JP2022109285A - リチウム含有アルミノシリケートガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】 強化ガラスの機械的特性を制御する。【解決手段】 ６８．００モル％～８１．００モル％のＳｉＯ２；４．００モル％～１１．００モル％のＡｌ２Ｏ３；０．１０モル％～１６．００モル％のＬｉ２Ｏ；０．１０モル％～１２．００モル％のＮａ２Ｏ；０．００モル％～５．００モル％のＫ２Ｏ；０．１０モル％～８．００モル％のＭｇＯ；０．１０モル％～５．００モル％のＣａＯ；０．００モル％～０．２０モル％の清澄剤のガラス組成を有する、ガラス医薬品パッケージ。上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、また酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有する。上記ガラス医薬品パッケージは、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２を実質的に含まなくてよい。【選択図】なし
Description
本出願は、２０１６年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６２／４２８，３１１号の優先権を主張するものであり、上記仮特許出願は、参照によりその全体が本出願に援用される。
本明細書は一般に、リチウム含有アルミノシリケートガラスに関する。より具体的には、本明細書は、均一に分布する圧力応力プロファイルを有するよう強化された、リチウム含有アルミノシリケートガラスを対象とする。
従来、ガラスは、その密閉性、光学的透明性、及び他の材料に対して優れた化学的耐久性から、医薬品の梱包のための好ましい材料として使用されてきた。具体的には、医薬品の梱包に使用されるガラスは、内包する医薬組成物の安定性に影響を与えないよう、十分な化学的耐久性を有する必要がある。好適な化学的耐久性を有するガラスとしては、ＡＳＴＭ規格Ｅ４３８．９２「ＩＡ型」及び「ＩＢ型」ガラス組成物、又はＵＳＰ＜６６０＞１型組成物の範囲内のガラス組成物が挙げられ、これらについては、化学的耐久性に関する明らかな記述が存在する。多くのアルミノシリケートガラスは、上述の化学的耐久性に関する基準を満たす。更にこれらのアルミノシリケートガラスは、従来のボロシリケート及びソーダライムシリケートガラスに比べて、ガラス転移温度及び弾性率が相対的に高くなり得る。一部のアルミノシリケートガラスは、イオン交換プロセス等によって強化することにより、ガラスの耐損傷性を上昇させることができる。しかしながら、特に激しい又は鋭い衝突によって、強化ガラスであっても損傷する場合がある。ガラスが強化されている例において、強化層の局所的変化が形成される場合があり、これはガラスに、予測できない多数の方向の破断又は割れをもたらす。
従って、イオン交換等によって、強化ガラスの機械的特性が制御されるように、制御された方法で強化できるアルミノシリケートガラスに対する需要が存在する。
ある実施形態によると、ガラス医薬品パッケージは：６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；４．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；０．１０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；０．１０モル％以上１２．００モル％以下のＮａ２Ｏ；０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤を含む、ガラス組成を有する。上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有する。
別の実施形態では、ガラス医薬品パッケージは：６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；６．１０モル％以上７．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；３．１０モル％以上４．６０モル％以下のＬｉ２Ｏ；１．４０モル％以上３．００モル％以下のＮａ２Ｏ；０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；５．１０モル％以上７．５０モル％以下のＭｇＯ；０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤を含む、ガラス組成を有する。上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、上記ガラス医薬品パッケージは、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有し、また上記ガラス医薬品パッケージは、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２を実質的に含まない。
更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、その一部は、当業者には「発明を実施するための形態」から容易に明らかになるか、又は以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本明細書に記載された実施形態を実行することによって認識されるだろう。
上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも、様々な実施形態を記述しており、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものである。添付の図面は、上記様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本明細書に記載の上記様々な実施形態を図示しており、本記載と併せて、請求対象の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。
これより、様々な実施形態によるリチウム含有アルミノシリケートガラスについて詳細に言及する。アルミノシリケートガラスの化学的耐久性及び物理的特性は一般に、ガラス組成及び構造に関連し得る。いくつかの実施形態によると、ガラス医薬品パッケージは：６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；４．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；０．１０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；０．１０モル％以上１２．００モル％以下のＮａ２Ｏ；０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤を含む、ガラス組成を有する。上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性であり、また酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有しする。いくつかの実施形態では、上記ガラス医薬品パッケージは、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２を実質的に含まない。
本明細書に記載のガラスコンテナの実施形態では、ガラスコンテナを形成する上記ガラス組成の構成成分（例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３等）の濃度は、そうでないことが明記されていない限り、酸化物ベースのモルパーセント（モル％）で記載される。
ガラス組成物中のある特定の構成成分の濃度及び／又は不在を説明するために使用される場合、用語「実質的に含まない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｆｒｅｅ））は、上記構成成分が上記ガラス組成物に意図的に添加されないことを意味する。しかしながら上記ガラス組成物は、０．０５モル未満の量の汚染物質又は浮遊物（ｔｒａｍｐ）として、微量の上記構成成分を含有する場合がある。
本明細書中で使用される場合、用語「化学的耐久性（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ）」は、ガラス組成物の、指定された化学的条件に曝露された場合に劣化に耐えられる能力を指す。具体的には、本明細書に記載のガラス組成物の化学的耐久性は、以下の４つの確立された材料試験基準に従って評価した：ＤＩＮ１２１１６（２００１年３月発行、名称「Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｇｌａｓｓ‐Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｔｔａｃｋ ｂｙ ａ ｂｏｉｌｉｎｇ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ‐Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」）；ＩＳＯ６９５：１９９１年、名称「Ｇｌａｓｓ‐‐Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｔｔａｃｋ ｂｙ ａ ｂｏｉｌｉｎｇ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ａｌｋａｌｉ‐‐Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」；ＩＳＯ７２０：１９８５年、名称「Ｇｌａｓｓ ‐‐ Ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｇｒａｉｎｓ ａｔ １２１ ｄｅｇｒｅｅｓ Ｃ‐‐Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」；及びＩＳＯ７１９：１９８５年、「Ｇｌａｓｓ‐‐Ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｇｒａｉｎｓ ａｔ ９８ ｄｅｇｒｅｅｓ Ｃ‐‐Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」。各基準及び各基準内での分類については、本明細書中で更に詳細に説明される。あるいは、ガラス組成物の化学的耐久性は、ガラスの表面の耐久性を評価する、ＵＳＰ＜６６０＞（タイトル「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｓｔ」）、及び／又は欧州薬局方３．２．１試験Ａ‐表面試験（名称「Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ Ｆｏｒ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｕｓｅ」）に従って評価してもよい。
本明細書中で使用される場合、用語「軟化点」は、ガラス組成物の粘度が１×１０７．６ポアズとなる温度を指す。
本明細書中で使用される場合、用語「徐冷点」は、ガラス組成物の粘度が１×１０１３ポアズとなる温度を指す。
本明細書中で使用される場合、用語「歪み点」及び「Ｔ歪み」は、ガラス組成物の粘度が３×１０１４ポアズとなる温度を指す。
本明細書中で使用される場合、用語「ＣＴＥ」は、およそ室温（ＲＴ）から約３００℃の範囲の温度に亘る、ガラス組成物の熱膨張係数を指す。
様々なアルミニウム配位状態の存在は、ガラスネットワーク中の酸素と非架橋酸素との比に影響を及ぼすことにより、アルカリアルミノシリケートガラスの物理的特性に寄与する。ガラス中のアルカリ種は、ガラス溶解中の初期浸出挙動及び相互拡散反応に影響を及ぼす。溶解中の、ガラス表面上での水和層及び沈降物の形成もまた、一般にガラス組成に関連する。本明細書中で使用される場合、用語「ガラス組成」は、例えば医薬品用のガラス梱包（例えばバイアル、シリンジ及びアンプル等）等といったガラス物品のガラス組成を指す。
更に、アルカリアルミノシリケートガラスは良好なイオン交換性を有し化学強化プロセスを用いることで、アルカリアルミノシリケートガラスにおいて高い強度及び高い靭性が達成されている。例えばアルミノシリケートナトリウムガラスは、高いガラス成形性及び品質を有する、高イオン交換性ガラスである。シリケートガラスネットワーク中へのＡｌ２Ｏ３の置換は、イオン交換中の１価カチオンの相互拡散性を上昇させる。溶融塩浴（例えばＫＮＯ３及び／又はＮａＮＯ３）中での化学強化によって、高い強度、高い靭性及び高い押込み割れ耐性を有するガラスを得ることができる。
従って、良好な物理的特性、化学的耐久性及びイオン交換性を有するアルカリアルミノシリケートガラスは、医薬品の梱包に関して注意を惹き付けてきた。本明細書において開示及び説明される実施形態は、Ｌｉ含有アルミノシリケートガラスを含み、これは、比較的低い徐冷温度及び軟化温度、比較的低い熱膨張係数（ＣＴＥ）値、並びに迅速なイオン交換性を有する。異なる複数のイオン交換プロセス（例えば２段階イオン交換、又は１つ以上の混合塩浴を用いるもの）によって、比較的高い中央張力（ＣＴ）、比較的深いカリウム侵入層厚さ（ＤＯＬＫ）、圧縮深さ（ＤＯＣ）、及び良好な破断パターンをもたらすＣＴ値を達成できる。しかしながら、Ｌｉ２Ｏ含有量が高いいくつかのアルミノシリケートガラス組成物は、再加熱及び再成形プロセス中に結晶化する傾向を有し、またガラスの溶解中、Ｌｉカチオンは、Ｎａカチオン、Ｋカチオン及びアルカリカチオンに比べてはるかに抽出されやすい。従って、いくつかの実施形態によるＬｉ含有アルミノシリケートガラスの組成範囲は、医薬品溶液等の溶液中に溶出する許容可能なＬｉカチオンに関する要件によって制限され得る。
ガラスの物理的特性、ガラスの化学的耐久性、及びイオン交換性に対するＬｉ２Ｏの添加の便益について、本明細書において説明する。アルミノシリケートガラスにＬｉ２Ｏを添加することにより、チューブドロー及び再成形温度が低下し、化学的耐加水分解性が上昇する。比較的少量のＬｉ２Ｏ（例えば２．００モル％以上４．００モル％以下）をアルミノシリケートガラスに添加すると、イオン交換前において、化学的耐加水分解性が大幅に改善される（例えばＩＳＯ７２０において、リチウム非含有ガラスにおける６８に比べて約５６～約５４）。Ｌｉ２Ｏの添加の別の便益は、イオン交換性の改善である。例えば、応力プロファイル、ＣＴ、表面ＣＳ、ＤＯＣ及びＤＯＬｋは、Ｎａ２Ｏを含有するアルカリアルミノシリケートガラスにおいてよりもはるかに大幅に変動し得る。Ｌｉ２Ｏ含有ガラスに関して、リチウム非含有ガラスに比べて短時間で、より高いＣＴを達成でき、イオン交換を複数のステップで又は様々な条件で実施でき、これにより、応力プロファイルを、様々な製品のための異なる用途に好適となるよう、容易に適合させることができる。
本明細書に記載されるのは、イオン交換前及び後における、実施形態によるＬｉ含有アルミノシリケートガラス組成物、実施形態によるＬｉ含有アルミノシリケートガラス組成物の物理的特性、実施形態によるＬｉ含有アルミノシリケートガラス組成物のイオン交換性に関する便益、並びにイオン交換前及び後における、実施形態によるＬｉ含有アルミノシリケートガラス組成物の溶解動態である。
本明細書に記載のガラス組成物の実施形態では、構成成分（例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ等）の量は、そうでないことが明記されていない限り、酸化物ベースのモルパーセント（モル％）で与えられる。実施形態によるＬｉ含有アルミノシリケートガラス組成物の成分について、以下で個別に議論する。ある単一のガラス組成物において、ある成分について様々に列挙される範囲のうちのいずれを、他のいずれの成分に関して様々に列挙される範囲のうちのいずれと組み合わせてよいことを理解されたい。
ある例示的なＬｉ含有アルミノシリケートガラス組成物では、ＳｉＯ２は最も多い構成要素であり、従ってＳｉＯ２は、上記ガラス組成物から形成されるガラスネットワークの主要な構成要素である。純ＳｉＯ２は、比較的低いＣＴＥを有し、またアルカリ非含有である。しかしながら、純ＳｉＯ２は、極めて高い融点を有する。従って、ガラス組成物中のＳｉＯ２の量が極めて多いと、ＳｉＯ２の量が比較的多いことによってガラスの溶融が困難となり、これがガラスの成形性に悪影響を及ぼすため、上記ガラス組成物の成形性が低下する場合がある。実施形態では、ガラス組成物は一般にＳｉＯ２を、６８．００モル％以上８１．００モル％以下の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＳｉＯ２を、７０．００モル％以上、７２．００モル％以上、７４．００モル％以上、７６．００モル％以上、又は７８．００モル％以上の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＳｉＯ２を、８０．００モル％以下、７８．００モル％以下、７６．００モル％以下、７４．００モル％以下、又は７２．００モル％以下の量で含む。他の実施形態では、ガラス組成物はＳｉＯ２を、７０．００モル％以上８０．００モル％以下、例えば７２．００モル％以上７８．００モル％以下、又は７４．００モル％以上７６．００モル％以下の量で含む。更に他の実施形態では、ガラス組成物はＳｉＯ２を、７４．００モル％以上７９．００モル％以下の量で含む。
実施形態のガラス組成物は、Ａｌ２Ｏ３を更に含んでよい。Ａｌ２Ｏ３も、ＳｉＯ２と同様に、ガラスネットワーク形成剤として作用し得る。Ａｌ２Ｏ３は、適切に設計されたガラス組成物から形成されたガラス溶融物中におけるその四面体配位によって、ガラス組成物の粘度を上昇させる場合があり、Ａｌ２Ｏ３の量が極めて多い場合、ガラス組成物の成形性が低下する。しかしながら、ガラス組成物中のＳｉＯ２の量及びアルカリ酸化物の量に対して、Ａｌ２Ｏ３の量のバランスを取ると、Ａｌ２Ｏ３はガラス溶融物の液相温度を低下させることができ、これにより、ガラス組成物の液相粘度を向上させ、鋳型成形プロセス等の特定の成形プロセスとのガラス組成物の適合性を改善できる。実施形態では、ガラス組成物は一般にＡｌ２Ｏ３を、４．００モル％以上１１．００モル％以下の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＡｌ２Ｏ３を、５．００モル％以上、６．００モル％以上、７．００モル％以上、８．００モル％以上、９．００モル％以上、又は１０．００モル％以上の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＡｌ２Ｏ３を、１０．００モル％以下、９．００モル％以下、８．００モル％以下、７．００モル％以下、６．００モル％以下、又は５．００モル％以下の量で含む。他の実施形態では、ガラス組成物はＡｌ２Ｏ３を、５．００モル％以上１０．００モル％以下、例えば６．００モル％以上９．００モル％以下、又は７．００モル％以上８．００モル％以下の量で含む。更に他の実施形態では、ガラス組成物はＡｌ２Ｏ３を、５．００モル％以上１１．００モル％以下の量で含む。
ガラス組成物中でのＬｉ２Ｏの効果については上述されており、以下で更に詳細に議論される。実施形態では、ガラス組成物は一般にＬｉ２Ｏを、０．１０モル％以上１６．００モル％以下の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＬｉ２Ｏを、０．５０モル％以上、１．００モル％以上、１．５０モル％以上、２．００モル％以上、２．５０モル％以上、３．００モル％以上、３．５０モル％以上、４．００モル％以上、４．５０モル％以上、５．００モル％以上、５．５０モル％以上、６．００モル％以上、６．５０モル％以上、７．００モル％以上、７．５０モル％以上、８．００モル％以上、８．５０モル％以上、９．００モル％以上、９．５０モル％以上、１０．００モル％以上、１０．５０モル％以上、１１．００モル％以上、１１．５０モル％以上、１２．００モル％以上、１２．５０モル％以上、１３．００モル％以上、１３．５０モル％以上、１４．００モル％以上、１４．５０モル％以上、１５．００モル％以上、又は１５．５０モル％以上の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＬｉ２Ｏを、０．５０モル％以下、１．００モル％以下、１．５０モル％以下、２．００モル％以下、２．５０モル％以下、３．００モル％以下、３．５０モル％以下、４．００モル％以下、４．５０モル％以下、５．００モル％以下、５．５０モル％以下、６．００モル％以下、６．５０モル％以下、７．００モル％以下、７．５０モル％以下、８．００モル％以下、８．５０モル％以下、９．００モル％以下、９．５０モル％以下、１０．００モル％以下、１０．５０モル％以下、１１．００モル％以下、１１．５０モル％以下、１２．００モル％以下、１２．５０モル％以下、１３．００モル％以下、１３．５０モル％以下、１４．００モル％以下、１４．５０モル％以下、１５．００モル％以下、又は１５．５０モル％以下の量で含む。他の実施形態では、ガラス組成物はＬｉ２Ｏを、０．５０モル％以上１５．５０モル％以下、例えば１．００モル％以上１５．００モル％以下、１．５０モル％以上１４．５０モル％以下、２．００モル％以上１４．００モル％以下、２．５０モル％以上１３．５０モル％以下、３．００モル％以上１３．００モル％以下、３．５０モル％以上１２．５０モル％以下、４．００モル％以上１２．００モル％以下、４．５０モル％以上１１．５０モル％以下、５．００モル％以上１１．００モル％以下、５．５０モル％以上１０．５０モル％以下、６．００モル％以上１０．００モル％以下、６．５０モル％以上９．５０モル％以下、７．００モル％以上９．００モル％以下、又は７．５０モル％以上８．５０モル％以下の量で含む。更に他の実施形態では、ガラス組成物はＬｉ２Ｏを、０．１０モル％以上１４．００モル％以下の量で含む。
実施形態によると、ガラス組成物は、例えばＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏといった、Ｌｉ２Ｏ以外のアルカリ金属酸化物も含んでよい。Ｎａ２Ｏは、ガラス組成物のイオン交換性を支援し、ガラス組成物の融点を上昇させ、ガラス組成物の成形性を改善する。しかしながら、ガラス組成物に添加されるＮａ２Ｏが多すぎると、ＣＴＥが高くなりすぎる場合があり、また融点が高くなりすぎる場合がある。実施形態では、ガラス組成物は一般にＮａ２Ｏを、０．１０モル％以上１２．００モル％以下の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＮａ２Ｏを、０．５０モル％以上、１．００モル％以上、１．５０モル％以上、２．００モル％以上、２．５０モル％以上、３．００モル％以上、３．５０モル％以上、４．００モル％以上、４．５０モル％以上、５．００モル％以上、５．５０モル％以上、６．００モル％以上、６．５０モル％以上、７．００モル％以上、７．５０モル％以上、８．００モル％以上、８．５０モル％以上、９．００モル％以上、９．５０モル％以上、１０．００モル％以上、１０．５０モル％以上、１１．００モル％以上、又は１１．５０モル％以上の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＮａ２Ｏを、０．５０モル％以下、１．００モル％以下、１．５０モル％以下、２．００モル％以下、２．５０モル％以下、３．００モル％以下、３．５０モル％以下、４．００モル％以下、４．５０モル％以下、５．００モル％以下、５．５０モル％以下、６．００モル％以下、６．５０モル％以下、７．００モル％以下、７．５０モル％以下、８．００モル％以下、８．５０モル％以下、９．００モル％以下、９．５０モル％以下、１０．００モル％以下、１０．５０モル％以下、１１．００モル％以下、又は１１．５０モル％以下の量で含む。他の実施形態では、ガラス組成物はＮａ２Ｏを、０．５０モル％以上１１．５０モル％以下、例えば１．００モル％以上１１．００モル％以下、１．５０モル％以上１０．５０モル％以下、２．００モル％以上１０．００モル％以下、２．５０モル％以上９．５０モル％以下、３．００モル％以上９．００モル％以下、３．５０モル％以上８．５０モル％以下、４．００モル％以上７．００モル％以下、４．５０モル％以上６．５０モル％以下、又は５．００モル％以上６．００モル％以下の量で含む。更に他の実施形態では、ガラス組成物はＮａ２Ｏを、０．１０モル％以上１０．００モル％以下の量で含む。
Ｎａ２Ｏと同様に、Ｋ２Ｏもまたイオン交換を促進し、圧縮応力層のＤＯＣを増大させる。しかしながら、約５．００モル％を超える量のＫ２Ｏを添加すると、ＣＴＥが高くなりすぎる場合があり、また融点が高くなりすぎる場合がある。実施形態では、ガラス組成物は一般にＫ２Ｏを、０．００モル％以上５．００モル％以下、又は０．１０モル％以上５．００モル％以下の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＫ２Ｏを、０．５０モル％以上、１．００モル％以上、１．５０モル％以上、２．００モル％以上、２．５０モル％以上、３．００モル％以上、３．５０モル％以上、４．００モル％以上、又は４．５０モル％以上の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＫ２Ｏを、０．５０モル％以下、１．００モル％以下、１．５０モル％以下、２．００モル％以下、２．５０モル％以下、３．００モル％以下、３．５０モル％以下、４．００モル％以下、又は４．５０モル％以下の量で含む。他の実施形態では、ガラス組成物はＫ２Ｏを、０．５０モル％以上４．５０モル％以下、例えば１．００モル％以上４．００モル％以下、１．５０モル％以上３．５０モル％以下、又は２．００モル％以上３．００モル％以下の量で含む。以上から、いくつかの実施形態はＫ２Ｏを含まないことを理解されたい。
ＭｇＯはガラスの粘度を低下させ、これにより、成形性、歪み点、ヤング率が改善され、またイオン交換性が向上する場合がある。しかしながら、約８．００モル％を超える量のＭｇＯをガラス組成物に添加すると、ガラス組成物の密度及びＣＴＥが上昇する。実施形態では、ガラス組成物は一般にＭｇＯを、０．１０モル％以上８．００モル％以下の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＭｇＯを、０．５０モル％以上、１．００モル％以上、１．５０モル％以上、２．００モル％以上、２．５０モル％以上、３．００モル％以上、３．５０モル％以上、４．００モル％以上、４．５０モル％以上、５．００モル％以上、５．５０モル％以上、６．００モル％以上、６．５０モル％以上、７．００モル％以上、又は７．５０モル％以上の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＭｇＯを、０．５０モル％以下、１．００モル％以下、１．５０モル％以下、２．００モル％以下、２．５０モル％以下、３．００モル％以下、３．５０モル％以下、４．００モル％以下、４．５０モル％以下、５．００モル％以下、５．５０モル％以下、６．００モル％以下、６．５０モル％以下、７．００モル％以下、又は７．５０モル％以下の量で含む。他の実施形態では、ガラス組成物はＭｇＯを、０．５０モル％以上７．５０モル％以下、例えば１．００モル％以上７．００モル％以下、１．５０モル％以上６．５０モル％以下、２．００モル％以上６．００モル％以下、２．５０モル％以上５．５０モル％以下、３．００モル％以上５．００モル％以下、又は３．５０モル％以上４．５０モル％以下の量で含む。
ＣａＯはガラスの粘度を低下させ、これにより、成形性、歪み点、及びヤング率が改善される。しかしながら、ガラス組成物に添加されるＣａＯが多すぎる場合、ガラス組成物の粘度及びＣＴＥが上昇し、ガラスのイオン交換性が低下する。実施形態では、ガラス組成物は一般にＣａＯを、０．１０モル％以上５．００モル％以下の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＣａＯを、０．５０モル％以上、１．００モル％以上、１．５０モル％以上、２．００モル％以上、２．５０モル％以上、３．００モル％以上、３．５０モル％以上、４．００モル％以上、又は４．５０モル％以上の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＣａＯを、０．５０モル％以下、１．００モル％以下、１．５０モル％以下、２．００モル％以下、２．５０モル％以下、３．００モル％以下、３．５０モル％以下、４．００モル％以下、又は４．５０モル％以下の量で含む。他の実施形態では、ガラス組成物はＣａＯを、０．５０モル％以上４．５０モル％以下、例えば１．００モル％以上４．００モル％以下、１．５０モル％以上３．５０モル％以下、又は２．００モル％以上３．００モル％以下の量で含む。
実施形態では、ガラス組成物は任意に、１つ以上の清澄剤を含んでよい。いくつかの実施形態では、清澄剤としては例えば、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ‐、Ｓ‐、Ｆ‐又はＦｅ２Ｏ３が挙げられる。いくつかの実施形態では、清澄剤はガラス組成物中に、０．００モル％以上０．２０モル％以下、例えば０．００モル％以上０．１０モル％以下、又は０．００モル％以上０．０５モル％以下の量で存在してよい。他の実施形態では、清澄剤はガラス組成物中に、０．０５モル％以上０．２０モル％以下、例えば０．０５モル％以上０．１０モル％以下の量で存在してよい。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、例えばＺｎＯ、ＴｉＯ２又はＺｒＯ２等の、微量の１つ以上の追加の酸化物を更に含んでよい。これらの成分を添加することにより、ガラス組成物の化学的耐久性を更に増強でき、並びに／又は例えばＣＴＥ、密度、イオン交換性及び粘度といった他の特性を改善できる。このような実施形態では、上記追加の酸化物は、ガラス組成物中に０．００モル％以上０．２０モル％以下、例えば０．００モル％以上０．１０モル％以下、又は０．００モル％以上０．０５モル％以下の量で存在してよい。他の実施形態では、上記追加の酸化物は、ガラス組成物中に０．０５モル％以上０．２０モル％以下、例えば０．０５モル％以上０．１０モル％以下の量で存在してよい。
上述のいずれの実施形態において、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＳｒＯ又はこれらの組み合わせを実質的に含まなくてよい。実施形態では、ガラス組成物はこれらの成分のうち３つ全てを実質的に含まなくてよく、他の実施形態では、ガラス組成物はこれらの成分のうちいずれの３つを実質的に含まなくてよく、更に他の実施形態では、ガラス組成物はこれらの成分のうちいずれの２つを実質的に含まなくてよく、更に他の実施形態では、ガラス組成物はこれらの成分のうちいずれの１つを実質的に含まなくてよいことを理解されたい。本明細書中で使用される場合、用語「実質的に含まない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｆｒｅｅ）」は、上記成分が最終的なガラス中に、０．１モル％未満といった極めて少ない量で、汚染物質として存在し得る場合であっても、上記成分がバッチ材料の成分として添加されないことを意味する。
しかしながら他の実施形態では、ガラス組成物は、少量のＢ２Ｏ３を含有できる。このような実施形態では、Ｂ２Ｏ３は、０．５モル％以上３．０モル％以下、例えば０．５モル％以上２．５モル％以下、０．５モル％以上２．０モル％以下、０．５モル％以上１．５モル％以下、又は０．５モル％以上１．０モル％以下の量で存在してよい。いくつかの実施形態では、Ｂ２Ｏ３はガラス組成物中に、１．０モル％以上３．０モル％以下、例えば１．０モル％以上２．５モル％以下、１．０モル％以上２．０モル％以下、又は１．０モル％以上１．５モル％以下の量で存在してよい。
以上に加えて、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比（即ち（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ））を調整することによって、ガラス組成物の耐加水分解性を増大させることもできる。実施形態では、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．５０以下、例えば０．１０以上０．４５以下、０．１５以上０．４０以下、０．２０以上０．３５以下、又は０．２５以上０．３０以下である。他の実施形態では、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．１０以上０．５０以下、０．１５以上０．５０以下、０．２０以上０．５０以下、０．２５以上０．５０以下、０．３０以上０．５０以下、０．３５以上０．５０以下、０．４０以上０．５０以下、又は０．４５以上０．５０以下である。更に他の実施形態では、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．４５以下、０．０５以上０．４０以下、０．０５以上０．３５以下、０．０５以上０．３０以下、０．０５以上０．２５以下、０．０５以上０．２０以下、０．０５以上０．１５以下、又は０．０５以上０．１０以下である。更に他の実施形態では、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．１５以下であり、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．１４以下であり、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．１３以下であり、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．１２以下であり、ネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．１１以下であり、又はネットワーク形成成分に対する総アルカリ金属の比は、０．０５以上０．１０以下である。
更に、実施形態では、ガラス組成物は、０．７５以上４．２５以下のＲ２Ｏ：ＲＯ比を有してよく、ここでＲ２Ｏは、ガラス組成物中のアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは、ガラス組成物中のアルカリ金属酸化物の合計である。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１．００以上、１．２５以上、１．５０以上、１．７５以上、２．００以上、２．２５以上、２．５０以上、２．５０以上、２．７５以上、３．００以上、３．２５以上、３．５０以上、３．７５以上、又は４．００以上のＲ２Ｏ：ＲＯ比を有してよい。他の実施形態では、ガラス組成物は、１．００以下、１．２５以下、１．５０以下、１．７５以下、２．００以下、２．２５以下、２．５０以下、２．５０以下、２．７５以下、３．００以下、３．２５以下、３．５０以下、３．７５以下、又は４．００以下のＲ２Ｏ：ＲＯ比を有してよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物は、１．００以上４．００以下、１．２５以上３．７５以下、１．５０以上３．５０以下、１．７５以上３．２５以下、２．００以上３．００以下、又は２．２５以上２．７５以下のＲ２Ｏ：ＲＯ比を有してよい。更なる実施形態では、Ｒ２Ｏ：ＲＯ比は、０．８５以上２．５５以下、例えば０．８５以上２．２０以下、又は０．９５以上２．２０以下である。
実施形態では、ガラス組成物は、０．１０以上１．００以下のＬｉ：Ｒ２Ｏ比を有してよい。いくつかの実施形態では、Ｌｉ：Ｒ２Ｏ比は、０．１５以上、０．２０以上、０．２５以上、０．３０以上、０．３５以上、０．４０以上、０．４５以上、０．５０以上、０．５５以上、０．６０以上、０．６５以上、０．７０以上、０．７５以上、０．８０以上、０．８５以上、０．９０以上、又は０．９５以上である。他の実施形態では、Ｌｉ：Ｒ２Ｏ比は、０．１５以下、０．２０以下、０．２５以下、０．３０以下、０．３５以下、０．４０以下、０．４５以下、０．５０以下、０．５５以下、０．６０以下、０．６５以下、０．７０以下、０．７５以下、０．８０以下、０．８５以下、０．９０以下、又は０．９５以下である。更に他の実施形態では、Ｌｉ：Ｒ２Ｏ比は、０．１５以上０．９５以下、０．２０以上０．９０以下、０．２５以上０．８５以下、０．３０以上０．８０以下、０．３５以上０．７５以下、０．４０以上０．７０以下、０．４５以上０．６５以下、又は０．５０以上０．６０以下である。更なる実施形態では、Ｌｉ：Ｒ２Ｏ比は、０．５５以上０．８５以下、例えば０．６０以上０．８５以下、又は０．６０以上０．８０以下である。
更に他の実施形態では、ガラス組成物は、０．２５以上３．５０以下のＬｉ：ＲＯ比を有してよい。いくつかの実施形態では、Ｌｉ：ＲＯ比は、０．５０以上、０．７５以上、１．００以上、１．２５以上、１．５０以上、１．７５以上、２．００以上、２．２５以上、２．５０以上、２．７５以上、３．００以上、又は３．２５以上である。他の実施形態では、Ｌｉ：ＲＯ比は、０．５０以下、０．７５以下、１．００以下、１．２５以下、１．５０以下、１．７５以下、２．００以下、２．２５以下、２．５０以下、２．７５以下、３．００以下、又は３．２５以下である。更に他の実施形態では、Ｌｉ：ＲＯ比は、０．５０以上３．２５以下、０．７５以上３．００以下、１．００以上２．７５以下、１．２５以上２．５０以下、１．５０以上２．２５以下、又は１．７５以上２．００以下である。更なる実施形態では、Ｌｉ：ＲＯ比は、０．４０以上２．００以下、例えば０．４０以上１．８０以下、又は０．４５以上１．８０以下である。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．１０以上２．７５以下のＬｉ：Ａｌ２Ｏ３比を有してよい。いくつかの実施形態では、Ｌｉ：Ａｌ２Ｏ３比は、０．２５以上、０．５０以上、０．７５以上、１．００以上、１．２５以上、１．５０以上、１．７５以上、２．００以上、２．２５以上又は２．５０以上である。他の実施形態では、Ｌｉ：Ａｌ２Ｏ３比は、０．２５以下、０．５０以下、０．７５以下、１．００以下、１．２５以下、１．５０以下、１．７５以下、２．００以下、２．２５以下、又は２．５０以下である。更に他の実施形態では、Ｌｉ：Ａｌ２Ｏ３比は、０．２５以上２．５０以下、０．５０以上２．２５以下、０．７５以上２．００以下、１．００以上１．７５以下、又は１．２５以上１．５０以下である。更なる実施形態では、Ｌｉ：Ａｌ２Ｏ３比は、０．５５以上２．００以下、例えば０．５５以上１．５０以下、又は０．６０以上１．５０以下である。
更に他の実施形態では、ガラス組成物は、０．９以上２．０以下のＲ２Ｏ：Ａｌ２Ｏ３比を有してよい。いくつかの実施形態では、Ｒ２Ｏ：Ａｌ２Ｏ３比は、１．０以上、１．１以上、１．２以上、１．３以上、１．４以上、１．５以上、１．６以上、１．７以上、１．８以上、又は１．９以上である。他の実施形態では、Ｒ２Ｏ：Ａｌ２Ｏ３比は、２．０以下、１．９以下、１．８以下、１．７以下、１．６以下、１．５以下、１．４以下、１．３以下、１．２以下、又は１．１以下である。更に他の実施形態では、Ｒ２Ｏ：Ａｌ２Ｏ３比は、０．９以上１．９以下、１．０以上１．８以下、１．１以上１．７以下、１．２以上１．６以下、又は１．３以上１．５以下である。更なる実施形態では、Ｒ２Ｏ：Ａｌ２Ｏ３比は、１．０以上２．００以下、例えば１．３以上１．９以下、又は１．３以上１．５以下である。
いくつかの実施形態では、モル％での、ＣａＯの濃度とＭｇＯの濃度の合計に対するＣａＯの濃度（即ち（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））は、最小化するべきである。具体的には、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））は、０．５以下とするべきであると決定されている。いくつかの実施形態では（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））は、０．３以下、又は０．２以下でさえある。他のいくつかの実施形態では、（ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ））は、０．１以下でさえあってよい。
実施形態では、ガラス組成物は、０．０１以上０．１７以下のＬｉ：ＳｉＯ２比を有してよい。いくつかの実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０２以上、０．０４以上、０．０６以上、０．０８以上、０．１０以上、０．１２以上、０．１４以上、又は０．１６以上である。他の実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０２以下、０．０４以下、０．０６以下、０．０８以下、０．１０以下、０．１２以下、０．１４以下、又は０．１６以下である。更に他の実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０２以上０．１６以下、０．０４以上０．１４以下、０．０６以上０．１２以下、又は０．０８以上０．１以下である。更なる実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０６以上０．１２以下、例えば０．０６以上０．１１以下、又は０．０７以上０．１１以下でさえあってよい。
実施形態では、ガラス組成物は、０．０１以上０．１６以下のＬｉ：（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３）比を有してよい。いくつかの実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０２以上、０．０４以上、０．０６以上、０．０８以上、０．１０以上、０．１２以上、０．１４以上、又は０．１５以上である。他の実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０２以下、０．０４以下、０．０６以下、０．０８以下、０．１０以下、０．１２以下、０．１４以下、又は０．１５以下である。更に他の実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０２以上０．１５以下、０．０４以上０．１４以下、０．０６以上０．１２以下、又は０．０８以上０．１以下である。更なる実施形態では、Ｌｉ：ＳｉＯ２比は、０．０６以上０．１２以下、例えば０．０６以上０．１１以下、又は０．０７以上０．１１以下でさえあってよい。
上述の様々な成分それぞれから個別に選択され得る組成を限定するものではないが、いくつかの実施形態では、ガラス組成物は：６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；４．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；０．１０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；０．１０モル％以上１２．００モル％以下のＮａ２Ｏ；０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤を含んでよく、ここで上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、上記ガラス医薬品パッケージは、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有する。他の実施形態では、限定するものではないが、ガラス組成物は：７４．００モル％以上７９．００モル％以下のＳｉＯ２；５．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；０．１０モル％以上１４．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；０．１０モル％以上１０．００モル％以下のＮａ２Ｏ；０．０モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；及び０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤を含んでよい。
本明細書中の実施形態において開示されているガラス組成物は、剥離を起こさないものとすることができる。剥離は、一連の浸出、腐食及び／又は弱化反応後にガラス粒子がガラスの表面から解放される減少を指す。一般に、上記粒子はガラスの富シリカフレークであり、これは、修飾因子イオン又は弱いネットワーク形成因子、例えばナトリウム等が、コンテナ内に内包された溶液中へと浸出した結果として、コンテナの内側表面から発生する。これらのフレークは一般に、厚さ１ｎｍ～２μｍ、幅約５０μｍ超であってよい。これらのフレークは主にシリカからなるため、上記フレークは一般に、ガラスの表面から解放された後に更に劣化することはない。
ガラスコンテナの内側表面からの富シリカガラスフレークの剥離は、ガラスコンテナの未使用条件下での、ガラスコンテナの組成的特徴によるものと考えられる。具体的には、アルカリアルミノシリケートガラスのシリカ含有量が高いことにより、ガラスの融点及び成形温度が比較的高くなる。しかしながら、例えばホウ素といった、ガラス中の他の成分は、はるかに低い温度で溶融及び／又は気化する。特に従来のガラス中のホウ素種は揮発性であり、ガラスを成形及び再成形するために必要な高温では、ガラスの表面から気化する。
具体的には、ガラスチューブ等のガラス原料を、ガラスバイアル等のガラスコンテナへと、高温において、また火炎を直接当てて、再成形する。より速い設備速度において必要となる高温は、ガラスの表面の複数の領域から、比較的揮発性のホウ素種を気化させる。この気化が、ガラスコンテナの内部容積内で発生する際、気化したホウ素種は、ガラスコンテナ表面の他の領域に再堆積し、特にガラスコンテナの内部の表面付近領域（即ちガラスコンテナの内側表面の又は内部表面の直近の領域）に関して、ガラスコンテナ表面に組成的不均質を引き起こす。しかしながら、本明細書中で開示及び説明されるガラス組成物は、ガラス組成物中にホウ素が含まれないように処方されるため、ガラス物品内で発生する剥離の量が削減される。剥離は、米国特許第９，４２８，３０２号明細書（参照によりその全体が本出願に援用される）に開示されている剥離係数によって測定してよい。いくつかの実施形態では、ガラスは、１０以下、例えば８以下又は６以下でさえある剥離係数を有してよい。
これより、上で開示されているＬｉ含有アルミノシリケートガラス組成物の物理的特性について議論する。以下で議論される特性は、アルミノシリケートガラス又はアルカリアルミノシリケートガラスにリチウムを添加した結果を示す。これらの物理的特性は、実施例を参照して更に詳細に議論するように、Ｌｉ含有アルミノシリケートガラス組成物の成分量を修正することによって達成できる。これまで、ガラス組成物の物理的特性に対してリチウムが有する影響は、明確には理解されていなかった。
実施形態によるガラス組成物は、２．２５ｇ／ｃｍ３以上２．５０ｇ／ｃｍ３以下、例えば２．３０ｇ／ｃｍ３以上２．４５ｇ／ｃｍ３以下、２．３５ｇ／ｃｍ３以上２．４５ｇ／ｃｍ３以下、又は２．４０ｇ／ｃｍ３以上２．４５ｇ／ｃｍ３以下の密度を有してよい。他の実施形態では、ガラス組成物は、２．２５ｇ／ｃｍ３以上２．４０ｇ／ｃｍ３以下、２．２５ｇ／ｃｍ３以上２．３５ｇ／ｃｍ３以下、又は２．２５ｇ／ｃｍ３以上２．３０ｇ／ｃｍ３以下の密度を有してよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約２．３５ｇ／ｃｍ３、約２．３６ｇ／ｃｍ３、約２．３７ｇ／ｃｍ３、約２．３８ｇ／ｃｍ３、又は約２．３９ｇ／ｃｍ３の密度を有してよい。一般に、アルカリアルミノシリケートガラス組成物中において、Ｎａ＋又はＫ＋といった比較的大きく高密度のアルカリ金属カチオンが、Ｌｉ＋といった比較的小さいアルカリ金属カチオンで置換されるため、ガラス組成物の密度は低下する。従って、ガラス組成物中のリチウムの量が多いほど、ガラス組成物の密度は低くなる。
上述のガラス密度と同様、実施形態によるガラス組成物は、２４．００ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下、例えば２４．５０ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下、２５．００ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下、２５．５０ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下、２６．００ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下、又は２６．５０ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下のモル体積を有してよい。他の実施形態では、ガラス組成物は、２４．００ｃｍ３／モル以上２６．５０ｃｍ３／モル以下、２４．００ｃｍ３／モル以上２６．００ｃｍ３／モル以下、２４．００ｃｍ３／モル以上２５．５０ｃｍ３／モル以下、２４．００ｃｍ３／モル以上２５．００ｃｍ３／モル以下、又は２４．００ｃｍ３／モル以上２４．５０ｃｍ３／モル以下のモル体積を有してよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物は、約２４．８０ｃｍ３／モル、２５．００ｃｍ３／モル、約２５．２０ｃｍ３／モル、約２５．４０ｃｍ３／モル、約２５．６０ｃｍ３／モル、約２５．８０ｃｍ３／モル、又は約２６．００ｃｍ３／モルのモル体積を有してよい。ガラスの密度は、ＡＳＴＭ Ｃ６９３に記載されているように、２５℃又は２５℃付近において、均質で非多孔性かつ非水溶性の材料のための浮力法で測定された。密度の場合と同様に、一般に、アルカリアルミノシリケートガラス組成物中において、Ｎａ＋又はＫ＋といった比較的大きく高密度のアルカリ金属イオンが、Ｌｉ＋といった比較的小さいアルカリ金属イオンで置換されるため、ガラスのモル体積は低下する。モル体積は、ガラス組成物のガラス密度（ρ）及び平均分子量（Ｍ）から、以下の式：ＶＭ＝Ｍ／ρに従って算出された。
ガラス組成物の歪み点、徐冷点及び軟化点もまた、ガラス組成物中のリチウムの量によって影響を受ける場合がある。ガラス組成物中のリチウムの量が増大すると、Ｎａ＋及びＫ＋といった他の比較的大きいアルカリ金属カチオンが減少する。最小の歪み点、最小の徐冷点及び最小の軟化点は、ナトリウム含有量が約４モル％となるようにリチウムでナトリウムを置換した場合に発生することが分かった。実施形態では、ガラス組成物の歪み点は、４５０℃以上６２５℃以下、例えば４７５℃以上６００℃以下、５００℃以上５７５℃以下、５１５℃以上５６０℃以下、又は５３０℃以上５５０℃以下であってよい。他の実施形態では、ガラス組成物の歪み点は、５００℃以上５６０℃以下、例えば５１０℃以上５６０℃以下、５２０℃以上５６０℃以下、５３０℃以上５６０℃以下、又は５４０℃以上５６０℃以下であってよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物の歪み点は、５００℃以上５５５℃以下、５００℃以上５５０℃以下、５００℃以上５４０℃以下、５００℃以上５３０℃以下、又は５００℃以上５２０℃以下であってよい。ビーム曲げ粘度法により、無機ガラスの粘度は、温度に対して１０１２～１０１４ポアズであると測定され、この測定値からガラスの歪み点を推定する。この方法は、ＡＳＴＭ Ｃ５９８に従ったものである。
実施形態では、ガラス組成物の徐冷点は、５００℃以上６７５℃以下、例えば５２５℃以上６５０℃以下、５５０℃以上６２５℃以下、５６５℃以上６１５℃以下、又は５８０℃以上６００℃以下であってよい。他の実施形態では、ガラス組成物の徐冷点は、５５０℃以上６２５℃以下、例えば５６０℃以上６２５℃以下、５７０℃以上６２５℃以下、５８０℃以上６２５℃以下、又は５９０℃以上６２５℃以下であってよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物の徐冷点は、５５０℃以上６１５℃以下、５５０℃以上６１０℃以下、５５０℃以上６００℃以下、５５０℃以上５９０℃以下、又は５５０℃以上５８０℃以下であってよい。ビーム曲げ粘度法により、無機ガラスの粘度は、温度に対して１０１２～１０１４ポアズであると測定され、この測定値からガラスの徐冷点を推定する。この方法は、ＡＳＴＭ Ｃ５９８に従ったものである。
実施形態では、ガラス組成物の軟化点は、７５０℃以上９５０℃以下、例えば７７５℃以上９２５℃以下、７５０℃以上９００℃以下、８００℃以上８７５℃以下、又は８２５℃以上８５０℃以下であってよい。他の実施形態では、ガラス組成物の軟化点は、８００℃以上９２５℃以下、例えば８１５℃以上９２５℃以下、８３０℃以上９２５℃以下、８４５℃以上９２５℃以下、又は８６０℃以上９２５℃以下であってよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物の軟化点は、８００℃以上９１５℃以下、８００℃以上９００℃以下、８００℃以上８８５℃以下、８００℃以上８７０℃以下、又は８００℃以上８５０℃以下であってよい。平行板粘度法により、無機ガラスに関して、温度に対して１０７～１０９ポアズの粘度が測定され、これから、「通常の軟化点（ｎｏｒｍａｌ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）」を推定する。この方法は、ＡＳＴＭ Ｃ１３５１Ｍと同様である。
更に、ガラス組成物中のリチウムの量は、ガラス組成物のＣＴＥにも影響を及ぼす。アルカリアルミノシリケートガラス組成物中において、リチウムがＮａ＋及びＫ＋といった大きいアルカリカチオンを置換すると、ガラス組成物のＣＴＥが低下する。実施形態では、ガラス組成物のＣＴＥは、４．２０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、例えば４．５０ｐｐｍ／℃以上６．９０ｐｐｍ／℃以下、４．７０ｐｐｍ／℃以上６．８０ｐｐｍ／℃以下、４．９０ｐｐｍ／℃以上６．７０ｐｐｍ／℃以下、５．００ｐｐｍ／℃以上６．８０ｐｐｍ／℃以下、５．２０ｐｐｍ／℃以上６．７０ｐｐｍ／℃以下、５．４０ｐｐｍ／℃以上６．６０ｐｐｍ／℃以下、５．６０ｐｐｍ／℃以上６．５０ｐｐｍ／℃以下、５．８０ｐｐｍ／℃以上６．４０ｐｐｍ／℃以下、又は６．００ｐｐｍ／℃以上６．３０ｐｐｍ／℃以下であってよい。他の実施形態では、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、５．２０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、５．４０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、５．６０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、５．８０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、６．００ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、６．２０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、６．４０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、６．６０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下、６．８０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上６．８０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上６．６０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上６．４０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上６．２０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上６．００ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上５．８０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上５．６０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上５．４０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよく、ガラス組成物は、５．００ｐｐｍ／℃以上５．２０ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有してよい。膨張計法を用いて、例えばガラス等の固体材料の平均線形熱膨張係数（ＣＴＥ）を決定した。この方法は、ＡＳＴＭ Ｅ２２８に従ったものである。
ガラス組成物中のリチウムの量はまた、ガラス組成物の液相温度にも影響を及ぼす。即ち、アルカリアルミノシリケートガラス組成物中において、リチウムがＮａ＋及びＫ＋といった大きいアルカリカチオンを置換すると、ガラス組成物の液相温度が上昇する。実施形態では、液相温度は、９５０℃以上１２５０℃以下、例えば９７０℃以上１２３０℃以下、１０００℃以上１２１０℃以下、１０２０℃以上１１９０℃以下、１０４０℃以上１１７０℃以下、１０６０℃以上１１５０℃以下、１０８０℃以上１１３０℃以下、又は１０９０℃以上１１１０℃以下である。他の実施形態では、ガラス組成物は、１０００℃以上１２３０℃以下、１０２０℃以上１２３０℃以下、１０４０℃以上１２３０℃以下、１０６０℃以上１２３０℃以下、１０８０℃以上１２３０℃以下、１１００℃以上１２３０℃以下、１１２０℃以上１２３０℃以下、１１４０℃以上１２３０℃以下、１１６０℃以上１２３０℃以下、１１８０℃以上１２３０℃以下、１２００℃以上１２３０℃以下の液相温度を有する。更に他の実施形態では、ガラス組成物は、１０００℃以上１２１０℃以下、１０００℃以上１１９０℃以下、１０００℃以上１１７０℃以下、１０００℃以上１１５０℃以下、１０００℃以上１１３０℃以下、１１１０℃以上１２３０℃以下、１０００℃以上１０９０℃以下、１０００℃以上１０７０℃以下、１０００℃以上１０５０℃以下、又は１０００℃以上１０３０℃以下の液相温度を有する。液相温度は、温度勾配炉法で測定した。この方法は、ＡＳＴＭ Ｃ８２９‐８１「液相温度の測定のための標準的な実践」に従ったものである。
ガラス組成物中のリチウムの量はまた、ガラス組成物の液相粘度にも影響を及ぼす。即ち、アルカリアルミノシリケートガラス組成物中において、リチウムがＮａ＋及びＫ＋といった大きいアルカリカチオンを置換すると、ガラス組成物の液相粘度が上昇する。実施形態では、液相粘度Ｌｏｇは、３．５０ポアズ以上６．００ポアズ以下、例えば３．７５ポアズ以上６．００ポアズ以下、４．００ポアズ以上６．００ポアズ以下、４．２５ポアズ以上６．００ポアズ以下、４．５０ポアズ以上６．００ポアズ以下、４．７５ポアズ以上６．００ポアズ以下、５．００ポアズ以上６．００ポアズ以下、５．２５ポアズ以上６．００ポアズ以下、５．５０ポアズ以上６．００ポアズ以下、又は５．７５ポアズ以上６．００ポアズ以下である。他の実施形態では、液相粘度Ｌｏｇは、３．５０ポアズ以上５．７５ポアズ以下、例えば３．５０ポアズ以上５．５０ポアズ以下、３．５０ポアズ以上５．２５ポアズ以下、３．５０ポアズ以上５．００ポアズ以下、又は３．５０ポアズ以上４．７５ポアズ以下、３．５０ポアズ以上４．５０ポアズ以下、３．５０ポアズ以上４．２５ポアズ以下、３．５０ポアズ以上４．００ポアズ以下、又は３．５０ポアズ以上３．７５ポアズ以下である。液相粘度は、温度勾配炉法で測定した。この方法は、ＡＳＴＭ Ｃ８２９‐８１「液相温度の測定のための標準的な実践」に従ったものである。
ガラス組成物へのリチウムの添加は、ガラス組成物のヤング率、剪断弾性係数、及びポアソン比にも影響を及ぼす。即ち、アルカリアルミノシリケートガラス組成物中において、リチウムがＮａ＋及びＫ＋といった大きいアルカリカチオンを置換すると、ガラス組成物のヤング率、剪断弾性係数及びポアソン比が増大する。実施形態では、ガラス組成物のヤング率は、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、例えば１０．２０ｍｐｓｉ（７０．３４５Ｐａ）以上１１．８０ｍｐｓｉ（８１．３７９Ｐａ）以下、１０．４０ｍｐｓｉ（７１．７２４Ｐａ）以上１１．６０ｍｐｓｉ（８０．０００Ｐａ）以下、１０．６０ｍｐｓｉ（７３．１０３Ｐａ）以上１１．４０ｍｐｓｉ（７８．６２１Ｐａ）以下、又は１０．８０ｍｐｓｉ（７４．４８３Ｐａ）以上１１．２０ｍｐｓｉ（７７．２４１Ｐａ）以下であってよい。他の実施形態では、ガラス組成物のヤング率は、１０．２０ｍｐｓｉ（７０．３４５Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、１０．４０ｍｐｓｉ（７１．７２４Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、１０．６０ｍｐｓｉ（７３．１０３Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、１０．８０ｍｐｓｉ（７４．４８３Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、１１．００ｍｐｓｉ（７５．８６２Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、１１．２０ｍｐｓｉ（７７．２４１Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、１１．４０ｍｐｓｉ（７８．６２１Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、１１．６０ｍｐｓｉ（８０．０００Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下、又は１１．８０ｍｐｓｉ（８１．３７９Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下であってよい。更に他の実施形態では、ヤング率は、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１１．８０ｍｐｓｉ（８１．３７９Ｐａ）以下、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１１．６０ｍｐｓｉ（８０．０００Ｐａ）以下、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１１．４０ｍｐｓｉ（７８．６２１Ｐａ）以下、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１１．２０ｍｐｓｉ（７７．２４１Ｐａ）以下、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１１．００ｍｐｓｉ（７５．８６２Ｐａ）以下、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１０．８０ｍｐｓｉ（７４．４８３Ｐａ）以下、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１０．６０ｍｐｓｉ（７３．１０３Ｐａ）以下、１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１０．４０ｍｐｓｉ（７１．７２４Ｐａ）以下、又は１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１０．２０ｍｐｓｉ（７０．３４５Ｐａ）以下であってよい。ヤング率は、ＡＳＴＭ Ｃ６２３に従った超音波共鳴法で測定した。
いくつかの実施形態によると、ガラス組成物は、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、例えば４．１０ｍｐｓｉ（２８．２７６Ｐａ）以上４．９０ｍｐｓｉ（３３．７９３Ｐａ）以下、４．２０ｍｐｓｉ（２８．９６６Ｐａ）以上４．８０ｍｐｓｉ（３３．１０３Ｐａ）以下、４．３０ｍｐｓｉ（２９．６５５Ｐａ）以上４．７０ｍｐｓｉ（３２．４１４Ｐａ）以下、又は４．４０ｍｐｓｉ（３０．３４５Ｐａ）以上４．５０ｍｐｓｉ（３１．０３４Ｐａ）以下の剪断弾性係数を有してよい。他の実施形態では、ガラス組成物は、４．１０ｍｐｓｉ（２８．２７６Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、４．２０ｍｐｓｉ（２８．９６６Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、４．３０ｍｐｓｉ（２９．６５５Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、４．４０ｍｐｓｉ（３０．３４５Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、４．５０ｍｐｓｉ（３１．０３４Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、４．６０ｍｐｓｉ（３１．７２４Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、４．７０ｍｐｓｉ（３２．４１４Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、４．８０ｍｐｓｉ（３３．１０３Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下、又は４．９０ｍｐｓｉ（３３．７９３Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下の剪断弾性係数を有してよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物は、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．９０ｍｐｓｉ（３３．７９３Ｐａ）以下、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．８０ｍｐｓｉ（３３．１０３Ｐａ）以下、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．７０ｍｐｓｉ（３２．４１４Ｐａ）以下、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．６０ｍｐｓｉ（３１．７２４Ｐａ）以下、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．５０ｍｐｓｉ（３１．０３４Ｐａ）以下、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．４０ｍｐｓｉ（３０．３４５Ｐａ）以下、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．３０ｍｐｓｉ（２９．６５５Ｐａ）以下、４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．２０ｍｐｓｉ（２８．９６６Ｐａ）以下、又は４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上４．１０ｍｐｓｉ（２８．２７６Ｐａ）以下の剪断弾性係数を有してよい。剪断弾性係数は、ＡＳＴＭ Ｃ６２３に従った超音波共鳴法で測定した。
上述の物理的特性に加えて、ガラス組成物へのリチウムの添加は、ガラス組成物の、酸及び塩基中での化学的耐久性、並びに水中での化学的耐久性（耐加水分解性）を増大させることができる。ガラス組成物の酸中での耐久性は、ＤＩＮ１２１１６に従って測定され、ガラス組成物の塩基中での耐久性は、ＩＳＯ６９５に従って測定され、ガラス組成物の耐加水分解性は、ＩＳＯ７２０に従って測定される。実施形態では、ガラス組成物は、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有する。他の実施形態では、ガラス組成物は、クラス１の化学的耐久性を有してよい。
実施形態によると、ガラス組成物の酸中での耐久性は、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上１．５ｍｇ／ｄｍ２以下、例えば０．０ｍｇ／ｄｍ２以上１．２ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上１．０ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．８ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．６ｍｇ／ｄｍ２以下、又は０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．４ｍｇ／ｄｍ２以下である。他の実施形態では、ガラス組成物の酸中での耐久性は、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．７ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．６ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．５ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．４ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．３ｍｇ／ｄｍ２以下、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．２ｍｇ／ｄｍ２以下、又は０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．１ｍｇ／ｄｍ２以下である。更に他の実施形態では、ガラス組成物の酸中での耐久性は、０．３ｍｇ／ｄｍ２以上１．５ｍｇ／ｄｍ２以下、０．４ｍｇ／ｄｍ２以上１．２ｍｇ／ｄｍ２以下、０．５ｍｇ／ｄｍ２以上１．０ｍｇ／ｄｍ２以下、０．６ｍｇ／ｄｍ２以上０．９ｍｇ／ｄｍ２以下、又は０．７ｍｇ／ｄｍ２以上０．８ｍｇ／ｄｍ２以下である。
実施形態によると、ガラス組成物の塩基中での耐久性は、０ｍｇ／ｄｍ２以上１７５ｍｇ／ｄｍ２以下、例えば０ｍｇ／ｄｍ２以上１５０ｍｇ／ｄｍ２以下、０ｍｇ／ｄｍ２以上１２５ｍｇ／ｄｍ２以下、又は０ｍｇ／ｄｍ２以上１００ｍｇ／ｄｍ２以下である。他の実施形態では、ガラス組成物の塩基中での耐久性は、０ｍｇ／ｄｍ２以上７５ｍｇ／ｄｍ２以下、０ｍｇ／ｄｍ２以上６５ｍｇ／ｄｍ２以下、０ｍｇ／ｄｍ２以上５５ｍｇ／ｄｍ２以下、０ｍｇ／ｄｍ２以上４５ｍｇ／ｄｍ２以下、０ｍｇ／ｄｍ２以上３５ｍｇ／ｄｍ２以下、０ｍｇ／ｄｍ２以上２５ｍｇ／ｄｍ２以下、又は０ｍｇ／ｄｍ２以上１５ｍｇ／ｄｍ２以下である。
実施形態によると、ガラス組成物の耐加水分解性は、０μｇ／ｇ以上１００μｇ／ｇ以下、例えば０μｇ／ｇ以上９０μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上８０μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上７０μｇ／ｇ以下、又は０μｇ／ｇ以上７５μｇ／ｇ以下であってよい。他の実施形態では、ガラス組成物の耐加水分解性は、０μｇ／ｇ以上６２μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上６０μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上５５μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上５０μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上４５μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上４０μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上３５μｇ／ｇ以下、０μｇ／ｇ以上３０μｇ／ｇ以下、又は０μｇ／ｇ以上２５μｇ／ｇ以下であってよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物の耐加水分解性は、１０μｇ／ｇ以上１００μｇ／ｇ以下、２０μｇ／ｇ以上９０μｇ／ｇ以下、３０μｇ／ｇ以上８０μｇ／ｇ以下、４０μｇ／ｇ以上７０μｇ／ｇ以下、又は５０μｇ／ｇ以上６０μｇ／ｇ以下であってよい。
ガラス組成物中でのアルカリ金属の分布も、ガラスの耐久性に影響を及ぼす。例えば、ガラス組成物中のアルカリ金属の総量が一定に維持される場合、アルカリ金属全体に対するナトリウムの量、アルカリ金属全体に対するカリウムの量、及びアルカリ金属全体に対するリチウムの量は、ガラスの耐久性に影響を及ぼすことになる。実施形態では、ＩＳＯ７２０及びＩＳＯ６９５それぞれに従った、最良の耐加水分解性及び塩基中での耐久性は、アルカリ金属全体に対するＬｉ２Ｏの量が６０％以上７０％以下であり、アルカリ金属全体に対するナトリウムの量が１２％以上２２％以下であり、アルカリ金属全体に対するカリウムの量が１２％以上２２％以下である場合に達成される。他の実施形態では、アルカリ金属全体に対するＬｉ２Ｏの量は６２％以上６８％以下であり、アルカリ金属全体に対するナトリウムの量は１４％以上２０％以下であり、アルカリ金属全体に対するカリウムの量は１４％以上２０％以下である。更に他の実施形態では、アルカリ金属全体に対するＬｉ２Ｏの量は６４％以上６６％以下であり、アルカリ金属全体に対するナトリウムの量は１５％以上１８％以下であり、アルカリ金属全体に対するカリウムの量は１５％以上１８％以下である。上述の範囲外のアルカリ分布を有するガラスも、十分な耐加水分解性及び耐塩基性を有し得ることを理解されたい。
上述のように、実施形態では、Ｌｉ含有アルミノシリケートガラス組成物をイオン交換等によって強化して、限定するものではないが医薬品用のガラス梱包等の用途のための耐損傷性を有するガラスを作製できる。本明細書において開示されているように、リチウムの添加によって多くの利点が提供されることが分かっている。特に、従来のガラス梱包のガラス組成物は多量のナトリウムを有し、リチウムを多量には含まない。これらの従来のガラスは、良好な圧縮応力プロファイルを有さず、圧縮応力、中央張力及び圧縮深さは従来のガラス組成物においては限定される。これに比べて、ボロアルミノシリケートガラスの圧縮応力プロファイルは、医薬品梱包用の従来のガラスの圧縮応力プロファイルよりも理想的である。しかしながら上述のように、ガラス組成物にホウ素が含まれることにより、剥離の増加がもたらされる場合があり、これは医薬品梱包においては許容できない。従って本明細書において開示される実施形態のガラスは、ホウ素を用いることなく、ボロアルミノシリケートガラスと同様の圧縮応力プロファイルを有するよう設計される。
ガラス組成物の圧縮応力プロファイルを改善するために、ナトリウムをリチウムで置換する。ガラス組成物にリチウムを添加することにより、イオン交換プロセスに対してより良好な制御を実施できる。というのは例えば、ガラス中のリチウムイオン及びナトリウムイオンの両方を、イオン交換溶液中のナトリウム又はカリウムでそれぞれ交換できるためである。これにより、より迅速なイオン交換プロセスが可能となり、イオン交換プロファイルの傾斜を中央張力の点まで低下させたイオン交換が可能となる。これにより、ＣＴ、ＤＯＣ、ＤＯＬｋ及びＣＳを、特定の目的のために好適な値に調整できる。例えば、以下で更に詳細に開示されているように、衝撃時にガラスがより多くの片へと破断する（これにより破断をより容易に認識でき、又はガラスが複数回の破断に耐えられるようにすることができる）よう、ＣＳ、ＤＯＣ及びＣＴを調整できる。
以上に鑑みて、ガラス組成物にリチウムを添加することによって、このガラスの圧縮応力プロファイルを改善する。しかしながら驚くべきことに、ガラス組成物にリチウムを添加することにより、ガラスの耐加水分解性も改善され、また上述のように徐冷点及び軟化点が低下することが分かっている。リチウムは、ガラスの液相温度を上昇させ、液相粘度を低下させる。従って、上述の便益を提供しながらも、ガラスが依然として成形可能となるよう、リチウムの量のバランスを取らなければならない。リチウムがガラスのイオン交換性に対して有する影響について、以下で議論する。
図１を参照すると、ガラスは、圧縮応力下の第１の領域１２０及び第２の領域１２２を有する。第１の領域１２０の圧縮応力は、表面１１０からガラスの深さｄ１まで延在する。第２の領域１２２の圧縮応力は、表面１１２からガラスの深さｄ２まで延在する。第１の領域１２０と第２の領域１２２との間には、張力下にあるため内部引張応力を有する第３の領域１３０が存在する。第３の領域１３０は、第１の領域１２０及び第２の領域１２２のうちの一方から第１の領域１２０又は第２の領域１２２のうちのもう一方まで延在する。本明細書中で使用される場合、圧縮深さ（ＤＯＣ）は、ガラス物品の表面（例えば１１０）から、張力下にあるガラス物品の領域（例えば１３０）までの深さを指す。換言すると、ガラスのＤＯＣは、ガラスの表面から、応力が圧縮応力から引張応力に変化する点までで測定される。ここでＤＯＣは、ガラスの全厚（ｔ）に対する部分として表現される。例えばＤＯＣがガラス厚さの２５％である場合、本明細書ではこれを０．２５ｔと表現する。
圧縮応力（ＣＳ）は、ガラスの表面において最大値を有し、ＣＳは図２に示す応力関数のような関数に従って、表面からの距離ｄと共に変動する。再び図１を参照すると、第１の領域１２０は第１の表面１１０から深さｄ１まで延在し、第２の領域１２２は第２の表面１１２から深さｄ２まで延在する。これらのセグメントは共に、ガラス１００の表面圧縮又は表面ＣＳを画定する。いくつかの実施形態では、表面ＣＳは少なくとも３５０ＭＰａ、例えば少なくとも３７５ＭＰａ、少なくとも４００ＭＰａ、少なくとも４２５ＭＰａ、少なくとも４５０ＭＰａ、又は少なくとも４７５ＭＰａである。他の実施形態では、表面ＣＳは５２５ＭＰａ以下、例えば５００ＭＰａ以下である。更に他の実施形態では、表面ＣＳは３５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下、例えば３７５ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下、４００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下、４２５ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下、４５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下、又は４７５ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であってよい。
本明細書中で使用される場合、層深さＤＯＬｋは、イオン交換プロセスによってカリウムがガラス内へと拡散する深さを指す。第１の領域１２０及び第２の領域１２２それぞれのＤＯＬｋは、２μｍ以上４５μｍ以下、例えば５μｍ以上４０μｍ以下、１０μｍ以上３５μｍ以下、１５μｍ以上３０μｍ以下、又は２０μｍ以上２５μｍ以下である。他の実施形態では、第１の領域１２０及び第２の領域１２２それぞれのＤＯＬｋは、１０μｍ以上４０μｍ以下、１５μｍ以上４０μｍ以下、２０μｍ以上４０μｍ以下、２５μｍ以上４０μｍ以下、３０μｍ以上４０μｍ以下、又は３５μｍ以上４０μｍ以下である。更に他の実施形態では、第１の領域１２０及び第２の領域１２２それぞれのＤＯＬｋは、２μｍ以上４０μｍ以下、２μｍ以上３５μｍ以下、２μｍ以上３０μｍ以下、２μｍ以上２５μｍ以下、２μｍ以上２０μｍ以下、２μｍ以上１５μｍ以下、２μｍ以上１０μｍ以下、又は２μｍ以上５μｍ以下である。
リチウムの量がガラス内へのカリウムイオンの拡散性に影響を及ぼすことも決定されており、上記拡散性は、ガラスのＤＯＬｋに影響を及ぼし得る。一般に、ガラス中のリチウムの量が増加すると、ガラス内へのカリウムの拡散性は低下する。いずれの特定の理論によって束縛されるものではないが、一般に、イオン交換溶液中のカリウムイオンは、ガラスマトリクス中のナトリウムと交換される。よって、ガラスマトリクス中のナトリウムがリチウムで置換されると、イオン交換溶液からのカリウムイオンで置換されることになるガラスマトリクス中のナトリウムが少なくなり、これによりカリウムイオンの拡散性が低下する。実施形態では、４２０℃でのガラス内へのカリウムの拡散性は、０．５０μｍ２／時間以上１５．００μｍ２／時間以下、例えば０．６０μｍ２／時間以上１４．５０μｍ２／時間以下、０．７０μｍ２／時間以上１４．００μｍ２／時間以下、１．００μｍ２／時間以上１３．５０μｍ２／時間以下、１．２５μｍ２／時間以上１３．００μｍ２／時間以下、１．５０μｍ２／時間以上１２．５０μｍ２／時間以下、２．００μｍ２／時間以上１１．５０μｍ２／時間以下、２．２５μｍ２／時間以上１１．００μｍ２／時間以下、２．５０μｍ２／時間以上１０．５０μｍ２／時間以下、２．７５μｍ２／時間以上１０．００μｍ２／時間以下、３．００μｍ２／時間以上９．５０μｍ２／時間以下、３．２５μｍ２／時間以上９．００μｍ２／時間以下、３．５０μｍ２／時間以上８．５０μｍ２／時間以下、３．７５μｍ２／時間以上８．００μｍ２／時間以下、４．００μｍ２／時間以上７．５０μｍ２／時間以下、４．２５μｍ２／時間以上７．００μｍ２／時間以下、４．５０μｍ２／時間以上６．５０μｍ２／時間以下、又は４．７５μｍ２／時間以上６．００μｍ２／時間以下である。他の実施形態では、４２０℃でのガラス内へのカリウムの拡散性は、６．００μｍ２／時間以上８．００μｍ２／時間以下、６．２５μｍ２／時間以上７．７５μｍ２／時間以下、６．５０μｍ２／時間以上７．５０μｍ２／時間以下、又は６．７５μｍ２／時間以上７．２５μｍ２／時間以下である。
上述のように、実施形態では、Ｌｉ含有ガラス組成物をイオン交換等によって強化して、耐損傷性を有するガラスを作製できる。図１を参照すると、ガラスは、ガラスの表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する、圧縮応力下の第１及び第２の領域（例えば図１の層１２０、１２２）と、ガラスのＤＯＣから中央又は内部領域まで延在する、引張応力下の第３の領域（例えば図１の１３０）とを有する。中央張力（ＣＴ）は最大の引張応力であり、これは一般に、第３の領域１３０の中央に存在する。本明細書中で使用される場合、ＤＯＣは、ガラス物品内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを指す。ＤＯＣにおいて、応力は負の（圧縮応力）応力から正の（引張）応力へと推移し、従って応力値ゼロを示す。ＣＴ値及びＤＯＣ値は、当該技術分野で公知の散乱光偏向器（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｐｏｌａｒｉｓｃｏｐｅ：ＳＣＡＬＰ）技法を用いて測定される。
当該技術分野において通常使用される慣例によると、圧縮又は圧縮応力は負（＜０）の応力として表現され、張力又は引張応力は正（＞０）の応力として表現される。しかしながら本説明全体を通して、ＣＳは正の値又は絶対値として表現される。即ち本明細書中で記載されるように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜である。圧縮応力（ＣＳ）は、ガラスの表面において最大値を有し、またＣＳは、ある関数に従って、表面からの距離ｄと共に変動する。再び図１を参照すると、第１の領域１２０は第１の表面１１０から深さｄ１まで延在し、第２の領域１２２は第２の表面１１２から深さｄ２まで延在する。これらのセグメントは共に、ガラス１００の圧縮又はＣＳを画定する。（表面ＣＳを含む）圧縮応力は、有限会社折原製作所（日本）製のＦＳＭ‐６０００といった市販の機器を用いて、表面応力計（ＦＳＭ）によって測定される。表面応力測定は、応力光係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依存しており、これはガラスの複屈折に関連する。そしてＳＯＣは、ＡＳＴＭ規格Ｃ７７０‐１６に記載された手順Ｃ（ガラスディスク法）に従って測定される。
実施形態では、ガラス組成物は、５ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、例えば１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下、２０ＭＰａ以上１４０ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以上１４０ＭＰａ以下、４０ＭＰａ以上１３０ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以上１１０ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下、又は７０ＭＰａ以上９０ＭＰａ以下のＣＴを有してよい。他の実施形態では、ガラス組成物は、１０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、２０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、４０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、７０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、８０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、９０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、又は１４０ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下のＣＴを有してよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物は、５ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上１４０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上１３０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上１１０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上９０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上７０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下、又は５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下のＣＴを有してよい。
実施形態では、ガラス組成物は、形成されるガラス物品の全厚（ｔ）に対する圧縮深さ（ＤＯＣ）を有してよい。いくつかの実施形態では、ＤＯＣは、０．０５ｔ以上０．２５ｔ以下、例えば０．１０ｔ以上０．２０ｔ以下、又は０．１５ｔ以上０．２０ｔ以下であってよい。他の実施形態では、ＤＯＣは、０．０８ｔ以上０．２５ｔ以上、０．１０ｔ以上０．２５ｔ以上、０．１２ｔ以上０．２５ｔ以上、０．１４ｔ以上０．２５ｔ以上、０．１６ｔ以上０．２５ｔ以上、０．１８ｔ以上０．２５ｔ以上、０．２０ｔ以上０．２５ｔ以下、又は０．２２ｔ以上０．２５ｔ以下であってよい。更に他の実施形態では、ＤＯＣは、０．０５ｔ以上０．２２ｔ以上、０．０５ｔ以上０．２０ｔ以上、０．０５ｔ以上０．１８ｔ以上、０．０５ｔ以上０．１６ｔ以上、０．０５ｔ以上０．１４ｔ以上、０．０５ｔ以上０．１２ｔ以上、０．０５ｔ以上０．１０ｔ以上、０．０５ｔ以上０．０８ｔ以下、又は０．０５ｔ以上０．０６ｔ以下であってよい。
圧縮応力層は、ガラスをイオン交換溶液に曝露することによって、ガラス内に形成できる。実施形態では、イオン交換溶液は、溶融硝酸塩、溶融リン酸塩又は溶融硫酸塩であってよい。いくつかの実施形態では、イオン交換溶液は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３又はこれらの組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態では、溶融ＬｉＮＯ３を、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、又は溶融ＫＮＯ３と溶融ＮａＮＯ３との組み合わせに添加してよい。特定の実施形態では、イオン交換溶液は、約１００％の溶融ＫＮＯ３、約９５％の溶融ＫＮＯ３、約９０％の溶融ＫＮＯ３、約８０％の溶融ＫＮＯ３、約７０％の溶融ＫＮＯ３、又は約６０％の溶融ＫＮＯ３を含んでよい。特定の実施形態では、イオン交換溶液は、約５％の溶融ＮａＮＯ３、約１０％の溶融ＮａＮＯ３、約２０％の溶融ＮａＮＯ３、約３０％の溶融ＮａＮＯ３、又は約４０％の溶融ＮａＮＯ３を含んでよい。他の実施形態では、イオン交換溶液は、約８０％の溶融ＫＮＯ３及び約２０％の溶融ＮａＮＯ３、約７５％の溶融ＫＮＯ３及び約２５％の溶融ＮａＮＯ３、約７０％の溶融ＫＮＯ３及び約３０％の溶融ＮａＮＯ３、約６５％の溶融ＫＮＯ３及び約３５％の溶融ＮａＮＯ３、又は約６０％の溶融ＫＮＯ３及び約４０％の溶融ＮａＮＯ３を含んでよい。
ガラス組成物は：ガラス組成物から作製されたガラス物品をイオン交換溶液の浴に浸漬すること；ガラス組成物から作製されたガラス物品にイオン交換溶液を噴霧すること；又はガラス組成物から作製されたガラス物品に、その他の方法でイオン交換溶液を物理的に塗布することによって、イオン交換溶液に曝露できる。実施形態によると、ガラス組成物を曝露する際、イオン交換溶液は、３５０℃以上５００℃以下、例えば３６０℃以上４９０℃以下、３７０℃以上４８０℃以下、３８０℃以上４７０℃以下、３９０℃以上４６０℃以下、又は４００℃以上４２０℃以下であってよい。実施形態では、ガラス組成物は、３時間以上４８時間以下、例えば８時間以上４４時間以下、１２時間以上４０時間以下、１６時間以上３６時間以下、２０時間以上３２時間以下、又は２４時間以上２８時間以下の期間に亘ってイオン交換溶液に曝露してよい。
いくつかの実施形態では、２段階イオン交換プロセスを用いて、強化ガラスのイオン交換プロファイルをより良好に制御できる。実施形態では、イオン交換の第１のステップは、ガラスを上述のいずれのイオン交換溶液に曝露することを含んでよく、第２のステップは、ガラスを上述のいずれのイオン交換溶液に曝露することを含んでよい。いくつかの実施形態では、第１のステップのイオン交換溶液は、第２のステップのイオン交換溶液とは組成が異なってよい。他の実施形態では、第１のステップのイオン交換溶液は、第２のステップのイオン交換溶液と組成が同一であってよい。実施形態では、第１のステップのイオン交換の温度及び／又は期間は、様々な実施形態に従って、第２のステップのイオン交換の温度及び／又は期間と同一であっても異なっていてもよいことも理解されたい。特定の実施形態では、第１のステップにおいて、ガラス組成物を、上述の温度で、上述の期間に亘って、１００％の溶融ＮａＮＯ３を含むイオン交換溶液に曝露する。続いてガラス組成物をすすぎ、乾燥させ、１００％の溶融ＫＮＯ３を含む第２のイオン交換溶液に曝露する。この２段階イオン交換プロセスは、より深いＤＯＣ及びより大きい表面圧縮応力を達成できる。Ｌｉ含有アルミノシリケートガラスのイオン交換性が改善されていることにより、より高い耐擦過性、支承能力の上昇、及びバイアル充填ライン性能の改善が更に可能となる。
唯一のアルカリとしてナトリウムを含むガラス組成物、又は富Ｎａガラスと比較して、Ｌｉ含有アルミノシリケートガラスは、改善されたイオン交換性を得ることができる。例えばＬｉ含有アルミノシリケートガラスでは、イオン交換後、加工及び使用中の割れ耐性が改善される。ガラス組成物中のＬｉ２Ｏの量を増加させると、より高い中央張力及び表面圧縮応力を比較的短時間で得ることができる。これにより、イオン交換に使用される時間が削減され、イオン交換プロセスのコストが節約される。
いくつかの実施形態では、イオン交換プロセスを制御することによって、ガラス組成物に、向上した耐損傷性を提供できる。この向上した耐損傷性は、ガラス組成物を医薬品梱包として使用する場合に特に有用である。特に、このタイプの製品に関するきずの数は制御不可能であることが多く、極めて多様であり、これらのきずは、初期のチューブ製造によって、成形プロセスによって、及びそれ以降の取り扱いによって誘発される。本開示のものと同様のイオン交換プロファイルを有し、かつ上で開示されている様々な特性を有するガラス組成物は、この向上した耐損傷性を提供する。上述の特性及びイオン交換プロセス条件を用いて、ガラスの表面に圧縮のスパイク（ｓｐｉｋｅ）を生成でき、これはガラスの表面強度を増大させることができる。割れの生成を制限するべき実施形態では、貯蔵エネルギは、約１５．００Ｊ／ｍ２以下、約１４．５０Ｊ／ｍ２以下、約１４．００Ｊ／ｍ２以下、約１３．５０Ｊ／ｍ２以下、約１３．００Ｊ／ｍ２以下、約１２．５０Ｊ／ｍ２以下、約１２．００Ｊ／ｍ２以下、約１１．５０Ｊ／ｍ２以下、約１１．００Ｊ／ｍ２以下、約１０．５０Ｊ／ｍ２以下、又は約１０．００Ｊ／ｍ２以下であってよい。しかしながら、ガラスが割れた場合に複数の割れが形成されるように、ガラス組成物中の貯蔵エネルギを増大させることが望ましい場合がある。これによりユーザは、ガラス組成物から形成されたガラス物品中に割れが存在する場合にこれをより良好に識別でき、これは、ガラスの破断が望ましくない汚染を引き起こす場合がある医薬品梱包において有益となり得る。このような実施形態では、ガラス組成物中の貯蔵エネルギは、１７．００Ｊ／ｍ２以上、例えば１８．００Ｊ／ｍ２以上、１９．００Ｊ／ｍ２以上、２０．００Ｊ／ｍ２以上、２１．００Ｊ／ｍ２以上、２２．００Ｊ／ｍ２以上、２３．００Ｊ／ｍ２以上、２４．００Ｊ／ｍ２以上、又は２６．００Ｊ／ｍ２以上である。以上の実施形態のうちのいずれにおいて、貯蔵エネルギは５０．００Ｊ／ｍ２以下であってよい。貯蔵歪みエネルギ（Σ０）は、以下の式：
から算出され、ここでｚ＊は（ｔ／２）‐ｄであり；σは張力であり：Ｅはヤング率であり、γはポアソン比である。
第１項によると、ガラス医薬品パッケージは：６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；４．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；０．１０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；０．１０モル％以上１２．００モル％以下のＮａ２Ｏ；０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤を含むガラス組成を有し、上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、また上記ガラス医薬品パッケージは、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有する。
第２項は、上記ガラス清澄剤が、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ‐、Ｓ‐、Ｆ‐又はＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される、第１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３項は、上記ガラス清澄剤がＳｎＯ２である、第１項又は第２項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４項は、上記ガラス医薬品パッケージが、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを実質的に含まない、第１～３項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５項は、上記ガラス医薬品パッケージがＢ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２を実質的に含まない、第１～４項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第６項は、上記ガラス医薬品パッケージが１．５０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、第１～５項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第７項は、上記ガラス医薬品パッケージが０．１０モル％以上７．５０モル％以下のＭｇＯを含む、第１～６項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第８項は、上記ガラス医薬品パッケージが０．０５以上０．５０以下の（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ）の比を備える、第１～７項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第９項は、上記ガラス医薬品パッケージが０．０５以上０．１５以下の（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ）の比を備える、第１～８項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１０項は、上記ガラス医薬品パッケージが２．２５ｇ／ｃｍ３以上２．５０ｇ／ｃｍ３以下の密度を備える、第１～９項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１１項は、上記ガラス医薬品パッケージが２４．００ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下のモル体積を備える、第１～１０項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１２項は、上記ガラス医薬品パッケージが１０以下の剥離係数を有する、第１～１１項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１３項は、上記ガラス医薬品パッケージが４５０℃以上６２５℃以下の歪み点を備える、第１～１２項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１４項は、上記ガラス医薬品パッケージが５００℃以上６７５℃以下の徐冷点を備える、第１～１３項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１５項は、上記ガラス医薬品パッケージが７５０℃以上９５０℃以下の軟化点を備える、第１～１４項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１６項は、上記ガラス医薬品パッケージが４．２０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを備える、第１～１５項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１７項は、上記ガラス医薬品パッケージが３．５０ポアズ以上６．００ポアズ以下の液相粘度Ｌｏｇを備える、第１～１６項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１８項は、上記ガラス医薬品パッケージが１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下のヤング率を備える、第１～１７項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第１９項は、上記ガラス医薬品パッケージが４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下の剪断弾性係数を備える、第１～１８項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２０項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上１．５ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＤＩＮ１２１１６によって測定された酸中での化学的耐久性を備える、第１～１９項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２１項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．７ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＤＩＮ１２１１６によって測定された酸中での化学的耐久性を備える、第１～２０項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２２項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０ｍｇ／ｄｍ２以上１７５ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＩＳＯ６９５によって測定された塩基中での化学的耐久性を備える、第１～２１項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２３項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０ｍｇ／ｄｍ２以上７５ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＩＳＯ６９５によって測定された塩基中での化学的耐久性を備える、第１～２２項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２４項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０μｇ／ｇ以上１００μｇ／ｇ以下の、ＩＳＯ７２０によって測定された水中での化学的耐久性を備える、第１～２３項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２５項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０μｇ／ｇ以上６２μｇ／ｇ以下の、ＩＳＯ７２０によって測定された水中での化学的耐久性を備える、第１～２４項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２６項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、少なくとも３５０ＭＰａの表面圧縮応力を備える、第１～２５項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２７項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、０．０５ｔ以上０．２５ｔ以下の圧縮深さを備える、第１～２６項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２８項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、５ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下の中央張力を備える、第１～２７項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第２９項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０．５０μｍ２／時間以上１５．００μｍ２／時間以下の、４２０℃におけるカリウムイオンの拡散性を備える、第１～２８項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３０項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、約１５．００Ｊ／ｍ２以下の貯蔵エネルギを備える、第１～２９項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３１項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、１７．００Ｊ／ｍ２以上の貯蔵エネルギを備える、第１～３０項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３２項は：６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；６．１０モル％以上７．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；３．１０モル％以上６．６０モル％以下のＬｉ２Ｏ；１．４０モル％以上３．００モル％以下のＮａ２Ｏ；０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；５．１０モル％以上７．５０モル％以下のＭｇＯ；０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤を含むガラス組成を有する、ガラス医薬品パッケージを含み、上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、また上記ガラス医薬品パッケージは、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有し、また上記ガラス医薬品パッケージは、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２を実質的に含まない。
第３３項は、上記ガラス清澄剤が、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ‐、Ｓ‐、Ｆ‐又はＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される、第３２項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３４項は、上記ガラス清澄剤がＳｎＯ２である、第３２項又は第３３項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３５項は、上記ガラス医薬品パッケージが０．０５以上０．５０以下の（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ）の比を備える、第３２～３４項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３６項は、上記ガラス医薬品パッケージが０．０５以上０．１５以下の（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ）の比を備える、第３２～３５項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３７項は、上記ガラス医薬品パッケージが２．２５ｇ／ｃｍ３以上２．５０ｇ／ｃｍ３以下の密度を備える、第３２～３６項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３８項は、上記ガラス医薬品パッケージが２４．００ｃｍ３／モル以上２７．００ｃｍ３／モル以下のモル体積を備える、第３２～３７項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第３９項は、上記ガラス医薬品パッケージが１０以下の剥離係数を有する、第３２～３８項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４０項は、上記ガラス医薬品パッケージが４５０℃以上６２５℃以下の歪み点を備える、第３２～３９項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４１項は、上記ガラス医薬品パッケージが５００℃以上６７５℃以下の徐冷点を備える、第３２～４０項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４２項は、上記ガラス医薬品パッケージが７５０℃以上９５０℃以下の軟化点を備える、第３２～４１項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４３項は、上記ガラス医薬品パッケージが４．２０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを備える、第３２～４２項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４４項は、上記ガラス医薬品パッケージが３．５０ポアズ以上６．００ポアズ以下の液相粘度Ｌｏｇを備える、第３２～４３項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４５項は、上記ガラス医薬品パッケージが１０．００ｍｐｓｉ（６８．９６６Ｐａ）以上１２．００ｍｐｓｉ（８２．７５９Ｐａ）以下のヤング率を備える、第３２～４４項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４６項は、上記ガラス医薬品パッケージが４．００ｍｐｓｉ（２７．５８６Ｐａ）以上５．００ｍｐｓｉ（３４．４８３Ｐａ）以下の剪断弾性係数を備える、第３２～４５項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４７項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上１．５ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＤＩＮ１２１１６によって測定された酸中での化学的耐久性を備える、第３２～４６項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４８項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０．０ｍｇ／ｄｍ２以上０．７ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＤＩＮ１２１１６によって測定された酸中での化学的耐久性を備える、第３２～４７項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第４９項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０ｍｇ／ｄｍ２以上１７５ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＩＳＯ６９５によって測定された塩基中での化学的耐久性を備える、第３２～４８項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５０項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０ｍｇ／ｄｍ２以上７５ｍｇ／ｄｍ２以下の、ＩＳＯ６９５によって測定された塩基中での化学的耐久性を備える、第３２～４９項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５１項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０μｇ／ｇ以上１００μｇ／ｇ以下の、ＩＳＯ７２０によって測定された水中での化学的耐久性を備える、第３２～５０項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５２項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０μｇ／ｇ以上６２μｇ／ｇ以下の、ＩＳＯ７２０によって測定された水中での化学的耐久性を備える、第３２～５１項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５３項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、少なくとも３５０ＭＰａの表面圧縮応力を備える、第３２～５２項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５４項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、０．０５ｔ以上０．２５ｔ以下の圧縮深さを備える、第３２～５３項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５５項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、５ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下の中央張力を備える、第３２～５４項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５６項は、上記ガラス医薬品パッケージが、０．５０μｍ２／時間以上１５．００μｍ２／時間以下の、４２０℃におけるカリウムイオンの拡散性を備える、第３２～５５項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５７項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、約１５．００Ｊ／ｍ２以下の貯蔵エネルギを備える、第３２～５６項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
第５８項は、上記ガラス医薬品パッケージがイオン交換によって強化され、１７．００Ｊ／ｍ２以上の貯蔵エネルギを備える、第３２～５７項のいずれか１項に記載のガラス医薬品パッケージを含む。
以下の実施例によって、実施形態を更に明らかにする。これらの実施例は、上述の実施形態を限定するものではないことを理解されたい。
実施例１
ガラス試料１～３８を、以下の表１に示す組成から形成した。表１に列挙した組成を有するガラスを、従来のソースのバッチ又は開始材料から作製し、アルミニウムカバーを用いて、空気中において、１５７０℃～１６５０℃の白金るつぼ内で溶融させた。
ガラス試料１～３８を、以下の表１に示す組成から形成した。表１に列挙した組成を有するガラスを、従来のソースのバッチ又は開始材料から作製し、アルミニウムカバーを用いて、空気中において、１５７０℃～１６５０℃の白金るつぼ内で溶融させた。
試料１～３８の、測定された様々な特性を以下の表２に提供する。
比較用試料Ｃ１～Ｃ２１のガラスの組成を、以下の表３に提供する。
比較用試料Ｃ１～Ｃ２１の、測定された様々な特性を以下の表４に提供する。
上述の試料では、ガラス中のＬｉ２Ｏの量は、（表１に示すように）試料１～６では増加し、ここで比較用試料４はＬｉ２Ｏを含まない対照として使用し、様々な試料ガラスの物理的特性を図３Ａ～図３Ｇに示す。Ｌｉ２Ｏ含有量の増加と共に、以下のことが観察された：Ｎａ２Ｏのモル％に対する密度及びモル体積のプロットである図３Ａに示すように、Ｌｉ２Ｏの量が増加するに従って密度は低下し（図３Ａ～図３Ｇでは、Ｌｉ２Ｏの量はＮａ２Ｏの量と負の相関を有するため、これらの図ではＮａ２Ｏの量が多いことはＬｉＯ２の量が少ないことを示し、またその逆でもあることに留意されたい）；また図３Ａに示すように、Ｌｉ２Ｏが増加するに従ってモル体積は線形に減少し、これは他の組成物に関するモル体積及び密度の予測に使用でき；Ｎａ２Ｏのモル％に対するＳＯＣのプロットである図３Ｂに示すように、Ｌｉ２Ｏが増加するに従ってＳＯＣは線形に減少し、これは弾性率及びガラスネットワーク中の原子結合に関連し；Ｎａ２Ｏのモル％に対する徐冷点、歪み点及び軟化点のプロットである図３Ｃに示すように、ＬｉＯ２を添加すると、歪み点、徐冷点及び軟化点の全てが一般に減少するが、図３Ｃに示すように、これらの特性は全て、Ｎａ２Ｏの量が約４モル％である最小点に到達し、これは単にＬｉ２Ｏを添加するだけでは充分でないことを示しており；Ｎａ２Ｏのモル％に対するＣＴＥのプロットである図３Ｄに示すように、加熱時の３００℃未満でのＣＴＥは、Ｌｉ２Ｏの量の増加と共に線形に減少し、これもまた、他の組成物に関するＣＴＥの予測に使用でき；Ｎａ２Ｏのモル％に対する液相温度のプロットである図３Ｅに示すように、Ｌｉ２Ｏを少量添加すると液相温度も大幅に増大し；Ｎａ２Ｏのモル％でプロットした熱の流れ（「Ｅｘｏ」は発熱を意味する）のプロットである図３ＦＳＭに示すように、液相温度における一次結晶化相は、プロト頑火輝石（ＭｇＳｉＯ３、Ｎａ２Ｏ≧４モル％の場合）からスポジュメン（ＬｉＡｌ（ＳｉＯ３）２、Ｎａ２Ｏ＜４モル％の場合）へと進展し、結晶化傾向は、図３ＦのＤＳＣ測定が示すように、発熱活性と共に上昇し、主結晶質相はリチウムアルミニウムシリケートＬｉＡｌ（ＳｉＯ３）２であり、リチウムの量が増加するに従ってより明確に定義され；Ｎａ２Ｏモル％に対するヤング率、剪断弾性係数及びポアソン比のプロットである図３Ｇに示すように、ヤング率、剪断弾性係数及びポアソン比は、５モル％を超える量のＬｉ２Ｏを添加した場合に上昇する。
ＤＩＮ１２１１６、ＩＳＯ６９５及びＩＳＯ７２０それぞれに従った酸及び塩基中での化学的耐久性並びに水中での化学的耐久性（耐加水分解性）について、試料１～６のガラスの耐久性も試験した。ここで比較例４は、非Ｌｉ２Ｏ含有対照試料である。Ｎａ２Ｏのモル％に対する ＤＩＮ１２１１６、ＩＳＯ６９５及びＩＳＯ７２０の結果のプロットである図４Ａに示すように、試料１～６は全て、比較用試料４よりも改善された化学的耐久性を示す。最初にＮａ２ＯをＬｉ２Ｏで置換すると、耐加水分解性及び耐塩基性が劇的に改善され、耐酸性はわずかに改善される。Ｎａ２Ｏのモル％に対するＩＳＯ７２０のイオン濃度のプロットである図４Ｂは、ＩＣＰ‐ＭＳで測定した、ＩＳＯ７２０溶液中の絶対イオン濃度を示す。Ｎａ２Ｏのモル％に対するイオン濃度のプロットである図４Ｃは、ＩＳＯ７２０試験から回収された溶液において測定された、正規化された浸出イオン濃度を示し、これは、Ｌｉ＋及びＣａ２
＋がガラスネットワークから優先的に浸出し、Ｌｉ＋及びＣａ２＋は、富Ｌｉ組成物からよりも富Ｎａ組成物から優先的に浸出することを示す。
更なるガラス組成を、Ｎａ２Ｏのモル％を４モル％に固定すること（試料７～１６）、Ｎａ２Ｏモル％を２モル％に固定すること（試料１７～２６）によって調整し、これらを、Ｎａ２Ｏのモル％が０モル％（比較用試料５～１４）であるガラス試料と比較し、また更なるガラス組成を、Ｌｉ２Ｏモル％を５．６モル％に固定し、かつＭｇＯのモル％を５．３モル％に固定すること（試料２７～３２及び比較用試料１４～１９）によって調整した。組成の調整は、上の表１及び３に列挙されている。物理的特性及び化学的耐久性を測定し、これらは上の表２及び４に列挙されている。
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＫ２Ｏの量を変更することにより、様々な試料のＬｉ含有ガラス組成物は：ＰＰＶで測定した軟化点が示すように、ガラスの結晶化傾向を低下させることができ（例えば試料７、９、１１～１７、２１、２２、２７、２８及び３２）；ガラス加工に関する特性を改善でき（例えばチューブ成形及びバイアル作製に関して、粘度が３５０００ポアズとなる温度が液相温度より高く、かつ１２００℃未満となる）（例えば実施例７、１１～１３、１５、１６、１８、２１、２２及び２５）；ＤＩＮ１２１１６による酸中での化学的耐久性（クラスＳ１、ガラス全体の単位表面積あたりの質量損失の１／２（ｍｇ／ｄｍ２）が０～０．７ｍｇ／ｄｍ２となる）、ＩＳＯ６９５による塩基中での化学的耐久性（クラスＡ１、ガラス全体の単位表面積あたりの質量損失の（ｍｇ／ｄｍ２）が最大７５ｍｇ／ｄｍ２となる）、及びＩＳＯ７２０による水中での化学的耐久性（ＨＧＡ１、ガラス粒子１グラムあたりのＮａ２Ｏの質量（μｇ／ｇ）として表されるアルカリ等量が６２μｇ／ｇ以下となる）を改善でき（例えば試料８、１０～１２、１４、１５、１６、１８、２０～２２、２４、２５、２６及び２７～３２）；特に低い結晶化傾向、ガラス加工のために好ましい特性、及びイオン交換前の良好な化学的耐久性を有する試料は、試料１～４、１１、１２、１５、１６、２１及び２２である。
ネットワーク形成成分に対するアルカリ金属の比に対する、ＩＳＯ７２０の結果のプロットである図５は、ＩＳＯ７２０の結果が、本開示のガラスに関して（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ）比を変化させ、アルカリ含有量が増大すると化学的耐加水分解性が低下することを示す。軟化点に対するＩＳＯ７２０の結果のプロットである図６は、様々なガラスのＩＳＯ７２０による化学的耐加水分解性が、ガラスの軟化点と共に変化することを示す。図６は、ガラス組成物（黒い正方形）がＬｉ非含有及びＢ非含有アルミノシリケートガラス（黒い菱形）から１Ｂ型ボロシリケートガラス（黒い三角形）へと遷移すると、軟化点が大幅に低下し、化学的耐加水分解性が改善されることを示す。しかしながら、ボロシリケートガラスに関しては、水性溶液（例えば医薬溶液）と接触した場合に、内側表面が剥離する蓋然性が存在する。図６は、ガラス組成物中にＬｉ２Ｏを導入することによって、ホウ素を添加することなく、Ｂ非含有アルミノシリケートガラスと同様の特性を、１Ｂ型ボロシリケートガラスに近づけることができることを示している。従って、チューブ再成形のための物理的特性を、化学的耐久性に関する剥離の問題を引き起こすことなく改善できる。
Ｌｉ含有ガラス組成物のイオン交換性も、試料及び比較用試料について示す。イオン交換後、加工及び使用中の割れ耐性は改善される。試料Ｃ４、１、２、３、４及び６に関するイオン交換処置の期間に対するＣＴ、ＣＳ、ＤＯＬｋのプロットである図７Ａ～図７Ｃは、イオン交換性の特性がガラス組成によって変化したことを示す。ガラス組成物中のＬｉ２Ｏの量が増大すると（Ｌｉ２Ｏは試料１から試料６へと増大する）、比較的大きい中央張力及び表面圧縮応力が比較的短時間で得られる。表５は、７０重量％のＫＮＯ３及び３０重量％のＮａＮＯ３を含むイオン交換溶液に曝露されたガラス試料に関する、ガラス試料、イオン交換温度及びイオン交換の期間を示す。試料のＣＴ、貯蔵エネルギ、圧縮応力及びＤＯＬｋも表５に与えられている。
表６は、９５重量％のＫＮＯ３及び５重量％のＮａＮＯ３を含むイオン交換溶液に曝露されたガラス試料に関する、ガラス試料、イオン交換温度及びイオン交換の期間を示す。試料のＣＴ、貯蔵エネルギ、圧縮応力及びＤＯＬｋも表６に与えられている。
ガラス試料６及び７それぞれに対して実施されたイオン交換処置の期間に対するＣＴのプロットである、図８Ａ及び図８Ｂは、高Ｌｉ２Ｏ含有ガラス（例えば試料６及び７）に関する、異なる塩浴タイプによるＣＴへの影響を示し、ＮａＮＯ３＞３０重量％の塩浴タイプはＣＴに対してほとんど影響を及ぼさない。
図９Ａ～図９Ｄは、様々なイオン交換溶液中での、試料７のガラス組成物に関するイオン交換プロファイルである。図９Ａは、４２０℃の、７０重量％のＫＮＯ３及び３０重量％のＮａＮＯ３のイオン交換溶液であり；図９Ｂは、４２０℃の、３０重量％のＫＮＯ３及び７０重量％のＮａＮＯ３のイオン交換溶液であり；図９Ｃは、４２０℃の、１００重量％のＮａＮＯ３のイオン交換溶液であり；図９Ｄは、４５０℃の、１００重量％のＮａＮＯ３のイオン交換溶液である。これらのイオン交換プロファイルは、ガラスの応力プロファイルに対する、イオン交換溶液のタイプ、イオン交換温度及びイオン交換期間の影響を示す。例えば、４２０℃での短いイオン交換期間（例えば６時間）の後、混合塩浴で処置された試料７（図９Ａ及び９Ｂ）は、１００％のＮａＮＯ３中で処置されたガラス（図９Ｃ）よりも比較的小さい、応力プロファイル下での陽性領域を有する。同一のイオン交換期間の後、より低い温度で処置されたガラス（４２０℃、図９Ｃ）に関するＣＴよりも高いＣＴが、より高いイオン交換温度（４５０℃、図９Ｄ）において得られた。
Ｎａ２Ｏのモル％に対するＩＳＯ７２０の結果のプロットである図１０は、Ｌｉ含有アルミノシリケートガラスの化学的耐加水分解性（ＩＳＯ７２０）が、イオン交換プロセスによって大幅に改善されることを示す。比較用試料４の化学的耐加水分解性は、イオン交換によって６８μｇ／ｇ（クラスＨＧＡ１のボーダーライン）から３７μｇ／ｇまで改善され、Ｌｉ含有ガラスの化学的耐加水分解性は３０μｇ／ｇ未満まで低下する。よって図１０は、Ｌｉ２Ｏをある特定の量を越えて添加すると、Ｌｉ２Ｏの添加の利点が低減されることを示す。Ｎａ２Ｏのモル％に対するＩＳＯ７２０溶液中のイオン濃度のプロットである図１１Ａ～図１１Ｄは、イオン交換前後のガラスに関するＩＣＰ‐ＭＳ分析によって、ＩＳＯ７２０溶液中の、イオン濃度及び正規化された浸出イオン濃度を示す。イオン交換後、溶液中に浸出したＬｉ、Ｃａ及びＡｌカチオンは、イオン交換前のガラスよりはるかに少ない（図１１Ｂ、図１１Ｃ及び図１１Ｄ）。
イオン交換プロセスは、（図１１Ｂ、図１１Ｃ及び図１１Ｄに示すように）ガラスから溶液中に浸出するＬｉ、Ｃａ及びＡｌカチオンの量を大幅に低減する。ガラス表面上の構造は、イオン交換後、ナトリウム又はカリウムをリチウムで交換したことによって濃縮され、これによりイオン及びガラスの全体的な溶解速度が低下し、従ってイオン交換済みガラスの耐加水分解性は、イオン交換前のガラスよりはるかに良好である（図１０）。
溶解時間に対するイオン濃度のプロットである図１２Ａ及び図１２Ｂは、イオン交換前のガラスに関する溶解動態研究の一例を示す。寸法２５．４７ｍｍ×２５．４７ｍｍ×１ｍｍの、試料１～７及び比較用試料４の組成を有するガラスを、９５℃の２００ｍｌのＤＩ Ｈ２Ｏに５週間浸漬した。各時間間隔において、２ｍＬの溶液を採取し、ＩＣＰ‐ＭＳで分析し、２ｍＬのＤＩ水で再充填した。図１２Ａは、試料Ｃ４、１、２、４及び６に関する、ＩＣＰ‐ＭＳで測定し、Ｒ２≧０．９８を用いて線形フィッティングしたＳｉ濃度（ｐｐｍ）を示す。図１２Ｂは、ガラス組成（Ｎａ２Ｏのモル％）と共に変化するＳｉの溶解速度（ｐｐｍ／時間）を示す。Ｓｉの溶解速度の傾向は、図４Ａに示した標準試験の結果と一致している。比較用試料４及び試料１～７に関して、ガラスネットワーク形成因子（Ｓｉ）の溶解動態は、線形時間依存性を示す。ガラスネットワーク形成因子（Ｓｉ）の溶解速度は、試料１、２、４、６及び７に関して、Ｎａ２Ｏ含有量に対する線形組成依存性を示す。
実施例２
上述の実施例１で形成した様々なガラス試料をイオン交換に供し、様々なイオン交換条件下でのカリウムの拡散性を検査した。表７は、この実施例に使用したガラス試料、イオン交換溶液及びイオン交換温度を示す。様々なイオン交換条件におけるカリウムの拡散性も、表７において与えられている。
上述の実施例１で形成した様々なガラス試料をイオン交換に供し、様々なイオン交換条件下でのカリウムの拡散性を検査した。表７は、この実施例に使用したガラス試料、イオン交換溶液及びイオン交換温度を示す。様々なイオン交換条件におけるカリウムの拡散性も、表７において与えられている。
実施例３
それぞれＩＳＯ７２０及びＩＳＯ６９５に従った耐加水分解性及び耐塩基性に対する、アルカリ分布の影響を、実施例１に従って形成されたガラスの様々な試料に関して決定した。この実施例で使用した試料は全て、総アルカリ金属量が１１．６９モル％であった。この総１１．６９モル％というアルカリ金属含有量以内において、試料を選択し、ここで、総アルカリ金属量に対するリチウムの量、総アルカリ金属量に対するナトリウムの量、及び総アルカリ金属量に対するカリウムの量は異なっていた。ガラスの耐加水分解性及び耐塩基性を、これらの試料それぞれに関して測定した。ＩＳＯ７２０に従った耐加水分解性の結果を、図１５の三角図に示し、またＩＳＯ６９５に従った耐塩基性の結果を、図１６の三角図に示す。図１５及び１６に示すように、総アルカリ金属量に対するリチウムの量が約６６％、総アルカリ金属量に対するナトリウムの量が約１７％、及び総アルカリ金属量に対するカリウムの量が約１７％である試料が、水及び塩基の両方において最高の耐久性を示した。
それぞれＩＳＯ７２０及びＩＳＯ６９５に従った耐加水分解性及び耐塩基性に対する、アルカリ分布の影響を、実施例１に従って形成されたガラスの様々な試料に関して決定した。この実施例で使用した試料は全て、総アルカリ金属量が１１．６９モル％であった。この総１１．６９モル％というアルカリ金属含有量以内において、試料を選択し、ここで、総アルカリ金属量に対するリチウムの量、総アルカリ金属量に対するナトリウムの量、及び総アルカリ金属量に対するカリウムの量は異なっていた。ガラスの耐加水分解性及び耐塩基性を、これらの試料それぞれに関して測定した。ＩＳＯ７２０に従った耐加水分解性の結果を、図１５の三角図に示し、またＩＳＯ６９５に従った耐塩基性の結果を、図１６の三角図に示す。図１５及び１６に示すように、総アルカリ金属量に対するリチウムの量が約６６％、総アルカリ金属量に対するナトリウムの量が約１７％、及び総アルカリ金属量に対するカリウムの量が約１７％である試料が、水及び塩基の両方において最高の耐久性を示した。
実施例４
Ｌｉ２Ｏ含有ガラスを、８０％のＫＮＯ３及び２０％のＮａＮＯ３を含む混合溶融塩浴中でイオン交換した。図２は、ナトリウムイオン濃度と関連する応力のＳＣＡＬＰデータを示す。イオン交換はまた、ガラスの表面における圧縮の「スパイク」ももたらし、これは６７５ＭＰａの値、及び１９μｍのＤＯＬｋを有していた。高圧縮の薄い層を提供できることにより、この部分の荷重支承能力が上昇し、これにより、製造ラインにおいて発生し得るランダムかつ高レベルの応力イベントに対して良好に対処できるようになる。図１３は、この特定のスケジュールを用いてイオン交換した、鋭利なＷＣ先端を用いた突き試験後の、５０×５０×１．１ｍｍ厚の部分の写真を示す。上記部分は２つの部分にしか破壊されておらず、これは貯蔵歪みエネルギ／面積（ＳＳＥ／面積）１３．９Ｊ／ｍ２と矛盾しない。ＳＳＥ／面積を調整することによって、図１４に示すような、より断片化された破壊パターンを得ることもできる。この条件（２３時間のイオン交換期間）に関連する応力プロファイルパラメータを、以下の表８に示す。
Ｌｉ２Ｏ含有ガラスを、８０％のＫＮＯ３及び２０％のＮａＮＯ３を含む混合溶融塩浴中でイオン交換した。図２は、ナトリウムイオン濃度と関連する応力のＳＣＡＬＰデータを示す。イオン交換はまた、ガラスの表面における圧縮の「スパイク」ももたらし、これは６７５ＭＰａの値、及び１９μｍのＤＯＬｋを有していた。高圧縮の薄い層を提供できることにより、この部分の荷重支承能力が上昇し、これにより、製造ラインにおいて発生し得るランダムかつ高レベルの応力イベントに対して良好に対処できるようになる。図１３は、この特定のスケジュールを用いてイオン交換した、鋭利なＷＣ先端を用いた突き試験後の、５０×５０×１．１ｍｍ厚の部分の写真を示す。上記部分は２つの部分にしか破壊されておらず、これは貯蔵歪みエネルギ／面積（ＳＳＥ／面積）１３．９Ｊ／ｍ２と矛盾しない。ＳＳＥ／面積を調整することによって、図１４に示すような、より断片化された破壊パターンを得ることもできる。この条件（２３時間のイオン交換期間）に関連する応力プロファイルパラメータを、以下の表８に示す。
請求対象の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対して様々な修正及び変更を行うことができることは、当業者には明らかであろう。従って、本明細書に記載の様々な実施形態の修正及び変更が、添付の請求項及びその均等物の範囲内である限り、本明細書はこれらの修正及び変更を包含することが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；
４．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；
０．１０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；
０．１０モル％以上１２．００モル％以下のＮａ２Ｏ；
０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；
０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；
０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；
０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤
を含むガラス組成を有する、ガラス医薬品パッケージであって、
上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、
上記ガラス医薬品パッケージは、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有する、ガラス医薬品パッケージ。
６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；
４．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；
０．１０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；
０．１０モル％以上１２．００モル％以下のＮａ２Ｏ；
０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；
０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；
０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；
０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤
を含むガラス組成を有する、ガラス医薬品パッケージであって、
上記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、
上記ガラス医薬品パッケージは、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有する、ガラス医薬品パッケージ。
実施形態２
上記清澄剤は、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ‐、Ｓ‐、Ｆ‐又はＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される、実施形態１に記載のガラス医薬品パッケージ。
上記清澄剤は、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ‐、Ｓ‐、Ｆ‐又はＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される、実施形態１に記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態３
上記ガラス清澄剤はＳｎＯ２である、実施形態１又は２に記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス清澄剤はＳｎＯ２である、実施形態１又は２に記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態４
上記ガラス医薬品パッケージは、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを実質的に含まない、実施形態１～３のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス医薬品パッケージは、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを実質的に含まない、実施形態１～３のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態５
上記ガラス医薬品パッケージはＢ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２を実質的に含まない、実施形態１～４のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス医薬品パッケージはＢ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２を実質的に含まない、実施形態１～４のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態６
上記ガラス医薬品パッケージは１．５０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態１～５のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス医薬品パッケージは１．５０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態１～５のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態７
上記ガラス医薬品パッケージは０．１０モル％以上７．５０モル％以下のＭｇＯを含む、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス医薬品パッケージは０．１０モル％以上７．５０モル％以下のＭｇＯを含む、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態８
上記ガラス医薬品パッケージは０．０５以上０．５０以下の（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ）の比を備える、実施形態１～７のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス医薬品パッケージは０．０５以上０．５０以下の（Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ）／（Ｓｉ＋Ａｌ）の比を備える、実施形態１～７のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態９
上記ガラス医薬品パッケージは：
４５０℃以上６２５℃以下の歪み点；
５００℃以上６７５℃以下の徐冷点；及び
７５０℃以上９５０℃以下の軟化点
を備える、実施形態１～８のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス医薬品パッケージは：
４５０℃以上６２５℃以下の歪み点；
５００℃以上６７５℃以下の徐冷点；及び
７５０℃以上９５０℃以下の軟化点
を備える、実施形態１～８のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
実施形態１０
上記ガラス医薬品パッケージは４．２０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを備える、実施形態１～９のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
上記ガラス医薬品パッケージは４．２０ｐｐｍ／℃以上７．００ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを備える、実施形態１～９のいずれか１つに記載のガラス医薬品パッケージ。
１００ ガラス
１１０ 表面、第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１の領域
１２２ 第２の領域
１３０ 第３の領域
１１０ 表面、第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１の領域
１２２ 第２の領域
１３０ 第３の領域
Claims (1)
- ６８．００モル％以上８１．００モル％以下のＳｉＯ２；
４．００モル％以上１１．００モル％以下のＡｌ２Ｏ３；
０．１０モル％以上１６．００モル％以下のＬｉ２Ｏ；
０．１０モル％以上１２．００モル％以下のＮａ２Ｏ；
０．００モル％以上５．００モル％以下のＫ２Ｏ；
０．１０モル％以上８．００モル％以下のＭｇＯ；
０．１０モル％以上５．００モル％以下のＣａＯ；
０．００モル％以上０．２０モル％以下の清澄剤
を含むガラス組成を有する、ガラス医薬品パッケージであって、
前記ガラス医薬品パッケージは耐剥離性を有し、
前記ガラス医薬品パッケージは、酸、塩基及び水中でのクラス１又はクラス２の化学的耐久性を有し、
アルカリ金属全体に対するＬｉ２Ｏの量が６０％以上７０％以下であり、
アルカリ金属全体に対するＮａ２Ｏの量が１２％以上２２％以下である、ガラス医薬品パッケージ。
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