JP2006321528A - 口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法及びその容器 - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、容器の口部の内壁での着色が過多になることなく、胴部付近と口部との着色度の差異が小さく、容器全体のガスバリア性を大きく損なうことがなく、且つ、種々の物質の溶出が抑制されるように、容器の内表面全体にガスバリア薄膜を成膜することである。
【解決手段】
本発明に係る口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法は、 孔面積が0.2〜2.0mm2の開孔が複数設けられた側面を有する筒体をプラスチック容器の口部に挿入して、プラスチック容器の口部の内壁面に筒体を接近させた状態で配置した後、プラスチック容器の内部に供給した原料ガスをプラズマ化して、プラスチック容器の内表面全体にプラズマCVD法によりガスバリア薄膜を成膜する。
【選択図】 図1
Description
まず、高周波プラズマCVD法によりガスバリア成膜することを特徴とする第1形態に係る成膜装置及び口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法について説明する。第1形態に係る口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法は、孔面積が0.2〜2.0mm2の開孔が複数設けられた側面を有する筒体をプラスチック容器の口部に挿入して、プラスチック容器の口部の内壁面に筒体を接近させた状態で配置した後、プラスチック容器の内部に供給した原料ガスを高周波によりプラズマ化して、プラスチック容器の内表面全体にプラズマCVD法によりガスバリア薄膜を成膜することを特徴とする。
まず、ベント(不図示)を開いて真空チャンバ6内を大気開放する。上部外部電極1から下部外部電極2を離した後、上部外部電極1の下方からプラスチック容器7を挿入し、再び、上部外部電極1に下部外部電極2を密接させる。このとき、孔面積が0.2〜2.0mm2の開孔が複数設けられ、該開孔による開口率が85〜98%の側面を有する筒体26をプラスチック容器7の口部7bに挿入して、プラスチック容器7の口部7bの内壁面に筒体26を接近させた状態で配置する。以上の操作により、真空チャンバ6にプラスチック容器7が収容された状態となる。このとき、プラスチック容器7の開口部7aに原料ガス供給管9が挿入された状態となっている。
次いでベントを閉じたのち、排気ポンプ22を作動させ、真空バルブ21を開とすることにより、真空チャンバ6内の空気が排気される。そして真空チャンバ6内が必要な圧力、例えば5Paに到達するまで減圧される。これは、5Paを超える真空度で良いとすると容器内部ガスの不純物が多くなり過ぎるためである。
その後、原料ガス発生源16からマスフローコントローラー15によって流量制御されて送られた原料ガス(例えば、アセチレンガス)をプラスチック容器7の内部に向けて吹き出し口9aから吹き出させる。この原料ガスの供給量は、例えば500ml容量の容器を用いる場合、20〜200ml/minが好ましい。原料ガスの濃度が一定となり、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって所定の成膜圧力、例えば5〜25Paで安定させる。
高周波供給電源12を動作させることによりマッチングボックス13を介してステンレスで作製された原料ガス供給管9と外部電極3との間に高周波電圧が印加され、プラスチック容器7内に原料ガス系プラズマが発生する。このとき、マッチングボックス13は、原料ガス供給管9と外部電極3のインピーダンスに、インダクタンスL、キャパシタンスCによって合わせている。これによって、プラスチック容器7の内表面にDLC膜が形成される。なお、高周波供給電源12の出力(例えば13.56MHz)は、500ml容器の場合、おおよそ200〜1000Wである。
高周波供給電源12からの高周波出力を停止し、さらに原料ガスの供給を停止する。この後、真空チャンバ6内の残留ガスを排気ポンプ22によって排気する。その後、真空バルブ21を閉じ、排気ポンプ22を停止する。この後、ベント(不図示)を開いて真空チャンバ6内を大気開放し、成膜済みのプラスチック容器7を取り出す。新たなプラスチック容器7に対して前述した成膜方法を繰り返すことにより、次のプラスチック容器内にDLC膜が成膜される。DLC膜の膜厚は、胴部平均で10〜80nmとなるように形成する。
次に、マイクロ波プラズマCVD法によりガスバリア成膜することを特徴とする第2形態に係る成膜装置及び口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法について説明する。第2形態に係る口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法は、孔面積が0.2〜2.0mm2の開孔が複数設けられた側面を有する筒体をプラスチック容器の口部に挿入して、プラスチック容器の口部の内壁面に筒体を接近させた状態で配置した後、プラスチック容器の内部に供給した原料ガスをマイクロ波によりプラズマ化して、プラスチック容器の内表面全体にプラズマCVD法によりガスバリア薄膜を成膜することを特徴とする。
(1)
酸素透過度
この容器の酸素透過度は、Modern Control社製 Oxtran 2/20を用いて、23℃、90%RHの条件にて測定し、窒素ガス置換開始から20時間後の測定値を記載した。
(2)膜厚
DLCの膜厚は、DLC膜の膜厚は、Veeco社DEKTAK3を用いて測定した。
(3)着色度
プラスチック容器の色の評価は着色度b*値を指標とした。b*値は、JIS K 7105−1981の色差であり、三刺激値X,Y,Zから式(数1)で求まる。
日立製U-3500形自記分光光度計に同社製60Φ積分球付属装置(赤外可視近赤外用)を取り付けたものを用いた。検知器としては、超高感度光電子増倍管(R928:紫外可視用)と冷却型PbS(近赤外域用)を用いている。測定波長は、240nmから840nmの範囲で透過率を測定した。PET容器の透過率を測定することにより、DLC膜のみの透過率測定を算出することができるが、本実施例のb*値は、PET容器の吸収率も含めた形で算出したものをそのまま示している。なお、本発明におけるb*と目視による相関はおおよそ表1に示す通りである。未処理のPET容器のb*値は0.6〜1.0の範囲内にある。また、b*値が2以下のDLC膜は無色透明であると言え、b*値が4以下のDLC膜は肉眼では色が判別できる程度の極めて薄い着色となる。表2にb*値の差(Δb*値)と目視によるおおよその相関を示す。Δb*値により、着色の部位による差異が数値化できる。
真空チャンバ内の到達真空度を2.2Paとした後、原料ガスとしてアセチレンを80sccmで原料ガス供給管9の吹き出し口9aからPET容器の内部に吹き出させた。ガス吹き出し口のPET容器の底からの高さを30mmとした。このとき圧力は18.2Paで安定させた。13.56MHzの高周波を出力600W、2秒間供給した。成膜圧力6.6Paとした。筒体26は配置しなかった。PET容器の底から50mm高さでの平均膜厚は25nm、口部の内壁での膜厚は60nmであった。
PET容器の口部の内壁面にポリイミド製耐熱テープを貼り付けてマスキングをした。このPET容器に試験1と同条件でDLC膜の成膜を行なった。なお、筒体26は配置しなかった。成膜した後、耐熱テープを剥がした。PET容器の底から50mm高さでの平均膜厚は25nm、口部の内壁での膜厚は0nmであった。
開口幅1.0mm、メッシュ線径0.1mm、開口率91%の網目状構造を有する金属製筒体を準備した。開孔は、大きさが1.0×1.0mmで、開孔の形状は矩形とした。筒体の長さは5cmとした。筒体の外表面と口部の内壁面との間隔を1mmとした。即ち、口部の内径は筒体の外径よりも2mm大きくなるように設定した。筒体の上端が口部の上端から10mm上方に突出し、また、筒体の下端が口部の下端から20mm下方に位置するように筒体を配置した。そして、真空チャンバ内の到達真空度を2.2Paとした後、原料ガスとしてアセチレンを80sccmで原料ガス供給管9の吹き出し口9aからPET容器の内部に吹き出させた。ガス吹き出し口のPET容器の底からの高さを30mmとした。このとき圧力は18.2Paで安定させた。13.56MHzの高周波を出力600W、2秒間供給した。成膜圧力6.6Paとした。PET容器の底から50mm高さでの平均膜厚は25nm、口部の内壁での膜厚は25nmであった。
開口幅1.0mm、メッシュ線径0.05mm、開口率95%の網目状構造を有する樹脂製筒体を準備した。開孔は、大きさが1.0×1.0mmで、開孔の形状は矩形とした。それ以外は試験3と同一の条件とした。PET容器の底から50mm高さでの平均膜厚は25nm、口部の内壁での膜厚は25nmであった。
開口幅0.4mm、メッシュ線径0.1mm、開口率80%の網目状構造を有する筒体を準備した。開孔は、大きさが0.4×0.4mmで、開孔の形状は矩形とした。それ以外は試験3と同一の条件とした。PET容器の底から50mm高さでの平均膜厚は25nm、口部の内壁での膜厚は45nmであった。
2,下部外部電極
3,外部電極
4,絶縁部材
5,蓋体
6,60,真空チャンバ
7,プラスチック容器
7a,プラスチック容器の開口部
7b,プラスチック容器の口部
8,O−リング
9,原料ガス供給管
9a,原料ガス供給管の吹き出し口
12,高周波供給電源
13,マッチングボックス
15,マスフローコントローラー
16,原料ガス発生源
17,貫通孔
21,53,真空バルブ
22,54,排気ポンプ
23,排気系統
25,空間
26,筒体
26a,開孔を設けた領域
26b,開孔を設けない領域
27a,筒体の主軸方向
27b,前記筒体の主軸方向に直交する方向
28,開孔部分
30,原料ガス供給手段
40,プラズマ発生手段
51,下部チャンバ
52,石英管
55,58,管
56,マイクロ波供給電源
57,プランジャスクルリュー
59,調整プランジャ
100,200,ガスバリア性プラスチック容器の製造装置
Claims (9)
- 孔面積が0.2〜2.0mm2の開孔が複数設けられた側面を有する筒体をプラスチック容器の口部に挿入して、前記プラスチック容器の口部の内壁面に前記筒体を接近させた状態で配置した後、前記プラスチック容器の内部に供給した原料ガスをプラズマ化して、前記プラスチック容器の内表面全体にプラズマCVD法によりガスバリア薄膜を成膜することを特徴とする口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 前記筒体の側面のうち前記開孔を設けた領域において、前記筒体の主軸方向又は該主軸方向に直交する方向の少なくともいずれか一方の方向での、全長に対する開孔部分を横切る長さの合計の割合で定義される開口率が85〜98%であることを特徴とする請求項1に記載の口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 開孔が複数設けられた側面を有する筒体の該側面のうち前記開孔を設けた領域において、前記筒体の主軸方向又は該主軸方向に直交する方向の少なくともいずれか一方の方向での、全長に対する開孔部分を横切る長さの合計の割合で定義される開口率が85〜98%である前記筒体をプラスチック容器の口部に挿入して、前記プラスチック容器の口部の内壁面に前記筒体を接近させた状態で配置した後、前記プラスチック容器の内部に供給した原料ガスをプラズマ化して、前記プラスチック容器の内表面全体にプラズマCVD法によりガスバリア薄膜を成膜することを特徴とする口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 前記筒体の側面は、網目状構造に形成されていることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 前記筒体の側面と前記プラスチック容器の口部の内壁面との間隔が1〜2mmであることを特徴とする請求項1、2、3又は4に記載の口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 前記筒体は、絶縁体で形成されていることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5に記載の口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 前記原料ガスは、マイクロ波又は高周波によりプラズマ化されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6に記載の口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 前記プラスチック容器の口部のJIS K 7105−1981に基づく着色度b*値と前記プラスチック容器の胴部のb*値との差を±2以内とすることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7に記載の口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器の製造方法。
- 孔面積が0.2〜2.0mm2の開孔が複数設けられた側面を有する筒体をプラスチック容器の口部に挿入して、前記プラスチック容器の口部の内壁面に前記筒体を接近させた状態で配置した後、前記プラスチック容器の内部に供給した原料ガスをプラズマ化して、前記プラスチック容器の内表面全体にプラズマCVD法によりガスバリア薄膜を成膜した口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器であって、
前記口部のJIS K 7105−1981に基づく着色度b*値が4以下で、且つ、前記口部での酸素ガス透過率が未コーティングプラスチック容器の口部での酸素透過率の二分の一以下であることを特徴とする口部着色が低減されたガスバリア性プラスチック容器。
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