JP2006064416A - Method and apparatus for measuring gas barrier property of plastic molded body - Google Patents

Method and apparatus for measuring gas barrier property of plastic molded body Download PDF

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鹿毛  剛
Takeharu Kawabe
丈晴 川邉
Koji Abe
浩二 阿部
Kazuaki Mizogami
員章 溝上
Akiyoshi Kobayashi
昭好 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier property measuring method capable of solving the problem that the evaluation of gas barrier properties has varied due to the amount of moisture absorption of plastic and highly precisely measuring the gas barrier properties of plastic molded bodies such as containers with satisfactory responsiveness in measurement values independent of the amount of moisture absorption. <P>SOLUTION: In the gas barrier property measuring method for measuring the amount of permeation of a gas to be measured which permeates a plastic molded body such as a plastic container, a plastic sheet, a plastic film, etc. with a gas-analysis apparatus, the gas barrier property measuring method has a process for reducing the concentration of impurities in the plastic molded body. The process includes a drying process for drying the plastic molded body at least by irradiating the plastic molded body with ultraviolet rays, placing the plastic molded body in a pressure-reduced atmosphere, or performing electrical discharge cleaning on the plastic molded body. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラスチック成形体のガスバリア性能を迅速に精度良く評価するガスバリア性測定方法に関し、さらにガスバリア性プラスチック容器を量産する際のガスバリア性の品質管理に適した測定方法に及ぶ。また、プラスチック成形体のガスバリア性測定装置に関する。   The present invention relates to a gas barrier property measurement method for quickly and accurately evaluating the gas barrier performance of a plastic molded article, and further extends to a measurement method suitable for quality control of gas barrier properties when mass-producing gas barrier plastic containers. The present invention also relates to a gas barrier property measuring apparatus for a plastic molded body.

ガスバリア性プラスチック容器は、例えば特許文献1に開示がある。特許文献1ではプラスチック容器の酸素バリア性についてはMODERN CONTROL社製OX−TRANTWINを使用して、酸素の透過量を40℃で測定している。また、炭酸ガスバリア性についてはMODERN CONTROL社製PERMATRANC−4型を使用して、炭酸ガスの透過量を25℃で測定している。   A gas barrier plastic container is disclosed in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, the oxygen barrier property of a plastic container is measured at 40 ° C. using OX-TRANTWIN manufactured by MODERN CONTROL. Moreover, about the carbon dioxide gas barrier property, the permeation | transmission amount of a carbon dioxide gas is measured at 25 degreeC using the PERMATRANC-4 type | mold made from MODERN CONTROL.

プラスチック容器、プラスチックシート又はプラスチックフィルム等のプラスチック成形体のガスバリア性測定は、特許文献1に開示された方法が主に使用されている。プラスチック容器の場合、肉厚が厚く、容器の形状が複雑なため測定値が安定するまで1週間程度の時間を要する。したがって、迅速にガスバリア性を評価できる方法が今までなかった。   The method disclosed in Patent Document 1 is mainly used for measuring the gas barrier properties of plastic molded articles such as plastic containers, plastic sheets or plastic films. In the case of a plastic container, since the wall thickness is thick and the shape of the container is complicated, it takes about one week until the measurement value is stabilized. Therefore, there has been no method that can quickly evaluate the gas barrier property.

また大気圧イオン化質量分析によりガス濃度を高精度に測定する発明として、例えば水素のガス濃度を測定する方法が特許文献2に開示されている。特許文献2の技術は、水素を直接測定するのではなく水素から水(水蒸気)を生成させ、この水を測定することで水素濃度を換算して求めている。特許文献2の明細書第2ページ右欄第10行目に記載のように水を生成させる理由は、水素は能率的に親イオン(H 、質量2)にイオン化されないので質量分析に対する特別な問題が生じているからである。 As an invention for measuring the gas concentration with high accuracy by atmospheric pressure ionization mass spectrometry, for example, a method for measuring the gas concentration of hydrogen is disclosed in Patent Document 2. The technique of Patent Document 2 does not directly measure hydrogen, but generates water (steam) from hydrogen and measures the water to obtain a hydrogen concentration by conversion. The reason for generating water as described in the 10th line of the right column on page 2 of the specification of Patent Document 2 is that hydrogen is not efficiently ionized to the parent ion (H 2 + , mass 2), so that it is special for mass spectrometry. This is because there is a problem.

大気圧イオン化質量分析装置(APIMS)を用いてガスバリア性を評価する試みは未だなされていない。
特開平8−53116号公報 特開平11−118763号公報
Attempts to evaluate gas barrier properties using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer (APIMS) have not yet been made.
JP-A-8-53116 Japanese Patent Laid-Open No. 11-118763

特許文献1のようにガス透過測定器は酸素又は二酸化炭素を別々に測定している。本発明者らの経験では、特許文献1記載の装置を用いてガス透過性を測定する時、例えば酸素透過性を測定する場合には測定値が安定するまでに少なくとも1週間を要する。したがって、測定値の精度を高めようとすれば、1本のプラスチック容器のガスバリア性を測定するために1週間を超える時間を要することとなる。このように測定に長時間を要する理由として、発明者らは特許文献1記載の装置では、測定精度を確保する観点から、透過した測定対象ガスを運ぶキャリアガスの流量を大きくできないので、容器内でのガスの循環が悪く測定値のレスポンスが遅いから長時間を要すると推測している。   As in Patent Document 1, the gas permeation meter measures oxygen or carbon dioxide separately. In the experience of the present inventors, when measuring gas permeability using the apparatus described in Patent Document 1, for example, when measuring oxygen permeability, it takes at least one week for the measured value to stabilize. Therefore, if an attempt is made to increase the accuracy of the measurement value, it takes time exceeding one week to measure the gas barrier property of one plastic container. The reason why the measurement takes a long time is that the inventors of the apparatus described in Patent Document 1 cannot increase the flow rate of the carrier gas that carries the permeated measurement target gas from the viewpoint of ensuring the measurement accuracy. It is estimated that it takes a long time because of poor gas circulation and slow response of measured values.

また、プラスチック樹脂は種類によって吸湿性の大きなものがあり、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)製容器は樹脂の吸湿性が大きく、20℃での相対湿度60〜80%で樹脂100gあたり0.3〜0.5gの水分を吸湿することもある。本発明者らは、樹脂中に吸湿された水分子等の吸着ガスが不純物として存在すると検出器に影響を与え、酸素透過性の測定値が樹脂の水分含量によって大きく異なってしまうことを見出した。   Also, some plastic resins have a large hygroscopicity depending on the type. For example, a polyethylene terephthalate (PET) container has a large hygroscopic property, and the relative humidity at 20 ° C. is 60 to 80%, and 0.3 to 0 per 100 g of resin. May absorb up to 5g of water. The present inventors have found that the presence of an adsorbed gas such as water molecules absorbed in the resin as impurities affects the detector, and the measured value of oxygen permeability varies greatly depending on the water content of the resin. .

プラスチック容器成形後、容器を倉庫等に保管した場合には、容器は吸湿してしまうこととなる。プラスチック容器成形工場において、容器を成形してから時間を経てガスバリア性の品質確認する場合や、プラスチック容器のガスバリア性を飲料充填工場がプラスチック容器を受け入れる際の品質確認事項の1つとする場合には、吸湿量の違いにより検出器が影響を受けてガスバリア性の評価がばらついてしまうこととなる。   If the container is stored in a warehouse or the like after molding the plastic container, the container will absorb moisture. When checking the quality of gas barrier properties over time after molding a container in a plastic container molding factory, or when making the gas barrier property of plastic containers one of the quality confirmation items when a beverage filling factory accepts plastic containers The detector is affected by the difference in the amount of moisture absorption, and the evaluation of the gas barrier properties varies.

上記のプラスチックの吸湿によりガスバリア性の評価がばらつくという課題を克服し、容器をはじめとしてプラスチック成形体のガスバリア性をその吸湿量によらず、測定値の応答が良く且つ精度良く測定することが本発明の目的である。   Overcoming the problem of gas barrier property evaluation variation due to the moisture absorption of the plastics described above, the gas barrier property of plastic molded bodies including containers can be measured with good response and accuracy regardless of the amount of moisture absorption. It is an object of the invention.

すなわち本発明の目的は、プラスチック成形体を透過した測定対象ガスを測定する前に、プラスチック成形体に吸着・収着された水分子等の不純物の濃度を低減させておくことでガスバリア性測定の精度を向上させたガスバリア性測定方法を提供することである。特にプラスチック成形体を乾燥し、水分の影響を除去したプラスチック成形体を迅速に調製することで、ガスバリア性測定の精度向上を実現することを目的とする。さらに質量分析装置、特に大気圧イオン化質量分析装置を採用し且つ比較的多量のキャリアガスを流すことで、測定対象ガスの透過量の検出をレスポンス良く高精度で応答させて測定時間を大幅に短縮させたガスバリア性測定方法を提供することである。このとき、1つの測定対象ガスのみならず、複数の測定対象ガスを同時に精度良く測定することも目的とする。   That is, the object of the present invention is to measure the gas barrier property by reducing the concentration of impurities such as water molecules adsorbed and sorbed on the plastic molded body before measuring the measurement target gas that has permeated through the plastic molded body. It is to provide a gas barrier property measuring method with improved accuracy. In particular, it is an object of the present invention to improve the accuracy of gas barrier property measurement by quickly preparing a plastic molded body from which the influence of moisture has been removed by drying the plastic molded body. Furthermore, by adopting a mass spectrometer, especially an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, and flowing a relatively large amount of carrier gas, the permeation of the gas to be measured can be detected with good response and high accuracy, greatly reducing the measurement time. And providing a gas barrier property measuring method. At this time, not only one measurement target gas but also a plurality of measurement target gases are simultaneously measured with high accuracy.

また本発明の目的はプラスチック成形体として、特にプラスチック容器若しくは内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングしたガスバリア性プラスチック容器についてのガスバリア性測定方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a gas barrier property measuring method for a plastic molded body, in particular, a plastic container or a gas barrier plastic container having a gas barrier thin film coated on either or both of the inner surface and the outer surface. .

本発明の目的は、プラスチック成形体の酸素ガスバリア性の測定方法、特に大気雰囲気からの酸素の透過による酸素ガスバリア性の測定方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for measuring oxygen gas barrier properties of a plastic molded body, particularly a method for measuring oxygen gas barrier properties due to permeation of oxygen from an atmospheric atmosphere.

また本発明の目的は、測定対象ガスを酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのいずれか一つ或いはそれらの組み合わせとし、且つ測定対象ガス含有雰囲気を測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−アルゴンの標準ガス或いは測定対象ガス−窒素ガスの標準ガスにより作り出すことによって、酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのいずれか一つ或いはそれらの組み合わせのガスバリア性を、不純物ガスの影響を排除して精度良く測定する方法を提供することである。   Another object of the present invention is to adjust the measurement target gas to one of oxygen gas, carbon dioxide gas, hydrogen gas, or a combination thereof, and to adjust the measurement target gas-containing atmosphere so that the measurement target gas has a predetermined partial pressure. The gas barrier property of any one of oxygen gas, carbon dioxide gas and hydrogen gas, or a combination of them is created by the measurement target gas-argon standard gas or the measurement target gas-nitrogen gas standard gas. It is to provide a method of eliminating and accurately measuring.

さらに本発明の目的は、測定対象ガスを質量数18の酸素ガスとすることで、プラスチック樹脂の内部に測定前から存在した酸素ガス(質量数16の酸素ガスが99.762%、質量数17の酸素ガスが0.038%、質量数18の酸素ガスが0.200%であり、質量数16の酸素ガスが大半である)と測定時にプラスチック樹脂を透過する酸素ガスとを分離して測定することで、プラスチック樹脂中に測定前に存在する酸素ガスの影響を完全に排除したガスバリア性測定方法を提供することである。プラスチック樹脂中はガスの濃度勾配に応じて拡散浸透により透過するが、通常の測定方法の初期データはプラスチック樹脂中に測定前から存在する酸素ガスと拡散浸透により透過する酸素ガスの両方を測定値として検出することとなる。本発明では測定初期から拡散浸透により透過した酸素ガスのみを検出することでガスバリア性の真の測定値をいち早く検出することが期待できる。   Furthermore, the object of the present invention is to make the measurement target gas an oxygen gas having a mass number of 18 so that oxygen gas existing in the plastic resin before measurement (the oxygen gas having a mass number of 16 is 99.762% and the mass number is 17). (Oxygen gas of 0.038%, oxygen gas of mass number 18 is 0.200%, oxygen gas of mass number 16 is the majority) and oxygen gas that permeates the plastic resin during measurement is measured separately. Thus, it is to provide a gas barrier property measuring method that completely eliminates the influence of oxygen gas existing in the plastic resin before the measurement. In plastic resin, it permeates by diffusion permeation according to the gas concentration gradient, but the initial data of normal measurement methods are measured values for both oxygen gas existing in the plastic resin before measurement and oxygen gas permeated by diffusion permeation. Will be detected. In the present invention, it is expected that the true measured value of the gas barrier property can be quickly detected by detecting only oxygen gas permeated by diffusion permeation from the beginning of measurement.

さらに本発明の目的は、測定対象ガスとして、質量数16の酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのうち少なくともいずれか1つのガスと質量数18の酸素ガスとの組み合わせとして、複数ガス種のガスバリア性の同時測定を行なうことができる測定方法を提供することである。   Furthermore, an object of the present invention is to provide a gas barrier property of a plurality of gas types as a measurement target gas as a combination of at least one of mass 16 oxygen gas, carbon dioxide gas or hydrogen gas and mass 18 oxygen gas. It is to provide a measurement method capable of performing simultaneous measurement of the above.

ガスバリア性プラスチック容器を量産する場合には、ガスバリア性薄膜を容器にコーティングするためのコーティングチャンバが1つのみでは対応できず、複数のコーティングチャンバを同時に稼動させるか若しくは順次交代して稼動させることが現実的である。そこで本発明の別の目的は、プラスチック容器について複数のコーティングチャンバを用いてガスバリア性薄膜を量産状態でコーティングする際に、各容器のガスバリア性の評価を行なうとともに、コーティングチャンバごとに成膜された容器のガスバリア性を比較することでコーティングチャンバの稼動状態を把握しうるガスバリア性測定方法を提供することである。成膜したガスバリア薄膜の品質はコーティングチャンバが正常に作動しているか否かに依存することが多いからである。特に本発明はガスバリア性を迅速に測定しうるので、本測定法の結果により製造ライン上での容器のガスバリア性の品質評価を判断することができると期待される。従来のように1週間以上の評価時間を要する測定方法では、製造ライン上での評価方法としては時間がかかりすぎる。   When mass-producing gas barrier plastic containers, a single coating chamber for coating a gas barrier thin film on the container cannot be used, and a plurality of coating chambers can be operated simultaneously or sequentially. Realistic. Therefore, another object of the present invention is to evaluate the gas barrier property of each container when coating the gas barrier thin film in a mass production state using a plurality of coating chambers for a plastic container, and to form a film for each coating chamber. It is to provide a gas barrier property measuring method capable of grasping the operating state of a coating chamber by comparing gas barrier properties of containers. This is because the quality of the deposited gas barrier thin film often depends on whether or not the coating chamber is operating normally. In particular, since the present invention can measure the gas barrier property quickly, it is expected that the quality evaluation of the gas barrier property of the container on the production line can be judged from the result of this measurement method. In the conventional measurement method that requires an evaluation time of one week or more, it takes too much time as an evaluation method on the production line.

本発明の目的は、雰囲気調整工程及び測定対象ガス測定工程において、アルゴン雰囲気側若しくは窒素雰囲気側に供給するアルゴンガス若しくは窒素ガスの流量を所定以上とすることで、ガス置換を迅速に行なって測定開始が可能となる定常状態に早く到達させることである。   An object of the present invention is to perform measurement by quickly performing gas replacement by setting the flow rate of argon gas or nitrogen gas supplied to the argon atmosphere side or nitrogen atmosphere side to a predetermined value or more in the atmosphere adjustment step and the measurement target gas measurement step. To reach a steady state that can be started early.

本発明の目的は、上記ガスバリア性測定を行なうことができる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 capable of performing the gas barrier property measurement.

上記の課題を鑑み、本発明者らはプラスチック成形体について、水分子等の不純物による測定データのバラツキを抑えて測定の高精度化を図り且つ測定のために要求されるガス置換を効率的に行なって測定の高速化を図るために鋭意開発したところ、(1)プラスチック成形体をガス透過度の測定前に不純物濃度を低減させておくこと、例えば乾燥すること、(2)プラスチック成形体の不純物濃度を低減させておくこと、例えば乾燥を前提とすれば種々のガス測定手法を使用しても高精度化と高速化を実現でき、好ましくは質量分析法、より好ましくは大気圧イオン化質量分析法を採用することにより、上記課題がより効果的に解決されることを見出して本発明を完成させた。   In view of the above-mentioned problems, the present inventors have attempted to improve the accuracy of measurement by suppressing variations in measurement data due to impurities such as water molecules, and efficiently perform gas replacement required for measurement. In order to increase the speed of measurement, it has been intensively developed. (1) The plastic molded body should be reduced in impurity concentration before gas permeability measurement, for example, dried, (2) The plastic molded body If the impurity concentration is reduced, for example, assuming drying, high accuracy and high speed can be realized even if various gas measurement methods are used, preferably mass spectrometry, more preferably atmospheric pressure ionization mass spectrometry. The present invention has been completed by finding that the above problems can be solved more effectively by adopting the method.

すなわち、本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法は、プラスチック容器、プラスチックシート又はプラスチックフィルム等のプラスチック成形体を透過する測定対象ガスの透過量をガス分析装置により測定するガスバリア性測定方法において、前記プラスチック成形体の不純物濃度を低減する工程を有することを特徴とする。ここで前記プラスチック成形体の不純物濃度を低減する工程としては、前記プラスチック成形体に紫外線を照射するか、或いは、前記プラスチック成形体を減圧雰囲気におくか、或いは、前記プラスチック成形体を放電洗浄するかの少なくともいずれか一種を行なって該プラスチック成形体を乾燥させる乾燥工程が含まれる。ここで前記乾燥工程は、同時又は前後して、前記プラスチック成形体を変形又は熱劣化させない温度範囲にて加熱しても良い。   That is, the gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present invention is a gas barrier property measuring method for measuring the permeation amount of a gas to be measured that permeates a plastic molded body such as a plastic container, a plastic sheet, or a plastic film with a gas analyzer. And a step of reducing the impurity concentration of the plastic molded body. Here, as a step of reducing the impurity concentration of the plastic molded body, the plastic molded body is irradiated with ultraviolet rays, or the plastic molded body is placed in a reduced pressure atmosphere, or the plastic molded body is discharged and washed. And a drying step of drying the plastic molded body by performing at least one of the above. Here, the drying step may be performed simultaneously or before and after heating in a temperature range in which the plastic molded body is not deformed or thermally deteriorated.

本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法は、前記プラスチック成形体の壁面の一方側を測定対象ガス含有雰囲気とし、且つ前記壁面の表裏関係となる他方側を、透過後の前記測定対象ガスを前記ガス分析装置まで運ぶキャリアガス雰囲気とする雰囲気調整工程をさらに有する場合を含む。ここで、キャリアガス雰囲気は、アルゴン雰囲気若しくは窒素ガス雰囲気とすることが好ましい。ここで、測定必要時間の短縮化のため、前記雰囲気調整工程において、前記乾燥工程を同時に行なうことが好ましい。さらに本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法は、前記測定対象ガスが前記壁面の一方側から他方側に向かって前記プラスチック成形体を透過して前記測定対象ガスの透過量がほぼ定常状態となったときに前記ガス分析装置により前記透過量を測定する測定対象ガス測定工程をさらに有する場合を含む。   In the method for measuring gas barrier properties of a plastic molded body according to the present invention, one side of the wall surface of the plastic molded body is a measurement target gas-containing atmosphere, and the other side which is the front and back relation of the wall surface is the measurement target gas after permeation. Including an atmosphere adjustment step in which a carrier gas atmosphere is carried to the gas analyzer. Here, the carrier gas atmosphere is preferably an argon atmosphere or a nitrogen gas atmosphere. Here, in order to shorten the time required for measurement, it is preferable to simultaneously perform the drying step in the atmosphere adjustment step. Furthermore, in the gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present invention, the gas to be measured permeates the plastic molded body from one side of the wall surface to the other side, and the permeation amount of the gas to be measured is substantially in a steady state. The measurement object gas measurement step for measuring the permeation amount by the gas analyzer when the gas analysis device is used is included.

本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法では、前記乾燥工程は、前記プラスチック成形体が吸湿した水分を除去する工程を含む。さらに前記乾燥工程は、前記プラスチック成形体の壁面の一方側に吸着された吸着ガスを前記測定対象ガス含有雰囲気のガスに置換し、且つ前記プラスチック成形体の壁面の表裏関係となる他方側に吸着された吸着ガスを前記キャリアガス雰囲気のガスに置換する工程を含む。   In the method for measuring gas barrier properties of a plastic molded body according to the present invention, the drying step includes a step of removing moisture absorbed by the plastic molded body. Further, in the drying step, the adsorption gas adsorbed on one side of the wall surface of the plastic molded body is replaced with a gas in the atmosphere containing the measurement target gas, and adsorbed on the other side of the wall surface of the plastic molded body. Replacing the adsorbed gas with the gas in the carrier gas atmosphere.

また本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法では、ガス分析装置は好ましくは質量分析装置であり、より好ましくは大気圧イオン化質量分析装置である。   In the gas barrier property measuring method for a plastic molded article according to the present invention, the gas analyzer is preferably a mass spectrometer, more preferably an atmospheric pressure ionization mass spectrometer.

本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法において、前記プラスチック成形体がプラスチック容器であるか、或いは内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングしたガスバリア性プラスチック容器であるとき、前記雰囲気調整工程において、容器外部を測定対象ガス含有雰囲気とし且つ容器内部を前記キャリアガス雰囲気とすることが好ましい。   In the gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present invention, the plastic molded body is a plastic container, or a gas barrier plastic container in which a gas barrier thin film is coated on one or both of the inner surface and the outer surface. In some cases, in the atmosphere adjustment step, it is preferable that the outside of the container is a gas-containing atmosphere to be measured and the inside of the container is the carrier gas atmosphere.

ここで本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法では、前記測定対象ガスを酸素ガスとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は大気雰囲気であることが好ましい。   Here, in the gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present invention, it is preferable that the measurement target gas is oxygen gas, and the measurement target gas-containing atmosphere is an air atmosphere.

或いは、前記測定対象ガスを酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのいずれか一つ或いはそれらの組み合わせとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は、前記測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−アルゴン雰囲気であるか或いは測定対象ガス−窒素ガス雰囲気であることが好ましい。   Alternatively, the measurement target gas is any one of oxygen gas, carbon dioxide gas, hydrogen gas, or a combination thereof, and the measurement target gas-containing atmosphere is adjusted so that the measurement target gas has a predetermined partial pressure. A gas-argon atmosphere or a measurement target gas-nitrogen gas atmosphere is preferable.

或いは、測定対象ガスを質量数18の酸素ガスとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は、質量数18の酸素ガスが所定分圧となるように調整した質量数18の酸素ガス−アルゴン雰囲気であるか或いは質量数18の酸素ガス−窒素ガス雰囲気であることが好ましい。   Alternatively, the measurement target gas is an oxygen gas having a mass number of 18, and the measurement target gas-containing atmosphere is an oxygen gas-argon atmosphere having a mass number of 18 adjusted so that the oxygen gas having a mass number of 18 has a predetermined partial pressure. Alternatively, an oxygen gas-nitrogen gas atmosphere having a mass number of 18 is preferable.

或いは、測定対象ガスを質量数16の酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのうち少なくともいずれか1つのガスと質量数18の酸素ガスとの混合ガスとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は、前記測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−アルゴン雰囲気であるか或いは測定対象ガス−窒素ガス雰囲気であることが好ましい。   Alternatively, the measurement target gas is a mixed gas of at least one of oxygen gas, carbon dioxide gas or hydrogen gas having a mass number of 16 and oxygen gas having a mass number of 18, and the measurement target gas-containing atmosphere is the measurement target gas It is preferable that the measurement target gas-argon atmosphere adjusted so that the gas has a predetermined partial pressure or the measurement target gas-nitrogen gas atmosphere.

また、本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法では、前記プラスチック容器は、プラスチック容器の内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングするためのコーティングチャンバを複数配置して該コーティングチャンバを同時若しくは順次稼動させて量産したガスバリア性プラスチック容器であり、前記コーティングチャンバごとに所定本数の成膜を行なう度に前記乾燥工程、雰囲気調整工程及び前記測定対象ガス測定工程を行ない、次いで前記コーティングチャンバ別に前記ガスバリア性プラスチック容器のガスバリア性を比較してコーティングチャンバの稼動不良を判定するチャンバ稼動判定工程を有することが好ましい。   In the gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present invention, the plastic container is provided with a plurality of coating chambers for coating a gas barrier thin film on one or both of the inner surface and the outer surface of the plastic container. A gas barrier plastic container that is mass-produced by operating the coating chambers simultaneously or sequentially, and each time a predetermined number of films are formed for each coating chamber, the drying step, the atmosphere adjustment step, and the measurement target gas measurement step are performed. It is preferable to have a chamber operation determining step for determining a malfunction of the coating chamber by comparing the gas barrier properties of the gas barrier plastic container for each coating chamber.

また、本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法では、前記雰囲気調整工程又は前記測定対象ガス測定工程において、前記キャリアガス雰囲気側に供給する1分間あたりのアルゴン流量或いは1分間あたりの窒素流量は、前記プラスチック容器の容量の2倍以上とすることが好ましい。   In the gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present invention, an argon flow rate per minute or a nitrogen flow rate per minute supplied to the carrier gas atmosphere side in the atmosphere adjustment step or the measurement target gas measurement step. Is preferably at least twice the capacity of the plastic container.

本発明に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定装置は、ガス分析部と、プラスチック容器、プラスチックシート又はプラスチックフィルム等のプラスチック成形体を収容するチャンバと、該チャンバ内で、前記プラスチック成形体の一方の表面に接する第1空間と他方の表面に接する第2空間とを隔する治具と、前記第1空間に測定対象ガスを供給する測定対象ガス供給部と、前記第1空間から前記プラスチック成形体を透過して前記第2空間に達した前記測定対象ガスを前記ガス分析部まで運ぶためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、前記プラスチック成形体を乾燥させる乾燥手段と、を有することを特徴とする。   The gas barrier property measuring apparatus for a plastic molded body according to the present invention includes a gas analyzing unit, a chamber for housing a plastic molded body such as a plastic container, a plastic sheet or a plastic film, and one of the plastic molded bodies in the chamber. A jig separating a first space in contact with the surface and a second space in contact with the other surface, a measurement target gas supply unit for supplying a measurement target gas to the first space, and the plastic molded body from the first space A carrier gas supply unit that supplies a carrier gas for transporting the measurement target gas that has passed through the second space to the gas analysis unit, and a drying unit that dries the plastic molded body. Features.

ここで前記乾燥手段は、前記プラスチック成形体へ紫外線を照射する紫外線発生器、前記チャンバの内部を真空引きする真空ポンプ、前記プラスチック成形体を放電洗浄する放電発生器又は前記プラスチック成形体を加熱する加熱器の少なくともいずれか一種を有することが好ましい。   Here, the drying means heats an ultraviolet generator that irradiates the plastic molded body with ultraviolet rays, a vacuum pump that evacuates the interior of the chamber, a discharge generator that discharges and cleans the plastic molded body, or the plastic molded body. It is preferable to have at least one of the heaters.

本発明により、プラスチックの吸湿によりガスバリア性の評価がばらつくという課題を克服し、容器をはじめとしてプラスチック成形体のガスバリア性をその吸湿量によらず、測定値の応答が良く且つ精度良く測定することできた。   According to the present invention, the problem that the evaluation of gas barrier properties varies due to moisture absorption of plastics is overcome, and the gas barrier properties of plastic molded bodies including containers are measured with good response and high accuracy regardless of the amount of moisture absorption. did it.

以下、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。   Hereinafter, although an embodiment is shown and explained in detail about the present invention, the present invention is limited to these descriptions and is not interpreted.

本発明に係るプラスチック成形体は、プラスチック容器、プラスチックシート又はプラスチックフィルムが例示できる。本実施形態ではプラスチック容器、特に飲料用容器を例に挙げて説明する。プラスチックフィルムのように数十μmのフィルム厚さのガスバリア性を測定するような場合では、フィルム厚さが薄いために比較的短時間で済むこともある。プラスチック容器を測定対象とする場合には樹脂肉厚が0.3〜1mmであるため、フィルムの場合と比較して迅速測定が要求される。さらに飲料用容器は立体的形状であり、容器内部の形状が複雑で、キャリアガスを流してガス置換を完全に行なうためには長時間を要する。したがって、高速且つ高精度でガスバリア性を評価することが難しい対象である。本発明は容器の形状に左右されず、また容器の用途はビール等の炭酸飲料、果汁飲料、栄養ドリンク剤、医薬品が例示できる。   Examples of the plastic molded body according to the present invention include a plastic container, a plastic sheet, and a plastic film. In the present embodiment, a plastic container, particularly a beverage container will be described as an example. In the case of measuring the gas barrier property of a film thickness of several tens of μm, such as a plastic film, the film thickness is thin, so that it may take a relatively short time. When a plastic container is used as a measurement target, the resin wall thickness is 0.3 to 1 mm, and thus quick measurement is required as compared with the case of a film. Furthermore, the beverage container has a three-dimensional shape, the shape inside the container is complicated, and it takes a long time to completely replace the gas by flowing the carrier gas. Therefore, it is difficult to evaluate the gas barrier property at high speed and with high accuracy. The present invention is not affected by the shape of the container, and the use of the container can be exemplified by carbonated drinks such as beer, fruit juice drinks, nutritional drinks, and pharmaceuticals.

本発明のプラスチック容器を成形する際に使用する樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリエチレンテレフタレート系コポリエステル樹脂(ポリエステルのアルコール成分にエチレングリコールの代わりに、シクロヘキサンディメタノールを使用したコポリマーをPETGと呼んでいる、イーストマンケミカル製)、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、シクロオレフィンコポリマー樹脂(COC、環状オレフィン共重合)、アイオノマ樹脂、ポリ−4−メチルペンテン−1樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂(PVDC)、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリスルホン樹脂、又は、4弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、を例示することができる。この中で、PETが特に好ましい。本発明ではプラスチック容器としてPETボトルを例にして説明する。   Resin used when molding the plastic container of the present invention is polyethylene terephthalate resin (PET), polyethylene terephthalate-based copolyester resin (copolymer using cyclohexane dimethanol instead of ethylene glycol as the alcohol component of polyester) Eastman Chemical), polybutylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin (PE), polypropylene resin (PP), cycloolefin copolymer resin (COC, cyclic olefin copolymer), ionomer resin, poly- 4-methylpentene-1 resin, polymethyl methacrylate resin, polystyrene resin (PS), ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, acrylonitrile resin, polyvinyl chloride resin, Vinylidene chloride resin (PVDC), polyamide resin, polyamideimide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin (PC), polysulfone resin, or tetrafluoroethylene resin, acrylonitrile-styrene resin, polyethersulfone resin, acrylonitrile-butadiene-styrene Resin. Among these, PET is particularly preferable. In the present invention, a PET bottle will be described as an example of a plastic container.

プラスチックの吸水率(24時間、23℃)は、3つに分別される。
(1)吸水しにくいものとして、PE:<0.01%、PP:<0.005%、PS:0.04〜0.06%、PVDC:僅小。
(2)中間的なものとして、PET:0.3〜0.5%、PC:0.35%、ポリエーテルスルフォン:0.3〜0.4%。
(3)吸水率の高いものとして、ポリイミド:2.9%、ナイロン6:9.5%、セルローズアセテート:5〜9%。
The water absorption rate of plastic (24 hours, 23 ° C.) is divided into three.
(1) PE: <0.01%, PP: <0.005%, PS: 0.04-0.06%, PVDC: Slightly as water absorption.
(2) As an intermediate thing, PET: 0.3-0.5%, PC: 0.35%, polyether sulfone: 0.3-0.4%.
(3) Polyimide: 2.9%, nylon 6: 9.5%, cellulose acetate: 5-9% as a high water absorption rate.

本実施形態に係るプラスチック成形体は内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングしたガスバリア性プラスチック容器であっても良い。プラスチック容器の壁面にコーティングするガスバリア性薄膜として、SiOx、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、Si含有DLC、ポリマーライクカーボン、酸化アルミニウム、ポリマーライク窒化珪素、アクリル酸系樹脂コートが例示できる。この中でDLCは、酸素バリア性及び水蒸気バリア性に優れ、化学的に不活性であり、炭素及び水素を主成分とする為、プラスチックと同様の処分が可能であること、柔軟であるのでプラスチックの伸縮に追随性があることから特に好ましい。本発明でいうDLC膜とは、iカーボン膜又は水素化アモルファスカーボン膜(a−C:H) と呼ばれる膜のことであり、硬質炭素膜も含まれる。またDLC膜はアモルファス状の炭素膜であり、SP結合も有する。このDLC膜を成膜する原料ガスとしては炭化水素系ガス、例えばアセチレンガスを用い、Si含有DLC膜を成膜する原料ガスとしてはSi含有炭化水素系ガスを用いる。このようなDLC膜をプラスチック容器の内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面に形成することにより、炭酸飲料や発泡飲料等の容器としてワンウェイ、又はリターナブルに使用可能な容器を得る。 The plastic molded body according to this embodiment may be a gas barrier plastic container in which a gas barrier thin film is coated on one or both of the inner surface and the outer surface. Examples of the gas barrier thin film coated on the wall surface of the plastic container include SiOx, DLC (diamond-like carbon), Si-containing DLC, polymer-like carbon, aluminum oxide, polymer-like silicon nitride, and acrylic acid resin coating. Among them, DLC is excellent in oxygen barrier properties and water vapor barrier properties, is chemically inert, has carbon and hydrogen as its main components, can be disposed of in the same way as plastic, and is flexible because it is plastic. It is particularly preferable because of the followability in stretching. The DLC film referred to in the present invention is a film called i-carbon film or hydrogenated amorphous carbon film (aC: H), and includes a hard carbon film. The DLC film is an amorphous carbon film and also has SP 3 bonds. A hydrocarbon gas such as acetylene gas is used as a source gas for forming the DLC film, and a Si-containing hydrocarbon gas is used as a source gas for forming the Si-containing DLC film. By forming such a DLC film on one or both of the inner surface and the outer surface of a plastic container, a container that can be used one-way or in a returnable manner as a container for carbonated beverages, sparkling beverages, and the like is obtained.

なお、ガスバリア性薄膜は、プラスチック容器の内表面或は外表面又はその両方にコーティングすることが可能であるが、ガスバリア性を確保して且つプラスチックへの充填物の収着若しくはプラスチック中に含まれる微量成分の充填物への溶出をそれぞれ防止すること且つ経済的であることを考慮すると、ガスバリア性薄膜を内表面に成膜することが特に好ましい。またDLC膜の成膜方法としては、例えば特許文献1に記載された成膜方法である。   The gas barrier thin film can be coated on the inner surface and / or the outer surface of the plastic container, but the gas barrier property is ensured and the sorbent of the filler to the plastic or contained in the plastic. Considering that it is possible to prevent elution of a trace component into the packing and that it is economical, it is particularly preferable to form a gas barrier thin film on the inner surface. Moreover, as a film-forming method of a DLC film, it is the film-forming method described in patent document 1, for example.

本実施形態に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法は、プラスチック成形体を透過する測定対象ガスの透過量をガス分析装置により測定する方法であり、(1) プラスチック成形体の不純物濃度を低減させる工程、例えば、プラスチック成形体に紫外線を照射するか、或いは、プラスチック成形体を減圧雰囲気におくか、或いは、プラスチック成形体を放電洗浄するかの少なくともいずれか一種を行なってプラスチック成形体を乾燥させる乾燥工程、を少なくとも有する。この乾燥工程は、同時又は前後して、プラスチック成形体を変形又は熱劣化させない温度範囲にて加熱することを含むこととしても良い。また、この乾燥工程は、プラスチック成形体が吸湿した水分を除去する工程を含んでも良い。さらに乾燥工程は、プラスチック成形体の壁面の一方側に吸着された吸着ガスを測定対象ガス含有雰囲気のガスに置換し、且つプラスチック成形体の壁面の表裏関係となる他方側に吸着された吸着ガスをアルゴン、窒素ガス等のキャリアガス雰囲気のガスに置換する工程を含んでも良い。   The gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present embodiment is a method for measuring the permeation amount of a measurement target gas that permeates through the plastic molded body using a gas analyzer, and (1) reducing the impurity concentration of the plastic molded body. The process, for example, the plastic molded body is dried by irradiating the plastic molded body with ultraviolet rays, placing the plastic molded body in a reduced-pressure atmosphere, or discharging and washing the plastic molded body. At least a drying step. This drying step may include heating in a temperature range that does not cause deformation or thermal degradation of the plastic molded body simultaneously or before and after. The drying step may include a step of removing moisture absorbed by the plastic molded body. Further, in the drying process, the adsorption gas adsorbed on one side of the wall surface of the plastic molded body is replaced with the gas in the atmosphere containing the measurement target gas, and the adsorbed gas adsorbed on the other side which is the front and back relation of the wall surface of the plastic molded body May be replaced with a gas in a carrier gas atmosphere such as argon or nitrogen gas.

本実施形態に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法は、(2)プラスチック成形体の壁面の一方側を測定対象ガス含有雰囲気とし且つ壁面の表裏関係となる他方側をアルゴン、窒素ガス等のキャリアガス雰囲気とする雰囲気調整工程、をさらに有する。このキャリアガスは透過後の前記測定対象ガスを前記ガス分析装置まで運ぶガスであり、不純物酸素除去用の水素ガスを0.5〜3.0%含有させて良い。不純物酸素除去用の水素ガスは、プラスチック成形体に触れる前にキャリアガス中の不純物酸素と触媒によって反応する。一方、触媒と触れた以降は酸素と反応しないため、透過してきた酸素とは反応させない。   The method for measuring gas barrier properties of a plastic molded body according to the present embodiment is as follows: (2) One side of the wall surface of the plastic molded body is a gas-containing atmosphere to be measured, and the other side that is the front and back relation of the wall surface is a carrier such as argon or nitrogen gas And an atmosphere adjusting step for forming a gas atmosphere. This carrier gas is a gas that conveys the measurement target gas after permeation to the gas analyzer, and may contain 0.5 to 3.0% of hydrogen gas for removing impurity oxygen. The hydrogen gas for removing impurity oxygen reacts with the impurity oxygen in the carrier gas by the catalyst before touching the plastic molded body. On the other hand, since it does not react with oxygen after touching the catalyst, it does not react with permeated oxygen.

本実施形態に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法は、(3)測定対象ガスが壁面の一方側から他方側に向かってプラスチック成形体を透過して測定対象ガスの透過量がほぼ定常状態となったとき、すなわち測定対象ガスの濃度が検出器の値で一定値をとったときに種々のガス分析装置、好ましくは質量分析装置、より好ましくは大気圧イオン化質量分析装置により透過量を測定する測定対象ガス測定工程、をさらに有する。   In the gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to the present embodiment, (3) the gas to be measured permeates the plastic molded body from one side of the wall surface to the other side, and the permeation amount of the gas to be measured is substantially steady. When the concentration of the gas to be measured reaches a constant value at the detector, the amount of permeation is measured by various gas analyzers, preferably mass spectrometers, more preferably atmospheric pressure ionization mass spectrometers. A measuring object gas measuring step.

本発明者らは、測定対象であるプラスチック成形体の分子構造の中に吸湿等による水分子等の不純物が存在すると、水分子等の不純物が検出器に影響を与え、酸素、炭酸ガス等の測定値が不安定になる一方で、プラスチック成形体に吸湿された水分子を除去することで水分子の悪影響を受けなくすることができることを見出した。例えば、PET樹脂は、100gあたり0.3〜0.5gの水分を吸湿し得る。ガスバリア性薄膜をコーティングしたプラスチック容器を飲料充填工場等が受け入れる場合に、規定通りのガスバリア性を有するか否かの品質検査を行なうことは通常の作業である。ここで、ガスバリア性薄膜をコーティングしたプラスチック容器は、吸湿を生じている場合が多い。この容器のガスバリア性能をそのまま測定すれば容器の吸湿状態に応じて測定誤差が含まれることとなる。本発明では、ガスバリア性を測定する前にプラスチック成形体の不純物濃度の低減工程、例えば乾燥工程を設けることが好ましい。乾燥工程は、プラスチック成形体に吸湿された水分子を除去し、検出器に対しての水分子の悪影響を排除し、プラスチック成形体の表面に吸着された吸着ガスの影響も小さくする目的で行なうものである。また、プラスチック成形体に吸湿された水分子を除去する手段としては、乾燥アルゴンや乾燥窒素ガスをプラスチック容器内部に多量に流し続けるという手段も考えられる。しかし、水分子の拡散速度は温度に依存するので樹脂からほぼ水分子を除去するためには1週間程度を要することがわかった。これと比較して、プラスチック成形体に紫外線を照射するか、或いは、プラスチック成形体を減圧雰囲気におくか、或いは、プラスチック成形体を放電洗浄するかの少なくともいずれか一種を行なうことによって、乾燥により水分子の除去を高速で行なうことができる。このとき、同時又は前後して、プラスチック成形体を変形又は熱劣化させない温度範囲にて加熱することにより、乾燥を促進することも可能である。そして、乾燥と同時に乾燥アルゴンや乾燥窒素ガスでプラスチック容器内部をガス置換し続けることが好ましい。これは乾燥アルゴンや乾燥窒素ガスで樹脂を乾燥させる目的ではなく、樹脂内部から樹脂外部に拡散して放出された水分子について乾燥アルゴンや乾燥窒素ガスをキャリアガスとして排出することが目的であるため、多量の乾燥アルゴンや乾燥窒素ガスを流す必要はない。なお、本発明で使用する検出器であるAPIMSは、水分子の影響を受けやすいので乾燥工程は必要である。   When the present inventors have impurities such as water molecules due to moisture absorption in the molecular structure of the plastic molding to be measured, the impurities such as water molecules affect the detector, and oxygen, carbon dioxide, etc. It has been found that while the measured value becomes unstable, it is possible to eliminate the adverse effect of water molecules by removing water molecules absorbed by the plastic molding. For example, the PET resin can absorb 0.3 to 0.5 g of water per 100 g. When a beverage filling factory or the like accepts a plastic container coated with a gas barrier thin film, it is a normal operation to perform a quality inspection as to whether or not it has a prescribed gas barrier property. Here, the plastic container coated with the gas barrier thin film often causes moisture absorption. If the gas barrier performance of this container is measured as it is, a measurement error will be included depending on the moisture absorption state of the container. In the present invention, it is preferable to provide a step of reducing the impurity concentration of the plastic molded body, for example, a drying step, before measuring the gas barrier property. The drying process is performed for the purpose of removing water molecules absorbed by the plastic molded body, eliminating the adverse effect of water molecules on the detector, and reducing the influence of the adsorbed gas adsorbed on the surface of the plastic molded body. Is. Further, as a means for removing water molecules absorbed by the plastic molded body, a means of continuously flowing a large amount of dry argon or dry nitrogen gas into the plastic container is also conceivable. However, since the diffusion rate of water molecules depends on temperature, it has been found that it takes about one week to remove water molecules from the resin. In comparison with this, drying is performed by irradiating the plastic molded body with ultraviolet rays, placing the plastic molded body in a reduced-pressure atmosphere, or performing discharge cleaning of the plastic molded body. Water molecules can be removed at high speed. At this time, drying can be promoted by heating the plastic molded body in a temperature range that does not cause deformation or thermal degradation at the same time or before and after. And it is preferable to continue gas substitution inside the plastic container with dry argon or dry nitrogen gas simultaneously with drying. This is not for the purpose of drying the resin with dry argon or dry nitrogen gas, but for the purpose of discharging dry argon or dry nitrogen gas as a carrier gas for water molecules diffused and released from the inside of the resin to the outside of the resin. It is not necessary to flow a large amount of dry argon or dry nitrogen gas. Note that APIMS, which is a detector used in the present invention, is easily affected by water molecules, and therefore requires a drying step.

乾燥工程において、プラスチック成形体に紫外線を照射する場合、波長が350nm以下、好ましくは240〜300nmの紫外線を用いる。この紫外線を照射することで、プラスチック成形体を乾燥させることができる。より具体的には、低圧水銀ランプとオゾンレス石英ガラスLを組み合わせて発生させた紫外線を用いることが好ましい。低圧水銀ランプは185nmと254nmに主波長を持つが185nmの波長はオゾンを発生させる。オゾンにより機器及び有機物に対して障害をもたらす。したがって、重金属が加えられることによって240nm未満の紫外線が透過できないようにしたオゾンレス石英ガラスLを組み合わせて使用する。出力は、例えば2−15Wとする。紫外線の照射時間は1〜2時間とすることが好ましい。紫外線の照射箇所は、プラスチック成形体の表面であり、プラスチック成形体が容器であれば容器内表面又は容器外表面である。容器内表面に紫外線を照射する場合は、例えば容器口部から管状の低圧水銀ランプを挿入した後、発光させる。   In the drying step, when the plastic molded body is irradiated with ultraviolet rays, ultraviolet rays having a wavelength of 350 nm or less, preferably 240 to 300 nm are used. By irradiating this ultraviolet ray, the plastic molded body can be dried. More specifically, it is preferable to use ultraviolet rays generated by combining a low-pressure mercury lamp and ozone-less quartz glass L. The low-pressure mercury lamp has dominant wavelengths at 185 nm and 254 nm, but the wavelength of 185 nm generates ozone. Ozone causes damage to equipment and organic matter. Therefore, the ozone-less quartz glass L that is prevented from transmitting ultraviolet light of less than 240 nm by adding heavy metal is used in combination. The output is, for example, 2-15W. The ultraviolet irradiation time is preferably 1 to 2 hours. The ultraviolet irradiation site is the surface of the plastic molded body, and if the plastic molded body is a container, it is the inner surface of the container or the outer surface of the container. In the case of irradiating the inner surface of the container with ultraviolet light, for example, a tubular low-pressure mercury lamp is inserted from the container mouth, and then light is emitted.

乾燥工程において、プラスチック成形体を減圧雰囲気におく場合、真空オーブン(例えば楠本化成株式会社製真空オーブンVT220)内にプラスチック成形体を収容する。真空オーブンの真空条件は、例えば1〜50Paとし、この中で1〜2時間真空乾燥させる。プラスチック成形体の種類、肉厚、大きさ等の条件に合わせて、真空オーブン内の真空圧力、真空乾燥時間を適宜変更することも可能である。なお、プラスチック成形体を真空乾燥により絶乾状態とすると、再吸着が生じて平衡状態となるまで時間を要する。このとき分析値は、実際のガス透過度より低い値が検出され、平衡値に向かって漸増する。よってプラスチック成形体の種類、肉厚、大きさ等の条件に合わせて、絶乾状態ではなく、この平衡状態となる程度に乾燥させることが好ましい。   In the drying process, when the plastic molded body is placed in a reduced pressure atmosphere, the plastic molded body is accommodated in a vacuum oven (for example, vacuum oven VT220 manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.). The vacuum condition of the vacuum oven is, for example, 1 to 50 Pa, and vacuum drying is performed for 1 to 2 hours. It is also possible to appropriately change the vacuum pressure and vacuum drying time in the vacuum oven in accordance with conditions such as the type, thickness, and size of the plastic molded body. When the plastic molded body is brought into a completely dry state by vacuum drying, it takes time until re-adsorption occurs and an equilibrium state is reached. At this time, a value lower than the actual gas permeability is detected as the analytical value, and gradually increases toward the equilibrium value. Therefore, it is preferable to dry to such an extent that it is in an equilibrium state, not an absolutely dry state, according to conditions such as the type, thickness, and size of the plastic molded body.

乾燥工程において、プラスチック成形体を放電洗浄する場合、プラスチック成形体の表面、プラスチック成形体が容器であれば容器内表面又は容器外表面にプラズマを当てて乾燥させる。プラズマ化されたガスがプラスチック成形体の表面に衝突し、この際、付着している水分子等の不純物が飛ばされ乾燥される。前処理ガスとしての放電ガスは、例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン等の希ガス或いは酸素、窒素、水素を用いることが好ましい。プラズマ励起は、高周波電源若しくはマイクロ波電源を用いて行なう。放電条件は、容器の大きさ、形状、肉厚等の容器条件によって異なるが、高周波電源若しくはマイクロ波電源の出力は、例えば100〜1000Wとする。放電洗浄時間は容器が熱変形しない程度の時間とし、例えば2秒〜10分とする。放電時の圧力は、例えば13.3〜1333Paとする。   In the drying step, when the plastic molded body is subjected to discharge cleaning, if the plastic molded body is a container, the plastic molded body is dried by applying plasma to the inner surface of the container or the outer surface of the container. Plasmaized gas collides with the surface of the plastic molded body, and at this time, adhering impurities such as water molecules are blown off and dried. As the discharge gas as the pretreatment gas, for example, a rare gas such as argon, helium, or neon, or oxygen, nitrogen, or hydrogen is preferably used. Plasma excitation is performed using a high frequency power source or a microwave power source. The discharge conditions vary depending on the container conditions such as the size, shape, and thickness of the container, but the output of the high-frequency power source or microwave power source is 100 to 1000 W, for example. The discharge cleaning time is set to such a time that the container is not thermally deformed, for example, 2 seconds to 10 minutes. The pressure during discharge is, for example, 13.3 to 1333 Pa.

紫外線照射、真空乾燥又は放電洗浄の少なくともいずれか1つを行なうと同時に若しくはこれに前後して、プラスチック成形体を変形又は熱劣化させない温度範囲にて加熱することとしても良い。乾燥を早期に行なう為には乾燥アルゴンや乾燥窒素ガスの熱風を容器に吹き付けると効果的であるが、プラスチックのガラス転移点付近より高温に加熱すると容器が収縮、変形を生してしまうこととなる。したがって本発明では、形状劣化及びガスバリア性薄膜の剥離、ひび割れ等の薄膜劣化を生じない程度の温度以下で乾燥させることが好ましい。例えばPETボトルでは60〜80℃で乾燥させることが好ましい。   Simultaneously with or before or after performing at least one of ultraviolet irradiation, vacuum drying, or discharge cleaning, the plastic molded body may be heated in a temperature range that does not cause deformation or thermal degradation. In order to dry quickly, it is effective to blow dry argon or dry nitrogen gas hot air on the container, but if the container is heated to a temperature higher than the glass transition point of plastic, the container will shrink and deform. Become. Therefore, in this invention, it is preferable to dry at the temperature below the grade which does not produce thin film degradation, such as shape degradation and peeling of a gas barrier thin film, and a crack. For example, PET bottles are preferably dried at 60 to 80 ° C.

乾燥工程における乾燥方法の組み合わせを例示すれば次の通りである。紫外線照射のみ、真空乾燥のみ又は放電洗浄のみ、或いは、紫外線照射と真空乾燥、紫外線照射と放電洗浄、真空乾燥と放電洗浄、又は、紫外線照射と真空乾燥と放電洗浄の各組み合わせである。また、紫外線照射と加熱乾燥、真空乾燥と加熱乾燥、放電洗浄と加熱乾燥、紫外線照射と真空乾燥と加熱乾燥、紫外線照射と放電洗浄と加熱乾燥、真空乾燥と放電洗浄と加熱乾燥、又は、紫外線照射と真空乾燥と放電洗浄と加熱乾燥、の各組み合わせとしても良い。これらは、プラスチック成形体の種類、肉厚、大きさ等の条件に合わせて適宜選択される。   An example of a combination of drying methods in the drying step is as follows. These are combinations of ultraviolet irradiation only, vacuum drying only or discharge cleaning only, ultraviolet irradiation and vacuum drying, ultraviolet irradiation and discharge cleaning, vacuum drying and discharge cleaning, or ultraviolet irradiation, vacuum drying and discharge cleaning. Also, UV irradiation and heat drying, vacuum drying and heat drying, discharge cleaning and heat drying, UV irradiation and vacuum drying and heat drying, UV irradiation and discharge cleaning and heat drying, vacuum drying and discharge cleaning and heat drying, or UV light Each combination of irradiation, vacuum drying, discharge cleaning, and heat drying may be used. These are appropriately selected according to conditions such as the type, thickness and size of the plastic molded body.

雰囲気調整工程は、プラスチック成形体の表裏関係にある壁面近傍において表面と裏面とで測定対象ガスの濃度差を設け、高濃度側から低濃度側へガスの拡散を行なうために設ける。ここで雰囲気調整工程において、乾燥工程を同時に行なっても良い。雰囲気調整工程は安定するまで多少の時間がかかり、乾燥工程は加熱と冷却に多少の時間がかかるが、これらを同時に行なうことは可能であり、測定必要時間の短縮につながる。   The atmosphere adjustment step is provided in order to provide a gas concentration difference between the front surface and the back surface in the vicinity of the front and back wall surfaces of the plastic molded body, and to diffuse the gas from the high concentration side to the low concentration side. Here, in the atmosphere adjustment step, the drying step may be performed simultaneously. The atmosphere adjustment process takes some time to stabilize, and the drying process takes some time for heating and cooling, but these can be performed simultaneously, leading to a reduction in the time required for measurement.

プラスック容器を例にとるとプラスチック容器の外部を測定対象ガス含有雰囲気とし且つプラスチック容器の内部をアルゴン雰囲気や窒素ガス雰囲気等のキャリアガス雰囲気とすることが好ましい。この場合、容器外部の測定対象ガス濃度が高濃度であり、容器内部の測定対象ガス濃度が低濃度となり、容器外表面から容器内表面に向かって測定対象ガスが樹脂中を拡散浸透する。なお、プラスチック容器は内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングしたガスバリア性プラスチック容器であっても良い。   Taking a plastic container as an example, it is preferable that the outside of the plastic container is a gas-containing atmosphere to be measured and the inside of the plastic container is a carrier gas atmosphere such as an argon atmosphere or a nitrogen gas atmosphere. In this case, the measurement target gas concentration outside the container is high, the measurement target gas concentration inside the container is low, and the measurement target gas diffuses and penetrates into the resin from the outer surface of the container toward the inner surface of the container. The plastic container may be a gas barrier plastic container in which a gas barrier thin film is coated on one or both of the inner surface and the outer surface.

酸素ガスバリア性を測定する一形態は、測定対象ガスを酸素ガスとし、測定対象ガス含有雰囲気は大気雰囲気とする。透過した酸素ガスを検出器に運搬するためにキャリアガスとしてアルゴンガス若しくは窒素ガスを例えば500〜2000ml/分の流量で流す。アルゴンガス若しくは窒素ガスは、定常状態となるまでは置換ガスとなる。   In one form of measuring the oxygen gas barrier property, the measurement target gas is oxygen gas, and the measurement target gas-containing atmosphere is an air atmosphere. In order to transport the permeated oxygen gas to the detector, argon gas or nitrogen gas is flowed as a carrier gas at a flow rate of, for example, 500 to 2000 ml / min. Argon gas or nitrogen gas becomes a replacement gas until it reaches a steady state.

本実施形態において、測定経路において水分子が存在すると測定精度の低下をもたらすので水分子は極力除去することが好ましい。すなわち、キャリアガスとして高純度アルゴン若しくは高純度窒素ガスを用い、且つ純化器をアルゴン供給源若しくは窒素ガス供給源の直後に設置して水分子の除去を行なうことが好ましい。   In the present embodiment, it is preferable to remove water molecules as much as possible because the presence of water molecules in the measurement path causes a decrease in measurement accuracy. That is, it is preferable to use high-purity argon or high-purity nitrogen gas as the carrier gas, and to remove water molecules by installing a purifier immediately after the argon supply source or the nitrogen gas supply source.

酸素ガスバリア性、炭酸ガスバリア性、又は水素ガスバリア性をそれぞれ単独で若しくはこれらを組み合わせてガスバリア性を同時に測定する形態では、測定対象ガスを酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのいずれか一つ或いはそれらの組み合わせとする。そして、測定対象ガス含有雰囲気は、測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−アルゴン雰囲気若しくは測定対象ガス−窒素ガス雰囲気とする。この場合、測定対象ガス−アルゴン雰囲気を作るために、酸素ガス−アルゴンガス、炭酸ガス−アルゴンガス、水素ガス−アルゴンガス、酸素ガス−炭酸ガス−アルゴンガス、酸素ガス−水素ガス−アルゴンガス、水素ガス−炭酸ガス−アルゴンガス又は酸素ガス−炭酸ガス−水素ガス−アルゴンガスをそれぞれ所定分圧に調整して標準ガスとして準備し、ガス経路に流すこととなる。或いは、測定対象ガス−窒素ガス雰囲気を作るために、酸素ガス−窒素ガス、炭酸ガス−窒素ガス、水素ガス−窒素ガス、酸素ガス−炭酸ガス−窒素ガス、酸素ガス−水素ガス−窒素ガス、水素ガス−炭酸ガス−窒素ガス又は酸素ガス−炭酸ガス−水素ガス−窒素ガスをそれぞれ所定分圧に調整して標準ガスとして準備し、ガス経路に流すこととなる。酸素ガスのガスバリア性を測定するときの測定対象ガス含有雰囲気を大気雰囲気とした場合と比較して、不純物ガス、特に水蒸気の影響が排除されるので測定精度の向上が見込める。   In the form in which the oxygen gas barrier property, the carbon dioxide gas barrier property, or the hydrogen gas barrier property is measured individually or in combination, and the gas barrier property is simultaneously measured, the gas to be measured is any one of oxygen gas, carbon dioxide gas, hydrogen gas, or those gases. A combination. The measurement target gas-containing atmosphere is a measurement target gas-argon atmosphere or a measurement target gas-nitrogen gas atmosphere adjusted so that the measurement target gas has a predetermined partial pressure. In this case, oxygen gas-argon gas, carbon dioxide gas-argon gas, hydrogen gas-argon gas, oxygen gas-carbon dioxide gas-argon gas, oxygen gas-hydrogen gas-argon gas, Hydrogen gas-carbon dioxide gas-argon gas or oxygen gas-carbon dioxide gas-hydrogen gas-argon gas is respectively adjusted to a predetermined partial pressure to be prepared as a standard gas and flowed through the gas path. Alternatively, in order to create a measurement object gas-nitrogen gas atmosphere, oxygen gas-nitrogen gas, carbon dioxide gas-nitrogen gas, hydrogen gas-nitrogen gas, oxygen gas-carbon dioxide gas-nitrogen gas, oxygen gas-hydrogen gas-nitrogen gas, Hydrogen gas-carbon dioxide gas-nitrogen gas or oxygen gas-carbon dioxide gas-hydrogen gas-nitrogen gas is adjusted to a predetermined partial pressure, prepared as a standard gas, and flowed through the gas path. Compared with the case where the measurement target gas-containing atmosphere when measuring the gas barrier property of oxygen gas is an air atmosphere, the influence of impurity gas, particularly water vapor, is eliminated, so that the measurement accuracy can be improved.

酸素ガスバリア性を測定する別形態は、測定対象ガスを質量数18の酸素ガスとし、測定対象ガス含有雰囲気を質量数18の酸素ガスが所定分圧となるように調整した質量数18の酸素ガス−アルゴン雰囲気とするか或いは質量数18の酸素ガスが所定分圧となるように調整した質量数18の酸素ガス−窒素ガス雰囲気とする。質量数18の酸素ガスを用いる理由は次の通りである。通常の酸素ガスは質量数が16であり、大気圧イオン化分析法の検出器であるAPIMSは質量数の違いを検出できる。一方、ガス透過などの分子的性質は同位体元素であるため同一である。プラスチック樹脂中に質量数18の酸素ガスが当初から存在する割合は0.200%ときわめて低いため、測定対象ガスとして質量数18の酸素ガスを測定することでプラスチック樹脂中に当初から存在する酸素ガス(質量数16)の拡散浸透による検出誤差を分離できる。すなわち、質量数18の酸素ガスを測定すればプラスチック成形体を透過し始める様子がリアルタイムでわかる。   Another embodiment for measuring the oxygen gas barrier property is that the measurement target gas is an oxygen gas having a mass number of 18, and the atmosphere containing the measurement target gas is adjusted so that the oxygen gas having a mass number of 18 has a predetermined partial pressure. An argon atmosphere or an oxygen gas-nitrogen gas atmosphere having a mass number of 18 adjusted so that the oxygen gas having a mass number of 18 has a predetermined partial pressure. The reason for using oxygen gas having a mass number of 18 is as follows. Normal oxygen gas has a mass number of 16, and APIMS, which is a detector for atmospheric pressure ionization analysis, can detect the difference in mass number. On the other hand, molecular properties such as gas permeation are the same because they are isotope elements. Since the proportion of oxygen gas having a mass number of 18 in the plastic resin is as low as 0.200% from the beginning, the oxygen gas having a mass number of 18 is measured as the measurement target gas, so that the oxygen gas that originally exists in the plastic resin is measured. Detection errors due to diffusion penetration of gas (mass number 16) can be separated. That is, when oxygen gas having a mass number of 18 is measured, it can be seen in real time that it begins to permeate the plastic molded body.

質量数18の酸素ガスを測定対象ガスとして用いる場合の応用形態は、測定対象ガスを質量数16の酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのうち少なくともいずれか1つのガスと質量数18の酸素ガスとの組み合わせとし、測定対象ガス含有雰囲気は、測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−アルゴン雰囲気の標準ガス、或いは測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−窒素ガス雰囲気の標準ガスを準備して当該雰囲気を作る。この場合、プラスチック樹脂中に当初から存在する酸素ガス(質量数16)の拡散浸透による検出誤差を分離できる他、炭酸ガス、酸素ガス、水素ガス又はこれらのガスを組み合わせた同時分析が可能となる。標準ガスを用いることで不純物ガスの影響を排除できる。   The application form in the case of using oxygen gas having a mass number of 18 as a measurement target gas is that the measurement target gas is at least one of oxygen gas, carbon dioxide gas or hydrogen gas having a mass number of 16 and oxygen gas having a mass number of 18 The measurement target gas-containing atmosphere is a measurement target gas adjusted so that the measurement target gas has a predetermined partial pressure-a standard gas in an argon atmosphere, or a measurement target adjusted so that the measurement target gas has a predetermined partial pressure. A standard gas in a gas-nitrogen gas atmosphere is prepared to create the atmosphere. In this case, detection errors due to diffusion and penetration of oxygen gas (mass number 16) present in the plastic resin from the beginning can be separated, and simultaneous analysis using carbon dioxide gas, oxygen gas, hydrogen gas, or a combination of these gases becomes possible. . By using standard gas, the influence of impurity gas can be eliminated.

測定対象ガス−アルゴンガスの標準ガスの組成及び測定対象ガス−窒素ガスの標準ガスの組成を表1に例示する。

Figure 2006064416
Table 1 shows the composition of the standard gas of measurement object gas-argon gas and the composition of the standard gas of measurement object gas-nitrogen gas.
Figure 2006064416

測定対象ガス測定工程は、測定対象ガスが壁面の一方側から他方側に向かってプラスチック成形体を透過し、アルゴンガス若しくは窒素ガスをキャリアガスとして透過した測定対象ガスをガス検出器まで輸送して、検出される測定対象ガスの透過量が定常状態となったときに測定対象ガスのガス濃度を測定することで測定対象ガスの透過量を求める。例えばプラスチック容器を測定対象とした場合において、容器外部は測定対象ガスが所望の一定分圧含まれる雰囲気とする。一方容器内部は、アルゴンガス若しくは窒素ガスをキャリアガスとして透過した測定対象ガスを順次検出器まで輸送するので測定対象ガス濃度(分圧)は、ほぼゼロに近い。   In the measurement target gas measurement process, the measurement target gas passes through the plastic molded body from one side of the wall surface to the other side, and the measurement target gas that has permeated argon gas or nitrogen gas as the carrier gas is transported to the gas detector. Then, the permeation amount of the measurement target gas is obtained by measuring the gas concentration of the measurement target gas when the permeation amount of the detected measurement target gas reaches a steady state. For example, when a plastic container is used as a measurement target, the atmosphere outside the container includes a desired constant partial pressure of the measurement target gas. On the other hand, since the measurement object gas which permeate | transmitted argon gas or nitrogen gas as carrier gas is sequentially conveyed to a detector inside a container, measurement object gas concentration (partial pressure) is near zero.

ここで、プラスチックのガス透過係数Pは、プラスチック中のガス拡散速度Dとプラスチックへのガス溶解度係数Sを用いて式1で示される。
(式1)P=D×S
プラスチックの気体透過量Qは、ガス透過係数P、透過面積A、透過時間t及び圧力pを用いて式2で示される。
(式2)Q=P×A×t×p
プラスチックの気体透過量Qは、式2で表すことができるが、実際の測定では、プラスチック容器の外部の測定対象ガス濃度(所定濃度である)と容器内部の測定対象ガス濃度(上記の通り測定対象ガス濃度はほぼゼロである)との濃度勾配が一定となる定常状態でなければ測定誤差を生じてしまう。プラスチック中を気体分子が拡散していき、プラスチック中の気体分子の濃度勾配が定常状態になるまでの時間を「遅れ時間」という。遅れ時間は、式3に示す如く、プラスチックの厚みの二乗に比例し、拡散係数に反比例する。
(式3)遅れ時間=(プラスチックの厚み)/(6×拡散係数D)
ここで、非特許文献1に示されたデータである表2を示す。

Figure 2006064416
D.W.Van Krevelen,Properties of Polymers,p555 Here, the gas permeability coefficient P of the plastic is expressed by Equation 1 using the gas diffusion rate D in the plastic and the gas solubility coefficient S in the plastic.
(Formula 1) P = D × S
The gas permeation amount Q of the plastic is expressed by Equation 2 using the gas permeation coefficient P, the permeation area A, the permeation time t, and the pressure p.
(Formula 2) Q = P × A × t × p
The gas permeation amount Q of the plastic can be expressed by Equation 2. In actual measurement, the gas concentration to be measured outside the plastic container (which is a predetermined concentration) and the gas concentration to be measured inside the container (measured as described above) If the concentration gradient of the target gas concentration is substantially zero), a measurement error will occur. The time until gas molecules diffuse in the plastic and the concentration gradient of the gas molecules in the plastic reaches a steady state is called “delay time”. As shown in Equation 3, the delay time is proportional to the square of the plastic thickness and inversely proportional to the diffusion coefficient.
(Expression 3) Delay time = (Plastic thickness) 2 / (6 × Diffusion coefficient D)
Here, Table 2 which is data shown in Non-Patent Document 1 is shown.
Figure 2006064416
D. W. Van Krevelen, Properties of Polymers, p555

式3から明らかなように測定対象ガスの種類によって拡散係数Dは異なり遅れ時間も異なるが、各々の測定対象ガスが樹脂中を拡散浸透して透過し終えたときをもって測定対象ガスの透過が定常状態となったということができる。ただし、プラスチック成形体は複雑な形状であることもあり、全ての部位において透過が定常状態となっている必要があるため、測定対象ガスが透過したとの検出がされてから所定時間経過後にガス透過が定常状態となったと判断することが好ましい。さらに、容器の各部位において定常的に透過がなされる状態であっても、測定対象ガスが検出器に運搬されるまでに容器内部で滞留する。容器内部のガス(この場合、キャリアガスであるアルゴンガス若しくは窒素ガスと測定対象ガス)が一定濃度となってこのガス滞留の影響が消失してようやく定常状態となる。したがって、測定対象ガスの透過量が定常状態となるまでには、測定対象ガスの透過が定常状態となり且つ容器内部でのガス濃度が一定とならなければならない。   As is apparent from Equation 3, the diffusion coefficient D varies depending on the type of measurement target gas, and the delay time also varies. However, the measurement target gas permeates normally when each measurement target gas diffuses and permeates through the resin. It can be said that it became a state. However, the plastic molded body may have a complicated shape, and it is necessary for the permeation to be in a steady state in all the parts. Therefore, the gas is measured after a predetermined time has elapsed since it was detected that the gas to be measured has permeated. It is preferable to determine that the transmission has reached a steady state. Furthermore, even in a state where permeation is constantly performed at each part of the container, the gas to be measured stays inside the container before being transported to the detector. The gas inside the container (in this case, argon gas or nitrogen gas, which is a carrier gas, and the gas to be measured) becomes a constant concentration, and the influence of this gas retention disappears until the steady state is reached. Therefore, until the permeation amount of the measurement target gas reaches a steady state, the permeation of the measurement target gas must be in a steady state and the gas concentration inside the container must be constant.

測定対象ガスの検出はガス分析装置で行なう。好ましくは4重極型質量分析計や飛行時間差型質量分析計等の非偏向型質量分析計、若しくは磁場偏向型質量分析器、トロコイド型質量分析器、オメガトロン等の偏向型質量分析装置で行なう。さらに好ましくは大気圧イオン化質量分析装置を用いる。大気イオン化法(API、Atomospheric Pressure Ionization)による大気圧イオン化質量分析(APIMS、Atomospheric Pressure Ionization Mass Spectrum)は、微量な不純物でも分析できる手法であり、高感度かつリアルタイムで計測できる点に特徴がある。これはAPIMSのガス導入部が大気圧で動作できることによる。質量計で高感度化を図るためには検出目的成分のイオン化量を増大させる(高能率イオン化)ことが必要であるが、APIMSでは二段階イオン化により高能率イオン化を達成している。まず、はじめにイオン化部で微量の不純物を含んだ試料ガス(主成分:C、不純物:X)がコロナ放電により一次イオン化される。一次イオン化では、多くのイオン化法と同様に試料のほんの一部しかイオン化されない。生成されたイオンの組成は試料とほぼ同じで、大部分の主成分イオンCと、わずかの不純物イオンXよりなる。通常の減圧下で行われる電子衝撃イオン化法(EI)では、この一次イオン化に対応する一段階イオン化のみで生成されたイオンが検出されるので、目的の不純物イオンXの量が少なく、高感度検出が困難である。一方、大気圧イオン化法では、次の二次イオン化を利用してXの増大を図かる。すなわち、一次イオン化で生成されたイオンのうちCは分析目的に対し不用のイオンである。この不用のイオンCが、まだイオン化せずに残っている不純物Xをほとんど見つけだして、電荷交換反応により電荷を移動させる方法である。このイオン分子反応はイオン化ポテンシャルの高いものから低いものへ電荷が移動する反応である。キャリアガス(窒素、アルゴン、水素等)は、不純物分子(HO、O、CO、有機物など)より、イオン化ポテンシャルが高いので、不純物の高感度分析が可能となる。 The gas to be measured is detected by a gas analyzer. Preferably, the measurement is performed by a non-deflection mass spectrometer such as a quadrupole mass spectrometer or a time-of-flight mass spectrometer, or a deflection mass spectrometer such as a magnetic field deflection mass analyzer, a trochoid mass analyzer, or an omegatron. . More preferably, an atmospheric pressure ionization mass spectrometer is used. Atmospheric pressure ionization mass spectrometry (APIMS) by atmospheric ionization (API) is a technique that can analyze even a very small amount of impurities, and is characterized by high sensitivity and real-time measurement. This is because the APIMS gas inlet can operate at atmospheric pressure. In order to achieve high sensitivity with a mass meter, it is necessary to increase the ionization amount of the detection target component (high efficiency ionization), but APIMS achieves high efficiency ionization by two-stage ionization. First, a sample gas (main component: C, impurity: X) containing a small amount of impurities is primarily ionized by corona discharge in an ionization section. In primary ionization, as with many ionization methods, only a small portion of the sample is ionized. The composition of the generated ions is almost the same as that of the sample, and consists of most main component ions C + and a few impurity ions X + . In the electron impact ionization method (EI) performed under a normal pressure reduction, ions generated by only one-step ionization corresponding to the primary ionization are detected, so that the amount of target impurity ions X + is small and high sensitivity. It is difficult to detect. On the other hand, in the atmospheric pressure ionization method, the following secondary ionization is used to increase X + . That is, among the ions generated by the primary ionization, C + is an ion that is unnecessary for the purpose of analysis. In this method, the unnecessary ions C + find almost all the remaining impurities X that are not yet ionized, and transfer charges by a charge exchange reaction. This ion-molecule reaction is a reaction in which charges are transferred from one having a high ionization potential to one having a low ionization potential. Since carrier gas (nitrogen, argon, hydrogen, etc.) has a higher ionization potential than impurity molecules (H 2 O, O 2 , CO 2 , organic matter, etc.), high sensitivity analysis of impurities becomes possible.

APIMSは、キャリアガスであるアルゴン若しくは窒素ガスを多量に流しても影響を受けにくい。したがって、キャリアガスを多く流すことでプラスチック容器内部でのガス滞留を抑制して、透過した測定対象ガスを直ちに検出器まで運搬することが可能となる。これにより検出の応答速度を高くすることができ、ほぼリアルタイムでの検出が可能となる。加えて容器内部のガス濃度が定常状態になるまでの待ち時間を短縮できる。また、キャリアガスを多くすれば必然的に透過した測定対象ガスの濃度(分圧)が低下するため、微量分析可能な検出法が要求される。以上の理由により、APIMSのようなキャリアガスを多く流しても検出精度が低下せず且つ微量分析できる手法が求められる。   APIMS is not easily affected by flowing a large amount of argon or nitrogen gas as a carrier gas. Therefore, by flowing a large amount of carrier gas, gas retention inside the plastic container can be suppressed, and the permeated measurement target gas can be immediately transported to the detector. Thereby, the response speed of detection can be increased, and detection in almost real time is possible. In addition, the waiting time until the gas concentration inside the container reaches a steady state can be shortened. In addition, if the amount of carrier gas is increased, the concentration (partial pressure) of the permeated gas to be measured is inevitably lowered, so that a detection method capable of analyzing a trace amount is required. For the above reasons, there is a need for a technique that does not decrease the detection accuracy even when a large amount of carrier gas such as APIMS is flowed and that can perform a trace analysis.

以上説明したとおり、乾燥工程と大気圧イオン化分析装置の採用の組み合わせにより、容器をはじめとしたプラスチック成形体のガスバリア性を高精度且つ高速で測定することができる。   As described above, the gas barrier property of the plastic molded body including the container can be measured with high accuracy and high speed by the combination of the drying process and the atmospheric pressure ionization analyzer.

特許文献1で示されているMODERN CONTROL社製OX−TRANTWINを代表とする酸素バリア性測定装置は、キャリアガスを多く流すと測定精度が低下する。キャリアガス流量は最大50ml/分まで可能であるが、10ml/分程度で測定することが多い。一方、本実施形態に係る測定方法では、雰囲気調整工程及び測定対象ガス測定工程においてアルゴン雰囲気側に供給するアルゴンガスの1分間あたりの流量は、プラスチック容器の容量の2倍以上とすることが好ましく、例えば容量350mlの容器でキャリアガス流量を最大2000ml/分とすることができ、500〜1000ml/分程度で測定する。このように、特許文献1で使用されている測定方法と比較して本実施形態に係る測定方法ではキャリアガス(パージガス)を50〜100倍程度多く流すことができるので、早期に定常状態にすることができる。特に内部が複雑な立体形状であるプラスチック容器のガスバリア性を評価するときに容器内部でのガス滞留を抑制してガス置換を速く行なうことができる。特許文献1記載の上記酸素バリア性測定装置においても乾燥工程を設けることで、水分の影響を除去して、早期に安定状態まで到達させることは可能である。したがって、本発明に係るガスバリア測定方法におけるガス分析装置には、特許文献1記載の上記酸素バリア性測定装置が含まれる。   In the oxygen barrier property measuring apparatus represented by CONTROL-OL, which is shown in Patent Document 1, represented by OX-TRANTWIN, the measurement accuracy decreases when a large amount of carrier gas is flowed. The carrier gas flow rate can be up to 50 ml / min, but it is often measured at about 10 ml / min. On the other hand, in the measurement method according to the present embodiment, the flow rate per minute of argon gas supplied to the argon atmosphere side in the atmosphere adjustment step and the measurement target gas measurement step is preferably at least twice the capacity of the plastic container. For example, in a container having a capacity of 350 ml, the carrier gas flow rate can be set to a maximum of 2000 ml / min, and the measurement is performed at about 500 to 1000 ml / min. As described above, since the carrier gas (purge gas) can be flowed about 50 to 100 times more in the measurement method according to the present embodiment than the measurement method used in Patent Document 1, a steady state is achieved at an early stage. be able to. In particular, when evaluating the gas barrier property of a plastic container having a complicated three-dimensional shape, gas replacement inside the container can be suppressed and gas replacement can be performed quickly. Even in the oxygen barrier property measuring apparatus described in Patent Document 1, it is possible to quickly reach a stable state by removing the influence of moisture by providing a drying step. Therefore, the gas analyzer in the gas barrier measuring method according to the present invention includes the oxygen barrier property measuring apparatus described in Patent Document 1.

なお、プラスチック中のガス透過係数は温度依存性及び湿度依存性があるので、恒温状態で測定を行なうことが必要である。   In addition, since the gas permeability coefficient in a plastic has temperature dependency and humidity dependency, it is necessary to measure in a constant temperature state.

例えば図1及び図2に示すような、プラスチック容器の内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングするためのコーティングチャンバを複数配置して該コーティングチャンバを同時若しくは順次稼動させて量産的にコーティングを行なう量産機で製造したガスバリア性プラスチック容器について、本実施形態に係るプラスチック成形体のガスバリア性測定方法を応用することができる。すなわち、コーティングチャンバごとに所定本数の成膜を行なう度に乾燥工程、雰囲気調整工程及び測定対象ガス測定工程を行ない、次いでコーティングチャンバ別にガスバリア性プラスチック容器のガスバリア性を比較してコーティングチャンバの稼動不良を判定するチャンバ稼動判定工程を行なう。   For example, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of coating chambers for coating a gas barrier thin film are disposed on one or both of the inner surface and the outer surface of a plastic container, and the coating chambers are operated simultaneously or sequentially. The gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to this embodiment can be applied to a gas barrier property plastic container manufactured by a mass production machine that performs mass production coating. That is, every time a predetermined number of films are formed in each coating chamber, the drying process, the atmosphere adjustment process, and the measurement target gas measurement process are performed, and then the gas barrier properties of the gas barrier plastic container are compared for each coating chamber, resulting in poor operation of the coating chamber. A chamber operation determining step for determining

図1は、コーティングチャンバ(成膜チャンバ)をサークル状のターンテーブルに複数配列して、ターンテーブルが1回転する間にプラスチック容器の内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングするコーティング装置の構成を示す概念図である。図2は、コーティングチャンバの配列と、回転位置に対応した各工程を示す概念図である。なお、コーティングチャンバに付したA,Bの記号は、高周波電源の種類を示しており、高周波電源A(不図示)と高周波電源B(不図示)が順次コーティングチャンバに高周波を供給する。   FIG. 1 shows that a plurality of coating chambers (film formation chambers) are arranged on a circle-shaped turntable, and a gas barrier thin film is formed on one or both of the inner surface and the outer surface of the plastic container during one turn of the turntable. It is a conceptual diagram which shows the structure of the coating apparatus which coats. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the steps corresponding to the arrangement of the coating chamber and the rotational position. The symbols A and B attached to the coating chamber indicate the type of the high-frequency power source, and the high-frequency power source A (not shown) and the high-frequency power source B (not shown) sequentially supply a high frequency to the coating chamber.

ここでコーティングチャンバごとに所定本数の成膜を行なう度に乾燥工程、雰囲気調整工程及び測定対象ガス測定工程を行なう。サークル状に整列した、ある1つのコーティングチャンバに着目する。例えば、図1の成膜装置はサークルが1回転するごとにガスバリア性薄膜を成膜するが、100回成膜するごと(サークルが100回転するごと)に成膜したプラスチック容器を抜き取り、当該プラスチック容器のガスバリア性を上記した本実施形態に係る測定方法にて測定する。別のコーティングチャンバについても同様とする。抜き取りの割合は量産機の製造速度に応じて適宜決定する。次いでコーティングチャンバ別にガスバリア性プラスチック容器のガスバリア性を比較する。各容器のガスバリア性の平均値と比較してガスバリア性が低い容器があれば、当該容器に対応するコーティングチャンバは稼動不良であることが推測され、コーティングチャンバの稼動不良との判定を行なう。このような場合、稼動不良のコーティングチャンバで成膜が行われたガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器はガスバリア性に品質不良である可能性が強いので、量産されたガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器から抽出して別途ガスバリア測定を行なうなどの品質確認を行なっても良い。なお、各コーティングチャンバの稼動の良否を判定するだけであれば、ガス透過量が完全に安定する状態の前にガス透過量を測定しても良く、この場合、測定条件を統一することが好ましい。   Here, every time a predetermined number of films are formed for each coating chamber, a drying process, an atmosphere adjustment process, and a measurement target gas measurement process are performed. Focus on a single coating chamber arranged in a circle. For example, the film forming apparatus shown in FIG. 1 forms a gas barrier thin film every time the circle makes one rotation. However, every time the film is formed 100 times (each time the circle makes 100 rotations), the plastic container is taken out and the plastic is removed. The gas barrier property of the container is measured by the measurement method according to the present embodiment described above. The same applies to another coating chamber. The proportion of sampling is appropriately determined according to the production speed of the mass production machine. Next, the gas barrier properties of the gas barrier plastic container are compared for each coating chamber. If there is a container whose gas barrier property is lower than the average value of the gas barrier property of each container, it is estimated that the coating chamber corresponding to the container is inoperative, and the coating chamber is judged to be inoperative. In such cases, gas barrier thin film coated plastic containers that have been deposited in a poorly operated coating chamber are likely to be of poor quality due to their gas barrier properties, so they should be extracted from mass-produced gas barrier thin film coated plastic containers. You may confirm quality, such as measuring a gas barrier separately. In addition, if only the quality of each coating chamber is determined, the gas permeation amount may be measured before the gas permeation amount is completely stabilized. In this case, it is preferable to unify the measurement conditions. .

次に本実施形態の具体的なガスバリア性測定手順を説明する前に、本測定方法を行なうためのガスバリア性測定装置の一形態について説明する。この装置は、測定方法を説明するために示すものであって、この装置構成に測定方法は限定されない。   Next, before describing a specific gas barrier property measurement procedure of the present embodiment, an embodiment of a gas barrier property measurement apparatus for performing this measurement method will be described. This apparatus is shown for explaining the measuring method, and the measuring method is not limited to this apparatus configuration.

図3に、プラスチック容器のガスバリア性測定装置の一形態を示す概略構成図を示した。本装置の配管構成は、液体アルゴンタンク1、液体アルゴンの蒸発器2、減圧弁3及び水分子等の不純物を除去するゲッター4(日本API製、GT100)の順に配管で接続し、続いてゲッター4の川下で並列に分岐して設けたバイパスライン5及び容器(例えばPETボトル)ライン8と、バイパスライン5と容器ライン8が再び合流した後、再び純化器14(日本API社製、MS−10J)を通過して不純物を除去し、APIMS15(日立東京エレクトロニクス社製UG−240PN)により測定対象ガスを検出する構成とした。   In FIG. 3, the schematic block diagram which shows one form of the gas barrier property measuring apparatus of a plastic container was shown. The piping configuration of this apparatus is a liquid argon tank 1, a liquid argon evaporator 2, a pressure reducing valve 3, and a getter 4 (manufactured by Japan API, GT100) for removing impurities such as water molecules, followed by a getter. 4 and the bypass line 5 and the container (for example, PET bottle) line 8 branched in parallel downstream, and after the bypass line 5 and the container line 8 merge again, the purifier 14 (manufactured by Nippon API Co., Ltd., MS- 10J), impurities are removed, and the measurement target gas is detected by APIMS15 (UG-240PN manufactured by Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd.).

バイパスライン5は、マスフローコントローラー6、純化器7の順に配管で接続されており、容器ライン8はマスフローコントローラー9、純化器10、容器11の内部空間、バルブB12、バルブA13の順に配管で接続されている。容器11には口部からガスを導入し再び口部からガスが排出されるようにガス供給配管16とガス排出配管17が口部に挿入されている。   The bypass line 5 is connected by piping in the order of the mass flow controller 6 and the purifier 7, and the container line 8 is connected by piping in the order of the mass flow controller 9, the purifier 10, the internal space of the container 11, the valve B12, and the valve A13. ing. A gas supply pipe 16 and a gas discharge pipe 17 are inserted into the container 11 so that gas is introduced into the container 11 from the mouth and gas is again discharged from the mouth.

さらに、容器11の外部の雰囲気を調整するために、純空気ボンベ21又は標準ガスボンベ21(例えばAr(99%)−H(1%))、減圧弁22、マスフローコントローラー23、図4に別途図示する容器を収容するチャンバ24の順に配管で接続した容器外部雰囲気調整手段31を準備する。ここで、純空気又は標準ガスはチャンバ24の内部(図4の第1空間106)に導入され、収容された容器の外表面に触れるようにされる。 Further, in order to adjust the atmosphere outside the container 11, a pure air cylinder 21 or a standard gas cylinder 21 (for example, Ar (99%)-H 2 (1%)), a pressure reducing valve 22, a mass flow controller 23, and FIG. The container external atmosphere adjustment means 31 connected by piping in the order of the chamber 24 for storing the container shown in the figure is prepared. Here, pure air or standard gas is introduced into the interior of the chamber 24 (the first space 106 in FIG. 4) so as to touch the outer surface of the accommodated container.

図4に別途図示する容器を収容するチャンバ24で容器を収容して、容器外部雰囲気調整手段31を作動させて容器の外部雰囲気を例えばAr(99%)−H(1%)にすると、測定対象ガスである水素が容器の外表面から内表面に向かって拡散浸透して透過する。続いて容器ライン8を流れるアルゴンをキャリアガスとして容器の内部まで透過した水素が容器外に搬出され、APIMS15を用いてアルゴン中の水素濃度を検出する。或いは、図4に別途図示する容器の外部雰囲気を例えば純空気にすると、測定対象ガスである酸素が容器の外表面から内表面に向かって拡散浸透して透過する。続いて容器ライン8を流れるアルゴンをキャリアガスとして容器の内部まで透過した酸素が容器外に搬出され、APIMS15を用いてアルゴン中の酸素濃度を検出する。 When the container is accommodated in the chamber 24 that accommodates the container separately illustrated in FIG. 4 and the container external atmosphere adjustment means 31 is operated to set the external atmosphere of the container to Ar (99%)-H 2 (1%), for example, Hydrogen as a measurement target gas diffuses and permeates from the outer surface of the container toward the inner surface. Subsequently, hydrogen that has permeated the inside of the container using argon flowing through the container line 8 as a carrier gas is carried out of the container, and the APIMS 15 is used to detect the hydrogen concentration in the argon. Alternatively, when the external atmosphere of the container separately illustrated in FIG. 4 is pure air, for example, oxygen as the measurement target gas diffuses and permeates from the outer surface to the inner surface of the container and permeates. Subsequently, oxygen passing through the container line 8 to the inside of the container using argon as a carrier gas is carried out of the container, and the oxygen concentration in the argon is detected using the APIMS 15.

ここで、図4を参照してチャンバ24について詳細に説明する。図4は、チャンバの一形態を示す概略図である。チャンバ24は、容器11の収容部103と蓋104とから構成され、密封容器を形成する。蓋104に垂設したノズル108は、第1空間106(容器外部)と第2空間107(容器内部)を隔する治具である。すなわち、ノズル108の径は容器11の口部の内径とほぼ同一であり、ノズル108が容器11の口部に密着して嵌めることで、第1空間106と第2空間107とが隔される。ノズル(治具)108は、キャリアガスを容器11内に導入する管路16を有し、容器内から押し出された測定対象ガスを含むキャリアガスを排出する管路17を有し、且つ、容器11の口部を密封するものである。   Here, the chamber 24 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic view showing one embodiment of the chamber. The chamber 24 is composed of the accommodating portion 103 of the container 11 and the lid 104, and forms a sealed container. The nozzle 108 suspended from the lid 104 is a jig that separates the first space 106 (outside the container) and the second space 107 (inside the container). That is, the diameter of the nozzle 108 is substantially the same as the inner diameter of the mouth portion of the container 11, and the first space 106 and the second space 107 are separated by fitting the nozzle 108 in close contact with the mouth portion of the container 11. . The nozzle (jig) 108 has a pipe line 16 for introducing the carrier gas into the container 11, a pipe line 17 for discharging the carrier gas containing the measurement target gas pushed out from the container, and the container 11 mouths are sealed.

PETボトルを乾燥させるために、図5に示すように低圧水銀ランプ123を容器11の口部から挿入することとしても良い。このとき、低圧水銀ランプ123の容器11内面への紫外線照射による乾燥を行なった後に、容器11の口部に密接してノズル108が嵌めるように、紫外線発生器−ノズルの配置切り換え手段(不図示)を設けることが好ましい。また、加熱乾燥させるために加熱ヒーター122を設置しても良い。   In order to dry the PET bottle, a low-pressure mercury lamp 123 may be inserted from the mouth of the container 11 as shown in FIG. At this time, after the drying of the low-pressure mercury lamp 123 to the inner surface of the container 11 by ultraviolet irradiation, the ultraviolet generator-nozzle arrangement switching means (not shown) is attached so that the nozzle 108 fits closely to the mouth of the container 11. ) Is preferably provided. Further, a heater 122 may be provided for heating and drying.

図3に示した装置を基にして、本実施形態に係るガスバリア性測定方法の第1操作手順について説明する。
(1)バックグランド測定
マスフローコントローラー6にて、キャリアガスとしてアルゴンガスを毎分1リットル流し(バイパスライン5に流す)バックグランドデータを測定する。この時、バルブA13を閉としておく。
(2)容器のベーキング
(1)の間に、容器(例えばPETボトル)11のベーキングを行なう。例えば、アルミ箔等の熱伝導体で包んで容器全体を加熱する。マスフローコントローラー9にて容器11にアルゴンガスを毎分1リットル流し、耐熱用のPETボトルの場合80℃で30分間ベーキングする。この時、パルブB12を開けてガスを排気しておく。なお、容器11ヘガスを流す際は、必ずバルブA13、バルブB12のどちらかのバルブを開けておく。また、乾燥は、図5に示したように紫外線をプラスチック成形体(容器)に照射することにより行なう。なお、容器をヒーター加熱する、或いは容器を加熱室に入れて熱風を吹き付けるなどの加熱乾燥を、紫外線の照射と同時に或いはそれに前後して行なっても良い。容器を熱劣化、変形させない程度に全体的に加熱できる装置であればいずれでも良い。加熱乾燥のみを行なっても良い。
(3)容器ラインでの分析
乾燥工程を終了後、パルプB12を閉め、パルプA13を開き、マスフローコントローラー6(バイパスライン5)のガスを止め容器ライン8での分析を開始する。この時、図4に別途図示する第1空間106には、純空気ボンベ21から純空気を流しておき、この状態にて、所定時間、例えば1時間の分析を行なう。
(4)容器ラインでの分析(標準ガス:Ar(99%)−H(1%)雰囲気)
第1空間106にマスフローコントローラー23にて、標準ガス(Ar(99%)−H(1%))を毎分500cc流し、所定時間例えば1時間分析する。
Based on the apparatus shown in FIG. 3, the 1st operation procedure of the gas-barrier property measuring method which concerns on this embodiment is demonstrated.
(1) Background measurement With the mass flow controller 6, the background data is measured by flowing argon gas as a carrier gas at a rate of 1 liter per minute (flowing to the bypass line 5). At this time, the valve A13 is closed.
(2) Baking of container Baking of the container (for example, PET bottle) 11 is performed during (1). For example, the entire container is heated by being wrapped in a heat conductor such as aluminum foil. The mass flow controller 9 causes argon gas to flow through the container 11 at a rate of 1 liter per minute. In the case of a heat-resistant PET bottle, baking is performed at 80 ° C. for 30 minutes. At this time, the valve B12 is opened to exhaust the gas. In addition, when flowing gas into the container 11, one of the valves A13 and B12 must be opened. Further, the drying is performed by irradiating the plastic molded body (container) with ultraviolet rays as shown in FIG. Note that heating and drying such as heating the container with a heater or blowing hot air into the heating chamber and blowing the hot air may be performed simultaneously with or before or after the irradiation with ultraviolet rays. Any device can be used as long as it can heat the container as much as possible without causing thermal deterioration or deformation of the container. Only heat drying may be performed.
(3) Analysis in container line After finishing the drying process, the pulp B12 is closed, the pulp A13 is opened, the gas of the mass flow controller 6 (bypass line 5) is stopped, and the analysis in the container line 8 is started. At this time, pure air is allowed to flow from the pure air cylinder 21 into the first space 106 separately shown in FIG. 4, and analysis is performed for a predetermined time, for example, 1 hour in this state.
(4) Analysis in a container line (standard gas: Ar (99%)-H 2 (1%) atmosphere)
A standard gas (Ar (99%)-H 2 (1%)) is flowed through the first space 106 at a rate of 500 cc per minute by the mass flow controller 23 and analyzed for a predetermined time, for example, 1 hour.

次に本実施形態に係る乾燥手段を有するガスバリア性測定装置の別形態について説明する。図6に示したガスバリア性測定装置100は、質量分析装置等のガス分析部101と、プラスチック容器、プラスチックシート又はプラスチックフィルム等のプラスチック成形体102を収容するチャンバ105と、チャンバ105内で、プラスチック成形体102の一方の表面に接する第1空間106と他方の表面に接する第2空間107とを隔する治具108と、第1空間106に測定対象ガスを供給する測定対象ガス供給部109と、第1空間106からプラスチック成形体を透過して第2空間107に達した測定対象ガスをガス分析部101まで運ぶためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給部110と、プラスチック成形体102を乾燥させる乾燥手段と、を有する。測定対象ガス供給部109は、図3の場合では標準ガスボンベ21、減圧弁22、マスフローコントローラー23に相当する。プラスチック成形体102はプラスチック容器(以下容器と称する)として説明する。   Next, another embodiment of the gas barrier property measuring apparatus having the drying means according to this embodiment will be described. A gas barrier property measuring apparatus 100 shown in FIG. 6 includes a gas analysis unit 101 such as a mass spectrometer, a chamber 105 that houses a plastic molded body 102 such as a plastic container, a plastic sheet, or a plastic film, and a plastic in the chamber 105. A jig 108 that separates a first space 106 that contacts one surface of the molded body 102 and a second space 107 that contacts the other surface, a measurement target gas supply unit 109 that supplies a measurement target gas to the first space 106, and The carrier gas supply unit 110 that supplies a carrier gas for transporting the measurement target gas that has passed through the plastic molded body from the first space 106 and reached the second space 107 to the gas analyzing unit 101, and the plastic molded body 102 are dried. Drying means. The measurement object gas supply unit 109 corresponds to the standard gas cylinder 21, the pressure reducing valve 22, and the mass flow controller 23 in the case of FIG. The plastic molded body 102 will be described as a plastic container (hereinafter referred to as a container).

ガス分析部101は、質量分析装置、APIMS等のガス分析装置である。チャンバ105は、図4で示したチャンバ24と同様の構成を有する。すなわち、容器102の収容部103と蓋104とから構成され、密封容器を形成する。治具108は、蓋104に垂設したノズル108である。ノズル108の径は容器102の口部の内径とほぼ同一であり、ノズル108が容器102の口部に密着して嵌めることで、第1空間106(容器外部)と第2空間107(容器内部)とに隔される。治具108は、キャリアガス或いは前処理ガス(すなわち放電ガスである)を容器102内に導入する管路を有し、容器102内から押し出された測定対象ガスを含むキャリアガスを排出する管路を有し、且つ、容器102の口部を密封するものである。測定対象ガス供給部109は、酸素透過度を測定する場合、例えば純空気ボンベとする。水素透過度を測定する場合、例えば標準ガスボンベ(例えばAr(99%)−H(1%))とする。ガスバリア性測定装置100の場合、容器102の外部から内部に透過する純空気中の酸素又は標準ガス中の水素を測定することができる構成を有する。 The gas analyzer 101 is a gas analyzer such as a mass spectrometer or APIMS. The chamber 105 has the same configuration as the chamber 24 shown in FIG. In other words, the container 102 is composed of the accommodating portion 103 and the lid 104 to form a sealed container. The jig 108 is a nozzle 108 suspended from the lid 104. The diameter of the nozzle 108 is almost the same as the inner diameter of the mouth portion of the container 102, and the first space 106 (outside the container) and the second space 107 (inside the container) are fitted by closely fitting the nozzle 108 with the mouth portion of the container 102. ). The jig 108 has a conduit for introducing a carrier gas or a pretreatment gas (that is, a discharge gas) into the container 102, and a conduit for discharging the carrier gas containing the measurement target gas pushed out from the container 102. And the mouth of the container 102 is sealed. The measurement target gas supply unit 109 is, for example, a pure air cylinder when measuring oxygen permeability. When measuring the hydrogen permeability, for example, a standard gas cylinder (for example, Ar (99%)-H 2 (1%)) is used. The gas barrier property measuring apparatus 100 has a configuration capable of measuring oxygen in pure air or hydrogen in a standard gas that permeates from the outside to the inside of the container 102.

ガスバリア性測定装置100は、乾燥手段として放電洗浄器を設けた装置例であり、放電洗浄用の前処理ガスを第2空間107に供給するための前処理ガス供給手段111を有する。前処理ガスは蓋104及びノズル108を介して第2空間に導かれる。そして第2空間107内に供給された前処理ガスをプラズマ化するためのマグネトロン112及びそれに接続されたマグネトロン電源113がチャンバ105下部に導波管114を介して設置されている。マグネトロン電源113から電力供給を受けたマグネトロン112がマイクロ波を発し、導波管を通して容器内部の前処理ガスをプラズマ化し、放電洗浄が為され、容器102の乾燥がされることとなる。配管でのガス流れの方向を制御するために配管にバルブ116,117,118,119,120,121が設置されている。   The gas barrier property measuring apparatus 100 is an example of an apparatus provided with a discharge cleaner as a drying means, and has a pretreatment gas supply means 111 for supplying a pretreatment gas for discharge cleaning to the second space 107. The pretreatment gas is guided to the second space through the lid 104 and the nozzle 108. A magnetron 112 for converting the pretreatment gas supplied into the second space 107 into plasma and a magnetron power supply 113 connected to the magnetron 112 are installed under the chamber 105 via a waveguide 114. The magnetron 112 that is supplied with power from the magnetron power supply 113 emits microwaves, turns the pretreatment gas inside the container into plasma through the waveguide, performs discharge cleaning, and the container 102 is dried. Valves 116, 117, 118, 119, 120, and 121 are installed in the piping in order to control the direction of gas flow in the piping.

ガスバリア性測定装置100は、マグネトロン112とマグネトロン電源113からなる放電洗浄器を組み込んでいるため、放電を起こしやすいように第1空間106と第2空間107の圧力調整を目的として、第1空間106と第2空間107のいずれか一方又は両方を真空引きするための真空ポンプ115を有する。   Since the gas barrier property measuring apparatus 100 incorporates a discharge cleaner composed of a magnetron 112 and a magnetron power supply 113, the first space 106 is used for the purpose of adjusting the pressure in the first space 106 and the second space 107 so as to easily cause discharge. And a vacuum pump 115 for evacuating either one or both of the second space 107.

収容部103には加熱器122が設けられており、容器102を周囲から加熱することができるようになっている。これにより、放電洗浄に加えて加熱乾燥を行なうことができるので、容器102の乾燥が促進される。なお、プラスチック成形体を加熱する手段は、ヒーター加熱器の他、成形体を加熱室に入れて熱風を吹き付ける装置(不図示)などが例示できる。プラスチック成形体を熱劣化、変形させない程度に全体的に加熱できる装置であればいずれでも良い。   The housing portion 103 is provided with a heater 122 so that the container 102 can be heated from the surroundings. Thereby, since drying by heating can be performed in addition to discharge cleaning, drying of the container 102 is promoted. Examples of the means for heating the plastic molded body include a heater (not shown) and the like that puts the molded body into a heating chamber and blows hot air in addition to a heater heater. Any apparatus can be used as long as the apparatus can heat the plastic molded body as much as possible without causing thermal deterioration and deformation.

ここでガスバリア性測定装置100は、加熱による乾燥手段として加熱器122のみを設けていても良い。この場合、乾燥手段は加熱乾燥のみとなる。   Here, the gas barrier property measuring apparatus 100 may be provided with only the heater 122 as a drying means by heating. In this case, the drying means is only heat drying.

またガスバリア性測定装置100は、真空による乾燥手段として真空ポンプ115のみを設けていても良い。この場合、乾燥手段は真空乾燥のみとなる。   Further, the gas barrier property measuring apparatus 100 may be provided with only the vacuum pump 115 as a drying means using vacuum. In this case, the drying means is only vacuum drying.

図6に示した装置を基にして、本実施形態に係るガスバリア性測定方法の第2操作手順について説明する。
(1−1)容器のベーキング(第1形態)
容器(例えばPETボトル)102をチャンバ105に収容した後、バルブ116,117,118,121を閉にする。また、バルブ119,120を開にする。これにより、第1空間106と第2空間107が共に減圧される。所定時間、容器102を真空雰囲気に置くことで、容器102が真空乾燥される。このとき、加熱ヒーター122を作動させて、容器が変形しない程度の温度で加熱しても良い。
(1−2)容器のベーキング(第2形態)
容器(例えばPETボトル)102をチャンバ105に収容した後、バルブ116,117,118,121を閉にする。また、バルブ119,120を開にする。これにより、第1空間106と第2空間107が共に減圧される。次にバルブ116を開として第2空間に前処理ガス、例えばヘリウムガスを供給する。マグネトロン電源113をオンとして、マグネトロン112からマイクロ波を発生させ、前処理ガスをプラズマ化させる。これにより、容器102の内表面が放電洗浄され、同時に容器102が乾燥される。このとき、加熱ヒーター122を作動させて、容器が変形しない程度の温度で加熱しても良い。
(2)分析
乾燥工程が終了した後、バルブ117を開として、第2空間107内にキャリアガスを供給する。バルブ109を開として、第1空間106内に純空気又は標準ガスを供給する。バルブ119及びバルブ120を閉として、バルブ121を開とする。これにより、第1空間106の純空気の酸素又は標準ガスの水素が容器102の外表面から内表面に向けて透過し、第2空間107まで透過した酸素又は水素がキャリアガスによってガス分析部101まで運ばれる。この状態にて、所定時間、例えば1時間の分析を行なう。キャリアガスのガス種、流量等の条件は、図3の場合と同様とする。
A second operation procedure of the gas barrier property measuring method according to the present embodiment will be described based on the apparatus shown in FIG.
(1-1) Container baking (first form)
After the container (for example, PET bottle) 102 is accommodated in the chamber 105, the valves 116, 117, 118, and 121 are closed. Further, the valves 119 and 120 are opened. As a result, both the first space 106 and the second space 107 are decompressed. By placing the container 102 in a vacuum atmosphere for a predetermined time, the container 102 is vacuum-dried. At this time, the heater 122 may be operated to heat at a temperature that does not deform the container.
(1-2) Baking containers (second form)
After the container (for example, PET bottle) 102 is accommodated in the chamber 105, the valves 116, 117, 118, and 121 are closed. Further, the valves 119 and 120 are opened. As a result, both the first space 106 and the second space 107 are decompressed. Next, the valve 116 is opened and a pretreatment gas such as helium gas is supplied to the second space. The magnetron power supply 113 is turned on, microwaves are generated from the magnetron 112, and the pretreatment gas is turned into plasma. Thereby, the inner surface of the container 102 is discharged and washed, and at the same time, the container 102 is dried. At this time, the heater 122 may be operated to heat at a temperature that does not deform the container.
(2) Analysis After the drying process is completed, the valve 117 is opened and the carrier gas is supplied into the second space 107. The valve 109 is opened to supply pure air or standard gas into the first space 106. The valve 119 and the valve 120 are closed, and the valve 121 is opened. Thereby, oxygen of pure air in the first space 106 or hydrogen of the standard gas permeates from the outer surface of the container 102 toward the inner surface, and the oxygen or hydrogen that has permeated to the second space 107 is transmitted to the gas analysis unit 101 by the carrier gas. Carried to. In this state, analysis is performed for a predetermined time, for example, 1 hour. Conditions such as the gas type and flow rate of the carrier gas are the same as those in FIG.

上記説明は測定手順を説明するためのものであり、標準ガスとして表1に示した組み合わせを用いても良い。   The above description is for explaining the measurement procedure, and the combinations shown in Table 1 may be used as the standard gas.

(実施例1)
実施例では高さ157mm、胴径68mm、口径28mm、肉厚0.35mm、容量350ml、表面積320cmの耐熱丸型PETボトルを測定用容器とした。測定機器としては、図3に示したガス系統を有する装置を自作した。測定対象ガスの検出器として、APIMS(日立東京エレクトロニクス社製UG−240PN)を使用した。本実施形態に係るガスバリア性測定方法の第1操作手順(1)(2)(3)に従って測定を行なった。容器外部の雰囲気を純空気ボンベ21により純空気(大気雰囲気)としたときを実施例1とした。
Example 1
In the examples, a heat-resistant round PET bottle having a height of 157 mm, a barrel diameter of 68 mm, a diameter of 28 mm, a wall thickness of 0.35 mm, a capacity of 350 ml, and a surface area of 320 cm 2 was used as a measurement container. As a measuring instrument, an apparatus having the gas system shown in FIG. APIMS (UG-240PN manufactured by Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd.) was used as a detector for the gas to be measured. The measurement was performed according to the first operation procedure (1), (2), and (3) of the gas barrier property measuring method according to the present embodiment. Example 1 was set when the atmosphere outside the container was made pure air (atmosphere) by the pure air cylinder 21.

(実施例2)
実施例1に引き続き本実施形態に係るガスバリア性測定方法の第1操作手順(4)を行ない、容器外部の雰囲気を標準ガスボンベ21により標準ガス:Ar(99%)―H(1%)雰囲気としたときを実施例2とした。
(Example 2)
Following the first example, the first operation procedure (4) of the gas barrier property measuring method according to the present embodiment is performed, and the atmosphere outside the container is set to the standard gas: Ar (99%)-H 2 (1%) atmosphere by the standard gas cylinder 21. Example 2 was taken as Example 2.

実施例1及び2について、測定経過時間による酸素濃度及び水素濃度の変化を図7に示した。また、ガスバリア性測定方法の第1操作手順(1)のバックグラウンド測定時の質量数とイオン強度との関係を図8に示した。実施例1の酸素濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を図9に示した。実施例2の水素濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を図10に示した。   FIG. 7 shows changes in oxygen concentration and hydrogen concentration with respect to measurement elapsed time for Examples 1 and 2. Further, FIG. 8 shows the relationship between the mass number and the ion intensity at the time of background measurement in the first operation procedure (1) of the gas barrier property measuring method. The relationship between the mass number and the ionic strength at the time of measuring the oxygen concentration in Example 1 is shown in FIG. The relationship between the mass number and the ionic strength at the time of measuring the hydrogen concentration in Example 2 is shown in FIG.

(実施例3及び4)
実施例1と同じ耐熱丸型PETボトルの内表面にDLC膜を9nmの厚さで均一に成膜(成膜時間0.9秒)したものを測定対象容器とした。このとき、特許文献1と同様の高周波プラズマCVD装置において成膜に供給する高周波電力の出力は500Wとした。測定は実施例1及び2と同様に行ない、容器外部の雰囲気を純空気ボンベ21により純空気(大気雰囲気)としたときを実施例3とし、容器外部の雰囲気を標準ガス:Ar(99%)―H(1%)雰囲気としたときを実施例4とした。
(Examples 3 and 4)
A container to be measured was obtained by uniformly forming a DLC film with a thickness of 9 nm on the inner surface of the same heat-resistant round PET bottle as in Example 1 (film formation time: 0.9 seconds). At this time, the output of the high-frequency power supplied to the film formation in the same high-frequency plasma CVD apparatus as in Patent Document 1 was set to 500 W. The measurement is performed in the same manner as in Examples 1 and 2, and when the atmosphere outside the container is pure air (atmospheric atmosphere) using a pure air cylinder 21, Example 3 is used, and the atmosphere outside the container is standard gas: Ar (99%). Example 4 was set when the atmosphere was —H 2 (1%).

実施例3及び4について、測定経過時間による酸素濃度及び水素濃度の変化を図11に示した。また、ガスバリア性測定方法の第1操作手順(1)のバックグラウンド測定時の質量数とイオン強度との関係を図12に示した。実施例3の酸素濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を図13に示した。実施例4の水素濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を図14に示した。   FIG. 11 shows changes in oxygen concentration and hydrogen concentration with respect to measurement elapsed time for Examples 3 and 4. Further, FIG. 12 shows the relationship between the mass number and the ion intensity at the time of background measurement in the first operation procedure (1) of the gas barrier property measuring method. The relationship between the mass number and the ionic strength at the time of measuring the oxygen concentration in Example 3 is shown in FIG. The relationship between the mass number and the ionic strength at the time of measuring the hydrogen concentration in Example 4 is shown in FIG.

(実施例5及び6)
実施例1と同じ耐熱丸型PETボトルの内表面にDLC膜を14nmの厚さで均一に成膜(成膜時間1.4秒)したものを測定対象容器とした。成膜条件は実施例3及び4の場合と同じとした。測定は実施例1及び2と同様に行ない、容器外部の雰囲気を純空気(大気雰囲気)としたときを実施例5とし、容器外部の雰囲気を標準ガスボンベ21により標準ガス:Ar(99%)―H(1%)雰囲気としたときを実施例6とした。
(Examples 5 and 6)
A container to be measured was obtained by uniformly forming a DLC film with a thickness of 14 nm on the inner surface of the same heat-resistant round PET bottle as in Example 1 (film formation time: 1.4 seconds). The film forming conditions were the same as those in Examples 3 and 4. The measurement is performed in the same manner as in Examples 1 and 2, and when the atmosphere outside the container is pure air (atmospheric atmosphere), Example 5 is used. The atmosphere outside the container is set to standard gas: Ar (99%) by a standard gas cylinder 21. Example 6 was set when the atmosphere was H 2 (1%).

(実施例7及び8)
実施例1と同じ耐熱丸型PETボトルの内表面にDLC膜を19nmの厚さで均一に成膜(成膜時間1.9秒)したものを測定対象容器とした。成膜条件は実施例3及び4の場合と同じとした。測定は実施例1及び2と同様に行ない、容器外部の雰囲気を純空気ボンベ21により純空気(大気雰囲気)としたときを実施例7とし、容器外部の雰囲気を標準ガス:Ar(99%)―H(1%)雰囲気としたときを実施例8とした。
(Examples 7 and 8)
A container to be measured was obtained by uniformly forming a DLC film with a thickness of 19 nm on the inner surface of the same heat-resistant round PET bottle as in Example 1 (deposition time 1.9 seconds). The film forming conditions were the same as those in Examples 3 and 4. The measurement is performed in the same manner as in Examples 1 and 2, and when the atmosphere outside the container is pure air (atmosphere) by the pure air cylinder 21, Example 7 is used, and the atmosphere outside the container is standard gas: Ar (99%). Example 8 was set when the atmosphere was —H 2 (1%).

(実施例9及び10)
実施例1と耐熱丸型PETボトルの内表面にDLC膜を24nmの厚さで均一に成膜(成膜時間2.4秒)したものを測定対象容器とした。成膜条件は実施例3及び4の場合と同じとした。測定は実施例1及び2と同様に行ない、容器外部の雰囲気を純空気ボンベ21により純空気(大気雰囲気)としたときを実施例9とし、容器外部の雰囲気を標準ガスボンベ21により標準ガス:Ar(99%)―H(1%)雰囲気としたときを実施例10とした。
(Examples 9 and 10)
A container to be measured was obtained by uniformly forming a DLC film with a thickness of 24 nm on the inner surface of Example 1 and a heat-resistant round PET bottle (film formation time 2.4 seconds). The film forming conditions were the same as those in Examples 3 and 4. The measurement is performed in the same manner as in Examples 1 and 2, and when the atmosphere outside the container is pure air (atmospheric atmosphere) using the pure air cylinder 21, Example 9 is used, and the atmosphere outside the container is set using the standard gas cylinder 21 as a standard gas: Ar. Example 10 was set when the atmosphere was (99%)-H 2 (1%).

実施例1〜10について酸素及び水素の透過量を測定した結果を表3に示す。透過量は安定後、13分間における透過量(ng)を定量した。この定量値をもとに各容器1本当たりの透過量(cc/day/pkg)を算出した。また、DLC膜の膜厚と酸素透過量との関係を図15に示し、DLC膜の膜厚と水素透過量との関係を図16に示した。なお、pkgはPackageの略である。

Figure 2006064416
Table 3 shows the results of measuring oxygen and hydrogen permeation amounts for Examples 1 to 10. After stabilizing the permeation amount, the permeation amount (ng) for 13 minutes was quantified. Based on this quantitative value, the permeation amount (cc / day / kg) per container was calculated. FIG. 15 shows the relationship between the thickness of the DLC film and the oxygen permeation amount, and FIG. 16 shows the relationship between the thickness of the DLC film and the hydrogen permeation amount. Note that pkg is an abbreviation for Package.
Figure 2006064416

表3、図15及び図16の結果からわかるように、膜厚が大きくなるにつれてガス透過量が低下するという関係が明らかになり、酸素バリア性及び水素バリア性を評価することができた。このとき、図7を例として参照すると乾燥工程から酸素バリア性測定が終了するまで約1.5時間、続けて水素バリア性測定を行ない終了するまで全測定時間として2.5時間と非常に短時間で測定可能であった。実施例1〜10では、例えば図7又は図9を参照すれば明らかなように、酸素ガス透過量又は水素ガス透過量は1.5時間程度で測定可能であり、酸素ガス透過量及び水素ガス透過量を続けて測定する場合には、乾燥工程を1回省略できるので2.5時間で評価ができる。   As can be seen from the results of Table 3, FIG. 15 and FIG. 16, the relationship that the gas permeation amount decreases as the film thickness increases was clarified, and the oxygen barrier property and the hydrogen barrier property could be evaluated. At this time, referring to FIG. 7 as an example, it takes about 1.5 hours from the drying step to the end of the oxygen barrier property measurement, and then 2.5 hours as the total measurement time until the hydrogen barrier property measurement is continued. It was measurable in time. In Examples 1 to 10, for example, as is clear with reference to FIG. 7 or FIG. 9, the oxygen gas permeation amount or the hydrogen gas permeation amount can be measured in about 1.5 hours. When the permeation amount is continuously measured, the drying process can be omitted once, so that the evaluation can be performed in 2.5 hours.

実施例1〜10では酸素ガスと水素ガスを測定する方法を示したが、表1に示した標準ガスを用いて容器外部の雰囲気を調整することで、炭酸ガスや酸素ガス(質量数18)のガス透過量について実施例と同様に短時間での測定ができる。   In Examples 1-10, although the method of measuring oxygen gas and hydrogen gas was shown, by adjusting the atmosphere outside the container using the standard gas shown in Table 1, carbon dioxide gas or oxygen gas (mass number 18) The gas permeation amount can be measured in a short time as in the example.

(実施例11〜実施例15、比較例1)
乾燥を行なった場合と、行なわない場合についてPET容器内に通流されるキャリアガス中の酸素濃度の変化を調べることで、酸素濃度が安定するまでの時間を比較する。PET容器は吸湿性が多い容器である。実施例1と同様の容器を用いて評価した。プラスチック容器を乾燥しない場合を比較例1とした。プラスチック容器を分析前に第2操作手順(1−1)(2)に従って2Paの真空中に2時間おいて乾燥した場合を実施例11とした。プラスチック容器を分析前に第1操作手順(2)に従って紫外線照射を2時間行なって乾燥した場合を実施例12とした。プラスチック容器を分析前に第2操作手順(1−1)(2)に従って2Paの真空中で1時間おいてその後60℃で1時間加熱して乾燥した場合を実施例13とした。プラスチック容器を分析前に第1操作手順(2)に従って紫外線照射を1時間行なってその後60℃で1時間加熱して乾燥した場合を実施例14とした。プラスチック容器を分析前に第1操作手順(2)の加熱のみの場合に従って60℃2時間乾燥した場合を実施例15とした。実施例11〜15では乾燥中にアルゴンガスを容器内部に1000ml/分の流量で流した。容器の外側は大気雰囲気とした。結果を図18に示す。図18は、PET容器内に通流されるキャリアガス中の酸素濃度の変化を示すグラフである。図18を参照すれば明らかなように、実施例11、13〜15では、測定開始時(図中の経過時間3時間のとき)から、酸素濃度がほぼ一定であり、実施例12においても測定開始時(図中の経過時間3時間のとき)から、4時間経過後には酸素濃度がほぼ一定となる。したがって、実施例11〜15では、乾燥工程後直ぐに酸素透過度の評価を行なうことが可能である。一方、比較例1は酸素濃度が時間の経過とともに徐々に低下してゆく。図18では不図示であるが、経過時間が38時間となるときにようやく酸素濃度がほぼ40ppbとなった。したがって、測定開始までの要する時間は、乾燥工程を経た実施例11〜15が明らかに短い。したがって、乾燥工程を有する効果が明らかとなった。
(Examples 11 to 15 and Comparative Example 1)
The time until the oxygen concentration is stabilized is compared by examining the change in the oxygen concentration in the carrier gas flowing into the PET container when the drying is performed and when the drying is not performed. A PET container is a container with high hygroscopicity. Evaluation was performed using the same container as in Example 1. The case where the plastic container was not dried was designated as Comparative Example 1. A case where a plastic container was dried in a vacuum of 2 Pa for 2 hours according to the second operation procedure (1-1) (2) before analysis was defined as Example 11. Example 12 was the case where the plastic container was dried by ultraviolet irradiation for 2 hours according to the first operation procedure (2) before analysis. A case where the plastic container was dried by heating in a vacuum of 2 Pa for 1 hour and then heating at 60 ° C. for 1 hour in accordance with the second operating procedure (1-1) (2) before analysis was taken as Example 13. Example 14 shows a case where the plastic container was irradiated with ultraviolet rays for 1 hour according to the first operating procedure (2) before analysis and then dried by heating at 60 ° C. for 1 hour. A case where the plastic container was dried at 60 ° C. for 2 hours according to the case of only heating in the first operation procedure (2) before analysis was defined as Example 15. In Examples 11 to 15, argon gas was allowed to flow inside the container at a flow rate of 1000 ml / min during drying. The outside of the container was an air atmosphere. The results are shown in FIG. FIG. 18 is a graph showing changes in the oxygen concentration in the carrier gas flowing through the PET container. As is clear from FIG. 18, in Examples 11 and 13 to 15, the oxygen concentration was almost constant from the start of measurement (when the elapsed time was 3 hours in the figure). The oxygen concentration becomes substantially constant after 4 hours from the start (when the elapsed time is 3 hours in the figure). Therefore, in Examples 11-15, it is possible to evaluate oxygen permeability immediately after the drying step. On the other hand, in Comparative Example 1, the oxygen concentration gradually decreases with time. Although not shown in FIG. 18, the oxygen concentration finally reached approximately 40 ppb when the elapsed time was 38 hours. Therefore, the time required to start the measurement is clearly shorter in Examples 11 to 15 after the drying process. Therefore, the effect of having a drying process became clear.

(比較例2)
実施例1と同様の耐熱丸型PETボトル(無コーティングボトル)を測定用容器とした。本実施形態に係るガスバリア性測定方法の第1操作手順(2)の乾燥工程を行なう代わりに、加熱せずにアルゴンを1リットル/分の流量で10時間流した後、酸素の濃度測定を行ない、これを比較例2とした。
(Comparative Example 2)
A heat-resistant round PET bottle (uncoated bottle) similar to that in Example 1 was used as a measurement container. Instead of performing the drying step of the first operation procedure (2) of the gas barrier property measuring method according to this embodiment, argon is flowed at a flow rate of 1 liter / min for 10 hours without heating, and then the oxygen concentration is measured. This was designated as Comparative Example 2.

比較例2ではアルゴンを1000cc/分で10時間流してようやく値が安定した。実施例1と比較すると、水分子除去のための乾燥に要する時間がかかり迅速測定が不可能であった。   In Comparative Example 2, the value was finally stabilized by flowing argon at 1000 cc / min for 10 hours. Compared to Example 1, it took time for drying to remove water molecules, and rapid measurement was impossible.

(比較例3、4、5、6及び7)
実施例1、2で測定した無コーティングプラスチック容器、実施例3、4で測定した成膜時間0.9秒のコーティングプラスチック容器、実施例5、6で測定した成膜時間1.4秒のコーティングプラスチック容器、実施例7、8で測定した成膜時間1.9秒のコーティングプラスチック容器、実施例9、10で測定した成膜時間2.4秒のコーティングプラスチック容器について、Mocon社製、OX−TRAN2/21を用いて、容器内部を23℃−55%RH,容器外部23℃−100%RH、酸素分圧21%として酸素透過量(cc/day/pkg)の測定を行なった。これを表4に示すように順に比較例3、比較例4、比較例5、比較例6、比較例7とした。測定時間は、1日後、2日後、3日後、4日後、5日後及び6日後をそれぞれ測定した。この結果を表5に示した。

Figure 2006064416
Figure 2006064416
(Comparative Examples 3, 4, 5, 6 and 7)
Uncoated plastic container measured in Examples 1 and 2, coated plastic container with a deposition time of 0.9 seconds measured in Examples 3 and 4, coating with a deposition time of 1.4 seconds measured in Examples 5 and 6 A plastic container, a coating plastic container with a film formation time of 1.9 seconds measured in Examples 7 and 8, and a coating plastic container with a film formation time of 2.4 seconds measured in Examples 9 and 10, manufactured by Mocon, OX- Using TRAN2 / 21, the amount of oxygen permeation (cc / day / kg) was measured with the inside of the container being 23 ° C.-55% RH, the outside of the container being 23 ° C.-100% RH, and the oxygen partial pressure being 21%. As shown in Table 4, Comparative Example 3, Comparative Example 4, Comparative Example 5, Comparative Example 6, and Comparative Example 7 were used in this order. The measurement time was measured after 1 day, 2 days, 3 days, 4 days, 5 days, and 6 days. The results are shown in Table 5.
Figure 2006064416
Figure 2006064416

比較例3〜7について、測定経過時間と酸素透過量との関係を図17に示した。比較例3〜7では、乾燥工程を設けず且つキャリアガスであるアルゴンガスを多量に流すことができない。このとき、測定データが安定するまでは長時間を要する。この長時間の間に水分子が除去され、且つ容器内部がガス置換されると推測している。図17を参照すると明らかなように酸素透過量が安定するまでおおよそ5〜6日間要する。実施例1、3、5、7及び9において測定開始後1.5時間で酸素透過量を測定終了できたことと比較して非常に評価時間がかかることがわかる。   About Comparative Examples 3-7, the relationship between measurement elapsed time and oxygen permeation amount was shown in FIG. In Comparative Examples 3 to 7, a drying process is not provided, and a large amount of argon gas that is a carrier gas cannot be flowed. At this time, it takes a long time for the measurement data to stabilize. It is assumed that water molecules are removed during this long period of time and that the inside of the container is replaced with gas. As apparent from FIG. 17, it takes about 5 to 6 days for the oxygen transmission rate to stabilize. It can be seen that in Examples 1, 3, 5, 7, and 9, it takes much time to evaluate the oxygen permeation amount after 1.5 hours from the start of measurement.

量産機のコーティング装置の一形態を示す概念構成図である。It is a conceptual block diagram which shows one form of the coating apparatus of a mass production machine. コーティング装置のコーティングチャンバ配置の一形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one form of the coating chamber arrangement | positioning of a coating apparatus. プラスチック容器のガスバリア性測定装置の一形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one form of the gas barrier property measuring apparatus of a plastic container. プラスチック容器のチャンバの内部構造の一形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one form of the internal structure of the chamber of a plastic container. プラスチック容器の内部に紫外線を照射するときに紫外線発生器の配置の一形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one form of arrangement | positioning of an ultraviolet generator, when irradiating an ultraviolet-ray inside a plastic container. プラスチック容器のガスバリア性測定装置の別形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows another form of the gas barrier property measuring apparatus of a plastic container. 実施例1及び2について測定経過時間による酸素ガス濃度及び水素ガス濃度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the oxygen gas concentration by the measurement elapsed time and hydrogen gas concentration about Example 1 and 2. FIG. 実施例1及び2についてガスバリア性測定方法の操作手順(1)のバックグラウンド測定時の質量数とイオン強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass number at the time of the background measurement of the operation procedure (1) of the gas-barrier measuring method about Example 1 and 2, and ion intensity. 実施例1の酸素ガス濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass number at the time of the oxygen gas concentration measurement of Example 1, and ionic strength. 実施例2の水素ガス濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass number at the time of the hydrogen gas concentration measurement of Example 2, and ionic strength. 実施例3及び4について測定経過時間による酸素ガス濃度及び水素ガス濃度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the oxygen gas concentration by the measurement elapsed time and hydrogen gas concentration about Example 3 and 4. FIG. 実施例3及び4についてガスバリア性測定方法の第1操作手順(1)のバックグラウンド測定時の質量数とイオン強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass number at the time of the background measurement of the 1st operation procedure (1) of the gas-barrier property measuring method about Example 3 and 4, and ion intensity. 実施例3の酸素ガス濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass number at the time of the oxygen gas concentration measurement of Example 3, and ionic strength. 実施例4の水素ガス濃度測定時の質量数とイオン強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass number at the time of the hydrogen gas concentration measurement of Example 4, and ionic strength. DLC膜の膜厚と酸素ガス透過量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film thickness of a DLC film, and oxygen gas permeation amount. DLC膜の膜厚と水素ガス透過量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film thickness of a DLC film | membrane, and hydrogen gas permeation amount. 比較例3〜7について測定日数とそのときの酸素ガス透過量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measurement days and the oxygen gas permeation amount at that time about Comparative Examples 3-7. PET容器内に通流されるキャリアガス中の酸素濃度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the oxygen concentration in the carrier gas passed through in a PET container.

符号の説明Explanation of symbols

1 液体アルゴンタンク
2 液体アルゴンの蒸発器
3,22 減圧弁
4 ゲッター
5 バイパスライン
6,9,23 マスフローコントローラー
7,10,14 純化器
8 容器ライン
11 容器
12 バルブB
13 バルブA
15 APIMS
16 ガス供給配管
17 ガス排出配管
21 標準ガスボンベ又は純空気ボンベ
24 チャンバ
31 容器外部雰囲気調整手段
101 ガス分析部
102 プラスチック容器
103 収容部
104 蓋
105 チャンバ
106 第1空間
107 第2空間
108 治具(ノズル)
109 測定対象ガス供給部
110 キャリアガス供給部
111 前処理ガス(放電ガス)供給手段
112 マグネトロン
113 マグネトロン電源
114 導波管
115 真空ポンプ
100 ガスバリア性測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid argon tank 2 Liquid argon evaporator 3,22 Pressure reducing valve 4 Getter 5 Bypass line 6,9,23 Mass flow controller 7,10,14 Purifier 8 Container line 11 Container 12 Valve B
13 Valve A
15 APIMS
16 Gas supply pipe 17 Gas exhaust pipe 21 Standard gas cylinder or pure air cylinder 24 Chamber 31 Container external atmosphere adjustment means 101 Gas analysis section 102 Plastic container 103 Housing section 104 Lid 105 Chamber 106 First space 107 Second space 108 Jig (nozzle )
109 Measurement object gas supply unit 110 Carrier gas supply unit 111 Pretreatment gas (discharge gas) supply means 112 Magnetron 113 Magnetron power supply 114 Waveguide 115 Vacuum pump 100 Gas barrier property measuring apparatus

Claims (20)

プラスチック容器、プラスチックシート又はプラスチックフィルム等のプラスチック成形体を透過する測定対象ガスの透過量をガス分析装置により測定するガスバリア性測定方法において、
前記プラスチック成形体の不純物濃度を低減する工程を有することを特徴とするプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。
In the gas barrier property measuring method of measuring the permeation amount of the gas to be measured that permeates a plastic molded body such as a plastic container, a plastic sheet or a plastic film, by a gas analyzer,
A method for measuring a gas barrier property of a plastic molded body, comprising a step of reducing an impurity concentration of the plastic molded body.
前記プラスチック成形体の不純物濃度を低減する工程として、前記プラスチック成形体に紫外線を照射するか、或いは、前記プラスチック成形体を減圧雰囲気におくか、或いは、前記プラスチック成形体を放電洗浄するかの少なくともいずれか一種を行なって該プラスチック成形体を乾燥させる乾燥工程を含むことを特徴とする請求項1記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The step of reducing the impurity concentration of the plastic molded body is to irradiate the plastic molded body with ultraviolet rays, place the plastic molded body in a reduced pressure atmosphere, or discharge and clean the plastic molded body The method for measuring a gas barrier property of a plastic molded body according to claim 1, further comprising a drying step of drying the plastic molded body by performing any one of the methods. 前記乾燥工程は、同時又は前後して、前記プラスチック成形体を変形又は熱劣化させない温度範囲にて加熱することを含むことを特徴とする請求項2記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The method for measuring gas barrier properties of a plastic molded article according to claim 2, wherein the drying step includes heating the plastic molded article in a temperature range in which the plastic molded article is not deformed or thermally degraded. 前記プラスチック成形体の壁面の一方側を測定対象ガス含有雰囲気とし、且つ前記壁面の表裏関係となる他方側を、透過後の前記測定対象ガスを前記ガス分析装置まで運ぶキャリアガス雰囲気とする雰囲気調整工程をさらに有することを特徴とする請求項1、2又は3記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   An atmosphere adjustment in which one side of the wall surface of the plastic molded body is a measurement target gas-containing atmosphere, and the other side of the wall surface is a carrier gas atmosphere that transports the measurement target gas after transmission to the gas analyzer. The method for measuring gas barrier properties of a plastic molded article according to claim 1, 2 or 3, further comprising a step. 前記キャリアガス雰囲気は、アルゴン雰囲気若しくは窒素ガス雰囲気であることを特徴とする請求項4記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The method for measuring gas barrier properties of a plastic molded body according to claim 4, wherein the carrier gas atmosphere is an argon atmosphere or a nitrogen gas atmosphere. 前記雰囲気調整工程において、前記乾燥工程を同時に行なうことを特徴とする請求項4記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。 5. The gas barrier property measuring method for a plastic molded body according to claim 4, wherein the drying step is simultaneously performed in the atmosphere adjustment step. 前記測定対象ガスが前記壁面の一方側から他方側に向かって前記プラスチック成形体を透過して前記測定対象ガスの透過量がほぼ定常状態となったときに前記ガス分析装置により前記透過量を測定する測定対象ガス測定工程をさらに有することを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   When the measurement target gas permeates the plastic molded body from one side of the wall surface to the other side and the permeation amount of the measurement target gas becomes almost steady, the permeation amount is measured by the gas analyzer. The method for measuring a gas barrier property of a plastic molded article according to claim 1, further comprising a measuring object gas measuring step. 前記乾燥工程は、前記プラスチック成形体が吸湿した水分を除去する工程を含むことを特徴とする請求項2、3、4、5、6又は7記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The method for measuring a gas barrier property of a plastic molded body according to claim 2, wherein the drying step includes a step of removing moisture absorbed by the plastic molded body. 前記乾燥工程は、前記プラスチック成形体の壁面の一方側に吸着された吸着ガスを前記測定対象ガス含有雰囲気のガスに置換し、且つ前記プラスチック成形体の壁面の表裏関係となる他方側に吸着された吸着ガスを前記キャリアガス雰囲気のガスに置換する工程を含むことを特徴とする請求項2、3、4、5、6、7又は8記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   In the drying step, the adsorption gas adsorbed on one side of the wall surface of the plastic molded body is replaced with the gas in the atmosphere containing the measurement target gas, and is adsorbed on the other side of the wall surface of the plastic molded body. 9. The method for measuring a gas barrier property of a plastic molded article according to claim 2, comprising a step of replacing the adsorbed gas with a gas in the carrier gas atmosphere. 前記ガス分析装置は質量分析装置であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8又は9記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   10. The gas barrier property measuring method for a plastic molded article according to claim 1, wherein the gas analyzer is a mass spectrometer. 前記質量分析装置は大気圧イオン化質量分析装置(APIMS)であることを特徴とする請求項10記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The method for measuring a gas barrier property of a plastic molded article according to claim 10, wherein the mass spectrometer is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer (APIMS). 前記プラスチック成形体はプラスチック容器であるか、或いは内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングしたガスバリア性プラスチック容器であり、前記雰囲気調整工程において、容器外部を測定対象ガス含有雰囲気とし且つ容器内部を前記キャリアガス雰囲気としたことを特徴とする請求項4、5、6、7、8、9、10又は11記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The plastic molded body is a plastic container, or a gas barrier plastic container in which a gas barrier thin film is coated on one or both of the inner surface and the outer surface, and in the atmosphere adjustment step, the outside of the container is a gas to be measured. 12. The gas barrier property measuring method for a plastic molded article according to claim 4, wherein the atmosphere is contained and the inside of the container is the carrier gas atmosphere. 前記測定対象ガスを酸素ガスとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は大気雰囲気であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The measurement object gas is an oxygen gas, and the measurement object gas-containing atmosphere is an air atmosphere, wherein the measurement object gas-containing atmosphere is an air atmosphere. The gas barrier property measuring method of the plastic molding as described. 前記測定対象ガスを酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのいずれか一つ或いはそれらの組み合わせとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は、前記測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−アルゴン雰囲気であるか或いは測定対象ガス−窒素ガス雰囲気であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The measurement target gas is any one of oxygen gas, carbon dioxide gas, hydrogen gas, or a combination thereof, and the measurement target gas-containing atmosphere is adjusted so that the measurement target gas has a predetermined partial pressure. The plastic molded body according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12, wherein the atmosphere is an argon atmosphere or a measurement object gas-nitrogen gas atmosphere. Gas barrier property measuring method. 前記測定対象ガスを質量数18の酸素ガスとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は、質量数18の酸素ガスが所定分圧となるように調整した質量数18の酸素ガス−アルゴン雰囲気であるか或いは質量数18の酸素ガス−窒素ガス雰囲気であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The measurement target gas is an oxygen gas having a mass number of 18, and the measurement target gas-containing atmosphere is an oxygen gas-argon atmosphere having a mass number of 18 adjusted so that the oxygen gas having a mass number of 18 has a predetermined partial pressure. The gas barrier property of the plastic molded article according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12, characterized by being an oxygen gas-nitrogen gas atmosphere having a mass number of 18. Measuring method. 前記測定対象ガスを質量数16の酸素ガス、炭酸ガス又は水素ガスのうち少なくともいずれか1つのガスと質量数18の酸素ガスとの混合ガスとし、前記測定対象ガス含有雰囲気は、前記測定対象ガスが所定分圧となるように調整した測定対象ガス−アルゴン雰囲気であるか或いは測定対象ガス−窒素ガス雰囲気であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The measurement target gas is a mixed gas of at least one of mass 16 oxygen gas, carbon dioxide gas or hydrogen gas and mass 18 oxygen gas, and the measurement target gas-containing atmosphere is the measurement target gas. Is a measurement target gas-argon atmosphere adjusted so as to have a predetermined partial pressure, or a measurement target gas-nitrogen gas atmosphere. A method for measuring gas barrier properties of a plastic molded article according to 8, 9, 10, 11 or 12. 前記プラスチック容器は、プラスチック容器の内表面又は外表面のいずれか一方若しくはその両面にガスバリア性薄膜をコーティングするためのコーティングチャンバを複数配置して該コーティングチャンバを同時若しくは順次稼動させて量産したガスバリア性プラスチック容器であり、前記コーティングチャンバごとに所定本数の成膜を行なう度に前記乾燥工程、前記雰囲気調整工程及び前記測定対象ガス測定工程を行ない、次いで前記コーティングチャンバ別に前記ガスバリア性プラスチック容器のガスバリア性を比較してコーティングチャンバの稼動不良を判定するチャンバ稼動判定工程を有することを特徴とする請求項7、8、9、10、11、12、13、14、15又は16記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   The plastic container has a gas barrier property that is mass-produced by arranging a plurality of coating chambers for coating a gas barrier thin film on one or both of the inner surface and the outer surface of the plastic container and operating the coating chambers simultaneously or sequentially. Each time a predetermined number of films are formed for each coating chamber, the drying step, the atmosphere adjustment step, and the measurement target gas measurement step are performed, and then the gas barrier property of the gas barrier plastic container for each coating chamber And a chamber operation determining step for determining an operation failure of the coating chamber by comparing the coating chambers of the plastic molded body according to claim 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 or 16. Gas barrier property measuring method. 前記雰囲気調整工程又は前記測定対象ガス測定工程において、前記キャリアガス雰囲気側に供給する1分間あたりのアルゴン流量或いは1分間あたりの窒素流量は、前記プラスチック容器の容量の2倍以上とすることを特徴とする請求項4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16又は17記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定方法。   In the atmosphere adjustment step or the measurement target gas measurement step, the argon flow rate per minute or the nitrogen flow rate per minute supplied to the carrier gas atmosphere side is at least twice the capacity of the plastic container. The gas barrier property measuring method for a plastic molded article according to claim 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 or 17. ガス分析部と、
プラスチック容器、プラスチックシート又はプラスチックフィルム等のプラスチック成形体を収容するチャンバと、
該チャンバ内で、前記プラスチック成形体の一方の表面に接する第1空間と他方の表面に接する第2空間とを隔する治具と、
前記第1空間に測定対象ガスを供給する測定対象ガス供給部と、
前記第1空間から前記プラスチック成形体を透過して前記第2空間に達した前記測定対象ガスを前記ガス分析部まで運ぶためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と

前記プラスチック成形体を乾燥させる乾燥手段と、を有することを特徴とするプラスチック成形体のガスバリア性測定装置。
A gas analyzer,
A chamber for accommodating a plastic molded body such as a plastic container, a plastic sheet or a plastic film;
In the chamber, a jig that separates a first space in contact with one surface of the plastic molded body and a second space in contact with the other surface;
A measurement target gas supply unit for supplying a measurement target gas to the first space;
A carrier gas supply unit that supplies a carrier gas for transporting the measurement object gas that has passed through the plastic molded body from the first space and reached the second space to the gas analysis unit;
A gas barrier property measuring apparatus for a plastic molded body, comprising: a drying unit that dries the plastic molded body.
前記乾燥手段は、前記プラスチック成形体へ紫外線を照射する紫外線発生器、前記チャンバの内部を真空引きする真空ポンプ、前記プラスチック成形体を放電洗浄する放電発生器又は前記プラスチック成形体を加熱する加熱器の少なくともいずれか一種を有することを特徴とする請求項19記載のプラスチック成形体のガスバリア性測定装置。
The drying means includes an ultraviolet generator that irradiates the plastic molded body with ultraviolet rays, a vacuum pump that evacuates the interior of the chamber, a discharge generator that discharges and cleans the plastic molded body, or a heater that heats the plastic molded body. 20. The gas barrier property measuring apparatus for a plastic molded body according to claim 19, comprising at least one of the following.
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