JP7404782B2

JP7404782B2 - ガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法

Info

Publication number: JP7404782B2
Application number: JP2019199339A
Authority: JP
Inventors: 泰隆横山
Original assignee: Nipro Corp
Current assignee: Nipro Corp
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2023-12-26
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: JP2021070613A

Description

本発明は、アルカリ成分の溶出が少ないガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法に関する。

バイアルのようなガラス容器の原料として、化学的耐久性に優れたホウケイ酸ガラスが多く用いられている。ホウケイ酸ガラスは、ガラス管として成形されてガラス容器の原材料に供される。ホウケイ酸ガラス管よりバイアルを製造するには、高温の炎による加熱によってガラス管にバイアルの口部及び底部が成形される。ガラス管から底部が成形される工程において、ガラス管が加熱されることによりガラス管から揮発したアルカリ成分が、特に底部近傍の内面に凝縮して劣化層を生じる。このような劣化層から、バイアル中の医薬品などにアルカリ成分が溶出する。これに対して、欧米局方やＩＳＯ４８０２－１又はＩＳＯ４８０２－２では、アルカリ成分の溶出基準が定められている。

アルカリ成分の溶出を低下させる方法として、劣化層に存在するアルカリ成分と硫酸塩とを反応させて硫酸ソーダ（Ｎａ_２ＳＯ_４）とし、その硫酸ソーダを水洗により除去する硫安処理法や、バイアル内面をシリカ（ＳｉＯ_２）薄膜で覆う化学蒸着法（ＣＶＤ法）が知られている（特許文献１参照）。また、ガラス管から成形されたバイアルを回転させながら、バイアルの内面に生じた劣化層に対して、ポイントバーナーによる酸素‐ガス炎をファイアブラストすることによって、劣化層が除去されるためにアルカリ成分の溶出が低下されることが知られている（特許文献２，３参照）。

特公平６－７６２３３号公報国際公開第２００６／１２３６２１号公報特開２０１０－２６９９７３号公報

バイアルからアルカリ成分などが溶出することによって、バイアルに貯蔵された液体のｐＨが変化するなどの問題が生じる。したがって、バイアルは、ガラス内に含まれる物質が溶出しないものであることが望ましい。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラス容器又はガラス容器中間品からのアルカリ成分の溶出量を減少できる手段を提供することにある。

(1) 本発明に係るガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法は、ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含む。上記加熱工程における少なくとも冷却のときに、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に、加熱された金属材を配置する。

(2) 本発明に係るガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法は、ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含む。上記加熱工程において、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に金属材を配置して加熱した後、冷却する。

(3) 好ましくは、上記金属材は、シート形状である。

(4) 好ましくは、上記金属材は、アルミニウムを主成分とするものである。

(5) 好ましくは、上記ナトリウム濃度が１．３０ｐｐｍ以下である。

本発明によれば、ガラス容器又はガラス容器中間品からのアルカリ成分の溶出量を減少できる。

また、本発明によれば、金属材又は金属材に近接しているガラス容器最表面が正極の性質を帯び、表面に存在するナトリウムイオンやカルシウムイオン等のアルカリイオンが反発することで、ガラス中を移動することが原理として考えられる。

図１は、バイアル１０の成形工程を説明するための図である。図２は、バイアル１０の成形工程を説明するための図である。図３は、バイアル１０の加熱工程を説明するための図である。図４は、実施例１－８、及び比較例１－８におけるナトリウム溶出量（ｐｐｍ）を示す棒グラフである。図５は、実施例９－１４、及び比較例９－１１におけるナトリウム溶出量（ｐｐｍ)を示す棒グラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。

［バイアル１０］
図３に示されるように、バイアル１０は、使用に際して下側となる位置から順に底部１１、側面部１２及び口部１３を有し、内側に内部空間１４を有する容器である。バイアル１０は、底部１１において閉塞されている。バイアル１０は、口部１３の端部において開口する。口部１３の内径は、内部空間１４の内径より狭い。バイアル１０は、ガラス管２０が加熱加工されることにより成形される。バイアル１０は、例えば、医薬や、血液や細胞懸濁液などの生体試料、液剤などを保管などするために、これらを内部に貯留することのできる容器である。バイアルは、ガラス容器の一例であるが、ガラス容器としては、バイアルのほか、アンプル、シリンジなどが挙げられる。また、ガラス容器中間品とは、ガラス容器の成形工程の途中で得られるものであり、例えばバイアル１０の底部１１のみが形成されており口部１３が形成されていないものである。

ガラス管２０の主たる原料は、ホウケイ酸ガラスである。ホウケイ酸ガラスは、シリカ（ＳｉＯ_２）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化鉄、酸化バリウムなどの酸化物を主に含有する。

加熱工程において用いられる金属材の主成分としては、アルミニウム、ステンレス、鉄、白金、チタン、モリブデンなどであるが、好ましくはアルミニウム材である。金属材は、シート形状、粉末状、ウール状、コイル形状、ブロック形状、パイプ形状、ロッド形状などの形態が好ましく、バイアル１０の内部空間１４に収容可能であって、口部１３を通じて内部空間１４へ挿入しやすく、且つ内部空間１４から取り出しやすい形状であることが好ましい。また、バイアル１０の内部空間１４において、表面積が大きくなりやすいものが好ましい。これらのことから、シート形状若しくはパイプ形状であることが特に好ましい。

［バイアル１０の製造方法］
バイアル１０の製造方法は、バイアル成形工程及び加熱工程を含む。バイアル成形工程は、バイアル１０の形状をガラス管２０から加工して成形する工程である。加熱工程は、バイアル１０を加熱した後、冷却する工程である。

図１（Ａ）に示されるように、ガラス管２０を、その軸線方向が鉛直方向（図１における上下方向）となるように固定して、下端側にバーナー６１の炎を当ててガラス管２０を予備加熱する。そして、図１（Ｂ）に示されるように、予備加熱された下端側に成形治具６２を当てて口部１３を形成する。具体的には、成形治具６２によって、ガラス管２０の外径を狭めるようにガラス管２０の下端を絞り込む。

図２（Ａ）に示されるように、バーナー６１に対してガラス管２０が鉛直方向（図２における上下方向）へ相対移動されて、ガラス管２０に対してバーナー６１の炎が当てられる。このバーナー６１の炎によって、口部１３が形成されたガラス管２０の上端側が焼き切られると共に、焼き切られた箇所に底部１１が形成される。これにより、図２（Ｂ）に示されるように、口部１３及び底部１１を有する１個のバイアル１０が形成される。なお、この成形工程は、ガラス管２０の軸線方向が水平方向となるように固定されて行われてもよい。

成形工程において、ガラス管２０を構成するホウケイ酸ガラスからＮａＢＯ_２及び／又はＨＢＯ_２等のアルカリホウ酸塩が加熱により揮発する。揮発したアルカリホウ酸塩は、成形されたバイアル１０の内面１５における底部１１近傍で凝縮する。凝縮したアルカリホウ酸塩は、底部１１近傍のホウケイ酸ガラスと反応し、底部１１近傍の側面部１２に劣化層が生じる。劣化層において、アルカリ成分が溶出しやすい。

加熱工程において、バイアル１０は所定の温度まで加熱された後、冷却される。加熱工程は、成形工程によって成形されて室温まで冷却されていないバイアル１０に対して行われてもよいし、成形工程後に室温まで冷却されたり、日数が経過されたりしたバイアル１０に対して行われてもよい。バイアル１０の加熱は、例えば、加熱炉にバイアル１０が収容されて行われる。バイアル１０の加熱は、例えば、加熱炉内の保持温度が、４００℃から７００℃の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは、５７０℃から６８０℃の範囲内であり、特に好ましくは、６２５℃から６７５℃の範囲内である。加熱炉内を上記温度範囲に維持する時間は、１分間から６０分間の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは、５分間から４０分間の範囲内であり、特に好ましくは、１０分間から３０分間の範囲内である。

冷却は、例えば、加熱炉から取り出されたバイアル１０が室温（約２５℃）に放置されることにより行われる。アルミニウム材３０は、少なくとも、バイアル１０が冷却されるときに、図３に示されるように、バイアル１０の内部空間１４に配置される。アルミニウム材３０は、内部空間１４において底部１１及び側面部１２に接触しないように、口部１３から吊り下げ等されることが好ましい。内部空間１４にアルミニウム材３０が配置されたバイアル１０は、口部１３が開放されていても閉じられていてもよい。また、内部空間１４に配置されるアルミニウム材３０は、予め加熱されていることが好ましい。アルミニウム材３０の加熱温度は、４００℃から７００℃の範囲内であることが好ましくは、更に好ましくは、５７０℃から６８０℃の範囲内であり、特に好ましくは、６２５℃から６７５℃の範囲内である。

また、アルミニウム材３０は、バイアル１０を加熱するときに内部空間１４に配置していてもよい。この場合、内部空間１４にアルミニウム材３０が配置されたバイアル１０が加熱炉において加熱された後、加熱炉からアルミニウム材３０と共にバイアル１０が取り出されて室温で冷却される。

以下、本発明の実施例が示される。

［バイアル１０］
標準的な縦型成形機を用いて、ホウケイ酸ガラス製のガラス管２０を加熱して、底部１１の外径が２３ｍｍ、口部１３の内径が１２．５ｍｍ、全長が３５ｍｍ、内部空間１４における充填量が７．９ｍＬのバイアル１０を成形した。なお、成形されたバイアル１０は、加熱によるアニール処理を行っていない。

［実施例１－６］
成形したバイアル１０の内部空間１４に、０．１５ｇのアルミニウム箔を配置して、加熱炉（モトヤマ社製：ＳＫ－２０３０Ｄ）に入れて、保持温度を６２５℃又は６７５℃とし、バイアル１０を保持温度の加熱炉内に維持する時間を１０分間、２０分間、又は３０分間とした。加熱後のバイアル１０を室温（２５℃）に放置して室温まで冷却して実施例１～６に係る各バイアル１０を得た。

［実施例７－８］
加熱炉における保持時間を６２５℃又は６７５℃、維持時間を３０分間として、加熱炉に入れたバイアル１０の内部空間１４にはアルミニウム箔を配置せず、加熱炉から取り出して室温で冷却するときに、バイアル１０の内部空間１４に予め６２５℃又は６７５℃に加熱したアルミニウム箔を配置して冷却し、実施例７－８に係るバイアル１０を得た。

［実施例９－１７］
成形したバイアル１０の内部空間に配置するアルミニウム箔の重量を０．１５ｇ、０．３０ｇ、又は０．６０ｇとし、加熱炉における保持温度を６４０℃としたほかは、実施例１－３と同様にして実施例９－１７に係るバイアル１０を得た。

［比較例１－６］
加熱炉に入れるバイアル１０の内部空間１４にアルミニウム箔を配置していない点を除いて、実施例１－６と同じ保持温度、維持時間として比較例１－６に係るバイアル１０を得た。

［比較例７－８］
加熱炉における保持時間を６２５℃又は６７５℃、維持時間を３０分間として、加熱炉に入れたバイアル１０の内部空間１４にはアルミニウム箔を配置せず、加熱炉から取り出して室温で冷却するときに、バイアル１０の内部空間１４に室温に放置したアルミニウム箔を配置して冷却し、比較例７に係るバイアル１０を得た。

［比較例９－１１］
加熱炉における保持温度を６４０℃としたほかは、比較例１－３と同様にして比較例９－１１に係るバイアル１０を得た。

［メチレンブルー染色］
実施例１－６、及び比較例１－６のバイアル１０の内部空間１４に、０．１重量／重量％のメチレンブルー溶液を満たして２４時間静置した。次いで、バイアル１０の内部からメチレンブルー溶液を排出し、バイアル１０を蒸留水で洗浄した。洗浄したバイアル１０を、空気乾燥した。メチレンブルーは劣化層に吸着し、バイアル内表面の劣化層がメチレンブルーにより着色される。劣化層は、底部１１近傍の側面部１２に生じ易いので、各バイアル１０の底部１１付近の側面部１２を目視観察して、染色の有無を判定した。
その結果、比較例１－５に係る各バイアル１０の底部１１付近の側面部１２において染色が確認された。一方で、実施例１－６、及び比較例６に係る各バイアル１０の底部１１付近の側面部１２には染色が確認できなかった。

［ＧＤ－ＯＥＳ表面分析］
上記メチレンブルー染色による結果で、特に実施例１－６に係る各バイアル１０について底部１１付近の側面部１２における劣化領域の消失が示唆されたため、グロー放電発光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）により表面元素の分析を行った。各バイアルについて、底から３ｍｍ及び１６ｍｍの部分で切断し、リング状に切り出した。切り出したリング状のサンプルよりおおよそ、１３ｍｍ×１５ｍｍ程度のサンプルを作成し、当該サンプルをグロー放電発光分析装置（ＨＯＲＩＢＡ社製：型番ＧＤ－Ｐｒｏｆｉｌｅｒ２）で測定した。測定結果から、実施例１－６のサンプルにおいて表面近くの組成がケイ素リッチであることが確認された。

［ナトリウム溶出量］
実施例１－１７、及び比較例１－１１に係る各バイアル１０についてナトリウム溶出量を測定した。各バイアル１０内に、蒸留水７．９ｍＬを注入して、１２１℃で１時間加熱した後、原子吸光光度計（日立社製：ＺＡ３３００）にて、バイアル１０内の液中に含まれるナトリウム量（ｐｐｍ＝ｍｇ／Ｌ）を定量した。
実施例１－８、及び比較例１－８におけるナトリウム溶出量（ｐｐｍ）を図４に棒グラフで示し、実施例９－１７、及び比較例９－１１におけるナトリウム溶出量（ｐｐｍ)
を図５に棒グラフで示す。

表１に示されるように、実施例１－６に係る各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度は、加熱工程における条件が同じである比較例１－６に係る各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度と比較して低減されていた。
また、実施例７－８に係る各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度は、加熱工程における条件が同じであり、且つアルミ箔の予熱を行っていない比較例７－８に係る各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度と比較して低減されていた。
また、実施例２－６に係る各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度は、１．３０ｐｐｍ以下であり、また、欧州薬局方で定められた基準値に対して７０．０％以下であった。これに対して、比較例１－６に各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度は、１．３０ｐｐｍ以上であり、また、欧州薬局方で定められた基準値に対して７０．０％以下であった。
また、実施例９－１７に係る各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度は、加熱工程における条件が同じである比較例９－１１に係る各バイアル１０から溶出したナトリウム濃度と比較して低減されていた。

１０・・・バイアル
２０・・・ガラス管
３０・・・アルミニウム材

Claims

ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、
上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含み、
上記加熱工程における冷却のときに、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に、予め４００℃から７００℃の範囲内に加熱された金属材を配置するガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。
ホウケイ酸ガラスを原料とするガラス管からガラス容器又はガラス容器中間品を形成する成型工程と、
上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を加熱した後、冷却する加熱工程と、を含み、
上記加熱工程において、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に金属材を配置して４００℃から７００℃の範囲内に加熱した後、上記金属材が上記内部空間に配置された状態で上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を冷却するガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。
上記金属材は、シート形状である請求項１又は２に記載のガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。
上記金属材は、アルミニウムを主成分とするものである請求項１から３のいずれかに記載のガラス容器又はガラス容器の製造方法。
上記加熱工程後の上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品の内部空間に蒸留水７．９ｍＬを注入して、上記ガラス容器又は上記ガラス容器中間品を１２１℃で１時間加熱したときに、上記ガラス容器または上記ガラス容器中間品から溶出するナトリウム濃度が１．３０ｐｐｍ以下である請求項１から４のいずれかに記載のガラス容器又はガラス容器中間品の製造方法。