JPH1171124A - ガラス物体に破断点を形成する方法 - Google Patents

ガラス物体に破断点を形成する方法

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JPH1171124A
JPH1171124A JP10177630A JP17763098A JPH1171124A JP H1171124 A JPH1171124 A JP H1171124A JP 10177630 A JP10177630 A JP 10177630A JP 17763098 A JP17763098 A JP 17763098A JP H1171124 A JPH1171124 A JP H1171124A
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break
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Andre Dr Witzmann
ビッツマン アンドレ
Ulla Dr Trinks
トリンクス ウラ
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Schott Ruhrglas GmbH
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Schott Ruhrglas GmbH
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/10—Glass-cutting tools, e.g. scoring tools
    • C03B33/102—Glass-cutting tools, e.g. scoring tools involving a focussed radiation beam, e.g. lasers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス物体に破断点を形成する方法を提供す
る。 【解決手段】 破断領域に微小亀裂を発生させることに
より、ガラス物体、特に破断開封アンプルまたは管のガ
ラス壁を破断し、またはガラス板を分離させるために破
断点を形成する際に、前記微小亀裂をガラス壁またはガ
ラス板の内部に生じさせることを特徴とする破断点を形
成する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、破断領域に微小亀
裂を発生させることにより、ガラス物体、特に破断開封
用アンプルまたは管のガラス壁を破断するため、または
ガラス板を分離するために適切な破断点を形成（produc
e）する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスアンプル類は、医療用配合物の貯
蔵や輸送に広範に使われている。その理由は、第１に、
アンプルの内容物を外界に対して気密封止でき、第２
に、溶融すると同時にすばやく簡単に密封でき、さら
に、アンプルの首を結合するアンプルチップを切断する
ことにより相対的に容易に開封できることにある。別の
利益は、透明なガラス（壁）を通してアンプルの内容物
を光学的に容易に観察できることである。
【０００３】アンプル（いわゆる、ワンポイントカット
またはタングステンカットのアンプル（break-open amp
oules））の開口部は、すでに多くの特許及び特許出願
の対象となっている。しかしながら、ここで述べられた
方法は全て多かれ少なかれ不利益をともなう。破断開封
後さらに取り扱われるアンプルの破断縁はしばしばぎざ
ぎざであって、傷つける恐れがあり、その恐れは相対的
に広い範囲で変化する破断力がむしろ高い値にしばしば
達するという事実によってさらに高められ、その結果、
手はその瞬間極めて高い緊張にさらされ、アンプルの開
封後制御できない方法で動き、ぎざぎざの破断した縁で
傷つく。最後に、さらに、破断線又は破断片がアンプル
本体に侵入し、使用できなくなるという問題がある。さ
らに、破断操作中に形成される破断ガラスは、アンプル
中に存在する配合物を汚染する恐れがある。
【０００４】上記の問題は、アンプルの首領域のアンプ
ル表面に所定の破断点として、ヤスリ、切断ホイール、
ダイヤモンド等を用いて、多かれ少なかれ限定された初
期の亀裂を物理的に形成する従来の方法において大きく
なる。この原因は、例えば、道具を用いた結果及びアン
プルの幾何学において不可避的な生産に関連した変動に
対し、方法の感受性の結果破断力の変動によるものであ
る。
【０００５】一つの試みであってアンプルの破断をより
制御した方法で行う試みは、所定の破断線をエナメルペ
イントを用いてマークをつける、いわゆる破断リングア
ンプルの製造である。アンプルガラスとエナメルペイン
トとの膨張係数の相違は、微小亀裂のネットワークがア
ンプルのその後の熱処理中にマークをつけたアンプルの
首領域のガラス表面に形成され、そのネットワークを利
用して破断を開始することを意味する。この方法の欠点
は、前記のように、アンプルを破断したときに破断ガラ
スが生じ、配合物がペイントからの重金属粒子で汚染さ
れる恐れがあることである。
【０００６】最近の方法では、非接触手段としてレーザ
ー放射が使われ、係る手段は極めて再現性が高く、高い
保存（service）状態で初期亀裂が生じる。
【０００７】ＤＥ ３５ ３７ ４３４ Ａ１には、ア
ンプルを破断開封する係る亀裂形成法が記載されてい
る。パルスレーザー（ＣＯ，Ｎｄ：ＹＡＧ）は、アンプ
ルの首表面に所定間隔で限定された初期亀裂穴を形成す
る。この公報に従って、この手段は制御された破断を保
証するといえる（すなわち、限定された破断力及び砥石
のいらない破断縁）。
【０００８】ＤＥ ４３ ００ ７３０ Ｃ１には、同
じ目的でＴＥＡ−ＣＯ2 高出力レーザーを使用すること
が記載されている。
【０００９】高出力密度（Ｅｒ：ＹＡＧレーザー）を備
える高出力電磁照射手段により適切な破断点として破断
ストレス又は応力を作る方法が、ＤＥ ４２ １４ １
５９に記載されている。
【００１０】上記した全ての方法において、レーザース
ポット領域に単一パルスまたは複数パルスにより融体に
なるまでガラスを局所的に加熱する。溶融領域のその後
の極めて急速な冷却により、微小亀裂に自然（または強
制：ＤＥ ４３ ００ ７３０ Ｃ１）発生的に十分な
引っ張り力が生ずる。これらの微小亀裂は所定の破断点
を提供する。微小亀裂が容易に生ずるように、引っ張り
応力範囲は最小レベルを越さなければならず、最小容積
の加熱ガラスを必要とする。この容積のガラスは、出発
材料とは相違する種々の物理的及び化学的な特性を有
し、それらの特性はその後のアニーリングにおいても十
分に反転できない（極端な例はいわゆる再沸騰ふくれ
（reboil blister）の存在である）。その結果、破断中
の破断ガラスのリスクの増加または破断の非制御範囲が
増加する恐れがある。
【００１１】上記レーザー法の別の欠点は、初期亀裂で
あって表面に位置しまたは表面まで伸びる亀裂が、アン
プルの更なる取扱中に水分などの環境の影響を受けるこ
とにある。このように、好ましくない亀裂の進行が生
じ、アンプルの漏洩または時期尚早破断を導く。さら
に、ガラス粒子または蒸発生成物を具備するガラス表面
の負荷は規定されておらず、薬剤師にとっては好ましく
ないものである。
【００１２】上記の理由から、アンプルに所定の破断点
を形成する方法は、まだ十分に確立されてはいないので
ある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、破断
開封アンプルを再現できかつ安全に開口する方法で破断
開封アンプルの破断領域に所定の破断点を形成すること
にある。特に、破断開封が困難なアンプルを開封すると
きに生ずる傷の発生を避け、かつ、アンプルの開封で生
ずるアンプル内の医薬品の損傷を妨げることを意図す
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、破断領
域に微小亀裂を発生させることにより、ガラス物体、特
に破断開封用アンプルまたは管のガラス壁を破断するた
め、またはガラス板を分離するために適切な破断点を形
成する方法において、前記微小亀裂を前記ガラス壁また
はガラス板の内部に形成することを特徴とする破断点を
形成する方法により達成される。
【００１５】前記微小亀裂はレーザー照射により形成す
ることが好ましい。
【００１６】前記使用されるレーザー放射線はガラスが
透明または少なくとも半透明の波長を有し、かつ、レー
ザーパルス時間は＜１ｍｓ、特に＜１００ｎｓであるこ
とが好ましい。
【００１７】前記微小亀裂の大きさは一連のレーザーパ
ルスを備える照射により調整されることが好ましい。
【００１８】前記微小亀裂の大きさはその後の熱処理に
より調整されることが好ましい。
【００１９】前記微小亀裂の形成はガラスの標的とする
元応力により制御されることが好ましい。
【００２０】表面に対して垂直な微小亀裂の大きさはガ
ラス壁の厚みの０．５倍を越えないことが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明によれば、適切な破断点
は、微小亀裂が制御された方法でアンプルのガラス壁内
部に形成されるという事実によって作られる。最初に述
べた従来の技術であって、それぞれの場合にガラス壁が
ガラス表面からの微小亀裂により弱くなる技術に対し
て、問題の表面は本発明の方法を使用するときに損傷を
受けない。
【００２２】ガラス物体内部の微小亀裂の生成は、これ
までこれらの物体を作る目的だけで開示された。このよ
うに、例えば、ＤＥ ４４ ０７ ５４７ Ａ１は、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ（一若しくはそれ以上のパルス）手段によっ
て透明材料製の物体内部を形成する方法で、点のような
微小亀裂であって０．０１ｍｍ程度の大きさで、もはや
裸眼では見ることができない亀裂のネットワークが空間
的に限定された領域内に形成されるものを開示してい
る。応力又はストレスの軽減処理中に、残留応力は消失
するが、微小亀裂は永続する。ＥＰ ０ ７４３ １２
８ Ａ１は、類似の方法であって、透明材料により吸収
されない波長を有するレーザー手段によってかかる透明
材料の内部にマークする方法を開示する。
【００２３】これらの全ての製作方法に共通の特徴は、
ガラス物体の機械的な安定性を維持すると同時に、でき
る限り目視が可能なマークを作ることを目的としてい
る。ＥＰ ０ ７４３ １２８ Ａ１は、ガラスの安定
性が形成されたマークによって損なわれないという特別
の利益を強調する。
【００２４】驚くべきことに、本発明の方法を用いると
破断に関しガラス壁の安定性がかなり減少するばかりで
はなく、この減少は制御されかつ再現性のある方法でセ
ットできることが見出された。
【００２５】微小亀裂がガラス壁内部に存在すること
は、始めに述べた環境との相互作用であって亀裂形成に
関する変化を導くリスクがないことを意味する。
【００２６】その結果、広範な条件下で貯蔵するとき
に、アンプルの破断特性に関し今まで得られなかった安
定性が得られる。
【００２７】さらに、ガラスの表面下に微小亀裂を形成
することは有益である、というのは、一般的にガラス中
に元応力（prestressing）があり、それがガラス表面に
圧縮応力領域を、ガラス内部に引っ張り応力領域（通常
は弱い）を与えるからである。本発明の方法が採用され
るとき、引っ張り応力領域は、下記で述べるように、限
定された亀裂形成に利用され、他方、表面から作用する
従来技術の破断方法において、微小亀裂が圧縮応力領域
において治癒することを妨げるように、表面近くの圧縮
応力領域を貫通しまたは保証することが必要である。
【００２８】好都合なことに、本発明に従う微小亀裂は
集中レーザー照射手段により形成される；アンプルの場
合、従来技術から公知であるが、アンプルの首領域で生
ずる。直径＜１００μｍのレーザービームをガラス壁の
中心に収束することが有益であることが証明された。こ
のことを実施するために、ガラスが透明でありまたは少
なくとも半透明である波長を備えるレーザー放射を利用
することが必要なことは明らかである。レーザーパラメ
ーターを好適に選択することにより、当業者は、制御さ
れた方法で微小亀裂の長さや幾何学的な配列などの形成
及び促進を調節することができる。これを実施するため
の適切なパラメーターを見つけだすことは進歩性を要求
せず、これらは当業者によって、例えば適切な通常の実
験に基づいて容易に決定できる。上記から明らかなよう
に、ガラス物体（例えば、アンプル）の種々の幾何学性
に関するプロセスパラメーターを採用することは容易で
ある。微小亀裂は、約１０〜１０００Ｈｚの繰り返し周
波数を備える単一レーザーパルスまたは一連のレーザー
パルスを利用して形成できる。
【００２９】加えて、亀裂形成はガラスの制御された局
所元応力によりさらに制御してよい。アンプルの場合、
元応力であってレーザースポット領域においてアンプル
の軸方向に引っ張り応力を生ずるものは、管の周囲方向
に配列する優先的な微小亀裂を形成する。この亀裂幾何
学性は、最小破断ガラスについて破断の特別良好な性質
を誘導する。引っ張り応力は、例えば、バーナー（ＤＥ
３６ １５ ２８７Ｃ２）、形成道具、付加的なレー
ザービーム手段によって、またはレーザー処理中に機械
的な曲げモーメントを適用することにより形成される。
【００３０】相対的に長期保存及び輸送中でさえアンプ
ルの安定性を保証するために、ガラス表面に垂直な亀裂
の大きさは、ガラス壁厚の約０．５倍を越えるべきでは
ない。
【００３１】本発明方法の２つの実際に実施可能な実施
態様は、アンプルの実施例を参照して説明する。
【００３２】１）適切な破断点は、例えば適切な分割線
に沿って周囲方向に配列した一若しくはそれ以上の微小
亀裂領域によって、アンプル締め付け部の周囲の点に形
成してよい。この方法（ワンポイントカット）では、破
断開封するときにアンプルを配列又は調整するために適
切な破断点をマークすることが必要である。
【００３３】２）さらに、適切な破断点は、アンプルの
首周りを走るように適切な分割線に沿って形成してよい
（いわゆる破断リングアンプルに類似する方法）。この
場合、アンプルは予め配列又は調整することなく破断開
封できる。破断の適切な方向にマークをつける必要はな
い。限られた破断方法に対し、適切な破断点の角間隔は
３０゜を越えるべきではない。ＤＥ ４２ １４ １５
９ Ｃ１およびＤＥ３５ ３７ ４３４ Ａ１に記載さ
れたレーザー法を比較すると、本発明の方法が使用され
るときの破断の性質は、適切な破断点であって破断線に
沿って配列するものによる破断前面のモジュレーション
又は変調がかなり減少することによりかなり改良され
る。これは、ＤＥ ４２ １４ １５９ Ｃ１およびＤ
Ｅ ３５３７ ４３４ Ａ１に記載された方法のレーザ
ースポット領域の残留応力領域が、一般的にレーザース
ポットの中心を通して亀裂前面の適切なラジアルコース
を生じないが、むしろ各ケースの亀裂前面がセミサーク
ルセグメント上のスポット中心の周りを走るように亀裂
を誘発するからである。この性質の亀裂コースは、破断
ガラスと傷害のリスクを増加する。
【００３４】本発明の適切な破断点は、アンプルが操作
ステップに対し定められた方法で守られるアンプルの製
造方法の一段階で適用されることが好都合である。これ
は、例えば、適切な破断点を適用する前の位置、アンプ
ルタレット中のアンプルまたはチャック（chuck）の光
学観察用の位置でもよい。特に、本発明の適切な破断点
は、アンプルが冷却された後に適用してよい。この場
合、前の操作ステップからのいかなる残留応力もない。
【００３５】使用されたレーザー放射源は、Ｑ−スイッ
チまたはモードロックＮｄソリッドステートレーザーで
あることが好都合である。短焦点距離を備える適切な光
システムは、必要により広いビーム断面を有するレーザ
ービームを＜０．１ｍｍのスポット直径に収束する。大
きい湾曲面を有すると、例えば、円柱または屈折の光シ
ステム（従来技術）により付加的な形状を備えるビーム
を提供する必要がある。非ガウスレーザービームプロフ
ァイルを用いると、破断方向に微小亀裂の付加的な配向
を達成することが可能である。短いレーザーパルス時間
のため、必要により、アンプル輸送の間適切な破断点を
適用することができるが、これは壁の焦点位置を０．１
ｍｍよりも精度よく維持するために、多くの支出が必要
である。プロセスコントロールは、例えば、プラズマ形
成の光電子的観察及びレーザーパラメーターの再調整に
よって実施してよい。
【００３６】当然、本発明の方法は、適切な破断点をア
ンプルに適用するために好適であるばかりではない。こ
の方法は、例えばガラス管を切断する等の多くの適用に
対し、高品質、再現性を有する初期亀裂を得るために使
用してよい。
【００３７】この方法は、フラットガラスの分野におい
て特殊な切断プロセスに用いてもよい（例えば、適切な
形状（時計皿）のガラス片をガラス板から切断する）。
【００３８】
【実施例】本発明の実験的実施態様は図面を用いて示
し、下記により詳細に記述する。
【００３９】図１は本発明に従って破断開封アンプルに
適切な破断点を形成するための位置の図式レイアウトを
示す。
【００４０】図１において、適切な破断点はアンプルの
首２（締め付け）の領域においてホウケイ酸ガラス製の
２ｍｌアンプル１に形成する。
【００４１】締め付けは、アンプルの製造方法において
二次成形用具（forming tool）を用いてタレット装置上
で直径６．５ｍｍ、壁厚０．８ｍｍに予め形成された。
適切な破断点は図１で図式された更なるプロセスライン
で適用され、ここで、アンプル１はチェインコンベヤー
から、リフト装置３を使用してストップローラー４に対
して持ち上げられる。アンプル１は、ローラー６が二次
成形用具を追跡するような方法でローラー（roller tab
le)５及び６上に置く。
【００４２】パルス時間約１０ｎｓ、パルスエネルギー
２５ｍＪのＱ−スイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー７を使用
して適切な破断点を作る。レーザービームは、焦点距離
５０ｍｍのレーザーレンズ８を使用してガラス壁の中心
に収束させる：直径は約０．１ｍｍである。適切な破断
点がガラス壁の中心に形成されるように、アンプルの首
２（締め付け）の直径は大きくて０．１ｍｍの公差を有
する。１０Ｈｚのレーザー繰り返し周波数を用いると、
３つの適切な破断点は周囲方向に沿って１ｍｍ間隔でア
ンプルの首に適用される。これを達成するために必要な
アンプルの回転はローラー４の駆動によって行われる。
【００４３】３つの適切な破断点は顕微鏡で見ることが
可能で、アンプルを明確にかつ物理的に破断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って破断開封アンプルに適切な破断
点を形成させるための位置の図式レイアウトを示す図面
である。
【符号の説明】
１…アンプル ２…アンプルの首 ３…リフト装置 ４…ストップローラー ５、６…ローラー ７…ＹＡＧレーザー ８…レーザーレンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595175817 Ｔｈｅｏｄｏｒ−Ｓｃｈｍｉｄｔ−Ｓｔｒ ａｓｓｅ 25，Ｄ−95448 Ｂａｙｒｅｕ ｔｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 ウラ トリンクス ドイツ国、95666 ミッタータイヒ、ビー ザイアーシュトラーセ 23

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 破断領域に微小亀裂を発生させることに
    より、ガラス物体のガラス壁を破断するためまたはガラ
    ス板を分離するために破断点を形成する方法において、 前記微小亀裂を前記ガラス壁またはガラス板の内部に形
    成することを特徴とする破断点を形成する方法。
  2. 【請求項２】 前記微小亀裂はレーザー照射により形成
    する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記使用されるレーザー放射線はガラス
    が透明または少なくとも半透明の波長を有し、かつ、レ
    ーザーパルス時間は＜１ｍｓである請求項１または請求
    項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記微小亀裂の大きさは一連のレーザー
    パルスを備える照射により調整される請求項１〜３のい
    ずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記微小亀裂の大きさはその後の熱処理
    により調整される請求項１〜４のいずれか１項に記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 前記微小亀裂の形成はガラスの標的とす
    る元応力により制御される請求項１〜５のいずれか１項
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】 表面に対して垂直な微小亀裂の大きさは
    ガラス壁の厚みの０．５倍を越えない請求項１〜６のい
    ずれか１項に記載の方法。
JP10177630A 1997-07-07 1998-06-24 ガラス物体に破断点を形成する方法 Pending JPH1171124A (ja)

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DE19728766A DE19728766C1 (de) 1997-07-07 1997-07-07 Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung einer Sollbruchstelle bei einem Glaskörper
DE19728766.2 1997-07-07

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EP (1) EP0890554B1 (ja)
JP (1) JPH1171124A (ja)
DE (2) DE19728766C1 (ja)
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