JP2018027864A

JP2018027864A - ガラス管の製造方法

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Publication number: JP2018027864A
Application number: JP2016159658A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　雅彦; Masahiko Sato; 雅彦佐藤
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2036-08-16
Also published as: EP3502066A1; US11390553B2; US20210284566A1; CN109476523B; CN109476523A; WO2018034110A1; JP6801289B2; EP3502066B1; EP3502066A4

Abstract

【課題】管部の一端が封止され、その一端側の管壁が貫通孔を有するガラス管において、内部の清浄性を高めることを可能にしたガラス管の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス管１１の製造方法は、貫通孔形成工程と封止部形成工程とを備える。貫通孔形成工程では、ガラス管１６の第１端１６ａ側の管壁に貫通孔１５を形成する。封止部形成工程では、貫通孔形成工程の後に、ガラス管１６の第１端１６ａから貫通孔１５までの所定箇所を熱加工することで封止部１３を形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、ガラス管の製造方法に関する。

例えば、ガラス製の医薬用容器を得るためには、両端を有するガラス管の一端を封止し、このガラス管の一端側の管壁に貫通孔を形成したガラス管が用いられている（特許文献１）。こうしたガラス管は、特許文献１に開示されるように、ガラス管の一端の開口部を封止した後に、ガラス管の一端側の管壁に貫通孔を形成することで製造される。

特開２００４−０１０４７５号公報

ガラス管の管壁に貫通孔を形成する際には、例えばフューム等の異物が発生する。上記従来技術のように、一端が封止されたガラス管の一端側の管壁に貫通孔を形成する場合、ガラス管の内部に異物が堆積し易く、こうした異物がガラス管の内部の清浄性を低下させるおそれがあった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、管部の一端が封止され、その一端側の管壁が貫通孔を有するガラス管において、内部の清浄性を高めることを可能にしたガラス管の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するガラス管の製造方法は、第１端及び第２端からなる両端にそれぞれ開口部を有するガラス管の第１端側の管壁に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔形成工程の後に、前記ガラス管の第１端から前記貫通孔までの所定箇所を熱加工することで封止部を形成する封止部形成工程と、を備える。

この方法によれば、貫通孔形成工程の後に封止部形成工程を行うため、貫通孔形成工程においてガラス管に貫通孔を形成する際に生じる異物をガラス管の第１端の開口部から排出させることが可能となる。

上記ガラス管の製造方法は、前記貫通孔形成工程において、前記ガラス管の第２端の開口部から前記ガラス管の第１端の開口部へ向けて前記ガラス管の内部に送風しながら前記貫通孔を形成することが好ましい。

この方法によれば、貫通孔形成工程においてガラス管に貫通孔を形成する際に生じる異物をガラス管の第１端の開口部から強制的に排出させることができる。
上記ガラス管の製造方法において、前記貫通孔形成工程は、バーナーを用いて前記貫通孔を形成する工程であり、前記貫通孔形成工程では、前記ガラス管の管軸が水平となる姿勢、又は前記ガラス管の第１端が上方となる姿勢とされた状態で前記貫通孔を形成することが好ましい。

この方法によれば、バーナーを用いてガラス管に貫通孔を形成する際に発生する揮発物質が、ガラス管の第１端の開口部から排出され易くなる。
上記ガラス管の製造方法において、前記貫通孔形成工程は、バーナーを用いて前記貫通孔を形成する工程であり、前記バーナーの燃料ガスは、酸素と水素の混合ガスであり、前記バーナーのノズル先端と前記ガラス管の間隔は３ｍｍ以上であることが好ましい。

この方法によれば、バーナーの燃料ガスとして酸素と水素の混合ガスを用いることで、ガラス管に貫通孔を形成する時間を短縮することができる。さらに、バーナーのノズル先端とガラス管の間隔を３ｍｍ以上に離間させてガラス管に貫通孔を形成することで、ガラス管に貫通孔を形成する際に生じる異物（揮発物質）がバーナーのノズル先端に付着することを抑制することができる。

上記ガラス管の製造方法において、前記ガラス管の用途は、医薬用容器であることが好ましい。
医薬用容器には高い清浄性が求められるため、上記ガラス管を用いて製造することが好適である。

本発明によれば、管部の一端が封止され、その一端側の管壁が貫通孔を有するガラス管において、内部の清浄性を高めることが可能となる。

実施形態におけるガラス管を示す概略図である。ガラス管の製造方法における貫通孔形成工程を示す概略図である。貫通孔形成工程において、ノズル先端とガラス管の間隔と、貫通孔が形成されるまでの時間との関係を示すグラフである。貫通孔形成工程において、ノズル先端とガラス管の間隔と、貫通孔の孔径との関係を示すグラフである。ガラス管の製造方法における封止部形成工程を示す概略図である。

以下、本発明のガラス管の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、製造の対象となるガラス管１１は、両端を有する管部１２を備えている。ガラス管１１は、管部１２の一端に位置する封止部１３と、管部１２の他端に位置する開口部１４を備えている。ガラス管１１において、管部１２の封止部１３側の管壁には貫通孔１５が形成されている。

図２及び図５に示すように、ガラス管１１の製造方法は、両端が開口したガラス管１６から製造される。ガラス管１１の製造方法は、ガラス管１６に上述した貫通孔１５を形成する貫通孔形成工程と、ガラス管１６に上述した封止部１３を形成する封止部形成工程とを備えている。

図２に示すように、貫通孔形成工程に供されるガラス管１６は、第１端１６ａ及び第２端１６ｂからなる両端にそれぞれ開口部１７，１８を有している。ガラス管１６としては、例えば、ダンナー法又はダウンドロー法（ベロー法）を用いて溶融ガラスから成形し、所定の長さに切断された直管状のものを用いることができる。

貫通孔形成工程では、ガラス管１６の第１端１６ａ側の管壁に貫通孔１５を形成する。本実施形態の貫通孔形成工程では、バーナー１９を用いて貫通孔１５を形成する。バーナー１９は、燃料ガスＦＧをガラス管１６に向けて噴出する燃料ガスノズル２０を備えている。

貫通孔形成工程では、ガラス管１６の管軸が水平となる姿勢、又はガラス管１６の第１端１６ａが上方となる姿勢とされた状態で貫通孔１５を形成することが好ましい。本実施形態では、ガラス管１６の管軸が水平となる姿勢にガラス管１６を支持する支持部２１を用いている。なお、バーナー１９はガラス管１６の管軸の鉛直下方から火炎を照射するように配置されることが好ましい。バーナー１９の燃焼形式としては、燃料ガスＦＧと空気とを予め混合して燃焼させる予混合型のバーナーであってもよいし、燃料ガスＦＧと空気とを拡散及び混合させながら燃焼させる拡散混合型（先混合型）のバーナーであってもよい。予混合型のバーナー１９は、予め混合する空気が理論空気量よりも多い完全予混合型のバーナーであってもよいし、予め混合する空気が理論空気量よりも少ない部分予混合型のバーナーであってもよい。

貫通孔形成工程で用いる燃料ガスＦＧとしては、可燃性ガスと助燃性ガスとの混合ガスが好適に用いられる。可燃性ガスとしては、例えば、水素、ＬＰＧ（液化石油ガス）、及びＬＮＧ（液化天然ガス）が挙げられる。助燃性ガスとしては、例えば、酸素が挙げられる。燃料ガスＦＧとしては、火炎温度が高く、ガラス管１６からバーナー１９の燃料ガスノズル２０におけるノズル先端２０ａを遠ざけても比較的短い時間で貫通孔１５を形成することができることから、酸素と水素の混合ガスを用いることが好ましい。混合ガス中における酸素に対する水素の体積比（体積比＝水素の体積／酸素の体積）は、１以上、３以下であることが好ましい。

貫通孔形成工程において、バーナー１９の燃料ガスノズル２０におけるノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄは、３ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上であり、さらに好ましくは７ｍｍ以上である。ノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄが広くなるほど、ガラス管１６に貫通孔１５が形成される際に生じるフューム等の異物がノズル先端２０ａに付着し難くなる。一方、上記間隔Ｄは、１５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１２ｍｍ以下である。ノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄが狭くなるほどガラス管１６に貫通孔１５を形成する時間を短縮することが可能となる。ノズル先端２０ａの異物の付着を抑え、かつガラス管１６に貫通孔１５を形成する時間を短縮するという観点から、ノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄは、３ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲であり、さらに好ましくは７ｍｍ以上、１２ｍｍ以下の範囲である。

ここで、貫通孔形成工程において、上記間隔Ｄ等を変更して貫通孔１５を形成した試験例について説明する。
試験例１では、燃料ガスＦＧとして酸素と水素の混合ガスを用いてガラス管１６に貫通孔１５を形成した。この試験例１では、燃料ガスノズル２０におけるノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄを３．０ｍｍ，５．０ｍｍ，７．０ｍｍ，１０．０ｍｍ，１２．０ｍｍ，１５．０ｍｍの各間隔Ｄに設定して、それぞれガラス管１６に火炎を照射してから貫通孔１５が形成されるまでの時間Ｔを測定した。なお、試験例１では、燃料ガスＦＧ（混合ガス）中の酸素に対する水素の体積比を２、燃料ガスＦＧの流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定するとともに、内径が０．４ｍｍの燃料ガスノズル２０を用いた。ガラス管１６の外径は１６ｍｍ、管壁の厚さ１．０ｍｍである。

試験例２では、燃料ガスＦＧとしてＬＮＧと酸素の混合ガスを用いてガラス管１６に貫通孔１５を形成した。この試験例２では、燃料ガスノズル２０におけるノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄを３．０ｍｍに設定してガラス管１６に火炎を照射してから貫通孔１５が形成されるまでの時間Ｔを測定した。なお、試験例２では、燃料ガスＦＧ（混合ガス）中のＬＮＧに対する酸素の体積比を２．５〜２．６、燃料ガスＦＧの流量を２．０Ｌ／ｍｉｎに設定するとともに、内径が１．０ｍｍの燃料ガスノズル２０を用いた。ガラス管１６の外径は１６ｍｍ、管壁の厚さ１．０ｍｍである。

図３には、上記試験例１及び試験例２において、上記間隔Ｄと、ガラス管１６に火炎を照射してから貫通孔１５が形成されるまでの時間Ｔとの関係を示している。試験例１では、上記間隔Ｄをより広く設定しても、試験例２よりも短時間で貫通孔１５が形成できることが分かる。

図４には、上記試験例１において、上記間隔Ｄと、ガラス管１６に形成された貫通孔１５の直径（孔径ＨＤ）との関係を示している。試験例１の結果から、上記間隔Ｄを変更することにより、ガラス管１６に形成される貫通孔１５の孔径ＨＤを変更することが可能であることが分かる。

貫通孔形成工程において、燃料ガスノズル２０から噴出する燃料ガスＦＧの流量は、例えば、燃料ガスノズル２０の内径（ノズル径）に応じて適宜調整することができる。燃料ガスノズル２０から噴出する燃料ガスＦＧの流量は、１．５Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、より好ましくは１．７Ｌ／ｍｉｎ以上であり、さらに好ましくは１．９Ｌ／ｍｉｎ以上である。燃料ガスＦＧの流量を高めることで、ガラス管１６に貫通孔１５を形成する時間を短縮することが可能となる。なお、燃料ガスノズル２０から噴出する燃料ガスＦＧの流量は、ガラス管１６に貫通孔１５が形成された後に、貫通孔１５に向かい合うガラス管１６の管壁の溶融を抑えるという観点から、３．０Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、より好ましくは２．５Ｌ／ｍｉｎ以下である。

貫通孔形成工程で用いる燃料ガスノズル２０の内径（ノズル径）は、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。燃料ガスノズル２０の内径が大きいほど、ガラス管１６の貫通孔１５の内径を大きくすることができる。なお、燃料ガスノズル２０の内径（ノズル径）は、ガラス管１６の貫通孔１５の内径が過剰に大きくなることを抑えるという観点から、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

図２に示すように、貫通孔形成工程では、ガラス管１６の第２端１６ｂの開口部１８からガラス管１６の第１端１６ａの開口部１７へ向けてガラス管１６の内部に送風しながら貫通孔１５を形成することが好ましい。ガラス管１６の内部の送風には、送風用ガスＶＧをガラス管１６の外方からガラス管１６の第２端１６ｂの開口部１８に向けて噴射する送風用ノズル２２が用いられる。送風用ノズル２２はガラス管１６の第２端１６ｂの開口部１８からガラス管１６の内部に挿入して用いてもよい。送風用ガスＶＧとしては、空気又は不活性ガスを好適に用いることができる。

図５に示すように、ガラス管１１の製造方法における封止部形成工程では、貫通孔形成工程の後に、ガラス管１６の第１端１６ａから貫通孔１５までの所定箇所を熱加工することで封止部１３を形成する。詳述すると、封止部形成工程は、ガラス管１６を回転させながらガラス管１６の第１端１６ａと貫通孔１５との間を周方向に沿って加熱し、加熱した部分の両側部分が互いに離間するように外力を加えることにより、封止部１３を形成する。

封止部形成工程は、例えば、ラインバーナー２３を用いることでガラス管１６を搬送しながら行うことができる。詳述すると、まず、ラインバーナー２３の火炎２３ａの長手方向に対してガラス管１６の管軸が直交するように配置し、ガラス管１６を回転させながら、ラインバーナー２３の火炎の長手方向に沿ってガラス管１６を搬送する。このとき、ガラス管１６の加熱した部分の両側部分が互いに離間するようにガラス管１６に外力を加える。これにより、ガラス管１６の加熱した部分が閉塞されるように変形させることで、封止部１３を形成することができる。なお、封止部形成工程では、ガラス管１６を搬送せずに定位置でガラス管１６を回転させながら加熱し、ガラス管１６に外力を加えることで封止部１３を形成してもよい。

以上のようにガラス管１１の製造方法で得られたガラス管１１（管部１２、封止部１３、開口部１４、及び貫通孔１５を有するガラス物品）は、ガラス容器を製造するために用いられる。ガラス容器は、周知のようにガラス管１１の封止部１３側が上方となるように配置して、ガラス管１１の開口部１４から所定の長さの位置を加熱して順次切断する工程を含む製造方法により得られる。このようなガラス容器を製造する際に、ガラス管１１の貫通孔１５は、ガラス管１１の管部１２内の圧力や温度を調整する通気口となる。

ガラス管１１は、比較的高い清浄性が要求されるガラス容器を製造する用途に用いられることが好適である。ガラス管１１の用途としては、例えば、医薬用容器や食品用容器を製造する用途が挙げられ、特に医薬用容器の製造に好適に用いられる。医薬用容器としては、例えば、シリンジ、バイアル、及びアンプルが挙げられる。なお、医薬用容器の製造に用いられるガラス管１１のガラスは、例えば、ホウケイ酸ガラスである。また、医薬用容器の製造に用いられるガラス管１１において、管部１２の外径（ガラス管１６の外径）は、例えば、５ｍｍ以上、７５ｍｍ以下の範囲であり、管部１２における管壁の厚さ（ガラス管１６の管壁の厚さ）は、例えば、０．３ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の範囲である。

以上詳述した実施形態によれば、次のような作用効果が発揮される。
（１）ガラス管１１の製造方法は、貫通孔形成工程と封止部形成工程とを備えている。貫通孔形成工程では、第１端１６ａ及び第２端１６ｂからなる両端にそれぞれ開口部１７，１８を有するガラス管１６の第１端１６ａ側の管壁に貫通孔１５を形成する。封止部形成工程では、貫通孔形成工程の後に、ガラス管１６の第１端１６ａから貫通孔１５までの所定箇所を熱加工することで封止部１３を形成する。

この方法によれば、貫通孔形成工程の後に封止部形成工程を行うため、貫通孔形成工程においてガラス管１６に貫通孔１５を形成する際に生じる異物をガラス管１６の第１端１６ａの開口部１７から排出させることが可能となる。その結果、ガラス管１１の内部の清浄性を高めることが可能となる。

（２）ガラス管１１の製造方法における貫通孔形成工程では、ガラス管１６の第２端１６ｂの開口部１８からガラス管１６の第１端１６ａの開口部１７へ向けてガラス管１６の内部に送風しながら貫通孔１５を形成している。

この場合、貫通孔形成工程においてガラス管１６に貫通孔１５を形成する際に生じる異物をガラス管１６の第１端１６ａの開口部１７から強制的に排出させることができる。従って、ガラス管１１の内部の清浄性をより高めることが可能となる。

（３）ガラス管１１の製造方法における貫通孔形成工程は、バーナー１９を用いて貫通孔１５を形成する工程であり、貫通孔形成工程では、ガラス管１６の管軸が水平となる姿勢、又はガラス管１６の第１端１６ａが上方となる姿勢とされた状態で貫通孔１５を形成することが好ましい。

この場合、バーナー１９を用いてガラス管１６に貫通孔１５を形成する際に発生する揮発物質が、ガラス管１６の第１端１６ａの開口部１７から排出され易くなる。従って、ガラス管１１の内部の清浄性をより高めることが可能となる。

（４）ガラス管１１の製造方法における貫通孔形成工程で用いるバーナー１９の燃料ガスＦＧは、酸素と水素の混合ガスであり、バーナー１９のノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄは３ｍｍ以上であることが好ましい。

この場合、バーナー１９の燃料ガスＦＧとして酸素と水素の混合ガスを用いることで、ガラス管１６に貫通孔１５を形成する時間を短縮することができる。さらに、バーナー１９のノズル先端２０ａとガラス管１６の間隔Ｄを３ｍｍ以上に離間させてガラス管１６に貫通孔１５を形成することで、ガラス管１６に貫通孔１５を形成する際に生じる異物（揮発物質）がバーナー１９のノズル先端２０ａに付着することを抑制することができる。すなわち、貫通孔形成工程で用いるバーナー１９のノズルを交換又は洗浄する頻度を低めることができる。このため、ガラス管１１の生産性を高めたり、ガラス管１１の製造コストを削減したりすることが可能となる。

（５）本発明の方法で製造するガラス管１１の用途は、医薬用容器であることが好ましい。医薬用容器には高い清浄性が求められるため、上記ガラス管１１を用いて製造することが好適である。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・ガラス管１１の製造方法における貫通孔形成工程は、例えば、レーザー光やドリルを用いてガラス管１６に貫通孔１５を形成する工程に変更することもできる。

・ガラス管１１の製造方法における貫通孔形成工程において、ガラス管１６の内部における送風を省略してもよい。
・ガラス管１１の製造方法における貫通孔形成工程において、例えば、ガラス管１６に貫通孔１５を形成する際に発生する異物が下降し易い場合、ガラス管１６の第２端１６ｂが上方となる姿勢とされた状態で貫通孔１５を形成してもよい。

１１…ガラス管、１３…封止部、１４，１７，１８…開口部、１５…貫通孔、１６…ガラス管、１６ａ…第１端、１６ｂ…第２端、１９…バーナー、２０ａ…ノズル先端、Ｄ…間隔、ＦＧ…燃料ガス。

Claims

第１端及び第２端からなる両端にそれぞれ開口部を有するガラス管の第１端側の管壁に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔形成工程の後に、前記ガラス管の第１端から前記貫通孔までの所定箇所を熱加工することで封止部を形成する封止部形成工程と、を備えることを特徴とするガラス管の製造方法。
前記貫通孔形成工程において、前記ガラス管の第２端の開口部から前記ガラス管の第１端の開口部へ向けて前記ガラス管の内部に送風しながら前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項１に記載のガラス管の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、バーナーを用いて前記貫通孔を形成する工程であり、
前記貫通孔形成工程では、前記ガラス管の管軸が水平となる姿勢、又は前記ガラス管の第１端が上方となる姿勢とされた状態で前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラス管の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、バーナーを用いて前記貫通孔を形成する工程であり、前記バーナーの燃料ガスは、酸素と水素の混合ガスであり、前記バーナーのノズル先端と前記ガラス管の間隔は３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
前記ガラス管の用途は、医薬用容器であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。