Контейнеры из упрочненного боросиликатного стекла с повышенной устойчивостью к повреждению

Контейнеры из упрочненного боросиликатного стекла с повышенной устойчивостью к повреждению

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США с порядковым №61/731767, зарегистрированной 30 ноября 2012 г. и озаглавленной «Glass Containers With Improved Attributes (Стеклянные контейнеры с улучшенными свойствами)», которая включена посредством ссылки в данный документ во всей ее полноте. Данная заявка также испрашивает приоритет по заявке на патент США №13/912457, зарегистрированной 7 июня 2013 г., озаглавленной «Delamination Resistant Glass Containers (Стеклянные контейнеры, устойчивые к отслаиванию)», по заявке на патент США №13/780754, зарегистрированной 28 февраля 2013 г., озаглавленной «Glass Articles With Low-Friction Coatings (Стеклянные изделия с антифрикционными покрытиями)», и по заявке на патент США №14/052048, зарегистрированной 11 октября 2013 г., озаглавленной «Strengthened Borosilicate Glass Containers With Improved Damage Tolerance (Контейнеры из упрочненного боросиликатного стекла с повышенной устойчивостью к повреждению», которые все включены посредством ссылки в данный документ.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область техники

Данное изобретение в основном относится к стеклянным контейнерам и, более конкретно, к стеклянным контейнерам для применения для хранения фармацевтических составов.

Технические предпосылки создания изобретения

Традиционно, стекло применяли в качестве предпочтительного материала для упаковки фармацевтических продуктов по причине его герметичности, оптической прозрачности и превосходной химической стойкости по отношению к другим материалам. А именно, стекло, применяемое для упаковок для фармацевтических препаратов, должно обладать соответствующей химической стойкостью, для того, чтобы не влиять на стабильность содержащихся в них фармацевтических составов. Стекла, обладающие подходящей химической стойкостью, включают те композиции стекла, находящиеся в пределах композиций стекла 'Тип IA' и 'Тип IB' стандарта ASTM, которые имеют проверенную химическую стойкость.

Хотя композиции стекла Типа IA и Типа IB обычно применяют в фармацевтических упаковках, они подвержены некоторым недостаткам, включая склонность внутренних поверхностей фармацевтической упаковки отделять твердые частицы стекла или «отслаиваться» после подвергания воздействию фармацевтических растворов.

Кроме того, применение стекла для упаковок для фармацевтических препаратов может также быть ограничено механическими характеристиками стекла. А именно, высокие скорости обработки, применяемые при производстве и заполнении стеклянных фармацевтических упаковок, могут приводить к механическому повреждению на поверхности упаковки, такому как потертости, когда упаковки приходят в контакт с технологическим оборудованием, транспортно-загрузочным оборудованием, и/или другими упаковками. Это механическое повреждение значительно уменьшает прочность стеклянной фармацевтической упаковки, приводя к увеличенной вероятности того, что трещины будут возникать в стекле, потенциально подвергая риску стерильность фармацевтического продукта, содержащегося в упаковке, или вызывая полное разрушение упаковки.

Соответственно, существует потребность в альтернативных стеклянных контейнерах для применения в качестве фармацевтических упаковок, которые проявляют комбинацию по меньшей мере двух свойств из улучшенной устойчивости к отслаиванию, увеличенной прочности и/или устойчивости к повреждению.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним вариантом осуществления стеклянный контейнер может включать корпус, сформированный из композиции стекла Типа I, Класса B в соответствии со стандартом ASTM E438-92. Корпус может иметь внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность и стенку, простирающуюся по толщине между внешней поверхностью и внутренней поверхностью. Корпус может также включать напряженный сжатый слой, простирающийся в направлении толщины стенки от по меньшей мере одной из внешней поверхности и внутренней поверхности. Гладкий покровный слой может быть размещен по меньшей мере на части внешней поверхности корпуса, при этом внешняя поверхность корпуса с гладким покровным слоем имеет коэффициент трения менее чем или равный 0,7.

В соответствии с другим вариантом осуществления стеклянный контейнер может включать корпус, сформированный из композиции стекла Типа I, Класса B в соответствии со стандартом ASTM E438-92. Корпус может иметь гидролитическую устойчивость класса HGB2 или более высокую в соответствии с ISO 719. Корпус может также иметь внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность и стенку, простирающуюся по толщине между внешней поверхностью и внутренней поверхностью. Корпус может быть упрочнен ионным обменом таким образом, что корпус содержит напряженный сжатый слой, простирающийся в направлении толщины стенки от по меньшей мере одной из внешней поверхности и внутренней поверхности. Гладкий покровный слой может быть размещен на части по меньшей мере одной из внешней поверхности и внутренней поверхности корпуса, при этом гладкий покровный слой является термически стабильным при температуре по меньшей мере примерно 260°C в течение 30 минут.

В еще одном варианте осуществления стеклянный контейнер может включать корпус, сформированный из композиции стекла Типа I, Класса B в соответствии со стандартом ASTM E438-92. Корпус может иметь гидролитическую устойчивость класса HGB2 или более высокую в соответствии с ISO 719. Корпус может также иметь внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность и стенку, простирающуюся по толщине между внешней поверхностью и внутренней поверхностью. Напряженный сжатый слой может простираться в направлении толщины стенки от по меньшей мере одной из внешней поверхности и внутренней поверхности, данный напряженный сжатый слой имеет поверхностное сжимающее напряжение более чем или равное 150 МПа и глубину слоя более чем или равную 25 мкм. Гладкий покровный слой может быть размещен на части по меньшей мере одной из внешней поверхности и внутренней поверхности корпуса, при этом гладкий покровный слой является термически стабильным при температуре по меньшей мере примерно 260°C в течение 30 минут.

Дополнительные особенности и преимущества вариантов осуществления стеклянных контейнеров, описанных в данном документе, будут изложены в представленном ниже подробном описании и, отчасти, будут очевидны специалистам в данной области из этого описания или же станут ясными при практическом осуществлении вариантов осуществления, описанных в данном документе, включающем представленное ниже подробное описание, формулу изобретения, а также приложенные чертежи.

Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание описывают различные варианты осуществления и предназначены для предоставления общего представления или основы для понимания природы предмета и характера заявленного предмета изобретения. Сопроводительные чертежи приведены для облегчения понимания различных вариантов осуществления и включены в данное описание, составляя его часть. Чертежи иллюстрируют различные варианты осуществления, описанные в данном документе, и вместе с описанием служат для разъяснения принципов и действий заявленного предмета изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 схематически изображает поперечное сечение стеклянного контейнера в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в данном документе;

Фиг. 2 схематически изображает напряженный сжатый слой в части боковой стенки стеклянного контейнера Фиг. 1;

Фиг. 3 схематически изображает часть боковой стенки стеклянного контейнера, сформированного из многослойного стекла;

Фиг. 4 схематически изображает устройство для формирования листа многослойного стекла;

Фиг. 5 схематически изображает стеклянный контейнер, имеющий барьерный покровный слой, расположенный по меньшей мере на части внутренней поверхности стеклянного контейнера, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 6 схематически изображает часть боковой стенки стеклянного контейнера, имеющую устойчивую однородность слоя;

Фиг. 7 схематически изображает часть боковой стенки стеклянного контейнера, имеющую устойчивую однородность поверхности;

Фиг. 8 схематически изображает стеклянный контейнер с гладким покровным слоем, расположенным на внешней поверхности стеклянного контейнера;

Фиг. 9 схематически изображает испытательный стенд для определения коэффициента трения между двумя стеклянными контейнерами;

Фиг. 10 схематически изображает устройство для определения термостабильности покровного слоя, нанесенного на стеклянный контейнер;

Фиг. 11 графически изображает данные о светопропускании флаконов с покрытием и без покрытия, измеренных в видимой области спектра 400-700 нм, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 12A схематически изображает прочный органический гладкий покровный слой, расположенный на внешней поверхности стеклянного контейнера в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 12B схематически изображает прочный органический гладкий покровный слой, расположенный на внешней поверхности стеклянного контейнера в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 13 схематически изображает химическую структуру диаминового мономера, который может быть использован для формирования полиимидного покровного слоя;

Фиг. 14 схематически изображает химическую структуру другого диаминового мономера, который может быть использован для формирования полиимидного покровного слоя;

Фиг. 15 схематически изображает химические структуры некоторых мономеров, которые могут быть использованы для полиимидных покровных слоев, применимых для стеклянных контейнеров;

Фиг. 16 графически изображает влияние состава и температуры на улетучивание для стекла Типа IB и стекла, не содержащего бор;

Фиг. 17 схематически изображает стадии реакции связывания силана с основой, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 18 схематически изображает стадии реакции связывания полиимида с силаном, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 19 графически изображает вероятность возникновения повреждения в зависимости от приложенной нагрузки в испытании на сжатие в горизонтальном направлении для флаконов, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 20 содержит таблицу, представляющую нагрузку и измеренный коэффициент трения для флаконов из стекла Schott Типа IB и флаконов, сформированных из сравнительной композиции стекла, которые были подвергнуты ионному обмену и покрыты, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 21 графически изображает вероятность возникновения повреждения в зависимости от приложенного механического напряжения в четырех точках изгиба для труб, сформированных из сравнительной композиции стекла, в состоянии непосредственно после изготовления, в состоянии после подвергания ионному обмену (непокрытом), в состоянии после подвергания ионному обмену (покрытом и истертом), в состоянии после подвергания ионному обмену (непокрытом и истертом), и для труб, сформированных из стекла Schott Типа IB в состоянии непосредственно после изготовления и в состоянии после подвергания ионному обмену, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 22 схематически изображает выходные данные газового хроматографа/масс-спектрометра для покровного слоя из аминопропилсилсесквиоксана (APS)/Novastrat® 800, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 23 графически изображает выходные данные газового хроматографа/масс-спектрометра для покровного слоя из DC806A, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 24 является таблицей, представляющей различные составы гладкого покровного слоя, которые были испытаны при условиях лиофилизации, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 25 является диаграммой, представляющей коэффициент трения для флаконов из непокрытого стекла и флаконов, имеющих покровный слой из силиконовой смолы, подвергнутых испытанию на испытательном стенде с размещением флакона на флаконе, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 26 является диаграммой, представляющей коэффициент трения для флаконов, покрытых покровным слоем из аминопропилсилсесквиоксана (APS)/полиимида Kapton и истертых несколько раз при различных приложенных нагрузках на испытательном стенде с размещением флакона на флаконе, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 27 является диаграммой, представляющей коэффициент трения для флаконов, покрытых покровным слоем из аминопропилсилсесквиоксана (APS) и истертых несколько раз при различных приложенных нагрузках на испытательном стенде с размещением флакона на флаконе, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 28 является диаграммой, представляющей коэффициент трения для флаконов, покрытых покровным слоем из аминопропилсилсесквиоксана (APS)/полиимида Kapton и истертых несколько раз при различных приложенных нагрузках на испытательном стенде с размещением флакона на флаконе, после того, как флаконы были подвергнуты воздействию температуры 300°C в течение 12 часов, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 29 является диаграммой, представляющей коэффициент трения для флаконов, покрытых покровным слоем из аминопропилсилсесквиоксана (APS) и истертых несколько раз при различных приложенных нагрузках на испытательном стенде с размещением флакона на флаконе, после того, как флаконы были подвергнуты воздействию температуры 300°C в течение 12 часов, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 30 является диаграммой, представляющей коэффициент трения для флаконов из стекла Schott Типа IB, покрытых покровным слоем из полиимида Kapton и истертых несколько раз при различных приложенных нагрузках на испытательном стенде с размещением флакона на флаконе, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 31 графически изображает коэффициент трения для флаконов, покрытых аминопропилсилсесквиоксаном (APS)/Novastrat® 800, перед лиофилизацией и после нее, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 32 графически изображает коэффициент трения для флаконов, покрытых аминопропилсилсесквиоксаном (APS)/Novastrat® 800, перед автоклавной обработкой и после нее, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе; и

Фиг. 33 графически изображает коэффициент трения для покрытых стеклянных контейнеров, подвергнутых воздействию различных температурных условий, и для непокрытого стеклянного контейнера;

Фиг. 34 графически изображает вероятность возникновения повреждения в зависимости от приложенной нагрузки в испытании на сжатие в горизонтальном направлении для флаконов, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 35 является таблицей, иллюстрирующей изменение в коэффициенте трения при изменениях в составе связующего агента гладкого покровного слоя, нанесенного на стеклянный контейнер, как описано в данном документе;

Фиг. 36 графически изображает коэффициент трения, приложенное усилие и силу трения для покрытых стеклянных контейнеров перед депирогенизацией и после нее;

Фиг. 37 графически изображает коэффициент трения, приложенное усилие и силу трения для покрытых стеклянных контейнеров перед депирогенизацией и после нее, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 38 графически изображает вероятность возникновения повреждения в зависимости от приложенной нагрузки в испытании на сжатие в горизонтальном направлении для флаконов, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 39 графически изображает коэффициент трения, приложенное усилие и силу трения для покрытых стеклянных контейнеров перед депирогенизацией и после нее, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 40 графически изображает коэффициент трения, приложенное усилие и силу трения для покрытых стеклянных контейнеров для различных условий депирогенизации;

Фиг. 41 графически изображает коэффициент трения в зависимости от изменения времени термообработки, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе.

Фиг. 42 графически изображает данные о светопропускании флаконов с покрытием и без покрытия, измеренных в видимой области спектра 400-700 нм, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 43 графически изображает коэффициент трения, приложенное усилие и силу трения для покрытых стеклянных контейнеров перед депирогенизацией и после нее, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 44 графически изображает вероятность возникновения повреждения в зависимости от приложенной нагрузки в испытании на сжатие в горизонтальном направлении для флаконов, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 45 представляет собой микрофотографию покровного слоя, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 46 представляет собой микрофотографию покровного слоя, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 47 представляет собой микрофотографию покровного слоя, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, представленными и описанными в данном документе;

Фиг. 48 графически изображает коэффициент трения, проникновение царапины, приложенное нормальное усилие и силу трения (ординаты) в зависимости от длины нанесенной царапины (абсцисса) для флаконов Сравнительного примера в состоянии после нанесения покрытия;

Фиг. 49 графически изображает коэффициент трения, проникновение царапины, приложенное нормальное усилие и силу трения (ординаты) в зависимости от длины нанесенной царапины (абсцисса) для термообработанных флаконов Сравнительного примера;

Фиг. 50 графически изображает коэффициент трения, проникновение царапины, приложенное нормальное усилие и силу трения (ординаты) в зависимости от длины нанесенной царапины (абсцисса) для флаконов Сравнительного примера в состоянии после нанесения покрытия; и

Фиг. 51 графически изображает коэффициент трения, проникновение царапины, приложенное нормальное усилие и силу трения (ординаты) в зависимости от длины нанесенной царапины (абсцисса) для термообработанных флаконов Сравнительного примера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Теперь будут рассмотрены подробно различные варианты осуществления стеклянных контейнеров, примеры которых проиллюстрированы сопроводительными чертежами. Всякий раз, когда это возможно, одни и те же цифровые обозначения будут использоваться на всех чертежах для указания на те же самые или аналогичные части. Стеклянные контейнеры, описанные в данном документе, имеют по меньшей мере два эксплуатационных свойства, выбранных из устойчивости к отслаиванию, улучшенной прочности и увеличенной устойчивости к повреждению. Например, стеклянные контейнеры могут обладать комбинацией устойчивости к отслаиванию и улучшенной прочности; улучшенной прочности и увеличенной устойчивости к повреждению; или устойчивости к отслаиванию и увеличенной устойчивости к повреждению. В частном варианте осуществления стеклянный контейнер, обладающий улучшенной прочностью и устойчивостью к повреждению, включает корпус, сформированный из композиции стекла Типа I, Класса B в соответствии со стандартом ASTM E438-92. Корпус имеет внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность и стенку, простирающуюся по толщине между внешней поверхностью и внутренней поверхностью. Корпус также включает напряженный сжатый слой, простирающийся в направлении толщины стенки от по меньшей мере одной из внешней поверхности и внутренней поверхности. Гладкий покровный слой расположен по меньшей мере на части внешней поверхности корпуса. Внешняя поверхность корпуса с гладким покровным слоем имеет коэффициент трения менее чем или равный 0,7. Стеклянные контейнеры с различными комбинациями устойчивости к отслаиванию, улучшенной прочности и увеличенной устойчивости к повреждению будут описаны более подробно в данном документе при конкретных ссылках на приложенные чертежи.

В вариантах осуществления композиций стекла, описанных в данном документе, концентрации составляющих компонентов (например, SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃ и т.п.) указаны в мольных процентах (мол. %) в расчете на оксид, если не указано иное.

Термин «по существу не содержащий», при применении для описания концентрации и/или отсутствия конкретного составляющего компонента в композиции стекла, означает, что составляющий компонент не добавлен намеренно к композиции стекла. Однако композиции стекла могут содержать следовые количества составляющего компонента в качестве загрязняющего вещества или случайного включения в количествах менее чем 0,1 мол. %.

Термин «химическая стойкость», как использовано в данном документе, относится к способности композиции стекла противостоять деградации при подвергании воздействию определенных химических условий. А именно, химическая стойкость композиций стекла, описанных в данном документе, может быть определена в соответствии с тремя установленными стандартами испытания материалов: DIN 12116 от марта 2001 г., озаглавленном «Testing of glass - Resistance to attack by a boiling aqueous solution of hydrochloric acid - Method of test and classification (Испытание стекла - Устойчивость к воздействию кипящего водного раствора хлористоводородной кислоты - Метод испытания и классификация»; ISO 695:1991 озаглавленном «Glass -- Resistance to attack by a boiling aqueous solution of mixed alkali -- Method of test and classification (Стекло -- Устойчивость к воздействию кипящего водного раствора полищелочи -- Метод испытания и классификация»; ISO 720:1985 озаглавленном «Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 121 degrees C -- Method of test and classification (Стекло -- Гидролитическая устойчивость частиц стекла при 121 градусах C -- Метод испытания и классификация»; и ISO 719:1985 «Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 98 degrees C -- Method of test and classification (Стекло -- Гидролитическая устойчивость частиц стекла при 98 градусах C -- Метод испытания и классификация)». Каждый стандарт и классификации в пределах каждого стандарта описаны более подробно в данном документе. В качестве альтернативы, химическая стойкость композиции стекла может быть определена в соответствии с USP <660>, озаглавленном «Surface Glass Test (Испытание поверхности стекла», и/или European Pharmacopeia 3.2.1, озаглавленном «Glass Containers For Pharmaceutical Use (Стеклянные контейнеры для фармацевтического применения», которые определяют стойкость поверхности стекла.

Термин «точка деформирования» и «T_strain», как использовано в данном документе, относится к температуре, при которой вязкость стекла составляет 3×10¹⁴ пуаз. Термин «температура размягчения», как использовано в данном документе, относится к температуре, при которой вязкость композиции стекла составляет 1×10^7,6 пуаз.

Обычные стеклянные контейнеры, используемые для хранения фармацевтических продуктов и/или других потребляемых продуктов, могут подвергаться повреждению во время заполнения, упаковки и/или транспортировки. Такое повреждение может быть в форме поверхностных следов истирания, потертостей и/или царапин, которые, когда они являются довольно глубокими, могут приводить к сквозным трещинам или даже полному повреждению стеклянного контейнера, подвергая тем самым риску содержимое стеклянной упаковки.

Кроме того, некоторые обычные стеклянные контейнеры могут быть подвержены отслаиванию, особенно, когда стеклянный контейнер сформирован из щелочных боросиликатных стекол. Отслаивание относится к явлению, при котором частицы стекла высвобождаются из поверхности стекла после последовательности реакций выщелачивания, разъедания и/или эрозии. Как правило, такие частицы стекла являются чешуйками стекла, обогащенными кремнеземом, которые поступают из внутренней поверхности упаковки вследствие выщелачивания модифицированных ионов в раствор, содержащийся в упаковке. Эти чешуйки могут обычно иметь толщину от примерно 1 нм до примерно 2 микрон (мкм) при ширине более чем примерно 50 мкм. Поскольку эти чешуйки первоначально состоят из кремнезема, чешуйки обычно не деградируют дополнительно после высвобождения из поверхности стекла.

Поэтому ранее предполагалось, что отслаивание обусловлено фазовым разделением, которое происходит в щелочных боросиликатных стеклах, когда стекло подвергнуто воздействию повышенных температур, применяемых для переформования стекла в виде контейнера.

Однако теперь полагают, что отслаивание чешуек стекла, обогащенного кремнеземом, от внутренних поверхностей стеклянных контейнеров, обусловлено составными характеристиками стеклянного контейнера непосредственно после формования. А именно, высокое содержание кремнезема щелочных боросиликатных стекол вызывает то, что стекло имеет сравнительно высокие температуры плавления и формования. Однако щелочные и боратные компоненты в композиции стекла плавятся и/или испаряются при гораздо более низких температурах. В частности, боратные вещества в стекле являются высоколетучими и испаряются из поверхности стекла при высоких температурах, необходимых для формования и переформования стекла.

В частности, сырьевое стекло подвергают переформованию в стеклянные контейнеры при высоких температурах и при открытом пламени. Высокие температуры, требующиеся при повышенных скоростях функционирования оборудования, вызывают испарение более летучих боратных веществ из участков поверхности стекла. Когда это испарение происходит во внутреннем объеме стеклянного контейнера, испаренные боратные вещества переосаждаются на других участках поверхности стеклянного контейнера, вызывая композиционные неоднородности на поверхности стеклянного контейнера, особенно по отношению к околоповерхностным областям внутренней части стеклянного контейнера (т.е. тем областям, которые находятся вблизи или непосредственно примыкают к внутренним поверхностям стеклянного контейнера). Например, когда один конец стеклянной трубы закрывают, чтобы образовать нижнюю или донную часть контейнера, боратные вещества могут испаряться из нижней части трубы и переосаждаться где-нибудь в другом месте в трубе. Испарение материала из изогнутой нижней и донной частей контейнера является особенно резко выраженным, поскольку эти области контейнера подвергаются наиболее интенсивному переформованию и, в качестве таковых, подвергаются воздействию наиболее высоких температур. Вследствие этого, области контейнера, подвергнутые воздействию более высоких температур, могут иметь поверхности, обогащенные кремнеземом. Другие области контейнера, которые подвержены осаждению бора, могут иметь приповерхностный слой, обогащенный бором. Области, подверженные осаждению бора, которые находятся при температуре, которая выше температуры отжига композиции стекла, однако ниже наиболее высокой температуры, которой стекло подвергается во время переформования, могут приводить к включению бора в поверхность стекла. Растворы, содержащиеся в контейнере, могут выщелачивать бор из слоя, обогащенного бором. Когда слой, обогащенный бором, подвергнут выщелачиванию из стекла, остается структура высококремнеземистого стекла (гель), которая разбухает и растягивается во время гидратации и со временем отслаивается от поверхности.

Стеклянные контейнеры, описанные в данном документе, смягчают по меньшей мере две из вышеуказанных проблем. А именно, стеклянные контейнеры имеют по меньшей мере два эксплуатационных свойства, выбранных из устойчивости к отслаиванию, улучшенной прочности и увеличенной устойчивости к повреждению. Например, стеклянные контейнеры могут обладать комбинацией устойчивости к отслаиванию и улучшенной прочности; улучшенной прочности и увеличенной устойчивости к повреждению; или устойчивости к отслаиванию и увеличенной устойчивости к повреждению. Каждое эксплуатационное свойство и способы достижения данного эксплуатационного свойства будут описаны более подробно в данном документе.

При обращении теперь к Фиг. 1 и 2, вариант осуществления стеклянного контейнера 100 для хранения фармацевтического состава схематически изображен в поперечном сечении. Стеклянный контейнер 100 обычно содержит корпус 102. Корпус 102 простирается между внутренней поверхностью 104 и внешней поверхностью 106 и обычно окружает внутренний объем 108. В варианте осуществления стеклянного контейнера 100, показанном на Фиг. 1, корпус 102 обычно содержит боковую стенку 110 и донную часть 112. Боковая стенка 110 переходит в донную часть 112 через изогнутую нижнюю часть 114. Корпус 102 имеет толщину T_W стенки, которая простирается между внутренней поверхностью 104 и внешней поверхностью 106, как изображено на Фиг. 1.

Несмотря на то что стеклянный контейнер 100 изображен на Фиг. 1 как имеющий конкретную форму (т.е. форму флакона), следует понимать, что стеклянный контейнер 100 может иметь другие формы, включающие, без ограничения, вакутайнеры (Vacutainers®), картриджи, шприцы, ампулы, бутылки, колбы, фиалы, трубки, стаканы или т.п. Кроме того, следует понимать, что стеклянные контейнеры, описанные в данном документе, могут быть использованы для различных видов применения, включающих, без ограничения, применение в качестве фармацевтических упаковок, контейнеров для напитков или т.п.

Прочность

При обращении снова к Фиг. 1 и 2, в некоторых вариантах осуществления, описанных в данном документе, корпус 102 включает напряженный сжатый слой 202, простирающийся от по меньшей мере внешней поверхности 106 корпуса 102 в направлении толщины T_W стенки до глубины слоя DOL от внешней поверхности 106 корпуса 102. Напряженный сжатый слой 202 обычно увеличивает прочность стеклянного контейнера 100 и также повышает устойчивость к повреждению стеклянного контейнера. А именно, стеклянный контейнер, имеющий напряженный сжатый слой 202, обычно может в большей степени противостоять повреждению поверхности, такому как царапины, сколы или т.п., без разрушения по сравнению с контейнером из неупрочненного стекла, поскольку напряженный сжатый слой 202 сдерживает распространение трещин от поверхностного повреждения в напряженный сжатый слой 202.

В вариантах осуществления, описанных в данном документе, глубина напряженного сжатого слоя может составлять примерно 3 мкм или более. В некоторых вариантах осуществления глубина слоя может составлять примерно 25 мкм или более или даже примерно 30 мкм или более. Например, в некоторых вариантах осуществления глубина слоя может составлять примерно 25 мкм или более и до примерно 150 мкм или менее. В некоторых других вариантах осуществления глубина слоя может составлять от примерно 30 мкм или более до примерно 150 мкм или менее. В еще одних вариантах осуществления глубина слоя может составлять от примерно 30 мкм или более до примерно 80 мкм или менее. В некоторых других вариантах осуществления глубина слоя может составлять от примерно 35 мкм или более до примерно 50 мкм или менее.

Напряженный сжатый слой 202 обычно имеет поверхностное сжимающее напряжение (т.е. сжимающее механическое напряжение, измеренное на внешней поверхности 106) более чем или равное 150 МПа. В некоторых вариантах осуществления поверхностное сжимающее напряжение может составлять 200 МПа или более или даже 250 МПа или более. В некоторых вариантах осуществления поверхностное сжимающее напряжение может составлять 300 МПа или более или даже 350 МПа или более. Например, в некоторых вариантах осуществления поверхностное сжимающее напряжение может составлять от примерно 300 МПа или более до примерно 750 МПа или менее. В некоторых других вариантах осуществления поверхностное сжимающее напряжение может составлять от примерно 400 МПа или более до примерно 700 МПа или менее. В еще одних вариантах осуществления поверхностное сжимающее напряжение может составлять от примерно 500 МПа или более до примерно 650 МПа или менее. Механическое напряжение в изделиях из стекла, подвергнутого ионному обмену, может быть измерено с помощью измерительного прибора FSM (измерителя фундаментального механического напряжения). Этот прибор объединяет свет к поверхности двулучепреломляющего стекла и от нее. Измеренное двойное лучепреломление затем соотносят с механическим напряжением посредством материальной константы, оптического коэффициента напряжения или фотоупругого коэффициента (SOC или PEC). Получают два параметра: максимальное поверхностное сжимающее напряжение (CS) и обменную глубину слоя (DOL). В качестве альтернативы, сжимающее напряжение и глубина слоя могут быть измерены при применении методов преломленного ближнего поля для измерения механического напряжения.

Несмотря на то что напряженный сжатый слой 202 был представлен и описан в данном документе как простирающийся от внешней поверхности 106 в направлении толщины T_W корпуса 102, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления корпус 102 может дополнительно содержать второй напряженный сжатый слой, который простирается от внутренней поверхности 104 в направлении толщины T_W корпуса 102. В этом варианте осуществления глубина слоя и поверхностное сжимающее напряжение второго напряженного сжатого слоя могут зеркально воспроизводиться для напряженного сжатого слоя 202 в противоположном направлении по отношению к центральной линии для толщины T_W корпуса 102.

Несколько различных методов может быть применено, чтобы сформировать напряженный сжатый слой 202 в корпусе 102 стеклянного контейнера 100. Например, в вариантах осуществления, в которых корпус 102 формируют из стекла, способного к ионному обмену, напряженный сжатый слой 202 может быть сформирован в корпусе 102 посредством ионного обмена. В этих вариантах осуществления напряженный сжатый слой 202 формируют посредством размещения стеклянного контейнера в ванне из расплавленной соли, чтобы способствовать замене относительно больших ионов в расплавленной соли на относительно меньшие ионы в стекле. Несколько различных реакций обмена может быть использовано, чтобы получить напряженный сжатый слой 202. В одном варианте осуществления ванна может содержать расплавленную соль KNO₃, в то время как стекло, из которого формируют стеклянный контейнер 100, содержит ионы лития и/или натрия. В этом варианте осуществления ионы калия в ванне заменяют на относительно меньшие ионы лития и/или натрия в стекле, формируя тем самым напряженный сжатый слой 202. В другом варианте о