JPH09241033A

JPH09241033A - 密閉用ガラス容器

Info

Publication number: JPH09241033A
Application number: JP5347296A
Authority: JP
Inventors: Seegaru Jitendora; セーガルジテンドラ; Junichiro Kase; 準一郎加瀬
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】容器の破損時のガラスの飛散距離が小さい密閉
用ガラス容器を得る。【解決手段】最表層が、実質的に重量％表示でＳｉＯ
₂ ：７２〜８６、Ｂ₂ Ｏ₃：０〜５、ＭｇＯ：０〜１
０、ＣａＯ：０〜１０、ＺｎＯ：０〜１０、Ｎａ₂ Ｏ：
６〜２３、Ｋ₂ Ｏ：０〜１０、Ｌｉ₂ Ｏ：０〜１０、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ：０〜５からなり、密度が２．４３ｇ／ｃｃ以
下のガラスからなる密閉用ガラス容器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉用ガラス容器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、びんや医薬品のアンプル用のガラ
スは、建築用や自動車用のガラスと同様に、ソーダライ
ムガラスと呼ばれるガラスに、必要により、着色剤を添
加して用いている。

【０００３】このソーダライムガラスは、歴史的にも推
移があるが、一般的には以下のような組成を有し、密度
は、２．５程度である。

【０００４】ＳｉＯ₂ ６６〜７５重量％、ＭｇＯ０〜５重量％、ＣａＯ７〜１２重量％、Ｎａ₂ Ｏ１２〜２０重量％、Ｋ₂ Ｏ０〜３重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜４重量％。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ガラスは、プラスチッ
ク材料と比べると、耐薬品性や耐水性がきわめて高く、
かつ傷がつきにくい材料であるため、びんや医薬品のア
ンプル用途に適する。

【０００６】しかし、ガラスは同時に非常に脆性の高い
材料であり、このための欠点もある。たとえば、密閉容
器は、内容物に発泡性の有るときや外気温度が高いとき
に、内圧が非常に高まる場合がある。このような状態
で、落下などの衝撃により破損すると、破片が大きく飛
散することはガラス密閉容器の１つの問題点である。

【０００７】また、アンプル容器の開封は、一般にアン
プルの先端付近に傷をつけた後に、曲げ応力を加えて折
ることにより行われている。しかし、ガラスは一般に脆
性が高いためガラスに傷をつける際にガラスの細かい粉
や破片が発生することは避け得ない。このようなガラス
微粉の発生も１つの問題点である。

【０００８】破損時のガラス粉の飛散を抑えるために、
ガラス容器の表面に有機高分子系の被膜を形成すること
が提案されている。しかしこれでは、耐薬品性、耐水
性、耐擦傷性が非常に高いというガラスの長所をまった
く発揮できない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、傷を付けた
り、破損したときに細かいガラス粉や破片が出ることの
少ないガラスを用いた密閉用ガラス容器を提供する。

【００１０】すなわち、本発明は、少なくとも表面層
が、以下の組成であって、密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下
のガラスからなる密閉用ガラス容器である。

【００１１】ＳｉＯ₂ ７２〜８６（重量％）、Ｂ₂ Ｏ₃ ０〜５（重量％）、ＭｇＯ０〜１０（重量％）、ＣａＯ０〜１０（重量％）、ＺｎＯ０〜１０（重量％）、Ｎａ₂ Ｏ６〜２３（重量％）、Ｋ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ｌｉ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜５（重量％）。

【００１２】本発明の好ましい実施形態においては、該
ガラスはＢ₂ Ｏ₃ を０．５（重量％）以上含有する。ま
た、別の好ましい実施形態においては、該ガラスはＢ₂
Ｏ₃を０〜０．５（重量％）未満含有するとともに、密
度が２．４１ｇ／ｃｃ以下のガラスである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明でいう密閉用ガラス容器と
は、飲料や、薬品用のびんで、金属、コルクやプラスチ
ックの栓によって、密閉されるものや、薬品アンプルの
ように全体がガラスで密閉されているものをいう。

【００１４】本発明は発明者らが、従来のソーダライム
に近い組成域において、ガラスの密度がガラス破損時の
クラックの伸展の仕方を支配するという知見を得たこと
に基づく。すなわち、特定の組成域において、密度を
２．４３ｇ／ｃｃ以下にしたガラスを密閉容器の最表層
として用いることにより、摩擦や衝撃を受けて伸展する
クラックの数を減らし、容器の傷つけ時、破損時のガラ
ス微小破片の発生を極力抑えうる。特に、内圧破損時の
ガラスの飛散距離を小さくできる。

【００１５】なお、本発明において、ガラスのクラック
伸展のしやすさの指標としてはローンらによって提案さ
れた脆さ指標値Ｂを使用する（B.R.Lawn and D.B.Marsh
all,J.Am. Ceram.Soc.,62[7-8]347-350(1979) ）。ここ
で、脆さ指標値Ｂは材料のビッカース硬さＨ_V と破壊靭
性値Ｋ_C から式（１）により定義される。

【００１６】

【数１】

【００１７】この脆さの指標をガラスに適用する際の大
きな問題は破壊靭性値Ｋ_C が正確に評価しにくいことで
ある。そこで、本発明者は、いくつかの手法を検討した
結果、ビッカース圧子を押し込んだときにガラス表面に
残る圧子の痕の大きさと痕の四隅から発生するクラック
の長さとの関係から脆さを定量的に評価できることを見
いだした。

【００１８】その関係は式（２）により定義される。こ
こで、Ｐはビッカース圧子の押し込み荷重であり、ａ、
ｃはそれぞれ、図３に示したように、ビッカース圧痕の
対角長および四隅から発生するクラックの長さ（圧子の
痕を含む対称な２つのクラックの全長）である。

【００１９】

【数２】

【００２０】各種ガラスの表面に打ち込んだビッカース
圧痕の寸法と式（２）を用いれば、ガラスのクラックの
伸展のしやすさを簡単に評価できる。ガラスが脆いとい
うことは、一定の衝撃下でより小さいクラックまで伸展
し、破壊の原因になるということである。すなわち、よ
り多くのクラックが一定の衝撃により伸展し、結果とし
て破損時のガラスの微小破片が増えることになる。すな
わち、破損時の飛散が大きい。

【００２１】本発明の密閉用ガラス容器においては、か
かる破損時のガラスの微小破片の数を減らし、破損時の
飛散を抑えうる。本発明の密閉用ガラス容器の脆さ指標
値は、好ましくは６０００ｍ^-1/2以下、より好ましくは
５５００ｍ^-1/2以下である。

【００２２】本発明において、特に重要なのは、密閉用
ガラス容器を形成するガラスの密度である。図１、図２
は、本発明の範囲におけるガラスの密度と脆さ指標値と
の関係を示すグラフである。図１は、Ｂ₂ Ｏ₃ を０〜
０．５（重量％）未満含有するもの、図２は、Ｂ₂ Ｏ₃
を０．５重量％以上含有するものを示す。グラフ中の各
点の組成（単位：重量％）、密度（単位：ｇ／ｃｃ）、
脆さ指標値Ｂ（単位：ｍ^-1/2）は表１、表２に示した。
表の組成は、図のプロットのうち、密度の小さい順に記
載した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】全体的には、密度が大きくなるにつれて、
脆さ指標値が大きくなり、ガラスが脆くなる傾向がある
が、特に密度が２．４１〜２．４３ｇ／ｃｃ前後の変化
は急激であり、この密度以下であると、急に脆さ指標値
が低くなることがわかる。

【００２６】また、ガラスにＢ₂ Ｏ₃ を０．５重量％以
上含有するものは、より高い密度まで、低い脆さ指標値
を維持することがわかる。このような観点で、Ｂ₂ Ｏ₃
を０．５（重量％）以上含有するか、Ｂ₂ Ｏ₃ を０〜
０．５（重量％）未満含有するとともに、密度が２．４
１ｇ／ｃｃ以下であるガラスを最表層とする密閉用ガラ
ス容器は、内圧下での衝撃破損があったときの破片飛散
がより抑えられる。

【００２７】なお、本発明では、Ｂ₂ Ｏ₃ の含有量は、
５重量％までとしている。５重量％を超えると、低い脆
さ指標値を維持することが困難になる。また、熔融時の
ホウ酸の飛散により、窯の寿命が短くなるおそれがあ
る。さらに熱膨張などの機械性質が、いわゆるソーダラ
イム系のガラスとは異なってくるため、成形加工などで
ソーダライム系のガラスと同じ装置を単純に適用しにく
くなる。

【００２８】Ｂ₂ Ｏ₃ を０〜０．５（重量％）未満含有
するガラスを本発明の容器に用いる際には、脆さ指標値
を充分に低くするため、上記範囲中で、本質的に、以下
の成分を有するガラスとすることが好ましい。

【００２９】ＳｉＯ₂ ７５．５〜８５．５（重量％）、ＲＯ１〜８（重量％）、Ｒ'₂Ｏ１０〜２３．５（重量％）、ＲＯ＋Ｒ'₂Ｏ１１〜２４．５（重量％）、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜５（重量％）、ＲＯ／Ｒ'₂Ｏ（重量比）０．５以下。

【００３０】ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎから選ばれ
た少なくとも１種、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれた
少なくとも１種である。

【００３１】ここで、ＲＯを１重量％以上含むのは、耐
水性などの耐久性を確保するためであり、ＲＯ／Ｒ'₂
Ｏ（重量比）を０．５以下としているのは、脆さ指標値
を充分に低くするためである。

【００３２】特に、上記範囲中、本質的に以下のような
ガラスが好ましい。ここで、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＲＯの上
限値は、ＲＯとＲ'₂Ｏとの合量および比によって自動的
に決まる値の小数点第２位を４捨５入した値である。

【００３３】ＳｉＯ₂ ７５．５〜８５．５（重量％）、ＭｇＯ１〜７．８（重量％）、ＣａＯ０〜６．８（重量％）、ＺｎＯ０〜６．８（重量％）、ＲＯ１〜７．８（重量％）、Ｎａ₂ Ｏ１０〜２２．５（重量％）、Ｋ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ｌｉ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ｒ'₂Ｏ１０〜２２．５（重量％）、Ａｌ₂ Ｏ₃ １〜５（重量％）。

【００３４】ここで、Ａｌ₂ Ｏ₃ を１重量％以上含んで
いるのは、耐水性などの耐久性をより向上するためであ
る。

【００３５】また、Ｂ₂ Ｏ₃ を０．５〜５（重量％）含
有するガラスを本発明の容器に用いる際には、脆さ指標
値を充分に低くするため、上記範囲中で、本質的に、以
下の成分を有するガラスとすることが好ましい。

【００３６】ＳｉＯ₂ ７４〜８５．５（重量％）、Ｂ₂ Ｏ₃ ０．５〜５（重量％）、ＳｉＯ₂ ＋Ｂ₂ Ｏ₃ ７６〜８８（重量％）、ＲＯ１〜９（重量％）、Ｒ'₂Ｏ１０〜２３（重量％）、ＲＯ＋Ｒ'₂Ｏ１１〜２４（重量％）、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜５（重量％）、ＲＯ／Ｒ'₂Ｏ（重量比）０．６以下。

【００３７】ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎから選ばれ
た少なくとも１種、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれた
少なくとも１種である。

【００３８】ここで、ＲＯを１重量％以上含んでいるの
は、耐水性などの耐久性を確保するためであり、ＲＯ
／Ｒ'₂Ｏ（重量比）を０．６以下としているのは、脆さ
指標値を充分に低くするためである。

【００３９】特に、上記範囲中、本質的に以下のような
ガラスが好ましい。ここで、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＲＯの上
限値はＲＯとＲ'₂Ｏとの合量および比によって自動的に
決まる値の小数点第２位を４捨５入した値である。

【００４０】ＳｉＯ₂ ７４〜８５．５（重量％）、Ｂ₂ Ｏ₃ ０．５〜５（重量％）、ＳｉＯ₂ ＋Ｂ₂ Ｏ₃ ７６〜８８（重量％）、ＭｇＯ１〜８．６（重量％）、ＣａＯ０〜７．６（重量％）、ＺｎＯ０〜７．６（重量％）、ＲＯ１〜８．６（重量％）、Ｎａ₂ Ｏ１０〜２２（重量％）、Ｋ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ｌｉ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ｒ'₂Ｏ１０〜２２（重量％）、Ａｌ₂ Ｏ₃ １〜５（重量％）。

【００４１】ここで、Ａｌ₂ Ｏ₃ を１重量％以上含んで
いるのは、耐水性などの耐久性をより向上するためであ
る。

【００４２】耐水性に関しては、９９℃の蒸留水に３時
間浸漬した際の、Ｎａ₂ Ｏの溶出量が５μｇ／ｃｍ² 未
満であれば、充分な耐水性を有していると考えられる。

【００４３】表１のガラスのうち、７つのものについ
て、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍの試料を両面研磨後
（側面は、ダイヤモンドソーのアズカット面）、９９℃
の蒸留水に３時間浸漬した際の、Ｎａ₂ Ｏの溶出量をμ
ｇ／ｃｍ² を単位として測定した。結果を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【発明の効果】本発明の密閉用ガラス容器によれば、容
器の破損時のガラス微小破片の発生を極力抑えられる。
このため、破損時のガラスの飛散距離を小さくできる。
また、アンプル開封時の傷つけによりガラス微小破片が
発生しにくい。本発明は、本発明の効果を損しない範囲
で種々の応用ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガラス容器に用いるガラスの密度と脆
さ指標値との関係を示すグラフ（Ｂ₂ Ｏ₃ を０〜０．５
（重量％）未満含有するもの）。

【図２】本発明のガラス容器に用いるガラスの密度と脆
さ指標値との関係を示すグラフ（Ｂ₂ Ｏ₃ を０．５〜５
（重量％）含有するもの）。

【図３】脆さ指標値の測定を説明する説明図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面層が、以下の組成であっ
て、密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下のガラスからなる密閉
用ガラス容器。ＳｉＯ₂ ７２〜８６（重量％）、Ｂ₂ Ｏ₃ ０〜５（重量％）、ＭｇＯ０〜１０（重量％）、ＣａＯ０〜１０（重量％）、ＺｎＯ０〜１０（重量％）、Ｎａ₂ Ｏ６〜２３（重量％）、Ｋ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ｌｉ₂ Ｏ０〜１０（重量％）、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜５（重量％）。
【請求項２】該ガラスはＢ₂ Ｏ₃ を０．５（重量％）以
上含有する請求項１記載の密閉用ガラス容器。
【請求項３】該ガラスはＢ₂ Ｏ₃ を０〜０．５（重量
％）未満含有するとともに、密度が２．４１ｇ／ｃｃ以
下のガラスである請求項１記載の密閉用ガラス容器
【請求項４】請求項１、２または３記載の密閉用ガラス
容器に用いるガラス。