JPH11278868A - 中空内面被覆ガラス体の製造方法及び該ガラス体を形成するための半製品ガラス管 - Google Patents
中空内面被覆ガラス体の製造方法及び該ガラス体を形成するための半製品ガラス管Info
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- JPH11278868A JPH11278868A JP11010509A JP1050999A JPH11278868A JP H11278868 A JPH11278868 A JP H11278868A JP 11010509 A JP11010509 A JP 11010509A JP 1050999 A JP1050999 A JP 1050999A JP H11278868 A JPH11278868 A JP H11278868A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低融点材料から成る中空ガラス体の用途は多
数あるが、何れの場合も、ガラス体の内面の耐薬品性の
増大を要する。そこで、低融点ガラス材料から中空ガラ
ス体を製造する簡単で、経済的な方法を提供する。 【構成】 目的の中空ガラス体の半製品であるガラス管
の内面に、酸化物材料、好ましくはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ
３、ＴｉＯ２又はその混合物の被膜を、ガラス体を製作
するために要求される引き続く成形又は加工条件とガラ
ス体の耐薬品性要求条件に適応した被覆厚さに設け、次
いでこのガラス管から中空ガラスを製作する。被膜は好
ましくはＰＩＣＶＤ法により有利に形成される。ＰＩＣ
ＶＤ装置は、マイクロ波供給装置（７）を備える容器
（２）内にガラス管（１）を設置し、ガラス管内部をプ
ラズマ発生用ガス源（８）と反応ガス源（９）と連通す
る。
数あるが、何れの場合も、ガラス体の内面の耐薬品性の
増大を要する。そこで、低融点ガラス材料から中空ガラ
ス体を製造する簡単で、経済的な方法を提供する。 【構成】 目的の中空ガラス体の半製品であるガラス管
の内面に、酸化物材料、好ましくはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ
３、ＴｉＯ２又はその混合物の被膜を、ガラス体を製作
するために要求される引き続く成形又は加工条件とガラ
ス体の耐薬品性要求条件に適応した被覆厚さに設け、次
いでこのガラス管から中空ガラスを製作する。被膜は好
ましくはＰＩＣＶＤ法により有利に形成される。ＰＩＣ
ＶＤ装置は、マイクロ波供給装置（７）を備える容器
（２）内にガラス管（１）を設置し、ガラス管内部をプ
ラズマ発生用ガス源（８）と反応ガス源（９）と連通す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低融点ガラス材料から
成り、半製品又は中間製品として作用する中空内面被覆
ガラス体を製造する方法に関する。本発明はまた、低融
点ガラス材料から成り、半製品として作用し、薬品に対
する高い耐性又は不活性を有する内面被膜をもった中空
ガラス体を形成するためのガラス管に関する。
成り、半製品又は中間製品として作用する中空内面被覆
ガラス体を製造する方法に関する。本発明はまた、低融
点ガラス材料から成り、半製品として作用し、薬品に対
する高い耐性又は不活性を有する内面被膜をもった中空
ガラス体を形成するためのガラス管に関する。
【０００２】
【従来の技術】硼珪酸塩ガラスやカルシウム又はナトリ
ウムガラス等の低融点ガラス材料は周知のように、水又
は他の液体に接触して溶食する。
ウムガラス等の低融点ガラス材料は周知のように、水又
は他の液体に接触して溶食する。
【０００３】従って、この種の低融点ガラスから成るガ
ラス体、特にガラス管から形成される中空ガラス体は、
多くの用途に対し、耐薬品性を増大する必要がある。
ラス体、特にガラス管から形成される中空ガラス体は、
多くの用途に対し、耐薬品性を増大する必要がある。
【０００４】内面に耐薬品性の増大を要する中空ガラス
体は、例えば、次の用途に用いられるものである。 −化学プラント構造体、 −化学的反応性媒体の流量計、 −分析目的（例えば、ビュレット管、適定シリンダー
等）、 −特殊目的の試薬用ガラス、 −反応性媒体内測定電極の外装、 −照明目的、例えばハロゲン灯、 −放電灯、 −バイオテクノロジーリアクター用部品、 −医療容器（例えば、アンプル、瓶、注射器、円筒アン
プル等）。 後記の用途は特に有意である。
体は、例えば、次の用途に用いられるものである。 −化学プラント構造体、 −化学的反応性媒体の流量計、 −分析目的（例えば、ビュレット管、適定シリンダー
等）、 −特殊目的の試薬用ガラス、 −反応性媒体内測定電極の外装、 −照明目的、例えばハロゲン灯、 −放電灯、 −バイオテクノロジーリアクター用部品、 −医療容器（例えば、アンプル、瓶、注射器、円筒アン
プル等）。 後記の用途は特に有意である。
【０００５】耐薬品性が極めて高い中空ガラス体を形成
する半製品としてガラス管を、珪酸ガラス（石英ガラ
ス、ＳｉＯ２ガラス）から製造することは実に周知であ
る。しかしながら、これ等のガラス管は、ＳｉＯ２ガラ
スが高融点であるため、極めて高価である。更に、製造
されるこれ等のガラス体は光学的品質に限界があると共
に、量産にはあまり適しない。これ等のガラス管を成形
する場合、成形温度が極めて高く、成形が可能な温度間
隔が極めて小さいので、極めて特殊な装置でしか成形で
きない。
する半製品としてガラス管を、珪酸ガラス（石英ガラ
ス、ＳｉＯ２ガラス）から製造することは実に周知であ
る。しかしながら、これ等のガラス管は、ＳｉＯ２ガラ
スが高融点であるため、極めて高価である。更に、製造
されるこれ等のガラス体は光学的品質に限界があると共
に、量産にはあまり適しない。これ等のガラス管を成形
する場合、成形温度が極めて高く、成形が可能な温度間
隔が極めて小さいので、極めて特殊な装置でしか成形で
きない。
【０００６】このように、石英ガラスガラス管は充分な
品質が得られないと共に、量産には経済的でない。
品質が得られないと共に、量産には経済的でない。
【０００７】大型のガラス製品には、硼珪酸塩ガラスや
カルシウム−ナトリウムガラス等の低融点ガラスが主に
用いられる。これ等は管として経済的に成形し得、有利
である。
カルシウム−ナトリウムガラス等の低融点ガラスが主に
用いられる。これ等は管として経済的に成形し得、有利
である。
【０００８】例えば、これ等のガラスには以下のものが
ある：デュラン（Ｄｕｒａｎ（登録商標））−硼珪酸ガ
ラス（ショット（Ｓｈｏｔｔ）ガラス）、フィオラック
ス（Ｆｉｏｌａｘ（登録商標））クラール（Ｋｌａｒ）
（ショットガラス）、Ｆｉｏｌａｘ（登録商標）ｂｒａ
ｕｎ（ブラウン）（ショットガラス）及びキンブル（Ｋ
ｉｍｂｌｅ）Ｎ５１Ａ（Ｆａ．Ｋｉｍｂｌｅ）。ガラス
管状に製造されるこれ等のガラスの組成を、以下の表１
に示す。
ある：デュラン（Ｄｕｒａｎ（登録商標））−硼珪酸ガ
ラス（ショット（Ｓｈｏｔｔ）ガラス）、フィオラック
ス（Ｆｉｏｌａｘ（登録商標））クラール（Ｋｌａｒ）
（ショットガラス）、Ｆｉｏｌａｘ（登録商標）ｂｒａ
ｕｎ（ブラウン）（ショットガラス）及びキンブル（Ｋ
ｉｍｂｌｅ）Ｎ５１Ａ（Ｆａ．Ｋｉｍｂｌｅ）。ガラス
管状に製造されるこれ等のガラスの組成を、以下の表１
に示す。
【０００９】
【表１】 ＊１００％の残量は他の成分（Ｎｏ．１０及びＮｏ．１
１はＦｅ２Ｏ３及びＴｉＯ２で、併せて３．５％にな
る）から成る。
１はＦｅ２Ｏ３及びＴｉＯ２で、併せて３．５％にな
る）から成る。
【００１０】ガラス面を浸出する方法により、低融点ガ
ラスから成るこれ等のガラス管の耐薬品性を増大するこ
とは周知である。適当な反応性ガス（ＳＯ２、（Ｎ
Ｈ４）２ＳＯ４又はＨＣｌ）をまだ熱いガラス管に通す
と、表面が反応して、反応面でアルカリ成分が減少す
る。
ラスから成るこれ等のガラス管の耐薬品性を増大するこ
とは周知である。適当な反応性ガス（ＳＯ２、（Ｎ
Ｈ４）２ＳＯ４又はＨＣｌ）をまだ熱いガラス管に通す
と、表面が反応して、反応面でアルカリ成分が減少す
る。
【００１１】この種の脱アルカリ法は、例えば、Ｈ．
Ａ．Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ，ｅｔ ａｌ，Ｇｌａｓｔｅｃ
ｈ．Ｂｅｒ．５４，Ｎｒ．８，ｐｐ．２４７−２５６に
記載されている。この方法の欠点は、主に有毒なガスを
用いることで、この化学処理の後、ガラス面にこれ等の
反応性反応ガスの極微量が含まれ、ガラス面構造が損傷
し、表面積が増大し、表面の反応部が増大する。更に、
環境と作業者安全の観点からも、これ等の反応性ガスの
使用は好ましくない。提案されたガスの多くでは、腐食
性の副産物が生じ、金属装置部分に強く反応する。更
に、この種の浸出ガラスでは、成形又は成形中に多孔性
の損傷面から粒子が放出される。また浸出ガラス管を用
いる前に、反応性生物を除去する洗浄工程が必要とな
る。この洗浄工程は反応生成物の乾燥と廃棄を要するの
で、半製品ガラスの製造コストが増大する。
Ａ．Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ，ｅｔ ａｌ，Ｇｌａｓｔｅｃ
ｈ．Ｂｅｒ．５４，Ｎｒ．８，ｐｐ．２４７−２５６に
記載されている。この方法の欠点は、主に有毒なガスを
用いることで、この化学処理の後、ガラス面にこれ等の
反応性反応ガスの極微量が含まれ、ガラス面構造が損傷
し、表面積が増大し、表面の反応部が増大する。更に、
環境と作業者安全の観点からも、これ等の反応性ガスの
使用は好ましくない。提案されたガスの多くでは、腐食
性の副産物が生じ、金属装置部分に強く反応する。更
に、この種の浸出ガラスでは、成形又は成形中に多孔性
の損傷面から粒子が放出される。また浸出ガラス管を用
いる前に、反応性生物を除去する洗浄工程が必要とな
る。この洗浄工程は反応生成物の乾燥と廃棄を要するの
で、半製品ガラスの製造コストが増大する。
【００１２】米国特許第３３１４７７２号に記載されて
いように、フルオロ酸によるフッ素化によって低融点ガ
ラスを脱アルカリする方法もあるが、ここでも上記の方
法と同様の主な欠陥がある。
いように、フルオロ酸によるフッ素化によって低融点ガ
ラスを脱アルカリする方法もあるが、ここでも上記の方
法と同様の主な欠陥がある。
【００１３】脱アルカリ法の欠陥を回避するため、低融
点ガラスから、石英ガラス面と不活性度を同じくする二
酸化珪素（ＳｉＯ２）層が内面にあって、医薬材料の包
装装置として動作する管状ガラス容器を提供することが
知られている。Ｍ．Ｗａｌｔｈｅｒ，「石英表面のガラ
ス容器への非経口過敏薬の包装」Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔ
ｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｕｒｏｐｅ，Ｍａ
ｙ，１９９６，Ｖｏｌ．８，Ｎｒ．５，ｐｐ．２２−２
７参照。
点ガラスから、石英ガラス面と不活性度を同じくする二
酸化珪素（ＳｉＯ２）層が内面にあって、医薬材料の包
装装置として動作する管状ガラス容器を提供することが
知られている。Ｍ．Ｗａｌｔｈｅｒ，「石英表面のガラ
ス容器への非経口過敏薬の包装」Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔ
ｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｕｒｏｐｅ，Ｍａ
ｙ，１９９６，Ｖｏｌ．８，Ｎｒ．５，ｐｐ．２２−２
７参照。
【００１４】成形ガラス体の内面の被覆は、気相から酸
化物被膜を化学蒸着して、特に真空補助プラズマＣＶＤ
（ＰＥＣＶＤ＝プラズマ強化化学蒸着）法、特にパルス
化プラズマ（ＰＩＣＶＤ＝プラズマインパルス化学蒸
着）法を用いて生ずる。
化物被膜を化学蒸着して、特に真空補助プラズマＣＶＤ
（ＰＥＣＶＤ＝プラズマ強化化学蒸着）法、特にパルス
化プラズマ（ＰＩＣＶＤ＝プラズマインパルス化学蒸
着）法を用いて生ずる。
【００１５】特にプラスチックから成る中空体の内面を
被覆する、このＰＥＣＶＤ又はＰＩＣＶＤ法は、独国特
許公報ＤＥ１９６２９８７７及び文献：Ｍ．Ｗａｌｔｈ
ｅｒ，Ｍ．Ｈｅｍｍｉｎｇ，Ｍ．Ｓｐａｌｌｅｋ，ｉ
ｎ”Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄＣｏａｔｉｎｇ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ”８０，ｐｐ．２００−２０５（１９６
６）から知られている。
被覆する、このＰＥＣＶＤ又はＰＩＣＶＤ法は、独国特
許公報ＤＥ１９６２９８７７及び文献：Ｍ．Ｗａｌｔｈ
ｅｒ，Ｍ．Ｈｅｍｍｉｎｇ，Ｍ．Ｓｐａｌｌｅｋ，ｉ
ｎ”Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄＣｏａｔｉｎｇ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ”８０，ｐｐ．２００−２０５（１９６
６）から知られている。
【００１６】公知のケースでは（ＤＥ２９６０９９５８
Ｕ１）、個々のガラス容器を、その形状に適応する高コ
ストの被覆工程にかけなければならない。
Ｕ１）、個々のガラス容器を、その形状に適応する高コ
ストの被覆工程にかけなければならない。
【００１７】
【発明により解決されるべき課題】本発明の目的は、低
融点ガラス材料から中空ガラス体を製造する簡単で、経
済的な方法を提供することにある。
融点ガラス材料から中空ガラス体を製造する簡単で、経
済的な方法を提供することにある。
【００１８】本発明の他の目的は、発明の中空内面被覆
ガラス体を製造するための半製品ガラス管を提供するこ
とにある。
ガラス体を製造するための半製品ガラス管を提供するこ
とにある。
【００１９】
【課題を解決する手段、その作用・効果】以下により明
瞭になる他の目的は、低融点ガラス材料から成り、半製
品又は中間製品として作用するガラス管から中空で、内
面が被覆されたガラス体を製造する前記の方法において
達成される。
瞭になる他の目的は、低融点ガラス材料から成り、半製
品又は中間製品として作用するガラス管から中空で、内
面が被覆されたガラス体を製造する前記の方法において
達成される。
【００２０】本発明によれば、この方法は、以下の工
程、即ち、−半製品ガラス管の内面を酸化物材料で被覆
し、ガラス体を製作するために要求される引き続く成形
又は加工条件とガラス体の耐薬品性要求条件に適応した
被覆厚さの被膜をもった内面被膜を形成する工程と−上
記内面が被覆された半製品ガラス管からガラス体を製作
する工程を含む。
程、即ち、−半製品ガラス管の内面を酸化物材料で被覆
し、ガラス体を製作するために要求される引き続く成形
又は加工条件とガラス体の耐薬品性要求条件に適応した
被覆厚さの被膜をもった内面被膜を形成する工程と−上
記内面が被覆された半製品ガラス管からガラス体を製作
する工程を含む。
【００２１】ガラス体を製作するための、半製品又は中
間製品として作用する、本発明によるガラス管は内面
に、ガラス体を製作するのに要求される引く続く成形又
は加工条件とガラス体の耐薬品要求条件に被覆厚さが適
応した酸化物被膜が設けられる。
間製品として作用する、本発明によるガラス管は内面
に、ガラス体を製作するのに要求される引く続く成形又
は加工条件とガラス体の耐薬品要求条件に被覆厚さが適
応した酸化物被膜が設けられる。
【００２２】本発明の方法で作成されるガラス管は加工
又は成形工程後でも、耐薬品性が大幅に維持される。こ
れ等の加工又は成形工程は、ガラスの両端の挟搾、溶
融、成形を含むことができ、これ等の端部を相互に接
合、連結又は閉塞できるようにしても良い。
又は成形工程後でも、耐薬品性が大幅に維持される。こ
れ等の加工又は成形工程は、ガラスの両端の挟搾、溶
融、成形を含むことができ、これ等の端部を相互に接
合、連結又は閉塞できるようにしても良い。
【００２３】本発明は、高度に成形した中空ガラス体の
製造、即ちかかるガラス体の成形のみならず、成形性又
は加工性が比較的少ないかかるガラス体、例えば絞り又
は延伸工程等の熱間成形又は冷間成形により半製品から
製作され、端部のみがなお加工の必要が有る円筒体の製
造をも包括する。これ等のガラス体の例には、例えば独
国特許公報ＤＥ３９２４８３０Ａ１による注射器シリン
ダー、独国特許公報ＤＥ９４０４７５３．７Ｕ１による
試薬シリンダー、両端で開口し、二つのストッパーによ
り閉じられ、ニードル付属品が設けられる注射器シリン
ダー等が有る。
製造、即ちかかるガラス体の成形のみならず、成形性又
は加工性が比較的少ないかかるガラス体、例えば絞り又
は延伸工程等の熱間成形又は冷間成形により半製品から
製作され、端部のみがなお加工の必要が有る円筒体の製
造をも包括する。これ等のガラス体の例には、例えば独
国特許公報ＤＥ３９２４８３０Ａ１による注射器シリン
ダー、独国特許公報ＤＥ９４０４７５３．７Ｕ１による
試薬シリンダー、両端で開口し、二つのストッパーによ
り閉じられ、ニードル付属品が設けられる注射器シリン
ダー等が有る。
【００２４】本発明により、内部耐薬品性の増大したガ
ラス管であって、可能な成形工程の後、高い耐薬品性が
全システムの主要部分に与えられ、面積が比較的少ない
部分の耐薬品性を低いままにしたガラス管を作ることも
可能になる。その例示的用途には、バイオ技術で、媒体
を標準ガラス面に吸収させて用いるガラス管、容器から
の全イオン浸出が重要な役割を果たす（例えば、アルカ
リや他の金属イオンを分配する）医療目的の容器等が有
る。
ラス管であって、可能な成形工程の後、高い耐薬品性が
全システムの主要部分に与えられ、面積が比較的少ない
部分の耐薬品性を低いままにしたガラス管を作ることも
可能になる。その例示的用途には、バイオ技術で、媒体
を標準ガラス面に吸収させて用いるガラス管、容器から
の全イオン浸出が重要な役割を果たす（例えば、アルカ
リや他の金属イオンを分配する）医療目的の容器等が有
る。
【００２５】ガラス体を作製するための中間製品として
用いられる、比較的長いガラス管を加工工程で被覆する
場合、被膜は成形後、顕著に維持されるので、内面被覆
ガラス体を簡単、且つ経済的に作製することができる。
半製品とは、半ば完成された製品、即ち、原材料と完成
品の中間で、引き続いて別の仕上げ工程を行って得られ
る製品を云う。
用いられる、比較的長いガラス管を加工工程で被覆する
場合、被膜は成形後、顕著に維持されるので、内面被覆
ガラス体を簡単、且つ経済的に作製することができる。
半製品とは、半ば完成された製品、即ち、原材料と完成
品の中間で、引き続いて別の仕上げ工程を行って得られ
る製品を云う。
【００２６】ガラス管の内面を被覆する方法自体は、周
知である。これ等のガラス管は、例えば、光や情報を送
信する光ファイバーの予備成形物として用いられる。管
の内面に二つの異なる種のガラスを形成するが、管がフ
ァイバーとして延伸できるために、異種ガラスの熱特性
（軟化及び成形温度）と膨張係数は極めて類似するもの
でなければならない。
知である。これ等のガラス管は、例えば、光や情報を送
信する光ファイバーの予備成形物として用いられる。管
の内面に二つの異なる種のガラスを形成するが、管がフ
ァイバーとして延伸できるために、異種ガラスの熱特性
（軟化及び成形温度）と膨張係数は極めて類似するもの
でなければならない。
【００２７】しかしながら、公知のものでは、低融点ガ
ラス材料からなるガラス管は、ガラス内面の耐薬品性を
増大させる酸化物材料で内面被膜を構成した中空ガラス
体を成形又は形成するための半製品としては作用し得な
い。
ラス材料からなるガラス管は、ガラス内面の耐薬品性を
増大させる酸化物材料で内面被膜を構成した中空ガラス
体を成形又は形成するための半製品としては作用し得な
い。
【００２８】酸化物の被膜厚さは、加工又は成形条件及
び耐薬品性要求条件に調整される。これ等の両条件は、
厚い被膜は大きな耐薬品性を保証するが、良好な加工又
は成形を損なうか、妨げるので、或程度相互に干渉し合
う。被膜の要求される厚さの範囲を決定的に、具体的に
特定して云うことはできないが、被膜（被覆）厚さは実
行される特定の成形又は加工工程と、耐薬品性要求条件
に適合されなければならない。
び耐薬品性要求条件に調整される。これ等の両条件は、
厚い被膜は大きな耐薬品性を保証するが、良好な加工又
は成形を損なうか、妨げるので、或程度相互に干渉し合
う。被膜の要求される厚さの範囲を決定的に、具体的に
特定して云うことはできないが、被膜（被覆）厚さは実
行される特定の成形又は加工工程と、耐薬品性要求条件
に適合されなければならない。
【００２９】本発明の好ましい実施例によれば、一般的
な被膜厚さは１ｎｍから５００ｎｍ、或いは約１ｎｍか
ら５００ｎｍの範囲にある。被膜厚さはまた、被膜に選
ばれる材料にも依る。
な被膜厚さは１ｎｍから５００ｎｍ、或いは約１ｎｍか
ら５００ｎｍの範囲にある。被膜厚さはまた、被膜に選
ばれる材料にも依る。
【００３０】本発明の好ましい実施例によれば就中、次
の酸化物を被膜材料として用いることができる：ＳｉＯ
２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２又はそれらの混合物。
の酸化物を被膜材料として用いることができる：ＳｉＯ
２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２又はそれらの混合物。
【００３１】半製品ガラスパイプの内面を被覆するた
め、以下の方法が特に好ましい。 −液相から被覆するいくつかの方法（ゾル ゲル 被
覆）は、例えば、Ｈ．Ｂａｃｈ，Ｄ．Ｋｒａｕｓｅ，
”Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ｏｎ Ｇｌａｓｓ”，Ｓｐ
ｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ （１９９
７）に記載されている。 −過飽和溶液から沈澱するいくつかの方法が知られてい
る。 −パイプ状基体に用いると複雑になるが、直接法である
スパッターを用いることができる。 −半製品ガラス管を製作するのに、ＣＶＤ（化学蒸着）
法を有利に用いることができる。所謂熱ＣＶＤ法では、
被膜が高温（室温より高い温度）で生成される。周知の
延伸工程の後、ガラス管の直接製造中に、これ等の方法
を用いることができる。この目的のために、被覆ガスを
支持気（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ａｉｒ）又は送風気
（ｂｌｏｗｉｎｇ ａｉｒ）として用いる。ガラス管内
で被覆ガスは所定の温度範囲で分解し、その管内面に被
膜を形成する。勿論、ガラス管の製造とは無関係だが、
ガラス管の再加熱を要する、同様の適当な方法を用いて
も良い。引き続く加熱は、別の方法、例えば直接加熱、
レーザー等を用いる加熱により行うことができる。活性
被覆条件の賦活／生成のため、光放射を用いる場合に
は、被覆温度を低下することもできる。 −真空プラズマＣＶＤ法、所謂ＰＥＣＶＤ（プラズマ強
化（補助）化学蒸着）法を用いて被覆ガスから、気相か
ら酸化物被覆材料を有利に付着することができる。ＰＥ
ＣＶＤ法は、種々の文献に記載されている。低周波領域
（例えば、４０ｋＨｚ）、中間周波数領域（例えば、１
３．５６ＭＨｚ）からマイクロ波領域（２．４５ＧＨｚ
以上）までの異なるエネルギー入力を用いて、多様な具
体化が可能である。Ｇ．Ｊａｎｚｅｎ， ”Ｐｌａｓｍ
ａ−ｔｅｃｈｎｉｋ（プラズマ光学）”， Ｈｕｅｔｉ
ｇ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｙ，１９９２に
例が見いだされる。 −特に有利な好ましい実施例では、大型の被覆基体に極
めて高い均一性を提供する、所謂ＰＩＣＶＤ法（プラズ
マインパルスＣＶＤ法）を用いる。ＰＩＣＶＤ技術は、
独国特許公報ＤＥ４００８４０５Ｃ１、米国特許第５１
５４９４３号等の特許公報に記載されており、例えば、
プラスチック容器にバリアー層を生成するのに用いられ
る（独国特許公報 ＤＥ４４３８３５９Ａ１）。この技
術はパルス化プラズマを用い、夫々のガスから被膜を付
着する。
め、以下の方法が特に好ましい。 −液相から被覆するいくつかの方法（ゾル ゲル 被
覆）は、例えば、Ｈ．Ｂａｃｈ，Ｄ．Ｋｒａｕｓｅ，
”Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ｏｎ Ｇｌａｓｓ”，Ｓｐ
ｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ （１９９
７）に記載されている。 −過飽和溶液から沈澱するいくつかの方法が知られてい
る。 −パイプ状基体に用いると複雑になるが、直接法である
スパッターを用いることができる。 −半製品ガラス管を製作するのに、ＣＶＤ（化学蒸着）
法を有利に用いることができる。所謂熱ＣＶＤ法では、
被膜が高温（室温より高い温度）で生成される。周知の
延伸工程の後、ガラス管の直接製造中に、これ等の方法
を用いることができる。この目的のために、被覆ガスを
支持気（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ａｉｒ）又は送風気
（ｂｌｏｗｉｎｇ ａｉｒ）として用いる。ガラス管内
で被覆ガスは所定の温度範囲で分解し、その管内面に被
膜を形成する。勿論、ガラス管の製造とは無関係だが、
ガラス管の再加熱を要する、同様の適当な方法を用いて
も良い。引き続く加熱は、別の方法、例えば直接加熱、
レーザー等を用いる加熱により行うことができる。活性
被覆条件の賦活／生成のため、光放射を用いる場合に
は、被覆温度を低下することもできる。 −真空プラズマＣＶＤ法、所謂ＰＥＣＶＤ（プラズマ強
化（補助）化学蒸着）法を用いて被覆ガスから、気相か
ら酸化物被覆材料を有利に付着することができる。ＰＥ
ＣＶＤ法は、種々の文献に記載されている。低周波領域
（例えば、４０ｋＨｚ）、中間周波数領域（例えば、１
３．５６ＭＨｚ）からマイクロ波領域（２．４５ＧＨｚ
以上）までの異なるエネルギー入力を用いて、多様な具
体化が可能である。Ｇ．Ｊａｎｚｅｎ， ”Ｐｌａｓｍ
ａ−ｔｅｃｈｎｉｋ（プラズマ光学）”， Ｈｕｅｔｉ
ｇ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｙ，１９９２に
例が見いだされる。 −特に有利な好ましい実施例では、大型の被覆基体に極
めて高い均一性を提供する、所謂ＰＩＣＶＤ法（プラズ
マインパルスＣＶＤ法）を用いる。ＰＩＣＶＤ技術は、
独国特許公報ＤＥ４００８４０５Ｃ１、米国特許第５１
５４９４３号等の特許公報に記載されており、例えば、
プラスチック容器にバリアー層を生成するのに用いられ
る（独国特許公報 ＤＥ４４３８３５９Ａ１）。この技
術はパルス化プラズマを用い、夫々のガスから被膜を付
着する。
【００３２】
【実 施 例】以下、添付の図面を参照して好ましい実
施例を記載し、本発明の目的、特徴及び利点を詳細に例
示する。添付図面の単一図は、本発明の方法によりガラ
ス管を内面被覆する装置の断面図である。
施例を記載し、本発明の目的、特徴及び利点を詳細に例
示する。添付図面の単一図は、本発明の方法によりガラ
ス管を内面被覆する装置の断面図である。
【００３３】図に示された被覆装置は、ＰＩＣＶＤ法に
従って動作する。内面が被覆された中空のガラス体を製
作するために半製品又は中間製品として作用し、硼珪酸
塩又はカルシウム−ナトリウムガラス材料等の低融点ガ
ラス材料から成り、内側が被覆されるべきガラス管部１
は容器２内に、気密（ｖａｃｕｕｍ−ｔｉｇｈｔ）に保
持されている。
従って動作する。内面が被覆された中空のガラス体を製
作するために半製品又は中間製品として作用し、硼珪酸
塩又はカルシウム−ナトリウムガラス材料等の低融点ガ
ラス材料から成り、内側が被覆されるべきガラス管部１
は容器２内に、気密（ｖａｃｕｕｍ−ｔｉｇｈｔ）に保
持されている。
【００３４】図示の実施例では、ガラス管部１は長さが
１５００ｍｍで、内径が１２ｍｍである。
１５００ｍｍで、内径が１２ｍｍである。
【００３５】被覆されるべきガラス管部の長さは、用い
られる被覆装置の寸法に相応する。
られる被覆装置の寸法に相応する。
【００３６】ガラス管部１の内部は、ポンプ４とバルブ
５で構成される真空システムの一端に接続される。
５で構成される真空システムの一端に接続される。
【００３７】容器２を、電極（アンテナ）を備えるマイ
クロ波供給装置６が貫通する。適当なマイクロ波ブロッ
ク６ａ、６ｂを介してマイクロ波供給装置６の両端にマ
イクロ波放射がパルス状に加えられる。マイクロ波パル
スの持続時間は、０．１から１０ｍｓの範囲にある。
クロ波供給装置６が貫通する。適当なマイクロ波ブロッ
ク６ａ、６ｂを介してマイクロ波供給装置６の両端にマ
イクロ波放射がパルス状に加えられる。マイクロ波パル
スの持続時間は、０．１から１０ｍｓの範囲にある。
【００３８】ガラス管の内部は、その一端でガス供給装
置７に接続される。プラズマが点火されるガスは一般に
酸素で、このガス供給装置により質量流量調整器８を介
してガラス管の内部に導かれる。被膜の形成に要する他
のガス、反応ガスも、このガス供給装置により他の質量
流量調整器９を介してガラス管の内部に導かれる。
置７に接続される。プラズマが点火されるガスは一般に
酸素で、このガス供給装置により質量流量調整器８を介
してガラス管の内部に導かれる。被膜の形成に要する他
のガス、反応ガスも、このガス供給装置により他の質量
流量調整器９を介してガラス管の内部に導かれる。
【００３９】反応ガスは一般に、シロキサンのような金
属−有機物反応ガス、好ましくはヘキサメチルジシロキ
サン（ＨＭＤＳＯ）、テトラメチルジシロキサン、チタ
ニウムテトライソプロプオキシド（ｔｉｔａｎｉｕｍｔ
ｅｔｒａｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）（ＴＩＰＴ）又は
シラザン（ｓｉｌａｚａｎｅ）で、これよりガラス管１
の内側に被膜が、適当なパルス持続時間を選んで形成さ
れる。パルス持続時間は、付着被膜の組成にも影響する
付加的パラメタである。被覆プロセスは周知の仕方で、
図示しないプロセス制御により制御される。
属−有機物反応ガス、好ましくはヘキサメチルジシロキ
サン（ＨＭＤＳＯ）、テトラメチルジシロキサン、チタ
ニウムテトライソプロプオキシド（ｔｉｔａｎｉｕｍｔ
ｅｔｒａｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）（ＴＩＰＴ）又は
シラザン（ｓｉｌａｚａｎｅ）で、これよりガラス管１
の内側に被膜が、適当なパルス持続時間を選んで形成さ
れる。パルス持続時間は、付着被膜の組成にも影響する
付加的パラメタである。被覆プロセスは周知の仕方で、
図示しないプロセス制御により制御される。
【００４０】先ず、全管システムを排気し、次いでプロ
セス圧力を約１ミリバールになるように制御する。次い
で、酸素をシステムに、１３５標準立法単位の流量で導
通する。５秒後、マイクロ波供給装置の電極を介してガ
ラス管１の両側に、出力１ｋＷの２．４５ＧＨｚマイク
ロ波放射を入力する。これによりガラス管の１の内部で
プラズマが点火し、ガラス管は２５０℃の処理温度に加
熱される。この温度が達せられると、質量流５標準立法
単位の反応ガス、好ましくはＨＭＤＳＯが質量流調整器
９の制御下で供給され、酸素とＨＭＤＳＯの混合ガスが
ガラス管１の内部に在るようにする。こうして、１．５
ｋＷのマイクロ波は電極６によりガラス管１の内部のプ
ラズマ内に衝撃的に加えられ、反応ガスの分子が分解さ
れる。分解生成物は最近接する表面、ここでは被覆され
るべきガラス管に拡散し、やがて所望の被膜を形成す
る。次のパルスが点火されるまでの、１０〜１００ｍｓ
範囲にあるパルス間間隔内に、消費された反応ガスは真
空室から２サイクルモーターと同じ様式で排気部４，５
によって除去され、新しい反応ガスと酸素により置き換
えられる。
セス圧力を約１ミリバールになるように制御する。次い
で、酸素をシステムに、１３５標準立法単位の流量で導
通する。５秒後、マイクロ波供給装置の電極を介してガ
ラス管１の両側に、出力１ｋＷの２．４５ＧＨｚマイク
ロ波放射を入力する。これによりガラス管の１の内部で
プラズマが点火し、ガラス管は２５０℃の処理温度に加
熱される。この温度が達せられると、質量流５標準立法
単位の反応ガス、好ましくはＨＭＤＳＯが質量流調整器
９の制御下で供給され、酸素とＨＭＤＳＯの混合ガスが
ガラス管１の内部に在るようにする。こうして、１．５
ｋＷのマイクロ波は電極６によりガラス管１の内部のプ
ラズマ内に衝撃的に加えられ、反応ガスの分子が分解さ
れる。分解生成物は最近接する表面、ここでは被覆され
るべきガラス管に拡散し、やがて所望の被膜を形成す
る。次のパルスが点火されるまでの、１０〜１００ｍｓ
範囲にあるパルス間間隔内に、消費された反応ガスは真
空室から２サイクルモーターと同じ様式で排気部４，５
によって除去され、新しい反応ガスと酸素により置き換
えられる。
【００４１】斯くして、厚さ５ｎｍの被膜が２秒間で付
着される。
着される。
【００４２】被膜の特性は「パルス持続時間」と「反応
ガス濃度」に実質的に依存する。一般に、より硬い被膜
が低濃度と、不活性度のを実質的に増大する長いパルス
で付着される。高い濃度と短いパルスでは、より柔らか
い層が付着される。
ガス濃度」に実質的に依存する。一般に、より硬い被膜
が低濃度と、不活性度のを実質的に増大する長いパルス
で付着される。高い濃度と短いパルスでは、より柔らか
い層が付着される。
【００４３】基本的には、多層被膜を生成できる。更
に、第一の層に充分な厚さが得られると直ぐ、それを生
成するに要した反応ガスは第二の層の反応ガスと置換さ
れる。両層の間に不連続でなく、急でない遷移を生じる
ためには、一定の時間両反応ガスの混合物を装置に導入
すれば良い。均一な遷移のためには、第一の反応ガスの
割合を少なくし、同時に第二の反応ガスの割合をその公
称値まで連続的に増大すれば良い。
に、第一の層に充分な厚さが得られると直ぐ、それを生
成するに要した反応ガスは第二の層の反応ガスと置換さ
れる。両層の間に不連続でなく、急でない遷移を生じる
ためには、一定の時間両反応ガスの混合物を装置に導入
すれば良い。均一な遷移のためには、第一の反応ガスの
割合を少なくし、同時に第二の反応ガスの割合をその公
称値まで連続的に増大すれば良い。
【００４４】プラズマガス、又はプラズマを発生するガ
スとしての酸素に、更に又はその代わりに、アルゴン、
ヘリウム、水素又は窒素等の他の周知のプラズマ発生ガ
スを用いても良い。他のプラズマ発生ガスは、刊行物”
Ｐｌａｓｍａ−Ｔｅｃｈｎｉｋ （プラズマ工学），
ｂｙ Ｓｃｈａｄｅ， Ｖｅｒｌａｇ Ｔｅｃｈｎｉｋ
（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ），ＧｍｂＨ，
Ｂｅｒｌｉｎ，１９９０に記載されている。
スとしての酸素に、更に又はその代わりに、アルゴン、
ヘリウム、水素又は窒素等の他の周知のプラズマ発生ガ
スを用いても良い。他のプラズマ発生ガスは、刊行物”
Ｐｌａｓｍａ−Ｔｅｃｈｎｉｋ （プラズマ工学），
ｂｙ Ｓｃｈａｄｅ， Ｖｅｒｌａｇ Ｔｅｃｈｎｉｋ
（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ），ＧｍｂＨ，
Ｂｅｒｌｉｎ，１９９０に記載されている。
【００４５】例被膜厚さが０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ
及び５０ｎｍの４個のサンプルを、図示の装置で被覆時
間を変更して作製する。ガラス体としてアンプルを、被
覆された半製品ガラス管から形成する。被覆されていな
いサンプルを含む、未完成ガラス管サンプルと完成アン
プルを、蒸気によるオートクレーブ処理後、ＩＳＯ４８
０２，ＰａｒｔＩＩに従って、原子吸収分光分析を用い
てテストし、極限値を得た。
及び５０ｎｍの４個のサンプルを、図示の装置で被覆時
間を変更して作製する。ガラス体としてアンプルを、被
覆された半製品ガラス管から形成する。被覆されていな
いサンプルを含む、未完成ガラス管サンプルと完成アン
プルを、蒸気によるオートクレーブ処理後、ＩＳＯ４８
０２，ＰａｒｔＩＩに従って、原子吸収分光分析を用い
てテストし、極限値を得た。
【００４６】その結果、１時間後に浸出したＮａの量を
下の表２中、管体に付き欄２、アンプルに付き欄４に示
す。
下の表２中、管体に付き欄２、アンプルに付き欄４に示
す。
【００４７】未処理又は未完成管サンプルから成るアン
プルの加工性又は成形性を定量的に測定した。夫々の被
膜厚さに対する測定値を、表２の欄３に示す。これ等の
結果から、被膜厚さ５０ｎｍのガラス管は加工又は成形
が不能で、被膜厚さ５ｎｍのガラス管は加工性又は生成
性が悪く、アンプルを製作するには不充分であることが
分かる。
プルの加工性又は成形性を定量的に測定した。夫々の被
膜厚さに対する測定値を、表２の欄３に示す。これ等の
結果から、被膜厚さ５０ｎｍのガラス管は加工又は成形
が不能で、被膜厚さ５ｎｍのガラス管は加工性又は生成
性が悪く、アンプルを製作するには不充分であることが
分かる。
【００４８】
【表２】
【００４９】また、表２に示された結果から、被膜の遮
断作用は被膜厚さの増大と共に増大し、被膜が厚すぎる
と、アンプルを製作し得ないことが分かる。最小のナト
リウム浸出で最適の被膜厚さは、この被覆システムで
は、１ｎｍから５ｎｍの範囲にあることが期待される。
断作用は被膜厚さの増大と共に増大し、被膜が厚すぎる
と、アンプルを製作し得ないことが分かる。最小のナト
リウム浸出で最適の被膜厚さは、この被覆システムで
は、１ｎｍから５ｎｍの範囲にあることが期待される。
【００５０】以上、ガラス体を成形するための半製品と
しての内部が中空で被覆されたガラス体およびガラス管
の製法として本発明を例示、記載したが、本発明の精神
を逸脱せずに種々の修正及び変更をなし得るので、示さ
れた詳細は発明をそれに限定しようと意図するものでは
ない。要するに、以上の記載は本発明の要旨を、従来技
術の見地から本発明の一般的な又は特定の諸相の本質的
特性を相当に構成する特徴を省くことなく、現在の知識
を適用して種々の応用にそれを容易に適応し得る程度ま
で、完全に明示する。請求する対象は新規であり、それ
を本書の始めに設けた請求の範囲に記載する。
しての内部が中空で被覆されたガラス体およびガラス管
の製法として本発明を例示、記載したが、本発明の精神
を逸脱せずに種々の修正及び変更をなし得るので、示さ
れた詳細は発明をそれに限定しようと意図するものでは
ない。要するに、以上の記載は本発明の要旨を、従来技
術の見地から本発明の一般的な又は特定の諸相の本質的
特性を相当に構成する特徴を省くことなく、現在の知識
を適用して種々の応用にそれを容易に適応し得る程度ま
で、完全に明示する。請求する対象は新規であり、それ
を本書の始めに設けた請求の範囲に記載する。
【図１】本発明の方法によりガラス管を内面被覆する装
置の断面図である。
置の断面図である。
１…ガラス管、２…容器、４…ポンプ、５…バルブ、６
…マイクロ波供給装置、７…ガス供給装置、８，９…質
量流量調整器。
…マイクロ波供給装置、７…ガス供給装置、８，９…質
量流量調整器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル シュパレック ドイツ連邦共和国、デェー 55218 イン ゲルハイム、アム グラウエン シュタイ ン 12 (72)発明者 ブルクハルド ダニエルジーク ドイツ連邦共和国、デェー 55218 イン ゲルハイム、アウトンシュトラーセ 23 (72)発明者 マルティン ヘミング ドイツ連邦共和国、デェー 55442 シュ トルムベルク プファルベルク 14
Claims (15)
- 【請求項１】 低融点ガラス材料から成り、半製品又は
中間製品として作用するガラス管から、中空の内面が被
覆されたガラス体を製造する方法であって、 ａ）上記半製品として作用するガラス管の内面を、酸化
物材料で被覆して該内面に、上記ガラス体を製造するた
めに必要な成形又は加工条件と、該ガラス体の耐薬品性
要求条件とにより決定される所定の被覆厚さの内面被膜
を形成する工程と ｂ）工程ａ）で用意された内面被膜を有する上記ガラス
管から上記ガラス体を製作する工程を含んで成る方法。 - 【請求項２】 前記酸化物材料から成る被膜の厚さを、
約１ｎｍから５００ｎｍ、又は１ｎｍから５００ｎｍと
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記酸化物材料がＳｉＯ２、Ａｌ
２Ｏ３、ＴｉＯ２又はその混合物である請求項１に記載
の方法。 - 【請求項４】 前記内面の被覆を、ゾル−ゲル法によっ
て、又は前記酸化物材料で過飽和にされた過飽和溶液か
ら該酸化物材料を沈澱させることによって、液相から生
ずる請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記内面の被覆を、該内面に前記酸化物
材料をスパッターすることにより生ずる請求項１に記載
の方法。 - 【請求項６】 前記内面の被覆を、化学蒸着法により前
記酸化物材料を気相から化学蒸着させることによって生
ずる請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記蒸着を高温で生じる請求項６に記載
の方法。 - 【請求項８】 前記半製品として作用する前記ガラス管
を成形する延伸工程を更に含んで成り、該延伸工程の後
であるが、上記ガラス管の製造中に前記化学蒸着が生じ
る請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記半製品として作用する前記ガラス管
の製作後に前記化学蒸着を生じ、該ガラス管の製作後に
該ガラス管を加熱する工程を含んで成り、該加熱工程中
に上記化学蒸着が生じる請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 レーザー放射により前記ガラス管の前
記加熱を生じる請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記化学蒸着法は、気相から前記酸化
物材料を蒸着する真空プラズマＣＶＤ法である請求項６
に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記真空プラズマＣＶＤ法がパルス化
プラズマで、又はＰＩＣＶＤ方式により実施される請求
項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 低融点ガラス材料から成り、半製品又
は中間製品として作用し、耐薬品性を増大する内面被膜
が内面に被覆された中空内面被覆ガラス体を形成するガ
ラス管であって、該ガラス管は所定の内面と、該内面に
ある酸化物材料の被膜とを有し、上記ガラス体を製作す
るのに必要な成形又は加工条件と、該ガラス体の耐薬品
性要求条件により決定される所定の被覆厚さを上記被膜
が有するガラス管。 - 【請求項１４】 前記被膜の厚さが１ｎｍから５００ｎ
ｍ、又は約１ｎｍから５００ｎｍの範囲にある請求項１
３に記載のガラス体。 - 【請求項１５】 前記被膜の厚さが約１ｎｍから５ｎｍ
である請求項１３に記載のガラス体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19801861A DE19801861C2 (de) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Verfahren zum Herstellen eines hohlen, innenbeschichteten Glasformkörpers |
| DE19801861.4 | 1998-01-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11278868A true JPH11278868A (ja) | 1999-10-12 |
| JP4299392B2 JP4299392B2 (ja) | 2009-07-22 |
Family
ID=7855064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01050999A Expired - Lifetime JP4299392B2 (ja) | 1998-01-20 | 1999-01-19 | 中空内面被覆ガラス体の製造方法及び該ガラス体を形成するための半製品ガラス管 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6200658B1 (ja) |
| JP (1) | JP4299392B2 (ja) |
| DE (1) | DE19801861C2 (ja) |
| FR (1) | FR2773796B1 (ja) |
| IT (1) | IT1306994B1 (ja) |
Cited By (3)
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| JP2013502372A (ja) * | 2009-08-21 | 2013-01-24 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | 医薬品包装用の溶融石英チュービング |
| JP2022151858A (ja) * | 2021-03-25 | 2022-10-07 | ショット シュヴァイツ アー・ゲー | 品質評価のための試験方法および被覆された容器 |
| JP2024511154A (ja) * | 2021-03-25 | 2024-03-12 | ショット ファーマ アクチェンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト アウフ アクチェン | 医薬品用の容器 |
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| DE10035801B4 (de) | 2000-07-22 | 2008-04-03 | Schott Ag | Borosilicatglas hoher chemischer Beständigkeit und dessen Verwendungen |
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