具有改善的化学和机械耐久性的玻璃组合物制造技术

本发明专利技术所述的实施方式涉及化学和机械耐久玻璃组合物和由所述玻璃组合物形成的玻璃制品。在另一种实施方式中，玻璃组合物可包括：从约70摩尔％到约80摩尔％SiO2；从约3摩尔％到约13摩尔％碱土金属氧化物；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物。所述碱金属氧化物可包括大于约8摩尔％量的Na2O。比例Y:X可大于1，且玻璃组合物可不含硼和硼的化合物。在一些实施方式中，所述玻璃组合物还可不含磷和磷的化合物。由所述玻璃组合物形成的玻璃制品可至少具有根据DIN12116的S3级别的耐酸性、根据ISO695的至少A2级别的耐碱性、以及根据ISO720的HGA1型耐水解性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的化学和机械耐久性的玻璃组合物相关申请交叉参考本申请要求2011年10月25日提交的美国临时申请号No.61/551,163(代理人卷号No.SP11-240P)且标题为“具有改善的化学和机械耐久性的玻璃组合物”的优先权，该文的全部内容通过引用纳入本文。背景领域本专利技术总体涉及玻璃组合物，具体来说，涉及适用于药物包装的化学和机械耐久玻璃组合物。技术背景历史上，因为玻璃具有相对于其它材料的气密性、光学清晰度和优异的化学耐久性，已将玻璃用作药物包装的优选材料。具体来说，在药物包装中使用的玻璃必须具有足够的化学耐久性，从而不会影响药物包装中容纳的药物组合物的稳定性。具有合适的化学耐久性的玻璃，包括那些符合ASTM标准“1B型”的玻璃组合物，它们的化学耐久性久经考验。但是，把玻璃用于这些应用受到玻璃的机械性能的限制。具体来说，在制药工业中，玻璃破裂是终端用户关心的安全问题，因为破裂的包装和/或包装的内容物可能伤害终端用户。对于药物制造商，破裂是损失惨重的，因为灌装线中的破裂要求丢弃邻近的未破裂的容器，因为该容器可能包含来自破裂容器的碎片。破裂还可能要求灌装线减速或停车，降低生成效率。此外，破裂还可导致损失活性药物，导致成本增加。此外，非毁灭性的断裂(即，当玻璃有裂纹却没有破裂时)可能导致内容物失去它们的无菌性，这依次可能导致昂贵的产品召回。改善玻璃包装机械耐久性的方法之一是热学钢化该玻璃包装。热学钢化通过在成形后的快速冷却中产生表面压缩应力，来强化玻璃。对于具有平坦几何形貌(如窗户)的玻璃制品、厚度＞2毫米的玻璃制品和高热膨胀的玻璃组合物，这种技术非常可行。但是，药物玻璃包装通常具有复杂的几何形貌(小瓶、管状、安瓿瓶等)、薄的壁(～1-1.5毫米)，以及由低膨胀玻璃(30-55x10-7K-1)制备，使玻璃药物包装不适于通过热学钢化强化。化学钢化也通过引入表面压缩应力来强化玻璃。通过把制品浸没于熔盐浴中来引入应力。因为玻璃中的离子被熔盐中更大的离子取代，所以在玻璃的表面产生压缩应力。化学钢化的益处在于它可在复杂几何形貌、薄的样品上使用，且对玻璃基材的热膨胀特征相对不敏感。但是，对化学钢化具有中等敏感性(susceptibility)的玻璃组合物通常具有不良的化学耐久性，反之亦然。因此，存在对玻璃组合物的需求，所述玻璃组合物是化学耐久的且易于通过离子交换化学强化以用于药物包装和类似的应用。概述根据一种实施方式，玻璃组合物可包括：浓度大于约70摩尔％的SiO2和Y摩尔％的碱金属氧化物。所述碱金属氧化物可包括大于约8摩尔％量的Na2O。所述玻璃组合物可不含硼和硼的化合物。根据另一种实施方式，玻璃组合物可包括：大于约68摩尔％SiO2；X摩尔％Al2O3；Y摩尔％碱金属氧化物；以及B2O3。所述碱金属氧化物可包括大于约8摩尔％量的Na2O。比例(B2O3(摩尔％)/(Y摩尔％–X摩尔％)可大于0且小于0.3。还在其他实施方式中，玻璃制品可具有根据ISO719的HGB1型耐水解性。玻璃制品可包括大于约8摩尔％Na2O和小于约4摩尔％B2O3。还在其他实施方式中，玻璃药物包装可包括：大于约70摩尔％量的SiO2；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％的碱金属氧化物。所述碱金属氧化物可包括大于约8摩尔％量的Na2O。玻璃药物包装中B2O3的浓度(摩尔％)和(Y摩尔％–X摩尔％)的比例可小于0.3。玻璃药物包装也可具有根据ISO719的HGB1型耐水解性。在其他实施方式中，玻璃组合物可包括从约70摩尔％到约80摩尔％SiO2；从约3摩尔％到约13摩尔％碱土金属氧化物；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物。所述碱金属氧化物可包括大于约8摩尔％量的Na2O。比例Y:X可大于1，且玻璃组合物可不含硼和硼的化合物。还在另一种实施方式中，玻璃组合物可包括：从约72摩尔％到约78摩尔％SiO2；从约4摩尔％到约8摩尔％碱土金属氧化物；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物。碱土金属氧化物的量可大于或等于约4摩尔％且小于或等于约8摩尔％。碱金属氧化物可包括大于或等于约9摩尔％且小于或等于约15摩尔％量的Na2O。比例Y:X可大于1。所述玻璃组合物可不含硼和硼的化合物。还在另一种实施方式中，玻璃组合物可包括：从约68摩尔％到约80摩尔％SiO2；从约3摩尔％到约13摩尔％碱土金属氧化物；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物。所述碱金属氧化物可包括大于约8摩尔％量的Na2O。所述玻璃组合物还可包括B2O3。比例(B2O3(摩尔％)/(Y摩尔％–X摩尔％)可大于0且小于0.3，以及比例Y:X可大于1。在其他实施方式中，玻璃组合物可包括：从约70摩尔％到约80摩尔％SiO2；从约3摩尔％到约13摩尔％碱土金属氧化物；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物。碱金属氧化物可包括大于或等于约0.1摩尔％且小于或等于约1.0摩尔％量的CaO。X可以是大于或等于约2摩尔％且小于或等于约10摩尔％。碱金属氧化物可包括从约0.01摩尔％到约1.0摩尔％K2O。比例Y:X可大于1。所述玻璃组合物可不含硼和硼的化合物。还在其他实施方式中，玻璃组合物可包括：大于约70摩尔％且小于或等于约80摩尔％量的SiO2；从约3摩尔％到约13摩尔％碱土金属氧化物；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物。所述碱金属氧化物可包括大于约8摩尔％量的Na2O。玻璃组合物中B2O3的浓度(摩尔％)和(Y摩尔％–X摩尔％)的比例可小于0.3。比例Y:X可大于1。在另一种实施方式中，玻璃制品可具有根据ISO719的HGB1型耐水解性。玻璃制品的阀值扩散率在小于或等于450℃的温度下可大于约16微米2/小时。还在另一实施方式中，玻璃制品可具有根据ISO719的HGB1型耐水解性。玻璃制品还可具有压缩应力层，所述压缩应力层的层深度大于25微米且表面压缩应力大于或等于350MPa。可离子交换强化所述玻璃制品，且所述离子交换强化包括在熔盐浴中把玻璃制品于小于或等于450℃的温度下处理小于或等于5小时的时间。在以下的详细描述中提出了本专利技术的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。附图简述图1图形化地显示了专利技术性和比较性玻璃组合物中碱金属氧化物和氧化铝的比例(x轴)与应变点、退火点和软化点(y轴)之间的关系；图2图形化地显示了专利技术性和比较性玻璃组合物中碱金属氧化物和氧化铝的比例(x轴)与最大压缩应力和应力变化(y轴)之间的关系；图3图形化地显示了专利技术性和比较性玻璃组合物中碱金属氧化物和氧化铝的比例(x轴)与根据ISO720标准测定的耐水解性(y轴)之间的关系；图4图形化地显示了专利技术性和比较性玻璃组合物中的扩散率D(y轴)随比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃组合物，其包括：从约70摩尔％到约80摩尔％SiO2；从约3摩尔％到约13摩尔％碱土金属氧化物；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物，其中所述碱金属氧化物包括大于约8摩尔％量的Na2O，比例Y:X大于1，且所述玻璃组合物不含硼和硼的化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.25 US 61/551,1631.一种玻璃组合物，其包括：浓度大于74摩尔％的SiO2；碱土金属氧化物，所述碱土金属氧化物包括MgO和CaO，其中CaO以大于或等于0.1摩尔％且小于或等于1.0摩尔％的量存在，且以摩尔％计的CaO浓度占CaO浓度和MgO浓度之和的比例CaO/(CaO+MgO)小于或等于0.5；X摩尔％Al2O3；以及Y摩尔％碱金属氧化物，其中所述碱金属氧化物包括大于8摩尔％量的Na2O，比例Y:X大于1且小于或等于2，其中所述玻璃组合物不含硼和硼的化合物。2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，SiO2的浓度小于或等于80摩尔％。3.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，X大于或等于2摩尔％且小于或等于10摩尔％。4.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碱土金属氧化物以从3摩尔％到13摩尔％的量存在。5.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，比例Y:X大于或等于1.3且小于或等于2。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·丹尼尔森，S·E·德马蒂诺，M·A·德拉克，R·M·莫伦纳，S·帕尔，R·A·绍特，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US