(57)【要約】【課題】ＴｉＯ２やＬｉ２Ｏを多量に含有しなくても、化学的耐久性や加水分解抵抗性が良好であり、且つ作業点の低い医薬用ホウケイ酸ガラスを提供する。【解決手段】質量％でＳｉＯ２  ６５〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ３〜１８％、ＣａＯ  ０〜５％、ＢａＯ  ０．１〜２．０％未満、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜５％、ＺｒＯ２  ０．１〜７％含有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＳｉＯ２  ６５〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ３〜１８％、ＣａＯ  ０〜５％、ＢａＯ  ０．１〜２％未満、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜５％、ＺｒＯ２  ０．１〜７％含有することを特徴とする医薬容器用ホウケイ酸ガラス
【請求項２】
Ｌｉ２Ｏの含有量が質量％で０〜０．４％であることを特徴とする請求項１に記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
【請求項３】
ＴｉＯ２の含有量が質量％で０〜０．４％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
【請求項４】
ＤＩＮ１２１１６に準じた耐酸性試験において、面積あたりの質量減少量が１．３ｍｇ／ｄｍ２以下となることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
【請求項５】
ＩＳＯ６９５に準じた耐アルカリ性試験において、面積あたりの質量減少量が１２５ｍｇ／ｄｍ２以下となることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
【請求項６】
ＥＰ７．０に準じた加水分解抵抗性試験の粉末試験法において、単位ガラス質量当たりの０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の消費量が０．０３ｍＬ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
【請求項７】
１２３０℃以下の作業点を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
【請求項８】
１０５．５ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を有することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラス。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の医薬容器用ホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする医薬容器用ガラス管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイアル、アンプル等の管瓶用ガラスや注射器のシリンジに使用される医薬容器用ホウケイ酸ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイアル、アンプル等の医薬容器用ホウケイ酸ガラスには、下記に示すような特性が要求される。
（ａ）充填される薬液を汚染しないように化学的耐久性や加水分解抵抗性が高いこと
（ｂ）ガラス管の製造工程や、バイアル、アンプル等への加工時に、サーマルショックによる破損が生じ難いように低熱膨張であること
（ｃ）バイアル、アンプル等への加工が低温で行えるように、作業点が低いこと
（ｄ）ガラス管への成形時等に失透が生じないように、耐失透性が高いこと
これらの要求特性を満足する標準的な医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、構成成分として、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＮａＯ２、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＣａＯと少量の清澄剤を含有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６７１３号
【特許文献２】特許第４２１５１７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、充填される薬液の開発が進み、より薬効の高い薬液が使用されつつある。これに伴い、バイアルやアンプルを構成する医薬容器用ホウケイ酸ガラスには、従来以上に化学的耐久性や加水分解抵抗性の高いガラスが要求されている。
【０００５】
このような事情から、例えば特許文献１及び特許文献２では、化学的耐久性や加水分解抵抗性を向上させるためにＺｒＯ２を添加したガラスが提案されている。
【０００６】
しかし、ＺｒＯ２を多量に添加すると粘度が上昇し作業点が高くなる。そこで特許文献１では、ＴｉＯ２を添加することで粘度上昇を抑制している。しかし、ＴｉＯ２を多量に添加すると、生産コストの増加を招くだけでなく、ガラスが着色して可視域での透過率が低下するという問題を引き起こす。
【０００７】
また、特許文献２では、ガラスの粘度低下のためにＬｉ２Ｏを添加したガラスが提案されているが、これは生産コストの増加及び溶融時の耐火物侵食を引き起こす可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、ＴｉＯ２やＬｉ２Ｏを多量に含有しなくても、化学的耐久性や加水分解抵抗性が良好であり、且つ作業点の低い医薬容器用ホウケイ酸ガラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、質量％でＳｉＯ２  ６５〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ３〜１８％、ＣａＯ  ０〜５％、ＢａＯ  ０．１〜２％未満、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜５％、ＺｒＯ２  ０．１〜７％含有することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、ＺｒＯ２を含有することから、化学的耐久性や加水分解抵抗性の良好な医薬容器用ホウケイ酸ガラスを得ることができる。またＢａＯを必須成分として含有することから、作業点を１２３０℃以下とすることが容易になる。
【００１１】
本発明においては、Ｌｉ２Ｏの含有量が質量％で０〜０．４％であることが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、ガラス溶融時の耐火物浸食を効果的に防止できるとともに、原料コストを低減することが可能になる。
【００１３】
本発明においては、ＴｉＯ２の含有量が質量％で０〜０．４％であることが好ましい。
【００１４】
上記構成によれば、ガラスの着色を効果的に防止できるとともに、原料コストを低減することが可能になる。
【００１５】
本発明においては、ＤＩＮ（ドイツ工業規格）１２１１６に準じた耐酸性試験において、面積あたりの質量減少量が１．３ｍｇ／ｄｍ２以下となることが好ましい。
【００１６】
本発明においては、ＩＳＯ（国際標準化機構）６９５に準じた耐アルカリ性試験において、面積あたりの質量減少量が１２５ｍｇ／ｄｍ２以下となることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、ＥＰ（ヨーロッパ薬局方）７．０に準じた加水分解抵抗性試験の粉末試験法において、単位ガラス質量当たりの０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の消費量が０．０３ｍＬ以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明においては、１２３０℃以下の作業点を有することが好ましい。なお作業点とは、ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度である。
【００１９】
本発明においては、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を有することが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、ガラス管への成形時に失透が生じ難くなり、歩留まり良くガラス管を生産することができる。
【００２１】
本発明の医薬容器用ガラス管は、上記した医薬容器用ホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、各成分の組成範囲を上記のように限定した理由を述べる。なお以下の説明において、特に断りがない限り、％表示は質量％を意味する。
【００２３】
ＳｉＯ２はガラスネットワークを構成する元素の１つである。その含有量は６５〜７８％であり、好ましくは６５〜７６％、より好ましくは６７〜７４％である。ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると化学的耐久性が低下し、医薬容器用ホウケイ酸ガラスに求められる耐酸性を満たすことができない。一方、ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると液相粘度が低下し、製造工程で失透が起こりやすくなる。
【００２４】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの失透を抑制し、また化学的耐久性を向上させる成分である。その含有量は３〜１０％、好ましくは５〜１０％、より好ましくは５．５〜９％未満、さらに好ましくは５．７〜８％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると上記の効果が得られない。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎるとガラスの粘度が上昇し、目標とする作業点を得ることができない。
【００２５】
Ｂ２Ｏ３はガラスの融点を低下させるだけでなく、液相粘度を増加させ失透を抑制する効果を有する。さらに加水分解抵抗性の向上にも寄与することが知られている。そのため、Ｂ２Ｏ３の含有量は３〜１８％であり、好ましくは５．５〜１６％、より好ましくは１０．１〜１３％、さらに好ましくは１１〜１２．５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると溶融性が悪くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると加水分解抵抗性や化学的耐久性が低下する。
【００２６】
ＣａＯはガラスの溶解性を向上させ、化学的耐久性を向上させる効果がある。その含有量は０〜５％であり、好ましくは０〜３％、より好ましくは０〜２％である。ＣａＯ含有量が多過ぎるとガラスが失透し易くなり、また化学的耐久性が悪化する。
【００２７】
ＢａＯはガラスの粘度を低下させる効果がある。その含有量は０．１〜２％未満であり、好ましくは０．１〜１．９％、より好ましくは０．１〜０．５％である。ＢａＯの含有量が少な過ぎると、ガラスの粘度が増加し、目標とする作業点を得ることができない。また、ＢａＯの含有量が多過ぎると液相粘度が低下し、製造工程でガラスを失透させる可能性がある。
【００２８】
Ｎａ２ＯもＢａＯと同様にガラスの粘度を低下させる効果がある。Ｎａ２Ｏの含有量は０〜１０％であり、好ましくは３〜１０％、より好ましくは５〜８％である。Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると線熱膨張係数が大幅に増加して耐熱衝撃性が悪化する。
【００２９】
Ｋ２ＯもＢａＯやＮａ２Ｏと同様にガラスの粘度を低下させる効果がある。Ｋ２Ｏの含有量は０〜５％であり、より好ましくは０〜３％である。Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると線熱膨張係数が大幅に増加して耐熱衝撃性が悪化する。
【００３０】
ＺｒＯ２は化学的耐久性及び加水分解抵抗性を向上させる効果がある。ＺｒＯ２の含有量は０．１〜７％であり、好ましくは０．５１〜７％、より好ましくは１〜５％である。ＺｒＯ２の含有量が少な過ぎると化学的耐久性、特に耐アルカリ性を向上させることができず、加水分解抵抗性の改善も望めない。一方、ＺｒＯ２の含有量が多過ぎるとガラスの粘度が大幅に上昇し、１２３０℃以下の作業点を得ることが困難になる。また製造工程でガラスを失透させる可能性がある。
【００３１】
また本発明においては、上記以外にも種々の成分を添加することが可能である。
【００３２】
例えば清澄剤としてＣｌ、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｎａ２ＳＯ４等を一種以上含有しても良い。これらの清澄剤の含有量の合計は３％以下であり、好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以下である。またこれらの清澄剤の中では、溶融温度と人体への害が少ないという理由からＣｌを使用することが好ましい。Ｃｌを使用する場合、その含有量は３％以下、特に０．１〜１％であることが好ましい。
【００３３】
また少量であればＬｉ２ＯやＴｉＯ２を添加することも可能である。
【００３４】
Ｌｉ２ＯはＢａＯと同様にガラスの粘度を低下させ、また線熱膨張係数を増加させる効果がある。しかしＬｉ２Ｏを添加するとガラス溶融時に耐火物を侵食し易くなる。また生産コストの増加に繋がる。そのためＬｉ２Ｏの含有量は０〜０．４％、０〜０．１％未満、０〜０．０５％、特に０〜０．０１％とすることが好ましく、特段の事情がなければＬｉ２Ｏ以外の他のアルカリ酸化物を使用することが望ましい。
【００３５】
ＴｉＯ２はガラスの粘度を低下させる効果がある。しかし、紫外域に吸収波長を有するため、過度の添加はガラスを着色し可視域での透過率を低下させる。そのため、ＴｉＯ２の含有量は０〜０．４％、０〜０．１％未満、特に０〜０．０５％未満とすることが望ましい。
【００３６】
また本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、以下の特性を有することが好ましい。
【００３７】
ＤＩＮ１２１１６に準じた耐酸性試験において、単位面積あたりの質量減少量が１．３ｍｇ／ｄｍ２以下、特に１．２ｍｇ／ｄｍ２であることが好ましい。質量減少量が１．３ｍｇ／ｄｍ２より大きくなると、アンプルやバイアルなどの瓶容器を作製し、薬液を充填、保存した際、ガラス成分の溶出量が大幅に増加して薬液成分の変質を引き起こす恐れがある。
【００３８】
ＩＳＯ６９５に準じた耐アルカリ性試験において、単位面積あたりの質量減少量が１２５ｍｇ／ｄｍ２以下、特に１２１ｍｇ／ｄｍ２であることが好ましい。質量減少量が１２５ｍｇ／ｄｍ２より大きくなると、アンプルやバイアルなどの瓶容器を作製し、薬液を充填、保存した際、ガラス成分の溶出量が大幅に増加して薬液成分の変質を引き起こす恐れがある。
【００３９】
ＥＰ７．０に準じた加水分解抵抗性試験の粉末試験法において、単位ガラス質量当たりの０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の消費量は０．０５ｍＬ以下、特に０．０３ｍＬ以下であることが好ましい。塩酸消費量が０．１ｍＬより大きくなると、アンプルやバイアルなどの瓶容器を作成し、薬液を充填、保存した際、ガラス成分特にアルカリ成分の溶出が大幅に増加して薬液成分の変質を引き起こす恐れがある。
【００４０】
作業点は１２３０℃以下、特に１２２０℃以下であることが好ましい。作業点が高いと、ガラス管からアンプルやバイアル等のガラス容器を作製する際の加工温度が高くなり、ガラス中のアルカリ成分の蒸発量が著しく増加する。蒸発したアルカリ成分はガラス容器の内表面に付着し、薬液の保存中や薬液充填後のオートクレーブ処理時に溶出し、薬液成分の変質や薬液のｐＨ上昇などを引き起こす原因となる。
【００４１】
液相粘度は１０５．５ｄＰａ・ｓ以上であり、好ましくは１０６．０ｄＰａ・ｓ以上、より好ましくは１０６．４ｄＰａ・ｓ以上である。液相粘度が１０５．５ｄＰａ・ｓより低くなると、ダンナー法によるスリーブ成型時に失透が起こり易くなり、生産性が悪化する。
【００４２】
液相温度はガラスの失透性を評価する上で重要なパラメータである。液相温度が高いと生産工程や加工工程においてガラスの失透が起こりやすくなる。そのため、十分な耐失透性を備えた医薬容器用ホウケイ酸ガラスは、１０２０℃以下の液相温度を有することが好ましい。
【００４３】
線熱膨張係数はガラスの耐熱衝撃性において重要なパラメータである。ガラスが十分な耐熱衝撃性を得るためには、３０〜３８０℃の温度範囲において、５８×１０−７／℃以下、特に４８〜５４×１０−７／℃の線熱膨張係数を有することが好ましい。
【００４４】
次に本発明の医薬容器用ガラス管を製造する方法を説明する。以下の説明は、ダンナー法を用いた例である。
【００４５】
先ず、上記のガラス組成になるように、ガラス原料を調合してガラスバッチを作製する。次いで、このガラスバッチを１５５０〜１７００℃の溶融窯に連続投入して溶融、清澄した後、得られた溶融ガラスを回転する耐火物上に巻きつけながら、耐火物先端部からエアを吹き出しつつ、当該先端部からガラスを管状に引き出す。引き出した管状ガラスを所定の長さに切断して医薬容器用ガラス管を得る。このようにして得られたガラス管は、バイアルやアンプルの製造に供される。
【００４６】
なお、本発明の医薬容器用ガラス管は、ダンナー法に限らず、従来周知の任意の手法を用いて製造しても良い。例えば、ベロー法やダウンドロー法も本発明の医薬容器用ガラス管の製造方法として有効な方法である。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００４８】
表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜３）、表２は比較例（試料Ｎｏ．４、５）を示している。
【００４９】
【表１】
2014237562.tif 000002
【００５０】
【表２】
2014237562.tif 000003
【００５１】
各試料は以下のようにして調製した。
【００５２】
まずガラス建て５００ｇのバッチを調合し、白金坩堝を用いて１６５０℃で４時間溶融した。なお融液中の泡を除去するために、溶融中に攪拌２回を行った。溶融後、インゴットを作製し、測定に必要な形状に加工し、各種の評価に供した。
【００５３】
表から明らかなように、ＺｒＯ２を添加した実施例の各試料は、良好な化学的耐久性及び加水分解抵抗性を示した。また各試料とも１２３０℃以下の作業点を有していることが確認された。
【００５４】
なお線熱膨張係数の測定は、約５ｍｍφ×５０ｍｍのロッド状に成形したガラス試料を用い、自己示差熱膨張計により、３０〜３８０℃の温度範囲において行った。
【００５５】
歪点、徐冷点、軟化点及び作業点の測定はファイバーエロンゲーション法で行った。
【００５６】
液相温度の測定は、約１２０×２０×１０ｍｍの白金ボートに粉砕したガラス試料を充填し、線形の温度勾配を有する電気炉に２４時間投入した。その後、顕微鏡観察にて結晶析出箇所を特定し、結晶析出箇所に対応する温度を電気炉の温度勾配グラフから算出し、この温度を液相温度とした。
【００５７】
液相粘度の算出は、歪点、徐冷点、軟化点、作業点とＦｕｌｃｈｅｒの粘度計算式からガラスの粘度曲線を求め、この粘度曲線から液相温度におけるガラスの粘度を算出し、この粘度を液相粘度とした。
【００５８】
耐酸性試験は、試料表面積を５０ｃｍ２、溶出液である６ｍｏｌ／Ｌの塩酸の液量を８００ｍＬとし、ＤＩＮ１２１１６に準じて行った。詳細な試験手順は以下の通りである。まず全ての表面を鏡面研磨仕上げとした総表面積が５０ｃｍ２のガラス試料片を準備し、前処理として試料をフッ酸（４０質量％）と塩酸（２ｍｏｌ／Ｌ）を体積比で１：９となるように混合した溶液に浸漬し、１０分間マグネティックスターラーで攪拌した。次いで試料片を取出し、超純水中で２分間の超音波洗浄を３回行った後、エタノール中で１分間の超音波洗浄を２回行った。次に、試料片を１１０℃のオーブンの中で１時間乾燥させ、デシケーター内で３０分間冷却した。このようにして得られた試料片の質量ｍ１を精度±０．１ｍｇまで測定し、記録した。続いて石英ガラス製のビーカーに６ｍｏｌ／Ｌの塩酸８００ｍＬを入れ、電熱器を用いて沸騰するまで加熱し、白金線で吊した試料片を投入して６時間保持した。試験中の液量の減少を防ぐために、容器の蓋の開口部はガスケット及び冷却管で栓をした。その後、試料片を取り出し、超純水中で２分間の超音波洗浄を３回行った後、エタノール中で１分間の超音波洗浄を２回行った。さらに洗浄した試料片を１１０℃のオーブンの中で1時間乾燥し、デシケーター内で３０分間冷却した。このようにして処理した試料の質量片ｍ２を精度±０．１ｍｇまで測定し、記録した。最後に沸騰塩酸に投入する前後の試料の質量ｍ１、ｍ２ｍｇと試料の総表面積Ａｃｍ２から以下の式１によって単位面積当たりの質量減少量を算出し、耐酸性試験の測定値とした。
【００５９】
［式１］  単位面積当たりの質量減少量＝１００×（ｍ１−ｍ２）／２×Ａ
【００６０】
耐アルカリ性試験はＩＳＯ６９５に準じた方法で行った。詳細な試験手順は以下の通りである。まず全ての面を鏡面研磨仕上げとした総表面積が１５ｃｍ２のガラス試料片を準備し、前処理として試料をフッ酸（４０質量％）と塩酸（２ｍｏｌ／Ｌ）を体積比で１：９となるように混合した溶液に浸漬させ、１０分間マグネティックスターラーで攪拌した。次いで試料片を取出し、超純水中で２分間の超音波洗浄を３回行った後、エタノール中で１分間の超音波洗浄を２回行った。次に、試料を１１０℃のオーブンの中で１時間乾燥させ、デシケーター内で３０分間冷却した。このようにして得られた試料の質量ｍ１を精度±０．１ｍｇまで測定し、記録した。続いてステンレス製の容器に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液と０．５ｍｏｌ／Ｌの炭酸ナトリウム水溶液を体積比で１：１となるように混合した溶液を８００ｍＬ入れ、電熱器を用いて沸騰するまで加熱し、白金線で吊した試料片を投入して３時間保持した。試験中の液量の減少を防ぐために、容器の蓋の開口部はガスケット及び冷却管で栓をした。その後、試料片を取り出し、１ｍｏｌ／Ｌの塩酸５００ｍＬの入ったビーカーに３回浸漬した後、超純水中で２分間の超音波洗浄を３回行い、エタノール中で１分間の超音波洗浄を２回行った。さらに洗浄した試料片を１１０℃のオーブンの中で１時間乾燥し、デシケーター内で３０分間冷却した。このようにして処理した試料の質量ｍ２を精度±０．１ｍｇまで測定し、記録した。最後に沸騰溶液に投入する前後の試料の質量ｍ１、ｍ２ｍｇと試料の総表面積Ａｃｍ２から式１によって単位面積当たりの質量減少量を算出し、耐アルカリ性試験の測定値とした。
【００６１】
加水分解抵抗性試験は、アルミナ製の乳鉢と乳棒を用いて試料を粉砕し、ＥＰ７．０の粉末試験法に準じた方法で行った。詳細な試験手順は以下の通りである。試料の表面をエタノールで良く拭き、アルミナ製の乳鉢と乳棒で試料を粉砕した後、ステンレス製の目開き７１０μｍ、４２５μｍ、３００μｍの３つの篩を用いて分級した。篩に残ったものは再度粉砕し、同じ篩操作を行い、３００μｍの篩上に残った試料粉末を超純水で洗浄し、ビーカー等のガラス容器に投入した。その後、超純水を入れてかき混ぜ、上澄み液だけを流し出す操作を３回行った。その後、エタノールで同様の操作を２回行って試料粉末を洗浄し、１１０℃のオーブンで３０分間乾燥させ、デシケーター内で３０分間冷却した。得られた試料粉末を、電子天秤を用いて１０ｇ精度±０．０００１ｇで秤量し、２５０ｍＬのフラスコに入れ、超純水５０ｍＬを加えた。密栓後、フラスコをオートクレーブに入れて１２１℃、３０分間保持した。１００℃から１２１℃までは１℃／分で昇温し、１２１℃から１００℃までは２℃／分で降温した。９５℃まで冷却後、試料をコニカルビーカーに取り出した。３０ｍＬの超純水でフラスコ内を洗浄し、コニカルビーカーに流し入れる操作を３回行った。試験後の液にメチルレッドを約０．０５ｍＬ滴下後、０．０２ｍｏｌ／Ｌの塩酸で中和滴定を行い、塩酸の消費量を記録した。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の医薬容器用ホウケイ酸ガラス及び医薬容器用ガラス管は、バイアルやアンプル等の管瓶や注射器のシリンジといった医薬容器の材料として有用である。