TW457221B - Process for producing a desired breaking point on a glass body - Google Patents

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A7 457221 _B7_ 五、發明說明（l ) 本發明係關於如申請專利範圍第1項之前言部分所述之 方法。 玻璃安瓿廣用於存放及輸送醫藥製劑。其原因為，第一 ，其可相對於外界氣密式密封安瓿内容物，第二，易藉熔 接而快速容易地密封，且可藉斷開毗連安瓿頸部之安瓿梢 端而相當容易再度開啟。又一優點為容易通過透明玻璃壁 光學檢視安瓿内容物。 安瓿（所謂斷開型安瓿）之開啟已經構成無數專利案及專 利申請案的主題。但其中敘逑之方法皆有或多或少的缺點 。安瓿之斷裂緣常圼鋸齒狀，於斷開後進一歩處理時常引 發某些受傷風險，由於斷裂力於相對廣泛範圍改變，常達 相當高的斷裂力*結果於安瓿開啟後，於接觸高度應變的 瞬間，手可能K無法控制之方式移動，而導致被鋸齒彤斷 裂緣割傷，故使風險更為增高。最後*也有斷裂線進入安 瓿主體内而造成不可使用的問題。此外，於斷裂操作中形 成的破裂玻璃*可能汚染安瓿內部盛裝的製劑。 前述問題於習知方法相當常見，習知方法K機械方式， 使用銼、切削輪、金剛石等，產生概略界定的初期裂縫* 作為安瓿表面上於安瓿頸部之預定斷裂點。此原因為I例 如，由於工具磨粍、K及由於製程對安瓿幾何上無法避兔 之生產有關的起伏波動之靈敏度，導致斷裂力起伏波動所 引起。 已嘗試使安瓿之斷裂Μ更佳可控制方式進行，即生產所 諝之斷裂環安瓿，其中預定斷裂線Μ搪瓷塗料標記出。由 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -- I I I I---訂----- ο· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 457221 Α7 Β7 五、發明說明（2) 於安瓿玻璃與搪瓷塗料之膨脹係數差*使得在隨後之安瓿 熱處理中，可於玻璃表面上於加標記的安，瓿頸區產生微裂 _網路，該網路用來引發斷裂。此種方法之缺點為，如前 所述 > 仍有形成碎玻璃之風險，及當安瓯斷開時製劑可能 受來自塗料的重金屬.顆粒污染之風險。 更為晩近方法使用雷射作為無接觸式工具以產生裂缝， 獲得極為可再現結果及長時間服務薷命。 DE 35 37 434 A1描述此種斷開安瓯之裂鏠生成作業。 脈衝雷射（CO、Nd: YAG)於距離安瓿頸表面預定距離產生 界定的初期裂鏠孔。根據該公開文獻*此種手段據稱可確 保以控制方式斷裂（亦即經界定的斷裂力及無毛邊斷裂緣）。 DE 43 00 730 C1描逑使用TEA-C02高功率雷射用於相同 用途。 一種利用高功率電磁照射附以高功率密度（Er : YAG雷射 )產生斷裂應力作為預定斷裂點之方法敘述於DE 42 14 159。 全部前述方法中，玻璃藉單一脈衝或多個脈衝於電射點 區局部加熱至變成熔液為止。隨後極為快速冷卻熔化區段 產生拉伸力*拉伸力夠高而可自發（或被迫： DE 43 00 73 0 C1)形成微裂縫。微裂鏠即為所需之斷裂點 。為了可靠的產生微裂鏠，抗拉應力範圍必須超過最低值 ，需要最小容積之受熱玻璃。此種玻璃容積之物理及化學 性質與起始物料不同，即使於隨後退火後，其特性也無法 完全逆轉（極端例係出現所謂的再沸泡胞）。結果斷裂過程 中破璃破裂風臉增高，或出現無法控制的斷裂程度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) — ί ί I I 訂---------^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 457221 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7_ 五、發明說明（3 ) 前述雷射方法之另一缺點為，初期裂縫係位於表面或延 伸癦達表面，當安瓿進一步處理時，暴露於環境之影響， 例如濕氣。因而可能發生非期望的裂鏠蔓延，结果等致安 瓿摻漏或過早破裂。此外，玻璃表面載有破璃顆粒或蒸發 產物無法界定，因而不合藥師所需。 因前述理由故，於安瓿產生預定斷裂點之雷射方法尚未 完全成熟。 本發明之目的係於斷開安瓿之斷裂區形成預定斷裂點f 因而許可可再現及安全的開啟斷開安瓿。特別，意圖防止 開啟難K開啟.的安瓿畤可能造成之傷害*且排除藥物因安 瓿的開啟受損。 此目的藉申請專利範圏第1項所述方法達成。 根據本發明*預定斷裂點之產生方式係拟控制方式於安 瓿玻璃壁之內部形成微裂縫。相對於本文開頭所討論之先 前技術，其中之各種情況中，玻璃壁被其表面之微裂縫弱 化*但使用本發明方法時，該表面可保持未受損。 至今為止，於玻璃本體之內部產生微裂縫僅揭π用於標 記玻璃本體之用。因此，例如DE 44 07 547 Α1敍述利用 Hd : YAG雷射（一或多個脈衝）對透明材科製成本體内部標 記之方法，其具有針點形微裂縫網路*其可小土 〇.〇 1Πΐηΐ而 丄ιητμΛ。於應力解除處理 非肉眼可見*形成於空間有限之區域$ μ ^ 七乃 # σ ΕΡ 0 743 128 時*殘餘應力消失，但微裂縫變成取久Τ$ A 1敘逑類似方法，其中透明材料内邬苛利用材料無法吸收 之波長的雷射予Μ標記。 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----— I— 訂_! ό· 457221 A7 _B7 五、發明說明（4 ) 所有此等標記方法之共通特點為，其係針對於使標記盡 可能變成肉眼可見*同時保有玻璃本體之.機械穗定性。 EP 0 7 43 128 A1甚至強調特佳方法，可使玻璃穩定性不 因製作標記受損。 現在出乎意外的發琨，使用本發明之方法*不僅可使玻 璃壁對抗斷裂之穩定性顯著減少*但同時此種減少苛Μ可 控制且可再現之方式固定。 微裂縫位於玻璃壁内部之事貿，表示並無本文開端所述 與環境交互作用而導致裂鏠形成變化之風臉。 結果，當安瓿於廣泛多變條件下儲存時，可達成先前所 無法達成之安瓿穩定撕裂性質。 此外，於玻璃表面下方產生微裂鏠亦為有利的，因為通 常玻璃預先施加應力，會在表面造成抗壓應力區段、及在 玻璃内部造成抗拉應力區段*而後者通常為微弱的。當採 用本發明之方法時，如後述抗拉應力區段可用來產生預定 裂縫形成*而根據先前技術之斷裂過程中*該斷裂係由表 C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂----- Ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 力如實然少術及 應 *， 證顯至技度 壓生處。或 項長 抗產此心過此其 之。射。中透習如 面合照 行壁 可熟例 表癒射進璃璃， , 近鏠雷區破玻數延 接裂中頸於為 參蔓 償微集瓿焦長射及 補之用安聚波雷成 或段利於束之擇形 過區係係射光選之 通力縫例雷射當鏠 透應裂之之雷適裂 滲壓微瓯wm用由微 要抗之安0«使經節 需止明於10要。調 力防發，於需射式 裂可本知小，雷方 斷而據已徑 的之制 ， 因根 術直目 性控 用，佳技將此透 Μ 作段較前佳達半可 面區 先較為為者 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 457221 A7 B7 五、發明說明（5 ) 幾何配置。尋找適當參數來達成此目的無需任何進步性f 其易由熟習此項技術者決定，例如利用適.當例行實驗決定 。如前文說明•顯然易知可對玻璃本體（例如安瓿）之不同 幾何而調整製程參數。微裂縫之彤成可使用單一雷射脈衝 或一串雷射脈衝而重複出現頻率約10至1000Hz進行。 此外，裂鏠之形成可經由Μ控制方式對局部玻璃預先加 應力調整。已發現Μ安瓿為例 > 預先施加應力，而在雷射 點區產生安瓿之軸向方向之抗拉應力》導致偏尚形成對正 管周邊方向之微裂鏠。此種裂鏠幾何導致特佳斷裂品質， 而極少碎裂玻璃。抗拉應力例如可藉燃燒器、成形工具、 其他雷射光束、或藉雷射處理過程中施加機械彎折力矩， 而Κ已知方式產生（DE 36 1 5 287 C2)。 為了保證即使於相當長時間儲存及輸送時安瓿之穩定性 *垂直玻璃表面之裂痕尺寸須不超過約玻璃壁之一半厚度。 本發明方法之兩個可能之實用具體例，將參照安瓿簧例 說明如下： 1) 例如，可利用一或多個微裂縫區段配置於周邊方向沿 著預定分隔線設置，而於安瓿之縮窄圓周上一點產生預定 斷裂點。此種過程（單點切割）需要標記預定斷裂點，惮於 裂開時對正安瓿。 2) 此外•預定斷裂點可沿預定分隔線產生，而環繞安瓿 頸（Μ類似所謂斷裂環安瓿方式產生）。此種情況下安瓿可 未事先對正而裂開。無需標記較佳斷裂方向。對特定斷裂 製程而言，所需斷裂點之夾角間隔不坷超過30度。經由於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 〇 „ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45722 1 A7 _B7_ 五、發明說明（6 ) DE 42 1 4. 159 C1與DE 35 37 434 A1所述雷射製程比較， 使用根據本發明之方法時斷裂品質顯著改良，原因為斷裂 鋒由預定斷裂點沿斷裂線設置之調控顯著減少故。原因為 於DE 42 14 159 C1與DE 35 37 434 A1所述方法，雷射點 區之殘餘應力區通常不會造成所需斷裂鋒之徑向行程行進 通過雷射點中心，反而使斷裂偏離，故各例中斷裂鋒行徑 環繞半圓段上之點中心。此種性質之裂鏠形成，增加碎玻 璃及傷害風險。 本發明之預定斷裂點較佳於安瓿之生產區段施加，其中 安瓿已經Κ預定方式牢固固定供操作步驟。例如，可為施 加預定斷裂點之前一站，光學檢視安瓿站，或安瓿轉動架 之夾頭。特別，本發明之預定斷裂點可於安瓿冷卻後施加 <請先閲讀f面之注意事項再填寫本頁) 力 應 餘 殘 驟 步 作 操 前 先 自為 來源 何射 任照 含射 不雷 下之 '況用 情使 種佳 此較 定 鎖 態 模 或 換 切 射 雷 態 固 於 焦 聚 束 雷 將 統 糸 學 光 當 適 之 距 焦ΙΒ1 短lm 有0. 附於 ο 小 徑 直 kxu 面 .HU 咅 束 射 之 寬 MM 力 有 具 需 所 有 若 束 射 雷 該 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用光脈 利射射 如雷雷 例斯低 ， 高 於 形非由 成用 。 外使正 額。對 供1)外 5KIS 束 Ϊ 向 射 { 裂 雷形斷 對成於 要統鏠 需糸裂 ， 學 微 面光使 曲射可 彎繞， 度或廓 高形外 用简束 裂度 斷確 定準 預至 加 定 施恆 程置 過位 S 占 轉 焦 瓿内 安壁 於持 可維 也俾 需 ， 所用 有費 若加 ’ 增 。 間要Bl° 時需lm 鑛但0. 持 * 於 衝點大 及 成 形 之 漿 電 察 觀 子 電 光 藉 如 例 可 制 控 程 I 種 此 ο 瓿 安 至 裂 If 鼯 定 預 Π 施 。 合 行適 進僅 而不 數法 參方 射明 雷 發 整本 調然 新 當 9 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 45722 1 κι _Β7_ 五、發明說明（7 ) 方法也珂用於產生高品質可再現之初期裂痕* Μ用於無數 其他用途，例如切割玻璃管。 . 該方法甚至可儍異地用於平板玻璃領域之特別切割過程 (例如由玻璃板斷裂任何預定形狀之玻璃片（錶玻璃））。 .本發明之範例具體例示例說明於附圖且詳逑如後。 附圖中： 圖1顯示根據本發明於斷開安瓿產生預定斷裂點站之示 意圖。 圖1中 > 預定斷裂點係產生於硼矽玻璃製2毫升安瓿1之 安瓿頸2(縮窄）區。縮窄處先前係於安瓿生成過程中於轉 動架機器上·、使用成形工具成彤為直徑6. 5 mm及壁厚度 0.8mni。預定斷裂點係於圖1示例說明之另一加工線施加， 此處安瓿1舉升離開鰱帶輸送器*且使用升降裝置3牴住止 動輥4。安瓿安裝於輥臺5、δ上*而其安裝方式可使輥6順 著成彤工具之軌跡。 C1切換Nd: YAG雷射？具有脈衝捋續時間約10ns、及脈衝 能量25m J，其被用來產生預定斷裂點。雷射光束使用焦距 (諝先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 心 中 壁 璃部 玻窄 於縮 焦 ’ 聚點 8 裂 鏡is 1 定 雷預 之生 m 產 1Π1心 0.中 約壁 徑璃 直玻 * 於 ί保 ο 50確 了 為 有 具 徑 直 之 率頸 頻瓿 複安 重至 射 加 雷施 用向 使方 。 周 mm圓 .1著 Η沿 多 Ξ 至 1 差隔 誤間 許Μ 容點 成 達 訪 Μ 之 裂 斷 定 預 之 的 目 此 成 達 地 落 # 可 瓿 安 且 見 可 下 鏡 微 顯 輥於 藉點。 係裂裂 轉斷斷 旋定式 瓿預方 安個械 需 三 機 所 Μ 10 本紙張尺度適用令國囤家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 157221 A7 B7 五、發明說明（8 [元件編號之說明] 1 2 3 4 5 6 7 8 安瓿 縮窄部；安瓿頸 升降裝置 止動輥 輥臺 輥 Q切換Nd : YAG雷射 雷射透鏡 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·-------訂---- ________ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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Claims (1)

1. 5 4 ΓΙ 2 1 β: ν·'Γ'^ 8888 ABCD _-本7.正 0.# 9 L,--------------^^一一^二二一"^ ~ ----六、申請專利範圍 1 ·一種在玻璃物體上製造預定斷裂點之方法’其係藉由 在斷裂區段產生微裂縫，用於斷裂玻璃本體特別是斷開型 安瓿或管之玻璃壁，或用於將部件由玻璃板分離，其特徵 爲：微裂縫係利用雷射照射而產生於玻璃壁或玻璃板之內 部’及所用雷射射線之波長爲玻璃可透射或至少半透射之 .波長，而雷射脈衝持續時間小於1 ID s二 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該微裂縫大小 係經由以一系列雷射脈衝照射而設定。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該微裂縫大小 係利用隨後之加熱處理而固定。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中， 該微裂縫之形成係利用鎖定目標對玻璃預先施加應力而控 制。 5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中， 該微裂縫垂直於表面之尺寸不超過玻璃壁之一半厚度。 6 .如申請專利範圍第I項之方法，其中，該雷射脈衝持 續時間小於100ns。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）