JP2005194606A - プラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置および内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法 - Google Patents
プラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置および内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 プラスチック容器の凹状空間を有する底部を含む内面全体に均一厚さで膜質が良好なバリヤ膜を形成可能なプラスチック容器の内面へのバリヤ膜形成装置を提供する。
【解決手段】 底部に凹状空間を有するプラスチック容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさの空洞を有する外部電極と、容器底部と外部電極の間に位置する凹状空間にその容器底部に密着して介在された誘電体材料からなる電界調節部材と、容器の口部が位置する側の外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、外部電極内のプラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、排気管に取り付けられた排気手段と、外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段とを具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 底部に凹状空間を有するプラスチック容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさの空洞を有する外部電極と、容器底部と外部電極の間に位置する凹状空間にその容器底部に密着して介在された誘電体材料からなる電界調節部材と、容器の口部が位置する側の外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、外部電極内のプラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、排気管に取り付けられた排気手段と、外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段とを具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、プラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置および内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法に関する。
プラスチック容器、例えばペットボトルは、外部からの酸素の透過、内部（例えば炭酸飲料水）からの二酸化炭素の透過を防止するためにその内面にバリヤ膜、例えばＤＬＣ（Diamond Like Carbon）のような炭素膜をコーティングすることが試みられている。
このようなプラスチック容器内面に炭素膜をコーティングする方法としては、本出願人が既に出願し、公開された特許文献1に開示されている。この特許文献1の図7には、被処理物であるプラスチック容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさを有する外部電極と、前記プラスチック容器が挿入された時に少なくともその容器の口部および肩部と前記外部電極の間に介在された誘電体材料からなるスペーサと、前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、前記外部電極内の前記プラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、接地側に接続される内部電極と、前記排気管に取り付けられた排気手段と、前記内部電極に媒質ガスを供給するためのガス供給手段と、前記外部電極に接続された高周波電源とを備えたプラスチック容器内面への炭素膜形成装置が記載されている。
特開２００３−２８６５７１
このような構成の特許文献１記載の炭素膜形成装置において、底部形状が平坦なプラスチック容器、例えばペットボトルを被処理物とする場合には、肩部のみならずその底部を含むペットボトル内面全体に均一な膜厚で、均質な膜質の炭素膜をコーティングすることが可能になる。
しかしながら、特許文献１記載の炭素膜形成装置において底部に凹状空間（例えば脚部ペタロイド形状）を有するペットボトルを被処理物とする場合には、その底部での電界強度の低下、他の部分への電界強度の増大が生じるため、ペットボトル内面にコーティングされた炭素膜がその底部で薄膜化され、かつ他の個所で膜厚が増加するという膜厚分布が生じる。その結果、所期目的のバリヤ性を付与することが困難になる。
本発明は、底部に凹状空間を有するプラスチック容器を被処理物とする際、その底部を含む内面全体に均一厚さで膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングすることが可能なプラスチック容器の内面へのバリヤ膜形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、均一な膜厚で膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜が底部を含む内面にコーティングされた底部に凹状空間を有するプラスチック容器の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置および内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法は、次のような構成を有することを特徴とするものである。
１）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさの空洞を有する外部電極と、
前記容器底部と前記外部電極の間に位置する前記凹状空間にその容器底部に密着して介在された誘電体材料からなる電界調節部材と、
前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、
前記外部電極内の前記プラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段と
を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置。
前記容器底部と前記外部電極の間に位置する前記凹状空間にその容器底部に密着して介在された誘電体材料からなる電界調節部材と、
前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、
前記外部電極内の前記プラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段と
を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置。
２）前記１）のバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器を、その底部の凹状空間に誘電体材料からなる電界調節部材をその底部と密着するように介在して外部電極内に挿入する工程と、
（ｂ）ガス吹き出し部材を前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管から前記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、
（ｃ）前記容器内外のガスを排気管手段により前記排気管を通して排気した後、前記ガス吹き出し部材からバリヤ膜生成ガスを前記プラスチック容器内に吹き出して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工程と、
（ｄ）電界付与手段により前記外部電極と接地電極の間に電界を付与し、それらの間に位置する前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記プラスチック容器内面にバリヤ膜をコーティングする工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
（ａ）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器を、その底部の凹状空間に誘電体材料からなる電界調節部材をその底部と密着するように介在して外部電極内に挿入する工程と、
（ｂ）ガス吹き出し部材を前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管から前記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、
（ｃ）前記容器内外のガスを排気管手段により前記排気管を通して排気した後、前記ガス吹き出し部材からバリヤ膜生成ガスを前記プラスチック容器内に吹き出して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工程と、
（ｄ）電界付与手段により前記外部電極と接地電極の間に電界を付与し、それらの間に位置する前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記プラスチック容器内面にバリヤ膜をコーティングする工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
３）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさの空洞を有する外部電極と、
前記容器底部と前記外部電極の間に位置する前記凹状空間にその容器底部に対して所望の隙間をあけて介在された電界調節部材と、
前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、
前記外部電極内の前記プラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段と
を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置。
前記容器底部と前記外部電極の間に位置する前記凹状空間にその容器底部に対して所望の隙間をあけて介在された電界調節部材と、
前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、
前記外部電極内の前記プラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段と
を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置。
４）前記３）のバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器を、その底部の凹状空間に電界調節部材を介在して外部電極内に挿入する工程と、
（ｂ）ガス吹き出し部材を前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管から前記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、
（ｃ）前記容器内外のガスを排気管手段により前記排気管を通して排気した後、前記ガス吹き出し部からバリヤ膜生成ガスを前記プラスチック容器内に吹き出して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工程と、
（ｄ）電界付与手段により前記外部電極と接地電極の間に電界を付与し、それらの間に位置する前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記プラスチック容器内面にバリヤ膜をコーティングする工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
（ａ）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器を、その底部の凹状空間に電界調節部材を介在して外部電極内に挿入する工程と、
（ｂ）ガス吹き出し部材を前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管から前記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、
（ｃ）前記容器内外のガスを排気管手段により前記排気管を通して排気した後、前記ガス吹き出し部からバリヤ膜生成ガスを前記プラスチック容器内に吹き出して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工程と、
（ｄ）電界付与手段により前記外部電極と接地電極の間に電界を付与し、それらの間に位置する前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記プラスチック容器内面にバリヤ膜をコーティングする工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
本発明によれば、底部に凹状空間を有するプラスチック容器を被処理物とする際、その底部を含む内面全体に均一厚さで膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングすることが可能なプラスチック容器の内面へのバリヤ膜形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば均一な膜厚で膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜が底部を含む内面にコーティングされ、酸素および二酸化炭素に対するバリヤ性が優れた底部に凹状空間を有するプラスチック容器を製造し得る方法を提供することができる。
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図、図２は図１の形成装置に組み込まれる電界調節部材を示す斜視図である。
図１は、第１実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図、図２は図１の形成装置に組み込まれる電界調節部材を示す斜視図である。
上下端にフランジ１ａ，１ｂを有する円筒状支持部材２は、円環状基台３上に載置されている。筒状の金属製の外部電極本体４は、前記支持部材２内に配置されている。円板状をなす金属製の外部電極底部材５は、前記外部電極４の底部に着脱可能に取り付けられている。前記外部電極本体４および前記外部電極底部材５によりバリヤ膜（例えば炭素膜）が形成される底部に凹状空間を有するプラスチック容器（例えば底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトル）Ｃを設置可能な大きさの空間をもつ有底円筒状の外部電極６が構成されている。円板状絶縁体７は、前記基台３と前記外部電極底部材５の間に配置されている。
なお、前記外部電極底部材５、前記円板状絶縁体７、前記基台３および後述する電界調節部材は図示しないプッシャーにより前記外部電極本体４に対して一体的に上下動し、前記外部電極本体４の底部を開閉する。
内部に挿入されるペットボトルＣの口部および肩部に対応する円柱および円錐台を組み合わせた形状をなす空洞部８を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ９は、前記外部電極６における前記本体４の上部に挿入されている。このスペーサ９は、この上に載置される後述する環状絶縁部材から螺着されたねじ（図示せず）により固定されている。また、図１および図２に示す花弁形をなす誘電体材料からなる電界調節部材１０は、前記外部電極底部材５上に図示しないねじを介して固定されている。
このように円柱状スペーサ９を前記外部電極６における前記本体４の上部に挿入固定し、かつ電界調節部材１０を外部電極底部材５上に固定することにより、前記外部電極底部材５の電界調節部材１０をペットボトルＣの脚部ペタロイド形状の底部Ｂに嵌め込んで前記外部電極本体４の底部側からその内部に挿入すると、そのペットボトルＣの口部および肩部が前記スペーサ９の空洞部８内に、これ以外のペットボトルＣ部分が前記外部電極６内に収納され、かつ前記電界調節部材１０が前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間にその底部と密着して介在される。
前記スペーサ９および電界調節部材１０を構成する誘電体材料としては、例えば比誘電率が１．５〜２０のプラスチックまたはセラミックを挙げることができる。プラスチックとしては、種々のものを用いることができるが、特に高周波損失が低く(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下)、耐熱性の優れたポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系樹脂が好ましい。セラミックとしては、高周波損失が低い(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下)アルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高いマコールが好ましい。特に、アルミナは誘電率が９程度と高く、電界の均一化のために好ましい。
環状絶縁部材１１は、前記外部電極６上面にその環状絶縁部材１１上面が前記筒状支持部材２の上部フランジ１ａと面一になるように載置されている。上下にフランジ１２ａ，１２ｂを有するガス排気管１３は、前記支持部材２の上部フランジ１ａおよび前記環状絶縁部材１１の上面に載置されている。この排気管１３は、接地されている。図示しないねじを前記排気管１３の下部フランジ１２ｂから前記支持部材２の上部フランジ１ａに螺着することにより前記ガス排気管１３が前記支持部材２に固定されている。また、図示しないねじを前記排気管１３の下部フランジ１２ｂから前記環状絶縁部１１を貫通して外部電極６の本体４に螺着することにより前記排気管１３が前記環状絶縁部材１１および前記外部電極６に固定されると共に、前記環状絶縁部材１１が前記外部電極６に対しても固定される。なお、前記排気管１３と前記環状絶縁部材１１および前記外部電極６との固定は、前記排気管１３と前記外部電極６とがねじにより電気的に導通しない取り付け構造になっている。
分岐ガス排気管１４は、前記ガス排気管１３の側壁に連結され、その他端に図示しない真空ポンプのような排気設備が取り付けられている。蓋体１５は、前記排気管１３の上部フランジ１２ａに取り付けられている。
前記外部電極６と後述する接地電極間に電界を付与するための電界付与手段である例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源１６は、ケーブル１７および給電端子１８を通して前記外部電極６の本体４に接続されている。整合器１９は、前記高周波電源１６と前記給電端子１８の間の前記ケーブル１７に介装されている。
ガス供給管２０は、前記蓋体１５を貫通し、ガス排気管１３を通して前記外部電極６の本体４内におけるペットボトルＣの口部に対応する個所に挿入されており、前記蓋体１５により接地され、接地電極の一部となっている。ガス吹き出し部材を兼ねる略円柱状をなす金属製の内部電極２１は、前記外部電極６に挿入されたペットボトルＣ内の底部付近に配置され、その上端が前記ガス供給管２０の下端に着脱自在に取り付けられている。この内部電極２１は、前記ガス供給管２０、前記排気管１３と共に接地電極を構成している。前記内部電極２１は、中心軸にガス流路２２がくり抜かれていると共に、底部にバリヤ膜生成ガス（例えば媒質ガス）を吹き出すためのガス吹き出し孔２３を穿設したキャップ２４が着脱自在に取り付けられている。
なお、ペットボトルのサイズが小さい場合（たとえば、３００ｃｃ〜５００ｃｃ）などには、内部電極２１は設置せず、ガス供給管２０のみとしても問題なく放電が生じ、成膜できる。この場合、ガス供給管２０はガス吹き出し部材を兼ねる。
前記内部電極２１の径は、ペットボトルＣの口金径以下とする。
前記内部電極２１は、例えばタングステンやステンレス鋼のような耐熱性を有する金属材料により作られるが、アルミニウムで作ってもよい。また、内部電極２１表面が平滑であると、その内部電極２１の表面に堆積する炭素膜のようなバリヤ膜を剥離し易くなる虞がある。このため、内部電極２１の表面を予めサンドブラスト処理し、表面粗さを大きくして表面に堆積する炭素膜を剥離し難くすることが好ましい。
次に、前述した図１および図２に示すバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法を説明する。
図示しないプッシャーにより電界調節部材１０が上面に固定された外部電極底部材５、円板状絶縁体７および基台３を取り外して外部電極本体４の底部を開放する。つづいて、プラスチック容器、例えば底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトルＣを開放した外部電極本体４の底部側からそのペットボトルＣの口部側から挿入した後、図示しないプッシャーにより外部電極本体４の底部側に外部電極底部材５、円板状絶縁体７および基台３をこの順序で取り付けることによって、図１に示すようにペットボトルＣの口部および肩部を円柱状スペーサ９の空洞部８内に、これ以外のペットボトルＣ部分を前記外部電極６内に収納し、かつ前記電界調節部材１０を前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間にその底部Ｂと密着して介在させる。このとき、前記ペットボトルＣは排気管１３にその口部を通して連通される。
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管１４を通して前記排気管１３および前記ペットボトルＣ内外のガスを排気する。つづいて、バリヤ膜生成ガス(例えば媒質ガス）をガス供給管２０を通して内部電極２１のガス流路２２に供給し、この内部電極２１の底部に嵌着したキャップ２４のガス吹き出し孔２３からペットボトルＣ内に吹き出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルＣの口部に向かって流れていく。ひきつづき、ガス供給量とガス排気量のバランスをとり、前記ペットボトルＣ内を所定のガス圧力に設定する。
次いで、高周波電源１６から例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をケーブル１７、整合器１９および給電端子１８を通して前記外部電極６の本体４に供給する。このとき、前記外部電極６と、接地電極である前記ガス供給管２０、内部電極２１および排気管１３との間にプラズマが生成される。また、前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状底部Ｂの間の空所に前記電界調節部材１０をその底部Ｂと密着して介在させることにより、その空所でのプラズマ生成に関与する電界強度を調節できる。このようなプラズマの生成によって、媒質ガスが前記プラズマで解離され、成膜種イオンが前記外部電極６内のペットボトルＣ内面に堆積されて均一厚さで均質なバリヤ膜である炭素膜がコーティングされることにより内面バリヤ膜被覆プラスチック容器が製造される。
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記高周波電源１６からの高周波電力の供給を停止し、媒質ガスの供給の停止、残留ガスの排気を行い、ガスの排気を停止した後、窒素、希ガス、又は空気等を前記ガス供給管２０を通して内部電極２１のガス流路２２およびガス吹き出し孔２３を通してペットボトルＣ内に供給し、このペットボトルＣ内外を大気圧に戻し、内面バリヤ膜被覆ペットボトルを取り出す。その後、前述した順序に従ってペットボトルＣを交換し、次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
前記媒質ガスとしては炭化水素を基本とし、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン類；エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ブタジエン等のアルケン類；アセチレン等のアルキン類；ベンゼン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタリン、フェナントレン等の芳香族炭化水素類；シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロパラフィン類；シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオレフィン類；メチルアルコール、エチルアルコール等の含酸素炭化水素類；メチルアミン、エチルアミン、アニリン等の含窒素炭化水素類などが使用でき、その他一酸化炭素、二酸化炭素なども使用できる。また、プラズマの安定化、プラズマ特性の適正化のためにＡｒ，Ｈｅ等の希ガス等を媒質ガスに混合する場合もある。
前記バリヤ膜生成ガスとしては、前記媒質ガスの他に、ＳｉＯxの成膜のためのヘキサメチルジシロキサンのようなシロキサンと酸素の混合ガスを用いることができる。
前記高周波電力は、一般的に１３．５６ＭＨｚ、１００〜１０００Ｗのものが用いられるが、これに限るものではない。また、これら電力の印加は連続的でも間欠的（パルス的）でもよい。
以上、第１実施形態によれば底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトルＣの内面にバリヤ膜を形成する際、外部電極６の外部電極底部材５とその脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間の空所に花弁形をなす誘電体材料からなる電界調節部材１０をその底部Ｂと密着するように介在することによって、底部を含む内面全体に均一厚さで膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングすることができる。
また、空洞部８を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ９を外部電極６の上部に挿入、固定し、ペットボトルＣの少なくとも口部から肩部を前記スペーサ９の空洞部８内にその内面に接触させて収納させることによって、前記ペットボトルＣの肩部から下の胴部内面のみならず、前記誘電体材料からなるスペーサ９と対向するペットボトルＣの口部から肩部の内面に均一厚さで膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングすることができる。
したがって、外部からの酸素の透過、内部（例えば炭酸飲料水）からの二酸化炭素の透過を防止したバリヤ性の優れた内面バリヤ膜被覆ペットボトルを製造することができる。
（実施例１）
前述した図１に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサ９の空洞部８内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極６内に収納し、かつ花弁形をなす誘電体材料からなる電界調節部材１０を前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間にその底部Ｂと密着して介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
前述した図１に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサ９の空洞部８内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極６内に収納し、かつ花弁形をなす誘電体材料からなる電界調節部材１０を前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間にその底部Ｂと密着して介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
＜コーティング条件＞
・円柱状スペーサ９：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材１０：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管１３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
・円柱状スペーサ９：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材１０：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管１３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
（比較例１）
外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間に電界調節部材を介在させない以外、実施例１と同様な条件でペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間に電界調節部材を介在させない以外、実施例１と同様な条件でペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
実施例１および比較例１によるペットボトルＣ内面への炭素膜のコーティング後に胴部および底部の炭素膜の膜厚を測定した。
また、実施例１および比較例１により炭素膜がコーティングされたペットボトルＣの胴部および底部から３０ｃｍ2のサンプルをそれぞれ切り出し、酸素透過率測定装置（Modern Control社商品名：OXTRAN)を用いて酸素透過率を測定し、厚さ２０ｎｍの炭素膜に換算した酸素透過率を求めた。これらの結果を下記表１に示す。
前記表１から明らかなように外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間に花弁形をなす誘電体材料からなる電界調節部材１０をその底部に密着して介在させてペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする本実施例１は、胴部および底部に近似した厚さの炭素膜を形成でき、かつ同電界調節部材を介在させずにペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする比較例１に比べて底部の炭素膜における膜厚が厚く、かつ一定厚さに換算した酸素透過率が低く、良好な膜質であることがわかる。
（第２実施形態）
第２実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置は、図３に示すペットボトルＣの底部Ｂに介在される電界調節部材の形状が異なる以外、実質的に前述した図１と同様な構造を有する。
第２実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置は、図３に示すペットボトルＣの底部Ｂに介在される電界調節部材の形状が異なる以外、実質的に前述した図１と同様な構造を有する。
すなわち、このバリヤ膜形成装置は外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間に花弁形をなす導電材料からなる電界調節部材１０’をその底部Ｂに対して所望の隙間をあけて介在した構造を有する。
前記電界調節部材１０’を構成する導電材料としては、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、鉄等の金属を用いることができる。この電界調節部材１０’は、外部電極と同材質であることが好ましい。
前記ペットボトルＣの底部Ｂと前記電界調節部材１０’との隙間は、３〜１０ｍｍにすることが好ましい。
このようなバリヤ膜形成装置を用いてプラスチック容器、例えば底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトルＣの内面に炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングする際、前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状底部Ｂの間の空所に花弁形をなす導電材料からなる電界調節部材１０’をその底部Ｂに対して所望の隙間をあけて介在させることにより、その空所でのプラズマ生成に関与する電界強度を調節できるため、前述した第１実施形態と同様に均一厚さで均質なバリヤ膜である炭素膜がコーティングされた内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造することができる。
（実施例２）
前述した図３に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサの空洞部内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極６内に収納し、かつ花弁形をなす導電材料からなる電界調節部材１０’を前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間にその底部Ｂと約５ｍｍの隙間をあけて介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
前述した図３に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが脚部ペタロイド形状を有するペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサの空洞部内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極６内に収納し、かつ花弁形をなす導電材料からなる電界調節部材１０’を前記外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間にその底部Ｂと約５ｍｍの隙間をあけて介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
＜コーティング条件＞
・円柱状スペーサ：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材１０’：アルミニウムから製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管１３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
・円柱状スペーサ：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材１０’：アルミニウムから製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管１３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
実施例２によるペットボトルＣ内面への炭素膜のコーティング後に胴部および底部の炭素膜の膜厚を測定した。
また、実施例２により炭素膜がコーティングされたペットボトルＣの胴部および底部から３０ｃｍ2のサンプルをそれぞれ切り出し、実施例１と同様な方法で厚さ２０ｎｍの炭素膜に換算した酸素透過率を求めた。これらの結果を下記表２に示す。また、下記表２には外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間に電界調節部材を介在させない以外、実施例２と同様な条件でペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした比較例２の結果も併記する。
前記表２から明らかなように外部電極６の外部電極底部材５とペットボトルＣにおける脚部ペタロイド形状の底部Ｂの間に位置する空間に花弁形をなす導電材料からなる電界調節部材１０’をその底部に対して所定の隙間をあけて介在させてペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする本実施例２は、胴部および底部に近似した厚さの炭素膜を形成でき、かつ同電界調節部材を介在させずにペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする比較例２に比べて底部の炭素膜における膜厚が厚く、かつ一定厚さに換算した酸素透過率が低く、良好な膜質であることがわかる。
なお、第２実施形態では導電部材からなる電界調節部材を用いたが、前述した第１実施形態で列挙した誘電体材料からなる電界調節部材を用いてもよい。
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図である。
図４は、第３実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図である。
上下端にフランジ３１ａ，３１ｂを有する円筒状支持部材３２は、円環状基台３３上に載置されている。筒状の金属製の外部電極本体３４は、前記支持部材３２内に配置されている。円板状をなす金属製の外部電極底部材３５は、前記外部電極３４の底部に着脱可能に取り付けられている。前記外部電極本体３４および前記外部電極底部材３５によりバリヤ膜（例えば炭素膜）が形成される底部に凹状空間を有するプラスチック容器（例えば底部Ｂが略略円錐台形に底上げされたペットボトル）Ｃを設置可能な大きさの空間をもつ有底円筒状の外部電極３６が構成されている。円板状絶縁体３７は、前記基台３３と前記外部電極底部材３５の間に配置されている。
なお、前記外部電極底部材３５、前記円板状絶縁体３７、前記基台３３および後述する電界調節部材は図示しないプッシャーにより前記外部電極本体３４に対して一体的に上下動し、前記外部電極本体３４の底部を開閉する。
内部に挿入されるペットボトルＣの口部および肩部に対応する円柱および円錐台を組み合わせた形状をなす空洞部３８を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ３９は、前記外部電極３６における前記本体３４の上部に挿入されている。このスペーサ３９は、この上に載置される後述する環状絶縁部材から螺着されたねじ（図示せず）により固定されている。また、図４に示す略円錐台形状をなす誘電体材料からなる電界調節部材４０は、前記外部電極底部材３５上に図示しないねじを介して固定されている。
このように円柱状スペーサ３９を前記外部電極３６における前記本体３４の上部に挿入固定し、かつ電界調節部材４０を外部電極底部材３５上に固定することにより、前記外部電極底部材３５の電界調節部材４０をペットボトルＣの略円錐台形状に底上げされた底部Ｂに嵌め込んで前記外部電極本体３４の底部側からその内部に挿入すると、そのペットボトルＣの口部および肩部が前記スペーサ３９の空洞部３８内に、これ以外のペットボトルＣ部分が前記外部電極３６内に収納され、かつ略円錐台形状をなす前記電界調節部材４０が前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空間にその底部Ｂと密着して介在される。
前記スペーサ３９および電界調節部材４０を構成する誘電体材料としては、例えば比誘電率が１．５〜２０のプラスチックまたはセラミックを挙げることができる。プラスチックとしては、種々のものを用いることができるが、特に高周波損失が低く(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下）、耐熱性の優れたポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系樹脂が好ましい。セラミックとしては、高周波損失が低い(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下）アルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高いマコールが好ましい。特に、アルミナは誘電率が９程度と高く、電界の均一化のために好ましい。
環状絶縁部材４１は、前記外部電極３６上面にその環状絶縁部材４１上面が前記筒状支持部材３２の上部フランジ３１ａと面一になるように載置されている。上下にフランジ４２ａ，４２ｂを有するガス排気管４３は、前記支持部材３２の上部フランジ３１ａおよび前記環状絶縁部材４１の上面に載置されている。この排気管４３は、接地されている。図示しないねじを前記排気管４３の下部フランジ４２ｂから前記支持部材３２の上部フランジ３１ａに螺着することにより前記ガス排気管４３が前記支持部材３２に固定されている。また、図示しないねじを前記排気管４３の下部フランジ４２ｂから前記環状絶縁部４１を貫通して外部電極３６の本体３４に螺着することにより前記排気管４３が前記環状絶縁部材４１および前記外部電極３６に固定されると共に、前記環状絶縁部材４１が前記外部電極３６に対しても固定される。なお、前記排気管４３と前記環状絶縁部材４１および前記外部電極３６との固定は、前記排気管４３と前記外部電極３６とがねじにより電気的に導通しない取り付け構造になっている。
分岐ガス排気管４４は、前記ガス排気管４３の側壁に連結され、その他端に図示しない真空ポンプのような排気設備が取り付けられている。蓋体４５は、前記排気管４３の上部フランジ４２ａに取り付けられている。
前記外部電極３６と後述する接地電極に間に電界を付与するための電界付与手段である例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源４６は、ケーブル４７および給電端子４８を通して前記外部電極３６の本体３４に接続されている。整合器４９は、前記高周波電源４６と前記給電端子４８の間の前記ケーブル４７に介装されている。
ガス供給管５０は、前記蓋体４５を貫通し、ガス排気管４３を通して前記外部電極３６の本体３４内におけるペットボトルＣの口部に対応する個所に挿入されており、前記蓋体４５により接地され、接地電極の一部となっている。略円柱状をなす金属製の内部電極５１は、前記外部電極３６に挿入されたペットボトルＣ内の底部付近に配置され、その上端が前記ガス供給管５０の下端に着脱自在に取り付けられている。この内部電極５１は、前記ガス供給管５０、前記排気管４３と共に接地電極を構成している。前記内部電極５１は、中心軸にガス流路５２がくり抜かれていると共に、底部にバリヤ膜生成ガス（例えば媒質ガス）を吹き出すためのガス吹き出し孔５３を穿設したキャップ５４が着脱自在に取り付けられている。
なお、ペットボトルのサイズが小さい場合（たとえば、３００ｃｃ〜５００ｃｃ）などには、内部電極５１は設置せず、ガス供給管５０のみとしても問題なく放電が生じ、成膜できる。この場合、ガス供給管５０はガス吹き出し部材を兼ねる。
前記内部電極５１の径は、ペットボトルＣの口金径以下とする。
前記内部電極５１は、例えばタングステンやステンレス鋼のような耐熱性を有する金属材料により作られるが、アルミニウムで作ってもよい。また、内部電極５１表面が平滑であると、その内部電極５１の表面に堆積する炭素膜のようなバリヤ膜を剥離し易くなる虞がある。このため、内部電極５１の表面を予めサンドブラスト処理し、表面粗さを大きくして表面に堆積する炭素膜を剥離し難くすることが好ましい。
次に、前述した図４に示すバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法を説明する。
図示しないプッシャーにより電界調節部材４０が上面に固定された外部電極底部材３５、円板状絶縁体３７および基台３３を取り外して外部電極本体３４の底部を開放する。つづいて、プラスチック容器、例えば底部Ｂが略円錐台形に底上げされたペットボトルＣを開放した外部電極本体３４の底部側からそのペットボトルＣの口部側から挿入した後、図示しないプッシャーにより外部電極本体３４の底部側に外部電極底部材３５、円板状絶縁体３７および基台３３をこの順序で取り付けることによって、図４に示すようにペットボトルＣの口部および肩部を円柱状スペーサ３９の空洞部３８内に、これ以外のペットボトルＣ部分を前記外部電極３６内に収納し、かつ前記電界調節部材４０を前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空間にその底部Ｂと密着して介在させる。このとき、前記ペットボトルＣは排気管４３にその口部を通して連通される。
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管４４を通して前記排気管４３および前記ペットボトルＣ内外のガスを排気する。つづいて、バリヤ膜生成ガス(例えば媒質ガス）をガス供給管５０を通して内部電極５１のガス流路５２に供給し、この内部電極５１の底部に嵌着したキャップ５４のガス吹き出し孔５３からペットボトルＣ内に吹き出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルＣの口部に向かって流れていく。ひきつづき、ガス供給量とガス排気量のバランスをとり、前記ペットボトルＣ内を所定のガス圧力に設定する。
次いで、高周波電源４６から例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をケーブル４７、整合器４９および給電端子４８を通して前記外部電極３６の本体３４に供給する。このとき、前記外部電極３６と、接地電極である前記ガス供給管５０、内部電極５１および排気管４３との間にプラズマが生成される。また、前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空所に前記電界調節部材４０をその底部Ｂと密着して介在させることにより、その空所でのプラズマ生成に関与する電界強度を調節できる。このようなプラズマの生成によって、媒質ガスが前記プラズマで解離され、成膜種イオンが前記外部電極３６内のペットボトルＣ内面に堆積されて均一厚さで均質なバリヤ膜である炭素膜がコーティングされることにより内面バリヤ膜被覆プラスチック容器が製造される。
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記高周波電源４６からの高周波電力の供給を停止し、媒質ガスの供給の停止、残留ガスの排気を行い、ガスの排気を停止した後、窒素、希ガス、又は空気等を前記ガス供給管５０を通して内部電極５１のガス流路５２およびガス吹き出し孔５３を通してペットボトルＣ内に供給し、このペットボトルＣ内外を大気圧に戻し、内面バリヤ膜被覆ペットボトルを取り出す。その後、前述した順序に従ってペットボトルＣを交換し、次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
前記媒質ガスとしては炭化水素を基本とし、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン類；エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ブタジエン等のアルケン類；アセチレン等のアルキン類；ベンゼン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタリン、フェナントレン等の芳香族炭化水素類；シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロパラフィン類；シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオレフィン類；メチルアルコール、エチルアルコール等の含酸素炭化水素類；メチルアミン、エチルアミン、アニリン等の含窒素炭化水素類などが使用でき、その他一酸化炭素、二酸化炭素なども使用できる。また、プラズマの安定化、プラズマ特性の適正化のためにＡｒ，Ｈｅ等の希ガス等を媒質ガスに混合する場合もある。
前記バリヤ膜生成ガスとしては、前記媒質ガスの他に、ＳｉＯxの成膜のためのヘキサメチルジシロキサンのようなシロキサンと酸素の混合ガスを用いることができる。
前記高周波電力は、一般的に１３．５６ＭＨｚ、１００〜１０００Ｗのものが用いられるが、これに限るものではない。また、これら電力の印加は連続的でも間欠的（パルス的）でもよい。
以上、第３実施形態によれば底部Ｂが略円錐台形に底上げされたペットボトルＣの内面にバリヤ膜を形成する際、外部電極３６の外部電極底部材３５とその底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空所に略円錐台形状をなす誘電体材料からなる電界調節部材４０をその底部Ｂと密着するように介在することによって、底部を含む内面全体に均一厚さで膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングすることができる。
また、空洞部３８を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ３９を外部電極３６の上部に挿入、固定し、ペットボトルＣの少なくとも口部から肩部を前記スペーサ３９の空洞部３８内にその内面に接触させて収納させることによって、前記ペットボトルＣの肩部から下の胴部内面のみならず、前記誘電体材料からなるスペーサ３９と対向するペットボトルＣの口部から肩部の内面に均一厚さで膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングすることができる。
したがって、外部からの酸素の透過、内部（例えば炭酸飲料水）からの二酸化炭素の透過を防止したバリヤ性の優れた内面バリヤ膜被覆ペットボトルを製造することができる。
（実施例３）
前述した図３に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが略円錐台形に底上げされたペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサ３９の空洞部３８内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極３６内に収納し、かつ略円錐台形状をなす誘電体材料からなる電界調節部材４０を前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空間にその底部Ｂと密着して介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
前述した図３に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが略円錐台形に底上げされたペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサ３９の空洞部３８内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極３６内に収納し、かつ略円錐台形状をなす誘電体材料からなる電界調節部材４０を前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空間にその底部Ｂと密着して介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
＜コーティング条件＞
・円柱状スペーサ３９：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材４０：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管４３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極３６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
・円柱状スペーサ３９：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材４０：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管４３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極３６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
（比較例３）
外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの略円錐台形に底上げされた底部Ｂの間に位置する空間に電界調節部材を介在させない以外、実施例３と同様な条件でペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの略円錐台形に底上げされた底部Ｂの間に位置する空間に電界調節部材を介在させない以外、実施例３と同様な条件でペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
実施例３および比較例３によるペットボトルＣ内面への炭素膜のコーティング後に胴部および底部の炭素膜の膜厚を測定した。
また、実施例３および比較例３により炭素膜がコーティングされたペットボトルＣの胴部および底部から２５ｃｍ2のサンプルをそれぞれ切り出し、実施例１と同様な方法で厚さ２０ｎｍの炭素膜に換算した酸素透過率を求めた。これらの結果を下記表３に示す。
前記表３から明らかなように外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの略円錐台形に底上げされた底部Ｂの間に位置する空間に略円錐台形状をなす誘電体材料からなる電界調節部材４０をその底部に密着して介在させてペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする本実施例３は、胴部および底部に近似した厚さの炭素膜を形成でき、かつ同電界調節部材を介在させずにペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする比較例３に比べて底部の炭素膜における膜厚が厚く、かつ一定厚さに換算した酸素透過率が低く、良好な膜質であることがわかる。
（第４実施形態）
第４実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置は、図５に示すペットボトルＣの底部Ｂに介在される電界調節部材の形状が異なる以外、実質的に前述した図４と同様な構造を有する。
第４実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置は、図５に示すペットボトルＣの底部Ｂに介在される電界調節部材の形状が異なる以外、実質的に前述した図４と同様な構造を有する。
すなわち、このバリヤ膜形成装置は外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの略円錐台形に底上げされた底部Ｂの間に位置する空間に略円錐台形状をなす導電材料からなる電界調節部材４０’をその底部Ｂに対して所望の隙間をあけて介在した構造を有する。
前記電界調節部材４０’を構成する導電材料としては、例えばステンレス鋼、ニッケル、鉄等の金属を用いることができる。この電界調節部材４０’は、外部電極と同材質であることが好ましい。
前記ペットボトルＣの底部Ｂと前記電界調節部材４０’との隙間は、３〜１０ｍｍにすることが好ましい。
このようなバリヤ膜形成装置を用いてプラスチック容器、例えば底部Ｂが略円錐台形に底上げされたペットボトルＣの内面に炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングする際、前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空所に略円錐台形状をなす導電材料からなる電界調節部材４０’をその底部Ｂに対して所望の隙間をあけて介在させることにより、その空所でのプラズマ生成に関与する電界強度を調節できるため、前述した第３実施形態と同様に均一厚さで均質なバリヤ膜である炭素膜がコーティングされた内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造することができる。
（実施例４）
前述した図５に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが略円錐台形に底上げされたペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサの空洞部内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極３６内に収納し、かつ略円錐台形状をなす導電材料からなる電界調節部材４０’を前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空間にその底部Ｂと約４ｍｍの隙間をあけて介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
前述した図５に示すバリヤ膜形成装置を用い、底部Ｂが略円錐台形に底上げされたペットボトルＣの口部および肩部を誘電体材料からなる円柱状スペーサの空洞部内に、これ以外のペットボトルＣ部分を外部電極３６内に収納し、かつ略円錐台形状をなす導電材料からなる電界調節部材４０’を前記外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空間にその底部Ｂと約４ｍｍの隙間をあけて介在させ、下記条件で前記ペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした。
＜コーティング条件＞
・円柱状スペーサ：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材４０’：ステンレス鋼から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管４３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極３６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
・円柱状スペーサ：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・電界調節部材４０’：ステンレス鋼から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：１２４ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＣおよび排気管４３内のガス圧力：０．３Ｔｏｒｒ、
・外部電極３６に供給する高周波電力：１３ＭＨｚ、１６００Ｗ
・成膜時間：３秒間。
実施例４によるペットボトルＣ内面への炭素膜のコーティング後に胴部および底部の炭素膜の膜厚を測定した。
また、実施例４により炭素膜がコーティングされたペットボトルＣの胴部および底部から２５ｃｍ2のサンプルをそれぞれ切り出し、実施例１と同様な方法で厚さ２０ｎｍの炭素膜に換算した酸素透過率を求めた。これらの結果を下記表４に示す。また、下記表４には外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形状の空間に電界調節部材を介在させない以外、実施例４と同様な条件でペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングした比較例４の結果も併記する。
前記表４から明らかなように外部電極３６の外部電極底部材３５とペットボトルＣの底部Ｂの間に位置する略円錐台形の空間に略円錐台形状をなす導電材料からなる電界調節部材４０’をその底部に対して所定の隙間をあけて介在させてペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする本実施例４は、胴部および底部に近似した厚さの炭素膜を形成でき、かつ同電界調節部材を介在させずにペットボトルＣ内面に炭素膜をコーティングする比較例４に比べて底部の炭素膜における膜厚が厚く、かつ一定厚さに換算した酸素透過率が低く、良好な膜質であることがわかる。
なお、前述した第４実施形態では導電部材からなる電界調節部材を用いたが、前述した第３実施形態で列挙した誘電体材料からなる電界調節部材を用いてもよい。
前述した第１〜第４の実施形態では、プラスチック容器の底部の凹状空間を脚部ペタロイド形状または略円錐台形に底上げした形状にしたが、これらの形状に限定されない。
前述した第１〜第４の実施形態では、内部電極をペットボトルの底部付近に位置するようにしたが、ペットボトルの口部付近を除くほぼ全長にわたって配置してもよい。
前述した第１〜第４の実施形態では、電界付与手段として外部電極に接続される高周波電源を用いたが、例えば外部電極に接続されたバイアス電源とガス供給管（内部電極)に接続された高高周波電源とにより電界付与手段を構成し、ガス排気管を接地電位としてもよい。このような構成によれば、バリヤ膜である炭素膜のコーティング速度を向上することが可能になる。
以上詳述したように本発明によれば、底部に凹状空間を有するプラスチック容器を被処理物とする際、その底部を含む内面全体に均一厚さで膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜をコーティングすることが可能なプラスチック容器の内面へのバリヤ膜形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば均一な膜厚で膜質が良好な炭素膜のようなバリヤ膜が底部を含む内面にコーティングされ、酸素および二酸化炭素に対するバリヤ性が優れた底部に凹状空間を有するプラスチック容器を製造し得る方法を提供することができる。
４、３４…外部電極本体、５、３５…外部電極底部材、６、３６…外部電極、９、３９…円柱状スペーサ、１０，１０’、４０、４０’…電界調節部材、１３，４３…排気管、１６、４６…高周波電源、２０、５０…ガス供給管、２１，５１…内部電極、Ｃ…ペットボトル、Ｂ…底部。
Claims (6)
- 被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさの空洞を有する外部電極と、
前記容器底部と前記外部電極の間に位置する前記凹状空間にその容器底部に密着して介在された誘電体材料からなる電界調節部材と、
前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、
前記外部電極内の前記プラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段と
を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置。 - 請求項１記載のバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器を、その底部の凹状空間に誘電体材料からなる電界調節部材をその底部と密着するように介在して外部電極内に挿入する工程と、
（ｂ）ガス吹き出し部材を前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管から前記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、
（ｃ）前記容器内外のガスを排気管手段により前記排気管を通して排気した後、前記ガス吹き出し部材からバリヤ膜生成ガスを前記プラスチック容器内に吹き出して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工程と、
（ｄ）電界付与手段により前記外部電極と接地電極の間に電界を付与し、それらの間に位置する前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記プラスチック容器内面にバリヤ膜をコーティングする工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。 - 被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさの空洞を有する外部電極と、
前記容器底部と前記外部電極の間に位置する前記凹状空間にその容器底部に対して所望の隙間をあけて介在された電界調節部材と、
前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、
前記外部電極内の前記プラスチック容器内に前記排気管側から挿入され、バリヤ膜生成ガスを吹き出すためのガス吹き出し部材と、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記外部電極と接地電極間に電界を付与するための電界付与手段と
を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置。 - 請求項３記載のバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）被処理物である底部に凹状空間を有するプラスチック容器を、その底部の凹状空間に電界調節部材を介在して外部電極内に挿入する工程と、
（ｂ）ガス吹き出し部材を前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管から前記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、
（ｃ）前記容器内外のガスを排気管手段により前記排気管を通して排気した後、前記ガス吹き出し部材からバリヤ膜生成ガスを前記プラスチック容器内に吹き出して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工程と、
（ｄ）電界付与手段により前記外部電極と接地電極の間に電界を付与し、それらの間に位置する前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記プラスチック容器内面にバリヤ膜をコーティングする工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。 - 誘電体材料からなるスペーサは、前記プラスチック容器が挿入された時に少なくともその容器の口部および肩部と前記外部電極との間に介在されることを特徴とする請求項１または３記載のプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置。
- 前記プラスチック容器を、その底部の凹状空間に電界調節部材を介在して外部電極内に挿入する際、少なくともその容器の口部および肩部と前記外部電極との間に誘電体材料からなるスペーサを介在させることを特徴とする請求項２または４記載の内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
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