JP3123979U

JP3123979U - 成膜装置

Info

Publication number: JP3123979U
Application number: JP2006003836U
Authority: JP
Inventors: 繁信岡田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2016-05-22

Abstract

【課題】構成が簡単な成膜装置で、プラスチック容器の内面へＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜のコーティングをする。
【解決手段】排気手段、原料ガス供給手段、グロー放電を生起する手段等を備えたプラスチック容器へのＤＬＣコーティング成膜装置において、閉塞蓋を対向電極（アース電極１）として機能させ、かつ前記閉塞蓋に設けた排気口１ａより真空排気し、前記閉塞蓋内に原料ガス導入孔１ｂを設け、該原料ガス導入孔１ｂを用いて流量が制御された原料ガスを真空チャンバ７に導入する構成とする。
【選択図】図１

Description

この考案は、発酵型炭酸飲料又は果汁飲料などを入れるプラスチック容器のガスバリア性向上のため、プラスチック容器の内面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜をコーティングする成膜装置に関する。

発酵型炭酸飲料又は果汁飲料などを入れるプラスチック容器としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）ボトルが多用されている。以下、ＰＥＴボトル内面へのＤＬＣ膜のコーティングについて説明する。

図３は、ＰＥＴボトル６の内面へＤＬＣ膜を成膜する従来の装置を示す図である。真空チャンバ７は、真空チャンバ７を上方から閉塞する蓋部２１と、ＲＦ電極５と蓋部２１を電気的に絶縁する絶縁部２と、ＲＦ電極５として機能する上ＲＦ電極３及び下ＲＦ電極４で構成され、密封されている。被処理物であるＰＥＴボトル６が格納された前記真空チャンバ７は、蓋部２１を介して排気装置１０により排気される。原料ガス源１１内の原料ガスは、流量制御装置１２を通り、内部電極２２の一端に入り、該内部電極２２の他の一端、ガス吹き出し口２２ａよりＰＥＴボトル６内に導入される。この時の真空チャンバ７内の圧力は、例えば１〜１００Ｐａ程度とする。ＲＦ電源８で発生する高周波電力は、マッチングＢＯＸ９を介してＲＦ電極５と内部電極２２で構成される対向電極に供給され、グロー放電を生起し、ＰＥＴボトル６の内面へＤＬＣ膜をコーティングする。なお、ＲＦ電極５は、上ＲＦ電極３及び下ＲＦ電極４で構成され、内部電極２２は、蓋部２１に保持されている。

ホット充填を行ってもガスバリア性が劣化しない２層構造のＤＬＣ膜をコーティングしたプラスチック容器を簡単に且つ短時間に製造する方法として、プラスチック容器内部を設定到達圧力まで排気する真空排気工程、排気を継続しながら容器内部に原料ガスをガス流量制御手段にて一定流量供給開始し、容器の内圧を設定成膜圧力以上に上昇させてさらに排気の継続に伴い設定成膜圧力まで再び減圧させる間に一定出力のプラズマ発生用エネルギーを供給して原料ガスをプラズマ化させて容器内表面に水素原子高含有で傾斜組成のＤＬＣ膜を第１層として形成する第１層成膜工程、原料ガスをプラズマ化させたままの状態で設定成膜圧力を保持しながら第１層上に水素原子低含有で一定組成のＤＬＣ膜を第２層として形成する第２層成膜工程、とを有する。（例えば特許文献１参照）
特開２００４−１６８３５９号公報

ＰＥＴボトル６を格納するＲＦ電極５とＰＥＴボトル６に挿入された内部電極２２があり、両者の電気的絶縁が必要である。また、蓋部２１に保持される内部電極２２の保持機構が必要である。これら複雑な構成を簡単な構成とする。

本考案は上記課題を解決するために、内面に成膜する容器と、この容器を包囲するとともに成膜のためのＲＦ電極を構成する包囲体と、この包囲体を絶縁板を介して閉塞する閉塞蓋と、この閉塞蓋に穿設された排気口を介して包囲体内を真空排気する排気手段と、前記閉塞蓋に形成された流入路を介して成膜用の原料ガスを供給するガス供給手段とを備え、前記ＲＦ電極に対してアース電極を対置させて容器内面を成膜する装置において、前記閉塞蓋をアース電極として構成した。

本考案によれば、簡単な構成の成膜装置で、プラスチック容器へのＤＬＣ膜のコーティングをすることができ、安価でガスバリア性の良好なプラスチック容器を製造できるという効果がある。また、構成が簡単な成膜装置は、メンテナンスが容易にできるという効果が期待できる。

成膜装置を構成するグロー放電を生起する手段は、高価なマイクロ波電源ではなく、高周波電源で構成される。

以下、本考案の実施例を説明する。図１は本考案のＰＥＴボトル６の内面へＤＬＣ膜を成膜する装置を示す図である。図２は本考案の成膜装置で成膜された膜のラマン分光データである。図１において、１はアース電極であり対向電極及び閉塞蓋として機能し、排気口１ａと原料ガス導入孔１ｂを有し、接地されている。２は絶縁部でありアース電極１と上ＲＦ電極３とを電気的に絶縁する。上ＲＦ電極３と下ＲＦ電極４は電気的に接続されＲＦ電極５を構成し、アース電極１の対向電極およびＰＥＴボトル６の包囲体として機能する。ＰＥＴボトル６は、上ＲＦ電極３と下ＲＦ電極４を分離して格納され、ＤＬＣ膜がコーティングされる。７は真空チャンバであり、アース電極１、絶縁部２及びＲＦ電極５によりＯリングを介して密閉されている空間である。８はＲＦ電源であり、高周波電力を発生する電源で、その周波数は例えば工業用周波数の１３．５６ＭＨｚである。９はマッチングＢＯＸであり、ＲＦ電極５とアース電極１間の放電時の反射電力が最も少なくなるように内包するインダクタンスＬ、キャパシタンスＣにより調整される。

なお、ＲＦ電極５には負のバイアス電圧、例えば−２００〜−５００Ｖが印加される（図示しない）。１０は排気装置であり、ターボ分子ポンプとロータリーポンプで構成され、アース電極１の排気口１ａを通して真空チャンバ７内の気体を排気する。１１は原料ガス源であり、炭化水素ガス、例えば、メタンＣＨ_４あるいはエチレンＣ_２Ｈ_４などが使われる。１２は流量制御装置であり、マスフローコントローラなどで構成される。流量が制御された原料ガスは、アース電極１内に設けられた原料ガス導入孔１ｂを通して真空チャンバ７内に導入される。

本考案は以上の構成であるから、以下に説明する方法でＰＥＴボトル６内にＤＬＣ膜のコーティングをすることができる。
排気装置１０を停止させ、原料ガスの流量が０の状態で、真空チャンバ７内を大気圧とし、上ＲＦ電極３から下ＲＦ電極４を取り外し、ＰＥＴボトル６を挿入後、下ＲＦ電極４を上ＲＦ電極３に装着し排気装置１０を作動させ真空チャンバ７内の気体を排気する。
不純物を除去するために到達真空度、例えば１０^-3〜１０^-4Ｐａ程度まで排気後、排気装置１０を継続作動させつつ原料ガスの流量を流量制御装置１２で調整し、ＤＬＣ膜の成膜に適した圧力、例えば、１〜１００Ｐａにする。次に、ＲＦ電源８を作動させ、高周波電力をアース電極１とＲＦ電極５の間に供給し、グロー放電を生起させると、原料ガスがプラズマ化され、ＰＥＴボトル６の内側にＤＬＣ膜がコーティングされる。この際、ＲＦ電極５は−２００〜−５００Ｖのバイアス電圧が印加されるようにＲＦパワーを調整する。

本考案の成膜装置で成膜された膜の一例についてラマン分光データを測定した結果、図２に示すように、ＤＬＣ膜特有のピークが得られた。すなわち、測定されたラマンスペクトルをピーク分離して、１５８０ｃｍ−１付近のＧ（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）ピークと１３５０ｃｍ−１付近のＤ（ＤｉｓｏｒｄｅｒｏｆＧｒａｐｈｉｔｅ）ピークが確認された。また、Ｄ，Ｇピークの強度比Ｈｅｉｇｈｔ（Ｄ／Ｇ）は０．３４５、Ｄ，Ｇピークの面積比Ａｒｅａ（Ｄ／Ｇ）は０．６２４であった。

図１に示す実施例においては、被処理物としてＰＥＴボトル６を例に挙げて説明しているが、他のプラスチック容器、ガラス容器、プラスチックシートあるいは、耐摩耗性や低摩擦性を必要とする工具、金型などにおいても本考案は適用可能であり装置は図示例に限定されない。
図示例ではＲＦ電極５を上下２つに分離してＰＥＴボトル６を格納する構造になっているが、ＲＦ電極５を一体構造とし上部を広口として絶縁部２から分離し、ＲＦ電極５の上部からＰＥＴボトル６を格納する構造とすることができる。また、図示例では、原料ガスがアース電極１内に設けられた原料ガス導入孔１ｂを通して真空チャンバ７内に導入されるが、アース電極１の上下方向に、アース電極１の厚さ程度の長さのパイプを貫通させ、該パイプを通して原料ガスを真空チャンバ７内に導入する構造とすることができる。本考案はこれら変形例を包含する。

この考案は、発酵型炭酸飲料又は果汁飲料などを入れるプラスチック容器のガスバリア性向上のため、プラスチック容器の内面にＤＬＣ膜をコーティングする成膜装置に関する。

本考案のＰＥＴボトル内面へＤＬＣ膜を成膜する装置を示す図である。本考案の成膜装置で成膜された膜のラマン分光データである。ＰＥＴボトル内面へＤＬＣ膜を成膜する従来の装置を示す図である。

符号の説明

１アース電極
１ａ排気口
１ｂ原料ガス導入孔
２絶縁部
３上ＲＦ電極
４下ＲＦ電極
５ＲＦ電極
６ＰＥＴボトル
７真空チャンバ
８ＲＦ電源
９マッチングＢＯＸ
１０排気装置
１１原料ガス源
１２流量制御装置
２１蓋部
２２内部電極
２２ａガス吹き出し口

Claims

成膜のためのＲＦ電極を有し、内面を成膜するための容器を包囲する包囲体と、この包囲体を絶縁板を介して閉塞する閉塞蓋と、この閉塞蓋に穿設された排気口を介して包囲体内を真空排気する排気手段と、前記閉塞蓋に形成された流入路を介して成膜用の原料ガスを供給するガス供給手段とを備え、前記ＲＦ電極に対してアース電極を対置させて容器内面を成膜する装置において、前記閉塞蓋をアース電極として構成したことを特徴とする成膜装置。
容器がＰＥＴボトルであることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
原料ガスがダイヤモンドライクカーボン成膜用のガスであることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。