(57)【要約】      （修正有）【課題】破損リスクが低く、かつ耐久性が高い新しいタイプの飲用器具を提供する。【解決手段】第１の開口部７、内腔８、第２の開口部６、および第１の開口部から第２の開口部まで延びて内腔を囲む壁１１を有する飲用器具であって、第２の開口部に吸引力を加えることにより、第１の開口部を通じて内腔に流体を引き込み、かつ第２の開口部から流体を引き出すことができ、壁１１は、内腔８に面する内面と、内腔とは反対側の外面とを有するガラス製で、内面から壁内の第１の深さまで延びる第１の圧縮応力層と、外面から壁内の第２の深さまで延びる第２の圧縮応力層と、両圧縮応力層の間の深さで壁内に配置された引張応力層とを有する。【選択図】図１
2020100547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の開口部、内腔、第２の開口部、および前記第１の開口部から前記第２の開口部まで延びて前記内腔を囲む壁を有する飲用器具であって、
ここで、前記第２の開口部に吸引力を加えることにより、前記第１の開口部を通じて前記内腔に流体を引き込み、かつ前記第２の開口部から前記流体を引き出すことができ、
ここで、前記壁は、前記内腔に面する内面と、前記内腔とは反対側の外面とを有し、
さらにここで、
−  前記壁は、ガラスで作製されており、
−  前記壁は、前記壁の内面から前記壁内の第１の深さまで延びる第１の圧縮応力層を有し、
−  前記壁は、前記壁の外面から前記壁内の第２の深さまで延びる第２の圧縮応力層を有し、
−  前記壁は、前記第１の圧縮応力層と前記第２の圧縮応力層との間の深さで前記壁内に配置された引張応力層を有し、
−  ここで、前記第２の深さは、前記壁の厚さの０．０５％〜２５％である、飲用器具。
【請求項２】
前記ガラスが、化学強化または物理強化されている、請求項１記載の飲用器具。
【請求項３】
前記壁の厚さに対する前記第１および／または第２の深さの比率が、少なくとも１％である、請求項１または２記載の飲用器具。
【請求項４】
前記第１および／または第２の深さが、最大１００μｍである、請求項１から３までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項５】
前記壁が、０．８ｍｍ〜１．６ｍｍの厚さを有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項６】
前記内面および／または外面が、３０ｎｍ未満の表面粗さＲａを有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項７】
前記壁が、０．０３２〜０．０３５５（ｓ／ｍｍ）２の範囲の逆剛性を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項８】
前記ガラスが、少なくとも１．５μｍ２／ｈの閾値拡散率Ｄを有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項９】
少なくとも５００ＭＰａの４点曲げ強さを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項１０】
前記飲用器具が、その長手軸に対して垂直な４ｍｍ〜１５ｍｍの外径を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項１１】
球および／またはハンマー耐衝撃性試験における少なくとも０．２８Ｊの衝撃エネルギーに抵抗する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項１２】
大理石の落下抵抗試験において少なくとも３０ｃｍの落下高さを有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項１３】
前記ガラスが、指定された量（重量％）で以下の成分：
【表１】
2020100547.tif 000017
を含む、請求項１から１２までのいずれか１項記載の飲用器具。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の飲用器具の製造方法であって、前記方法は、
ａ）前記壁の望ましいガラスの原料の組成物を供給する工程、
ｂ）前記組成物を溶融してガラス溶融物を形成する工程、
ｃ）前記ガラス溶融物からガラス管を製造する工程、
ｄ）前記ガラス管から前記飲用器具の壁を形成する工程
を含み、
ここで、前記方法は、物理強化および／または化学強化により前記ガラスを強化する追加の工程を含む、製造方法。
【請求項１５】
飲料を含む流体を摂取するための、および／または医薬用途での、請求項１から１３までのいずれか１項記載の飲用器具の使用。
【請求項１６】
前記飲用器具を、医薬組成物の投与に用いる、請求項１から１３までのいずれか１項記載の飲用器具の使用。
【請求項１７】
請求項１から１４までのいずれか１項記載の、少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の飲用器具、および少なくとも１つの洗浄ブラシを含み、任意で前記飲用器具の使用方法および／または洗浄方法に関する指示を含む、キットオブパーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲用器具、本発明の飲用器具の製造方法、および飲用器具の使用に関する。本発明のいくつかの飲用器具は、飲用ストローと呼ばれることがある。
【０００２】
発明の背景
プラスチック製品は、環境に害を及ぼしている。使い捨てプラスチックの禁止は、社会問題を増加させている。一面では、環境問題の増加は、プラスチック製のストローが原因である。これらのプラスチック製のストローは、例えばレストラン、バー、カフェまたは自宅で広く使用されている。しかしながら、プラスチック製のストローは、海洋ゴミに見られることが多く、環境を著しく危険にさらし得る。プラスチック製のストローは、死んだ海鳥やカメの胃から見つかっている。プラスチック製のストローの分解には非常に時間がかかる。マイクロプラスチックと呼ばれることもあるプラスチック製のストローの分解生成物は、微生物や動物に取り込まれ、食物連鎖で蓄積し、動物や人間に害を及ぼすこともある。
【０００３】
したがって、プラスチック製のストロー用の代替的な飲用器具が必要である。この代替品は、環境に優しいものでなければならない。このような望ましい新しいタイプの飲用器具は、環境に有害な廃棄物を避けるために、リサイクル可能で、かつ何度も再利用可能でなければならない。さらに、新しいタイプの飲用器具は、動物や人間への害を避けるために、動物の胃に入れるべきではない。さらに、望ましい飲用器具は、食物連鎖において蓄積し得る分解生成物を生じさせるべきではない。望ましい飲用器具は、内部および/または外部の違反によって動物に害を及ぼすべきではない。
【０００４】
望ましい飲用器具は、環境に優しく、破損に耐え、かつ寸法的に安定している。特に、無傷で変形しない飲用器具は、動物に食べられる可能性を低減する。同時に、望ましい飲用器具は、破損リスクが低く、品質が一定であり、口当たりが良く、かつ魅力的な外観でなければならない。
【０００５】
紙ストローなどの紙製の飲用器具は、プラスチック製の飲用器具の代替品になる可能性がある。紙ストローは、劣化時間が短い。しかしながら、紙ストローは、多目的には適していない。コーティングは、紙ストローを再利用可能にするために、または紙ストローを着色または構造化するために使用され得る。しかしながら、これらのコーティングは、飲用器具のリサイクル性および環境への配慮を低下させる。さらに、紙製の飲用器具は、洗浄が難しい。
【０００６】
代替的に、プラスチック製のストローの代わりに、麦わらで作製されたストローなどの麦わらの飲用器具が使用される可能性がある。麦わらの飲用器具は、生分解性である。しかしながら、麦わらの飲用器具は、多目的な使用には適していない。さらに、麦わらの飲用器具は、変形しやすく、かつ使用後の洗浄が難しい。さらに、プラスチック製のストローの代わりに、木製のストローまたは竹製のストローなどの他の飲用器具が使用される可能性もある。しかしながら、木製のストローまたは竹製のストローは、表面粗さが高く、かつ洗浄が難しい傾向がある。これにより、液体が残留し、微生物の増殖を引き起こし、動物や人間の健康を害し得る。
【０００７】
別の代替的な飲用器具は、金属製のストローなどの金属製の飲用器具であるだろう。傾向として、金属製のストローは、良好な口当たり、魅力的な外観をもたらさず、かつ一定の品質で供給することが難しい。金属製のストローは、透明性に欠けるため、金属製のストロー内部の清浄度を、外部から容易に評価することができない。
【０００８】
再利用可能な飲用器具は、衛生的でなければならない、すなわち、それらは、例えば、普通の食器洗い機での洗浄が容易でなければならない。それらは化学的に不活性であり、かつ食器洗い機の多くのサイクル後でもこの不活性を維持するべきである。
【０００９】
本発明の課題は、従来技術の課題を克服することである。特に、本発明の課題は、破損リスクが低く、かつ耐久性が高い新しいタイプの飲用器具を提供することである。
【００１０】
発明の詳細な説明
この課題は、本明細書に開示された主題によって解決される。特に、この課題は、第１の開口部、内腔、第２の開口部、および第１の開口部から第２の開口部まで延びて内腔を囲む壁を有する飲用器具であって、
ここで、他方の開口部に吸引力を加えることにより、一方の開口部を通じて内腔に流体を引き込み、かつ他方の開口部から流体を引き出すことができ、
ここで、壁は、内腔に面する内面と、内腔とは反対側の外面とを有する、飲用器具によって解決される。
【００１１】
一実施形態では、壁は、ガラス製であり、かつ／または壁は、壁の内面から壁内の第１の深さ（ＤＣＬ１）まで延びる第１の圧縮応力層を有し、かつ／または壁は、壁の外面から壁内の第２の深さ（ＤＣＬ２）まで延びる第２の圧縮応力層を有する。壁は、第１の圧縮応力層と第２の圧縮応力層との間の深さで壁内に配置された引張応力層を有してよく、かつ／または第２の深さは、壁の厚さの０．０５％〜２５％である。
【００１２】
一実施形態および／または飲用器具の使用中において、第１の開口部は、下部開口部であってよく、第２の開口部は、飲用器具の上部開口部であってよい。下部開口部は、飲用器具を介して摂取される流体内に延びる開口部であってよく、上部開口部は、飲用器具の使用中に使用者の唇に接触する開口部であってよい。
【００１３】
本発明の飲用器具は、従来技術の課題を解決する。飲用器具は、洗浄が容易であり、好ましくは、食器洗い機の複数のサイクルを行った後でも、魅力的な外観を損なうことなく完全に再利用することができる。また、その洗浄度を外側から容易に評価できるので、透明であるという利点もある。飲用器具は、品質や純度を損なうことなく非常に高いリサイクル性も備えている。この産業は、ガラスのリサイクルに長年の経験がある。特定の実施形態では、本発明の飲用器具に使用されるガラスは、容易にリサイクル可能なガラス、例えば、Ｐｂ、ＡｓおよびＣｄなどの有毒な成分を含まないガラスで作製されている。これは、味がなく、高い化学的安定性および高い化学的不活性を有する。ガラス壁の化学的安定性が高いため、例えば、液体、例えばジュース、茶または食器洗い機の液体と飲用器具が接触している場合、ガラス壁から析出または漏出する物質はほとんどない。特に、飲用器具は、非常に酸性の強い状態の液体（例えばライムジュース）、アルカリ性状態の液体（例えばいくつかの洗剤）、有機溶媒（例えばウォッカのエタノール）、それらの組み合わせ、例えば、酸性溶媒と有機溶媒との組み合わせ（例えばロングアイランドアイスティー）を含む、あらゆる種類の攻撃的な化学的条件に耐え得る。飲用器具は、高温でもこれらの過酷な物質の繰り返しの影響下でもその有益な特性を損なうべきではない。好ましい実施形態では、飲用器具に使用されるガラスは、これらの厳しい条件に耐えることができる。飲用器具は、品質または純度を損なうことなく、産業用洗浄機での洗浄に適している。
【００１４】
ガラス製のストローは、例えば、使用者が上端を噛むか、下端が飲用グラスの底にぶつかるために、ストローが壊れる可能性があることを使用者が恐れていたため、広くは使用されていない。また、使用者は、特にセラミックタイルや大理石などの硬質の床のキッチンで使用する場合、ガラス製のストローが地面に落下する際に破損することを恐れている。保護者は、ガラスの壁の破損や鋭い破片を恐れて、子供たちにガラス製のストローを使用させることに特に消極的である。
【００１５】
本明細書で概説する飲用器具は、これらの課題をすべて解決し、使用者の不安に対処し、これにより、ガラス製のストローが市場に浸透し、プラスチック製のストローや耐久性の低い代替品を代替できるようになる。上記で概説した飲用器具の圧縮応力は、飲用器具をかなりの高さから大理石の床に落下させてもガラス壁が破損しないほどに、飲用器具の機械的強度を高める。それにもかかわらず、本発明の飲用器具が万が一破損した場合、好ましくは、槍状の鋭い破片を実質的に形成することなく、破損し、多数の小さな顆粒状物になる。
【００１６】
一実施形態では、飲用器具は、実質的に壁、開口部および内腔からなる。他の実施形態では、飲用器具は、花またはカクテル傘を保持するための容器などのさらなるパーツを備えている。一実施形態では、飲用器具は、実質的にガラスからなる。飲用器具は、まっすぐな形状でも曲線状でもよい。
【００１７】
本発明者らは、本発明の課題を達成するために飲用器具を改善できる方法を見出すために包括的な実験を行った。
【００１８】
圧縮応力層
圧縮応力（ＣＳ）とは、ガラスの表面層でイオン交換を行った後のガラス網目内での誘発された圧縮である。表面応力計（例えば、ＦＳＭ６０００）などの市販の試験機を使用して、導波管機構によりＣＳを測定することができる。一実施形態では、第１および／または第２の圧縮応力層（それぞれＣＳ１および／またはＣＳ２）の圧縮応力は、１００ＭＰａよりも高く、２００ＭＰａよりも高く、３００ＭＰａよりも高く、または４００ＭＰａよりも高い。特定の実施形態では、ＣＳ１および／またはＣＳ２は、５００ＭＰａより高くても、６００ＭＰａより高くても、７００ＭＰａより高くても、またはさらに８００ＭＰａより高くてもよい。いくつかの実施形態では、ＣＳ１および／またはＣＳ２の圧縮応力は９００ＭＰａより高い。しかしながら、ガラスは、自己破損しやすいため、ＣＳを過度に高くするべきではない。好ましくは、ＣＳ１および／またはＣＳ２は、１５００ＭＰａ未満、または１２５０ＭＰａ未満である。
【００１９】
当該技術分野では、圧縮応力層の深さは、しばしばＤｏＬと呼ばれる。壁の内面の第１の圧縮応力層の深さ（ＤＣＬ１）および壁の外面の第２の圧縮応力層の深さ（ＤＣＬ２）は、ＣＳがガラスの表面に存在するイオン交換層の厚さである。深さは、表面応力計、特に（有）折原製作所製のＦＳＭ６０００表面応力計で測定され得る。一実施形態では、ＤｏＬは、ＳＥＭ／ＥＤＳ（走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法）を使用して測定される。いくつかの実施形態では、ＤＣＬ１とＤＣＬ２は、同一である。本説明によれば、「同一」という用語は、ＤＣＬ１がＤＣＬ２±１０％に相当することを意味する。好ましくは、ＤＣＬ２は、少なくともＤＣＬ１と同じ高さである。より好ましくは、ＤＣＬ２とＤＣＬ１との比は、少なくとも＞１、少なくとも１．１、少なくとも１．３、少なくとも１．５、少なくとも２、または少なくとも４である。
【００２０】
ＤＣＬ１は、１μｍを上回り、５μｍを上回り、１０μｍを上回り、２０μｍを上回り、４０μｍを上回り、５０μｍを上回り、７０μｍを上回り、またはさらに１００μｍを上回り得る。所定のガラス組成の場合、ＤＣＬ１は、強化時間の増加とともに増加する。十分なＤＣＬ１は、飲用器具の機械的強度を確保するのに寄与するが、深さが高すぎると自己破損のリスクが高まる。したがって、ＤＣＬ１は、好ましくは、３００μｍ未満、２００μｍ未満、１００μｍ未満、８０μｍ未満、７０μｍ未満、または６０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、ＤＣＬ１は、５０μｍ未満である。
【００２１】
第２の圧縮応力層の深さＤＣＬ２は、１μｍを上回り、５μｍを上回り、１０μｍを上回り、２０μｍを上回り、４０μｍを上回り、５０μｍを上回り、７０μｍを上回り、またはさらに１００μｍを上回り得る。所定のガラス組成の場合、ＤＣＬ２は、強化時間の増加とともに増加する。十分なＤＣＬ２は、飲用器具の機械的強度を確保するのに寄与するが、深さが高すぎると自己破損のリスクが高まる。したがって、ＤＣＬ２は、好ましくは、３００μｍ未満、２００μｍ未満、１００μｍ未満、８０μｍ未満、７０μｍ未満、または６０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、ＤＣＬ２は、５０μｍ未満である。
【００２２】
ＤＣＬ１とＤＣＬ２の合計は、総圧縮深さ（ＴＣＤ）である。ＴＣＤは、好ましくは２μｍを上回り、１０μｍを上回り、５０μｍを上回り、１００μｍを上回り、または２００μｍを上回る。ＴＣＤは、好ましくは２００μｍ未満であり、より好ましくは１００μｍ未満である。
【００２３】
壁の厚さに対するＤＣＬ１の比率は、０．０５％を上回り得る。好ましい実施形態では、これは１％を上回り、さらに２％を上回り得る。いくつかの実施形態では、比率は、３％を上回り、４％を上回り、５％を上回り、さらに１０％を上回る。好ましくは、壁の厚さに対するＤＣＬ１の比率は、２５％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満、かつ７％未満である。
【００２４】
好ましくは、壁の厚さに対するＤＣＬ２の比率は、０．０５％を上回り、１％を上回り、２％を上回り得る。いくつかの実施形態では、比率は、３％を上回る。好ましくは、壁の厚さに対するＤＣＬ２の比率は、２５％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満、７％未満である。例えば、第２の圧縮応力層の深さ（ＤＣＬ２）は、３０μｍであってよく、壁厚は、１ｍｍであってよい。したがって、壁厚に対するＤＣＬ２の比率は、３％になるだろう。
【００２５】
他の実施形態では、ＤＣＬ１および／またはＤＣＬ２は、０．２ｍｍを上回り、０．４ｍｍを上回り、０．６ｍｍを上回り、または０．８ｍｍを上回り得る。ＤＣＬ１および／またはＤＣＬ２は、５ｍｍ未満、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、または２ｍｍ未満であり得る。
【００２６】
他の実施形態では、壁の厚さに対するＤＣＬ１および／またはＤＣＬ２の比率は、４％を上回り、５％を上回り、１０％を上回り、または１２％を上回り得る。
【００２７】
好ましくは、壁の厚さに対するＴＣＤの比率は、０．０５％を上回り、１％を上回り、２％を上回る。いくつかの実施形態では、比率は、３％を上回る。好ましくは、壁の厚さに対するＴＣＤの比率は、２５％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満、７％未満である。
【００２８】
ガラスの両側に圧縮応力が発生すると、内部引張応力（ＣＴ）が生じる。ニュートンの法則の第３原理に従って応力のバランスをとるには、ガラスの内部領域に引張応力を誘発する必要があり、これを内部引張応力と呼ぶ。ＣＴは、測定された圧縮応力および圧縮応力層の深さから計算され得る。驚くべきことに、薄い壁を有する強化された飲用器具は、自己破損しない厚い壁を有する飲用器具よりもはるかに高いＣＴに耐え得ることが分かった。好ましくは、壁のＣＴは、少なくとも５０ＭＰａ、少なくとも１００ＭＰａ、少なくとも１２０ＭＰａ、少なくとも１５０ＭＰａ、少なくとも１６０ＭＰａ、少なくとも１７０ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも３００ＭＰａ、少なくとも５００ＭＰａである。ＣＴは、２０００ＭＰａに、１０００ＭＰａにまたは８００ＭＰａに制限され得る。
【００２９】
一実施形態では、第１および／または第２の圧縮応力層の圧縮応力に対する内部引張応力の比は、０．０５〜２．０の範囲、０．１〜１．８の範囲、０．１５〜１．７の範囲、０．２〜１．６の範囲、または０．３〜１．５の範囲である。
【００３０】
圧縮応力は、物理強化および／または化学強化により導入され得る。一実施形態では、ガラスは、ＮａＮＯ３のみ、ＫＮＯ３のみ、またはＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の双方で化学強化されている。好ましくは、壁厚が３ｍｍ未満の飲用器具の場合、化学強化が用いられる。
【００３１】
幾何学的パラメータ
飲用器具の壁の長手軸に対して垂直な外径は、好ましくは最大２５ｍｍ、最大２０ｍｍ、最大１５ｍｍ、最大９．５ｍｍ、最大８．５ｍｍ、または最大７．５ｍｍである。いくつかの実施形態では、飲用器具の長手軸に対して垂直な外径は、最大７ｍｍである。外径を小さくすると、飲用器具を製造するためのガラスの量および飲用器具を廃棄する際の廃棄物の量が減少する。したがって、外径が小さい飲用器具ほど環境に優しい。さらに、外径を小さくすることで、飲用器具の重量が減少する。飲用中は、重量が少ない飲用器具ほど使いやすい。飲用器具が比較的低い重量／壁厚で優れた破損および耐久性の特性を有することは、本発明の利点の１つである。
【００３２】
飲用器具の壁の長手軸に対して垂直な外径は、好ましくは少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも６ｍｍである。いくつかの実施形態では、飲用器具の長手軸に対して垂直な外径は、少なくとも７ｍｍである。直径が小さすぎると、飲用器具の内腔を通る液体の吸引が妨げられる。加えて、直径が小さすぎると、口が飲用器具に容易に適合してこれを適切に囲むことが難しくなる。さらに、直径が小さすぎると、飲用器具が破損しやすくなるか、少なくとも破損しやすいという印象が残る。「外径」という用語は、壁の片側の外面と、壁の反対側の外面との間の飲用器具の壁の長手軸に対して垂直に測定された平均直径を指し得る。
【００３３】
飲用器具の壁は、好ましくは、最大５ｍｍ、最大４ｍｍ、最大３ｍｍ、最大２ｍｍ、最大１．６ｍｍ、または最大１．５ｍｍの最大厚さを有する。いくつかの実施形態では、飲用器具の壁は、１．４ｍｍ未満である。いくつかの実施形態では、壁は、最大６ｍｍである。飲用器具の壁が厚すぎると、器具が重くなり、使いにくくなる。また、厚い飲用器具は、不快な口当たりを招く。
【００３４】
飲用器具の壁は、好ましくは、少なくとも０．１ｍｍ、少なくとも０．２ｍｍ、少なくとも０．３ｍｍ、または少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、飲用器具の壁は、少なくとも０．６ｍｍ、少なくとも０．８ｍｍ、または少なくとも１．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、壁は、少なくとも３ｍｍである。厚さという用語は、厚さがすべての領域で同じではない場合、壁の最大厚さまたは平均厚さを指し得る。
【００３５】
好ましくは、飲用器具の長さは、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも５０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、または少なくとも２００ｍｍである。好ましくは、飲用器具の長さは、最大８００ｍｍ、最大５００ｍｍ、最大４００ｍｍ、または最大３００ｍｍである。
【００３６】
一実施形態では、飲用器具は、５０ｍｍ〜８００ｍｍの長さを有する。長さは、少なくとも９０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１２０ｍｍ、または少なくとも１８０ｍｍであり得る。一実施形態では、長さは、最大６００ｍｍ、最大４００ｍｍ、最大３００ｍｍまたは最大２５０ｍｍに制限される。これらの飲用器具の長さは、ほとんどの望ましい用途に有用であることが証明されている。
【００３７】
飲用器具の壁において、好ましくは、ガラス１ｃｍ２あたりに存在する直径１０μｍを上回る不良は、２つ未満である。「不良」とは、斑点、気泡、空気線、引掻き傷、クラック、裂け目、破断、曇り、変色、汚れ、染み、包有物またはガラスの他の不具合もしくは欠陥を意味する。不良の直径は、光学顕微鏡で測定される。これはマーチン径を指すこともある。一実施形態では、不良の数は、少なくとも１０ｃｍ２のガラスの顕微鏡分析に基づいて評価される。
【００３８】
飲用器具の断面は、飲用器具の長手軸に対して垂直である。断面の形状は、規則的でも不規則でもよい。飲用器具の長手軸に対して垂直な断面は、ほぼ円形であり得る。ほぼ円形の断面は、より容易に適合し、かつ口でしっかりと囲まれている。これにより、口当たりが良くなる。さらに、ほぼ円形の断面により、洗浄が容易で、内腔を通る流体の流れが妨げられない。
【００３９】
平均表面粗さ（Ｒａ）は、表面のテクスチャの尺度である。これは、実際の表面の理想的な形状からの垂直偏差によって定量化される。一般的に、振幅パラメータは、平均線からの粗さプロファイルの垂直偏差に基づいて表面を特徴付ける。Ｒａは、例えば、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ４２８７：２０１０−０７で定義されているように、これらの垂直偏差の絶対値の算術平均である。粗さは、原子間力顕微鏡で測定され得る。飲用器具の内面および／または外面は、好ましくは、３０ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満、２ｎｍ未満、または１ｎｍ未満の平均表面粗さＲａを有する。いくつかの実施形態では、表面粗さＲａは、０．５ｎｍ未満である。内面および／または外面の粗さを小さくすると、飲用器具の使用後および洗浄後の残留液の量が減少する。飲用器具内の残留液は、動物や人間の健康を害する恐れのある微生物の増殖を引き起こし得る。さらに、外面の粗さを小さくすることで、口当たりや舌触りが良くなるだけでなく、飲料要素を手に持った際に、より心地よい感じも得られる。上記の粗さの値は、ガラスを火炎研磨することにより得られる。
【００４０】
飲用器具の屈折率ｎｄは、好ましくは、１．４５０〜１．８００、１．４９０〜１．６００、１．５００〜１．５８０、または１．５１０〜１．５６０である。屈折率は、飲用器具の外観の魅力に寄与する。
【００４１】
機械抵抗パラメータ
飲用器具の４点曲げ（４ＰＢ）強さ、すなわち曲げ強さは、好ましくは、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも５００ＭＰａ、少なくとも１．０ＧＰａ、少なくとも１．５ＧＰａ、少なくとも１．７ＧＰａ、または少なくとも２．０ＧＰａである。いくつかの実施形態では、４点曲げ強さは、少なくとも２．５ＧＰａである。一実施形態では、４ＰＢ強さは、最大１０．０ＧＰａ、最大７．０ＧＰａまたは最大５．０ＧＰａである。曲げ強さは、曲げ試験で降伏する直前の材料の応力である。４点曲げ（４ＰＢ）強さは、例えば下部支持体（支持支承体）の間隔が４０ｍｍであり、負荷ヘッド（内部支承体）の間隔が２０ｍｍである４点曲げのセットアップ下での曲げ強さである。この試験は、当業者に公知である。例えば、ＡＳＴＭ  Ｃ１１６１−１３に記載されている手順に従うことができる。ユニバーサルメカニカルテスターなどの市販の試験機を使用して４ＰＢ強さを測定することができる。この試験では、サンプルを２つの下部支持体上に置き、２つの上部負荷ヘッドでサンプルが破損するまで押す。力は、上部加圧ヘッドの距離と線形関係にある。力、２つの加圧ヘッドの上部間隔、２つの支持体の下部間隔、およびサンプル寸法の計算により、４ＰＢ強さが得られる。いくつかの実施形態では、本発明の飲用器具は、同じ材料およびサイズの非強化飲用器具の少なくとも２倍の４ＰＢ強さを有し、ここで「非強化」飲用器具には、化学強化も物理強化も施されていない。好ましくは、飲用器具の４ＰＢ強さは、同じ材料およびサイズの非強化飲用器具の少なくとも３倍、または少なくとも４倍である。
【００４２】
一実施形態では、飲用器具は、かなりの高さの球またはハンマーの耐衝撃性を有し、このことは、飲用器具が、かなりの高さから飲用器具に落下する球またはハンマーの衝撃に破損することなく抵抗することを意味する（「衝撃高さ」）。球またはハンマーは、５８．３ｇの重量を有し、鋼製である。本発明の飲用器具の球またはハンマーの耐衝撃性は、１５ｃｍより高く、２０ｃｍより高く、３０ｃｍより高く、４０ｃｍより高く、５０ｃｍより高く、６０ｃｍより高く、７０ｃｍより高く、８０ｃｍより高く、１００ｃｍより高く、またはさらに１５０ｃｍより高くてよい。いくつかの実施形態では、衝撃高さは、２００ｃｍを超える。この文脈では、「衝撃に抵抗する」または「衝撃に対して抵抗性がある」とは、飲用器具がそれぞれ球またはハンマーの衝撃で破損しないことを意味する。一実施形態では、飲用器具は、球またはハンマー衝撃試験で、少なくとも０．１Ｊ、または少なくとも０．２Ｊ、または少なくとも０．３Ｊ、または少なくとも０．５Ｊの衝撃エネルギー（重量×高さ×重力加速度）に耐える。一実施形態では、衝撃エネルギーは、最大１０Ｊ、最大５Ｊ、最大２Ｊまたは最大１．５Ｊである。
【００４３】
一実施形態では、飲用器具は、球またはハンマーの衝撃破損確率が低く、このことは、飲用器具が、所定の高さから飲用器具に落下する球またはハンマーの衝撃に破損することなく抵抗する可能性が高いことを意味する。球またはハンマーは、５８．３ｇの重量を有し、鋼製である。本発明の飲用器具の球またはハンマーの衝撃破損確率は、１５ｃｍより高い、２０ｃｍ以上、３０ｃｍ以上、４０ｃｍ以上、５０ｃｍ以上、６０ｃｍ以上、７０ｃｍ以上、８０ｃｍ以上、１００ｃｍ以上、またはさらに１５０ｃｍ以上の所定の高さで測定され得る。いくつかの実施形態では、高さは、２００ｃｍを超えることもあり得る。この文脈では、「一定の衝撃破損確率を有する」とは、示された条件下で試験された１００個の飲用器具のうち、示された割合のみ破損する、すなわち、試験中に１００個の飲用器具のうち１０個未満が１０％未満の破損確率で破損することを意味する。好ましくは、飲用器具の球またはハンマーの衝撃破損確率は、１０％未満、５％未満、１％未満、０．５％未満、またはさらに０．１％未満である。
【００４４】
ハンマー落下試験機などの市販の試験機を使用して、耐衝撃性を測定することができる。耐衝撃性は、飲用器具が破損することなく耐えることができる最大衝撃高さとして示される。試験のために、サンプルが、ハンマー落下試験機に固定される。エッジが平らで適切な重量のハンマーが、初期高さから落下される。サンプルが破損しない場合、サンプルが破損するまでハンマーを少しずつ高く設定し、再度落下させる。それに応じて衝撃エネルギーが記録される。ハンマーの平らなエッジによって、各衝撃が必ずサンプルの中心／最高点で発生するようにする。いくつかの実施形態では、本発明の飲用器具は、同じ材料およびサイズの非強化飲用器具の少なくとも４倍の球またはハンマーの耐衝撃性を有する。好ましくは、飲用器具の球またはハンマーの耐衝撃性は、同じ材料およびサイズの非強化飲用器具の少なくとも５倍、少なくとも６倍、または少なくとも８倍である。
【００４５】
一実施形態では、飲用器具は、かなりの高さの大理石落下抵抗を有し、これは、飲用器具が破損することなくかなりの高さから大理石の表面上に落下するのに抵抗することを意味する（「大理石落下高さ」）。大理石の落下抵抗試験中、飲用器具は、大理石の表面に対して４５°の角度で大理石の表面上に自由に落下する。本発明の飲用器具の大理石落下抵抗は、３０ｃｍより高く、４０ｃｍより高く、５０ｃｍより高く、６０ｃｍより高く、７０ｃｍより高く、８０ｃｍより高く、１００ｃｍより高く、またはさらに１２０ｃｍより高い。いくつかの実施形態では、大理石の落下高さは、１５０ｃｍよりもさらに高い。一実施形態では、大理石の落下高さは、最大２００ｃｍ、または最大１６０ｃｍである。「自由落下」とは、飲用器具を特定の高度まで上げてから解放し、表面に対して実質的に一定の角度で、実質的に回転せずに大理石の表面に落下することを意味する。大理石の落下抵抗は、飲用器具が破損することなく耐えることができる大理石の最大落下高さとして示される。大理石は、床に使用されることが多いため、落下抵抗の測定に使用されていた。いくつかの実施形態では、本発明の飲用器具は、同じ材料およびサイズの非強化飲用器具の少なくとも４倍の大理石落下抵抗を有する。好ましくは、飲用器具の大理石落下抵抗は、同じ材料およびサイズの非強化飲料器具の少なくとも５倍、少なくとも６倍、または少なくとも８倍である。
【００４６】
一実施形態では、飲用器具は、大理石落下破損確率が低く、これは、飲用器具が、破損することなく所定の高さから大理石の表面上に落下するのに抵抗する可能性が高いことを意味する。大理石落下破損確率の試験中、飲用器具は、大理石の表面に対して４５°の角度で大理石の表面上に自由に落下する。本発明の飲用器具の大理石落下破損確率は、３０ｃｍ以上、４０ｃｍ以上、５０ｃｍ以上、６０ｃｍ以上、７０ｃｍ以上、８０ｃｍ以上、１００ｃｍ以上、またはさらに１２０ｃｍ以上の所定の高さに対して示されてもよい。いくつかの実施形態では、所定の高さは、さらに１５０ｃｍ以上である。「自由落下」とは、飲用器具を特定の高度まで上げてから解放し、表面に対して実質的に一定の角度で、実質的に回転せずに大理石の表面に落下することを意味する。大理石落下破損確率は、１００個の飲用器具を試験した場合、所定の高さから大理石上に落下した際に破損する飲用器具の割合として示される。いくつかの実施形態では、本発明の飲用器具は、１０％未満、５％未満、１％未満、０．５％未満、またはさらに０．１％未満の大理石落下破損確率を有する。本発明の試験方法では、モース硬度が３〜５の大理石が使用され得る。
【００４７】
一実施形態では、飲用器具は、かなりの高さの木材落下抵抗を有し、これは飲用器具が破損することなくかなりの高さから木製表面上に落下するのに抵抗することを意味する（「木材落下高さ」）。木材落下抵抗試験中、飲用器具は、木製表面に対して４５°の角度で木製表面上に自由に落下する。本発明の飲用器具の木材落下抵抗は、６０ｃｍより高く、７０ｃｍより高く、８０ｃｍより高く、１００ｃｍより高く、１２０ｃｍより高く、または１５０ｃｍより高くてもよい。いくつかの実施形態では、木材落下高さは、さらに２００ｃｍより高く、３００ｃｍより高く、またはさらに４００ｃｍより高い。木材落下高さは、最大７００ｃｍまたは最大５００ｃｍであり得る。「自由落下」とは、飲用器具を特定の高度まで上げてから解放し、表面に対して実質的に一定の角度で、実質的に回転せずに木製の表面に落下することを意味する。木材落下抵抗は、飲用器具が破損することなく耐えることができる最大の木材落下高さとして示される。木材は、床や家具によく使用されるため、落下抵抗の測定に使用した。木製の表面は、磨かれたオークの床であってもよい。
【００４８】
一実施形態では、飲用器具は、木材落下破損確率が低く、これは、飲用器具が破損することなく所定の高さから木製の表面上に落下するのに抵抗する可能性が高いことを意味する。木材落下破損確率の試験中、飲用器具は、木製の表面に対して４５°の角度で木製の表面上に自由に落下する。本発明の飲用器具の木材落下破損確率は、３０ｃｍ以上、４０ｃｍ以上、５０ｃｍ以上、６０ｃｍ以上、７０ｃｍ以上、８０ｃｍ以上、１００ｃｍ以上、またはさらに１２０ｃｍ以上の所定の高さに対して示されてもよい。いくつかの実施形態では、所定の高さは、さらに１５０ｃｍよりも高い。「自由落下」とは、飲用器具を特定の高度まで上げてから解放し、表面に対して実質的に一定の角度で、実質的に回転せずに木製の表面に落下することを意味する。木材落下破損確率は、１００個の飲用器具を試験した場合、所定の高さから木材上に落下した際に破損する飲用器具の割合として示される。いくつかの実施形態では、本発明の飲用器具は、１０％未満、５％未満、１％未満、０．５％未満、またはさらに０．１％未満の木材落下破損確率を有する。
【００４９】
一実施形態では、飲用器具は、かなりの高さのエポキシ落下抵抗を有し、これは、飲用器具が破損することなくかなりの高さからエポキシ表面上に落下するのに抵抗することを意味する（「エポキシ落下高さ」）。エポキシの落下抵抗試験中、飲用器具は、エポキシ表面に対して４５°の角度でエポキシ表面上に自由に落下する。本発明の飲用器具のエポキシ落下抵抗は、６０ｃｍより高く、７０ｃｍより高く、８０ｃｍより高く、１００ｃｍより高く、１２０ｃｍより高く、または１５０ｃｍより高くてもよい。いくつかの実施形態では、エポキシ落下高さは、さらに２００ｃｍより高く、３００ｃｍより高く、またはさらに４００ｃｍより高い。エポキシ落下高さは、最大７００ｃｍまたは最大５００ｃｍであり得る。「自由落下」とは、飲用器具を特定の高度まで持ち上げてから解放し、表面に対して実質的に一定の角度で実質的に回転せずにエポキシ表面に落下することを意味する。エポキシ落下抵抗は、飲用器具が破損することなく耐えることができる最大エポキシ落下高さとして示される。エポキシは、床によく使用されるため、落下抵抗を測定するために使用されていた。
【００５０】
一実施形態では、飲用器具は、エポキシ落下破損確率が低く、これは、飲用器具が破損することなく所定の高さからエポキシ表面上に落下するのに抵抗する可能性が高いことを意味する。エポキシ落下破損確率の試験中、飲用器具は、エポキシ表面に対して４５°の角度でエポキシ表面上に自由に落下する。本発明の飲用器具のエポキシ落下破損確率は、３０ｃｍ以上、４０ｃｍ以上、５０ｃｍ以上、６０ｃｍ以上、７０ｃｍ以上、８０ｃｍ以上、１００ｃｍ以上、またはさらに１２０ｃｍ以上の所定の高さに対して示されてもよい。いくつかの実施形態では、所定の高さは、さらに１５０ｃｍ以上である。「自由落下」とは、飲用器具を特定の高度まで持ち上げてから解放し、表面に対して実質的に一定の角度で実質的に回転せずにエポキシ表面に落下することを意味する。エポキシ落下破損確率は、１００個の飲用器具を試験した場合、所定の高さからエポキシ上に落下した際に破損する飲用器具の割合として示される。いくつかの実施形態では、本発明の飲用器具は、１０％未満、５％未満、１％未満、０．５％未満、またはさらに０．１％未満のエポキシ落下破損確率を有する。本発明の試験方法では、モース硬度が２〜３のエポキシが使用され得る。
【００５１】
ヤング率は、特定の力が材料に加えられた場合の材料の膨張を反映する。ヤング率が大きいほど、ジオメトリの変化が困難になる。したがって、飲用器具に使用されるガラスおよび／または飲用器具は、形状の変化に耐え、化学強化後の膨張を低く保つために、かなり高いヤング率を有するべきである。ガラスおよび／または飲用器具のヤング率は、好ましくは、少なくとも６０ＧＰａ、少なくとも６５ＧＰａ、少なくとも７０ＧＰａ、少なくとも７５ＧＰａ、または少なくとも８０ＧＰａである。しかしながら、一定の程度の弾力性が維持されるように、ヤング率も極端に高くするべきではない。一定の弾力性は、飲用器具の衝撃および落下抵抗値にプラスの影響を及ぼす。好ましくは、ガラスおよび／または飲用器具は、最大１２０ＧＰａ、最大１１５ＧＰａ、最大１１０ＧＰａ、最大１０５ＧＰａ、最大１００ＧＰａ、または最大９０ＧＰａのヤング率を有する。ヤング率は、当該技術分野で公知の標準的な方法で測定され得る。好ましくは、ヤング率は、ＤＩＮ１３３１６：１９８０−０９に従って測定される。
【００５２】
逆剛性は、ヤング率に対する密度として定義される。逆剛性が高いと、ガラスの柔軟性が高くなる。一方、低い逆剛性は、ガラスの安定性を維持するのに良いが、ガラス製品が曲げられた際に破損するリスクが高くなる。飲用器具の壁の逆剛性は、０．０３２〜０．０３５５（ｓ／ｍｍ）２の範囲、０．０３２５〜０．０３４５（ｓ／ｍｍ）２の範囲、または０．０３３〜０．０３４の範囲（ｓ／ｍｍ）２の範囲である。逆剛性が高いほど、力の作用による変形に対する飲用器具の抵抗が高まる。歯に噛まれたり、飲用器具が飲用容器の底や縁に落下したり、飲用器具が輸送中に絞られたりすることで、力がかかる場合がある。逆剛性の増加により、品質や純度を損なうことなく、飲用器具の寿命、耐久性、および再利用性が向上する。
【００５３】
飲用器具は、優れた耐熱衝撃性を示す、すなわち、飲用器具は、破損することなく熱衝撃に耐える。耐熱衝撃性は、飲用器具を、
Ａ．室温（２５℃）から沸騰水まで（「熱衝撃試験」）、
Ｂ．室温（２５℃）から氷水まで（「冷衝撃試験」）、
Ｃ．沸騰水（１００℃）から氷水まで（「強冷衝撃試験」）、および／または
Ｄ．氷水（０℃）から沸騰水まで（「強熱衝撃試験」）
移すことで測定され得る。
【００５４】
耐熱衝撃性試験中、飲用器具は、第１の媒体、例えば、強冷衝撃試験における沸騰水に最初に浸され、第１の媒体において、飲用器具の温度を第１の媒体の温度に調整するのに十分な時間にわたり第１の媒体で保持される。通常、時間は３分で十分である。その後、飲用器具を第１の媒体から取り出し、第２の媒体、例えば、強冷衝撃試験における氷水に浸漬する。飲用器具を第２の媒体に浸漬することは、壁の長手軸が媒体の表面に対して垂直であり、かつ最初に第１の開口部を有する、第２の媒体に飲用器具を導入することを含み、すなわち、これは飲用器具を使用する際に行われるだろう。追加的にまたは代替的に、試験は、最初に第２の開口部を有する飲用器具を導入することを含み得る。飲用器具を媒体に浸漬する段階は、一定の速度で、好ましくは約１ｃｍ／秒または約２ｃｍ／秒の速度で、器具がそれぞれの媒体に完全に浸されるまで行われ得る。次に、器具は、少なくとも３分間、媒体に保持される。実施形態では、本発明の飲用器具は、熱衝撃試験および／または冷衝撃試験を受けた際に破損しない。好ましくは、飲用器具は、強熱衝撃試験および／または強冷衝撃試験を受けた際に破損しない。
【００５５】
飲用器具の耐熱衝撃性は、器具が破損することなく耐えることができる温度変化として定義される温度衝撃抵抗値として表され得る。試験方法は、上記の強冷衝撃試験Ｃの場合と同じであるが、媒体の温度は可変である。本発明の飲用器具の温度衝撃抵抗値は、少なくとも１２１℃、少なくとも１３０℃、またはさらに少なくとも１５０℃と同じくらい高くてもよい。高い耐熱衝撃性は、オートクレーブに耐える飲用器具の能力に有用である。
【００５６】
熱衝撃に対する良好な耐久性は、ガラスのアニールによって影響され得る。ガラスの仮想温度はその熱履歴に依存するため、ガラスがアニール済みであるか否かが測定され得る。アニールガラスは、非アニールガラスに比べて仮想温度が低くなる。熱応力による破損は、誘発された熱応力が材料強度を超えた場合にのみ発生するため、材料の強度も耐熱衝撃性に影響を及ぼし得る。アニールは、飲用器具のガラスを、ガラスの転移温度Ｔｇよりも約２０〜３０℃高く加熱し、この温度を少なくとも１２０分間保持し、室温まで冷却することで行われ得る。いくつかの実施形態では、この温度は、約１８０分間保持され得る。
【００５７】
耐熱衝撃性は、本発明の飲用器具に使用されるガラス、特に化学強化ガラスにとって重要である。化学強化には、高速加熱および急冷が含まれるため、このプロセス中には熱衝撃が避けられない。化学強化に使用される塩浴は、通常、３５０℃より高い、またはさらに塩を溶解させるために最大７００℃まで加熱される。ガラスを塩浴に浸漬すると、ガラスは、非常に速く加熱される。一方、ガラスを塩浴から取り出すと、非常に速く急冷される。これらの熱衝撃プロセスは、熱衝撃抵抗の低い物品を強化する際の歩留まりを低下させ得る。
【００５８】
飲用器具の壁の熱衝撃パラメータＲは、好ましくは、１９０Ｗ／ｍ２より高い。高い熱衝撃パラメータＲによって、飲用器具の環境の温度が変化した際の飲用器具のクラック、裂け目、破断、割れ目、またはさらに破損の外観が回避される。例えば、飲用器具を、熱い茶や熱い食器洗い機水などの熱い液体に入れると、このような環境温度の変化が生じる。例えば、飲料要素を、アイスカクテルやアイスコーヒーなどの冷たい液体に入れると、環境温度の変化が生じる。環境温度の変化は、気温が大きく変化した場合、例えば、飲用器具を冷蔵庫や電子レンジに入れた場合にも生じ得る。
【００５９】
熱衝撃に対する材料の堅牢性は、熱衝撃パラメータＲで特徴付けられる：
【数１】
2020100547.tif 000003
ここで、Ｒは熱衝撃パラメータであり；αは線熱膨張係数（ＣＴＥ）であり；σは脆性破壊強度の強度係数であり；Ｅはヤング率であり；λは熱伝導率であり；かつμはポアソン比である。Ｒの値が高いほど、熱衝撃に対する抵抗力が大きくなり、温度勾配および熱負荷に対する耐久性が高くなる。したがって、ガラスの熱応力耐久性は、次の式から最大熱負荷ΔＴによって求められる：
【数２】
2020100547.tif 000004
ここで、高いＲを有するガラスは、確実により高い熱負荷耐久性を有しており、したがって、熱衝撃に対する耐久性が高くなることは間違いない。したがって、化学強化の前に、飲用器具の壁用のガラスのＲは、好ましくは１００Ｗ／ｍ２より高く、より好ましくは１２０Ｗ／ｍ２より高く、さらにより好ましくは１５０Ｗ／ｍ２より高い。化学強化前のΔＴは、好ましくは２００℃より高く、より好ましくは２５０℃より高く、より好ましくは３００℃より高い。ΔＴは、最大５００℃または最大４００℃であり得る。好ましくは、飲用器具の壁の強化ガラスのＲは、１９０Ｗ／ｍ２より高く、２５０Ｗ／ｍ２より高く、３００Ｗ／ｍ２より高く、５００Ｗ／ｍ２より高く、またはさらに８００Ｗ／ｍ２より高い。実施形態では、Ｒは、最大１０００Ｗ／ｍ２であり得る。
【００６０】
飲用器具の壁の最大熱負荷ΔＴは、好ましくは３８０℃より高い。ΔＴは、温度差実験なしでガラス材料の温度勾配抵抗を評価するために、Ｒなどの固有のパラメータから計算され、実験データとの一致は概して良好である。温度差に対する耐久性は、ガラスサンプルのサイズ、ガラスの厚さ、およびガラスの加工履歴などの特定の条件にも影響される。本発明の実施形態では、飲用器具に強化ガラスが使用されており、これは３８０℃より高い、５００℃より高い、６００℃より高い、１，０００℃より高い、またはさらに１，５００℃より高い最大熱負荷ΔＴを有する。最大熱負荷ΔＴは、最大２，０００℃であり得る。
【００６１】
さらなるガラス特性
線熱膨張係数（ＣＴＥ）は、ガラスに特定の温度変化が生じた際のガラスの膨張挙動を特徴付ける尺度である。ＣＴＥは、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ７９９１：１９８７で定義されている２０℃から３００℃までの温度範囲での平均線熱膨張係数であり得る。ＣＴＥが低いほど、温度変化による膨張が少なくなる。したがって、本発明の飲用器具の壁のガラスは、２０℃〜３００℃の温度範囲で、好ましくは１２ｐｐｍ／Ｋ未満、より好ましくは１０．０ｐｐｍ／Ｋ未満、より好ましくは９．０ｐｐｍ／Ｋ未満、より好ましくは８．０ｐｐｍ／Ｋ未満、より好ましくは７ｐｐｍ／Ｋ未満、より好ましくは６．５ｐｐｍ／Ｋ未満のＣＴＥを有する。しかしながら、ＣＴＥもそれほど低くするべきはない。好ましくは、本発明のガラスのＣＴＥは、２０℃〜３００℃の温度範囲で、３ｐｐｍ／Ｋを上回り、より好ましくは４ｐｐｍ／Ｋを上回り、より好ましくは５ｐｐｍ／Ｋを上回り、より好ましくは６ｐｐｍ／Ｋを上回る。ガラスが化学強化に非常に適しているために、ガラスは、比較的多量のアルカリ金属イオン、好ましくは、ナトリウムイオンを含有し得る。しかしながら、これにより、２０℃〜３００℃の温度範囲での平均線熱膨張係数ＣＴＥが増加する。好ましくは、本発明の飲用器具の壁のガラスは、７＊１０−６／℃より高い、より好ましくは８＊１０−６／℃より高い、より好ましくは９＊１０−６／℃より高いＣＴＥを有する。しかしながら、ＣＴＥが高いと、直接熱間成形によるガラスの製造も複雑になる。したがって、ガラスのＣＴＥは、好ましくは１３＊１０−６／℃未満である。
【００６２】
飲用器具の壁の閾値拡散率Ｄは、好ましくは少なくとも１．５μｍ２／ｈ、より好ましくは少なくとも４μｍ２／ｈである。ガラスの化学強化性能は、閾値拡散率Ｄによって説明され得る。閾値拡散率Ｄは、測定された層の深さ（ＤｏＬ）およびイオン交換時間（ＩＥＴ）から、関係式：ＤｏＬ＝約√１．４（４×Ｄ×ＩＥＴ）に従って計算され得る。閾値拡散率は、例えば、ＫＮＯ３で４１０℃で８時間ガラスを化学強化した際に測定され得る。飲用器具に使用されるガラスは、非常に経済的な製造を可能にする優れた化学強化性能を有し得る。したがって、ガラスの閾値拡散率Ｄは、少なくとも１．５μｍ２／ｈであり得る。好ましくは、本発明のガラスは、少なくとも４μｍ２／ｈ、少なくとも６μｍ２／ｈ、少なくとも８μｍ２／ｈ、少なくとも１０μｍ２／ｈ、少なくとも１２μｍ２／ｈ、少なくとも１４μｍ２／ｈ、少なくとも１６μｍ２／ｈ、少なくとも１８μｍ２／ｈ、少なくとも２０μｍ２／ｈ、少なくとも２５μｍ２／ｈ、少なくとも３０μｍ２／ｈ、少なくとも３５μｍ２／ｈ、またはさらに少なくとも４０μｍ２／ｈの閾値拡散率Ｄを有する。一実施形態では、閾値拡散率は、最大６０μｍ２／ｈまたは最大５０μｍ２／ｈである。
【００６３】
飲用器具の壁に使用されるガラスの転移温度は、３００℃より高い、５００℃より高い、５２０℃より高い、５２０℃より高い、５５０℃より高い、またはさらに６００℃より高いこともあり得る。飲用器具の壁の転移温度は、９００℃未満、８００℃未満、７００℃未満、６５０℃未満、または６３０℃未満であり得る。一般的に、転移温度が低いと、通常、ガラスの溶解および加工のためのエネルギーコストが低くなる。また、転移温度が低い場合、ガラスの仮想温度が、通常、低くなる。したがって、転移温度が高い場合、ガラスは化学強化中に不可逆的な熱収縮を起こしにくくなる。
【００６４】
飲用器具の壁に使用されるガラスの作業点Ｔ４は、１，３５０℃未満、または１，３００℃未満、またはさらに１，１５０℃未満であり得る。作業点Ｔ４は、ガラスが完全に再成形され得る温度である。これは、ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・ｓになる温度として定義されている。粘度は、例えば、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ７８８４−２：１９９８−２に記載されるように、回転式粘度計を使用して測定され得る。粘度の温度依存性は、ＶＦＴ方程式（Ｖｏｇｅｌ−Ｆｕｌｃｈｅｒ−Ｔａｍｍａｎｎ）に従って求められる。上記のように、本発明のガラスは、非常に良好に化学強化可能であり、これは高いＴ４および高いＣＴＥと相関している。
【００６５】
飲用器具は、高純度で製造され、かつ特にアルカリ溶液に対して良好な耐久性を備えているべきである。アルカリ溶液に対する耐久性は、飲用器具の使用にとって重要である。アルカリ溶液は、飲用器具の洗浄剤としてよく使用されている。好ましくは、飲用器具は、クラスＡ３、Ａ２、またはさらにＡ１のＤＩＮ  ＩＳＯ  ６９５：１９９４に準拠した耐アルカリ性を有する。耐アルカリ性とは、５０℃のアルカリ水溶液による攻撃に対する耐久性を意味する。高い化学的安定性および／または高い耐アルカリ性は、例えば飲用器具がジュース、茶または食器洗い機水などの液体と接触している場合、飲用器具からの物質の析出または漏出を著しく減少させる。飲用器具から物質が漏出すると、物質が漏出したガラスの表面の化学組成が変化する。これは外観に悪影響を与える可能性があるため、避けるべきである。
【００６６】
上記のように、安全性の考慮は、飲用器具の使用者にとって重要な役割を果たす。従来のガラス製のストローは、破損時に、かなり長くて鋭い破片を形成する。本発明の飲用器具は、破壊時に、特に、上記の大理石落下高さより上の高さから大理石表面上に落下する際に、複数の破片を形成する。好ましくは、破片の９３％は、１ｃｍ未満、０．７ｃｍ未満、０．６ｃｍ未満、０．５ｃｍ未満、または０．４ｃｍ未満の長さを有する。小さい破片は、大きい破片よりも害が少ない。実施形態では、飲用器具の壁は、例えば、本明細書に記載される大理石の落下試験で破損する場合、少なくとも２０個の破片を形成する。好ましくは、壁は、記載された条件下で少なくとも５０個、少なくとも１００個、またはさらに少なくとも２５０個に分割される。破片は、好ましくは、小さく、太くて短い。破片には、好ましくは、長い破片または鋭利な破片がない。長い破片または鋭い破片は、怪我のリスクを高める。好ましくは、前記破片のアスペクト比、例えば、破片の少なくとも９３％のアスペクト比は、１：１０より小さい、より好ましくは１：７より小さい、より好ましくは１：５より小さい、より好ましくは１：２より小さい、より好ましくは１：１．５より小さい。「アスペクト比」とは、本発明によれば、飲用器具の壁が壊れた際の破片の長さと幅との比として理解される。直径は、少なくとも２０個の破片、または好ましくはすべての破片で、破片の長さおよび幅の算術平均を計算して決定され得る。破片の長さは、その長手軸の長さに相当し、幅は、破片の長手軸に対して垂直な方向の破片の最大延長である。
【００６７】
ガラス組成
飲用器具の壁に使用されるガラスは、特定のガラス組成に限定されない。ガラスは、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、耐アルカリガラスおよびアルミノケイ酸ガラスからなる群から選択され得る。任意選択で、ホウケイ酸ガラスが使用される。
【００６８】
飲用器具のガラスは、好ましくは、指定された量（重量％）で以下の成分を含む：
【表１】
2020100547.tif 000005
【００６９】
ＳｉＯ２は、重要な網目形成剤（network former）であり、本発明のものに使用されるガラスで使用され得る。したがって、ガラスは、少なくとも６０重量％の量でＳｉＯ２を含み得る。より好ましくは、ガラスは、少なくとも６２重量％、少なくとも６５重量％、少なくとも６８重量％、７０重量％を上回る、またはさらに７５重量％を上回る量のＳｉＯ２を含む。しかしながら、ガラス中のＳｉＯ２含有量も極端に高くすべきではない。なぜなら、そうしないと、溶融性が損なわれ得るからである。ガラス中のＳｉＯ２の量は、最大８５重量％、または最大８２重量％に制限され得る。一実施形態では、ガラス中のＳｉＯ２の含有量は、６０〜８５重量％、または＞６５〜７５重量％である。
【００７０】
Ｂ２Ｏ３は、［ＢＯ４］四面体の形でガラス中のブリッジ酸化物を増加させることによって網目を強化するために使用され得る。これはまた、ガラスの損傷抵抗を改善するのにも役立つ。しかしながら、Ｂ２Ｏ３は、イオン交換性能を低下させ得るので、ガラスに大量に使用するべきではない。さらに、Ｂ２Ｏ３を添加すると、ヤング率が大幅に低下し得る。ガラスは、Ｂ２Ｏ３を、０〜２０重量％、好ましくは０〜１５重量％、好ましくは０．１〜１３重量％の量で含み得る。一実施形態では、ガラスは、好ましくは少なくとも５重量％、より好ましくは少なくとも７重量％、または少なくとも１０重量％のＢ２Ｏ３を含む。
【００７１】
Ｐ２Ｏ５は、［ＰＯ４］四面体を形成することにより溶融粘度を下げるのに役立てるために、本発明のガラスに使用されてよく、これにより、結晶化防止機能を犠牲にすることなく、融点を大幅に下げることができる。Ｐ２Ｏ５の量を制限しても、形状のばらつきはそれほど増加しないが、ガラスの溶融、成形性能、およびイオン交換（化学強化）性能を大幅に向上させることができる。しかしながら、大量のＰ２Ｏ５を使用した場合、化学強化の際の形状膨張が大幅に増加し得る。したがって、ガラスは、Ｐ２Ｏ５を、０〜４重量％、または０〜２重量％の量で含み得る。いくつかの実施形態では、ガラスにはＰ２Ｏ５が含まれていない。
【００７２】
アルカリ酸化物の含有率がＡｌ２Ｏ３の含有率以上である場合、Ａｌ２Ｏ３は、容易に四面体配位を形成し得ると考えられている。［ＡｌＯ４］四面体配位は、［ＳｉＯ４］四面体とともによりコンパクトな網目を構築するのに役立つことができ、これにより、ガラスの形状のばらつきが小さくなり得る。［ＡｌＯ４］四面体は、化学強化中のイオン交換プロセスを劇的に強化することもできる。したがって、Ａｌ２Ｏ３は、好ましくは、ガラス中に少なくとも０重量％、より好ましくは１重量％を上回る、より好ましくは４重量％を上回る量で含有されている。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３の量もあまり多くすべきではない。なぜなら、そうしないと、粘度が非常に高くなり、溶融性が損なわれ得るからである。したがって、ガラス中のＡｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは最大２０重量％、最大１２重量％、または最大１０重量％である。好ましい実施形態では、ガラス中のＡｌ２Ｏ３の含有量は、０〜２０重量％、１〜１２重量％、または４〜１０重量％である。
【００７３】
ＴｉＯ２は、［ＴｉＯ４］を形成することもでき、したがってガラスの網目の構築に役立つことができ、ガラスの耐酸性の向上にも有益であり得る。しかしながら、ガラス中のＴｉＯ２の量は、あまり多くすべきではない。高濃度で存在するＴｉＯ２は、核剤として機能し、したがって製造中に結晶化し得る。好ましくは、ガラス中のＴｉＯ２の含有量は、０〜１０重量％、または最大７重量％である。いくつかの実施形態では、ガラスは、少なくとも０．５重量％、少なくとも２重量％、または少なくとも３重量％のＴｉＯ２を含む。一実施形態では、ガラスは、ＴｉＯ２を含まない。
【００７４】
ＺｒＯ２には、ガラスのＣＴＥを低下させ、耐アルカリ性を向上させる機能がある。これにより溶融粘度が上昇し得るが、Ｐ２Ｏ５を使用することで抑制され得る。アルカリ金属と同様に、Ｚｒ４＋も網目調整剤である。さらに、ＺｒＯ２は、ヤング率の増加に大きく貢献している。好ましくは、ガラス中のＺｒＯ２の含有量は、０〜５重量％、最大２重量％である。ガラスが、ＺｒＯ２を含まないこともあり得る。いくつかの実施形態では、ガラスは、少なくとも０．１重量％、または少なくとも０．２重量％のＺｒＯ２を含む。
【００７５】
アルカリ酸化物Ｒ２Ｏ（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ）は、ガラスの網目を形成するのに十分な酸素アニオンを供給するための網目調整剤として使用され得る。好ましくは、ガラス中のＲ２Ｏの含有量は、４重量％を上回り、または１２重量％を上回る。しかしながら、ガラス中のＲ２Ｏの含有量は、あまり高くすべきではない。なぜなら、そうしないと、化学的安定性および化学的靭性が損なわれ得るからである。好ましくは、ガラスは、Ｒ２Ｏを、最大３０重量％、最大２５重量％、または最大２０重量％の量で含む。他の実施形態は、アルカリ酸化物を含まないか、少なくともＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏおよび／またはＬｉ２Ｏを含まない。
【００７６】
Ｌｉ２Ｏは、ガラスのヤング率の改善とＣＴＥの低下に役立ち得る。Ｌｉ２Ｏもイオン交換に大きく影響する。驚くべきことに、リチウム含有ガラスは、形状のばらつきが小さいことが分かった。したがって、ガラス中のＬｉ２Ｏの含有量は、少なくとも０重量％に、または５重量％超に、またはさらに１０重量％超に設定され得る。しかしながら、Ｌｉ２Ｏの含有量は、あまり高くすべきではない。なぜなら、そうしないと、化学的安定性および化学的靭性が損なわれ得るからである。好ましくは、ガラス中のＬｉ２Ｏの含有量は、最大２４重量％、１５重量％未満、またはさらに０重量％である。
【００７７】
Ｎａ２Ｏは、網目調整剤として使用され得る。しかしながら、Ｎａ２Ｏの含有量は、あまり高くすべきではない。なぜなら、そうしないと、化学的安定性および化学的靭性が損なわれ得るからである。好ましくは、ガラス中のＮａ２Ｏの含有量は、０〜１５重量％、好ましくは２〜１５重量％である。好ましい実施形態では、ガラス中のＮａ２Ｏの含有量は、少なくとも５重量％、少なくとも８重量％、または少なくとも１０重量％である。
【００７８】
Ｋ２Ｏは、網目調整剤として使用され得る。しかしながら、Ｋ２Ｏの含有量は、あまり高くすべきではない。なぜなら、そうしないと、化学的安定性および化学的靭性が損なわれ得るからである。好ましくは、ガラス中のＫ２Ｏの含有量は、０〜１５重量％、または＞０．５〜７重量％である。ガラスが、Ｋ２Ｏを含まないこともあり得る。
【００７９】
好ましくは、ガラスは、Ｋ２ＯよりもＮａ２Ｏを多く含む。したがって、好ましくは、Ｎａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）のモル比は、＞０．５〜１．０、＞０．６〜１．０、＞０．７〜１．０、または＞０．８〜１．０である。
【００８０】
好ましくは、ガラス中のＬｉ２ＯとＮａ２Ｏの合計の含有量は、１０モル％を上回り、または１５モル％を上回る。しかしながら、ガラス中のＬｉ２ＯとＮａ２Ｏの合計の含有量は、それほど高くすべきではない。好ましくは、ガラス中のＬｉ２ＯとＮａ２Ｏの合計の含有量は、最大２５モル％、または最大２０モル％である。
【００８１】
ガラスは、アルカリ土類金属酸化物およびＺｎＯも含み、本明細書では総称して「ＲＯ」と呼ばれる。アルカリ土類金属およびＺｎは、網目調整剤として機能し得る。好ましくは、ガラスは、０〜２０重量％、好ましくは０〜１５重量％の量のＲＯを含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、好ましくは少なくとも０．５重量％、より好ましくは少なくとも１重量％、より好ましくは少なくとも５重量％のＲＯを含む。好ましいアルカリ土類金属酸化物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選択される。より好ましくは、アルカリ土類金属は、ＭｇＯおよびＣａＯからなる群から選択される。より好ましくは、アルカリ土類金属は、ＭｇＯである。好ましくは、ガラスは、ＭｇＯを０〜１０重量％の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、または少なくとも２重量％のＭｇＯを含む。好ましくは、ガラスは、ＣａＯを、０〜１６重量％、好ましくは０〜１３重量％、好ましくは０〜１０重量％の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、または少なくとも１２重量％のＣａＯを含む。好ましくは、ガラスは、ＢａＯを、０〜１２重量％、好ましくは０〜１０重量％の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、少なくとも０．５重量％、少なくとも２重量％、または少なくとも７重量％のＢａＯを含む。ガラスは、ＢａＯ、ＭｇＯおよび／またはＣａＯを含まないこともあり得る。
【００８２】
好ましくは、ガラスは、ＺｎＯを、０〜５重量％の量で含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、または少なくとも２重量％のＺｎＯを含む。他の実施形態では、ガラスは、ＺｎＯを含まない。好ましくは、ガラス中のＭｇＯとＺｎＯの合計の含有量は、０〜１０重量％である。いくつかの実施形態では、ガラス中のＭｇＯとＺｎＯの合計の含有量は、少なくとも０．５重量％、より好ましくは少なくとも１重量％、より好ましくは少なくとも２重量％である。最後に、異なる種類の酸化物を混合してガラスを形成する場合、ガラス網目の高密度化によってサポートされる比較的膨張性の低いガラスを得るために、総合的な効果を考慮するべきである。これは、［ＳｉＯ４］四面体に加えて、［ＢＯ４］四面体、［ＡｌＯ４］四面体、または［ＰＯ４］四面体が、他のタイプの多面体よりも［ＳｉＯ４］をより効果的に結合するのに役立つことが期待されることを意味する。換言すれば、例えば、［ＢＯ３］三角形および［ＡｌＯ６］八面体は、好ましくない。これは、Ｒ２ＯやＲＯなどの金属酸化物を適切な量加えることによって十分な酸素アニオンを提供することが好ましいことを意味する。
【００８３】
好ましくは、ガラス中のＳｎＯ２の含有量は、０〜３重量％である。より好ましくは、ガラスは、ＳｎＯ２を含まない。好ましくは、ガラス中のＳｂ２Ｏ３の含有量は、０〜３重量％である。より好ましくは、ガラスは、Ｓｂ２Ｏ３を含まない。好ましくは、ガラス中のＣｅＯ２の含有量は、０〜３重量％である。ＣｅＯ２には着色効果があるため、ＣｅＯ２の含有量が高いことは欠点である。したがって、より好ましくは、ガラスは、ＣｅＯ２を含まない。好ましくは、ガラス中のＦｅ２Ｏ３の含有量は、０〜３重量％である。より好ましくは、ガラスは、Ｆｅ２Ｏ３を含まない。
【００８４】
本明細書に記載されているガラスは、異なる成分の組成を有するものとして記載されている。これは、ガラスが、言及されていないさらなる成分を除外せずに、これらの成分を含むことを意味する。しかしながら、好ましい実施形態では、ガラスは、少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９７％、最も好ましくは少なくとも９９％の程度まで本明細書で言及された成分からなる。最も好ましい実施形態では、ガラスは、実質的に本明細書で言及された成分からなる。
【００８５】
任意選択で、Ｎｄ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、ＣｅＯ２、Ｃｒ２Ｏ３などの着色酸化物が添加され得る。
【００８６】
０〜２重量％のＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＳＯ３、Ｃｌおよび／またはＦも精製剤として添加され得る。０〜５重量％の希土類酸化物も添加されて、ガラス壁に光学機能または他の機能を追加することができる。
【００８７】
本明細書で使用される「Ｘを含まない」および「成分Ｘを含まない」、または「０％のＸ」という用語は、それぞれ、前記成分Ｘを実質的に含まないガラスを指し、すなわち、このような成分は、せいぜい不純物または汚染物としてガラス中に存在することもあるが、個々の成分としてガラス組成に添加されることはない。これは、成分Ｘが必須量だけ添加されないことを意味する。本発明による非必須量は、１００ｐｐｍ未満、好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の量である。好ましくは、本明細書に記載されるガラスは、本明細書で言及されていない成分を実質的に含まない。
【００８８】
一実施形態では、飲用器具に使用されるガラスは、以下の組成を、次の重量パーセントで有する：
【表２】
2020100547.tif 000006
【００８９】
一実施形態では、飲用器具に使用されるガラスは、以下の組成を、次の重量パーセントで有する：
【表３】
2020100547.tif 000007
【００９０】
一実施形態では、飲用器具に使用されるガラスは、以下の組成を、次の重量パーセントで有する：
【表４】
2020100547.tif 000008
【００９１】
一実施形態では、飲用器具に使用されるガラスは、以下の組成を、次の重量パーセントで有する：
【表５】
2020100547.tif 000009
【００９２】
飲用器具の製造方法
本発明は、以下に記載する本発明の飲用器具の製造方法も含まれる。
【００９３】
本発明には、本発明による飲用器具の製造方法であって、
ａ）壁の望ましいガラスの原料の組成物を供給する工程、
ｂ）組成物を溶融してガラス溶融物を形成する工程、
ｃ）ガラス溶融物からガラス管を製造する工程、
ｄ）ガラス管から飲用器具の壁を形成する工程
を含み、
ここで、前記方法は、物理強化および／または化学強化によりガラスを強化する追加の工程を含む、製造方法も含まれる。ガラス管の製造には、溶融物からガラス管を引抜くこと、例えば、ダナー（Danner）法、ベロ（Vello）法、またはダウンドロー（Ａ−Ｚｕｇ）法を使用することが含まれ得る。この方法には、飲用器具および／またはガラス管の少なくとも１つの表面を少なくとも１つのコーティング層でコーティングすることが含まれ得る。
【００９４】
飲用器具の壁を形成する工程中に、ガラス管は、本発明の飲用器具を得るために必要な所望の長さ、例えば５０〜８００ｍｍの範囲の断片に切断され得る。切断後、ガラス管の一方または両方の端面、すなわち第１および第２の開口部が、火炎研磨され得る。研磨後、ガラス管は、アニールされ得る。
【００９５】
化学強化のため、ガラスは、塩浴に浸され得る。塩浴は、ナトリウム塩および／またはカリウム塩を含有し得る。塩浴用の塩は、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓの硝酸塩、硫酸塩もしくは塩化物塩、またはそれらのうち１種以上の混合物を含み得る。好ましい塩は、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｋ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、またはそれらの組み合わせである。ＮａＯＨ、ＫＯＨおよび他のナトリウム塩またはカリウム塩などの添加剤も、化学強化中のイオン交換の速度、ＣＳおよびＤｏＬをより良く制御するために使用され得る。一実施形態では、塩浴は、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＣｓＮＯ３またはそれらの混合物を含む。
【００９６】
化学強化中の温度は、３２０℃〜７００℃、３５０℃〜５００℃、または３８０℃〜４５０℃の範囲であり得る。強化温度が非常に低い場合、強化率は低くなる。したがって、化学強化は、好ましくは、３２０℃を上回る、より好ましくは３５０℃を上回る、より好ましくは３８０℃を上回る、より好ましくは少なくとも４００℃を上回る温度で行われる。しかしながら、非常に高い温度は、強い圧縮応力の緩和および低い圧縮応力をもたらし得るので、強化温度はあまり高くすべきではない。好ましくは、化学強化は、５００℃未満、より好ましくは４５０℃未満の温度で行われる。
【００９７】
化学強化の時間は、５分〜４８時間、１０分〜２０時間、３０分〜１６時間、または６０分〜１０時間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、化学強化の時間は、０．５〜１６時間である。化学強化は、単一の工程または複数の工程、特に２つの工程で行われ得る。強化時間が非常に短い場合、得られるＤｏＬは、非常に低くなり得る。強化時間が非常に長い場合、ＣＳは、非常に強く緩和され得る。多段階強化手順における各強化工程の時間は、好ましくは０．０５〜１５時間、より好ましくは０．２〜１０時間、より好ましくは０．５〜６時間、より好ましくは１〜４時間である。化学強化の合計時間、特に２つ以上の別々の強化工程の時間の合計は、好ましくは０．０１〜２０時間、より好ましくは０．２〜２０時間、より好ましくは０．５〜１５時間、より好ましくは１〜１０時間、より好ましくは１．５〜８．５時間である。
【００９８】
いくつかの実施形態では、ガラスは、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の混合物で化学強化される。一実施形態では、混合物は、５０モル％未満のＮａＮＯ３、３０モル％未満のＮａＮＯ３、２０モル％未満のＮａＮＯ３、１０モル％未満のＮａＮＯ３、または５モル％未満のＮａＮＯ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、ＫＮＯ３およびＣｓＮＯ３の混合物で化学強化される。一実施形態では、混合物は、５０モル％未満のＣｓＮＯ３、３０モル％未満のＣｓＮＯ３、２０モル％未満のＣｓＮＯ３、１０モル％未満のＣｓＮＯ３、または５モル％未満のＣｓＮＯ３を含む。残りは、ＫＮＯ３であり得る。
【００９９】
ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の双方を用いる化学強化は、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の混合物を使用するか、または実質的に純粋なＮａＮＯ３および実質的に純粋なＫＮＯ３を用いて個別の強化工程を実行することにより行われ得る。ガラスがＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の混合物で化学強化される実施形態でも、好ましくは２つの別個の連続的な強化工程が行われる。好ましくは、第２の強化工程に使用される混合物中のＫＮＯ３の割合は、第１の強化工程に使用される混合物中のＫＮＯ３の割合よりも高い。化学強化は、より良い強化性能を達成するために、さまざまな濃度のアルカリ金属イオンを含む塩浴での多段階を含み得る。
【０１００】
強化は、上記の塩の溶融塩浴にガラスを浸漬するか、または上記のイオン、例えば、カリウムイオンおよび／または他のアルカリ金属イオンを含むペーストでガラスを覆い、一定時間、高温に加熱することによって行われ得る。塩浴またはペースト中のイオン半径が大きいアルカリ金属イオンは、ガラス製品中の半径が小さいアルカリ金属イオンと交換し、イオン交換により表面圧縮応力が形成される。
【０１０１】
本発明の化学強化された飲用器具は、本発明の飲用器具の少なくとも壁を化学強化することによって得ることができる。強化プロセスは、飲用器具、ガラス管、ガラス壁、または任意の中間ガラス製品を、上記の塩浴に部分的にまたは完全に浸漬するか、または塩ペーストにさらすことによって行われ得る。塩浴中の一価イオンは、ガラス内部のアルカリイオンよりも半径が大きい。ガラス網目でより大きなイオンが圧迫されるため、イオン交換後にガラスへの圧縮応力が蓄積される。イオン交換後、ガラスの強度および柔軟性が、驚くほど改善される。さらに、化学強化によって誘発される圧縮応力は、飲用器具の引掻き抵抗性を高め得る。引掻きは、ガラス表面の機械的および化学的耐久性ならびに光学的外観の双方に影響するので、引掻き抵抗性の向上は、特に飲用器具に適している。
【０１０２】
化学強化後、ガラス管は、塩浴から取り出され、水で洗浄され、乾燥される。圧縮応力層は、強化ガラス管の外面および／または内面上に形成される。これに対応して、引張応力が、ガラス管壁のコア部分に形成される。
【０１０３】
さらに、または化学強化の代替として、ガラスに、物理強化を施すことができる。いくつかの実施形態では、ガラス管は、物理強化される。ガラス管は、短い長さ、すなわち、１００〜４００ｍｍに切断され得る。次に、短いガラス管の２つの端面が、火炎研磨され得る。壁厚さが３ｍｍを超えると、短いガラス管は、物理強化され得る。ガラス管を炉に入れ、変態温度より高く加熱し、数分間保持し、その後、その表面をスプレー冷却空気で急速に冷却すると、外面および内面の双方に圧縮応力層が生じる。
【０１０４】
飲用器具およびキットの使用
本発明はまた、飲料を含む流体を摂取するための、および／または医薬用途での飲用器具の使用も含む。本発明はまた、飲用器具の第２の開口部に吸引力を加えることにより、第１の開口部を通じて内腔に流体を引き込み、かつ第２の開口部から流体を引き出すことにより一定量の流体を摂取する工程を含む、飲用器具の使用方法も含む。液体は、温かい飲料または冷たい飲料であり得る。一実施形態では、前記流体は、水、茶、コーヒー、清涼飲料、ロングドリンク、カクテル、アルコール飲料またはノンアルコール飲料、スープ、スムージー、シェイク、および他の飲料からなる群から選択される。一実施形態では、飲用器具は、医薬組成物の投与に使用される。
【０１０５】
本発明は、キットオブパーツ（kit of parts）も含み、キットオブパーツは、本発明の少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の飲用器具および少なくとも１つの洗浄ブラシを含む。洗浄ブラシは、豚毛、プラスチック、ナイロン、または当業者によく知られている他の素材の毛を含み得る。洗浄ブラシは、１つ以上の飲用器具の内腔内に収まるサイズにされて、飲用器具の内腔をこすることができる。キットは、飲用器具の使用方法および／または洗浄方法に関する指示を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】図１は、飲用器具を示す。
【図２】図２は、飲用器具の壁の断面を示す。
【０１０７】
実施例
本発明によるガラス壁を有する例示的な飲用器具を製造し、いくつかの特性を測定した。試験したガラスの組成を、以下の第１表に（重量％で）示す。第１表に示した例はいずれも、強化ガラスの飲料器具であった。
【表６】
2020100547.tif 000010
【０１０８】
第２表は、飲用器具の例で実施された特定の試験の結果を示す。各実験を、本明細書に記載されているように実施した。別段の表示がない限り、実験を、ＤＩＮ１３４３に定義されている標準条件下で行った。
【０１０９】
Ｃ１は、本発明の飲用器具について説明した圧縮応力層のない比較例を示す。
【０１１０】
実施例のガラスを、外径６ｍｍ、壁厚１．１ｍｍ、長さ１，５００ｍｍの管状で得た。ガラス管を、約２００ｍｍの長さの短い管に切断した。火炎研磨プロセスを、短い管の２つの端面に適用した。次に、化学強化プロセスを、管に適用した。管を、４１０℃の温度で実質的に純粋なＫＮＯ３溶融塩浴に浸漬し、８時間保持した。化学強化後、強化ガラス管を水で洗浄し、乾燥させる。
【表７】
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【０１１１】
上記の組成は、ガラスで測定した最終的な組成である。当業者は、必要な原料を溶融してこれらのガラスを得る方法を知っている。
【０１１２】
実施例Ｅ１−化学強化
実施例のガラスＳ１を、外径６ｍｍ、壁厚１．１ｍｍ、長さ１，５００ｍｍの管状で得た。ガラス管を、約２００ｍｍの長さの短い管に切断した。火炎研磨プロセスを、短い管の２つの端面に適用した。次に、化学強化プロセスを、管に適用した。管を、４１０℃の温度で実質的に純粋なＫＮＯ３溶融塩浴に浸漬し、８時間保持した。化学強化後、強化ガラス管を水で洗浄し、乾燥させる。
【０１１３】
圧縮応力層の深さは、２３μｍであり、エネルギー分散分光法ＳＥＭ／ＥＤＳを備えた走査型電子顕微鏡で測定した。次に、機械的特性を評価した。前記強化された飲料器具の４点曲げ強さは、１．９３ＧＰａであった。ハンマー耐衝撃性試験の場合、重量５８．３ｇの小さなハンマーを適用し、強化された飲用器具の破損のない衝撃高さは、７４ｃｍであった。衝撃エネルギーは、０．４２Ｊである。強化された飲用器具を大理石の地面に自由に落下させることにより、大理石の落下抵抗試験を行う。地面の材料とは別に、破損のない落下高さは、落下時の飲用器具と地面との間の角度によっても決定される。水平、４５°および９０°の３種類の角度を使用した。この場合、落下高さは、３０ｃｍを上回った。耐熱性試験では、まず、強化された飲用器具を、室温から沸騰水に移して、３分間保持し、次に、沸騰水から氷水に移して、さらに３分間保持した。破損は、全耐熱性試験中に発生しなかった。
【０１１４】
実施例Ｅ２−化学強化
実施例のガラスＳ３を、外径９ｍｍ、壁厚１ｍｍ、長さ１，５００ｍｍの管状で得た。ガラス管を、約３００ｍｍの長さの短い管に切断した。火炎研磨プロセスを、短い管の２つの端面に適用した。次に、化学強化プロセスを、管に適用した。管を、４３０℃の温度で、９０重量％のＫＮＯ３と１０重量％のＮａＮＯ３との混合物の溶融塩浴中に浸漬し、１６時間保持した。化学強化後、強化ガラス管を水で洗浄し、乾燥させる。
【０１１５】
ＳＥＭ／ＥＤＳで測定した圧縮応力層の深さは、３３μｍであった。次に、機械的特性を評価した。４点曲げ強さは、１．３７ＧＰａである。ハンマー耐衝撃性試験の場合、重量５８．３ｇの小さなハンマーを適用し、強化された飲用器具の破損のない衝撃高さは、５３ｃｍであった。したがって、衝撃エネルギーは、０．３Ｊである。強化された飲用器具をエポキシの地面に自由に落下させることにより、エポキシの落下抵抗試験を行う。地面の材料とは別に、破損のない落下高さは、落下時の飲用器具と地面との間の角度によっても決定される。ここでは４５°を試験した。この場合、落下高さは、２００ｃｍを上回った。耐熱性試験では、まず、強化された飲用器具を、室温から沸騰水に移して、３分間保持し、次に、沸騰水から氷水に移して、さらに３分間保持した。破損は、全耐熱性試験中に発生しなかった。
【０１１６】
実施例Ｅ３−化学強化
アルミノシリケートである実施例のガラスＳ７を、外径５ｍｍ、壁厚０．７ｍｍ、長さ１，５００ｍｍの管状で得た。ガラス管を、約２００ｍｍの長さの短い管に切断した。火炎研磨プロセスを、短い管の２つの端面に適用した。次に、化学強化プロセスを、管に適用した。管を、３９０℃の温度で、実質的に純粋なＫＮＯ３の混合物の溶融塩浴中に浸漬し、４時間保持した。化学強化後、強化ガラス管を水で洗浄し、乾燥させる。
【０１１７】
ＳＥＭ／ＥＤＳで測定した圧縮応力層の深さは、２０μｍである。次に、機械的特性を評価する。４点曲げ強さは、２．５ＧＰａである。ハンマー耐衝撃性試験の場合、重量５８．３ｇの小さなハンマーを適用し、強化された飲用器具の破損のない衝撃高さは、９０ｃｍである。衝撃エネルギーは、０．５１Ｊである。強化された飲用器具を大理石の地面に自由に落下させることにより、大理石の落下試験を行った。地面の材料とは別に、破損のない落下高さは、落下時の飲用器具と地面との間の角度によっても決定される。ここでは、４５°の角度を使用した。この場合、落下高さは、５０ｃｍを上回った。耐熱性試験では、まず、強化された飲用器具を、室温から沸騰水に移して、３分間保持し、次に、沸騰水から氷水に移して、さらに３分間保持した。破損は、全耐熱性試験中に発生しなかった。
【０１１８】
実施例Ｅ４−化学強化
実施例のガラスＳ２を、外径６ｍｍ、壁厚１．１ｍｍ、長さ１，５００ｍｍの管状で得た。ガラス管を、約２００ｍｍの長さの短い管に切断した。火炎研磨プロセスを、短い管の２つの端面に適用した。次に、化学強化プロセスを、管に適用した。その後、化学強化プロセスを管に適用した。管を、４１０℃の温度で、実質的に純粋なＫＮＯ３の混合物の溶融塩浴中に浸漬し、１６時間保持した。化学強化後、強化ガラス管を水で洗浄し、乾燥させる。
【０１１９】
圧縮応力層の深さは、３０μｍである。化学強化なしの飲用器具と比較して、強化された飲用器具の４点曲げ強さは、３倍向上して１．７ＧＰａになり；ハンマー耐衝撃性試験の破損のない衝撃高さは、５倍向上して７６ｃｍになり；大理石の落下試験における破損のない落下高さは、３０ｃｍ未満から５０ｃｍを超えるまで向上し、これは、飲用器具と大理石の地面との間の４５度の落下角度に相当する。
【０１２０】
第３表は、化学強化された実施例Ｅ１〜Ｅ４の結果をまとめたものである。
【表８】
2020100547.tif 000012
【０１２１】
実施例Ｅ５−物理強化
外径１５ｍｍ、壁厚４ｍｍ、長さ１，５００ｍｍのＳＣＨＯＴＴ  ＤＵＲＡＮ（登録商標）管を使用した。ガラス管を、長さ２００ｍｍの短い管に切断した。火炎研磨プロセスを、短い管、すなわち、強化されていないガラス管の２つの端面に適用する。次に、物理強化プロセスを、ガラス管に適用した。ガラス管を炉に入れ、２０℃／分の速度で６５０℃まで加熱し、５分間保持した。次に、ガラス管を炉から出し、５０℃／分の速度で冷却空気を吹き付けて室温まで冷却した。
【０１２２】
物理強化後、強化された飲料用具の機械的特性を評価した。４点曲げ強さは、５ＧＰａであった。ハンマー耐衝撃性試験の場合、重量５８．３ｇの小さなハンマーを適用し、強化ガラス管の破損のない衝撃高さは、１００ｃｍであった。強化された飲用器具を、大理石の地面に自由に落下させることにより、大理石の落下抵抗試験を行った。地面の材料とは別に、破損のない落下高さは、落下時のガラス管と地面との間の角度によっても決定される。水平、４５°および９０°の角度を試験した。この場合、落下高さは、９０ｃｍを上回った。耐熱性試験では、まず、強化された飲用器具を、室温から沸騰水に移して、３分間保持し、次に、沸騰水から氷水に移して、さらに３分間保持した。破損は、全耐熱性試験中に発生しなかった。
【０１２３】
実施例Ｅ６−物理強化
ＤＵＲＡＮ（登録商標）ガラス管は、物理強化の前後で大幅に改善された機械的性能を示した。ＤＵＲＡＮ（登録商標）ガラス管は、外径２０ｍｍ、壁厚５ｍｍおよび長さ２００ｍｍを有していた。物理強化プロセスを、ＤＵＲＡＮ（登録商標）ガラス管に適用し、５分間、６５０℃の温度にし、次いで急速に冷却した。未加工のＤＵＲＡＮ（登録商標）ガラス管と比較して、強化されたＤＵＲＡＮ（登録商標）ガラス管の４点曲げ強さは、３倍向上して５ＧＰａになり；ハンマー耐衝撃性試験の破損のない衝撃高さは、３倍向上して１００ｃｍになり；大理石の落下抵抗試験の破損のない落下高さは、５０ｃｍ未満から１００ｃｍを超えるまで向上し、これは、ガラス管と大理石の地面との間の４５度の落下角度に相当する。
【表９】
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【０１２４】
実施例Ｅ７〜Ｅ１１
すべてのガラス製品を化学強化した。ガラスは、実質的に純粋なＫＮＯ３で強化された、外径６ｍｍ、壁厚１．１ｍｍ、長さ２００ｍｍのソーダ石灰ガラスであった。
【表１０】
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【０１２５】
原材料と比較して、強化されたガラス管は、より優れた４ＰＢ性能を示した。破壊力および４ＰＢ強さが、大幅に向上した。未加工の管は、明確な破断点を有するいくつかの長い断片に分割された。化学強化された管は、破損時に表面の圧縮応力が解放されたため、小さな破片に分割された。未加工の管と比較して、強化された管は、大理石の落下に対してはるかに強い抵抗を示した。破損のない大理石の落下抵抗は、大幅に改善された。
【０１２６】
実施例Ｅ１２〜Ｅ１７
さらなる実施例を、以下のサンプルで実施した。
【表１１】
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【０１２７】
噛み込み性能試験を、４点曲げ試験と同じ試験機で行うが、ただし、荷重ヘッドを、それぞれ間隔幅４０ｍｍの底部支持体と位置合わせした。応力を、飲用器具が破損するまで増加させ、破損時の力を記録する。３０個のサンプルを、飲用器具の種類ごとに試験し、指定された値は平均値である。
【０１２８】
バーキーパー落下試験
バーキーパー落下試験を、サンプルＥ１２〜Ｅ１５で実施した。以下の表は、各サンプルの１５個の飲用器具のうち、いくつが所定の高さで破損しなかったかを示す。
【表１２】
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【０１２９】
バーキーパー落下試験は、飲用器具の使用中の典型的な負荷状況をシミュレートする。ガラスを、木製のテーブル上に置く。飲用器具を、垂直に対して５°の角度でガラスに落下させる。飲用器具を、所定の高さから１００回落下させ、次に高さを５０ｍｍ増やし、飲用器具をさらに１００回落下させる。読み取りの例：サンプルＥ１４による１５個の飲用器具のうち、１１個は、１００ｍｍの高さからガラスに１００回落下させても破損しなかった。
【０１３０】
理解できるように、化学強化は、飲用器具のバーキーパー落下試験の性能に非常に有益な効果をもたらした。アニールも、性能に非常に良い影響を与える。
【０１３１】
図面の詳細な説明
図１は、本発明の飲用器具１を示す。飲用器具１は、外面２および内面３を有し、内面３は、内腔８に向いている。内腔８は、壁１１に囲まれている。壁１１は、第２の開口部６および第１の開口部７を接続している。各開口部６、７は、内縁５、１０および外縁４、９を有する。
【０１３２】
図２は、本発明の飲用器具の壁１１の断面を示す。壁は、内部応力層２５、ならびに第１および第２の圧縮応力層２１、２２を有する。第１の圧縮応力層２１は、内腔８に隣接して配置されており、第１の深さ２３で終わる。第２の圧縮応力層２２は、外部環境２７に隣接して配置されており、第２の深さ２４で終わる。
【符号の説明】
【０１３３】
１  飲用器具、２  外面、３  内面、４  第２の開口部の外縁、５  第２の開口部の内縁、６  第２の開口部、７  第１の開口部、８  内腔、９  第１の開口部の外縁、１０  第１の開口部の内縁、１１  壁、２１  第１の圧縮応力層（ＣＳ１）、２２  第２の圧縮応力層（ＣＳ２）、２３  第１の深さ（ＤＣＬ１）、２４  第２の深さ（ＤＣＬ２）、２５  内部応力層、２７  外部環境
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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