JP2019005330A5

JP2019005330A5 -

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Publication number: JP2019005330A5
Application number: JP2017125123A
Authority: JP
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2020-03-05

Description

ガラスには、前記硬質ガラス等のような、二酸化ケイ素に目的に応じて各種元素を添加した添加ガラスの他に、高純度の二酸化ケイ素から成る石英ガラスがある。石英ガラス製のバイアル瓶を用いることにより前記課題は解決され得るが、石英素材で従来の硬質ガラス製バイアルと同じ形状のバイアルを、従来と同様の方法で大量且つ安価に製造することは極めて困難であった。

この石英バイアル瓶の胴部の形成方法には、（１）テーパー部等が形成された石英ガラス材とは別の石英ガラス材から胴部を作製する方法、（２）テーパー部等が形成された石英ガラス材から熱加工により胴部を形成する方法、の２つの方法があり得る。なお、第１の方法の場合、前記別の石英ガラス材から胴部を作製した後、該胴部を前記テーパー部等が形成された石英ガラス材に接合する。

すなわち、前記第１の方法によると、本発明に係る石英バイアル瓶の製造方法は、
物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部と、前記口部と前記頸部の間を繋ぐテーパー部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
前記テーパー部及び前記頸部の外周面を削り出しによって形成すると共に、前記頸部に、別途作製した前記胴部を接合することを特徴とするものとなる。

また、前記第１の方法では、削り出しによって外周面が形成されたテーパー部に、別途作製した頸部を接合するようにしてもよい。

すなわち、前記第１の方法による本発明に係る石英バイアル瓶の別の製造方法は、物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部と、前記口部と前記頸部の間を繋ぐテーパー部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
前記テーパー部の外周面を削り出しによって形成すると共に、
前記テーパー部に、別途作製した前記頸部を接合することを特徴とする。

更に、本発明は前記第１の方法により製造された石英バイアル瓶をも提供するものである。
すなわち、本発明に係る石英バイアル瓶は、物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部と、前記口部と前記頸部の間を繋ぐテーパー部と、を有する石英バイアル瓶であって、
前記テーパー部の下端から前記胴部の下端までのいずれかの位置に石英ガラス同士の接合による接合部を有することを特徴としている。

本発明の第１の実施形態による石英バイアル瓶及びその口部に取り付けられるゴム栓の形状及び寸法を示す側面図。本実施形態による石英バイアル瓶の製造方法を説明する図。本実施形態による石英バイアル瓶の製造方法の他の例を説明する図。本実施形態による石英バイアル瓶の製造方法の別の例を説明する図。本実施形態による石英バイアル瓶の製造方法の更に別の例を説明する図。本実施形態による石英バイアル瓶の製造方法によってネジ口式のバイアル瓶を製造する方法を説明する図。本発明の第２の実施形態による石英バイアル瓶の製造方法を説明する図。バイアル瓶の密閉方法を説明する図であって、（ａ）はバイアル瓶の口部に樹脂栓を取り付けた状態を示し、（ｂ）は樹脂栓の上からアルミキャップを被せた状態を示し、（ｃ）はアルミキャップをかしめた状態を示す。

図１に本発明の第１の実施形態による石英バイアル瓶１０及びこれに取り付けられるゴム栓２０（樹脂栓）の構成を示す。この石英バイアル瓶１０は、全体が石英ガラスから成り、薬品等の物品を収容するための胴部１４と、胴部１４の下端を閉鎖する底部１５と、胴部１４の上端に設けられた円筒状の頸部１３と、頸部１３の上方に設けられ、頸部１３よりも外径の大きい円筒状の口部１１と、口部１１と頸部１３とを繋ぐテーパー部１２と、を備えている。口部１１、テーパー部１２、及び頸部１３は、いずれもその中心部に、直径の等しい軸方向（上下方向）に延伸する貫通孔を有しており、これにより口部１１の上端から頸部１３の下端に至る通路が形成されている。該通路は胴部１４の内部空間に連通している。

以下、本実施形態による石英バイアル瓶１０の製造方法について図２を参照しつつ説明する。まず、所定の形状及び大きさの石英ガラス材を用意し、該石英ガラス材に熱加工や研削砥石を用いた研削加工を施すことによって、石英バイアル瓶１０の口部１１、頸部１３、及びテーパー部１２を作製する（図２（ａ）上段）。なお、このとき、少なくともテーパー部１２（望ましくはテーパー部１２と頸部１３）の外周面は、研削加工によって形成する。更に、口部１１、テーパー部１２、及び頸部１３の内周面に研削加工を施すようにしてもよい。また、上記の石英ガラス材（第１石英ガラス材とよぶ）とは別の石英ガラス材（第２石英ガラス材とよぶ）から、頸部１３と外径及び内径が同一である上部開口１４ａを備えた無底の胴部１４を作製する（図２（ａ）下段）。この胴部１４は、例えば、第２石英ガラス材として石英ガラス管を使用し、その一端をバーナーで加熱しつつ絞りローラーによって径を絞ることで作製することができる。

その後、第１石英ガラス材から作製された頸部１３の下端と、第２石英ガラス材から作製された胴部１４の上部開口１４ａの周縁部をバーナーで加熱した上で互いに当接させることにより、第１石英ガラス材から作製されたパーツと第２石英ガラス材から作製されたパーツとを熱融着させる（図２（ｂ））。なお、テーパー部１２（又はテーパー部１２及び頸部１３）の外周面は、上記研削加工によってスリ面となるため、前記熱融着を行う際に、該スリ面をバーナーで加熱し、表面の微細な凹凸を溶融させて平滑化させることが望ましい。

なお、図２では、胴部１４の下端（すなわち上部開口１４ａとは逆側の端部）が開放された状態で、第１石英ガラス材から作製されたパーツと第２石英ガラス材から作製されたパーツとを接合したが、胴部１４の下端を封止（すなわち石英バイアル瓶１０の底部１５を形成）した後に、第１石英ガラス材から作製されたパーツと第２石英ガラス材から作製されたパーツとの接合を行うようにしてもよい。

また、本実施形態による石英バイアル瓶１０は、図３に示すように、口部１１とテーパー部１２を一体成形したパーツと、頸部１３、胴部１４、及び底部１５を一体成形したパーツとを個別に作製し、これら２つのパーツを接合することによって製造してもよく、あるいは、図４に示すように、口部１１とテーパー部１２を一体成形したパーツと、頸部１３のみから成るパーツと、胴部１４及び底部１５から成るパーツとを個別に作製し、これら３つのパーツを接合することによって製造してもよい。いずれの場合も、少なくともテーパー部１２（望ましくはテーパー部１２及び頸部１３）の外周面は、削り出しによって形成する。また、底部１５の形成（すなわち胴部１４の下端の封止）はパーツ同士の接合前に行っても、接合後に行ってもよい。

また、図５（ｂ）に示すような、円錐状に窪んだ内底面を有する石英バイアル瓶４０を製造する場合には、例えば、図５（ａ）に示すように、口部４１、テーパー部４２、及び頸部４３を一体成形して成る第１パーツ４６と、胴部４４の上側の領域４４ｂに相当する第２パーツ４７と、円錐状に窪んだ内底面を有する、胴部４４の下側の領域４４ｃに相当する第３パーツ４８と、を個別に作製し、これら３つのパーツ４６、４７、４８を接合することによって石英バイアル瓶４０を製造する。なお、図５（ａ）では、頸部４３を口部４１及びテーパー部４２と一体成形するものとしたが、これに代えて、頸部４３を胴部４４の上側の領域と一体成形するようにしてもよい。

また、本発明に係る石英バイアル瓶の製造方法は、ネジ口式の石英バイアル瓶の製造にも適用することができる。ネジ口式の石英バイアル瓶５０は、図６（ｃ）に示すように、薬品等が収容される胴部５４の上端にネジ山５１ａを備えた口部５１を備えている。このようなネジ口式のバイアル瓶５０の製造方法について、図６を参照しつつ説明する。まず、適当な大きさ及び形状の石英ガラス材（第１石英ガラス材）から、例えば溶融成形等により、製造しようとする石英バイアル瓶５０の口部５１と長さが等しく、口部５１（ネジ山５１ａを除く部分）の外径よりも大きい外径と、口部５１の内径と等しい内径を有する円筒状のパーツを作製する。そして、該パーツの外周面に、研削加工を施すことによって、ネジ山５１ａを形成する（図６（ａ）上段）。その後は、図２で説明した方法と同様にして、適当な大きさ及び形状の第２石英ガラス材から上部開口５４ａを備えた無底の胴部５４を作製し（図６（ａ）の下段）、続いて、第１石英ガラス材から作製されたパーツ（すなわち口部５１）と第２石英ガラス材から作製されたパーツ（すなわち胴部５４）を熱融着し（図６（ｂ））、胴部５４の下端を封止して底部５５を形成することにより、製品となるネジ口式の石英バイアル瓶５０が完成する（図６（ｃ））。なお、この場合も、口部５１の外周面は、前記研削加工によってスリ面となるため、前記熱融着を行う際に、該スリ面をバーナーで加熱し、表面の微細な凹凸を溶融させて平滑化することが望ましい。

続いて、本発明の第２の実施形態による石英バイアル瓶の製造方法について、図７を参照しつつ説明する。本実施形態による石英バイアル瓶１０の製造方法は、石英バイアル瓶の全体を一つの石英ガラス材から一体成形するものである。なお、製品となる石英バイアル瓶１０の形状及び各部の寸法は図１で示したものと同様である。まず、適当な大きさ及び形状を有する石英ガラス材から、例えば溶融成形などにより円筒状のパーツを作製し、該パーツにバーナーを用いた熱加工や研削砥石を用いた研削加工等によって、石英バイアル瓶１０の口部１１、頸部１３、及びテーパー部１２を形成する（図７（ａ））。このとき、少なくともテーパー部１２（望ましくはテーパー部１２と頸部１３）の外周面は、削り出しによって形成する。なお、前記削り出しによって形成された面はスリ面となるため、バーナー等で該スリ面を加熱し、表面の微細な凹凸を溶融させて平滑化することが望ましい。続いて、前記円筒状のパーツの下端をバーナーで加熱しつつ封止することにより、石英バイアル瓶１０の底部１５を形成する（図７（ｂ））。次に、ブロー成形により、頸部１３よりも下側の領域（すなわち前記円筒状のパーツの頸部１３に隣接する部分であって、テーパー部１２とは逆側の部分）の内径、外径、及び長さを拡大させることにより、石英バイアル瓶１０の胴部１４を形成する（図７（ｃ））。これにより、製品となる石英バイアル瓶１０が完成する。

なお、図６（ｃ）で示したようなネジ口式のバイアル瓶５０も上記同様の一体成形によって製造することができる。この場合、適当な大きさ及び形状を有する石英ガラス材から、例えば溶融成形などにより円筒状のパーツを作製し、該パーツに研削加工を施すことによって、ネジ山５１ａを有する口部５１を形成する。その後は、図７で説明した方法と同様にして、前記パーツの下端を封止して底部５５を形成し、ブロー成形により胴部５４を形成することにより、製品となるネジ口式の石英バイアル瓶５０が完成する。

Claims

物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部と、前記口部と前記頸部の間を繋ぐテーパー部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
前記テーパー部及び前記頸部の外周面を削り出しによって形成すると共に、前記頸部に、別途作製した前記胴部を熱融着によって接合することを特徴とする石英バイアル瓶の製造方法。
物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部と、前記口部と前記頸部の間を繋ぐテーパー部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
前記テーパー部の外周面を削り出しによって形成すると共に、前記テーパー部に、別途作製した前記頸部を熱融着によって接合することを特徴とする石英バイアル瓶の製造方法。
物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部と、前記口部と前記頸部の間を繋ぐテーパー部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
石英ガラス材に削り出し加工を施すことにより、前記テーパー部の外周面及び前記頸部の外周面を形成すると共に、
前記石英ガラス材の前記頸部に隣接する部分を熱加工することにより前記胴部を形成することを特徴とする石英バイアル瓶の製造方法。
物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられ、外周面にネジ山を有する円筒状の口部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
円筒状の石英ガラス材の外周面に前記ネジ山を削り出しによって形成することによって前記口部を作製すると共に、前記口部に、別途作製した前記胴部を熱融着によって接合することを特徴とする石英バイアル瓶の製造方法。
物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられ、外周面にネジ山を有する円筒状の口部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
石英ガラス材に削り出し加工を施すことにより、前記ネジ山を有する口部を形成すると共に、
前記石英ガラス材の前記口部に隣接する部分を熱加工することにより前記胴部を形成することを特徴とする石英バイアル瓶の製造方法。
更に、前記頸部の外周面を削り出しによって形成することを特徴とする請求項２に記載の石英バイアル瓶の製造方法。
更に、前記口部の内周面を削り出しによって形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の石英バイアル瓶の製造方法。
物品が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上端に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部と、前記口部と前記頸部の間を繋ぐテーパー部と、を有する石英バイアル瓶であって、
前記テーパー部の下端から前記胴部の下端までのいずれかの位置に石英ガラス同士の熱融着による接合部を有することを特徴とする石英バイアル瓶。