CN101223299B - 在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置及内表面覆膜容器的制造方法 - Google Patents

在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置及内表面覆膜容器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，具有多个成膜室(21)，其经过排气管(11)与旋转式真空密封机构(1)连通，用于在PET瓶(B)的内表面形成覆膜，所述排气管由导电材料构成，在其内部的预期位置配置有通气性且具有导电性的电场屏蔽部件、即蜂窝形导体(39)，且所述成膜室具有：外部电极(27)，具有在插入容器时包围该容器的大小的空洞；导电性的室盖部件(32)，经由绝缘部件(31)安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上，与排气管连接并且接地；气体吹出部件(34)，从室盖部件侧插入到外部电极(27)内的所述容器内，用于吹出覆膜生成气体；和作为电场施加单元的高频电源(35)，用于在外部电极与接地的室盖部件及排气管之间施加电场。

Description

在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置及内表面覆膜容器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种对容器内表面进行覆膜的覆膜形成装置及内表面覆膜容器的制造方法。
背景技术
塑料容器、例如PET瓶，为了防止从外部透过氧气以及/或者防止从内部(例如碳酸饮料)透过二氧化碳，而尝试在其内表面形成阻膜、例如DLC(Diamond Like Carbon，类金刚石碳)等碳膜(专利文献1)。
作为这种在塑料容器内壁面上形成碳膜的方法，在本申请人已经申请并公开的专利文献2中有记载。在该专利文献2的图7中公开了一种在塑料容器内表面形成碳膜的碳膜形成装置，其包括：外部电极，具有在插入作为被处理物的塑料容器时包围该容器的大小；由电介质材料构成的隔离物，在插入上述塑料容器时至少位于该容器的口部及肩部和上述外部电极之间；排气管，经由绝缘部件安装在上述容器口部所处一侧的上述外部电极的端面上；内部电极，从上述排气管侧插入到上述外部电极内的上述塑料容器内，与接地侧连接；排气单元，安装在上述排气管上；气体供给单元，用于向上述内部电极供给介质气体；和高频电源，与上述外部电极连接。
以下对这种构成的专利文献2所述的碳膜形成装置在塑料容器、例如PET瓶内表面形成碳膜的方法进行说明。
首先在外部电极内插入PET瓶。将设有由绝缘材料构成的气体吹出部的内部电极从排气管插入到上述PET瓶的内部，以使上述气体吹出部位于上述PET瓶的底部侧，上述排气管经由绝缘部件安装在上述PET瓶的口部所处一侧的上述外部电极的端面上。由排气单元将上述PET瓶内外的气体经过上述排气管排出后，由气体供给单元向上述内部电极供给介质气体，并从该内部电极的气体吹出部向上述PET瓶内吹出介质气体，将包含上述PET瓶内的排气管内部设定为预定的气体压力。接着，从高频电源向上述外部电极供给高频电力，在位于上述PET瓶内的内部电极的周围生成等离子体，通过该等离子体使上述介质气体离解，而在上述PET瓶内表面形成碳膜。此时，放电区域可能不仅仅是内部电极的周围，还扩展到排气管(也包括与之连通的分支排气管)内。
但是，在上述构成的碳膜形成装置中，准备多个具有外部电极及排气管的成膜室，对这些成膜室经过排气管(分支排气管)分别与作为排气单元的旋转式真空密封机构连接时，存在上述放电区域经过排气管到达旋转式真空密封机构的问题。进而可能与到达了相邻的其他成膜室的上述旋转式真空密封机构的放电(等离子体)相互干扰而导致放电不稳定、电源异常。
此外，放电区域扩展到排气管时，注入到PET瓶内部的电力减少，导致电力效率降低。因此，本发明人进行了研究、开发，以将放电区域尽可能限制在PET瓶内的内部电极的周围。
专利文献1：日本特开平8-53116号公报
专利文献2：日本特开2003-286571号公报
发明内容
本发明人对在塑料容器内表面形成阻膜的阻膜形成装置、以及利用该阻膜形成装置在塑料容器内表面形成碳膜等阻膜的方法进行了锐意研究，所述阻膜形成装置的构成为使多个成膜室经过由导电材料构成的排气管与旋转式真空密封机构连通，所述多个成膜室用于在作为被处理物的塑料容器的内表面形成阻膜。经过研究发现，通过使放电区域从成膜室扩展到排气管，与预料相反地，较大的等离子罩电压施加在外部电极和包含成膜室及排气管的接地电极之间，由在等离子体内离解的介质气体这种阻膜生成气体产生的高能量的正离子可以入射到上述塑料容器内表面，可以在塑料容器内表面高速形成膜质良好的碳膜等阻膜。但是，使放电区域从成膜室扩展到排气管，也会如背景技术中所说明的那样，因与旋转式真空密封机构的关系而产生放电不稳定、电源异常的问题。
本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置及内表面覆膜容器的制造方法，其可以限制在排气管内产生的放电区域到达旋转式真空密封机构，防止放电不稳定、电源异常的产生。
由此，本发明人进一步进行了研究发现，通过在由导电材料构成的排气管内部的预期位置配置通气性且具有导电性的电场屏蔽材料，可以限制在排气管内产生的放电区域到达旋转式真空密封机构，防止放电不稳定、电源异常的产生，从而得到本发明。
此外，本发明人研究得知，取代在排气管中配置上述电场屏蔽部件，通过使排气管包括由导电材料构成的管部和绝缘材料构成的管部，并使该由导电材料构成的管部侧与成膜室连接，可以同样地限制在排气管内产生的放电区域到达旋转式真空密封机构，防止放电不稳定、电源异常的产生，从而得到本发明。
基于上述见解的本发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置及内表面覆膜容器的制造方法，其特征为具有以下构成。
第1发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，其特征在于，具有：旋转式真空密封机构；和多个成膜室，经过排气管与所述旋转式真空密封机构连通，用于在作为被处理物的容器的内表面通过等离子体放电形成覆膜，所述排气管由导电材料构成，在从所述成膜室离开预期距离的内部配置有通气性且具有导电性的电场屏蔽部件。
第2发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，其特征在于，具有：旋转式真空密封机构；和多个成膜室，经过排气管与所述旋转式真空密封机构连通，用于在作为被处理物的容器的内表面通过等离子体放电形成覆膜，所述排气管由导电材料构成，在从所述成膜室离开预期距离的内部配置有通气性且具有导电性的电场屏蔽部件，所述电场屏蔽部件具有蜂窝结构或网形状。
第3发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，在第1或第2发明中，其特征在于，所述成膜室具有：外部电极，具有在插入所述容器时包围该容器的大小的空洞；导电性的室盖部件，经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上，与所述排气管连接并且接地；气体吹出部件，从所述室盖部件侧插入到所述外部电极内的所述容器内，用于吹出覆膜生成气体；和电场施加单元，用于在所述外部电极与接地的所述室盖部件及排气管之间施加电场。
第4发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，在第1或第2发明中，其特征在于，所述成膜室具有：外部电极，具有在插入所述容器时包围该容器的大小的空洞；导电性的室盖部件，经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上，与所述排气管连接并且接地；气体吹出部件，从所述室盖部件侧插入到所述外部电极内的所述容器内，用于吹出覆膜生成气体；和电场施加单元，用于在所述外部电极与接地的所述室盖部件及排气管之间施加电场，并且由电介质材料构成的隔离物，在插入所述容器时至少介于该容器的口部及肩部和所述外部电极之间。
第5发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，在第1或第2发明中，其特征在于，所述容器为塑料容器。
第6发明的内表面覆膜容器的制造方法，其特征在于，在利用第3发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置制造内表面覆膜容器时，包括以下工序：(a)将作为被处理物的容器分别插入到多个成膜室的各外部电极内；(b)将气体吹出部件从导电性的室盖部件插入到所述容器的内部，所述室盖部件经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上；(c)在旋转式真空密封机构的作用下，将所述容器内外及所述室盖部件的气体经过在内部的预期位置配置有通气性且具有导电性的电场屏蔽部件的排气管排出，并且从所述气体吹出部件向所述容器内吹出覆膜生成气体，将包含所述容器内部的所述室盖部件及排气管内部设定为预定的气体压力；和(d)通过电场施加单元在所述外部电极与接地电极之间施加电场，所述接地电极包含所述室盖部件及从电场屏蔽部件到所述室盖部件之间的所述排气管部分，在包含所述容器内部的所述室盖部件及所述排气管部分生成等离子体，通过该等离子体使所述覆膜生成气体离解，在所述容器内表面形成覆膜。
第7发明的内表面覆膜容器的制造方法，其特征在于，在利用第3发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置制造内表面覆膜容器时，包括以下工序：(a)将作为被处理物的容器分别插入到多个成膜室的各外部电极内；(b)将气体吹出部件从导电性的室盖部件插入到所述容器的内部，所述室盖部件经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上；(c)在旋转式真空密封机构的作用下，将所述容器内外及所述室盖部件的气体经过在内部的预期位置配置有通气性且具有导电性的电场屏蔽部件的排气管排出，并且从所述气体吹出部件向所述容器内吹出覆膜生成气体，将包含所述容器内部的所述室盖部件及排气管内部设定为预定的气体压力；和(d)通过电场施加单元在所述外部电极和接地电极之间施加电场，所述接地电极包含所述室盖部件及从电场屏蔽部件到所述室盖部件之间的所述排气管部分，在包含所述容器内部的所述室盖部件及所述排气管部分生成等离子体，通过该等离子体使所述覆膜生成气体离解，在所述容器内表面形成覆膜，将所述容器插入所述外部电极时，使由电介质材料构成的隔离物至少介于所述容器的口部及肩部与所述外部电极之间。
第8发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，其特征在于，具有：旋转式真空密封机构；和多个成膜室，经过排气管与所述旋转式真空密封机构连通，用于在作为被处理物的容器的内表面形成覆膜，所述排气管由导电材料构成的导电管部和绝缘材料构成的绝缘管部构成，所述导电管部与所述各成膜室连接。
第9发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，其特征在于，具有：旋转式真空密封机构；和多个成膜室，经过排气管与所述旋转式真空密封机构连通，用于在作为被处理物的塑料容器的内表面形成覆膜，所述排气管由导电材料构成的导电管部和绝缘材料构成的绝缘管部而构成，所述导电管部与所述各成膜室连接，并且所述成膜室具有：外部电极，具有在插入所述容器时包围该容器的大小的空洞；导电性的室盖部件，经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上，与所述排气管连接并且接地；气体吹出部件，从所述室盖部件侧插入到所述外部电极内的所述容器内，用于吹出覆膜生成气体；和电场施加单元，用于在所述外部电极与接地的所述室盖部件及排气管之间施加电场。
第10发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置，在第9发明中，其特征在于，由电介质材料构成的隔离物，在插入所述容器时至少介于该容器的口部及肩部和所述外部电极之间。
第11发明的内表面覆膜容器的制造方法，其特征在于，在利用第9发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置制造内表面覆膜容器时，包括以下工序：(a)将作为被处理物的容器分别插入到多个成膜室的各外部电极内；(b)将气体吹出部件从导电性的室盖部件插入到所述容器的内部，所述室盖部件经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上；(c)在旋转式真空密封机构的作用下，将所述容器内外及所述室盖部件的气体经过由导电材料构成的管部和绝缘材料构成的管部而构成的排气管排出，并且从所述气体吹出部件向所述容器内吹出覆膜生成气体，将包含所述塑料容器内部的所述室盖部件及排气管内部设定为预定的气体压力；和(d)通过电场施加单元在所述外部电极与包含所述室盖部件及所述由导电材料构成的管部的接地电极之间施加电场，在包含所述容器内部的所述室盖部件及由所述导电材料构成的管部生成等离子体，通过该等离子体使所述覆膜生成气体离解，在所述容器内表面形成覆膜。
第12发明的内表面覆膜容器的制造方法，其特征在于，在利用第9发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置制造内表面覆膜容器时，包括以下工序：(a)将作为被处理物的容器分别插入到多个成膜室的各外部电极内；(b)将气体吹出部件从导电性的室盖部件插入到所述容器的内部，所述室盖部件经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上；(c)在旋转式真空密封机构的作用下，将所述容器内外及所述室盖部件的气体经过由导电材料构成的管部和绝缘材料构成的管部而构成的排气管排出，并且从所述气体吹出部件向所述容器内吹出覆膜生成气体，将包含所述塑料容器内部的所述室盖部件及排气管内部设定为预定的气体压力；和(d)通过电场施加单元在所述外部电极与包含所述室盖部件及所述由导电材料构成的管部的接地电极之间施加电场，在包含所述容器内部的所述室盖部件及所述导电材料构成的管部生成等离子体，通过该等离子体使所述覆膜生成气体离解，在所述容器内表面形成覆膜，将所述容器插入所述外部电极时，使由电介质材料构成的隔离物至少介于所述容器的口部及肩部和所述外部电极之间。
第13发明的内表面覆膜容器的制造装置，其特征在于，具有用于在作为被处理物的容器的内表面通过等离子体放电形成覆膜的成膜室，所述成膜室具有：外部电极，具有在插入所述容器时包围该容器的大小的空洞；导电性的室盖部件，经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上，与所述排气管连接并且接地；气体吹出部件，从所述室盖部件侧插入到所述外部电极内的所述容器内，用于吹出覆膜生成气体；和电场施加单元，用于在所述外部电极与接地的所述室盖部件及排气管之间施加电场，所述排气管由导电材料构成，在从所述成膜室离开预期距离的内部配置有通气性且具有导电性的电场屏蔽部件，将收纳所述容器的所述外部电极内表面的面积设为S1、所述接地电极的面积设为S2时，使二者的面积比S2/S1为1以上。
发明效果
根据本发明，可以提供一种在塑料容器内表面形成阻膜的阻膜形成装置，其可以防止因与旋转式真空密封结构的关系产生放电不稳定、电源异常，并且在经过排气管与旋转式真空密封机构连通的多个成膜室中，可以在塑料容器内表面高速形成膜质良好的碳膜等阻膜。
此外根据本发明，可以提供一种可制造塑料容器的方法，其可以防止因与旋转式真空密封结构的关系产生放电不稳定、电源异常，并且在经过排气管与旋转式真空密封机构连通的多个成膜室中，在内表面形成膜质良好的碳膜等阻膜，对氧气及二氧化碳的阻挡性优良。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置的俯视图。
图2是表示包含图1的成膜室的主要部分剖视图。
图3是表示本发明第一实施方式的其他方式的覆膜形成装置的主要部分剖视图。
图4是表示本发明第一实施方式的另一方式的覆膜形成装置的主要部分剖视图。
图5是表示本发明的实施例1及比较例1中的阻气性的特性图。
图6是表示本发明第二实施方式的覆膜形成装置的主要部分剖视图。
标号说明
1、旋转式真空密封机构
2、旋转盘
11、排气管
12a、由导电材料构成的管部(导电管部)
12b、由绝缘材料构成的管部(绝缘管部)
21、成膜室
27、外部电极
30、圆柱状隔离物
32、室盖部件
34、气体供给管
35、高频电源
39、蜂窝形导体(通气性的具有导电性的电场屏蔽部件)
40、层叠金属网(通气性的具有导电性的电场屏蔽部件)
41、挡板(通气性的具有导电性的电场屏蔽部件)
B、PET瓶
具体实施方式
以下根据附图详细说明本发明的覆膜形成装置的实施例。另外本发明不限于该实施例。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的覆膜形成装置的俯视图，图2是包含图1的成膜室的主要部分剖视图。
如图1所示，覆膜形成装置的旋转式真空密封机构1，在固定盘(未图示)上设有例如在逆时针方向上旋转的旋转盘2。在该旋转盘的外周侧面连接有放射状地排列的多个排气管11，且在这些排气管11的前端分别连接有成膜室21。在上述旋转式真空密封机构1中，在上述旋转盘2上贯通与上述排气管11的个数对应数量的排气孔，这些排气孔的一端与上述排气管11连通，另一端经过在固定盘上穿设的预定数量的长孔(例如四个长孔)而与具有4级的真空度的真空泵(未图示)连通。
并且，通过未图示的传送装置将作为被处理物的容器(例如PET瓶，以下在实施方式中称为“PET瓶B”)传送到位于图1的S点上的成膜室21后，将上述容器存储在该成膜室21中。并且通过上述旋转盘2在逆时针方向上旋转的同时在成膜室21中成膜，在图1的F点将形成了作为覆膜的阻膜的PET瓶B取出。在此，从上述S点开始到该F点前的阻膜成膜位置为止的区间，上述成膜室21内的真空度以四个区域从低真空到高真空逐渐提高真空度，达到适于成膜的真空度。
接下来图2表示上述成膜室21的简要构成。
上述成膜室21如图2所示，具备在设于圆环状基台22上的上下端上具有凸缘23a，23b的、由导电材料构成的圆筒状支撑部件24，该成膜室21从室盖部件32经由上端凸缘23a而垂下。
此外，筒状的由导电材料构成的外部电极主体25被配置在上述支撑部件24内。呈圆板状的由导电材料构成的外部电极底部件26，可装卸地安装在上述外部电极主体25的底部。通过上述外部电极主体25及上述外部电极底部件26构成有底圆筒状的外部电极27，该外部电极27具有可设置形成阻膜(例如碳膜)的塑料容器(PET瓶)B的较大空间。此外，在上述基台22和上述外部电极底部件26之间配置有圆板状绝缘体28。
此外，上述外部电极底部件26、上述圆板状绝缘体28及上述基台22，通过未图示的推动器而相对于上述外部电极25一体地上下移动，以开闭上述外部电极主体25的底部。另外，在打开底部时可以依次拆卸基台22、绝缘体28及外部电极底部件26，在关闭时可以相反地依次组装外部电极底部件26、绝缘体28及基台22。
圆柱状隔离物30，具有与插入到内部的PET瓶B的口部及肩部对应的、组合了圆柱及圆台的形状的空洞部29，由电介质材料构成。该圆柱状隔离物30被插入到上述主体25的上部。
该隔离物30通过从放置于其上的后述环状绝缘部件螺紧的螺钉(未图示)而固定。环状绝缘部件31被放置在上述外部电极27上表面，以使该环状绝缘部件31上表面与上述筒状支撑部件24的上部凸缘23a平齐。该环状绝缘部件31的中空部，具有与上述隔离物30上端的与PET瓶B的口部抵接的空洞部29相同的直径。
由此将圆柱状隔离物30插入到上述外部电极27中的上述主体25的上部，且将上述环状绝缘部件31固定在该隔离物30及外部电极27上表面上。其结果，将PET瓶B从上述外部电极主体25的底部侧插入到其内部时，该PET瓶B的口部上端收纳在上述环状绝缘部件31的中空部内，PET瓶B的口部及肩部收纳在上述隔离物30的空洞部29内，其余的PET瓶B部分收纳在上述外部电极27内。
作为构成上述圆柱状隔离物30的电介质材料，例如可以包括介电常数为1.5～20的塑料或陶瓷。作为塑料可以使用各种物质，但特别优选高频损耗低(例如tanθ为20×10-4以下)、耐热性优良的聚四氟乙烯等氟树脂。作为陶瓷优选高频损耗低(例如tanθ为20×10-4以下)的氧化铝、滑石、或机械加工性高的MACOR(マコ一ル)。
接下来对构成成膜室21的室盖部件32进行说明。在此，由导电材料构成的矩形块状的室盖部件32在其侧面连接有上述排气管11以使其与放电室33连通。
并且，上述圆筒状支撑部件24从室盖部件32经由上部凸缘23a而垂下，室盖部件32位于上述环状绝缘部件31的上面侧且接地。该室盖部件32从底面至侧面(图2的左侧面)形成截面为大致L形的放电室33。该放电室33在其底部侧与上述环状绝缘部件31的中空部(插入PET瓶B时为其口部)连通。
作为气体吹出部件的气体供给管34，贯通上述室盖部件32，并插入到上述外部电极27的外部电极主体25内的PET瓶B的底部附近。
该气体供给管34可以用例如铝、不锈钢等金属之类的导电材料制作，也可以用例如氧化铝等陶瓷之类的绝缘材料制作。其中，由于气体供给管34贯通接地的上述室盖部件32，因此在由导电材料制作时与室盖部件32一起接地。
用于在上述外部电极27与后述接地电极之间施加电场的电场施加单元、即例如输出频率为13.65MHz的高频电力的高频电源35，经电缆36及供电端子37而与上述外部电极27的主体25侧面连接。耦合器38安装在上述高频电源35和上述供电端子37之间的上述电缆36上。
上述排气管11例如由不锈钢等金属之类的导电材料制作，通过与上述室盖部件32连接而接地。
在此，本发明的通气性且具有导电性的电场屏蔽部件、即蜂窝形导体39被配置在上述排气管11内的预期位置上。通过将该蜂窝形导体39设置在预期位置上，可以由该蜂窝形导体39限制在排气管11内产生的放电区域，阻止该放电区域到达旋转式真空密封机构1。其结果，可以防止放电不稳定、电源异常的产生。
此外，通过改变蜂窝形导体39在上述排气管11内的配置位置(即改变实际作为接地电极发挥作用的排气管11的长度)，可以控制外部电极和接地电极的面积比(S2/S1)。
在此，S1为收纳塑料容器的上述外部电极27内表面的面积，S2为接地电极的面积，即将上述室盖部件32的放电室33内表面以及从蜂窝形导体39到室盖部件32为止的排气管11内表面的面积相加后的面积。另外，上述气体供给管34由导电材料制作时作为接地电极发挥作用，因此作为S2也将该室盖部件32以及位于外部电极27内的气体供给管34的外周面积相加计算。
接下来利用上述图1及图2所示的阻膜形成装置说明内表面阻膜被覆塑料容器的制造方法。
在图1所示的S点，通过未图示的推动器，将成膜室21的基台22、外部电极底部件26及圆板状绝缘体28作为一体而打开外部电极主体25的底部。接着，从打开的外部电极主体25打开的底部侧，从PET瓶B的口部侧插入。其后，通过未图示的推动器在外部电极主体25的底部侧将外部电极底部件26、圆板状绝缘体28及基台22依次作为一体而关闭。从而如图2所示，分别以抵接的方式将PET瓶B的口部上端收纳在上述环状绝缘部件31的中空部内，将PET瓶B的口部及肩部收纳在上述隔离物30的空洞部29内，将其余的PET瓶B部分收纳在上述外部电极27内。此时，上述PET瓶B经过其口部与室盖部件32的放电室33连通。
接下来，通过旋转式真空密封机构1的旋转盘2使收纳有PET瓶B的成膜室21在逆时针方向旋转。并且，在图1中，到形成有阻膜的PET瓶被取出的F点前的阻膜的成膜位置为止的区间，经过排气管11排出上述成膜室21的室盖部件32的放电室33以及上述PET瓶B内外的气体，使这些空间的真空度按照旋转式真空密封机构1的四个区域从低真空向高真空逐渐上升。接着，在图2中，向气体供给管34供给阻膜生成气体(例如介质气体)，并从其下端吹出到PET瓶B内。该介质气体进一步流向PET瓶B的口部。然后，取得气体供给量和气体排气量的平衡，将上述PET瓶B内设定为预定的气体压力。
接着，从高频电源35经过电缆36、耦合器38及供电端子37向上述外部电极27的主体25供给例如频率为13.56MHz的高频电力。此时，在上述外部电极27、和从作为接地电极的上述室盖部件32及蜂窝形导体39的配置位置开始到室盖部件32为止的排气管11部分之间，产生放电并生成等离子体。通过这种等离子体的生成，介质气体由上述等离子体离解，成膜核离子堆积在上述外部电极27内的PET瓶B内表面上，高速形成膜质良好的作为阻膜的碳膜，从而制造出内表面阻膜被覆PET瓶。此后，成膜室21通过旋转式真空密封机构1的旋转盘2而到达图1的F点时，从成膜室21取出内表面阻膜被覆PET瓶。此外，气体供给管34由导电材料制作时，作为接地电极而发挥作用。
作为上述介质气体，以碳氢化合物为基本，例如可以使用甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等链烷类，乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、丁二烯等链烯类，乙炔等链炔类，苯、甲苯、二甲苯、茚、萘、菲等芳香族烃类，环丙烷、环己烷等环烷类，环戊烯、环己烯等环烯类，甲醇、乙醇等含氧烃类，甲胺、乙胺、苯胺等含氮烃类等，此外也可以使用一氧化碳、二氧化碳等。此外，为了等离子体的稳定化、等离子体特性的适当化，有时可以在介质气体中混合Ar、He等惰性气体。
作为上述阻膜生成气体，除了上述介质气体之外，可以使用用于SiOx的成膜的六甲基二硅胺之类的硅氧烷与氧气的混合气体。
上述高频电力一般使用13.56MHz、100～1000W，但不限于此。此外，这些电力的施加可以是连续的，也可以是间断的(脉冲式的)。
在上述PET瓶B内表面形成阻膜时，优选将收纳上述PET瓶B的外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)控制为1以上。即，改变蜂窝形导体39在上述排气管11内的配置位置，实际上是改变作为接地电极发挥作用的排气管11的长度，控制为预期的面积比，从而可以控制放电区域。其中，使该面积比增大到必要以上时，放电区域过大，电力效率降低，在PET瓶内表面上形成的阻膜的阻挡性可能下降。因此上述面积比(S2/S1)的上限优选为5。特别优选面积比(S2/S1)的上限为3.5。
以上根据第一实施方式，在经过排气管11与旋转式真空密封机构1的旋转盘2连接的多个成膜室21内收纳PET瓶B，在该PET瓶B的内表面连续形成阻膜时，在排气管11内配置通气性且具有导电性的电场屏蔽部件、即蜂窝形导体39，将由导电材料构成的室盖部件32、以及从上述蜂窝形导体39的配置位置开始到室盖部件32为止的排气管11部分作为接地电极发挥作用，使放电区域从室盖部件32扩展到与之连通的排气管11，从而可以在外部电极和包含室盖部件32及上述排气管11部分的接地电极之间施加较大的等离子鞘层电压，可以将由在等离子体内离解的介质气体等阻膜生成气体产生的高能量的正离子入射到上述PET瓶B内表面，因此可以在PET瓶B内表面高速形成膜质良好的碳膜之类的阻膜。
此外，通过在由导电材料构成的排气管11内部的预期位置配置蜂窝形导体39，可以用蜂窝形导体39限制在排气管11内产生的放电区域，阻止其到达旋转式真空密封机构1，因此可以防止放电不稳定、电源异常的产生。
进而，由于可以用蜂窝形导体39限制在排气管11内产生的放电区域，阻止其到达旋转式真空密封机构1，因此可以防止与相邻的其他成膜室的到达了上述旋转式真空密封机构的放电(等离子体)相互干扰，可以防止放电不稳定、电源异常的产生。
另外，通过改变蜂窝形导体39在上述排气管11内的配置位置(即改变实际作为接地电极发挥作用的排气管11的长度)，将收纳上述PET瓶的外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)控制为1以上，从而可以在PET瓶B内表面高速形成膜质良好的碳膜之类的阻膜。
进而，将具有空洞部29的由电介质材料构成的圆柱状隔离物30插入到外部电极27的上部并固定，将PET瓶B的至少从口部到肩部收纳在上述隔离物30的空洞部29内并使之与该空洞部29的内表面接触，从而不仅在上述PET瓶B的肩部以下的瓶体内表面，在与上述由电介质材料构成的隔离物30相对的PET瓶B的从口部到肩部的内表面上也可以以均匀厚度形成膜质良好的碳膜之类的阻膜。
因此可以提供一种可以在PET瓶B内表面高速形成膜质良好的碳膜之类的阻膜的、可靠性高的在塑料容器内表面形成阻膜的阻膜形成装置。
此外可以制造防止了从外部透过氧气、从内部(例如碳酸饮料)透过二氧化碳的、阻挡性优良的内表面阻膜被覆PET瓶。
在此，本发明所获得的阻膜包括：与金刚石(碳原子的结合为SP3结合)相比石墨(碳原子的结合为SP2结合)的比例较多、在微小硬度测量法下为10Gpa以下的软质的碳膜；以及放电电压增高、石墨的比例减少、在微小硬度测量法下为10～20Gpa的硬质的碳膜、即所谓类金刚石碳膜(DLC膜)。此外，也包含SiO2或SiOx膜。进而，也包括其中以极微量～百分之几程度的比例混入了金属原子、N、O等异种原子的膜。此外，在此以阻膜为例，但作为本发明的覆膜也包含以提高耐化学药品性、耐磨损性为目的的膜。
在此，本发明中对内表面进行了阻膜被覆处理的容器，除了以PET瓶为代表的所谓塑料容器之外，可以包括玻璃容器、陶瓷容器、纸容器等。
作为上述容器，例如可以包括填充碳酸饮料等挥发性液体的塑料容器、填充燃料等的塑料制的汽车用燃料容器等。此外，作为其他容器例如可以包括医药品用塑料容器、食品用塑料容器。进而也包括透过性高、需要具有阻气性的气体的容器。此外，塑料配管等在本发明中也与容器同样，可以在内表面的覆膜形成中应用本发明。
另外，在上述第一实施方式中，作为配置在排气管11内的通气性且具有导电性的电场屏蔽部件使用了蜂窝形导体，但也可以如以下参照图3、图4所说明的那样使用各种方式的部件。另外，在图3、图4中，与上述图2相同的部件标以相同标号并省略说明。
在此，图3是表示本发明第一实施方式的其他方式的覆膜形成装置的主要部分剖视图。
(1)如图3所示，作为通气性且具有导电性的电场屏蔽部件的、层叠了多张例如3张的金属网40，被配置在上述排气管11内的预期位置。在这种构成中，通过改变层叠金属网40在上述排气管11内的配置位置(即改变实际作为接地电极发挥作用的排气管11的长度)，可以控制外部电极和接地电极的面积比(S2/S1)，优选使该面积比(S2/S1)为1以上。而考虑到如上所述放电区域过大会导致在PET瓶内表面形成的阻膜的阻挡性下降，优选使上述面积比(S2/S1)的上限为5。
在此，图4是表示本发明第一实施方式的另一方式的覆膜形成装置的主要部分剖视图。
(2)如图4所示，作为通气性且具有导电性的电场屏蔽部件的由导电材料构成的挡板41，被配置在上述排气管11内的预期位置。在这种构成中，通过改变挡板41在上述排气管11内的配置位置(即改变实际作为接地电极发挥作用的排气管11的长度)，可以控制外部电极和接地电极的面积比(S2/S1)，优选使该面积比(S2/S1)为1以上。而考虑到如上所述放电区域过大会导致在PET瓶内表面形成的阻膜的阻挡性下降，优选使上述面积比(S2/S1)的上限为5。
以下对本发明第一实施方式的具体实施例进行说明，但本发明不限于此。
(实施例1)
利用上述图1及图2所示的阻膜形成装置，将PET瓶B的口部上端收纳在上述环状绝缘部件31的中空部内，将PET瓶B的口部及肩部收纳在上述隔离物30的空洞部29内，将其余的PET瓶B部分收纳在上述外部电极27内，利用铝制的气体供给管34，且改变蜂窝形导体39在排气管11内的配置位置来控制收纳PET瓶B的外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)，按照下述条件在上述PET瓶B内表面形成碳膜。
(碳膜的形成条件)
圆柱状隔离物30：由ホトベ一ル(商品名，住金陶瓷制造(住金セラミツクス制))制作
面积比(S2/S1)＝1～3.5
介质：C2H2气体
介质的气体流量：124sccm
PET瓶B及室盖部件32内的气体压力：0.3Torr
供给到外部电极27的高频电力：13MHz、1600W
成膜时间：3秒
(比较例1)
利用上述图1及图2所示的阻膜形成装置，将PET瓶B的口部上端收纳在上述环状绝缘部件31的中空部内，将PET瓶B的口部及肩部收纳在上述隔离物30的空洞部29内，将其余的PET瓶B部分收纳在上述外部电极27内，且将蜂窝形导体配置在从室盖部件32的上升部分向排气管11侧延伸的角部，使排气管不作为放电区域起作用，使外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)为0.7，除此以外按照与实施例1相同的方法进行操作，在PET瓶B内表面形成碳膜。
在实施例1及比较例1中，从以面积比(S2/S1)不同的值形成了碳膜的PET瓶B的瓶体分别切割30cm2的样品，利用氧气透过率测定装置(Modern Control公司制造，商品名为OXTRAN)测定氧气透过率，根据换算为厚度20nm的碳膜的氧气透过率求出相对的氧气阻挡性。其结果如图5所示。
从图5可以明确，在使排气管实际作为放电区域发挥作用、使外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)为1以上的实施例1中，与使排气管11不作为放电区域起作用、使上述面积比(S2/S1)为0.7的比较例1相比，阻气性良好，即可以在PET瓶内表面形成膜质良好的碳膜。
(第二实施方式)
第二实施方式的在塑料容器内表面形成阻膜的阻膜形成装置，除了图6所示的排气管结构不同以外，实质上具有与上述图1及图2相同的结构。另外，对于与第一实施方式的装置相同的构成部件，标以相同标号并省略说明。
该阻膜形成装置如图6所示，排气管11是将由不锈钢等金属类的导电材料构成的管部(导电管部)12a、与由聚乙烯、聚丙烯等合成树脂、氧化铝等陶瓷类的绝缘材料构成的管部(绝缘管部)12b相互连接而构成。该导电管部12a侧与成膜室21的室盖部件32的侧面连接以与该部件32的放电室33连通，上述绝缘管部12b侧与旋转式真空密封机构1的旋转盘2连接。
通过改变上述排气管11所占的导电管部12a的长度(即改变实际作为接地电极发挥作用的排气管11的长度)，可以控制收纳上述PET瓶B的外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)，优选使该面积比(S2/S1)为1以上。而考虑到如上所述因放电区域过大导致在PET瓶内表面形成的阻膜的阻挡性下降，优选使上述面积比(S2/S1)的上限为5，更优选使该上限为3.5。
以上根据第二实施方式，在经过排气管11与图1所示的旋转式真空密封机构1的旋转盘2连接的多个成膜室21内收纳PET瓶B，在该PET瓶B的内表面连续形成阻膜时，由导电管部12a和绝缘管部12b构成排气管11，将上述导电管部12a与成膜室21的室盖部件32的侧面连接以与该部件32的放电室33连通，将由导电材料构成的室盖部件32以及上述排气管11的导电管部12a作为接地电极发挥作用，使放电区域从室盖部件32扩展到与之连通的排气管11的导电管部12a，从而可以在外部电极27和包含室盖部件32及上述排气管11部分的接地电极之间施加较大的等离子体鞘层电压，可以将由在等离子体内离解的介质气体等阻膜生成气体产生的高能量的正离子入射到上述PET瓶B内表面，因此可以在PET瓶B内表面高速形成膜质良好的碳膜之类的阻膜。
此外，通过导电管部12a和绝缘管部12b构成上述排气管11，从而可以将放电区域限制在排气管11的导电部管12a内，阻止其到达旋转式真空密封机构1，因此可以防止放电不稳定、电源异常的产生。
另外，通过改变上述排气管11所占的导电管部12a的长度(即改变实际作为接地电极发挥作用的排气管11的长度)，将收纳上述PET瓶B的外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)控制为1以上，从而可以在PET瓶B内表面高速形成膜质良好的碳膜之类的阻膜。
因此，根据第二实施方式，与第一实施方式同样地，可以提供一种可以在PET瓶B内表面高速形成膜质良好的碳膜之类的阻膜的、可靠性高的在塑料容器内表面形成阻膜的阻膜形成装置。
此外可以制造防止了从外部透过氧气、从内部(例如碳酸饮料)透过二氧化碳的阻挡性优良的内表面阻膜被覆PET瓶。
以下对本发明的第二实施方式的具体实施例进行说明，但本发明不限于此。
(实施例2)
利用上述图1及图6所示的阻膜形成装置，将PET瓶B的口部上端收纳在上述环状绝缘部件31的中空部内，将PET瓶B的口部及肩部收纳在上述隔离物30的空洞部29内，将其余的PET瓶B部分收纳在上述外部电极27内，利用铝制的气体供给管34，且改变构成排气管11的导电管部12a的长度，控制收纳PET瓶B的外部电极27内表面的面积(S1)和接地电极的面积(S2)的面积比(S2/S1)，按照下述条件在上述PET瓶B内表面形成碳膜。
(碳膜的形成条件)
圆柱状隔离物30：由ホトベ一ル(商品名，注金陶瓷制造)制作
面积比(S2/S1)＝1～3.5
介质：C2H2气体
介质的气体流量：124sccm
PET瓶B及室盖部件32内的气体压力：0.3Torr
供给到外部电极27的高频电力：13MHz、1600W
成膜时间：3秒
在实施例2中，从以面积比(S2/S1)不同的值形成了碳膜的PET瓶B的瓶体分别切割30cm2的样品，利用氧气透过率测定装置(ModernControl公司制造，商品名为OXTRAN)测定氧气透过率，根据换算为厚度20nm的碳膜的氧气透过率求出相对的氧气阻挡性。其结果与实施例1同样地，与使排气管11不作为放电区域起作用的情况相比，可以在PET瓶B内表面形成阻气性良好且膜质良好的碳膜。
另外，在上述实施例1、2中气体供给管34使用了铝制的管，但如果改为由氧化铝之类的陶瓷制作的气体供给管，虽然阻气性会稍微下降，但可以在PET瓶B内表面形成毫不逊色的具有良好膜质的碳膜。这是由于，由陶瓷制作的气体供给管不作为接地电极发挥作用，从而上述面积比(S2/S1)稍微下降。
在上述第一、第二实施方式中，作为电场施加单元使用了与外部电极连接的高频电源，但例如也可以由与外部电极连接的偏压电源和与气体供给管(内部电极)连接的高频电源来构成电场施加单元，使气体排出管为接地电位。根据这种构成，可以提高作为阻膜的碳膜的形成速度。
以上利用图2所示的成膜室21对本发明的在容器内表面形成覆膜的覆膜形成装置进行了说明，但成膜室不限于此，例如只要是使等离子体扩散到将旋转式真空密封机构1和成膜室21连通的排气管11内的成膜室，在任意情况下均可适用。此外，在本发明中为在内表面形成覆膜的成膜室，但不仅在容器内表面，也可以是在外表面形成覆膜的成膜室。
工业利用性
根据上述本发明，可以提供一种量产性优良的在塑料容器内表面形成阻膜的阻膜形成装置，其可以防止因与旋转式真空密封结构的关系产生放电不稳定、电源异常，并且在经过排气管与旋转式真空密封机构连通的多个成膜室中，可以在塑料容器内表面高速形成膜质良好的碳膜等阻膜。
此外根据本发明，可以提供一种可制造对饮料用PET瓶有用的塑料容器的方法，其可以防止因与旋转式真空密封结构的关系产生放电不稳定、电源异常，并且在经过排气管与旋转式真空密封机构连通的多个成膜室中，在内表面形成膜质良好的碳膜等阻膜，对氧气及二氧化碳的阻挡性优良。

Claims (6)

1.一种内表面覆膜容器的制造装置，其特征在于，
具有用于在作为被处理物的容器的内表面通过等离子体放电形成覆膜的成膜室，
所述成膜室具有：外部电极，具有在插入所述容器时包围该容器的大小的空洞；导电性的室盖部件，经由绝缘部件安装在所述容器的口部所处一侧的所述外部电极的端面上，与排气管连接并且接地；气体吹出部件，从所述室盖部件侧插入到所述外部电极内的所述容器内，用于吹出覆膜生成气体；和电场施加单元，用于在所述外部电极与接地的所述室盖部件及排气管之间施加电场，
所述排气管由导电材料构成，在从所述成膜室离开预期距离的内部配置有通气性且具有导电性的电场屏蔽部件，
将收纳所述容器的所述外部电极内表面的面积设为S1、接地电极的面积设为S2时，所述预期距离设定为使二者的面积比S2/S1为1以上，其中，所述接地电极由所述室盖部件、所述由导电材料构成的排气管及所述电场屏蔽部件构成。
2.根据权利要求1所述的内表面覆膜容器的制造装置，其特征在于，
所述电场屏蔽部件具有蜂窝结构或网形状。
3.根据权利要求1所述的内表面覆膜容器的制造装置，其特征在于，面积比S2/S1设定在5以下。
4.根据权利要求1所述的内表面覆膜容器的制造装置，其特征在于，
所述多个成膜室，经过排气管与旋转式真空密封机构连通。
5.根据权利要求1所述的内表面覆膜容器的制造装置，其特征在于，
所述覆膜为阻膜。
6.根据权利要求1所述的内表面覆膜容器的制造装置，其特征在于，
所述容器为塑料容器。
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