以下、より好ましくは１０％以下である。この値が大きすぎると、ガラス管の各部分の熱容量の違いが大きくなり、容器加工時にガラス管がバーナーによって均一に昇温しなくなる。肉厚が厚く、熱容量の大きい部分が所定の温度に昇温するまでの間、肉厚が薄く、熱容量の小さい部分は高温の状態で保持され、Ｂ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏなどの蒸発量が多くなってしまう。また、一つの容器を成形するまでの時間も長くなり、容器加工の効率が著しく低下する。

本発明において、ホウケイ酸ガラスの組成に特に制限はないが、質量％でＳｉＯ_２ ７０．０〜７５．５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６．３〜１１．０％、Ｂ_２Ｏ_３ ３．０〜１１．５％、Ｎａ_２Ｏ ４．０〜８．５％、Ｋ_２Ｏ ０〜５．０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜０．２％含有し、ＢａＯを実質的に含まないホウケイ酸ガラスであることが好ましい。以下、各成分の組成範囲を上記のように限定した理由を述べる。なお以下の説明において、特に断りがない限り、％表示は質量％を意味する。

ＳｉＯ_２はガラスネットワークを構成する成分の１つである。ＳｉＯ_２の含有量は７０．０〜７５．５％、７０．０〜７５．５％未満、７０．０〜７５．０％、特に７０．０〜７４．７％であることが好ましい。ＳｉＯ_２の含有量が少な過ぎると化学的耐久性が低下し、医薬容器用ホウケイ酸ガラスに求められる耐酸性が低くなる。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多過ぎると液相粘度が低下し、製造工程で失透が起こりやすくなって生産性が低下する。

Ａｌ_２Ｏ_３はガラスの失透を抑制し、また化学的耐久性及び加水分解抵抗性を向上させる成分である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は６．３〜１１．０％、６．４〜１０．０％、６．５〜８．５％、特に６．７〜８．０％であることが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると上記の効果が得られない。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎるとガラスの粘度が上昇し、作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際に必要な熱量が多くなってしまう。

Ｂ_２Ｏ_３はガラスの融点を低下させるだけでなく、液相粘度を上昇させ、失透を抑制する効果を有する。そのため、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は３．０〜１１．５％、５．５〜１１．４％、８．５〜１１．０％、特に９．０〜１１．０％未満である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際に必要な熱量が多くなってしまう。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると加水分解抵抗性や化学的耐久性が低下する。

Ｎａ_２Ｏはガラスの粘度を低下させ、線熱膨張係数を上昇させる効果がある。Ｎａ_２Ｏの含有量は４．０〜８．５％、４．２〜８．４％、４．５〜８．０％、特に５．０〜７．０％であることが好ましい。Ｎａ_２Ｏの含有量が少なすぎると作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際に必要な熱量が多くなってしまう。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が多過ぎると加水分解抵抗性が低下する。

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

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

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

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

また本発明においては、上記以外にも種々の成分を添加することが可能である。

ＭｇＯは化学的耐久性向上の効果がある。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜４．０％、０〜２．０％、特に０〜１．０％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると加水分解抵抗性が低下する。

ＣａＯはガラスの高温粘度を低下させる効果がある。ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜４．０％、０〜１．５％、０〜１．１％、０〜０．９％、特に０〜０．５％である。ＣａＯ含有量が多過ぎると加水分解抵抗性が低下する。

ＳｒＯは化学的耐久性向上の効果がある。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０〜４．０％、０〜２．０％、特に０〜１．０％である。ＳｒＯの含有量が多すぎると加水分解抵抗性が低下する。

ＭｇＯとＣａＯとＳｒＯの含有量の合量は、好ましくは０〜４．０％、０〜３．０％、０〜２．０％、０〜１．０％未満、特に０〜０．５％であることが好ましい。これらの成分の合量が多すぎると加水分解抵抗性が低下する。

ＭｇＯとＣａＯの含有量の合量は、好ましくは０〜１％未満、０〜０．８％、特に０〜０．５％である。これらの成分の合量が多すぎると加水分解性が低下する。

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

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

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

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

また、本発明においては、低粘度、高加水分解抵抗性のガラスを得るために、質量比で、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）の値を、０．１０以下、０．０８以下、０．０７以下、特に０．０７未満に調整することが好ましい。この値が大きすぎると加水分解抵抗性が低下する。同様の理由で、質量比で、ＣａＯ／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）の値を、０．１０以下、より好ましくは０．０８以下、特に０．０７以下さらに好ましくは０．０７未満に調整することが好ましい。この値が大きすぎると加水分解抵抗性が低下する。

また本発明においては、加水分解抵抗性を向上させるが、ガラスの粘度を上昇させる成分であるＡｌ_２Ｏ_３と、ガラスの粘度を低下させるが、加水分解抵抗性を低下させる成分であるＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂ_２Ｏ_３の含有量のバランスを取ることが、加水分解抵抗性と良好な加工性を両立させる上で望ましい。具体的には質量比でＡｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）が０．３２以上、特に０．３４以上であることが好ましく、またこの値が０．６０以下、特に０．５０以下であることが望ましい。なお「Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）」とは、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢ_２Ｏ_３の含有量の合量で除した値である。

さらに質量比でＡｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）が０．７〜１．５、０．７５〜１．５、特に０．７５〜１．２であることが望ましい。この比率が小さ過ぎると加水分解抵抗性が低下し、高すぎると作業温度が高くなり、医薬容器に加工する際に必要な熱量が多くなってしまう。

また本発明においては、モル比で（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ―Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３の値が、０．３１５〜０．３５０、好ましくは０．３２０〜０．３４５、０．３２０〜０．３４０、特に０．３２５〜０．３４０未満であることが望ましい。この値が大きすぎると、加工時の種々の熱処理により、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏといったアルカリ金属酸化物含有量が多いためにこれらの蒸発量が増え、化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下するか、Ｂ_２Ｏ_３含有量が少ないために作業温度が高くなり、加工時の種々の熱処理により、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏといったアルカリ金属酸化物が蒸発しやすくなり、化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下する。また、水分の気化に伴う泡が発生しやすくなる。一方、この値が小さすぎると、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏといったアルカリ金属酸化物含有量が少ないために作業温度が高くなり、加工時の種々の熱処理により、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２ＯやＢ_２Ｏ_３が蒸発しやすくなり、化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下するとともに水分の気化に伴う泡が発生しやすくなるか、Ｂ_２Ｏ_３含有量が多いために容器加工前の時点で化学的耐久性や加水分解抵抗性が低下する。なお「Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３」とは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＬｉ_２Ｏの合量からＡｌ_２Ｏ_３の含有量を引いた値である。「（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３」とは、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３）の値をＢ_２Ｏ_３で除した値を意味する。

また本発明の医薬容器用ガラス管を構成するホウケイ酸ガラスは、以下の特性を有することが好ましい。

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

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

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

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

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

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

先ず、上記のガラス組成になるように、ガラス原料を調合してガラスバッチを作製する。次いで、このガラスバッチを１５５０〜１７００℃の溶融窯に連続投入して溶融、清澄した後、得られた溶融ガラスを回転する耐火物上に巻きつけながら、耐火物先端部からエアを吹き出しつつ、当該先端部からガラスを管状に引き出す。なおガラス管の曲がりや偏肉の調整は、マッフル炉内の温度分布やスリーブの回転速度等を調整することにより行えばよい。さらに引き出した管状ガラスを所定の長さに切断して本発明の医薬容器用ガラス管を得る。このようにして得られたガラス管は、バイアルやアンプルの製造に供される。

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

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

表１、２は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜６）、及び比較例（試料Ｎｏ．７、８）を示している。なお表中の「ΣＲ_２Ｏ」は「Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ」を表しており、ΣＲＯ)」は「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ」を表している。

各試料は以下のようにして調製した。

まず表に示す組成となるように、ガラス建て５００ｇのバッチを調合し、１５５０〜１７００℃の溶融窯に連続投入して溶融、清澄した。次いで溶融ガラスをダンナー装置に供給して外径２０ｍｍ、内径１８ｍｍ（目標肉厚１ｍｍ）のガラス管となるようにガラスを管状に引き出した。さらに引き出された管状ガラスを１５００ｍｍの長さに切断して医薬容器用ガラス管を得た。なおダンナー装置は、マッフル炉内に設置された耐火物スリーブと、ガラスを引き出す管引き機を有している。耐火物スリーブは、斜め下方に傾斜するとともにスリーブの中心軸を中心にして回転するように設けられており、スリーブ上に供給された溶融ガラスをスリーブの回転と傾きによってスリーブ表面に巻きつけながらスリーブ先端方向へと導くものである。またスリーブ先端にはエア吹き出し孔が設けられており、スリーブ先端から引き出されたガラス内にエアを供給してガラスが管形状を保つようにしている。管引き機は、対向する一対のローラーを有しており、スリーブ先端から離れた管状ガラスをローラーで挟持して所望の管径となるように引き伸ばすものである。

このようにして得られたガラス管試料について各種の評価に供した。なおガラス管の曲がりや偏肉は、マッフル炉内の温度分布やスリーブの回転速度等を変更することにより調節した。

表１から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜６は良好な加水分解抵抗性及び化学的耐久性を示した。また、各試料とも１２２０℃以下の作業温度を有していることがわかった。また、ガラス組成中にＳｎを含むＮｏ．１、２、４について、加水分解抵抗性試験によるＳｎの溶出を評価したところ、何れの試料もＳｎ溶出量は検出下限未満であった。また、試料Ｎｏ．１〜６は、曲がりと偏肉が所定の範囲内にあり、バーナーによる容器加工時に効率良くガラスを加熱できた。それゆえＢａＯを含有しないにも関わらず、Ｂ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏの蒸発量が増加しないと考えられる。比較例である試料Ｎｏ．７、８は、曲がりが大きく、バーナーによる容器加工時に効率良くガラスを加熱できなかった。それゆえガラス管の加工時に必要以上の熱量が必要となることから、Ｂ_２Ｏ_３やＮａ_２Ｏの蒸発量が増加する懸念がある。

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

歪点、徐冷点及び軟化点の測定はファイバーエロンゲーション法で行った。

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

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

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

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

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

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

ガラス管の曲がりの測定は以下の手順で行った。平坦な板の上で１０００ｍｍに切断したガラス管の一端を押さえながら回転させ、平坦な板から浮き上がった高さの最大値を測定した。

ガラス管の偏肉測定は以下の手順で行った。ガラス管を５０ｍｍ程度に切断し、ガラス管を回転させながら肉厚を測定し、式２により偏肉を算出した。

[式２]（最大肉厚−最小肉厚）／目標肉厚×１００
ガラスの加工性評価は、以下の手順により評価した。作製した管ガラスを回転させながら管端を一定時間、酸素バーナーにて加熱し、融封した。加熱後、融封した管端を目視で観察し、形状が良好である場合は○、形状が維持できない場合は×とした。

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

Claims (17)

1. ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｒ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか１種類以上）を必須成分として含み、ＢａＯを実質的に含まず、管ガラスの曲がりが６．０ｍｍ以下、偏肉が１５％以下であることを特徴とする医薬容器用ガラス管。
2. 質量％でＳｉＯ_２ ７０．０〜７５．５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６．３〜１１．０％、Ｂ_２Ｏ_３ ３．０〜１１．５％、Ｎａ_２Ｏ ４．０〜８．５％、Ｋ_２Ｏ ０〜５．０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜０．２％含有するホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の医薬容器用ガラス管。
3. ＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｒＯの含有量が各々０〜４質量％であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の医薬容器用ガラス管。
4. ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯが０〜４質量％であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜３に記載の医薬容器用ガラス管。
5. ＭｇＯ＋ＣａＯが０〜１質量％未満であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
6. Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏが５〜１０質量％であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
7. Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が０〜０．２質量％未満であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
8. 質量比で（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）の値が、０．１０以下であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
9. 質量比で、ＣａＯ／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）が、０〜０．１０であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
10. 質量比でＫ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏが０．２〜１であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
11. 質量比で、Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂ_２Ｏ_３）が０．３２以上であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
12. 質量比で、Ａｌ_２Ｏ_３／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）が０．７〜１．５であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
13. ＥＰ８．０に準じた加水分解抵抗性試験の粉末試験法において、単位ガラス質量当たりの０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の消費量が０．０３０ｍＬ以下であるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
14. ＤＩＮ１２１１６に準じた耐酸性試験において、面積あたりの質量減少量が１．０ｍｇ／ｄｍ^２以下となるホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
15. １１５０℃〜１２５０℃の作業温度を有するホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
16. １０^４．５ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を有するホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の医薬容器用ガラス管。
17. ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ、Ｒ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか１種類以上）を必須成分として含み、ＢａＯを実質的に含まないガラスとなるように調合した原料を溶融した後、管ガラスの曲がりが６．０ｍｍ以下、偏肉が１５％以下となるように管引き成形することを特徴とする医薬容器用ガラス管の製造方法。