JP2005226164A - Device for producing coating vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラスチック容器内面への炭素膜形成装置および内面炭素膜被覆プラスチッ
ク容器の製造方法に関する。
The present invention relates to an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container and a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container.
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DLC(Diamond Like Car
bon)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。
Plastic containers, such as PET bottles, have DLC (Diamond Like Car) on the inner surface to prevent the permeation of oxygen from the outside and the permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water).
Attempts have been made to coat carbon films such as bon).
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、特許文献
1(特開平8−53116号公報)および特許文献2(特許第2788412号公報(特
開平8−53117号公報))に高周波プラズマを用いる方法が開示されている。特許文
献3(特開平9−272567号公報)には、その応用的な方法として高周波プラズマを
用いて炭素膜をフィルムにコーティングする方法が開示されている。特許文献4(特許第
3072269号公報(特開平10−226884号公報))には、特殊形状容器に対応
する炭素膜のコーティング方法が、特許文献5(特許第3115252号公報(特開平1
0−258825号公報))などには量産化技術として複数個の容器に同時にコーティン
グする方法が開示されている。また、プラスチック容器に炭素膜をコーティングする技術
が開示された文献として、非特許文献1(「K.Takemoto, et al, Proceedings of ADC/FC
T '99,p285」、「E.Shimamura et al, 10th years IAPRI World Conference 1997,p251
」)がある。
As a method for coating the carbon film on the inner surface of such a plastic container, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-53116) and Patent Document 2 (Japanese Patent No. 2788412 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-53117)) describe high frequency. A method using plasma is disclosed. Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-272567) discloses a method of coating a film with a carbon film using high-frequency plasma as an applied method. In Patent Document 4 (Japanese Patent No. 3072269 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-226884)), a carbon film coating method corresponding to a specially shaped container is disclosed in Patent Document 5 (Japanese Patent No. 3115252 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1).
No. 0-258825))) discloses a method for simultaneously coating a plurality of containers as a mass production technique. In addition, Non-Patent Document 1 (“K. Takemoto, et al, Proceedings of ADC / FC” discloses a technique for coating a carbon film on a plastic container.
T '99, p285 '', `` E. Shimamura et al, 10th years IAPRI World Conference 1997, p251
]).
高周波プラズマCVDを用いたプラスチック容器への炭素膜コーティングする基本的な
発明である前記特許文献2(特許第2788412号公報(特開平8−53117号))
について、図12を参照して説明する。図12はこの公報に記載されている高周波プラズ
マCVDを用いたプラスチック容器への炭素膜コーティング装置の断面図である。
Patent Document 2 (Patent No. 2788412 (JP-A-8-53117)), which is a basic invention for coating a carbon film on a plastic container using high-frequency plasma CVD
Will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of a carbon film coating apparatus for a plastic container using high-frequency plasma CVD described in this publication.
外部電極201は、架台202上に例えばポリテトラフルオロエチレン製のシール板2
03を介して設置されている。この外部電極201は、収納されるプラスチック容器、例
えばボトルBの外形にほぼ沿った形の内形状を有する。この外部電極201は、口金部分
もボトルキャップ用のネジ形状に沿った内形状が好ましい。前記外部電極201は、筒状
の本体201aとこの本体201aの上端に取り付けられるキャップ部201bとから構
成され、真空容器を兼ねている。ガス排気管204は、前記架台202およびシール板2
03を通して前記外部電極201下部に連通されている。
The
03 is installed. The
03 is communicated with the lower part of the
内部電極205は、前記外部電極201内に収納されたボトルB内に挿入されている。
この内部電極205は、中空構造を有し、表面には複数のガス吹き出し孔206が穿設さ
れている。CVD用媒質ガスを供給するためのガス供給管207は、前記架台202およ
びシール板203を貫通して前記内部電極205の下端に連通されている。CVD用媒質
ガスは、前記供給管207を通して前記内部電極205内に供給され、前記ガス吹き出し
孔206からボトルB内に供給される。
The
The
RF入力端子208は、前記架台202およびシール板203を通して前記外部電極2
01下部に接続されている。このRF入力端子208は、前記架台202に対して電気的
に絶縁されている。また、前記RF入力端子208の下端は、整合器209を通して高周
波電源210に接続されている。前記外部電極201は、高周波電源210からプラズマ
生成用の高周波電力が前記整合器209およびRF入力端子208を通して印加される。
The
01 is connected to the bottom. The
このような構成の装置を用いてペットボトル内面に炭素膜をコーティングする方法につ
いて説明する。
A method for coating a carbon film on the inner surface of a plastic bottle using the apparatus having such a configuration will be described.
まず、外部電極201の本体201a内にペットボトルBを挿入し、前記本体201a
にキャップ201bを取り付けることにより前記ボトルBを前記外部電極201内に気密
に収納する。外部電極201内のガスをガス排気管204を通して排気する。この時、前
記シール板203の開口部を通して前記外部電極201に収納したボトルB内外の空間の
ガスが排気される。規定の真空度(代表値:10-2〜10-5Torr)に到達した後、媒
質ガスをガス供給管207を通して内部電極205に例えば10〜50mL/minの流
量で供給し、さらに内部電極205のガス吹き出し孔206を通してボトルB内に吹き出
す。なお、この媒質ガスとしては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサ
ン等の脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、含酸素炭化水素類、含窒素炭化水素類が用
いられる。前記ボトルB内の圧力は、ガス供給量と排気量のバランスによって例えば2×
10-1〜1×10-2Torrに設定する。その後、高周波電源210から50〜1000
Wの高周波電力を整合器209およびRF入力端子208を通して外部電極101に印加
する。
First, a plastic bottle B is inserted into the
The bottle B is stored in the
10 −1 to 1 × 10 −2 Torr is set. Thereafter, the high
A high frequency power of W is applied to the
このような高周波電力の外部電極201への印加によって、前記外部電極201と内部
電極205の間にプラズマが生成される。この時、ペットボトルBは外部電極201の内
にほぼ隙間無く収納されているため、プラズマはペットボトルB内に発生する。前記媒質
ガスは、前記プラズマによって解離、又は更にイオン化して、炭素膜を形成するための製
膜種が生成され、この製膜種が前記ボトルB内面に堆積し、炭素膜を形成する。炭素膜を
所定の膜厚まで形成した後、高周波電力の印加を停止し、媒質ガス供給の停止、残留ガス
の排気、窒素、希ガス、又は空気等を外部電極201内に供給し、この空間内を大気圧に
戻す。この後、前記ボトルBを外部電極201から取り外す。なお、この方法において炭
素膜を厚さ30nm成膜するには2〜3秒間要する。
By applying such high frequency power to the
しかしながら、前述した特許第2788412号公報の発明は以下のような問題点があ
る。
However, the invention of the above-mentioned Japanese Patent No. 2788412 has the following problems.
媒質ガスは、内部電極205の軸方向に沿って開口されている複数のガス吹出し孔20
6からプラスチック容器(例えばボトルB)内に供給され、プラスチック容器の口部から
排気される。このため、プラスチック容器内のガス流路は内部電極と外部電極に挟まれた
空間であり、プラスチック容器の口部に近い空間はコンダクタンスが大きくなりガス吹出
し孔からのガス流れは促進されるが、口部から遠い容器底部付近のガス吹出し孔からのガ
ス流れは滞る。その結果、容器底部付近の媒質ガスはその容器の口部付近のガスに比べて
より長い時間プラズマに曝されるため、気相反応によって結合する分子が大きくなり過ぎ
て粉状になる可能性がある。
The medium gas has a plurality of gas blowing
6 is supplied into a plastic container (for example, bottle B) and exhausted from the mouth of the plastic container. For this reason, the gas flow path in the plastic container is a space sandwiched between the internal electrode and the external electrode, and the space near the mouth of the plastic container has a larger conductance and promotes the gas flow from the gas blowing hole, The gas flow from the gas blowing hole near the bottom of the container far from the mouth is stagnant. As a result, the medium gas near the bottom of the container is exposed to the plasma for a longer time than the gas near the mouth of the container, so the molecules that are bound by the gas phase reaction may become too large and become powdery. is there.
また、ガス吹き出し口のガス流量、圧力、電界分布などの条件によっては、当該ガス吹
き出し口内部およびその近傍に局所的に集中した放電が生じることがあり、この放電集中
により粉の発生、膜厚の不均一化、高周波電力のロス、電極の温度上昇などの問題が生じ
る。特に、粉状物質は、容器表面へ薄膜としてコーティングされずに、その上に堆積する
異物となる。このような異物の発生は、次の点で不都合である。
In addition, depending on conditions such as gas flow rate, pressure, and electric field distribution at the gas outlet, a locally concentrated discharge may occur in and near the gas outlet. This causes problems such as non-uniformity, high-frequency power loss, and electrode temperature rise. In particular, the powdery substance is not coated as a thin film on the surface of the container, and becomes a foreign substance that accumulates thereon. The occurrence of such foreign matters is inconvenient in the following points.
a).粉状物質が多数堆積してもそれらの間には隙間があるため、炭素膜を用いたとき
のようなガスバリアの効果は生じない。
a). Even if a large number of powdery substances are deposited, there is a gap between them, so that the gas barrier effect as in the case of using a carbon film does not occur.
b).飲料に混入する可能性のある粉状物質が容器内に残留する。 b). Powdery substances that can enter the beverage remain in the container.
c).発生した粉が排気手段に流入し、排気手段の故障の原因となる。 c). The generated powder flows into the exhaust means and causes a failure of the exhaust means.
本発明は、ガス吹き出し口に発生する局所的な放電の防止と、それによる粉発生防止を
することが可能なプラスチック容器の内面への炭素膜形成装置を提供することを目的とす
る。
An object of the present invention is to provide an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container capable of preventing local discharge generated at a gas outlet and preventing powder generation.
本発明は、プラスチック容器内面に膜質が良好で、さらに均一厚さの炭素膜をコーティ
ングすることが可能なプラスチック容器の内面への炭素膜形成装置を提供することを目的
とする。
An object of the present invention is to provide an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, which has a good film quality on the inner surface of the plastic container and can be coated with a carbon film having a uniform thickness.
本発明は、膜質が良好で、均一な膜厚を有する炭素膜が内面にコーティングされたプラ
スチック容器の製造方法を提供することを目的とする。
An object of this invention is to provide the manufacturing method of the plastic container by which the film | membrane quality was favorable and the carbon film which has a uniform film thickness was coated by the inner surface.
本発明は、プラスチック容器内面に膜質が良好で、さらに均一厚さの炭素膜を高速度で
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炭素膜形成装置を提供するこ
とを目的とする。
An object of the present invention is to provide an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, which has a good film quality on the inner surface of the plastic container and can coat a carbon film having a uniform thickness at a high speed.
本発明は、膜質が良好で、均一な膜厚を有する炭素膜が内面に高速度でコーティングさ
れた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。
An object of this invention is to provide the manufacturing method of the plastic container by which the carbon film with favorable film quality and uniform film thickness was coated on the inner surface at high speed.
本発明に係るプラスチック容器内面への炭素膜形成装置および内面炭素膜被覆プラスチ
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。
The apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container and the method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container according to the present invention have the following configuration.
1)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の外周を取り囲む大き
さを有する外部電極と、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、を具備し、前記内部電極は、前記外部電極に挿入されるプラスチック容
器の底部側に位置する部分に媒質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部
が設けられていることを特徴とするプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。
1) An external electrode having a size that surrounds the outer periphery of a plastic container, which is an object to be processed, and an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located are attached via an insulating member An exhaust pipe, an internal electrode inserted into the plastic container in the external electrode from the exhaust pipe side and connected to the ground side, exhaust means attached to the exhaust pipe, and a medium in the internal electrode A gas supply means for supplying a gas; and a high-frequency power source connected to the external electrode, wherein the internal electrode is a medium gas at a portion located on a bottom side of a plastic container inserted into the external electrode. An apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, characterized in that a gas blowing portion made of an insulating material for blowing out the gas is provided.
2)前記1)の炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造するに
あたり、(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内に挿入する工程と、(b
)絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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
容器の内部に前記ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工程と、
(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、前記内部
電極に媒質ガスをガス供給手段により供給し、この内部電極のガス吹き出し部から前記プ
ラスチック容器内に媒質ガスを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)高周波電源から高周波電力を前記外部電極に供給し
、前記プラスチック容器内に位置する内部電極の周囲にプラズマを生成させ、このプラズ
マにより前記媒質ガスを解離させて前記プラスチック容器内面に炭素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炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法。
2) In manufacturing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus of 1), (a) a step of inserting a plastic container as an object to be processed into an external electrode;
) An internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached via an insulating member to an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. Inserting the gas blowing portion so as to be positioned on the bottom side of the container;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied to the internal electrode by the gas supply means, and the medium gas is supplied from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container. And (d) supplying high-frequency power from a high-frequency power source to the external electrode and surrounding the internal electrode located in the plastic container. And a step of dissociating the medium gas with the plasma to coat the inner surface of the plastic container with a carbon film.
3)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、前記内部電極に接続された高高
周波電源と、前記外部電極に接続されたバイアス用電源とを具備し、前記内部電極は、前
記外部電極に挿入されるプラスチック容器の底部側に位置する部分に媒質ガスを吹き出す
ための絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられていることを特徴とするプラスチック
容器内面への炭素膜形成装置。
3) An external electrode having a size that surrounds a plastic container as an object to be processed and an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located are attached via an insulating member. An exhaust pipe, an internal electrode inserted from the exhaust pipe side into the plastic container in the external electrode and connected to the ground side, exhaust means attached to the exhaust pipe, and medium gas to the internal electrode A plastic container comprising a gas supply means for supplying, a high-frequency power source connected to the internal electrode, and a bias power source connected to the external electrode, wherein the internal electrode is inserted into the external electrode An apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, wherein a gas blowing portion made of an insulating material for blowing out a medium gas is provided at a portion located on the bottom side of the plastic container.
4)前記3)の炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造するに
あたり、(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内に挿入する工程と、(b
)絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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
容器の内部に前記ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工程と、
(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、前記内部
電極に媒質ガスをガス供給手段により供給し、この内部電極のガス吹き出し部から前記プ
ラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源から高周波電力を前記外部電極に印
加すると共に、高高周波電源から高高周波電力を前記ガス供給管を通して前記内部電極に
供給し、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媒質ガ
スを解離させて前記プラスチック容器内面に炭素膜をコーティングする工程とを含むこと
を特徴とする内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法。
4) In manufacturing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus of 3), (a) a step of inserting a plastic container as an object to be processed into an external electrode;
) An internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached via an insulating member to an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. Inserting the gas blowing portion so as to be positioned on the bottom side of the container;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied to the internal electrode by the gas supply means, and the medium gas is supplied from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container. And (d) applying high frequency power from a bias power source to the external electrode, and applying high frequency power from a high frequency power source to the gas. Supplying the inner electrode through a supply pipe, generating plasma in the plastic container, dissociating the medium gas by the plasma, and coating the inner surface of the plastic container with a carbon film. A method for producing a carbon film-coated plastic container.
5)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、被処理物である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具備し、前
記内部電極は、前記外部電極に挿入されるプラスチック容器の底部側に位置する部分に媒
質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられていることを特徴と
するプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。
5) An external electrode having a size surrounding the plastic container as the object to be processed, and at least the mouth and shoulders of the container and the outside when the plastic container as the object to be processed is inserted. A spacer made of a dielectric material interposed between the electrodes, an exhaust pipe attached via an insulating member to an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located, and the plastic in the external electrode An internal electrode inserted into the container from the exhaust pipe side and connected to the ground side; an exhaust means attached to the exhaust pipe; a gas supply means for supplying a medium gas to the internal electrode; and the external A high-frequency power source connected to the electrode, and the internal electrode is an insulating material for blowing a medium gas to a portion located on the bottom side of the plastic container inserted into the external electrode The gas blowout unit consisting of is provided a carbon film forming apparatus of the plastic container inner surface, wherein.
6)前記5)の炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造するに
あたり、(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内および誘電体材料からな
るスペーサ内に少なくともその容器の口部および肩部の外周が前記スペーサ内に囲まれ、
これ以外の前記容器部分の外周が前記外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、(b
)絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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
容器の内部に前記ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工程と、
(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、前記内部
電極に媒質ガスをガス供給手段により供給し、この内部電極のガス吹き出し部から前記プ
ラスチック容器内に媒質ガスを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)高周波電源から高周波電力を前記外部電極に供給し
、前記プラスチック容器内に位置する内部電極の周囲にプラズマを生成させ、このプラズ
マにより前記媒質ガスを解離させて前記プラスチック容器内面に炭素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炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法。
6) In manufacturing the inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus of 5), (a) at least the plastic container as the object to be processed is placed in the external electrode and in the spacer made of a dielectric material. The outer periphery of the mouth and shoulder of the container is surrounded by the spacer,
A step of inserting so that the outer periphery of the container portion other than this is surrounded by the external electrode;
) An internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached via an insulating member to an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. Inserting the gas blowing portion so as to be positioned on the bottom side of the container;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied to the internal electrode by the gas supply means, and the medium gas is supplied from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container. And (d) supplying high-frequency power from a high-frequency power source to the external electrode and surrounding the internal electrode located in the plastic container. And a step of dissociating the medium gas with the plasma to coat the inner surface of the plastic container with a carbon film.
7)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、被処理物である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る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挿入された内部電極と、一端が前記内部
電極に連結され、他端が前記排気管側に延出された給電端子を兼ねるガス供給管と、少な
くとも前記外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に位置する前記ガス供給
管部分の外周に配置され、接地されたアースシールド管と、前記排気管に取り付けられた
排気手段と、前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段と、前記ガス供給
管に接続された高高周波電源と、前記外部電極に接続されたバイアス用電源とを具備し前
記内部電極は、前記外部電極に挿入されるプラスチック容器の底部側に位置する部分に媒
質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられていることを特徴と
するプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。
7) An external electrode having a size surrounding the container when the plastic container as the object to be processed is inserted, and at least the mouth and shoulders of the container and the outside when the plastic container as the object to be processed is inserted. A spacer made of a dielectric material interposed between the electrodes, an exhaust pipe attached via an insulating member to an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located, and the plastic in the external electrode An internal electrode inserted into the container; a gas supply pipe having one end connected to the internal electrode and the other end serving as a power supply terminal extending toward the exhaust pipe; and at least the external electrode and the opening of the container An earth shield pipe disposed on the outer periphery of the gas supply pipe portion located in the exhaust pipe near the portion, grounded, exhaust means attached to the exhaust pipe, and the gas supply pipe A gas supply means for supplying a quality gas; a high-frequency power source connected to the gas supply pipe; and a bias power source connected to the external electrode. The internal electrode is inserted into the external electrode. An apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, characterized in that a gas blowing portion made of an insulating material for blowing out a medium gas is provided at a portion located on the bottom side of the plastic container.
8)前記7)の炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造するに
あたり、(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内および誘電体材料からな
るスペーサ内に少なくともその容器の口部および肩部の外周が前記スペーサ内に囲まれ、
これ以外の前記容器部分の外周が前記外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、(b
)接地されたアースシールド管を外周に配置したガス供給管が連結され、絶縁材料からな
るガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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前記
ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工程と、(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、前記ガス供給管手段から媒
質ガスを前記内部電極に前記ガス供給管を通して供給し、この内部電極のガス吹き出し部
から前記プラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源から高周波電力を前記外
部電極に印加すると共に、高高周波電源から高高周波電力を前記ガス供給管を通して前記
内部電極に供給し、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
前記媒質ガスを解離させて前記プラスチック容器内面に炭素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炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法。
8) In manufacturing the inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus of 7), (a) the plastic container as the object to be processed is placed at least in the outer electrode and in the spacer made of a dielectric material. The outer periphery of the mouth and shoulder of the container is surrounded by the spacer,
A step of inserting so that the outer periphery of the container portion other than this is surrounded by the external electrode;
) A gas supply pipe having a grounded earth shield pipe arranged on the outer periphery is connected, and an internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located A step of inserting from the exhaust pipe attached via an insulating member into the plastic container so that the gas blowing portion is located on the bottom side of the container; and (c) exhaust gas inside and outside the container by exhaust pipe means After exhausting through the exhaust pipe, medium gas is supplied from the gas supply pipe means to the internal electrode through the gas supply pipe, and the medium gas is blown into the plastic container from the gas blowing portion of the internal electrode. A step of setting the inside of the exhaust pipe including the inside to a predetermined gas pressure, and (d) applying high frequency power from a bias power source to the external electrode, Supplying high frequency power from a frequency power source to the internal electrode through the gas supply pipe, generating plasma in the plastic container, dissociating the medium gas by the plasma, and coating a carbon film on the inner surface of the plastic container A method for producing an inner surface carbon film-covered plastic container.
9)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、媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し部が設けられた内部電極と、一端が前
記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に延出された給電端子を兼ねるガス供給管と
、少なくとも前記外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に位置する前記ガ
ス供給管部分の外周に先端が前記内部電極と所望のギャップをあけて配置され、接地され
たアースシールド管と、前記内部電極とアースシールド管の先端とのギャップ領域に位置
する前記ガス供給管に少なくとも被覆された絶縁チューブと、前記排気管に取り付けられ
た排気手段と、前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段と、前記ガス供
給管に接続された高高周波電源と、前記外部電極に接続されたバイアス用電源とを具備し
たことを特徴とするプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。
9) An external electrode having a size that surrounds the plastic container that is the object to be processed and an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located are attached via an insulating member. An exhaust pipe, an internal electrode inserted from the exhaust pipe side into the plastic container in the external electrode and provided with a gas blowing part for blowing out a medium gas, one end connected to the internal electrode, and the other end A gas supply pipe also serving as a power supply terminal extended to the exhaust pipe side, and at least a tip of the inner end of the gas supply pipe portion located in the exhaust pipe located at least in the external electrode and in the vicinity of the mouth of the container At least in the gas supply pipe located in the gap region between the electrode and the ground shield pipe which is arranged with a desired gap and is grounded, and the inner electrode and the tip of the earth shield pipe A coated insulating tube; an exhaust means attached to the exhaust pipe; a gas supply means for supplying a medium gas to the gas supply pipe; a high-frequency power source connected to the gas supply pipe; An apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, comprising: a bias power source connected to an electrode.
10)前記9)の炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造する
にあたり、(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内に挿入する工程と、(
b)絶縁チューブおよび接地されたアースシールド管をこの順序で外周に配置したガス供
給管が連結され、ガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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、前記ガス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極に供給し、この内部
電極のガス吹き出し部から前記プラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源か
ら高周波電力を前記外部電極に印加すると共に、高高周波電源から高高周波電力を前記内
部電極に前記ガス供給管を通して供給し、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媒質ガスを解離させて前記プラスチック容器内面に炭素膜をコ
ーティングする工程とを含むことを特徴とする内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方
法。
10) In manufacturing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus of 9), (a) a step of inserting a plastic container as an object to be processed into an external electrode;
b) A gas supply pipe having an insulating tube and a grounded earth shield pipe arranged on the outer periphery in this order is connected, and an internal electrode provided with a gas blowing part is connected to the external electrode on the side where the mouth of the container is located Inserting into the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached to the end surface of the gas supply pipe via an insulating member; and (c) exhausting the gas inside and outside the container through the exhaust pipe by an exhaust pipe means, Supplying a medium gas from the means to the internal electrode, blowing the medium gas into the plastic container from a gas blowing portion of the internal electrode, and setting the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure; d) applying high frequency power from a bias power source to the external electrode, and applying high frequency power from a high frequency power source to the internal electrode through the gas supply pipe. And supplying a carbon film to the plastic container, and dissociating the medium gas by the plasma to coat a carbon film on the inner surface of the plastic container. Production method.
11)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、被処理物である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る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、媒質ガス
を吹き出すためのガス吹き出し部が設けられた内部電極と、一端が前記内部電極に連結さ
れ、他端が前記排気管側に延出された給電端子を兼ねるガス供給管と、少なくとも前記外
部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に位置する前記ガス供給管部分の外周
に先端が前記内部電極と所望のギャップをあけて配置され、接地されたアースシールド管
と、前記内部電極とアースシールド管の先端とのギャップ領域に位置する前記ガス供給管
に少なくとも被覆された絶縁チューブと、前記排気管に取り付けられた排気手段と、前記
ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段と、前記ガス供給管に接続された高
高周波電源と、前記外部電極に接続されたバイアス用電源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炭素膜形成装置。
11) An external electrode having a size that surrounds the plastic container as the object to be processed, and at least the mouth and shoulder of the container when the plastic container as the object to be processed is inserted A spacer made of a dielectric material interposed between the electrodes, an exhaust pipe attached via an insulating member to an end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located, and the plastic in the external electrode An internal electrode inserted into the container from the exhaust pipe side and provided with a gas blowing part for blowing out a medium gas, and one end connected to the internal electrode and the other end extended to the exhaust pipe side A gas supply pipe also serving as a terminal, and at least a distal end of the gas supply pipe portion located in the outer pipe and in the exhaust pipe near the mouth of the container, the inner electrode and a desired An earth shield pipe which is arranged with a gap and is grounded, an insulating tube which is at least covered with the gas supply pipe located in a gap region between the internal electrode and the tip of the earth shield pipe, and is attached to the exhaust pipe A gas supply means for supplying a medium gas to the gas supply pipe, a high-frequency power source connected to the gas supply pipe, and a bias power supply connected to the external electrode. An apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container.
12)前記11)の炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造す
るにあたり、(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内および誘電体材料か
らなるスペーサ内に少なくともその容器の口部および肩部の外周が前記スペーサ内に囲ま
れ、これ以外の前記容器部分の外周が前記外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、
(b)絶縁チューブおよび接地されたアースシールド管をこの順序で外周に配置したガス
供給管が連結され、ガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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、前記ガス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極に供給し、この内
部電極のガス吹き出し部から前記プラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源
から高周波電力を前記外部電極に印加すると共に、高高周波電源から高高周波電力を前記
内部電極に前記ガス供給管を通して供給し、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媒質ガスを解離させて前記プラスチック容器内面に炭素膜を
コーティングする工程とを含むことを特徴とする内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造
方法。
12) In manufacturing the inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus of 11), (a) the plastic container as the object to be processed is placed at least in the outer electrode and in the spacer made of a dielectric material. Inserting the outer periphery of the mouth and shoulders of the container so that the outer periphery of the container is surrounded by the spacer, and the outer periphery of the container part other than that is surrounded by the external electrode;
(B) A gas supply pipe having an insulating tube and a grounded earth shield pipe arranged on the outer periphery in this order is connected, and an internal electrode provided with a gas blowing portion is connected to the external side on the side where the mouth of the container is located. A step of inserting into the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached to the end face of the electrode via an insulating member; and (c) supplying the gas after exhausting the gas inside and outside the container through the exhaust pipe by an exhaust pipe means Supplying medium gas from the pipe means to the internal electrode, blowing the medium gas into the plastic container from the gas blowing part of the internal electrode, and setting the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure; (D) applying high-frequency power from a bias power source to the external electrode, and supplying high-frequency power from a high-frequency power source to the internal electrode with the gas supply pipe An inner surface carbon film-covered plastic container comprising the steps of: generating a plasma in the plastic container; and dissociating the medium gas by the plasma to coat a carbon film on the inner surface of the plastic container. Manufacturing method.
本発明によれば、プラスチック容器内面に膜質が良好で、さらに均一厚さの炭素膜をコ
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炭素膜形成装置を提供すること
ができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the carbon film formation apparatus to the inner surface of the plastic container which can coat the carbon film with favorable film quality on the inner surface of the plastic container and further uniform thickness can be provided.
また、本発明によれば膜質が良好で、均一な膜厚を有する炭素膜が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ア性が優れた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。
In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method capable of producing a plastic container having a good film quality and having a uniform film thickness coated on the inner surface and having an excellent barrier property against oxygen and carbon dioxide.
さらに、本発明によればプラスチック容器内面に膜質が良好で、さらに均一厚さの炭素
膜を高速度で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炭素膜形成装置
を提供することができる。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, which has a good film quality on the inner surface of the plastic container and can coat a carbon film having a uniform thickness at a high speed.
さらに、本発明によれば膜質が良好で、均一な膜厚を有する炭素膜が内面に高速度でコ
ーティングされ、酸素および二酸化炭素に対するバリア性が優れたプラスチック容器を量
産的に製造し得る方法を提供することができる。
Furthermore, according to the present invention, there is provided a method capable of mass-producing a plastic container having a good film quality, a carbon film having a uniform film thickness coated on the inner surface at a high speed, and having an excellent barrier property against oxygen and carbon dioxide. Can be provided.
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(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炭素膜形成装置を示す断面図、
図2は図1の内部電極を示す拡大断面図である。
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により炭素被膜を形成するプラス
チック容器(例えばペットボトル)B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。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container according to the first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the internal electrode of FIG.
A
なお、前記外部電極底部材5、前記円板状絶縁体7および前記基台3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。
The external
環状絶縁部材8は、前記外部電極6上面にその環状絶縁部材8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9a,9bを
有するガス排気管10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8
の上面に載置されている。この排気管10は、接地されている。図示しないねじを前記排
気管10の下部フランジ9b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10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10の下部フランジ9bから前記環状絶縁部8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10が前記環状絶縁部材8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8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10と前記環状絶縁部材8および前記外部電極6との固定は、前記排気管10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
11は、前記ガス排気管10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12は、前記排気管10の上部フランジ9aに取
り付けられている。
The annular insulating
It is mounted on the upper surface of. The
例えば周波数13.56MHzの高周波電力を出力する高周波電源13は、ケーブル1
4および給電端子15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16は
、前記高周波電源13と前記給電端子15の間の前記ケーブル15に介装されている。
For example, the high
4 and the
ガス供給管17は、前記蓋体12を貫通し、ガス排気管10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Bの口部に対応する個所に挿入されている。略円柱状をな
す金属製の内部電極18は、前記外部電極6に挿入されたペットボトルB内の底部付近に
配置され、その上端が前記ガス供給管18の下端に着脱自在に取り付けられている。前記
内部電極18は、図1および図2に示すように中心軸にガス流路19がくり抜かれている
と共に、底部に媒質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部である例えば
プラスチック、セラミックのような絶縁材料からなるガス吹き出し管20が挿着されてい
る。
The
前記内部電極18の径は、ボトルBの口金径以下とする。
The diameter of the
前記内部電極18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18表面が平滑で
あると、その内部電極18の表面に堆積する炭素膜を剥離し易くなる虞がある。このため
、内部電極18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。但し、前記の表面を平滑にする方法も、非常
に平滑にすることによって堆積する炭素膜を剥離させやすく、内部電極に残らないように
すれば、内部電極クリーニングが不要になるという利点も生まれる。
The
次に、図1に示す炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法
を説明する。
Next, a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container will be described using the carbon film forming apparatus shown in FIG.
図示しないプッシャーにより外部電極底部材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、例えばペットボト
ルBを開放した外部電極本体4の底部側からそのボトルB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Bを前
記外部電極本体4および前記外部電極底部材5からなる外部電極6の内部空間に収納する
。このとき、前記ペットボトルBは排気管10にその口部を通して連通される。
The external
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管20および排気管19を通して前記排気
管19および前記ペットボトルB内外のガスを排気する。つづいて、媒質ガスをガス供給
管17を通して内部電極18のガス流路19に供給し、この内部電極18の底部に挿着し
た絶縁材料からなるガス吹き出し管20からペットボトルB内に吹き出させる。この媒質
ガスは、さらにペットボトルBの口部に向かって流れていく。つづいて、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B内を所定のガス圧力に設定する。
Next, gas inside and outside the
次いで、高周波電源13から例えば周波数13.56MHzの高周波電力をケーブル1
4、整合器16および給電端子15を通して前記外部電極6の本体4に供給する。このと
き、前記内部電極18の周囲にプラズマが生成される。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て前記外部電極6内のペットボトルB内面に均一
厚さで均質な炭素膜がコーティングされる。
Next, for example, high frequency power having a frequency of 13.56 MHz is supplied from the high
4. Supply to the
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記高周波電源13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17を通して内部電極18のガス流路19および
ガス吹き出し管20を通してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内外を大気
圧に戻し、内面炭素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Bを交換し、次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
After the thickness of the carbon film reaches a predetermined film thickness, the supply of the high frequency power from the high
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。
The medium gas is basically hydrocarbon, for example, alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane and hexane; alkenes such as ethylene, propylene, butene, pentene and butadiene; alkynes such as acetylene; benzene, Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, indene, naphthalene and phenanthrene; cycloparaffins such as cyclopropane and cyclohexane; cycloolefins such as cyclopentene and cyclohexene; oxygen-containing hydrocarbons such as methyl alcohol and ethyl alcohol; methyl Nitrogen-containing hydrocarbons such as amine, ethylamine and aniline can be used, and other carbon monoxide and carbon dioxide can also be used. Ar and He are also used to stabilize plasma and optimize plasma characteristics.
In some cases, a rare gas such as the above is mixed with the medium gas.
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。
The high frequency power is generally 13.56 MHz and 100 to 1000 W, but is not limited thereto. Moreover, the application of these electric powers may be continuous or intermittent (pulsed).
以上、第1実施形態によれば媒質ガスを内部電極18の底部からペットボトルB内に供
給することによって、前記ペットボトルB底部から口部に向かうガスの流れを強制的に生
じせしめることができる。このため、ペットボトルB内にガスの滞留部分が作られるのを
防止できる。その結果、ペットボトルB内面にコンタミの混入が少ない膜質が良好で、か
つ均一な膜厚を有する炭素膜を被覆することができる。
As described above, according to the first embodiment, by supplying the medium gas from the bottom of the
また、媒質ガスを内部電極18の底部に挿着した絶縁材料からなるガス吹き出し管20
から吹き出すことによって、ガス吹き出し孔の内部、または近傍にプラズマが局所的に集
中するのを防ぐことができる。
Further, a
By blowing out from the plasma, it is possible to prevent the plasma from locally concentrating inside or near the gas blowing holes.
すなわち、内部電極底部にガス吹き出し部を設けることは、前述した効果を発揮できる
ものの、反面、媒質ガスの供給量やペットボトルB内の圧力等のプラズマ生成条件によっ
ては金属製の内部電極底部にガス吹き出し部としてガス吹き出し孔を直接開口すると、ガ
ス吹き出し孔内部または近傍でプラズマが局所的に生成される虞がある。このようにプラ
ズマが内部電極底部のガス吹き出し孔近傍で局所的に生成されると、その個所でのプラズ
マ密度が高くなるため、粉が多量に発生し、ペットボトルB内面にコンタミ(粉)が混入
したり、膜厚が不均一になったりする。
That is, providing the gas blowing portion at the bottom of the internal electrode can exert the above-described effects, but on the other hand, depending on the plasma generation conditions such as the supply amount of the medium gas and the pressure in the PET bottle B, the bottom of the metal internal electrode is provided. If the gas blowing hole is directly opened as the gas blowing portion, there is a possibility that plasma is locally generated in or near the gas blowing hole. When plasma is generated locally in the vicinity of the gas blowing hole at the bottom of the internal electrode in this way, the plasma density at that location increases, so that a large amount of powder is generated, and contamination (powder) is generated on the inner surface of the plastic bottle B. Mixing or non-uniform film thickness.
このようなことから、図2に示すように内部電極18の底部に絶縁材料からなるガス吹
き出し管20を挿着し、このガス吹き出し管20から媒質ガスを吹き出すことによって、
ガス吹き出し管20近傍での局所的なプラズマの集中を防止してペットボトルB内で生成
されるプラズマの密度を均一にできる。その結果、ペットボトルB内面に粉の混入が少な
い膜質が良好で、かつ均一な膜厚を有する炭素膜を被覆することができる。
For this reason, as shown in FIG. 2, by inserting a
The concentration of plasma generated in the PET bottle B can be made uniform by preventing local concentration of plasma in the vicinity of the
したがって、前記第1実施形態によれば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ア性の優れた内面炭素膜被覆ペットボトルを
製造することができる。
Therefore, according to the first embodiment, it is possible to manufacture an inner surface carbon film-coated PET bottle with excellent barrier properties that prevents permeation of oxygen from outside and permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water). .
(実施例1)
内部電極18として、図1および図2に示す外径16mm、長さ70mmのステンレス
片封じチューブの底部にポリテトラフルオロエチレンからなる内径1mmのガス吹き出し
管20を挿着した構造のものを用いた。
(Example 1)
As the
この内部電極18を図1に示す外部電極6内に収納されたペットボトルBに挿入し、媒
質としてC2H2ガス、ガス流量を20sccm,ペットボトルBおよび排気管10内での
ガス圧力を0.1Torr、高周波電源から供給する高周波を13.56MHzの条件の
下で前記ペットボトルB内面に炭素膜をコーティングした。
This
(比較例1)
内部電極として、外径16mm、長さ70mmのステンレス片封じチューブの底部に1
個の孔径1mmのガス吹き出し孔を穿設した構造のものを用いた以外、実施例1と同様な
方法によりペットボトルB内面に炭素膜をコーティングした。
(Comparative Example 1)
As an internal electrode, 1 is attached to the bottom of a stainless cantilever tube with an outer diameter of 16 mm and a length of 70 mm
A carbon film was coated on the inner surface of the plastic bottle B by the same method as in Example 1 except that a gas blowing hole having a hole diameter of 1 mm was used.
その結果、実施例1ではペットボトルB内面に炭素膜をコーティングできた。これに対
し、比較例1ではペットボトルBの底部内面に黒い粉の膜が形成されるとともに、多量の
粉が発生した。この黒い粉の膜の形成は、ガス吹き出し孔内部および近傍に局所的に密度
の高いプラズマが生成されたことに起因すると考えられる。
As a result, in Example 1, the carbon film could be coated on the inner surface of the plastic bottle B. On the other hand, in Comparative Example 1, a black powder film was formed on the inner surface of the bottom of the PET bottle B, and a large amount of powder was generated. The formation of this black powder film is thought to be due to the fact that high density plasma was locally generated in and near the gas blowing holes.
なお、前記第1実施形態では絶縁材料からなるガス吹き出し部を図2に示す絶縁材料か
らなるガス吹き出し管20により構成したが、これに限らず、例えば図3に示すように絶
縁材料からなるガス吹き出し部をガス吹き出し孔21が中心軸方向に開口された例えばプ
ラスチック、セラミックのような絶縁材料からなるキャップ22から構成し、このキャッ
プ22を中心軸にガス流路19がくり抜かれ内部電極18の底部に前記ガス流路19と連
通するように取り付けてもよい。このような図3に示す構成において、前記キャップ22
の側壁にガス吹き出し孔を開口してもよい。
In the first embodiment, the gas blowing portion made of the insulating material is constituted by the
You may open a gas blowing hole in the side wall.
(第2実施形態)
図4は、この第2実施形態に係るプラスチック容器内面への炭素膜形成装置を示す断面
図である。なお、図4において前述した第1実施形態で参照した図1と同様な部材は同符
号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a carbon film forming apparatus on the inner surface of a plastic container according to the second embodiment. 4 that are the same as those in FIG. 1 referred to in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
この炭素膜形成装置は、バイアス用電源23がケーブル24および給電端子25を通し
て外部電極6の外部電極本体4に接続されている。整合器26は、前記バイアス用電源2
3と前記給電端子25の間の前記ケーブル24に介装されている。
In this carbon film forming apparatus, a
3 and the
中心部に絶縁リング26を有し、接地された蓋体12は、ガス排気管10の上部フラン
ジ9aに気密固定されている。筐体27は、前記蓋体12上に取り付けられている。
The
下端に内部電極18を着脱自在に取り付けたガス供給管17は、高高周波電力の端子を
兼ね、前記筐体27内から前記蓋体12の絶縁リング26を貫通し、前記ガス排気管10
を通して前記外部電極6の本体4内(挿入されるべきペットボトルBの中央部に対応する
個所内)に挿入されている。このガス供給管17の上端は、外部から前記筐体27を貫通
して挿入されたガス導入管28の下端に絶縁継手29を介して連結されている。なを、内
部電極18は図4および図5に示すように中心軸にガス流路19がくり抜かれていると共
に、底部に媒質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部である例えばプラ
スチック、セラミックのような絶縁材料からなるガス吹き出し管20が挿着されている。
A
And inserted into the
フランジ管30およびこのフランジ管30下端に連結されたアースシールド管31は、
前記ガス排気管10および前記外部電極6の本体4内におけるペットボトルBの中央部に
対応する個所内に位置する前記ガス供給管17部分を覆うように配置されている。なお、
前記アースシールド管31は前記ペットボトルBの口部近傍の前記ガス排気管10からペ
ットボトルBの中央部に対応する個所に亘って位置されている。前記フランジ管30の上
端は、前記蓋体12の裏面に連結されている。つまり、前記アースシールド管31は前記
フランジ管30を通して接地された前記蓋体12に接続されている。
The
The
The
高高周波電源32は、ケーブル33および給電端子34を通して高高周波電力の端子を
兼ねる前記ガス供給管17の側面に接続されている。整合器35は、前記高高周波電源3
2と前記給電端子34の間の前記ケーブル33に介装されている。
The high-frequency power supply 32 is connected to the side surface of the
2 and the
次に、図4に示す炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法
を説明する。
Next, a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container will be described using the carbon film forming apparatus shown in FIG.
図示しないプッシャーにより外部電極底部材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、例えばペットボト
ルBを開放した外部電極本体4の底部側からそのボトルB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5に示すようにペットボトルBを前
記外部電極本体4および前記外部電極底部材5からなる外部電極6の内部空間に収納する
。このとき、前記ペットボトルBは排気管10にその口部を通して連通される。
The external
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管11および排気管10を通して前記排気
管10および前記ペットボトルB内外のガスを排気する。つづいて、媒質ガスをガス導入
管28およびガス供給管17を通して内部電極18のガス流路19に供給し、この内部電
極18の底部に挿着した絶縁材料からなるガス吹き出し管20からペットボトルB内に吹
き出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルBの口部に向かって流れていく。つづ
いて、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B内を所定のガス圧
力に設定する。
Next, gas inside and outside the
次いで、バイアス用電源23からバイアス電力をケーブル24、整合器26および給電
端子25を通して前記外部電極6に供給する。その後、またはそれと同時に、高高周波電
源32から高高周波電力をケーブル33、整合器35および給電端子34を通してガス供
給管17に供給し、このガス供給管17を通して内部電極18に高高周波電力を供給する
。このとき、前記内部電極18の周囲にプラズマが生成される。また、前記外部電極6の
上方に位置する排気管10は接地されているため、この排気管10を基準電位として前記
外部電極6からバイアス電圧を内部電極18に向けて、つまり生成されたプラズマに向け
て印加することができる。
Next, bias power is supplied from the
その結果、a)高高周波電力を用いると、特に低ガス圧力条件にて高周波電力に比べて
高い電子密度が得られるため、媒質ガスとの衝突頻度が上がり製膜種密度を高くできる、
b)バイアス電力を調整するとプラズマ電位との電位差を可変にできるので、ペットボト
ルB内面へ入射するイオンエネルギーを調整できる、c)イオン密度は電子密度に比例す
るので、前記の電位差の調整と併用することでペットボトルB内面に入射するイオンフラ
ックスを制御できる。このようなプラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極18への
印加による前記外部電極6へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズマで
解離させた時に得られる製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極6内のペットボ
トルB内面に均一厚さで均質かつ高品質な炭素膜を高速度でコーティングすることができ
る。
As a result, a) When using high-frequency power, a high electron density is obtained compared to high-frequency power, particularly under low gas pressure conditions, so that the collision frequency with the medium gas is increased and the film-forming seed density can be increased.
b) Since the potential difference from the plasma potential can be varied by adjusting the bias power, the ion energy incident on the inner surface of the PET bottle B can be adjusted. c) Since the ion density is proportional to the electron density, it is used in combination with the above potential difference adjustment. By doing so, the ion flux incident on the inner surface of the plastic bottle B can be controlled. Bias power was applied to the film-forming species obtained when the medium gas was dissociated by the plasma by the generation of the plasma and the drawing of the plasma to the
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記バイアス用電源23および高高周波電源3
2からのバイアス電力、高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導入管2
8からガス供給管17を通して内部電極18のガス流路19およびガス吹き出し管20を
通してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内外を大気圧に戻し、内面炭素膜
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Bを交換し、
次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
After the thickness of the carbon film reaches a predetermined thickness, the
2 stops supply of bias power and high-frequency power, stops supply of medium gas, exhausts residual gas, stops exhausting gas, and then supplies nitrogen, rare gas, air or the like to the
8 is supplied into the PET bottle B through the
Move on to the next PET bottle coating operation.
前記媒質ガスとしては、第1実施形態で述べたのと同様なものを用いることができる。 As the medium gas, the same gas as described in the first embodiment can be used.
前記高高周波電力は、一般的に30〜300MHzと定義されているが、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。
The high-frequency power is generally defined as 30 to 300 MHz, but is not limited thereto. Moreover, the application of these electric powers may be continuous or intermittent (pulsed).
前記バイアス電力は、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、このバイアス電力の印加は連続的でも間欠的(
パルス的)でもよい。
The bias power is generally 13.56 MHz and 100 to 1000 W, but is not limited thereto. Also, this bias power application can be continuous or intermittent (
It may be pulsed).
以上、第2実施形態によれば媒質ガスを内部電極18の底部からからペットボトルB内
に供給することによって、前記ペットボトルB底部から口部に向かうガスの流れを強制的
に生じせしめることができる。このため、ペットボトルB内にガスの滞留部分が作られる
のを防止できる。その結果、ペットボトルB内面にコンタミの混入が少ない膜質が良好で
、かつ均一な膜厚を有する炭素膜を被覆することができる。
As described above, according to the second embodiment, by supplying the medium gas from the bottom of the
また、媒質ガスを内部電極18の底部に挿着した絶縁材料からなるガス吹き出し管20
から吹き出すことによって、前述した第1実施形態と同様にガス吹き出し管20近傍での
放電の集中を防止してペットボトルB内で生成されるプラズマの密度を均一にできる。そ
の結果、ペットボトルB内面に粉の混入が少ない膜質が良好で、かつ均一な膜厚を有する
炭素膜を被覆することができる。
Further, a
By blowing out the air, the concentration of the plasma generated in the PET bottle B can be made uniform by preventing the concentration of discharge in the vicinity of the
さらに、プラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極18への印加による前記外部電
極6へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズマで解離させた時に得られ
る製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極6内のペットボトルB内面に均一厚さ
で均質かつ高品質な炭素膜を高速度でコーティングすることができる。
Further, the bias power is applied to the film-forming species obtained when the medium gas is dissociated by the plasma by generating the plasma and drawing the plasma to the
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
過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペットボトルをより量産的に製造すること
ができる。
Therefore, an inner surface carbon film-coated PET bottle with excellent barrier properties that prevents the permeation of oxygen from the outside and the permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water) can be produced more mass-produced.
また、高高周波電力が印加されるガス供給管17と接地された排気管10との間(つま
り排気管10内)でも同様に不要なプラズマを生成し、炭素膜のコーティング効率が低下
する。このようなことから、アースシールド管31を前記ガス供給管17外周にペットボ
トルBの口部近傍のガス排気管10内に位置するように配置し、このアースシールド管3
1をこれを支持するフランジ管30を通して接地することによって、前記アースシールド
管31内を貫通するガス供給管17に高高周波電力が供給されても、媒質ガスの排気経路
である前記排気管10内で不要なプラズマが生成されるのを防止できる。その結果、不要
なプラズマ生成に伴う高高周波電力の消費を防ぐことができるため、前記ペットボトルB
内での正規のプラズマ生成効率を高め、炭素膜のコーティング速度を向上できる。
Similarly, unnecessary plasma is generated between the
1 is grounded through a
The regular plasma generation efficiency can be increased, and the coating speed of the carbon film can be improved.
(実施例2)
内部電極18として、図1および図2に示す外径16mm、長さ70mmのステンレス
片封じチューブの底部にポリテトラフルオロエチレンからなる内径1mmのガス吹き出し
管20を挿着した構造のものを用いた。
(Example 2)
As the
この内部電極18を図4に示す外部電極6内に収納されたペットボトルBに挿入し、媒
質としてC2H2ガス、ガス流量を20sccm,ペットボトルBおよび排気管10内での
ガス圧力を0.1Torr、高高周波電源から供給する高高周波を100MHz、バイア
ス用電源からのバイアス高周波を13MHzの条件の下で前記ペットボトルB内面に炭素
膜をコーティングした。
This
(比較例2)
内部電極として、外径16mm、長さ70mmのステンレス片封じチューブの底部に1
個の孔径1mmのガス吹き出し孔を穿設した構造のものを用いた以外、実施例2と同様な
方法によりペットボトルB内面に炭素膜をコーティングした。
(Comparative Example 2)
As an internal electrode, 1 is attached to the bottom of a stainless cantilever tube with an outer diameter of 16 mm and a length of 70 mm.
A carbon film was coated on the inner surface of the plastic bottle B in the same manner as in Example 2 except that a gas blowing hole having a hole diameter of 1 mm was used.
その結果、実施例2ではペットボトルB内面に炭素膜を高速度でコーティングできた。
これに対し、比較例2ではペットボトルBの底部内面に黒い粉の膜が形成された。この黒
い粉の膜の形成は、ガス吹き出し孔近傍での放電の集中により局所的に密度の高いプラズ
マが生成されたことに起因すると考えられる。
As a result, in Example 2, the carbon film could be coated on the inner surface of the plastic bottle B at a high speed.
In contrast, in Comparative Example 2, a black powder film was formed on the inner surface of the bottom of the PET bottle B. The formation of this black powder film is thought to be due to the fact that locally high-density plasma was generated due to the concentration of discharge in the vicinity of the gas blowing holes.
なお、前記第2実施形態では絶縁材料からなるガス吹き出し部を図5に示す絶縁材料か
らなるガス吹き出し管20により構成したが、これに限らず、例えば図6に示すように絶
縁材料からなるガス吹き出し部をガス吹き出し孔21が中心軸方向に開口された例えばプ
ラスチック、セラミックのような絶縁材料からなるキャップ22から構成し、このキャッ
プ22を中心軸にガス流路19がくり抜かれ内部電極18の底部に前記ガス流路19と連
通するように取り付けてもよい。このような図6に示す構成において、前記キャップ22
の側壁にガス吹き出し孔を開口してもよい。
In the second embodiment, the gas blowing portion made of the insulating material is constituted by the
You may open a gas blowing hole in the side wall.
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態に係るプラスチック容器内面への炭素膜形成装置を示す断面図で
ある。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a carbon film forming apparatus on the inner surface of a plastic container according to the third embodiment.
上下端にフランジ41a,41bを有する円筒状支持部材42は、円環状基台43上に
載置されている。筒状の金属製の外部電極本体44は、前記支持部材42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45は、前記外部電極44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44および前記外部電極底部材45により炭素
被膜を形成するプラスチック容器(例えばペットボトル)B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46が構成されている。なお、前記基台43と前記外部電極底
部材45の間には円板状絶縁体47が配置されている。
A
なお、前記外部電極底部材45、前記円板状絶縁体47および前記基台43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。
The external
Open and close the bottom.
内部に挿入されるペットボトルB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48を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ49は、前記
外部電極46における前記本体44の上部に挿入されている。このスペーサ49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。このように円柱状スペーサ49を前記外部電極46における前記本体44の上部に
挿入固定することにより、前記外部電極本体44の底部側からペットボトルBを挿入する
と、そのペットボトルBの口部および肩部が前記スペーサ49の空洞部48内に、これ以
外のペットボトルB部分が前記外部電極46内に収納される。
A
前記スペーサ49を構成する誘電体材料としては、例えば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、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。
Examples of the dielectric material constituting the
In particular, a fluororesin such as polytetrafluoroethylene having a low high-frequency loss and excellent heat resistance is preferable. As the ceramic, alumina, steatite with low high-frequency loss, or Macor with high machinability is preferable.
環状絶縁部材50は、前記外部電極46上面にその環状絶縁部材50上面が前記筒状支
持部材42の上部フランジ41aと面一になるように載置されている。上下にフランジ5
1a,51bを有するガス排気管52は、前記支持部材42の上部フランジ41aおよび
前記環状絶縁部材50の上面に載置されている。この排気管52は、接地されている。図
示しないねじを前記排気管52の下部フランジ51bから前記支持部材42の上部フラン
ジ41aに螺着することにより前記ガス排気管52が前記支持部材42に固定されている
。また、図示しないねじを前記排気管52の下部フランジ51bから前記環状絶縁部50
を貫通して外部電極46の本体44に螺着することにより前記排気管52が前記環状絶縁
部材50および前記外部電極46に固定されると共に、前記環状絶縁部材50が前記外部
電極46に対しても固定される。なお、前記排気管52と前記環状絶縁部材50および前
記外部電極46との固定は、前記排気管52と前記外部電極46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53は、前記ガス排気管52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54は、前記排気管52の上部フランジ51aに取り付けられている。
The annular insulating
A
And the
例えば周波数13.56MHzの高周波電力を出力する高周波電源55は、ケーブル5
6および給電端子57を通して前記外部電極46の本体44に接続されている。整合器5
8は、前記高周波電源55と前記給電端子57の間の前記ケーブル56に介装されている
。
For example, the high
6 and the
8 is interposed in the
ガス供給管59は、前記蓋体54を貫通し、ガス排気管52を通して前記外部電極46
の本体44内におけるペットボトルBの口部に対応する個所に挿入されている。略円柱状
をなす金属製の内部電極60は、前記外部電極46に挿入されたペットボトルB内の底部
付近に配置され、その上端が前記ガス供給管59の下端に着脱自在に取り付けられている
。前記内部電極60は、中心軸にガス流路61がくり抜かれていると共に、底部に媒質ガ
スを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部である例えばプラスチック、セラミ
ックのような絶縁材料からなるガス吹き出し管62が挿着されている。
A
The
前記内部電極60の径は、ボトルBの口金径以下とする。
The diameter of the
前記内部電極60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60表面が平滑で
あると、その内部電極60の表面に堆積する炭素膜を剥離し易くなる虞がある。このため
、内部電極60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。
The
次に、図7に示す炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法
を説明する。
Next, a method for manufacturing an inner surface carbon film-coated plastic container will be described using the carbon film forming apparatus shown in FIG.
図示しないプッシャーにより外部電極底部材45、円板状絶縁体47および基台43を
取り外して外部電極本体44の底部を開放する。つづいて、プラスチック容器、例えばペ
ットボトルBを開放した外部電極本体44の底部側からそのボトルB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44の底部側に外部電極底部材45、円
板状絶縁体47および基台43をこの順序で取り付けることによって、図7に示すように
ペットボトルBの口部から肩部が誘電体材料からなる円柱状スペーサ49の空洞部48内
に、前記ボトルBの肩部から底部側が前記外部電極46内に収納される。このとき、前記
ペットボトルBは排気管52にその口部を通して連通される。
The external
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管53および排気管52を通して前記排気
管52内および前記ペットボトルB内外のガスを排気する。つづいて、媒質ガスをガス供
給管59を通して内部電極60のガス流路61に供給し、この内部電極60の底部に挿着
した絶縁材料からなるガス吹き出し管62からペットボトルB内に吹き出させる。この媒
質ガスは、さらにペットボトルBの口部に向かって流れていく。つづいて、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B内を所定のガス圧力に設定する。
Next, the gas inside and outside the
次いで、高周波電源55から例えば周波数13.56MHzの高周波電力をケーブル5
6、整合器58および給電端子57を通して前記外部電極46の本体44に供給する。こ
のとき、前記内部電極60の周囲にプラズマが生成される。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て前記外部電極46およびスペーサ49内の
ペットボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜がコーティングされる。
Next, for example, high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz is supplied from the high-
6. Supply to the
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記高周波電源55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59を通して内部電極60のガス流路61および
ガス吹き出し管62を通してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内外を大気
圧に戻し、内面炭素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Bを交換し、次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
After the thickness of the carbon film reaches a predetermined thickness, the supply of the high frequency power from the high
前記媒質ガスとしては、第1実施形態と同様なものを用いることができる。 As the medium gas, the same gas as in the first embodiment can be used.
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。
The high frequency power is generally 13.56 MHz and 100 to 1000 W, but is not limited thereto.
以上、第3実施形態によれば媒質ガスを内部電極60の底部からからペットボトルB内
に供給することによって、前記ペットボトルB底部から口部に向かうガスの流れを強制的
に生じせしめることができる。このため、ペットボトルB内にガスの滞留部分が作られる
のを防止できる。その結果、ペットボトルB内面にコンタミの混入が少ない膜質が良好で
、かつ均一な膜厚を有する炭素膜を被覆することができる。
As described above, according to the third embodiment, by supplying the medium gas from the bottom of the
また、媒質ガスを内部電極60の底部に挿着した絶縁材料からなるガス吹き出し管62
から吹き出すことによって、前述した第1実施形態と同様にガス吹き出し管62近傍での
放電の集中を防止してペットボトルB内で生成されるプラズマの密度を均一にできる。そ
の結果、ペットボトルB内面に粉の混入が少ない膜質が良好で、かつ均一な膜厚を有する
炭素膜を被覆することができる。
Further, a
By blowing out the air, the concentration of the plasma in the vicinity of the
さらに、空洞部48を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ49を外部電極46の
上部に挿入、固定することによって、前記プラズマの生成において前記ペットボトルBの
肩部から底部側の内面のみならず、前記誘電体材料からなるスペーサ49と対向するペッ
トボトルBの口部から肩部の内面に均一な厚さの炭素膜をコーティングすることができる
。
Further, by inserting and fixing a
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
過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペットボトルを量産的に製造することがで
きる。
Therefore, the inner surface carbon film-coated PET bottle having excellent barrier properties that prevents the permeation of oxygen from the outside and the permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water) can be mass-produced.
また、ペットボトルBの口部および肩部周囲を覆う部材の形状は複雑であるが、これら
部材に対応するスペーサ49を例えば射出成形が可能なプラスチックのような誘電体材料
により形成することによって、従来のようにこれら部材を含む全てを外部電極で構成する
場合に比べて簡単に製造することができる。さらに、従来のようにこれら部材を含む全て
を金属のような導電材料により外部電極で構成する場合に比べて装置全体を軽量化するこ
とができる。
In addition, the shape of the member covering the mouth portion and the shoulder portion of the plastic bottle B is complicated, but by forming the
さらに、スペーサ49をプラスチックまたは軟質のセラミックのような誘電体材料によ
り形成することによって、ペットボトルBの複雑な口部および肩部が接触した時にその箇
所に傷が発生するのを防止することができる。
Further, by forming the
なお、前記第3実施形態では絶縁材料からなるガス吹き出し部を図7に示す絶縁材料か
らなるガス吹き出し管62により構成したが、これに限らず、例えば前述した図3、図6
と同様な構造、つまり絶縁材料からなるガス吹き出し部をガス吹き出し孔が中心軸方向に
開口された例えばプラスチック、セラミックのような絶縁材料からなるキャップから構成
し、このキャップを中心軸にガス流路がくり抜かれ内部電極の底部に前記ガス流路と連通
するように取り付けてもよい。このような構成において、前記キャップの側壁にガス吹き
出し孔を開口してもよい。
In the third embodiment, the gas blowing portion made of the insulating material is constituted by the
The gas blowout part made of an insulating material is composed of a cap made of an insulating material such as plastic or ceramic in which a gas blowout hole is opened in the central axis direction. It may be attached to the bottom of the internal electrode so as to communicate with the gas flow path. In such a configuration, a gas blowing hole may be opened in the side wall of the cap.
前記第3実施形態では空洞部48を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ49を外
部電極46の上部にペットボトルBの口部から肩部に対応するように挿入、固定したが、
ペットボトルBの肩部からさらに底部に亘って誘電体材料からなる薄膜を延出するように
してもよい。
In the third embodiment, the
A thin film made of a dielectric material may be extended from the shoulder portion of the plastic bottle B to the bottom portion.
(第4実施形態)
図8は、この第4実施形態に係るプラスチック容器内面への炭素膜形成装置を示す断面
図である。なお、図8において前述した第3実施形態で参照した図7と同様な部材は同符
号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the carbon film forming apparatus on the inner surface of the plastic container according to the fourth embodiment. In FIG. 8, members similar to those in FIG. 7 referred to in the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
この炭素膜形成装置は、バイアス用電源63がケーブル64および給電端子65を通し
て外部電極46の外部電極本体44に接続されている。整合器66は、前記バイアス用電
源63と前記給電端子65の間の前記ケーブル64に介装されている。
In this carbon film forming apparatus, a
中心部に絶縁リング67を有し、接地された蓋体54は、ガス排気管52の上部フラン
ジ51aに気密固定されている。筐体68は、前記蓋体54上に取り付けられている。
The
ガス供給管59は、高高周波電力の端子を兼ね、前記筐体68内から前記蓋体54の絶
縁リング67を貫通し、前記ガス排気管52を通して前記外部電極46内のスペーサ49
内に挿入されている。このガス供給管59の上端は、外部から前記筐体68を貫通して挿
入されたガス導入管69の下端に絶縁継手70を介して連結されている。
The
Has been inserted inside. The upper end of the
フランジ管71およびこのフランジ管71下端に連結されたアースシールド管72は、
前記ガス排気管52および前記スペーサ49内に位置する前記ガス供給管59部分を覆う
ように配置されている。なお、前記アースシールド管72は前記スペーサ49内およびこ
のスペーサ49近傍の前記ガス排気管52内に位置されている。前記フランジ管71の上
端は、前記蓋体54の裏面に連結されている。つまり、前記アースシールド管72は前記
フランジ管71を通して接地された前記蓋体54に接続されている。
The
The
高高周波電源73は、ケーブル74および給電端子75を通して高高周波電力の端子を
兼ねる前記ガス供給管59の側面に接続されている。整合器76は、前記高高周波電源7
3と前記給電端子75の間の前記ケーブル74に介装されている。
The high-
3 and the
次に、図8に示す炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法
を説明する。
Next, a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container will be described using the carbon film forming apparatus shown in FIG.
図示しないプッシャーにより外部電極底部材45、円板状絶縁体47および基台43を
取り外して外部電極本体44の底部を開放する。つづいて、プラスチック容器、例えばペ
ットボトルBを開放した外部電極本体44の底部側からそのボトルB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44の底部側に外部電極底部材45、円
板状絶縁体47および基台43をこの順序で取り付けることによって、図8に示すように
ペットボトルBの口部から肩部が誘電体材料からなる円柱状スペーサ49の空洞部48内
に、前記ボトルBの肩部から底部側が前記外部電極46内に収納される。このとき、前記
ペットボトルBは排気管52にその口部を通して連通される。
The external
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管53および排気管52を通して前記排気
管52内および前記ペットボトルB内外のガスを排気する。つづいて、媒質ガスをガス導
入管69およびガス供給管59を通して内部電極61のガス流路62に供給し、この内部
電極61の底部に挿着した絶縁材料からなるガス吹き出し管62からペットボトルB内に
吹き出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルBの口部に向かって流れていく。つ
づいて、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B内を所定のガス
圧力に設定する。
Next, the gas inside and outside the
次いで、バイアス用電源63からバイアス電力をケーブル64、整合器66および給電
端子65を通して前記外部電極46に供給する。その後、またはそれと同時に、高高周波
電源73から高高周波電力をケーブル74、整合器76および給電端子75を通してガス
供給管59に供給し、このガス供給管59を通して内部電極60に高高周波電力を供給す
る。このとき、前記内部電極60の周囲にプラズマが生成される。また、アースシールド
管72は前記スペーサ49内およびこのスペーサ49近傍の前記ガス排気管52内に位置
するように前記ガス供給管59外周に配置されていると共にフランジ管71を通して接地
されているため、このアースシールド管72を基準電位として前記外部電極46からバイ
アス電圧を内部電極60に向けて、つまり生成されたプラズマに向けて印加することがで
きる。
Next, bias power is supplied from the
その結果、a)高高周波電力を用いると、特に低ガス圧力条件にて高周波電力に比べて
高い電子密度が得られるため、媒質ガスとの衝突頻度が上がり製膜種密度を高くできる、
b)バイアス電力を調整するとプラズマ電位との電位差を可変にできるので、ペットボト
ルB内面へ入射するイオンエネルギーを調整できる、c)イオン密度は電子密度に比例す
るので、前記の電位差の調整と併用することでペットボトルB内面に入射するイオンフラ
ックスを制御できる。このようなプラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極60への
印加による前記外部電極46へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズマ
で解離させた時に得られる製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極46内のペッ
トボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコーティングすることができる。
As a result, a) When using high-frequency power, a high electron density is obtained compared to high-frequency power, particularly under low gas pressure conditions, so that the collision frequency with the medium gas is increased and the film-forming seed density can be increased.
b) Since the potential difference from the plasma potential can be varied by adjusting the bias power, the ion energy incident on the inner surface of the PET bottle B can be adjusted. c) Since the ion density is proportional to the electron density, it is used in combination with the above potential difference adjustment. By doing so, the ion flux incident on the inner surface of the plastic bottle B can be controlled. Bias power is applied to the film-forming species obtained when the medium gas is dissociated by the plasma by the generation of the plasma and the drawing of the plasma to the
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記バイアス用電源63および高高周波電源7
3からのバイアス電力、高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導入管6
9からガス供給管59を通して内部電極60のガス流路61およびガス吹き出し管62を
通してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内外を大気圧に戻し、内面炭素膜
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Bを交換し、
次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
After the carbon film reaches a predetermined thickness, the
3, the supply of bias power and high-frequency power from 3 is stopped, the supply of medium gas is stopped, the residual gas is exhausted, the exhaust of gas is stopped, and then nitrogen, rare gas, air, or the like is supplied to the
9 through the
Move on to the next PET bottle coating operation.
前記媒質ガスとしては第1実施形態で述べたのと同様なものを用いることができる。 As the medium gas, the same gas as described in the first embodiment can be used.
前記高高周波電力は、一般的に30〜300MHzと定義されているが、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。
The high-frequency power is generally defined as 30 to 300 MHz, but is not limited thereto. Moreover, the application of these electric powers may be continuous or intermittent (pulsed).
前記バイアス電力は、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、このバイアス電力の印加は連続的でも間欠的(
パルス的)でもよい。
The bias power is generally 13.56 MHz and 100 to 1000 W, but is not limited thereto. Also, this bias power application can be continuous or intermittent (
It may be pulsed).
以上、第4実施形態によれば媒質ガスを内部電極60の底部からからペットボトルB内
に供給することによって、前記ペットボトルB底部から口部に向かうガスの流れを強制的
に生じせしめることができる。このため、ペットボトルB内にガスの滞留部分が作られる
のを防止できる。その結果、ペットボトルB内面にコンタミの混入が少ない膜質が良好で
、かつ均一な膜厚を有する炭素膜を被覆することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, by supplying the medium gas from the bottom of the
また、媒質ガスを内部電極60の底部に挿着した絶縁材料からなるガス吹き出し管62
から吹き出すことによって、前述した第1実施形態と同様にガス吹き出し管62近傍での
放電の集中を防止してペットボトルB内で生成されるプラズマの密度を均一にできる。そ
の結果、ペットボトルB内面に粉の混入が少ない膜質が良好で、かつ均一な膜厚を有する
炭素膜を被覆することができる。
Further, a
By blowing out the air, the concentration of the plasma in the vicinity of the
さらに、プラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極60への印加による前記外部電
極46へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズマで解離させた時に得ら
れる製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極46内のペットボトルB内面に均一
厚さで均質な炭素膜を高速度でコーティングすることができる。
Furthermore, the bias power is applied to the film-forming species obtained when the medium gas is dissociated by the plasma by generating the plasma and drawing the plasma to the
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
過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペットボトルをより量産的に製造すること
ができる。
Therefore, an inner surface carbon film-coated PET bottle with excellent barrier properties that prevents the permeation of oxygen from the outside and the permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water) can be produced more mass-produced.
また、高高周波電力が印加されるガス供給管59と接地された排気管52との間(つま
り排気管52内)でも同様に不要なプラズマを生成し、炭素膜のコーティング効率が低下
する。このようなことから、アースシールド管72を前記ガス供給管59外周にペットボ
トルBの口部近傍のガス排気管52内に位置するように配置し、このアースシールド管7
2をこれを支持するフランジ管71を通して接地することによって、前記アースシールド
管72内を貫通するガス供給管59に高高周波電力が供給されても、媒質ガスの排気経路
である前記排気管52内で不要なプラズマが生成されるのを防止できる。その結果、不要
なプラズマ生成に伴う高高周波電力の消費を防ぐことができるため、前記ペットボトルB
内での正規のプラズマ生成効率を高め、炭素膜のコーティング速度を向上できる。
Similarly, unnecessary plasma is generated between the
2 is grounded through the
The regular plasma generation efficiency can be increased, and the coating speed of the carbon film can be improved.
さらに、ペットボトルBの口部および肩部周囲を覆う部材の形状は複雑であるが、これ
ら部材に対応するスペーサ49を例えば射出成形が可能なプラスチックのような誘電体材
料により形成することによって、従来のようにこれら部材を含む全てを外部電極で構成す
る場合に比べて簡単に製造することができる。しかも、従来のようにこれら部材を含む全
てを金属のような導電材料により外部電極で構成する場合に比べて装置全体を軽量化する
ことができる。その上、スペーサ49をプラスチックまたは軟質のセラミックのような誘
電体材料により形成することによって、ペットボトルBの複雑な口部および肩部が接触し
た時にその箇所に傷が発生するのを防止することができる。
Furthermore, the shape of the member covering the mouth and shoulder of PET bottle B is complicated, but by forming the
なお、前記第4実施形態では絶縁材料からなるガス吹き出し部を図8に示す絶縁材料か
らなるガス吹き出し管62により構成したが、これに限らず、例えば前述した図3、図6
と同様な構造、つまり絶縁材料からなるガス吹き出し部をガス吹き出し孔が中心軸方向に
開口された例えばプラスチック、セラミックのような絶縁材料からなるキャップから構成
し、このキャップを中心軸にガス流路がくり抜かれ内部電極の底部に前記ガス流路と連通
するように取り付けてもよい。このような構成において、前記キャップの側壁にガス吹き
出し孔を開口してもよい。
In the fourth embodiment, the gas blowing portion made of the insulating material is constituted by the
The gas blowout part made of an insulating material is composed of a cap made of an insulating material such as plastic or ceramic in which a gas blowout hole is opened in the central axis direction. It may be attached to the bottom of the internal electrode so as to communicate with the gas flow path. In such a configuration, a gas blowing hole may be opened in the side wall of the cap.
前記第4実施形態では、空洞部48を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ49を
外部電極46の上部にペットボトルBの口部から肩部に対応するように挿入、固定したが
、ペットボトルBの肩部からさらに底部に亘って誘電体材料からなる薄膜を延出するよう
にしてもよい。
In the fourth embodiment, the
(第5実施形態)
図9は、第5実施形態に係るプラスチック容器内面への炭素膜形成装置を示す断面図、
図10は図9の内部電極付近を示す拡大断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a sectional view showing an apparatus for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container according to a fifth embodiment;
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the internal electrode of FIG.
上下端にフランジ81a,81bを有する円筒状支持部材82は、円環状基台83上に
載置されている。筒状の金属製の外部電極本体84は、前記支持部材82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85は、前記外部電極84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84および前記外部電極底部材85により炭素
被膜を形成するプラスチック容器(例えばペットボトル)B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86が構成されている。円板状絶縁体87は、前記基台83と
前記外部電極底部材85の間に配置されている。
なお、前記外部電極底部材85、前記円板状絶縁体87および前記基台83は図示しな
いプッシャーにより前記外部電極本体84に対して一体的に上下動し、前記外部電極本体
84の底部を開閉する。
The external
環状絶縁部材88は、前記外部電極86上面にその環状絶縁部材88上面が前記筒状支
持部材82の上部フランジ81aと面一になるように載置されている。上下にフランジ8
9a,89bを有するガス排気管90は、前記支持部材82の上部フランジ81aおよび
前記環状絶縁部材88の上面に載置されている。この排気管90は、接地されている。図
示しないねじを前記排気管90の下部フランジ89bから前記支持部材82の上部フラン
ジ81aに螺着することにより前記ガス排気管90が前記支持部材82に固定されている
。また、図示しないねじを前記排気管90の下部フランジ89bから前記環状絶縁部88
を貫通して外部電極86の本体84に螺着することにより前記排気管90が前記環状絶縁
部材88および前記外部電極86に固定されると共に、前記環状絶縁部材88が前記外部
電極86に対しても固定される。なお、前記排気管90と前記環状絶縁部材88および前
記外部電極86との固定は、前記排気管90と前記外部電極86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91は、前記ガス排気管90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
。
The annular insulating
A
And the
バイアス用電源92は、ケーブル93および給電端子94を通して外部電極86の外部
電極本体84に接続されている。整合器95は、前記バイアス用電源92と前記給電端子
94の間の前記ケーブル93に介装されている。
The
中心部に絶縁リング96を有し、接地された蓋体97は、前記ガス排気管90の上部フ
ランジ89aに気密固定されている。筐体98は、前記蓋体97上に取り付けられている
。
A
媒質ガスを導入するためのガス導入管99は、外部から前記筐体98内に挿入されてい
る。ガス供給管100は、高高周波電力の端子を兼ね、前記筐体98内から前記蓋体97
の絶縁リング96を貫通し、前記ガス排気管90を通して前記外部電極86の本体84内
(挿入されるべきペットボトルBの中央部に対応する個所内)に挿入されている。このガ
ス供給管100の上端は、前記ガス導入管99の下端に絶縁継手101を介して連結され
ている。
A
And is inserted into the
略円柱状をなす金属製の内部電極102は、前記外部電極86に挿入されたペットボト
ルB内の底部付近に配置され、その上端が前記ガス供給管100の下端に着脱自在に取り
付けられている。前記内部電極102は、中心軸にガス流路103がくり抜かれていると
共に、底部に媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し孔104を穿設したキャップ105
が着脱自在に取り付けられている。
The substantially cylindrical metal
Is detachably attached.
前記内部電極102の径は、ボトルBの口金径以下とする。
The diameter of the
前記内部電極102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102表面が平
滑であると、その内部電極102の表面に堆積する炭素膜を剥離し易くなる虞がある。こ
のため、内部電極102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。
The
フランジ管106およびこのフランジ管106下端に連結されたアースシールド管10
7は、前記ガス排気管90および前記外部電極86の本体84内におけるペットボトルB
の中央部に対応する個所内に位置する前記ガス供給管100部分を覆うように配置されて
いる。
The
7 is a plastic bottle B in the
It arrange | positions so that the said gas supply pipe |
前記アースシールド管107の下端は、図9および図10に示すように前記内部電極1
02の上端から所望のギャップgをあけて配置されている。このギャップgの長さは、2
0〜30mmにすることが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピ
レンのようなプラスチックから作られた絶縁チューブ108は、前記内部電極102とア
ースシールド管107の下端とが離間した領域(ギャップgの領域)に位置する前記ガス
供給管100を含む全体に被覆されている。
The lower end of the
A desired gap g is provided from the upper end of 02. The length of this gap g is 2
It is preferable to make it 0-30 mm. For example, the insulating
前記フランジ管106の上端は、前記蓋体97の裏面に連結されている。つまり、前記
アースシールド管107は前記フランジ管106を通して接地された前記蓋体97に接続
されている。
The upper end of the
高高周波電源109は、ケーブル110および給電端子111を通して高高周波電力の
端子を兼ねる前記ガス供給管100の側面に接続されている。整合器112は、前記高高
周波電源109と前記給電端子111の間の前記ケーブル110に介装されている。
The high-
次に、図9に示す炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法
を説明する。
Next, a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container will be described using the carbon film forming apparatus shown in FIG.
図示しないプッシャーにより外部電極底部材85、円板状絶縁体87および基台83を
取り外して外部電極本体84の底部を開放する。つづいて、プラスチック容器、例えばペ
ットボトルBを開放した外部電極本体84の底部側からそのボトルB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84の底部側に外部電極底部材85、円
板状絶縁体87および基台83をこの順序で取り付けることによって、図9に示すように
ペットボトルBを前記外部電極本体4および前記外部電極底部材5からなる外部電極86
の内部空間に収納する。このとき、前記ペットボトルBは排気管90にその口部を通して
連通される。
The external
Store in the interior space. At this time, the plastic bottle B communicates with the
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管91および排気管90を通して前記排気
管90および前記ペットボトルB内外のガスを排気する。つづいて、媒質ガスをガス導入
管99およびガス供給管100を通して内部電極102のガス流路103に供給し、この
内部電極102の底部に取り付けたキャップ105のガス吹き出し孔104からペットボ
トルB内に吹き出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルBの口部に向かって流れ
ていく。つづいて、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B内を
所定のガス圧力に設定する。
Subsequently, the gas inside and outside the
次いで、バイアス用電源92からバイアス電力をケーブル93、整合器95および給電
端子94を通して前記外部電極86に供給する。その後、またはそれと同時に、高高周波
電源109から高高周波電力をケーブル110、整合器112および給電端子111を通
してガス供給管100に供給し、このガス供給管100を通して内部電極102に高高周
波電力を供給する。このとき、前記内部電極102の周囲にプラズマが生成される。また
、前記外部電極86の上方に位置する排気管90は接地されているため、この排気管90
を基準電位として前記外部電極86からバイアス電圧を内部電極102に向けて、つまり
生成されたプラズマに向けて印加することができる。
Next, bias power is supplied from the
Can be applied from the
その結果、a)高高周波電力を用いると、特に低ガス圧力条件にて高周波電力に比べて
高い電子密度が得られるため、媒質ガスとの衝突頻度が上がり製膜種密度を高くできる、
b)バイアス電力を調整するとプラズマ電位との電位差を可変にできるので、ペットボト
ルB内面へ入射するイオンエネルギーを調整できる、c)イオン密度は電子密度に比例す
るので、前記の電位差の調整と併用することでペットボトルB内面に入射するイオンフラ
ックスを制御できる。このようなプラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極102へ
の印加による前記外部電極86へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズ
マで解離させた時に得られる製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極86内のペ
ットボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコーティングすることができる。
As a result, a) When using high-frequency power, a high electron density is obtained compared to high-frequency power, particularly under low gas pressure conditions, so that the collision frequency with the medium gas is increased and the film-forming seed density can be increased.
b) Since the potential difference from the plasma potential can be varied by adjusting the bias power, the ion energy incident on the inner surface of the PET bottle B can be adjusted. c) Since the ion density is proportional to the electron density, it is used in combination with the above potential difference adjustment. By doing so, the ion flux incident on the inner surface of the plastic bottle B can be controlled. Bias power is applied to the film-forming species obtained when the medium gas is dissociated by the plasma by the generation of the plasma and the drawing of the plasma to the
ただし、前記高高周波電源109から高高周波電力をガス供給管100に供給すると、
接地された排気管90との間(つまり排気管90内)でも同様に不要なプラズマを生成し
、炭素膜のコーティング効率が低下する。この対策として、アースシールド管107を前
記ガス供給管100外周に配置し、このアースシールド管107をこれを支持するフラン
ジ管106を通して接地することによって、前記アースシールド管107内を貫通する前
記ガス供給管100に高高周波電力が供給されても、媒質ガスの排気経路である前記排気
管90内で不要なプラズマの生成が防止される。その結果、不要なプラズマ生成に伴う高
高周波電力の消費を防ぐことができるため、前記ペットボトルB内での正規のプラズマ生
成効率を高められる。
However, when high-frequency power is supplied from the high-
Similarly, unnecessary plasma is generated between the grounded exhaust pipe 90 (that is, in the exhaust pipe 90), and the coating efficiency of the carbon film is lowered. As a countermeasure, an
前記アースシールド管107を前記ガス供給管100外周に配置することにより、不要
なプラズマ生成を防止できるものの、他方、アースシールド管107下端と高高周波電力
が供給される内部電極102上端との間で放電が生じてその個所でのプラズマ密度が高く
なるため、ペットボトルB内面にコンタミ(粉)が混入したり、膜厚が不均一になったり
する。この対策として、前記アースシールド管107の下端を図9および図10に示すよ
うに前記内部電極102の上端から所望のギャップgをあけて配置し、絶縁チューブ10
8を少なくとも前記内部電極102とアースシールド管107の下端とが離間した領域(
ギャップgの領域)に位置する前記ガス供給管100部分に被覆することによって、前記
個所での放電を防止してペットボトルB内で生成されるプラズマの密度が均一化される。
By disposing the
8 is a region where at least the
By covering the portion of the
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記バイアス用電源92および高高周波電源1
09からのバイアス電力、高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導入管
99からガス供給管100を通して内部電極102のガス流路103およびガス吹き出し
孔104を通してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内外を大気圧に戻し、
内面炭素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B
を交換し、次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
After the carbon film reaches a predetermined thickness, the
The supply of bias power and high-frequency power from 09 is stopped, the supply of the medium gas is stopped, the residual gas is exhausted, and the exhaust of the gas is stopped. Then, nitrogen, rare gas, air, or the like is supplied to the
Take out the inner carbon film coated PET bottle. After that, according to the order described above, plastic bottle B
And move on to the next PET bottle coating operation.
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。
The medium gas is basically hydrocarbon, for example, alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane and hexane; alkenes such as ethylene, propylene, butene, pentene and butadiene; alkynes such as acetylene; benzene, Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, indene, naphthalene and phenanthrene; cycloparaffins such as cyclopropane and cyclohexane; cycloolefins such as cyclopentene and cyclohexene; oxygen-containing hydrocarbons such as methyl alcohol and ethyl alcohol; methyl Nitrogen-containing hydrocarbons such as amine, ethylamine and aniline can be used, and other carbon monoxide and carbon dioxide can also be used.
前記高高周波電力は、一般的に30〜300MHzと定義されているが、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。
The high-frequency power is generally defined as 30 to 300 MHz, but is not limited thereto. Moreover, the application of these electric powers may be continuous or intermittent (pulsed).
前記バイアス電力は、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、このバイアス電力の印加は連続的でも間欠的(
パルス的)でもよい。
The bias power is generally 13.56 MHz and 100 to 1000 W, but is not limited thereto. Also, this bias power application can be continuous or intermittent (
It may be pulsed).
以上、第5実施形態によればプラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極102への
印加による前記外部電極86へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズマ
で解離させた時に得られる製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極86内のペッ
トボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコーティングすることができる。
As described above, according to the fifth embodiment, the film-forming species obtained when the medium gas is dissociated by the plasma by drawing the plasma to the
また、アースシールド管107をガス供給管100外周に配置し、このアースシールド
管107をこれを支持するフランジ管106を通して接地することによって、前記アース
シールド管107内を貫通するガス供給管100に高高周波電力が供給されても、媒質ガ
スの排気経路である前記排気管90内で不要なプラズマが生成されるのを防止できる。そ
の結果、不要なプラズマ生成に伴う高高周波電力の消費を防ぐことができるため、前記ペ
ットボトルB内での正規のプラズマ生成効率を高め、炭素膜のコーティング速度を向上で
きる。
Further, the
さらに、前記アースシールド管107の下端を前記内部電極102の上端から所望のギ
ャップgをあけて配置し、絶縁チューブ108を少なくとも前記内部電極102とアース
シールド管107の下端とが離間した領域(ギャップgの領域)に位置する前記ガス供給
管100部分に被覆することによって、アースシールド管107下端と高高周波電力が供
給される内部電極102上端との間で放電が生じるのを防止できるため、ペットボトルB
内に均一な密度のプラズマの生成できその内面に粉の混入が少ない膜質が良好で、かつ均
一な膜厚を有する炭素膜を被覆することができる。
Further, the lower end of the
It is possible to generate a plasma with a uniform density inside, and to coat a carbon film having a uniform film thickness with a good film quality with little powder mixing on the inner surface.
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
過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペットボトルをより量産的に製造すること
ができる。
Therefore, an inner surface carbon film-coated PET bottle with excellent barrier properties that prevents the permeation of oxygen from the outside and the permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water) can be produced more mass-produced.
(第6実施形態)
図11は、この第6実施形態に係るプラスチック容器内面への炭素膜形成装置を示す断
面図である。なお、図11において前述した第5実施形態で参照した図9と同様な部材は
同符号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the carbon film forming apparatus on the inner surface of the plastic container according to the sixth embodiment. In FIG. 11, the same members as those in FIG. 9 referred to in the fifth embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
この炭素膜形成装置は、ペットボトルBの収納構造がそのペットボトルBの口部および
肩部を覆う空洞部113を有するスペーサ114と、これ以外のペットボトルB部分覆う
外部電極本体115および外部電極底部材116からなる外部電極117とから構成され
ている。
This carbon film forming apparatus includes a
次に、図11に示す炭素膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラスチック容器の製造方
法を説明する。
Next, a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container will be described using the carbon film forming apparatus shown in FIG.
図示しないプッシャーにより外部電極底部材85、円板状絶縁体87および基台83を
取り外して外部電極本体84の底部を開放する。つづいて、プラスチック容器、例えばペ
ットボトルBを開放した外部電極本体84の底部側からそのボトルB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84の底部側に外部電極底部材85、円
板状絶縁体87および基台83をこの順序で取り付けることによって、図11に示すよう
にペットボトルBの口部から肩部が誘電体材料からなる円柱状スペーサ114の空洞部1
13内に、前記ボトルBの肩部から底部側が前記外部電極117内に収納される。このと
き、前記ペットボトルBは排気管90にその口部を通して連通される。
The external
13, the bottom side from the shoulder of the bottle B is accommodated in the
次いで、図示しない排気手段により分岐排気管91および排気管90を通して前記排気
管90および前記ペットボトルB内外のガスを排気する。つづいて、媒質ガスをガス導入
管99およびガス供給管100を通して内部電極102のガス流路103に供給し、この
内部電極102の底部に取り付けたキャップ105のガス吹き出し孔104からペットボ
トルB内に吹き出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルBの口部に向かって流れ
ていく。つづいて、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B内を
所定のガス圧力に設定する。
Subsequently, the gas inside and outside the
次いで、バイアス用電源92からバイアス電力をケーブル93、整合器95および給電
端子94を通して前記外部電極86に供給する。その後、またはそれと同時に、高高周波
電源109から高高周波電力をケーブル110、整合器112および給電端子111を通
してガス供給管100に供給し、このガス供給管100を通して内部電極102に高高周
波電力を供給する。このとき、前記内部電極102の周囲にプラズマが生成される。また
、アースシールド管107は前記スペーサ114内およびこのスペーサ114近傍の前記
ガス排気管90内に位置するように前記ガス供給管100外周に配置されていると共にフ
ランジ管106を通して接地されているため、このアースシールド管107を基準電位と
して前記外部電極86からバイアス電圧を内部電極102に向けて、つまり生成されたプ
ラズマに向けて印加することができる。
Next, bias power is supplied from the
その結果、a)高高周波電力を用いると、特に低ガス圧力条件にて高周波電力に比べて
高い電子密度が得られるため、媒質ガスとの衝突頻度が上がり製膜種密度を高くできる、
b)バイアス電力を調整するとプラズマ電位との電位差を可変にできるので、ペットボト
ルB内面へ入射するイオンエネルギーを調整できる、c)イオン密度は電子密度に比例す
るので、前記の電位差の調整と併用することでペットボトルB内面に入射するイオンフラ
ックスを制御できる。このようなプラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極102へ
の印加による前記外部電極86へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズ
マで解離させた時に得られる製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極86内のペ
ットボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコーティングすることができる。
As a result, a) When using high-frequency power, a high electron density is obtained compared to high-frequency power, particularly under low gas pressure conditions, so that the collision frequency with the medium gas is increased and the film-forming seed density can be increased.
b) Since the potential difference from the plasma potential can be varied by adjusting the bias power, the ion energy incident on the inner surface of the PET bottle B can be adjusted. c) Since the ion density is proportional to the electron density, it is used in combination with the above potential difference adjustment. By doing so, the ion flux incident on the inner surface of the plastic bottle B can be controlled. Bias power is applied to the film-forming species obtained when the medium gas is dissociated by the plasma by the generation of the plasma and the drawing of the plasma to the
炭素膜の厚さが所定の膜厚に達した後、前記バイアス用電源92および高高周波電源1
09からのバイアス電力、高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導入管
99からガス供給管100を通して内部電極102のガス流路103およびガス吹き出し
孔104を通してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内外を大気圧に戻し、
内面炭素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B
を交換し、次のペットボトルのコーティング作業へ移る。
After the carbon film reaches a predetermined thickness, the
The supply of bias power and high-frequency power from 09 is stopped, the supply of the medium gas is stopped, the residual gas is exhausted, and the exhaust of the gas is stopped. Then, nitrogen, rare gas, air, or the like is supplied to the
Take out the inner carbon film coated PET bottle. After that, according to the order described above, plastic bottle B
And move on to the next PET bottle coating operation.
前記媒質ガスとしては、第5実施形態で述べたのと同様なものを用いることができる。 As the medium gas, the same gas as described in the fifth embodiment can be used.
前記高高周波電力は、一般的に30〜300MHzと定義されているが、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。
The high-frequency power is generally defined as 30 to 300 MHz, but is not limited thereto. Moreover, the application of these electric powers may be continuous or intermittent (pulsed).
前記バイアス電力は、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、このバイアス電力の印加は連続的でも間欠的(
パルス的)でもよい。
The bias power is generally 13.56 MHz and 100 to 1000 W, but is not limited thereto. Also, this bias power application can be continuous or intermittent (
It may be pulsed).
以上、第6実施形態によればプラズマの生成およびバイアス電圧の内部電極102への
印加による前記外部電極86へのプラズマの引き込みによって、媒質ガスを前記プラズマ
で解離させた時に得られる製膜種をバイアス電力が印加された前記外部電極86内のペッ
トボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコーティングすることができる。
As described above, according to the sixth embodiment, the film-forming species obtained when the medium gas is dissociated with the plasma by drawing the plasma into the
また、アースシールド管107をガス供給管100外周に配置し、このアースシールド
管107をこれを支持するフランジ管106を通して接地することによって、前記第5実
施形態で詳述したように前記アースシールド管107内を貫通するガス供給管100に高
高周波電力が供給されても、媒質ガスの排気経路である前記排気管90内で不要なプラズ
マが生成されるのを防止できる。その結果、不要なプラズマ生成に伴う高高周波電力の消
費を防ぐことができるため、前記ペットボトルB内での正規のプラズマ生成効率を高め、
炭素膜のコーティング速度を向上できる。
Further, by arranging the
The coating speed of the carbon film can be improved.
さらに、前記アースシールド管107の下端を前記内部電極102の上端から所望のギ
ャップgをあけて配置し、絶縁チューブ108を少なくとも前記内部電極102とアース
シールド管107の下端とが離間した領域(ギャップgの領域)に位置する前記ガス供給
管100部分に被覆することによって、前記第5実施形態で詳述したようにアースシール
ド管107下端と高高周波電力が供給される内部電極102上端との間で放電が生じるの
を防止できるため、ペットボトルB内に均一な密度のプラズマの生成できその内面に粉の
混入が少ない膜質が良好で、かつ均一な膜厚を有する炭素膜を被覆することができる。
Further, the lower end of the
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
過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペットボトルをより量産的に製造すること
ができる。
Therefore, an inner surface carbon film-coated PET bottle with excellent barrier properties that prevents the permeation of oxygen from the outside and the permeation of carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water) can be produced more mass-produced.
また、ペットボトルBの口部および肩部周囲を覆う部材の形状は複雑であるが、これら
部材に対応するスペーサ114を例えば射出成形が可能なプラスチックのような誘電体材
料により形成することによって、従来のようにこれら部材を含む全てを外部電極で構成す
る場合に比べて簡単に製造することができる。しかも、従来のようにこれら部材を含む全
てを金属のような導電材料により外部電極で構成する場合に比べて装置全体を軽量化する
ことができる。その上、スペーサ114をプラスチックまたは軟質のセラミックのような
誘電体材料により形成することによって、ペットボトルBの複雑な口部および肩部が接触
した時にその箇所に傷が発生するのを防止することができる。
In addition, although the shape of the member covering the mouth portion and the shoulder portion of the plastic bottle B is complicated, by forming the
なお、前記第6実施形態では空洞部113を有する誘電体材料からなる円柱状スペーサ
114を外部電極86の上部にペットボトルBの口部から肩部に対応するように挿入、固
定したが、ペットボトルBの肩部からさらに底部に亘って誘電体材料からなる薄膜を延出
するようにしてもよい。
In the sixth embodiment, the
以上のように、本発明にかかるプラスチック容器の内面への炭素膜形成装置は、膜質が
良好で、均一な膜厚を有する炭素膜が内面にコーティングされ、酸素および二酸化炭素に
対するバリア性が優れたプラスチック容器の製造に用いて適している。
As described above, the carbon film forming apparatus on the inner surface of the plastic container according to the present invention has a good film quality, a carbon film having a uniform film thickness is coated on the inner surface, and has an excellent barrier property against oxygen and carbon dioxide. Suitable for manufacturing plastic containers.
2、42、82 支持部材
4、44、84、115 外部電極本体
5、45、85,116 外部電極底部材
6、46、86,117 外部電極
10、52、90 排気管
13、55 高周波電源
17、59、100 ガス供給管
18、60,102 内部電極
20、62 ガス吹き出し管
21 ガス吹き出し孔
22 絶縁材料からなるキャップ
23,63,92 バイアス用電源
31,72、107 アースシールド管
32、73,109 高高周波電源
49、114 円柱状スペーサ
108 絶縁チューブ
B ペットボトル
2, 42, 82
Claims (13)
有する外部電極と、
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、
を具備し、
前記内部電極は、前記外部電極に挿入されるプラスチック容器の底部側に位置する部分
に媒質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられていることを特
徴とするプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。 An external electrode having a size that surrounds the outer periphery of the plastic container when the plastic container to be processed is inserted;
An exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located;
An internal electrode inserted from the exhaust pipe side into the plastic container in the external electrode and connected to the ground side;
An exhaust means attached to the exhaust pipe;
Gas supply means for supplying a medium gas to the internal electrode;
A high-frequency power source connected to the external electrode;
Comprising
The internal electrode is provided with a gas blowing portion made of an insulating material for blowing a medium gas at a portion located on the bottom side of the plastic container inserted into the external electrode. Carbon film forming device.
あたり、
(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内に挿入する工程と、
(b)絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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前記ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工
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、前記内
部電極に媒質ガスをガス供給手段により供給し、この内部電極のガス吹き出し部から前記
プラスチック容器内に媒質ガスを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)高周波電源から高周波電力を前記外部電極に供給し、前記プラスチック容器内に
位置する内部電極の周囲にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記媒質ガスを解離
させて前記プラスチック容器内面に炭素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炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法。 In producing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus according to claim 1,
(A) inserting a plastic container as an object to be processed into the external electrode;
(B) An internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. Inserting the gas blowing portion so as to be positioned on the bottom side of the container;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied to the internal electrode by the gas supply means, and the medium gas is supplied from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container. Blowing the gas and setting the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure;
(D) supplying high-frequency power from a high-frequency power source to the external electrode, generating plasma around the internal electrode located in the plastic container, and dissociating the medium gas by the plasma to form a carbon film on the inner surface of the plastic container And a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container.
外部電極と、
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、
前記内部電極に接続された高高周波電源と、
前記外部電極に接続されたバイアス用電源と、
を具備し、
前記内部電極は、前記外部電極に挿入されるプラスチック容器の底部側に位置する部分
に媒質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられていることを特
徴とするプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。 An external electrode having a size surrounding the plastic container when the plastic container is processed;
An exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located;
An internal electrode inserted from the exhaust pipe side into the plastic container in the external electrode;
An exhaust means attached to the exhaust pipe;
Gas supply means for supplying a medium gas to the internal electrode;
A high-frequency power source connected to the internal electrode;
A bias power source connected to the external electrode;
Comprising
The internal electrode is provided with a gas blowing portion made of an insulating material for blowing a medium gas at a portion located on the bottom side of the plastic container inserted into the external electrode. Carbon film forming device.
あたり、
(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内に挿入する工程と、
(b)絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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前記ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工
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、前記内
部電極に媒質ガスをガス供給手段により供給し、この内部電極のガス吹き出し部から前記
プラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源から高周波電力を前記外部電極に印加すると共に、高高周波電源
から高高周波電力を前記ガス供給管を通して前記内部電極に供給し、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媒質ガスを解離させて前記プラスチ
ック容器内面に炭素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炭素膜被覆
プラスチック容器の製造方法。 In producing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus according to claim 3,
(A) inserting a plastic container as an object to be processed into the external electrode;
(B) An internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. Inserting the gas blowing portion so as to be positioned on the bottom side of the container;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied to the internal electrode by the gas supply means, and the medium gas is supplied from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container. Blowing the gas and setting the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure;
(D) A high frequency power is applied from the bias power source to the external electrode, and a high frequency power is supplied from the high frequency power source to the internal electrode through the gas supply pipe to generate plasma in the plastic container. And a step of dissociating the medium gas to coat a carbon film on the inner surface of the plastic container.
外部電極と、
被処理物である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、
を具備し、
前記内部電極は、前記外部電極に挿入されるプラスチック容器の底部側に位置する部分
に媒質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられていることを特
徴とするプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。 An external electrode having a size surrounding the plastic container when the plastic container is processed;
A spacer made of a dielectric material interposed between the external electrode and at least the mouth and shoulder of the container when the plastic container as the object to be processed is inserted;
An exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located;
An internal electrode inserted from the exhaust pipe side into the plastic container in the external electrode and connected to the ground side;
An exhaust means attached to the exhaust pipe;
Gas supply means for supplying a medium gas to the internal electrode;
A high-frequency power source connected to the external electrode;
Comprising
The internal electrode is provided with a gas blowing portion made of an insulating material for blowing a medium gas at a portion located on the bottom side of the plastic container inserted into the external electrode. Carbon film forming device.
あたり、
(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内および誘電体材料からなるスペ
ーサ内に少なくともその容器の口部および肩部の外周が前記スペーサ内に囲まれ、これ以
外の前記容器部分の外周が前記外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、
(b)絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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前記ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工
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、前記内
部電極に媒質ガスをガス供給手段により供給し、この内部電極のガス吹き出し部から前記
プラスチック容器内に媒質ガスを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)高周波電源から高周波電力を前記外部電極に供給し、前記プラスチック容器内に
位置する内部電極の周囲にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記媒質ガスを解離
させて前記プラスチック容器内面に炭素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炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法。 In producing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus according to claim 5,
(A) A plastic container, which is an object to be processed, is surrounded by an outer electrode and a spacer made of a dielectric material, and at least the outer periphery of the mouth and shoulder of the container is surrounded by the spacer. Inserting the outer periphery so as to be surrounded by the external electrode;
(B) An internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. Inserting the gas blowing portion so as to be positioned on the bottom side of the container;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied to the internal electrode by the gas supply means, and the medium gas is supplied from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container. Blowing the gas and setting the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure;
(D) supplying high-frequency power from a high-frequency power source to the external electrode, generating plasma around the internal electrode located in the plastic container, and dissociating the medium gas by the plasma to form a carbon film on the inner surface of the plastic container And a method for producing an inner surface carbon film-coated plastic container.
外部電極と、
被処理物である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る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挿入された内部電極と、
一端が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に延出された給電端子を兼ねるガ
ス供給管と、
少なくとも前記外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に位置する前記ガ
ス供給管部分の外周に配置され、接地されたアースシールド管と、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記ガス供給管に接続された高高周波電源と、
前記外部電極に接続されたバイアス用電源と、
を具備し
前記内部電極は、前記外部電極に挿入されるプラスチック容器の底部側に位置する部分
に媒質ガスを吹き出すための絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられていることを特
徴とするプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。 An external electrode having a size surrounding the plastic container when the plastic container is processed;
A spacer made of a dielectric material interposed between at least the mouth and shoulder of the container and the external electrode when the plastic container as the object to be processed is inserted;
An exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located;
An internal electrode inserted into the plastic container in the external electrode;
A gas supply pipe having one end connected to the internal electrode and the other end also serving as a power supply terminal extending toward the exhaust pipe;
An earth shield pipe disposed at least on the outer periphery of the gas supply pipe portion located in the external electrode and in the exhaust pipe near the mouth of the container, and grounded;
An exhaust means attached to the exhaust pipe;
Gas supply means for supplying a medium gas to the gas supply pipe;
A high-frequency power source connected to the gas supply pipe;
A bias power source connected to the external electrode;
The plastic container is characterized in that the internal electrode is provided with a gas blowing portion made of an insulating material for blowing out a medium gas at a portion located on the bottom side of the plastic container inserted into the external electrode. Carbon film forming device on the inner surface.
あたり、
(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内および誘電体材料からなるスペ
ーサ内に少なくともその容器の口部および肩部の外周が前記スペーサ内に囲まれ、これ以
外の前記容器部分の外周が前記外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、
(b)接地されたアースシールド管を外周に配置したガス供給管が連結され、
絶縁材料からなるガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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
器の内部に前記ガス吹き出し部が前記容器の底部側に位置するように挿入する工程と、
(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
ス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極に前記ガス供給管を通して供給し、この内部電
極のガス吹き出し部から前記プラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源から高周波電力を前記外部電極に印加すると共に、高高周波電源
から高高周波電力を前記ガス供給管を通して前記内部電極に供給し、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媒質ガスを解離させて前記プラスチ
ック容器内面に炭素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炭素膜被覆プラスチック容器の製造方法。 In producing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus according to claim 7,
(A) A plastic container, which is an object to be processed, is surrounded by an outer electrode and a spacer made of a dielectric material, and at least the outer periphery of the mouth and shoulder of the container is surrounded by the spacer. Inserting the outer periphery so as to be surrounded by the external electrode;
(B) a gas supply pipe having a grounded earth shield pipe arranged on the outer periphery is connected;
An internal electrode provided with a gas blowing portion made of an insulating material is connected to the inside of the plastic container from an exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located. Inserting the blowout part so as to be located on the bottom side of the container;
(C) After exhausting the gas inside and outside the container through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, medium gas is supplied from the gas supply pipe means to the internal electrode through the gas supply pipe, and from the gas blowing portion of the internal electrode Blowing a medium gas into the plastic container to set the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure;
(D) A high frequency power is applied from the bias power source to the external electrode, and a high frequency power is supplied from the high frequency power source to the internal electrode through the gas supply pipe to generate plasma in the plastic container. And a step of dissociating the medium gas to coat a carbon film on the inner surface of the plastic container.
記内部電極部分近傍の側面領域にさらに設けられることを特徴とする請求項1、3、5、
7いずれか一つに記載のプラスチック容器内面への炭素膜形成装置。 The gas blowing portion is further provided in a side surface region in the vicinity of the internal electrode portion located on the bottom side of the plastic container inserted into the external electrode.
7. The apparatus for forming a carbon film on the inner surface of the plastic container according to any one of 7 above.
外部電極と、
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、媒質ガスを吹
き出すためのガス吹き出し部が設けられた内部電極と、
一端が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に延出された給電端子を兼ねるガ
ス供給管と、
少なくとも前記外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に位置する前記ガ
ス供給管部分の外周に先端が前記内部電極と所望のギャップをあけて配置され、接地され
たアースシールド管と、
前記内部電極とアースシールド管の先端とのギャップ領域に位置する前記ガス供給管に
少なくとも被覆された絶縁チューブと、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記ガス供給管に接続された高高周波電源と、
前記外部電極に接続されたバイアス用電源と
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炭素膜形成装置。 An external electrode having a size surrounding the plastic container when the plastic container is processed;
An exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located;
An internal electrode that is inserted into the plastic container in the external electrode from the exhaust pipe side and provided with a gas blowing portion for blowing out a medium gas;
A gas supply pipe having one end connected to the internal electrode and the other end also serving as a power supply terminal extending toward the exhaust pipe;
An earth shield pipe having a tip disposed on the outer periphery of the gas supply pipe portion located at least in the external electrode and in the exhaust pipe in the vicinity of the mouth of the container with a desired gap from the internal electrode and grounded;
An insulating tube coated at least on the gas supply pipe located in a gap region between the internal electrode and the tip of the earth shield pipe;
An exhaust means attached to the exhaust pipe;
Gas supply means for supplying a medium gas to the gas supply pipe;
A high-frequency power source connected to the gas supply pipe;
A device for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, comprising: a bias power source connected to the external electrode.
にあたり、
(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内に挿入する工程と、
(b)絶縁チューブおよび接地されたアースシールド管をこの順序で外周に配置したガ
ス供給管が連結され、ガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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
ス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極に供給し、この内部電極のガス吹き出し部から
前記プラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源から高周波電力を前記外部電極に印加すると共に、高高周波電源
から高高周波電力を前記内部電極に前記ガス供給管を通して供給し、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媒質ガスを解離させて前記プラスチ
ック容器内面に炭素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炭素膜被覆
プラスチック容器の製造方法。 In producing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus according to claim 10,
(A) inserting a plastic container as an object to be processed into the external electrode;
(B) A gas supply pipe having an insulating tube and a grounded earth shield pipe arranged on the outer periphery in this order is connected, and an internal electrode provided with a gas blowing portion is connected to the external side on the side where the mouth of the container is located. Inserting into the plastic container from an exhaust pipe attached to the end face of the electrode via an insulating member;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied from the gas supply pipe means to the internal electrode, and from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container Blowing out the medium gas and setting the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure;
(D) A high frequency power is applied from the bias power source to the external electrode, and a high frequency power is supplied from the high frequency power source to the internal electrode through the gas supply pipe to generate plasma in the plastic container. And a step of dissociating the medium gas to coat a carbon film on the inner surface of the plastic container.
外部電極と、
被処理物である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る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、媒質ガスを吹
き出すためのガス吹き出し部が設けられた内部電極と、
一端が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に延出された給電端子を兼ねるガ
ス供給管と、
少なくとも前記外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に位置する前記ガ
ス供給管部分の外周に先端が前記内部電極と所望のギャップをあけて配置され、接地され
たアースシールド管と、
前記内部電極とアースシールド管の先端とのギャップ領域に位置する前記ガス供給管に
少なくとも被覆された絶縁チューブと、
前記排気管に取り付けられた排気手段と、
前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記ガス供給管に接続された高高周波電源と、
前記外部電極に接続されたバイアス用電源と
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炭素膜形成装置。 An external electrode having a size surrounding the plastic container when the plastic container is processed;
A spacer made of a dielectric material interposed between at least the mouth and shoulder of the container and the external electrode when the plastic container as the object to be processed is inserted;
An exhaust pipe attached via an insulating member to the end face of the external electrode on the side where the mouth of the container is located;
An internal electrode that is inserted into the plastic container in the external electrode from the exhaust pipe side and provided with a gas blowing portion for blowing out a medium gas;
A gas supply pipe having one end connected to the internal electrode and the other end also serving as a power supply terminal extending toward the exhaust pipe;
An earth shield pipe having a tip disposed on the outer periphery of the gas supply pipe portion located at least in the external electrode and in the exhaust pipe in the vicinity of the mouth of the container with a desired gap from the internal electrode and grounded;
An insulating tube coated at least on the gas supply pipe located in a gap region between the internal electrode and the tip of the earth shield pipe;
An exhaust means attached to the exhaust pipe;
Gas supply means for supplying a medium gas to the gas supply pipe;
A high-frequency power source connected to the gas supply pipe;
A device for forming a carbon film on the inner surface of a plastic container, comprising: a bias power source connected to the external electrode.
にあたり、
(a)被処理物であるプラスチック容器を、外部電極内および誘電体材料からなるスペ
ーサ内に少なくともその容器の口部および肩部の外周が前記スペーサ内に囲まれ、これ以
外の前記容器部分の外周が前記外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、
(b)絶縁チューブおよび接地されたアースシールド管をこの順序で外周に配置したガ
ス供給管が連結され、ガス吹き出し部が設けられた内部電極を、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
ス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極に供給し、この内部電極のガス吹き出し部から
前記プラスチック容器内に媒質ガスを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)バイアス用電源から高周波電力を前記外部電極に印加すると共に、高高周波電源
から高高周波電力を前記内部電極に前記ガス供給管を通して供給し、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媒質ガスを解離させて前記プラスチ
ック容器内面に炭素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炭素膜被覆
プラスチック容器の製造方法。 In producing an inner surface carbon film-coated plastic container using the carbon film forming apparatus according to claim 12,
(A) A plastic container, which is an object to be processed, is surrounded by an outer electrode and a spacer made of a dielectric material, and at least the outer periphery of the mouth and shoulder of the container is surrounded by the spacer. Inserting the outer periphery so as to be surrounded by the external electrode;
(B) A gas supply pipe having an insulating tube and a grounded earth shield pipe arranged on the outer periphery in this order is connected, and an internal electrode provided with a gas blowing portion is connected to the external side on the side where the mouth of the container is located. Inserting into the plastic container from an exhaust pipe attached to the end face of the electrode via an insulating member;
(C) After the gas inside and outside the container is exhausted through the exhaust pipe by the exhaust pipe means, the medium gas is supplied from the gas supply pipe means to the internal electrode, and from the gas blowing portion of the internal electrode into the plastic container Blowing out the medium gas and setting the inside of the exhaust pipe including the inside of the plastic container to a predetermined gas pressure;
(D) A high frequency power is applied from the bias power source to the external electrode, and a high frequency power is supplied from the high frequency power source to the internal electrode through the gas supply pipe to generate plasma in the plastic container. And a step of dissociating the medium gas to coat a carbon film on the inner surface of the plastic container.
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- 2005-04-15 JP JP2005118837A patent/JP4131729B2/en not_active Expired - Lifetime
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