JP2005014966A

JP2005014966A - 樹脂容器及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005014966A
Application number: JP2003181518A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sato; 達夫佐藤
Original assignee: Shiseido Co Ltd
Current assignee: Shiseido Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP4105600B2

Abstract

【課題】本発明は生分解性を有した樹脂容器及びその製造方法に関し、生分解性及びバリア性の双方を実現することを課題とする。
【解決手段】脂肪族ポリエステルを材料とする容器本体１１と、この容器本体１１の内面に形成された水素との結合を含むカーボン膜１２とにより樹脂容器１０を構成する。また、この樹脂容器１０を製造する際、水素との結合を含むカーボン膜１２を化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて容器本体１１の内壁に成膜する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂容器及びその製造方法に係り、特に生分解性を有した樹脂容器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、化粧料等の容器としてガラス瓶が使われている。これは、ガラスがガス遮断性に優れていることを利用したものである。しかしながら、ガラス瓶は破損しやすく、また重量が思いという問題点がある。このため、ガラス瓶に代わり、樹脂容器が使用されるようになってきている。
【０００３】
一方、近年では廃棄物及び省資源化に係る環境問題がクローズアップされるようになってきており、これに伴い樹脂容器に微生物により分解されるような性質（生分解性）を持たせる技術が注目されている。この生分解性を有した材料としてポリ乳酸が知られており、このポリ乳酸を用いた樹脂容器がある（特許文献１参照）。
【０００４】
このポリ乳酸よりなる樹脂容器は、微生物により分解されるため、仮に自然界に投棄されたとしても微生物により容器が完全に崩壊・分解されるため、環境問題が発生するようなことはない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２５４３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ポリ乳酸により形成された樹脂容器は、生分解性を有するため環境面からは良好な特性を示す。しかしながら、ポリ乳酸はバリア性に乏しいため、ポリ乳酸製の樹脂容器に内容物を充填した場合、経時的に内容物の水分が樹脂容器を通過して漏洩してしまうという問題点があった。
【０００７】
具体的には、ポリ乳酸製で１５０ミリリットルの容量を有する樹脂容器に水を充填し、この水の減少を測定したところ、室温３年間で２４％の水の減少が発生した。このように、樹脂容器のバリア性が低いと、例えば化粧料を内容物とした場合、水分の漏洩に伴い残った化粧料が変質してしまうという問題点が発生する。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、生分解性及びバリア性の双方を実現しうる樹脂容器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１記載の発明に係る樹脂容器は、
脂肪族ポリエステルを材料とする容器本体と、
該容器本体の内面に形成されたカーボン膜とにより構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
上記発明によれば、容器本体の材料としてバリア性の低い脂肪族ポリエステルを用いても、バリア性の高いカーボン膜が容器本体の内面に形成されているため、樹脂容器内に充填される内容物の変質を防止することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の樹脂容器において、
前記容器本体は、ポリ乳酸よりなることを特徴とするものである。
【００１３】
上記発明によれば、樹脂容器の生分解を確実に図ることができる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の樹脂容器において、
前記カーボン膜の厚さを０．０３μｍ以上０．２μｍ以下としたことを特徴とするものである。
【００１５】
上記発明によれば、カーボン膜の厚さを０．０３μｍ以上としているため、樹脂容器のバリア性を確実に高めることができる。また、カーボン膜の厚さを０．２μｍ以下としているため、カーボン膜の固有の色が目立つことを防止できる。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂容器において、
前記カーボン膜は、水素との結合を含むカーボンであることを特徴とするものである。
【００１７】
上記発明によれば、通常のカーボン膜に比べてバリア性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、
ポリ乳酸を材料とする容器本体の内面にカーボン膜が形成された樹脂容器の製造方法であって、
前記カーボン膜を、プラズマ化学気相成長法を用いて成膜することを特徴とするものである。
【００１９】
上記発明によれば、容器本体の内面であっても原料ガスを容器本体内に供給して化学気相成長を行なうことにより、良質のカーボン膜を容易に形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例である樹脂容器１０を示す断面図である。樹脂容器１０は、容器本体１１と水素との結合を含むカーボン膜１２とにより構成されている。容器本体１１は脂肪族ポリエステルであるポリ乳酸により形成されている。
【００２２】
ポリ乳酸は、微生物により分解される特性を有している。このため、仮に樹脂容器１０が自然界に投棄されたとしても、微生物により樹脂容器１０は完全に崩壊・分解されるため、環境問題が発生するようなことはない。しかしながら、樹脂容器１０のみからなる樹脂容器では、ポリ乳酸はバリア性が低いため内容物に変質が発生してしまうことは前述した通りである。
【００２３】
そこで、本実施例に係る樹脂容器１０は、容器本体１１の内面に形成されたカーボン膜を形成したことを特徴とする。特に本実施例では、後述するように化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いることにより、カーボン膜として水素との結合を含むカーボン膜１２（アモルファス炭素を含む膜でも可能）を形成している。
【００２４】
本実施例では、水素との結合を含むカーボン膜１２を０．１５μｍの厚さで形成している。しかしながら、水素との結合を含むカーボン膜１２の膜厚はこれに限定されるものではなく、０．０３μｍ以上０．２μｍ以下の範囲で選定するこが可能である。仮に水素との結合を含むカーボン膜１２の厚さを０．０３μｍ未満とすると、樹脂容器１０のバリア性を維持することができなくなる。
【００２５】
また水素との結合を含むカーボン膜１２の厚さが０．２μｍを越える厚さとなると、水素との結合を含むカーボン膜１２は固有の色（黄褐色）が目立ってしまい、容器としての使用範囲が限定されてしまう。更に、水素との結合を含むカーボン膜１２の厚さが０．２μｍを越えても、水素との結合を含むカーボン膜１２のバリア性は０．２μｍの厚さの時とさほど変化はない。このため、水素との結合を含むカーボン膜１２の厚さを、０．２μｍを越えた厚さとしても実益はない。
【００２６】
一方、本実施例で適用している水素との結合を含むカーボン膜１２は、他のカーボン膜と比べてバリア性が高いと共に、化学的安定性、熱的安定性、及び溶剤に対する安定性が高い。このため、樹脂容器１０内に内容物を充填した場合、バリア性が低いポリ乳酸により容器本体１１が形成されていても、内容物の気化物が樹脂容器１０を透過して外部に漏洩することを確実に防止することができる。これより、樹脂容器１０に充填された内容物に変質が発生することを確実に防止することができる。
【００２７】
また、水素との結合を含むカーボン膜１２は、上記のように各種安定性が高いため、水素との結合を含むカーボン膜１２を容器本体１１の内面に形成しても、水素との結合を含むカーボン膜１２と内容物が反応するようなことはない。よって、これによっても樹脂容器１０に充填された内容物に変質が発生することを防止できる。
【００２８】
図３は、本実施例に係る樹脂容器１０（図３に実施例と示す）の効果を、従来の樹脂容器（水素との結合を含むカーボン膜１２を設けてない樹脂容器。図３に比較例と示す）とを比較して示す図である。
【００２９】
同図に示す実験結果の具体的実験条件は、次の通りである。即ち、実施例及び比較例共に１５０ミリリットルの容量を有する樹脂容器とし、この実施例及び比較例に係る樹脂容器にそれぞれ１５０ｇの水を充填し、ポリプロピレン製の栓にて閉栓する。そして、これを、室温，３７℃，５０℃の各環境下にそれぞれを１ヶ月間放置し、放置前と放置後の内容物の重量変化を重量変率で求めた。尚、実施例に係る樹脂容器１０は、水素との結合を含むカーボン膜１２の膜厚が０．１５μｍのものを使用した。
【００３０】
図３より、いずれの温度条件においても、従来の樹脂容器である比較例の重量変率に比べ、実施例に係る樹脂容器１０の重量変化率が約半分の値となっていることが判る。よって図３に示す結果より、本実施例に係る樹脂容器１０によれば、比較例に比べて高いバリア性を実現できることが実証された。
【００３１】
続いて、上記した樹脂容器１０の製造方法について説明する。
樹脂容器１０を製造するには、先ず容器本体１１を製造する工程を実施し、続いてこの容器本体１１の内壁に水素との結合を含むカーボン膜１２を形成する工程を実施する。容器本体１１はポリ乳酸を原材料とし、インジェクションブロー成形方を用いて所定の形状に成型する。使用するポリ乳酸としては、例えばユニチカ社製４０３１ＤＫを用いることができる。
【００３２】
上記のように成型された容器本体１１は、続いて図２に示す樹脂容器製造装置２０に装着され、水素との結合を含むカーボン膜１２の形成処理が実施される。ここで、樹脂容器製造装置２０の構成について説明しておく。
【００３３】
樹脂容器製造装置２０はプラズマＣＶＤ装置であり、装着される樹脂容器１０の内壁に化学気相成長法を用いて水素との結合を含むカーボン膜１２を成膜する処理を行なうものである。この樹脂容器製造装置２０は、大略すると容器装着室２１，排気室２２，ガス導入管２３，マイクロ波発生装置３４，及び原料ガス供給装置３５等により構成されている。
【００３４】
容器装着室２１は、内部に樹脂容器１０が装着される構成となっている。この容器装着室２１の側壁には、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生装置３４が配設されている。
【００３５】
また、容器装着室２１の上部には、排気室２２が設けられている。この排気室２２と容器装着室２１は、隔壁３３により気密に画成された構成とされている。隔壁３３は容器装着室２１に対して着脱可能な構成とされると共に、排気室２２に対しても着脱可能な構成とされている。
【００３６】
また、隔壁３３の略中央位置には、第１のシール部材３６が設けられている。この第１のシール部材３６は、容器本体１１の開口部１３を容器装着室２１に対してシールした状態で隔壁３３に固定する。即ち、容器本体１１の開口部１３は、排気室２２にのみ開口するよう構成されている。
【００３７】
排気室２２は、その側部に排気孔２４が形成されている。この排気孔２４は、図示しない真空装置に接続されている。よって、排気室２２は、真空装置により吸引されることにより所定の真空度に減圧される。尚、本実施例では、後述する原料ガスが供給された状態において、排気室２２内の圧力は１０Ｐａとなるよう構成されている。
【００３８】
また、排気室２２の天板部２２ａには孔２５が形成されており、この孔２５にはガス導入管２３が挿通されている。また、この孔２５には第２のシール部材３７が設けられており、よって孔２５をガス導入管２３が挿通しても、排気室２２は外部に対して気密状態を維持するよう構成されている。
【００３９】
ガス導入管２３は、その一端（以下、下端部という）が開口部１３から容器本体１１の内部に挿入された構成とされている。即ち、ガス導入管２３の下端部は、容器本体１１の内部に開口した構成とされている。一方、ガス導入管２３の他端部（以下、上端部という）は、原料ガス供給装置３５に接続された構成とされている。
【００４０】
原料ガス供給装置３５は、原料ガスをガス導入管２３に供給する。原料ガスには、Ａｒ等の不活性ガスをキャリアガスとして加えてガス導入管２３に供給する構成としてもよい。また、水素との結合を含むカーボン膜１２を形成する原料ガスとしては、各種炭化水素を用いることができるが、アセチレンを用いることが望ましい。但し、原料ガスはアセチレンガスのみである必要はなく、必要に応じてアセチレン以外のガスを添加してもよい。具体的には、被膜改質剤（酸化剤や還元剤）を添加することが考えられる。
【００４１】
原料ガス供給装置３５から供給され、ガス導入管２３の下端から容器本体１１内に供給された原料ガスは、後述するように活性化された上で容器本体１１の内壁に成膜され、残存するガスは開口部１３から排気室２２内に流出し、排気孔２４から排気される。
【００４２】
続いて、上記構成とされた樹脂容器製造装置２０を用いた、容器本体１１の内壁に水素との結合を含むカーボン膜１２を形成し、これにより樹脂容器１０を製造する方法について説明する。尚、以下の説明では、樹脂容器製造装置２０内に既に容器本体１１が装着されているものとして説明する。
【００４３】
水素との結合を含むカーボン膜１２を形成するには、先ず図示しない真空装置を起動させる。これにより、排気室２２内及び容器本体１１の内部は所定の真空度に真空引きされる。
【００４４】
排気室２２内及び樹脂容器１０の内部が所定の真空度（例えば、１０Ｐａ）になると、原料ガス供給装置３５が起動し、ガス導入管２３を介して容器本体１１の内部にアセチレンガスを主体とする原料ガスを供給する。これと同時に、マイクロ波発生装置３４を起動し、マイクロ波を樹脂容器１０内の原料ガスに向け照射する。
【００４５】
このマイクロ波の照射により、アセチレンガスは分解してプラズマ化する。このプラズマ化し活性化したアセチレンガスは、容器本体１１の内表面で再結合し、水素との結合を含むカーボン膜１２を形成する。本実施例では、マイクロ波発生装置３４からのマイクロ波の照射時間を約３秒に設定している。
【００４６】
尚、このマイクロ波の照射時間は、容器本体１１内におけるプラズマ発生量に相関する。このため、容器本体１１内に形成しようとするカーボン膜１２の膜厚に応じて、適宜照射時間を選定する必要がある。
【００４７】
上記のようにして容器本体１１内に水素との結合を含むカーボン膜１２が形成され、これにより樹脂容器１０が製造されると、真空装置、マイクロ波発生装置３４、及び原料ガス供給装置３５は停止される。そして、排気室２２内の圧力が大気圧に戻った状態で、樹脂容器１０を樹脂容器製造装置２０から取り出す。
【００４８】
上記のように、本実施例では水素との結合を含むカーボン膜１２を形成するのにプラズマ化学気相成長を用いてるため、容器本体１１の内面であっても良質の水素との結合を含むカーボン膜１２を容易かつ確実に形成することができる。また、他の化学気相成長法に比べて低温で水素との結合を含むカーボン膜１２の形成処理（化学気相成長処理）を行なうことができる。このため、水素との結合を含むカーボン膜１２の形成時に容器本体１１に変質（特に熱による変質）が発生することを防止できる。
【００４９】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００５０】
請求項１記載の発明によれば、容器本体の材料としてバリア性の低い脂肪族ポリエステルを用いても、バリア性の高いカーボン膜が容器本体の内面に形成されているため、樹脂容器内に充填される内容物の変質を防止することができる。
【００５１】
また、請求項２記載の発明によれば、樹脂容器の生分解を確実に図ることができる。
【００５２】
また、請求項３記載の発明によれば、樹脂容器のバリア性を確実に高めることができると共に、カーボン膜の固有の色が目立つことを防止できる。
【００５３】
また、請求項４記載の発明によれば、通常のカーボン膜に比べてバリア性を高めることができる。
【００５４】
また、請求項５記載の発明によれば、容器本体の内面であっても原料ガスを容器本体内に供給して化学気相成長を行なうことにより、水素との結合を含む良質なカーボン膜を容易に形成することができる。また、低温で化学気相成長処理を行なえるため、化学気相成長処理時に樹脂容器に変質が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である樹脂容器の断面図である。
【図２】本発明の一実施例である樹脂容器の製造方法を実施する際に用いる樹脂容器製造装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例である樹脂容器の効果を従来の樹脂容器と比較しつつ説明するための図である。
【符号の説明】
１０樹脂容器
１１容器本体
１２水素との結合を含むカーボン膜
２０樹脂容器製造装置
２１容器装着室
２２排気室
２３ガス導入管
２４排気孔
３３隔壁
３４マイクロ波発生装置
３５原料ガス供給装置

Claims

脂肪族ポリエステルを材料とする容器本体と、
該容器本体の内面に形成されたカーボン膜とにより構成されることを特徴とする樹脂容器。
請求項１記載の樹脂容器において、
前記容器本体は、ポリ乳酸よりなることを特徴とする樹脂容器。
請求項１または２記載の樹脂容器において、
前記カーボン膜の厚さを０．０３μｍ以上０．２μｍ以下としたことを特徴とする樹脂容器。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂容器において、
前記カーボン膜は、水素との結合を含むカーボンであることを特徴とする樹脂容器。
ポリ乳酸を材料とする容器本体の内面にカーボン膜が形成された樹脂容器の製造方法であって、
前記カーボン膜を、プラズマ化学気相成長法を用いて成膜することを特徴とする樹脂容器の製造方法。