具有改善的化学和机械耐久性的碱土金属铝硅酸盐玻璃组合物制造技术

本申请涉及具有改善的化学和机械耐久性的碱土金属铝硅酸盐玻璃组合物。本文公开了具有改善的化学和机械耐久性的碱土金属铝硅酸盐玻璃组合物，以及包括所述玻璃组合物的药物包装。在一种实施方式中，玻璃组合物包括从约67摩尔％到约75摩尔％SiO2；从约6摩尔％到约10摩尔％Al2O3；从约5摩尔％到约12摩尔％碱金属氧化物；以及从约9摩尔％到约15摩尔％的碱土金属氧化物。所述碱金属氧化物至少包括Na2O和K2O。所述玻璃组合物不含硼和硼的化合物，且易于进行离子交换，由此促进玻璃的化学强化，从而改善机械耐久性。

Alkaline earth metal aluminosilicate glass compositions with improved chemical and mechanical durability

This application relates to alkaline earth metal aluminosilicate glass compositions with improved chemical and mechanical durability. Alkaline earth metal aluminosilicate glass compositions with improved chemical and mechanical durability and pharmaceutical packaging including the glass compositions are disclosed. In one embodiment, glass compositions include alkali earth metal oxides ranging from about 67 moles% to about 75 moles% SiO 2, from about 6 moles% to about 10 moles% Al2O3, from about 5 moles% to about 12 moles%, and from about 9 moles% to about 15 moles%. The alkali metal oxides include at least Na2O and K2O. The glass composition does not contain boron and boron compounds, and is easy to carry out ion exchange, thereby promoting chemical strengthening of glass, thereby improving mechanical durability.

【技术实现步骤摘要】
具有改善的化学和机械耐久性的碱土金属铝硅酸盐玻璃组合物本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2012/061534，国际申请日为2012年10月24日，进入中国国家阶段的申请号为201280052382.1，专利技术名称为“具有改善的化学和机械耐久性的碱土金属铝硅酸盐玻璃组合物”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请交叉参考本申请根据35U.S.C.§119要求于2011年10月25日提交的的美国临时申请登记No.61/551,133的优先权，本申请以该文为基础，且该文的全部内容通过引用纳入本申请。背景领域本专利技术总体涉及玻璃组合物，具体来说，涉及不含硼和硼的化合物且适用于药物包装的化学耐久玻璃组合物。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“1a型”和“1b型”的玻璃组合物，它们的化学耐久性久经考验。尽管1a型和1b型玻璃组合物常用于药物包装中，它们的确遭受了一些不足。最严重的是这些玻璃进行相分离的趋势。具体来说，玻璃趋于在精细微观尺度上分离成碱土金属硼酸盐相和富二氧化硅相。这种相分离是在这种玻璃中报道的玻璃薄片和脱层现象的前体。第二个不足是1a型和1b型玻璃组合物中的碱金属和氧化铝水平较低，导致只有极小的离子交换和强化这些玻璃的能力。因此，由1a型和1b型药物玻璃制成的药物包装，对来自如冲击和刮擦等机械事件的耐受性不良。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：从约67摩尔％到约75摩尔％SiO2；从约6摩尔％到约10摩尔％Al2O3；从约5摩尔％到约12摩尔％碱金属氧化物；以及从约9摩尔％到约15摩尔％碱土金属氧化物。碱金属氧化物至少包括Na2O和K2O。所述玻璃组合物不含硼和硼的化合物，且易于进行离子交换，由此促进玻璃的化学强化，从而改善机械耐久性。在另一种实施方式中，玻璃组合物可包括从约67摩尔％到约75摩尔％SiO2；从约6摩尔％到约10摩尔％Al2O3；从约5摩尔％到约12摩尔％碱金属氧化物；以及从约9摩尔％到约15摩尔％的碱土金属氧化物。所述碱土金属氧化物包括SrO和BaO中的至少一种。所述玻璃组合物不含硼和硼的化合物，且易于进行离子交换，由此促进玻璃的化学强化，从而改善机械耐久性。还在另一种实施方式中，用于药物组合物的药物包装可包括玻璃组合物，该玻璃组合物可包括从约67摩尔％到约75摩尔％SiO2；从约6摩尔％到约10摩尔％Al2O3；从约5摩尔％到约12摩尔％碱金属氧化物；以及从约9摩尔％到约15摩尔％的碱土金属氧化物。碱金属氧化物至少包括Na2O和K2O。所述组合物不含硼和硼的化合物，且至少具有根据DIN12116的S3级别的耐酸性；根据ISO695的A1级别耐碱性；以及根据ISO720的HGA1型耐水解性。为了改善包装的机械耐久性，药物包装可以是离子交换强化的。在以下的详细描述中给出了本实施方式的其他特征和优点，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本专利技术而被认识。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玻璃组合物和出于比较目的的1B型玻璃组合物的离子交换性能(压缩应力和层深度)。详细描述现在将详细参考具有改善的化学和机械耐久性的玻璃组合物的各种实施方式。这种玻璃组合物适用于各种应用，包括，但不限于药物包装材料。还可化学强化所述玻璃组合物，由此赋予玻璃增加的机械耐久性。本文所述的玻璃组合物通常包括二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碱土金属氧化物以及碱金属氧化物(如Na2O和/或K2O)，它们的量赋予玻璃组合物化学耐久性。此外，存在于玻璃组合物中的碱金属氧化物促进通过离子交换来化学强化所述玻璃组合物。本文将描述玻璃组合物的各种实施方式，且将参考具体的实施例来进一步阐述。如本文所使用，术语“软化点”指玻璃组合物的粘度为1x107.6泊(poise)时的温度。如本文所使用，术语“退火点”指玻璃组合物的粘度为1x1013泊(poise)时的温度。如本文所使用，术语“CTE”指玻璃组合物在约室温-约300℃温度范围的热膨胀系数。如本文所使用，术语“化学耐久性”指当暴露于特定化学条件下时，玻璃组合物抵抗降解的能力。具体来说，根据3种熟知的材料测试标准来评估本文所述的玻璃组合物的化学耐久性：DIN12116，其题为“玻璃的测试-对煮沸盐酸水溶液攻击的抵抗-测试和分级方法(Testingofglass-Resistancetoattackbyaboilingaqueoussolutionofhydrochloricacid-Methodoftestandclassification)”；ISO695:1991，其题为“玻璃-对煮沸混合碱金属水溶液攻击的抵抗-测试和分级方法(Glass--Resistancetoattackbyaboilingaqueoussolutionofmixedalkali--Methodoftestandclassification)”；以及ISO720:1985，其题为“玻璃-玻璃晶粒在121℃下的耐水解性-测试和分级方法(Glass--Hydrolyticresistanceofglassgrainsat121degreesC--Methodoftestandclassification)”。本文将进一步详细描述各标准以及各标准的分级。本文所述的玻璃组合物是碱土金属铝硅酸盐玻璃组合物，其通常包括SiO2、Al2O3、至少一种碱土金属氧化物、至少包括Na2O和K2O的碱金属氧化物的组合，且不含硼和有硼的化合物。这些组分的结合使得能形成玻璃组合物，该玻璃组合物是耐化学降解的且还适于通过离子交换化学强化。在一些实施方式中，所述玻璃组合物还可包括少量的一种或更多种其它氧化物如SnO2,ZrO2,ZnO等。可添加这些组分作为澄清剂(finingagent)和/或进一步增强所述玻璃组合物的化学耐久性。在本文所述的玻璃组合物的实施方式中，SiO2是该组合物的最大成分，因此是玻璃网络的主要成分。SiO2增强化学耐久性，具体来说，增强玻璃组合物在酸中对分解的耐受性。因此，通常期望高的SiO2浓度。但是，如果SiO2含量过高，可降低玻璃的成形性，因为更高的SiO2含量增加了熔融玻璃的难度，这依次不利地影响玻璃的成形性。但是，添加碱金属氧化物有助于通过降低玻璃的软化点来减轻这种影响。在本文所述的实施方式中，所述玻璃组合物通常包括大于或等于约67摩尔％且小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃组合物，其包含：67摩尔％至75摩尔％SiO2；6摩尔％至10摩尔％Al2O3；5摩尔％至12摩尔％碱性氧化物，其中，所述碱性氧化物包括Na2O和K2O，以及K2O存在的量是大于0摩尔％且小于或等于0.5摩尔％；和9摩尔％至15摩尔％的至少一种碱土氧化物，其中，所述碱土氧化物包含3摩尔％至7摩尔％CaO，和SrO与BaO中的至少一种，玻璃组合物易于通过离子交换强化，不含硼和硼的化合物，并且从室温到300°的CTE小于60x10

【技术特征摘要】
2011.10.25 US 61/551,1331.一种玻璃组合物，其包含：67摩尔％至75摩尔％SiO2；6摩尔％至10摩尔％Al2O3；5摩尔％至12摩尔％碱性氧化物，其中，所述碱性氧化物包括Na2O和K2O，以及K2O存在的量是大于0摩尔％且小于或等于0.5摩尔％；和9摩尔％至15摩尔％的至少一种碱土氧化物，其中，所述碱土氧化物包含3摩尔％至7摩尔％CaO，和SrO与BaO中的至少一种，玻璃组合物易于通过离子交换强化，不含硼和硼的化合物，并且从室温到300°的CTE小于60x10-7/K。2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碱土氧化物包括SrO，它的量是大于或等于1摩尔％且小于或等于2摩尔％。3.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碱土氧化物还包括MgO。4.如权利要求3所述的玻璃组合物，其特征在于，MgO存在的量是大于3摩尔％且小于或等于7摩尔％。5.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，Al2O3的浓度大于7摩尔％。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·德拉克，R·M·莫伦纳，
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