JP5556853B2 - ホウケイ酸ガラス管の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホウケイ酸ガラス管の処理方法に関し、そのような処理方法を施したホウケイ酸ガラス管を製造する方法に関する。

ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを製造する自動成形機にはタテ式とヨコ式があるが、従来いずれの場合も、まずバイアル口部が成形され、次に底部が成形されている。成形されたバイアルの化学的品質は、日本薬局方記載の第２法（内面法）、あるいはこれに準じる方法によるアルカリ溶出の値で評価され、低アルカリ溶出のバイアルを得るために、高温度短時間の加工を避けて、低温度長時間の低温加工が行われている。

しかし、低温加工されたバイアルにおいても、底部に近い内側面に加工劣化域がベルト状に生じ、これから溶出するアルカリ等が医薬品に影響を与える問題がある。この加工劣化は、ホウケイ酸ガラス管からバイアル底部を成形する過程において、ガラスより滲出または揮発したアルカリ含有物がバイアル内側面に多数の小滴となって凝縮固着する現象と考えられている。

これらバイアル内側面に凝縮した多数の小滴からのアルカリ溶出を低下ないし防止するため、バイアル成形の最終段階で加工劣化域のアルカリを硫酸イオンと反応させ、硫酸ソーダ（Ｎａ₂ＳＯ_４）として水洗除去する方法（Ｓ処理）、あるいはバイアル内面を化学気相反応法（ＣＶＤ）によってシリカ（ＳｉＯ₂）薄膜で覆い、アルカリの溶出を防止する方法がある。しかし、Ｓ処理ではバイアル内面に生じた硫酸ソーダ白色付着物の洗浄コストがかかり、またアルカリ抽出後の内表面はクレーター状の荒れた凹凸を生じる。また、バイアル内表面をシリカ薄膜で被覆する方法には、処理コストが高くなる問題がある。

特公平０６−４５４８１ 特公平０６−７６２３３ 特許３２６８４７０

解決しようとする課題の第一は、バイアル内側面に生成する加工劣化域であり、課題の第二は生成した加工劣化域の除去である。そして、低アルカリ溶出のバイアルおよびその製造方法を提供することにある。

本発明は、ホウケイ酸ガラス管の内側面をファイアブラストすることをその要旨とし、それによって、内側面からのアルカリ溶出が低下し、また、加工劣化域を減少させることが可能となる。
本発明は、ホウケイ酸ガラス管の処理方法において、ガラス管の内側面を炎でファイアブラストすることによって内側面からのアルカリ溶出を低下させることを主たる特徴とする。更に、本発明は、そのような処理方法を用いて、即ち、ホウケイ酸ガラス管の内側面を炎でファイアブラストすることによって内側面からのアルカリ溶出が低下したホウケイ酸ガラス管を得ることを主たる特徴とするホウケイ酸ガラス管の製造方法を提供する。


より詳しくは、本発明は、ホウケイ酸ガラス管に底部を形成し、その後、ホウケイ酸ガラス管の内側面を炎でファイアブラストして、アルカリ溶出が低下した内側面を有する、底部を有するホウケイ酸ガラス管、即ち、有底容器、例えばバイアルを製造する方法をも提供する。
１つの具体的な態様では、本発明は、ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを成形する工程において、先ず底部を成形し次に口部を成形することによりバイアル内側面における加工劣化域の生成を最小化することを主要な特徴とし、また、底部加工後に生成した加工劣化域を酸素‐ガス炎によるファイアブラストで除去し、次に口部を成形することを最も主要な特徴とする。

すなわち、本発明は、ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを成形するバイアル製造方法であって、バイアルの底部を成形してカップ形状とする第１工程と、前記カップ形状の口部を成形する第２工程によりアルカリ溶出を低下させたバイアル製造方法である。また、ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを成形するバイアル製造方法であって、バイアルの底部を成形してカップ形状とする第１工程と、前記カップ形状の底部より所定長口部側の内側面を炎でファイアブラストして加工劣化域を除去する第２工程と、前記カップ形状の口部を成形する第３工程によりアルカリ溶出を低下させたバイアル製造方法である。さらに、ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを成形するバイアル製造方法であって、バイアルの口部を成形する第１工程と、バイアルの底部を成形する第２工程と、前記底部より所定長口部側の内側面を炎でファイアブラストして加工劣化域を除去する第３工程によりアルカリ溶出を低下させたバイアル製造方法である。

さらに、ホウケイ酸ガラス管より成形するバイアルであって、バイアルの底部を成形してカップ形状とする第１工程と、前記カップ形状の口部を成形する第２工程によりアルカリ溶出を低下させたバイアルである。加えて、ホウケイ酸ガラス管より成形するバイアルであって、バイアルの底部を成形してカップ形状とする第１工程と、前記カップ形状の底部より所定長口部側の内側面を炎でファイアブラストして加工劣化域を除去する第２工程と、前記カップ形状の口部を成形する第３工程によりアルカリ溶出を低下させたバイアルである。加えて、ホウケイ酸ガラス管より成形するバイアルであって、バイアルの口部を成形する第１工程と、バイアルの底部を成形する第２工程と、前記底部より所定長口部側の内側面を炎でファイアブラストして加工劣化域を除去する第３工程によりアルカリ溶出を低下させたバイアルである。
さらに、前記炎がポイントバーナーによる酸素‐ガス炎である。加えて、前記ファイアブラストは、バイアルを回転させながら行う。

ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを製造する従来の自動成形工程では、まずバイアルの口部が成形され、次に底部が成形されている。この底部成形の過程で、ガラスから滲出または揮発したアルカリ（Ｎａ₂Ｏ）を含む多数の小滴がバイアル内側面に凝縮し、アルカリを溶出する加工劣化域が生じる。

ところが、 ホウケイ酸ガラス管より底部のみを成形したカップ状容器でアルカリ溶出を測定したところ、口部成形後に底部を付ける通常の方法で成型されたバイアルにおけるアルカリ溶出値の数分の一になることを見出した。さらにカップ状成形物の内側面をポイントバーナーにより酸素‐ガス炎でファイアブラストすると、加工劣化域が事実上完全に除去できることを見出した。本発明の方法によれば、加工劣化域が最小化されるか、または除去されたバイアルが得られる。

本発明のカップＣの加工劣化域の電子顕微鏡写真である。 本発明のカップＣの加工劣化域をファイアブラストした箇所の電子顕微鏡観察写真である。

本発明者等は、ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを成形する工程において、まず底部を成形したのち口部を成形することにより、アルカリ溶出量が従来の口部加工→底部加工によるバイアルのアルカリ溶出量の数分の一に低下することを見いだした。従来の口部→底部成形法では、底部成型時にガラスから滲出または揮発するアルカリ含有物が狭い口部のためにバイアル内に閉じ込められて加工劣化域を生じるが、底部加工→口部加工では底部加工時の開口部が広いために揮発物が容易に外部に放散されて加工劣化域の生成が抑制され、アルカリ溶出の低下が起こるものと考えられる。

ホウケイ酸ガラス管をポイントバーナーによる酸素−ガス炎で強熱すると、初期の青い炎はガラスの温度上昇とともに黄色い炎へ変化するが、これはガラス中のナトリウム（Ｎａ）が炎中で起こす炎色反応のためである。発明者等はこの観察に基づき、鋭く強力な酸素‐ガス炎のファイアブラストによりバイアル内側面に生じた加工劣化域が除去できることを見出した。ファイアブラストは、炎中の分子やイオンの粒子を用いたショットブラストであると考えられる。

ファイアブラストにより加工劣化域の除去を行うには、ポイントバーナーより噴射される酸素‐ガス炎がガラス管内面に衝突したのち抵抗少なく排出される必要があり、バイアル成形工程においてまず底部を成形してカップ形状にし、次に口部を成形する工程が必要になる。 なお、本成形法の効果を評価するアルカリ溶出は、日本薬局方記載の第２法（内面法）により、硫酸（０．０１ｍｏｌ／Ｌ）の消費量（ｍＬ）で求めた。

外径３０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍのホウケイ酸ガラス管から従来法（口部加工→底部加工）で成形した高さ６０ｍｍ、口内径１２．５ｍｍのバイアル（バイアルＰ）が示すアルカリ溶出は、０．７４ｍＬであった。同ガラス管からタテ型自動成形機で底部を加工したカップ容器（カップＡ）のアルカリ溶出は、０．１０ｍＬであった。このカップＡを用いてヨコ型加工機により口部を成形した本発明の成形法（底部→口部）によるバイアル（バイアルQ）もアルカリ溶出は０．１０ｍＬであり、口部加工によるアルカリ溶出の変化は認められなかった。これは口部成形の加工温度が底部成形の加工温度よりも低く、アルカリ含有揮発物の発生が小さいためと考えられる。

一端にシリコンゴム栓をした長さ２００ｍｍのホウケイ酸ガラス管を垂直に保って蒸留水で満たし、バイアルと同様に、１２１℃６０分のオートクレーブ処理を行い、１００ｃｃ当たりのアルカリ溶出を求めると０．０３ｍＬであった。これは加工劣化の影響を全く受けていないバイアルのアルカリ溶出値と考えることができる。

実施例１のカップAを保持して回転させながら底部より約１０ｍｍ上の内側面に、斜め方向から長さ約１０ｃｍの酸素‐ガス炎を当ててファイアブラストを行った試料（カップＢ）のアルカリ溶出は０．０３ｍＬであった。これは、ファイアブラストによって加工劣化域が除去され、ホウケイ酸ガラス本来の表面が得られたためと考えられる。ファイアブラストには、タウンガス（メタン）０．７５Ｌ／ｍｉｎおよび酸素２．２０Ｌ／ｍｉｎの混合ガス炎（長さ約１０ｃｍ）を吹き出す口内径1.0mmのポイントバーナーを用いた。次にカップＢを用いてヨコ型加工機により口部を成形したバイアル（バイアルＲ）もアルカリ溶出は０．０３ｍＬであった。実施例１で述べたように、口部の加工温度は底部の加工温度に比べて低く、アルカリを含む揮発物を生じ難いためと考えられる。

外径４０．５ｍｍ、肉厚１．５ｍｍのホウケイ酸ガラス管から従来法（口成形→底成形）で成形した高さ７８．５ｍｍ、口内径２２．０ｍｍのバイアルのアルカリ溶出は、０．５７ｍＬであった。タテ型自動成形機により底成形したカップＣのアルカリ溶出は0.21ｍＬであった。次にカップCの内側面をファイアブラストしたカップＤのアルカリ溶出は０．０３ｍＬとなった。カップＤを用いてヨコ加工機で口部を成形したバイアルのアルカリ溶出は０．０３ｍＬとなった。

カップＣの加工劣化域を電子顕微鏡で観察すると、アルカリ含有揮発物によるクレーター状パターンが見える（図１の写真）。一方、カップＣの加工劣化域をファイアブラストしたカップＤの加工劣化域に対応する箇所の電子顕微鏡観察（図２の写真）では、クレーター状パターンが見られない。このことは、ファイアブラストによって加工劣化域が除去されたことを示している。

外径４０．５ｍｍ、肉厚１．５ｍｍのホウケイ酸ガラス管から従来法（口成形→底成形）で成形した高さ７８．５ｍｍ、口内径２２．０ｍｍのバイアルのアルカリ溶出は、０．５７ｍＬであった。 ガスと酸素の混合ガス炎（長さ約１００ｍｍ）を吹き出すポイントバーナーを用い、バイアルを回転させながら底部より約１０ｍｍ上の加工劣化域にファイアブラストを行った。４０秒間ファイアブラストを行ったバイアルＴのアルカリ溶出は０．３０ｍＬに減少し、６０秒間ファイアブラストを行ったバイアルUのアルカリ溶出は０．１３ｍＬに減少した。これらのファイアブラスト後のバイアルに形状寸法の変化はなかった。 なお、アルカリ溶出減少に効果のあるファイアブラスト時間（秒）は、バイアルを余熱することによって短縮できる。 これらの結果より、従来法で成形したバイアルの加工劣化域もファイアブラストによって実質的に除去できることが確認された。

Claims (4)

1. ホウケイ酸ガラス管の処理方法であって、底部を形成したガラス管の内側面を炎でファイアブラストすることによって内側面からのアルカリ溶出を低下させることを特徴とする処理方法。
2. 底部を形成したホウケイ酸ガラス管の内側面を炎でファイアブラストすることによって内側面からのアルカリ溶出が低下したホウケイ酸ガラス管を得ることを特徴とするホウケイ酸ガラス管の製造方法。
3. ホウケイ酸ガラス管の処理方法であって、底部を形成したガラス管の内側面を炎でファイアブラストすることを特徴とする処理方法。
4. ホウケイ酸ガラス管の製造方法であって、底部を形成したガラス管の内側面を炎でファイアブラストすることを特徴とする製造方法。

Images