CN104350177A - 树脂容器用涂敷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够对多个树脂容器一并形成具有同等品质的膜的树脂容器用涂敷装置。树脂容器用涂敷装置具有：腔室（40），存放多个树脂容器（B），并为外部电极；多个内部电极（50），形成有引导原料气体的气体导通部（51），并分别插入到在腔室（40）存放的多个树脂容器（B）的内部；气体供给部（70），向腔室（40）供给原料气体，气体供给部（70）具有原料气体供给路径（P1）和从原料气体供给路径（P1）分支并分别与多个内部电极（50）的气体导通部（51）相连通的多个气体分支路径（P2），在原料气体供给路径（P1）上设置有调整原料气体的流量的质量流量控制器（74），在多个气体分支路径（P2）上分别设置有调整原料气体的流量的流量调整阀（78）。

Description

树脂容器用涂敷装置
技术领域
本发明涉及一种在腔室内配置多个树脂容器并能够对多个树脂容器一并成膜的树脂容器用涂敷装置。
背景技术
被广泛使用在家庭用品等中的聚乙烯等树脂一般具有使氧气、二氧化碳等低分子气体透过的性质，还具有使低分子有机化合物吸附在其内部的性质。因此，在将树脂作为容器使用时，与玻璃等其他容器相比，周知的是因其使用对象和使用形式等而受到各种制约。例如，在向树脂容器填充碳酸饮料水进行使用时，存在该碳酸通过容器透过到外部而难以长时间保持作为碳酸饮料水的品质的情形。
因此，在制造树脂容器时，为了消除树脂容器中的由低分子气体的透过、以及低分子有机化合物的吸附导致的不良情况，周知的是使用等离子体CVD成膜技术在该树脂容器的内部表面等形成DLC（Diamond Like Carbon：类金刚石碳）涂层等（例如，参照专利文献1）。另外，根据近年来的生产高效化的要求，还周知的是对多个树脂容器一并形成该种涂层的装置（例如，参照专利文献2）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国专利第2788412号
专利文献2：日本国专利第4567442号。
发明内容
发明要解决的问题
但是，本发明人判明：使用如上述专利文献1、2那样的以往的等离子体CVD成膜技术对多个树脂容器一并成膜的结果，树脂容器内侧的所形成的膜的品质出现偏差。导致该偏差的主要原因是腔室的内部空间中的高频电力的不均匀分配。但是，要将高频电力的分配调整均匀，需要变更腔室的形状、电极的顶端形状以及配置等，结构变复杂，有可能导致制造成本上升。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够对多个树脂容器一并形成具有同等品质的膜的树脂容器用涂敷装置。
用于解决问题的手段
本发明的树脂容器用涂敷装置，其特征在于，具有：
腔室，存放多个树脂容器，并为外部电极；
多个内部电极，被电气接地并且形成为筒状，在内周部形成有引导原料气体的气体导通部，分别插入到在所述腔室存放的多个所述树脂容器的内部；
气体供给部，向所述腔室供给原料气体，
所述气体供给部具有：原料气体供给路径，与贮存原料气体的原料的原料贮存部相连通；多个气体分支路径，从该原料气体供给路径分支，分别与多个所述内部电极的气体导通部相连通，
经由所述原料气体供给路径和多个所述气体分支路径以及多个所述内部电极的气体导通部分别向在所述腔室存放的多个所述树脂容器的内部供给原料气体，
在所述原料气体供给路径上设置有调整原料气体的流量的第一流量调整部，在多个所述气体分支路径上分别设置有调整原料气体的流量的第二流量调整部。
另外，优选所述腔室具有在直线上分别独立地存放多个所述树脂容器的多个存放室。
另外，优选所述第二流量调整部由流量调整阀构成。
发明效果
根据本发明的树脂容器用涂敷装置，在所述原料气体供给路径上设置有调整原料气体的流量的第一流量调整部，进而在多个所述气体分支部上分别设置有调整原料气体的流量的第二流量调整部。因此，通过第二流量调整部对向各树脂容器的内部供给的原料气体的流量进行调整，从而即使不变更腔室的形状、电极的顶端形状以及配置等，也能够对多个树脂容器一并形成具有同等品质的膜。
附图说明
图1是说明本发明的树脂容器用涂敷装置的实施方式的主视剖视图。
图2是图1所示的树脂容器用涂敷装置的侧剖视图。
图3是图1所示的腔室的主要部分放大剖视图。
图4是图1所示的气体供给部的分流部的俯视图。
图5是说明图1所示的涂敷装置的管道结构的示意图。
图6是表示腔室的每个存放室的成膜评价试验结果的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的树脂容器用涂敷装置的一个实施方式进行说明。
本实施方式的树脂容器用涂敷装置（以下仅称为“涂敷装置”）是在腔室内存放多个树脂容器，并使用等离子体CVD技术在其内部表面等一并形成由硅化合物的气体等构成的膜的装置。作为树脂容器，例如能够举出碳酸饮料和果汁等饮料水用的瓶、化妆水或药品用的容器，但并不限于此，也可以是用于其他用途的树脂容器。
如图1~3所示，本实施方式的涂敷装置10具有：成为基座的底座部20；平板状的绝缘板30，配置在该底座部20上；腔室40，设置在该绝缘板30上，并具有多个存放室S1，多个存放室S1分别独立地存放多个大致圆筒状的树脂容器B；管状的内部电极50，分别插入并配置于在该腔室40的存放室S1设置的树脂容器B的内部；排气部60，分别与腔室40的存放室S1相连通进行排气；气体供给部70（参照图5），向设置于腔室40的存放室S1的树脂容器B的内部供给原料气体。
如图1以及图2所示，底座部20由不锈钢等金属块形成，并具有矩形状的底板部21和从该底板部21的周缘向上方延伸的周壁部25。由底板部21、周壁部25以及绝缘板30划分出内部空间S2。另外，在该底座部20的底板部21的上表面部以大致等间隔并列排列的状态设置有4个螺纹孔22。进而，在底座部20的底板部21内部设置有4条气体通路23，该气体通路23在上游端与气体供给部70相连接，在下游端与螺纹孔22相连接（参照图4）。另外，底座部20被电气接地。
如图1~图3所示，腔室40具有：腔室主体41；腔室盖体45，能自由装卸地安装在该腔室主体41的上部，使腔室主体41的内部处于密封状态。该腔室40还作为等离子体CVD的外部电极发挥功能，与外部的高频电源（未图示）电连接。腔室主体41由矩形状的金属块形成，并沿着直线上以并列排列的状态形成有4个圆形的贯通孔42，该贯通孔42具有比树脂容器B的外形大一些的内径。该贯通孔42与底座部20的内部空间S2相连通。另外，在该贯通孔42的下部设置有容器保持板43。在容器保持板43上的与各贯通孔42相对应的位置上形成有直径比树脂容器B的口部稍小的开口部43a。在存放室S1存放的树脂容器B由容器保持板43的开口部43a周围的部分保持，故树脂容器B不会从贯通孔42脱落。另外，在容器保持板43上设置有排气口44，成为能够对在各存放室S1存放的树脂容器B内部以及外部同时进行真空排气的结构。
与腔室主体41合在一起的状态下，腔室盖体45在与腔室主体41的贯通孔42相对应的位置上同样形成有4个直径与贯通孔42相同的有底孔46。即，在腔室主体41与腔室盖体45合在一起的状态下，通过腔室主体41的贯通孔42和腔室盖体45的有底孔46，以在直线上配置4个的状态形成有用于存放树脂容器B的存放室S1。
内部电极50是金属的圆筒或方筒等中空筒状的管构件，在其内周部具有引导原料气体的气体导通部51。内部电极50经由容器保持板43的各开口部43a导入至各存放室S1。另外，内部电极50的下部经由金属制的管道构件52与底座部20的螺纹孔22螺纹接合。由此，在腔室40的存放室S1分别插入内部电极50，并配置成位于腔室40的存放室S1的中心部。另外，此时，由于底座部20电气接地，所以通过该螺纹接合，结果是内部电极50变成电气接地。另外，同时，由于在底座部20上，螺纹孔22与气体通路23连通，所以内部电极50的气体导通部51与底座部20的气体通路23以及气体供给部相连接。
如图2所示，由于排气部60与底座部20的内部空间S2相连通，故结果变成分别与腔室40的存放室S1相连通。另外，排气部60在下游侧与真空泵61相连接，通过该真空泵61，经由该内部空间S2对腔室40的存放室S1的空气进行排气（参照图5）。此外，排气部60在腔室40的存放室S1和真空泵61之间配置有真空排气部62、大气开放阀63、以及真空计保护阀64（参照图5）。
在本实施方式中，如图5所示，气体供给部70在下游端与内部电极50的气体导通部51相连接，具有上游侧的源流部71和位于下游侧并将来自源流部71的原料气体的气流分流为多个的分流部76。在源流部71中，贮存原料气体的原料的原料罐72和管理来自原料罐72（原料贮存部的一例）的原料气体有无流出的罐断流阀73配置在与原料罐72相连通的原料气体供给路径P1的上游侧。另外，在原料气体供给路径P1的下游侧配置有对原料气体的流量进行控制以及管理的质量流量控制器（mass flow controller）74（第一流量调整部的一例）和气体导入阀75。此外，作为原料气体，使用在常温下为气体或液体的硅化合物的气体等。另外，也可以使用与氧气等气体混合的气体。
如图4以及图5所示，分流部76配置有气体分支部77，该气体分支部77将来自原料气体供给路径P1的原料气体分支到多条（在本实施方式中为4条）气体分支路径P2。另外，在气体分支部77和内部电极50的气体导通部51之间，即气体分支路径P2上，分别独立地配置有调整气体流量的4个流量调整阀78（第二流量调整部，流量调整阀的一例）。另外，流量调整阀78各自的闭合度基于过去的实验结果被预先独立地调整。由此，原料气体最终经由流量调整阀78以及内部电极50的气体导通部51供给到在腔室40的存放室S1设置的树脂容器B的内部。
形成在树脂容器B内部的膜的品质取决于外部的高频电源的高频输出、树脂容器B内的原料气体的压力、原料气体的流量、等离子体发生时间等，但在本实施方式中，对存放室S1间的树脂容器B的膜的品质偏差进行抑制的调整主要由流量调整阀78进行。该调整通过实验进行，但是也可以基于过去的实验结果进行某种程度的缩小范围。在此，膜的品质作为一例是指水分透过率或二氧化碳气体透过率等，但并不限于此，也可以指所要求的膜的功能的质量。
接着，对使用了这样构成的涂敷装置10的成膜方法进行说明。
首先，在卸下腔室40的腔室盖体45的状态下，将树脂容器B从上部插入到腔室主体41的贯通孔42内进行存放。此时，由于贯通孔42具有比树脂容器B的最大躯干直径稍大的内径，故树脂容器B保持在贯通孔42内的规定位置。另外，内部电极50分别从树脂容器B的口部插入并配置于树脂容器B的内部。然后，盖上腔室40的腔室盖体45，在密封状态下形成腔室40的存放室S1。
然后，腔室40内的空气由排气部60的真空泵61排出，腔室40的存放室S1内处于接近真空的状态（以下也称为真空状态）。在确认该真空状态后，罐断流阀73、质量流量控制器74、气体导入阀75进行动作，由原料罐72供给原料气体。此时，在气体供给部70的分流部76中，原料气体由气体分支部77分支到4条气体分支路径P2，分别通过流量调整阀78以及内部电极50的气体导通部51，从内部电极50的顶端放出原料气体。由此，向树脂容器的内部供给原料气体。
在供给原料气体后，从外部的高频电源向腔室40提供电力。通过提供该电力，在成为外部电极的腔室40和内部电极50之间产生等离子体。此时，虽然内部电极50电气接地，但由于腔室40借助绝缘板30而处于电绝缘状态，所以在腔室40和内部电极50之间产生电位差。由此，在多个（在本实施方式中为4个）树脂容器B的内部表面一并形成膜。
如以上说明那样，根据本实施方式的树脂容器用涂敷装置10，气体供给部70具有气体分支部77和4个气体分支路P2，并分别与内部电极50的气体导通部51相连通，分别沿着内部电极50的气体导通部51向树脂容器的内部供给原料气体。在气体供给部70的原料气体供给路径P1上设置有质量流量控制器74（第一流量调整部的一例），对向腔室40供给的原料气体的总量进行调整。并且，在4个气体分支路径P2上分别设置有流量调整阀78。通过分别对该4个流量调整阀的闭合度进行调整，能够调整在4个气体分支路径P2内部流动的原料气体的流量的平衡。即，通过调整4个流量调整阀的闭合度，能够调整流入4个树脂容器内部的原料气体的流量的平衡。其结果，即使不进行腔室40的形状、内部电极50的形状以及它们的配置等设计上的变更以及不对各存放室独立地进行原料气体的密度以及压力、或电极（腔室40、内部电极50）的高频电力的调整等，也能够利用在各气体分支路径P2上设置的流量调整阀78对原料气体的流量进行调整，从而将形成在多个树脂容器B内部的膜的品质以均等的状态一并形成。这意味着，通过调整流量调整阀78的闭合度，即调整流入到各树脂容器内部的原料气体的流量，能够消除（排除）以腔室40内部的高频电力的分布偏差等为代表的导致膜的品质不恒定的主要原因的影响。由于该结构仅设置气体分支路径P2和流量调整阀78即可，故结构简单且能够以低成本来实现。
另外，根据本实施方式的树脂容器用涂敷装置10，由于通过调整流量调整阀78的闭合度能够消除高频电力的分布偏差的影响，故将高频电力向腔室40供给的供给口的设计自由度将得到提高。换言之，在常规的设计中，为了尽可能地抑制腔室40内部的高频电力的分布偏差，而在腔室40的中心附近配置高频电力的供给口。但在本实施方式中，由于能够通过流量调整阀78消除高频电力的分布偏差的影响，故高频电力的供给口可以设置在腔室40的任何位置，提高设计的自由度。
另外，根据本实施方式的树脂容器用涂敷装置10，由于确保与各存放室S1的配置相关的设计自由度，所以能够将腔室40的4个存放室S1配置在直线上。如果像这样采用将多个存放室S1呈一列配置在直线上的结构，则容易使动作与将多个树脂容器B排列成一列进行供给的传送带等搬送装置连动。即，能够在生产线上使传送带等搬送装置与树脂容器用涂敷装置连动，提高作业效率。
实施例
为了确认本发明的效果，对有流量调整阀78的调整的情况和没有流量调整阀78的调整的情况进行比较试验。在本实施例使用的树脂容器B是材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、质量为12g、容量为80ml的塑料瓶（PET bottle）。另外，评价指标使用了水分透过率。
此外，水分透过率是指：用水填充树脂容器B，用塑料盖使树脂容器B处于密闭状态，将该状态的树脂容器B在38℃的温度下保管一天，计算保管前后的质量变化的比例。表2的“无流量调整”表示在4个气体分支路径P2上未设置流量调整阀的状态下进行实验时的实验结果，“有流量调整”表示以表1所示的闭合度对设置在4个气体分支路径P2上的4个流量调整阀的闭合度进行独立调整时的实验结果。
表1示出调整流量调整阀78时的各自的闭合度。表1中示出的腔室40的存放室S1的号码，在图1中从左起依次编号为“1”、“2”、“3”、“4”。另外，在本实施例中，闭合度定义为从全开向关闭方向的旋转圈数，例如，存放室2中的5/8是指从全开状态起关闭了一圈内的8分之5圈的状态，存放室3的“1”是指使阀仅旋转一圈。此外，流量调整阀通过旋转5~6圈左右，能够从全开状态过渡到完全关闭的状态。
[表1]
存放室（号码） 1 2 3 4
开放度（圈数） 0 5/8 1 3/8
表2以及图6示出试验结果。在利用流量调整阀78进行流量调整的情况下，在分别被成膜的4个树脂容器B之间，水分透过率的偏差几乎没有。另一方面，在无流量调整的情况下，存放室S1中号码为“2”的树脂容器B的水分透过率为0.026g/天/部件（package），示出比其他大的值。即意味着，在号码为“2”的树脂容器B中，在其内部形成的膜的品质低（导致很多水分透过）。此外可知，由于在树脂容器的内侧未形成任何膜时的水分透过率也为0.026g/天/部件，所以在无流量调整时的存放室“2”中，形成在塑料瓶内部的膜在降低水分透过率方面几乎不发挥作用。
[表2]
如上所述，在未设置流量调整阀的情况下，即未对在4个气体分支路径P2的内部流动的原料气体的流量平衡进行调整的情况下，能够确认出：形成在4个树脂容器内部的膜的品质（在该例中为水分透过率）如表2的“无流量调整”所示那样出现了偏差。可以认为这是受到腔室40内部的高频电力的分布偏差等的影响所致。但是，如表1那样调整流量调整阀78的4个闭合度的结果，能够确认出：如表2的“有流量调整”一栏所示那样能够抑制水分透过率的偏差。换言之，可确认出：通过调整4个流量调整阀78的闭合度，能够在存放于腔室40内部的4个树脂容器的内部形成具有同等品质的膜。
此外，本发明并不限于前述的实施方式，可进行适当的变形和改良等。例如，在上述实施例中，在1个腔室设置有多个存放室，但并不限于此，也可以使用多个腔室设置多个存放室。存放室和气体分支路径的数量（4个）也只不过是一例。另外，实施例1示出的流量调整阀78的闭合度只不过是例示，是针对不同的装置进行实验得到的值。
另外，上述的原料气体或膜的品质（所要求的功能）也是例示，只要根据树脂容器的用途进行变更即可。
参照特定的实施方式详细说明了本发明，但对本领域技术人员来说应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够进行各种变更或修正。
本申请是基于2012年5月28日申请的日本专利申请（申请号为2012-121130）的申请，该日本专利申请的内容作为参考被编入本申请。
附图标记说明
10：树脂容器用涂敷装置、20：底座部、21：底板部、22：螺纹孔、23：气体通路、25：周壁部、30：绝缘板、40：腔室、41：腔室主体、42：贯通孔、43：容器保持部、44：阶梯部、45：腔室盖体、46：有底孔、50：内部电极、51：气体导通部、52：管道构件、60：排气部、61：真空泵、62：真空排气部、63：大气开放阀、64：真空计保护阀、70：气体供给部、71：源流部、72：原料罐、73：罐断流阀、74：质量流量控制器、75：气体导入阀、76：分流部、77：气体分支部、78：流量调整阀、S1：存放室、S2：内部空间、P1：原料气体供给路径、P2：气体分支路径。

Claims (3)

1.一种树脂容器用涂敷装置，其特征在于，具有：
腔室，存放多个树脂容器，并为外部电极；
多个内部电极，被电气接地并且形成为筒状，在内周部形成有引导原料气体的气体导通部，分别插入到在所述腔室存放的多个所述树脂容器的内部；和
气体供给部，向所述腔室供给原料气体，
所述气体供给部具有：原料气体供给路径，与贮存原料气体的原料的原料贮存部相连通；多个气体分支路径，从该原料气体供给路分支，并分别与多个所述内部电极的气体导通部相连通，
经由所述原料气体供给路径、多个所述气体分支路径和多个所述内部电极的气体导通部分别向在所述腔室存放的多个所述树脂容器的内部供给原料气体，
在所述原料气体供给路径上设置有调整原料气体的流量的第一流量调整部，在多个所述气体分支路径上分别设置有调整原料气体的流量的第二流量调整部。
2.如权利要求1所述的树脂容器用涂敷装置，其特征在于，
所述腔室具有在直线上分别独立地存放多个所述树脂容器的多个存放室。
3.如权利要求1或2所述的树脂容器用涂敷装置，其特征在于，
所述第二流量调整部由流量调整阀构成。
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