[发明专利]确保容器完整性的玻璃封装

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2012年2月29日提交的美国临时申请系列第61/604,647号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景

对于食品和药品制造商的一个考虑是在运输和储存过程中，维持封装内含物的无菌状态以避免失效，直至患者使用。虽然玻璃容器优于许多替代材料，但是它们不是牢不可破的，并且常常在处理和运输时遭到损坏。可能形成延伸通过壁厚的裂纹，危及内含物的无菌状态，但是不会导致包装的灾难性失效。当被健康护理专业或终端消费者在使用的时候检测到时，此类裂纹可能导致召回，并且对于药物和食物制造商会是高成本的。

发明内容

本发明提供强化的玻璃容器或器皿，例如但不限于，处于气密和/或无菌状态的用于装纳药物产品或疫苗的小瓶以及食物容器(例如，瓶、婴儿食品罐等)。强化的玻璃容器经受强化过程，其在表面处产生压缩，并在容器壁内产生张力。对强化过程进行设计，使得壁内的张力足够大，以确保容器的灾难性失效，从而使得被穿透壁的裂纹危害的应该是无菌的产品是不可用的。该张力大于阈值中心张力，高于该阈值中心张力，强化了容器的灾难性失效，从而显著地降低或消除了危害容器完整性的任意潜在可能性。

因此，本发明的一个方面是提供一种包含玻璃的容器。所述容器具有厚度、第一表面和第二表面。所述玻璃具有处于压缩应力的第一区域和处于中心张力的第二区域，所述第一区域从第一表面和第二表面中的至少一个延伸到玻璃中的层深度，所述第二区域从层深度延伸进入玻璃的中心区域。所述中心张力或等价测量的积分中心张力或存储的弹性能大于阈值拉伸应力值。

本发明的第二个方面是提供一种玻璃制品。所述玻璃制品具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面被具有厚度的玻璃分开。所述玻璃制品具有处于压缩应力的第一区域和处于拉伸应力的第二区域，所述第一区域从第一表面和第二表面中的至少一个延伸到玻璃中的层深度，所述第二区域从层深度延伸进入玻璃的中心区域。中心张力足以实现裂纹前端从第一表面自扩展到第二表面，然后横向自扩展到整个容器。裂纹前端从第一表面自扩展到第二表面以及随后的裂纹前端的横向扩展使得玻璃制品不适合用于其预期用途。

本发明的第三个方面是提供一种制造玻璃制品的方法。所述方法包括：提供玻璃，该玻璃具有被厚度分开的第一表面和第二表面；在玻璃的至少一个表面中形成第一区域，其中所述第一区域从第一表面和第二表面中的至少一个延伸到玻璃中的层深度；以及形成处于拉伸应力的第二区域，所述第二区域从层深度延伸进入玻璃的中心区域，其中，中心张力足以实现裂纹前端从第一表面自扩展到第二表面，以及随后的裂纹前端的基本横向扩展。裂纹前端从第一表面基本横向自扩展到第二表面使得玻璃制品不适用于其预期用途。

本发明的第四个方面是提供一种确保具有目标用途的器皿的自消除的方法。所述方法包括：提供器皿，所述器皿包含玻璃，所述器皿具有厚度、第一表面和第二表面，其中，所述玻璃具有处于压缩应力的第一区域和处于拉伸应力的第二区域，所述第一区域从第一表面和第二表面中的至少一个延伸到玻璃中的层深度，所述第二区域从层深度延伸，其中，中心张力大于阈值拉伸应力，该阈值拉伸应力足以实现裂纹前端从第一表面自扩展到第二表面通过厚度以及随后的裂纹的横向扩展。裂纹前端从第一表面以横向方向自扩展到第二表面，使得器皿不适用于其预期用途。

从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本发明的上述及其他方面、优点和显著特征。

附图简要说明

图1是强化的容器壁的区段的截面示意图；

图2是经受穿过厚度的裂纹而没有灾难性失效的玻璃容器的照片；

图3是低于应力(under-stressed)与临界应力(critically-stressed)或易碎玻璃中的裂纹扩展行为的照片；

图4是离子交换玻璃中的临界/灾难性裂纹生长与中心张力的关系图；

图5是损伤作用力与中心张力的关系的示意图，其显示可能的破裂模式；

图6是掉落测试的示意图；

图7是对于离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃和非离子交换的硼硅酸盐玻璃，掉落和底部玻璃小瓶的对比破裂行为的失效模式比例图；

图8是玻璃小瓶的失效模式比例与中心张力(对应力光学系数(SOC)进行校正，采用三角形法)的关系图；以及

图9是失效比例与掉落高度的关系图。

发明详述