JP2000256859A - プラスチック容器の成膜装置 - Google Patents

プラスチック容器の成膜装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、プラズマ化学気相析出法により薄膜
を形成するプラスチック容器の成膜装置において、ふく
射熱によるプラスチック容器の塑性変形を生ずることな
く、均一で緻密な薄膜を、安定して連続成膜が可能なプ
ラスチック容器成膜装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 外部電極の内側に設置したプラスチック
製の容器内に内部電極を挿入配置し、前記容器内を真空
にする手段と、内部電極から原料ガスを該容器内に供給
する手段と、外部電極と内部電極間にプラズマを発生さ
せる手段とを有し、前記容器内壁面にプラズマ化学気相
析出法により薄膜を形成する成膜装置において、前記内
部電極が、ガス供給孔を有する部材を備え、且つ該ガス
供給孔の直径が0.5mm以下であることを特徴とする
プラスチック容器の成膜装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は真空中にてプラスチ
ック容器に真空蒸着法、化学蒸着法(CVD)等の方法に
より薄膜を形成する成膜装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在までプラスチック容器は、その利便
性から食品、医療など幅広い分野で包装容器として利用
されている。しかし、プラスチックは周知のように酸
素、二酸化炭素などの低分子ガスや水蒸気を透過してし
まう性質を有している。そのため内容物が酸化してしま
うなど悪影響を及ぼし、その利用範囲に制約を受けてい
た。
【0003】そこで近年プラスチック容器にガスバリア
性を有する薄膜を成膜することで、その機能を向上させ
る技術が知られてきている。
【0004】その一例として、プラスチック容器にガス
バリア性を有する薄膜を成膜する従来の成膜装置として
は以下のようなものがあった。例えば、図1の(a)に
示すように、真空中で容器4を収容するために形成され
収容される容器の外形とほぼ相似形の隙間8を有する中
空状の外部電極2と、この外部電極の空所内に容器が収
容された際にこの容器の口部が当接されると共に外部電
極を絶縁する絶縁部材3と、接地され外部電極の空所内
に収容された容器の内側7に容器の口部9から挿入され
る原料ガス供給孔6として、1個の孔からなり、かつ直
径が0.5mmより大きい孔を持つ内部電極5と、外部
電極の空所内に連通されて空所内の排気を行う排気手段
11と、外部電極の空所内に収容された容器の内側の前
記内部電極に原料ガスを供給する供給管10と、外部電
極に接続された高周波電源13を備えていることを特徴
とする装置が知られている。
【0005】しかしながら、上記のような従来のプラス
チック容器の成膜装置では、プラスチック容器内にガス
供給孔6として、1個の孔からなり、かつ直径が0.5
mmより大きい孔を持つ内部電極5からガスを供給し、
高周波電力を投入すると、図1で示す外部電極2と内部
電極5で発生したプラズマが、内部電極5の原料ガス供
給管10の内部に侵入し、この侵入したプラズマにより
原料ガス供給管10及び内部電極5が加熱され、そのふ
く射熱によりプラスチック容器の塑性変形を生じてしま
う。
【0006】従って、上記ふく射熱によるプラスチック
容器の塑性変形が生じない範囲に、成膜時間及び投入す
る高周波電力及びガス流量等の成膜条件が制限され、内
壁面に十分な厚みを持ちかつ緻密である膜を成膜でき
ず、最適な酸素もしくは水蒸気透過度を得ようとしたと
き不都合である。
【0007】さらに、内部電極5の原料ガス供給管10
の内部にプラズマが侵入することにより、高周波電力の
殆どが、内部電極5の原料ガス供給管10の内部のプラ
ズマに投入され、外部電極2と内部電極5の間に発生す
るプラズマに必要な電力が投入されない。
【0008】この為、内部電極5の原料ガス供給管10
の内部に発生したプラズマが供給している原料の電離及
び膜生成の反応を進行させてしまい、プラスチック容器
内壁面への成膜反応が十分に行われず、プラスチック容
器の内壁面の膜厚分布が不均一でかつポーラスな膜にな
りやすいので酸素及び水蒸気透過度の低減を図る障害に
なっていた。
【0009】また、連続で成膜した場合、真空中では十
分な熱伝達が期待できないことから内部電極5がプラズ
マに依る熱を蓄積し徐々に高温となってしまい安定した
成膜を行えないというも問題も発生してくる。
【0010】さらに、内部電極5はプラスチック容器口
栓部の内径により、寸法に制約があり水冷等の冷却手段
を設けることができない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題に
鑑みてなされたもので、プラスチック容器の成膜装置に
おいて、ふく射熱によるプラスチック容器の塑性変形を
生ずることなく、均一で緻密な薄膜を、安定して連続成
膜が可能なプラスチック容器成膜装置を提供することを
目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、外部電極の内側に設置した
プラスチック製の容器内に内部電極を挿入配置し、前記
容器内を真空にする手段と、内部電極から原料ガスを該
容器内に供給する手段と、外部電極と内部電極間にプラ
ズマを発生させる手段とを有し、前記容器内壁面にプラ
ズマ化学気相析出法により薄膜を形成する成膜装置にお
いて、前記内部電極が、ガス供給孔を有する部材を備
え、且つ該ガス供給孔の直径が0.5mm以下であるこ
とを特徴とするプラスチック容器の成膜装置である。
【0013】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
プラスチック容器の成膜装置において、前記ガス供給孔
の形状が、円形であることを特徴とする。
【0014】請求項3記載の発明は、請求項1に記載の
プラスチック容器の成膜装置において、前記ガス供給孔
の形状が、長孔形であることを特徴とする。
【0015】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3に
記載の何れかのプラスチック容器の成膜装置において、
前記ガス供給孔を有する部材は、1個以上のガス供給孔
を有することを特徴とする。
【0016】請求項5記載の発明は、請求項1乃至4に
記載の何れかのプラスチック容器の成膜装置において、
前記ガス供給孔を有する部材は、前記内部電極に挿着及
び着脱が可能な機構を備えたことを特徴とする。
【0017】請求項6記載の発明は、請求項1乃至5に
記載の何れかのプラスチック容器の成膜装置において、
前記ガス供給孔を有する部材は、射出成形法及び焼結法
で作製された部材であることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】図に基づいて、本発明の実施形態
について以下に説明する。図2(a)は、本発明のプラ
スチック容器の成膜装置の断面図である。真空中で容器
4を収容するために形成され収容される容器の外形とほ
ぼ相似形の隙間8を有する中空状の外部電極2と、この
外部電極の空所内に容器が収容された際にこの容器の口
部が当接されると共に外部電極を絶縁する絶縁部材3
と、接地され外部電極の空所内に収容された容器の内側
7に容器の口部9から挿入される原料ガス供給孔6を持
つ部材を備えた内部電極5と、外部電極の空所内に連通
されて空所内の排気を行う排気手段11と、外部電極の
空所内に収容された容器の内側の前記内部電極に原料ガ
スを供給する供給管10と、外部電極に接続された高周
波電源13を備えているラスチック容器の成膜装置にお
いて、前記内部電極が、ガス供給孔6が1個以上の孔か
らなる部材を備え、且つ該ガス供給孔6の直径が0.5
mm以下であることを特徴とする。
【0019】これによると、原料ガスの吐出圧力が高く
なり、高周波電力を投入した際に生じる外部電極と内部
電極間に発生したプラズマの内部電極の原料ガス供給管
の内部への侵入を防止することができる。
【0020】図2の(b)、(c)は、本発明のプラス
チック容器の成膜装置において、ガス供給孔の形状を示
した断面図である。図に示すように、前記ガス供給孔の
形状が、円形(b)もしくは長孔形(c)であることを
特徴とする。これによると、ガス供給孔の加工が、安易
で短時間で作製できるということから好ましい。ガス供
給孔の形状を円形もしくは長孔形に変化させたりするこ
とにより、供給ガスの流量を調節することもできる。
【0021】また、本発明のプラスチック容器の成膜装
置において、ガス供給孔を有する部材は、1個以上のガ
ス供給孔を有することを特徴とする。これによると、ガ
ス供給孔の数で、原料ガスの供給量を調整できるという
ことから好ましい。
【0022】また、本発明のプラスチック容器の成膜装
置において、ガス供給孔を有する部材は、前記内部電極
に挿着及び着脱が可能な機構を備えたことを特徴とす
る。これによると、ガス供給孔が成膜過程で目詰まりを
起こした際に、ガス供給孔を有する部材のみの交換で済
むことから好ましい。
【0023】さらに、本発明のプラスチック容器の成膜
装置において、ガス供給孔を有する部材は、射出成形法
及び焼結法で作製された部材であることを特徴とする。
本発明では、上記部材の材質は特に限定されるものでは
ないが、上記製法によると、該部材は大量に生産できる
ために非常に廉価に製造できる。従って、内部電極に、
上記ガス供給孔を有する部材を結合させて使用する際
に、成膜過程で目詰まりを起こしたような場合、簡単に
部材のみを交換して使用しても本発明の成膜装置の運転
費用に殆ど影響しない。
【0024】
【実施例】<実施例1>本発明におけるプラスチック容
器の成膜装置を用い、500mlプラスチック容器を使
用して、成膜装置の原料ガスであるヘキサメチレンジシ
ロキサン(HMDSO)と酸素からなる原料ガス混合比
率、成膜時間、ラジオフリークエンシー(RF)電力等
の条件を任意に変化させて、プラスチック容器の内壁面
た薄膜を形成した時のそのプラスチック容器の酸素透過
度及びプラスチック容器の内壁面の膜厚を評価した。そ
の評価結果を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】<比較例1>従来のプラスチック容器の成
膜装置を用いて、500mlのプラスチック容器を使用
して、実施例1と同様成膜条件を変化させてプラスチッ
ク容器の内壁面に薄膜を形成した時のそのプラスチック
容器の酸素透過度及びプラスチック容器の内壁面の膜厚
を評価した。その評価結果を表2に示す。
【0027】
【表2】
【0028】その結果、本発明のプラスチック容器の成
膜装置を用いてプラスチック容器の内壁面に薄膜を形成
した時のそのプラスチック容器の内壁面の膜厚の均一性
が、従来のプラスチック容器の成膜装置を用いた場合に
比較して、飛躍的に向上していることから、本発明のプ
ラスチック容器の成膜装置を用いてプラスチック容器の
内壁面た薄膜を形成した時のそのプラスチック容器の酸
素透過度は、従来のプラスチック容器の成膜装置を用い
た場合に比較して、条件によっては半分まで低減できて
いる。さらに、従来のプラスチック容器の成膜装置を用
いた表1の実験No.9及び10の条件では成膜時間が
長い為、プラスチック容器が塑性変形してしまい評価す
るに至らなかったが、本発明のプラスチック容器の成膜
装置を用いた表2の同条件の実験では、プラスチック容
器は塑性変形せず良好な酸素透過度を持つプラスチック
容器の成膜可能となった。
【0029】
【発明の効果】本発明により、プラスチック容器の成膜
装置において、配置された容器内に挿入する内部電極
に、ガス供給孔として、直径が0.5mm以下の孔をを
有するガス供給孔部材を備えることで、内部電極の原料
ガス供給管の内部に発生するプラズマを防ぎ、プラズマ
による内部電極の加熱をなくすことにより、そのふく射
熱によるプラスチック容器の塑性変形を防止する効果が
あり、また、冷却手段の無い内部電極でも熱の蓄積が無
いことから安定して連続成膜が可能となる。
【0030】さらに、内部電極の原料ガス供給管の内部
に発生するプラズマを防ぐことにより、供給している原
料ガスの電離及び膜生成の反応を防止することができ、
外部電極と内部電極間に十分な高周波電力が投入され
る。その結果、供給ガスの解離及びプラスチック容器の
内壁面への成膜反応が十分に行われ、プラスチック容器
の内壁面の膜厚分布が均一でかつ緻密な膜を成膜するこ
とが可能であり、酸素及び水蒸気透過度を低減させる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、従来のプラスチック容器の成膜装置
の全体図を示す概略断面図である。(b)は、従来のプ
ラスチック容器の成膜装置の内部電極のガス供給孔の拡
大断面図である。
【図2】(a)は、本発明のプラスチック容器の成膜装
置の一実施例を示す概略断面図である。(b)は、本発
明のプラスチック容器の成膜装置の内部電極のガス供給
孔の一実施例を示す拡大断面図である。
【図3】本発明のプラスチック容器の成膜装置の内部電
極に装着するガス供給孔を有する部材の一実施例を示す
拡大斜視図である。
【符号の説明】
1・・・外部電極天蓋部 2・・・外部電極 3・・・絶縁板 4・・・プラスチック容器 5・・・内部電極 6・・・ガス供給孔 7・・・プラスチック内部空間 8・・・プラスチック容器と外部電極の隙間 9・・・容器口部 10・・・原料ガス供給管 11・・・排気口 12・・・マッチングボックス 13・・・高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 恭市 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 掛村 敏明 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 4K030 CA07 CA15 EA05 FA03 KA17 KA46

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部電極の内側に配設したプラスチック製
    の容器内に内部電極を挿入配置し、前記容器内を真空に
    する手段と、内部電極から原料ガスを該容器内に供給す
    る手段と、外部電極と内部電極間にプラズマを発生させ
    る手段とを有し、前記容器内壁面にプラズマ化学気相析
    出法により薄膜を形成する成膜装置において、前記内部
    電極が、ガス供給孔を有する部材を備え、且つ該ガス供
    給孔の直径が0.5mm以下であることを特徴とするプ
    ラスチック容器の成膜装置。
  2. 【請求項2】前記ガス供給孔の形状が、円形であること
    を特徴とする請求項1に記載のプラスチック容器の成膜
    装置。
  3. 【請求項3】前記ガス供給孔の形状が、長孔形であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のプラスチック容器の成
    膜装置。
  4. 【請求項4】前記ガス供給孔を有する部材は、1個以上
    のガス供給孔を有することを特徴とする請求項1乃至3
    に記載の何れかのプラスチック容器の成膜装置。
  5. 【請求項5】前記ガス供給孔を有する部材は、前記内部
    電極に挿着及び着脱が可能な機構を備えたことを特徴と
    する請求項1乃至4に記載の何れかのプラスチック容器
    の成膜装置。
  6. 【請求項6】前記ガス供給孔を有する部材は、射出成形
    法及び焼結法で作製された部材であることを特徴とする
    請求項1乃至5に記載の何れかのプラスチック容器の成
    膜装置。
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