JP4279127B2 - Gas barrier thin film coated plastic container manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

Gas barrier thin film coated plastic container manufacturing apparatus and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

本発明は外表面を非晶質炭化水素膜等のガスバリア性薄膜でコーティングしたプラスチック容器の製造装置及びその容器の製造方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for manufacturing a plastic container whose outer surface is coated with a gas barrier thin film such as an amorphous hydrocarbon film and a method for manufacturing the container.

プラスチック容器のガスバリア性を向上させる技術として、プラスチック容器の内壁面に水素化非晶質炭素膜(以下、DLC(Diamond Like Carbon)という)をコーティングする方法があり、それについて炭素膜コーティングプラスチック容器の製造装置及びその製造方法に関する技術が開示されている(例えば特許文献1を参照。)。   As a technique for improving the gas barrier property of a plastic container, there is a method of coating a hydrogenated amorphous carbon film (hereinafter referred to as DLC (Diamond Like Carbon)) on the inner wall surface of the plastic container. A technique relating to a manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof has been disclosed (see, for example, Patent Document 1).

DLC薄膜は、酸素ガス、二酸化炭素ガス等のガスバリア性に優れており、またフレーバー成分や各種化学成分のプラスチックへの吸着を防止するとともにプラスチック中の異物、不純物の内容物への溶出を防止する点において優れている。特に繰り返し洗浄して使用するプラスチック容器への利用に適している。   The DLC thin film has excellent gas barrier properties such as oxygen gas and carbon dioxide gas, and also prevents the adsorption of flavor components and various chemical components to the plastic and the elution of foreign materials and impurities in the plastic into the contents. Excellent in terms. It is particularly suitable for use in plastic containers that are washed repeatedly.

しかし飲料容器においては今のところ、プラスチック容器を繰り返して使用しない、いわゆる使い捨て(ワンウェイ)容器として使用する場合が、特にその消費者への便利性から、一般的である。   However, at present, in the case of a beverage container, the case where it is used as a so-called disposable (one-way) container in which a plastic container is not used repeatedly is particularly popular because of its convenience to consumers.

この場合にあっても、酸素に敏感な飲料では、相当のガスバリア性が必要とされるため、飲料用プラスチック容器として一般的なPET(ポリエチレンテレフタレート樹脂)ボトルでは不充分であるとされる場合がある。この場合、前述のDLCコーティングボトルやガスバリア性に優れた樹脂をPET樹脂の間にサンドウィッチする多層ボトル等のガスバリア性向上を目的としたボトルの技術の開発、実用化が盛んに行われている。   Even in this case, a beverage sensitive to oxygen requires a considerable gas barrier property, so that a PET (polyethylene terephthalate resin) bottle as a plastic container for beverages may be insufficient. is there. In this case, development and practical application of bottle technologies aimed at improving gas barrier properties such as the aforementioned DLC coating bottles and multilayer bottles in which a resin excellent in gas barrier properties is sandwiched between PET resins are being actively carried out.

このなかでDLCコーティング技術は、その性能、コスト、リサイクル適性面からみて一歩先んじた技術とみられるが、DLC薄膜をプラスチック容器の外表面にコーティングすることによってもガスバリア性は得られ、しかも容器内表面に成膜する場合と比較して膜の品質管理や安全性評価にかかる作業費用を低減することができるので、容器内表面にDLC薄膜を成膜したボトルのみならず、外表面に成膜したボトルについても需要は大きい。   Among these, DLC coating technology seems to be one step ahead in terms of performance, cost, and recyclability, but gas barrier properties can also be obtained by coating the outer surface of a plastic container with DLC thin film, and the inner surface of the container. Compared with the case where the film is formed, the work cost for film quality control and safety evaluation can be reduced. Therefore, the film is formed on the outer surface as well as the bottle formed with the DLC thin film on the inner surface of the container. There is also a great demand for bottles.

ところが、電磁波CVDを利用してDLC薄膜をPETボトル外表面に形成する場合、内部電極をコーティングしようとする基材表面(ボトル外表面)の反対側(ボトル内表面側)に、基材表面から数ミリ以内の距離で設置しないと良質な膜質と密着性が得られないため、ボトルのように口部の開口径よりも胴部の内径が大きくなっている形状ではそのような電極を中に入れることは困難である。   However, when the DLC thin film is formed on the outer surface of the PET bottle using electromagnetic CVD, the surface of the base material is opposite to the surface of the base material (the outer surface of the bottle) to be coated with the internal electrode. If it is not installed within a few millimeters, good film quality and adhesion cannot be obtained, so in the case of a shape in which the inner diameter of the body is larger than the opening diameter of the mouth, such as a bottle, such an electrode is placed inside It is difficult to put in.

このような状況において、容器外表面にガスバリア性薄膜をコーティングする技術はいくつか開示されている。容器外表面に酸化ケイ素薄膜をコーティングする方法(例えば特許文献2、特許文献3を参照。)は、容器外表面に強固なガスバリア性薄膜をつけることができず、ガスバリア性改善は数倍程度である。またマイクロウェーブCVDによりDLCをボトルの内表面、外表面にコーティングしうる方法(例えば特許文献4を参照。)は、ボトル外表面のDLCが選択的に蒸着するかどうかは定かではない。   In such a situation, several techniques for coating a gas barrier thin film on the outer surface of a container have been disclosed. The method of coating the outer surface of the container with a silicon oxide thin film (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3) cannot provide a strong gas barrier thin film on the outer surface of the container, and the gas barrier property can be improved by several times. is there. Moreover, it is not certain whether the DLC on the outer surface of the bottle is selectively deposited by a method (see, for example, Patent Document 4) in which DLC can be coated on the inner surface and the outer surface of the bottle by microwave CVD.

特開平8−53117号公報JP-A-8-53117 US4478874号公報US4478874 WO98/40531号公報WO98 / 40531 WO99/49991号公報WO99 / 49991

本発明者らは、上記従来技術方法ではガスバリア性薄膜が本来の性能を充分発揮できる状態で容器表面に成膜されていないためガスバリア性が数倍程度しか向上していないと考えている。また、薄膜がプラスチックに成膜したとしても充分な自己バイアス電圧を印加した状態で成膜していないために密着強度が充分でなく、剥れやすくガスバリア性が向上しないと考えている。   The present inventors consider that the gas barrier property is improved only about several times because the gas barrier thin film is not formed on the surface of the container in a state where the original performance can be sufficiently exerted in the above prior art method. Further, even if a thin film is formed on plastic, it is not formed with a sufficient self-bias voltage applied, so that the adhesion strength is not sufficient, and it is considered that the gas barrier property is not improved due to easy peeling.

そこで本発明の目的は、プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を減圧プラズマCVD法で成膜するに際して、容器内に高周波電力の伝導媒体として電解液を充填し、容器の内空間内に容器内面形状と同一形状の電極を挿入したことと同様の役割をその電解液に担わせることで、薄膜がガスバリア性薄膜として機能するようにプラスチック容器の外表面に自己バイアス電圧を充分にかけうる成膜装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to fill a container with an electrolyte as a high-frequency power conductive medium when forming a gas barrier thin film on the outer surface of a plastic container by a low pressure plasma CVD method, A film forming device that can sufficiently apply a self-bias voltage to the outer surface of a plastic container so that the thin film functions as a gas barrier thin film by causing the electrolyte to play the same role as inserting an electrode having the same shape as the shape Is to provide.

また本発明の目的は、上記減圧プラズマCVD法のみならず、常圧プラズマCVD法によっても容器内に電磁波電力の伝導媒体として電解液を充填し、プラスチック容器の外表面に自己バイアス電圧を充分にかけ、成膜した薄膜がガスバリア性薄膜として機能しうる成膜装置を提供することである。常圧プラズマCVD法によれば減圧工程が不要であり、1本のプラスチック容器に成膜するのに必要な時間を短縮することができるため生産性を向上させることができ、装置の真空系統に要する費用を低減することができる。   The object of the present invention is not only the above-mentioned low pressure plasma CVD method, but also an atmospheric pressure plasma CVD method, in which the container is filled with an electrolyte as a conductive medium for electromagnetic power, and a self-bias voltage is sufficiently applied to the outer surface of the plastic container. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus in which the formed thin film can function as a gas barrier thin film. The atmospheric pressure plasma CVD method does not require a depressurization step, and the time required for forming a film on one plastic container can be shortened, so that productivity can be improved and the vacuum system of the apparatus can be improved. Costs required can be reduced.

さらに本発明の目的は電解液の注入管と内部電極を兼用させることで、装置の少部品化を図るとともに口径の小さいプラスチック容器についても対応可能な装置を提供することである。   It is a further object of the present invention to provide an apparatus capable of coping with a plastic container having a small diameter while reducing the number of parts of the apparatus by combining an electrolyte injection tube and an internal electrode.

本発明はさらに口部には成膜せずに、ネックリングより下の部位にガスバリア性薄膜を成膜する装置を提供することである。口部は肉厚が大きいためプラスチック自体のガスバリア性が他の部位と比較して高いためガスバリア性薄膜の必要性が乏しく、またネックリングを境に成膜部分と非成膜部分とを分けたほうがボトルの美観が向上する。   Another object of the present invention is to provide an apparatus for forming a gas barrier thin film on a portion below the neck ring without forming a film on the mouth. Since the mouth has a large thickness, the gas barrier property of the plastic itself is higher than other parts, so there is little need for a gas barrier thin film, and the film-forming part and the non-film-forming part are separated from the neck ring. Better aesthetics of the bottle.

さらに本発明は、電解液をプラスチック容器に充填しようとする液体、例えばビール、ワイン、果汁飲料、お茶系飲料、炭酸飲料またはスポーツ飲料等の飲料で兼ねることで、内部電極と同様の役割をするプラズマ励起用電力伝導媒体として機能させるとともに飲料の充填工程を成膜工程に取り込み、同時に行なうことで、工程の省力化を可能とした製造装置を提供することである。   Furthermore, the present invention serves as an internal electrode by serving as a liquid such as beer, wine, fruit juice beverage, tea-based beverage, carbonated beverage or sports beverage, in which a plastic container is filled with an electrolytic solution. It is intended to provide a manufacturing apparatus capable of functioning as a plasma-exciting power conducting medium and incorporating a beverage filling process into a film forming process and simultaneously performing the process to save labor.

本発明は、ガスバリア性薄膜としてDLC薄膜、SiOx等の酸化珪素薄膜、若しくはC-Si-H系薄膜、C-Si-H-O系薄膜等の珪素含有DLC薄膜を成膜するための製造装置を提供することを目的とする。   The present invention relates to a manufacturing apparatus for forming a DLC thin film, a silicon oxide thin film such as SiOx, or a silicon-containing DLC thin film such as a C—Si—H thin film or a C—Si—H—O thin film as a gas barrier thin film. The purpose is to provide.

また、本発明は電解液中に浸漬される部分の内部電極の体積或いは電解液注入管の体積或いは電解液注入管を兼用する内部電極の体積を、ネックリング下のヘッドスペースとほぼ同体積とすることで、成膜時の電解液の液面をネックリング付近まで上昇させ、容器底部から液面上昇時高さまで容器に自己バイアス電圧を充分にかけて緻密なガスバリア性薄膜を成膜可能な装置を提供することを目的とする。   Further, according to the present invention, the volume of the internal electrode in the portion immersed in the electrolytic solution, the volume of the electrolytic solution injection tube, or the volume of the internal electrode also serving as the electrolytic solution injection tube is substantially the same volume as the head space under the neck ring. Thus, a device capable of forming a dense gas barrier thin film by raising the liquid level of the electrolyte during film formation to the vicinity of the neck ring and sufficiently applying a self-bias voltage to the container from the bottom of the container to the height when the liquid level is raised. The purpose is to provide.

本発明は、プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を成膜するに際して、容器内にプラズマ励起用電力の伝導媒体として電解液を充填し、容器の内空間内に容器内面形状と同一形状の電極を挿入した場合と同様の役割をその電解液に担わせることで、薄膜がガスバリア性薄膜として機能するようにプラスチック容器の外表面に自己バイアス電圧を充分にかけうる成膜方法を提供することである。このとき減圧プラズマCVD法による製膜方法及び常圧プラズマCVD法による製膜方法を提供する。特に減圧プラズマCVD法による成膜方法においては、プラスチック容器においてプリエバ(プリエバキュエーション、Pre−evacuation)工程、すなわち電解液を充填する際に酸素の混入を極力防止する充填方法を提供することを目的とする。従来、プリエバ工程はガラス壜への充填にしか適用できなかった技術である。   In the present invention, when a gas barrier thin film is formed on the outer surface of a plastic container, the container is filled with an electrolyte as a conductive medium for plasma excitation power, and an electrode having the same shape as the inner surface of the container is filled in the inner space of the container. By providing the electrolyte with the same role as the case of inserting a film, it is possible to provide a film forming method capable of sufficiently applying a self-bias voltage to the outer surface of the plastic container so that the thin film functions as a gas barrier thin film. . At this time, a film forming method by a low pressure plasma CVD method and a film forming method by an atmospheric pressure plasma CVD method are provided. In particular, in a film forming method using a low-pressure plasma CVD method, an object is to provide a pre-evacuation step in a plastic container, that is, a filling method that prevents contamination of oxygen as much as possible when filling an electrolytic solution. And Conventionally, the pre-evacuation process is a technique that can only be applied to filling a glass bottle.

本発明者らは、上記目的を達成し、高いガスバリア性を有するDLC薄膜等のガスバリア性薄膜の利点を生かすため鋭意研究した結果、プラスチックボトル内側において、ボトルに充填した電解液をボトル表面に近接した内部電極として擬似的に用いることができることを見出し、DLC薄膜等のガスバリア性薄膜をプラスチックボトルの外表面にコーティングする技術を発明するに至った。   As a result of diligent research to achieve the above-mentioned object and to make use of the advantages of a gas barrier thin film such as a DLC thin film having high gas barrier properties, the inventors have brought the electrolyte solution filled in the bottle close to the bottle surface inside the plastic bottle. As a result, the inventors have found that a technique for coating a gas bottle thin film such as a DLC thin film on the outer surface of a plastic bottle has been found.

すなわち本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置は、プラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体を収容可能な収容空間を有し、前記プラスチック容器の内空間に前記収容空間のガスが流入しないように前記プラスチック容器を収容保持する外部電極を兼ねた真空チャンバと、前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置されて前記プラスチック容器に電解液を充填する電解液注入管と、前記プラスチック容器に電解液を充填したときに該電解液に接触するように前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置される内部電極と、該内部電極又は前記外部電極に高周波電力を供給する高周波供給手段と、前記収容空間のうち前記プラスチック容器の外側を減圧する真空手段と、プラズマ化させてガスバリア性薄膜を前記プラスチック容器の外表面に形成させるための原料ガスを前記収容空間のうち前記プラスチック容器の外側に供給する原料ガス供給手段とを備えることを特徴とする。   That is, the apparatus for producing a gas barrier thin film coating container according to the present invention has a housing space that can accommodate almost the whole or the entire container except the mouth of the plastic container, and the gas in the housing space is contained in the inner space of the plastic container. A vacuum chamber that also serves as an external electrode that accommodates and holds the plastic container so as not to flow in, an electrolyte injection tube that is detachably disposed inside the plastic container and fills the plastic container with an electrolyte, and An internal electrode that is detachably disposed inside the plastic container so as to come into contact with the electrolytic solution when the plastic container is filled with the electrolytic solution, and a high-frequency supply that supplies high-frequency power to the internal electrode or the external electrode Means, vacuum means for depressurizing the outside of the plastic container in the housing space, and plasma to gas barrier properties Characterized in that it comprises a source gas supply means for supplying to the outside of the plastic container of the feed gas the accommodating space for forming a film on the outer surface of the plastic container.

また本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置は、プラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体をプラズマが発生する程度の隙間が空くように収容可能な収容空間を有し、前記プラスチック容器の内空間に前記収容空間のガスが流入しないように前記プラスチック容器を収容保持する外部電極を兼ねたチャンバと、前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置されて前記プラスチック容器に電解液を充填する電解液注入管と、前記プラスチック容器に電解液を充填したときに該電解液に接触するように前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置される内部電極と、該内部電極又は前記外部電極に電磁波電力を供給する電磁波供給手段と、大気圧下にてプラズマ化させてガスバリア性薄膜を前記プラスチック容器の外表面に形成させるための原料ガスを不活性ガスとともに前記収容空間のうち前記プラスチック容器の外側に供給する原料ガス供給手段とを備えることを特徴とする。このとき、前記収容空間内を、不活性ガスを含む原料ガスで置換するガス置換手段を設けることがより好ましい。   Further, the gas barrier thin film coating container manufacturing apparatus according to the present invention has a storage space that can be accommodated so that there is a gap enough to generate plasma in the entire container or the entire container excluding the mouth of the plastic container. A chamber that also serves as an external electrode that accommodates and holds the plastic container so that the gas in the housing space does not flow into the inner space of the plastic container, and is detachably disposed in the plastic container, and an electrolytic solution is provided in the plastic container. An electrolyte injection tube that fills the plastic container, an internal electrode that is detachably disposed in the plastic container so as to come into contact with the electrolyte when the plastic container is filled with the electrolyte, and the internal electrode or the Electromagnetic wave supplying means for supplying electromagnetic power to the external electrode, and plasma forming the gas barrier thin film by converting it into plasma under atmospheric pressure Characterized in that the raw material gas for forming the outer surface of the vessel with an inert gas and a source gas supply means for supplying to the outside of the plastic container of the accommodating space. At this time, it is more preferable to provide a gas replacement means for replacing the inside of the housing space with a source gas containing an inert gas.

ここで本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置では、前記内部電極は管形状であり、前記電解液注入管としても兼用されるものであることが好ましい。装置の省部品化を図るとともに口径の小さいプラスチック容器についても対応可能な装置を提供することができる。   Here, in the gas barrier thin film coating container manufacturing apparatus according to the present invention, it is preferable that the internal electrode has a tube shape and is also used as the electrolyte solution injection tube. It is possible to provide a device that can reduce the number of parts of the device and can cope with a plastic container having a small diameter.

また、本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置では、前記内部電極を貫設し且つプラスチック容器の口部を密封するノズルシールを設け、さらに前記真空チャンバ若しくは前記チャンバにて前記プラスチック容器を保持するに際して前記プラスチック容器のネックリングにおいて気密性を得るようにシールすることをことが好ましい。   In the gas barrier thin film coating container manufacturing apparatus according to the present invention, a nozzle seal that penetrates the internal electrode and seals the mouth of the plastic container is provided, and the plastic container is further disposed in the vacuum chamber or the chamber. When holding, it is preferable to seal the neck ring of the plastic container so as to obtain airtightness.

さらに、本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置では、前記電解液はプラスチック容器に充填しようとする液体を兼ねるとともに、前記内部電極又は前記外部電極にプラズマ励起用電力を印加したときにプラズマ励起用電力伝導媒体とすることが好ましい。   Furthermore, in the apparatus for manufacturing a gas barrier thin film coating container according to the present invention, the electrolyte also serves as a liquid to be filled in a plastic container, and plasma is applied when plasma excitation power is applied to the internal electrode or the external electrode. It is preferable to use a power conduction medium for excitation.

本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置では、前記電解液が、ビール、ワイン、果汁飲料、お茶系飲料、炭酸飲料またはスポーツ飲料のいずれかであることが好ましい。電解液をプラスチック容器に充填しようとする液体(飲料)で兼ねることで、内部電極と同様の役割をするプラズマ励起用電力伝導媒体として機能させるとともに飲料の充填工程を成膜工程に取り込み、同時に行なうことで、工程の省力化を可能とする。   In the apparatus for producing a gas barrier thin film coating container according to the present invention, it is preferable that the electrolytic solution is beer, wine, fruit juice beverage, tea-based beverage, carbonated beverage or sports beverage. By serving as a liquid (beverage) that fills the plastic container with the electrolytic solution, it functions as a plasma-exciting power conduction medium that plays the same role as the internal electrode, and at the same time incorporates the beverage filling process into the film forming process. This makes it possible to save labor in the process.

また本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置では、前記原料ガスは、炭素化合物を主成分とするガスであるか、或いは有機珪素化合物を主成分とするガスであるか、或いは炭素化合物と有機珪素化合物との混合ガスを主成分とするガスであることが好ましい。ガスバリア性薄膜としてDLC薄膜、SiOx等の酸化珪素薄膜、若しくはC-Si-H系薄膜、C-Si-H-O系薄膜等の珪素含有DLC薄膜に対応可能である。   In the apparatus for manufacturing a gas barrier thin film coating container according to the present invention, the source gas is a gas containing a carbon compound as a main component, a gas containing an organosilicon compound as a main component, or a carbon compound and A gas mainly composed of a mixed gas with an organosilicon compound is preferred. As the gas barrier thin film, a DLC thin film, a silicon oxide thin film such as SiOx, or a silicon-containing DLC thin film such as a C—Si—H-based thin film or a C—Si—H—O-based thin film can be used.

さらに本発明に係るガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置では、前記電解液中に浸漬される部分の前記内部電極の体積或いは前記電解液注入管の体積或いは請求項3記載の電解液注入管を兼用する内部電極の体積は、ネックリング下のヘッドスペースとほぼ同体積であることが好ましい。成膜時の電解液の液面を調整することにより、ネックリングまで均一な成膜を行なうことができる。   Furthermore, in the apparatus for manufacturing a gas barrier thin film coating container according to the present invention, the volume of the internal electrode or the volume of the electrolyte injection pipe in the portion immersed in the electrolyte or the electrolyte injection pipe according to claim 3 is also used. The volume of the internal electrode is preferably substantially the same as the head space under the neck ring. By adjusting the liquid level of the electrolytic solution during film formation, uniform film formation up to the neck ring can be performed.

本発明に係るガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法は、プラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体を、外部電極を兼ねた真空チャンバ内に、該真空チャンバ内から前記プラスチック容器の内空間にガスが流入しないように収容保持し、前記プラスチック容器に電解液を充填するとともに前記プラスチック容器の内部に内部電極を前記電解液に接触するように配置し、前記真空チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側を減圧空間として該減圧空間にガスバリア性薄膜の原料ガスを供給した後、前記内部電極又は前記外部電極に高周波電力を印加して前記原料ガスをプラズマ化させて、前記プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成させることを特徴とする。このとき、前記プラスチック容器に前記電解液を充填する前に、前記プラスチック容器内を真空排気し、さらに炭酸ガス又は窒素ガスを供給してガス置換して前記プラスチック容器内の残留酸素の除去を行ない、且つ前記プラスチック容器内を真空排気するときに前記プラスチック容器が潰れない程度に前記真空チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側が減圧状態であることが好ましい。プラスチック容器において電解液を充填する際に酸素の混入を極力防止するプリエバ工程を含む新たな充填方法となる。これにより、ガスバリア性薄膜を容器の外表面にコーティングすることとの相乗効果により、酸素に鋭敏な飲料をより長く保存することが可能となる。   The method for producing a gas barrier thin film-coated plastic container according to the present invention comprises that the whole or the entire container excluding the mouth of the plastic container is placed in a vacuum chamber that also serves as an external electrode, and the inside of the plastic container from the vacuum chamber. The plastic container is filled and held with an electrolyte so that gas does not flow into the space, and an internal electrode is disposed in the plastic container so as to contact the electrolyte, and the plastic in the vacuum chamber After supplying the raw material gas of the gas barrier thin film into the decompression space using the outside of the container as the decompression space, high frequency power is applied to the internal electrode or the external electrode to make the raw material gas into plasma, and the outside of the plastic container A gas barrier thin film is formed on the surface. At this time, before filling the plastic container with the electrolyte solution, the plastic container is evacuated and further carbon dioxide or nitrogen gas is supplied to replace the gas to remove residual oxygen in the plastic container. And it is preferable that the outside of the plastic container in the vacuum chamber is in a decompressed state so that the plastic container is not crushed when the inside of the plastic container is evacuated. This is a new filling method including a pre-evacuation process for preventing the mixing of oxygen as much as possible when filling the electrolytic solution in the plastic container. Thereby, it becomes possible to preserve | save a drink sensitive to oxygen for a long time by the synergistic effect with coating the outer surface of a container with a gas-barrier thin film.

また本発明に係るガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法は、外部電極を兼ねたチャンバ内にプラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体をプラズマが発生する程度の隙間が空き且つ該チャンバ内から前記プラスチック容器の内空間にガスが流入しないように収容保持し、前記プラスチック容器に電解液を充填するとともに前記電解液に接触するように前記プラスチック容器の内部に内部電極を配置し、前記チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側にガスバリア性薄膜の原料ガスを不活性ガスとともに供給し、前記内部電極又は前記外部電極に電磁波電力を印加して前記原料ガスを大気圧下でプラズマ化させて、前記プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成させることを特徴とする。このとき、前記チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側にガスバリア性薄膜の原料ガスを不活性ガスとともに供給して置換した後、前記内部電極又は前記外部電極に電磁波電力を印加して前記原料ガスを大気圧下でプラズマ化させて、前記プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成させることがより好ましい。   Further, the method for producing a gas barrier thin film coated plastic container according to the present invention includes a chamber that also serves as an external electrode, and a gap that allows plasma to be generated in the entire chamber or the entire container except for the mouth of the plastic container. Storing and holding gas so as not to flow into the inner space of the plastic container from the inside, filling the plastic container with an electrolytic solution and disposing an internal electrode inside the plastic container so as to contact the electrolytic solution, A source gas of a gas barrier thin film is supplied together with an inert gas to the outside of the plastic container in the chamber, and electromagnetic power is applied to the internal electrode or the external electrode so that the source gas is turned into plasma at atmospheric pressure. A gas barrier thin film is formed on the outer surface of the plastic container. At this time, after replacing the raw material gas of the gas barrier thin film together with an inert gas outside the plastic container in the chamber, electromagnetic wave power is applied to the internal electrode or the external electrode to supply the raw material gas. It is more preferable that the gas barrier thin film is formed on the outer surface of the plastic container by converting it into plasma under atmospheric pressure.

本発明に係る成膜装置は、プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を成膜するに際して、容器内に高周波電力等の電磁波電力の伝導媒体として電解液を充填し、容器の内空間内に容器内面形状と同一形状の電極を挿入したことと同様の役割をその電解液に担わせることで、プラスチック容器の外表面に自己バイアス電圧を充分にかけうるものであり、成膜した薄膜をガスバリア性薄膜として機能させることができた。成膜は、減圧プラズマCVD法のみならず、常圧プラズマCVD法によっても同様の原理により行なうことができる。特に常圧プラズマCVD法によれば減圧工程が不要であり、1本のプラスチック容器に成膜するのに必要な時間を短縮することができるため生産性を向上させることができ、装置の簡素化及び装置の真空系統に要する費用を低減することができる。   The film forming apparatus according to the present invention, when forming a gas barrier thin film on the outer surface of a plastic container, fills the container with an electrolytic solution as a conductive medium for electromagnetic power such as high-frequency power, and places the container in the inner space of the container By allowing the electrolyte to play the same role as inserting an electrode with the same shape as the inner surface shape, it is possible to sufficiently apply a self-bias voltage to the outer surface of the plastic container. Could function as. Film formation can be performed not only by a low pressure plasma CVD method but also by a normal pressure plasma CVD method according to the same principle. In particular, the atmospheric pressure plasma CVD method does not require a depressurization step, and the time required for forming a film on one plastic container can be shortened, so that productivity can be improved and the apparatus can be simplified. In addition, the cost required for the vacuum system of the apparatus can be reduced.

また、本発明に係るガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法は、プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を成膜するに際して、容器内にプラズマ励起用電力の伝導媒体として電解液を充填し、容器の内空間内に容器内面形状と同一形状の電極を挿入した場合と同様の役割をその電解液に担わせることで、薄膜がガスバリア性薄膜として機能するようにプラスチック容器の外表面に自己バイアス電圧を充分にかけることができる。   The method for manufacturing a gas barrier thin film-coated plastic container according to the present invention includes the steps of filling a container with an electrolyte as a conductive medium for plasma excitation power when forming a gas barrier thin film on the outer surface of the plastic container. Self-bias voltage is applied to the outer surface of the plastic container so that the thin film functions as a gas barrier thin film by causing the electrolyte to play the same role as when an electrode having the same shape as the inner surface of the container is inserted into the inner space of the container. Can be applied sufficiently.

以下本発明について実施形態、実施例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, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and examples, but the present invention is not limited to these descriptions.

(第1実施形態:減圧プラズマCVD法による製造装置)
図1に減圧プラズマCVD法によるガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造装置の一形態の概略構成図を示した。図1において真空チャンバについては断面概略図である。本実施形態の製造装置は、プラスチック容器1の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体を収容可能な収容空間15を有し、プラスチック容器1の内空間に収容空間15のガスが流入しないようにプラスチック容器1を収容保持する外部電極を兼ねた真空チャンバ16と、プラスチック容器1の内部に挿脱可能に配置されてプラスチック容器1に電解液を充填する電解液注入管3と、プラスチック容器1に電解液を充填したときに該電解液に接触するようにプラスチック容器1の内部に挿脱可能に配置される内部電極3(本図では電解液注入管3と兼用している形態を示した)と、内部電極3に高周波電力を供給する高周波供給手段7と真空チャンバ16の収容空間15のうちプラスチック容器1の外側を減圧する真空手段8と、プラズマ化させてガスバリア性薄膜をプラスチック容器1の外表面に形成させるための原料ガスを収容空間15のうちプラスチック容器1の外側に供給する原料ガス供給手段10とを備える。
(First embodiment: a manufacturing apparatus using a low pressure plasma CVD method)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an embodiment of an apparatus for producing a gas barrier thin film coated plastic container by a low pressure plasma CVD method. In FIG. 1, the vacuum chamber is a schematic sectional view. The manufacturing apparatus according to the present embodiment has an accommodation space 15 that can accommodate almost the entire container except the mouth of the plastic container 1 or the entire container so that the gas in the accommodation space 15 does not flow into the inner space of the plastic container 1. A vacuum chamber 16 that also serves as an external electrode that accommodates and holds the plastic container 1, an electrolyte injection pipe 3 that is detachably disposed inside the plastic container 1 and fills the plastic container 1 with an electrolyte, and a plastic container 1 An internal electrode 3 that is removably disposed inside the plastic container 1 so as to come into contact with the electrolytic solution when filled with the electrolytic solution (this figure shows a configuration also used as the electrolytic solution injection tube 3) A high-frequency supply means 7 for supplying high-frequency power to the internal electrode 3; a vacuum means 8 for depressurizing the outside of the plastic container 1 in the housing space 15 of the vacuum chamber 16; The gas barrier thin film and a raw material gas supply means 10 for supplying to the outside of the plastic container 1 out of the housing space 15 of the raw material gas for forming the outer surface of the plastic container 1.

真空チャンバ16は、導電体からなるチャンバ本体2とプラスチック容器を保持する蓋13により構成される。チャンバ本体2と蓋13との間にはOリング4が配置されており、気密性が確保されている。真空チャンバ16をチャンバ本体2と蓋13とにより構成することで、チャンバ本体2の開口部がプラスチック容器1を真空チャンバ16内に収容するための収容口となる。また真空チャンバは、真空減圧に耐えるだけの強度を持つ。さらに真空チャンバは、プラスチック容器の内空間とはボトル口部でのシールをもって完全に気密が保たれる必要がある。蓋13は導電体、絶縁体のいずれでも良く、プラスチック容器21のセッティングの容易化のため、密閉性を確保しつつ適宜分割可能としても良い。蓋13はプラスチック容器1の口部を気密状態で差し込んだ状態とできるように開口部が設けられ、容器口部とその開口部の間にはO‐リング4が配置される。ここで蓋を分割可能とすることで、図1のようにネックリング14の近傍において蓋13の開口部に容器が気密性良く嵌るようにしても良い。また、チャンバ本体2は、プラスチック容器のセッティングを容易化するため縦割り分割、横割り分割としても良く、接地されていることが好ましい。真空チャンバ16の内部には、プラスチック容器1の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体を収容可能な大きさの収容空間15が形成されており、成膜時にはこの収容空間にプラスチック容器が収容される。収容空間15の形状は図1の場合は円筒形状としたが、他の形状をとることもできる。また、収容空間15にはプラスチック容器を1本入れる場合のみならず、2本以上入れることができる空間としてもよい。いずれにしても、収容空間15の形状は、収容空間15内でプラスチック容器1の外側においてプラズマが発生できる形状であって、内部電極3に高周波電力を供給したときに容器の外表面の各箇所に適切な自己バイアス電圧をかけることができる形状であれば良い。但し、プラズマを発生させる空間は減圧空間となるため排気効率すなわち生産効率の観点からすれば必要以上に大きくする必要はない。図1には、口部を除いてプラスチック容器1を収容空間15に収容したが、これは口部の外表面にガスバリア性薄膜を成膜させないためである。このとき真空チャンバ16は蓋13にてプラスチック容器1を保持するが、プラスチック容器1のネックリング14においてO-リングで気密性を得るようにシールすることが好ましい。口部の外表面にガスバリア性薄膜を成膜する場合には、容器全体を収容空間15に収容する。このときは容器の内部にガスの混入がないように口部天面でシールする。   The vacuum chamber 16 includes a chamber body 2 made of a conductor and a lid 13 that holds a plastic container. An O-ring 4 is disposed between the chamber body 2 and the lid 13 to ensure airtightness. By configuring the vacuum chamber 16 with the chamber body 2 and the lid 13, the opening of the chamber body 2 serves as an accommodation port for accommodating the plastic container 1 in the vacuum chamber 16. The vacuum chamber is strong enough to withstand vacuum decompression. Furthermore, the vacuum chamber needs to be kept completely airtight with a seal at the bottle mouth from the inner space of the plastic container. The lid 13 may be either a conductor or an insulator, and for easy setting of the plastic container 21, the lid 13 may be appropriately divided while ensuring hermeticity. The lid 13 is provided with an opening so that the mouth of the plastic container 1 can be inserted in an airtight state, and an O-ring 4 is disposed between the container mouth and the opening. Here, by allowing the lid to be divided, the container may be fitted in the opening of the lid 13 in the vicinity of the neck ring 14 with good airtightness as shown in FIG. Further, the chamber body 2 may be divided vertically or horizontally to facilitate setting of the plastic container, and is preferably grounded. Inside the vacuum chamber 16, there is formed an accommodation space 15 having a size capable of accommodating almost the entire container except the mouth of the plastic container 1 or the entire container, and the plastic container is accommodated in this accommodation space during film formation. The In the case of FIG. 1, the shape of the accommodation space 15 is a cylindrical shape, but other shapes may be employed. Further, the housing space 15 may be a space that can contain not only one plastic container but also two or more. In any case, the shape of the storage space 15 is such that plasma can be generated outside the plastic container 1 in the storage space 15, and each location on the outer surface of the container when high frequency power is supplied to the internal electrode 3. Any shape can be used as long as an appropriate self-bias voltage can be applied. However, since the space for generating plasma is a decompressed space, it is not necessary to make it larger than necessary from the viewpoint of exhaust efficiency, that is, production efficiency. In FIG. 1, the plastic container 1 is accommodated in the accommodation space 15 except for the mouth portion, which is because a gas barrier thin film is not formed on the outer surface of the mouth portion. At this time, the vacuum chamber 16 holds the plastic container 1 with the lid 13, but it is preferable to seal the neck ring 14 of the plastic container 1 with an O-ring so as to obtain airtightness. When a gas barrier thin film is formed on the outer surface of the mouth, the entire container is accommodated in the accommodating space 15. At this time, the container is sealed with the top of the mouth so that no gas is mixed into the container.

電解液注入管3は、中空の管形状であり、プラスチック容器1の内部に挿脱可能に配置されてプラスチック容器1に電解液を充填するためのものである。電解液は電解液供給手段11から電解液注入管3に送られる。電解液注入管と内部電極は別々に設けてもよいが、図1のように電解液注入管3は、内部電極とを兼用することが好ましい。容器の口部の口径が小さい場合においても対応できるためであり、且つ装置の部品を減らすことができるからである。電解液注入管は内部電極と別々とする場合には導電体であっても非導電体であっても良い。兼用する場合にはステンレス管のような導電体とする。電解液注入管3の下端には電解液注入管3の内外を連通させる1つの電解液の吹き出し孔が形成されている。   The electrolyte solution injection tube 3 has a hollow tube shape and is detachably disposed inside the plastic container 1 to fill the plastic container 1 with the electrolyte solution. The electrolytic solution is sent from the electrolytic solution supply means 11 to the electrolytic solution injection tube 3. Although the electrolyte injection tube and the internal electrode may be provided separately, it is preferable that the electrolyte injection tube 3 also serves as the internal electrode as shown in FIG. This is because it is possible to cope with a case where the diameter of the mouth of the container is small, and the number of parts of the apparatus can be reduced. When the electrolyte injection tube is separated from the internal electrode, it may be a conductor or a non-conductor. In the case of sharing, a conductor such as a stainless steel tube is used. At the lower end of the electrolyte injection tube 3, one electrolyte solution blowout hole for communicating the inside and outside of the electrolyte injection tube 3 is formed.

内部電極3は、電解液を充填したボトルへ高周波電力を印加するため電解液中に接触するか、好ましくは差し込まれている必要がある。また内部電極3は、高周波供給手段7から高周波電力を供給される。製造装置は、内部電極と電解液注入管とを兼用する場合を含めて、内部電極3を貫設し且つプラスチック容器1の口部を密封するノズルシール5を設けることが好ましい。ここで、通常PETボトル充填には置換工程はなく、缶と同じ工程(ガッシング)によりガス置換を行なう。このとき、容器口部天面とノズルシール5とはシールされていることが好ましく、電解液充填時において、電解液の泡立ちを防止するために注入圧力と容器内圧力との差圧を調整する。また、ボトルが変形しないように外部の圧力と内部の圧力を調整しながら減圧する方法で空気が混入しないように電解液を注入しても良い。すなわち、プラスチック容器に電解液を充填する前に、プラスチック容器内を真空排気し、さらに炭酸ガス又は窒素ガスを供給してガス置換してプラスチック容器内の残留酸素の除去を行なう。このときプラスチック容器内を真空排気するときにプラスチック容器が潰れない程度に真空チャンバ内のうちプラスチック容器の外側が減圧状態であることが好ましい。このような充填方法は、電解液を充填する際に酸素の混入を極力防止するプリエバ工程を含む充填方法であるが、本発明により初めてプラスチック容器について適用可能とされたものである。ここで、ガスバリア性薄膜を容器の外表面にコーティングすることとの相乗効果が見込まれ、酸素に鋭敏な飲料をより長く保存することが可能となる。なお、プリエバ工程において、1回のガス置換を行なう場合の他、2回以上のガス置換を行っても良い。また、内部電極3の材質は、ステンレス(SUS)又はアルミニウムが好ましい。   The internal electrode 3 needs to be in contact with, or preferably inserted into, the electrolytic solution in order to apply high-frequency power to the bottle filled with the electrolytic solution. The internal electrode 3 is supplied with high frequency power from the high frequency supply means 7. The manufacturing apparatus preferably includes a nozzle seal 5 that penetrates the internal electrode 3 and seals the mouth of the plastic container 1, including the case where the internal electrode and the electrolyte solution injection tube are used together. Here, there is usually no replacement process for filling a PET bottle, and gas replacement is performed by the same process (gassing) as a can. At this time, it is preferable that the top surface of the container mouth and the nozzle seal 5 are sealed, and the pressure difference between the injection pressure and the pressure in the container is adjusted in order to prevent bubbling of the electrolyte when filling the electrolyte. . Further, the electrolytic solution may be injected so that air is not mixed by a method of reducing the pressure while adjusting the external pressure and the internal pressure so that the bottle is not deformed. That is, before filling the plastic container with the electrolytic solution, the plastic container is evacuated and further carbon dioxide gas or nitrogen gas is supplied to replace the gas to remove residual oxygen in the plastic container. At this time, it is preferable that the outside of the plastic container in the vacuum chamber is in a decompressed state so that the plastic container is not crushed when the plastic container is evacuated. Such a filling method is a filling method including a pre-evacuation process for preventing the mixing of oxygen as much as possible when filling the electrolytic solution. However, the filling method can be applied to a plastic container for the first time by the present invention. Here, a synergistic effect with the coating of the gas barrier thin film on the outer surface of the container is expected, and it becomes possible to store a drink sensitive to oxygen for a longer time. In the pre-evacuation process, two or more gas replacements may be performed in addition to the one gas replacement. The material of the internal electrode 3 is preferably stainless steel (SUS) or aluminum.

高周波供給手段7は、内部電極3に接続したマッチングボックス(不図示)とマッチングボックスに高周波を供給する高周波電源(不図示)とからなる。高周波電源の出力側にマッチングボックスが接続される。なお、高周波電源は接地されている。高周波電源は、グランド電位との間に高周波電圧を発生させ、これにより内部電極3とチャンバ本体2との間若しくは内部電極3と真空チャンバ16との間に高周波電圧が印加される。これにより、収容空間15のうちプラスチック容器1の外側で原料ガスをプラズマ化させる。高周波電源の周波数は、100kHz〜1000MHzであるが、例えば、工業用周波数である13.56MHzのものを使用する。   The high frequency supply means 7 includes a matching box (not shown) connected to the internal electrode 3 and a high frequency power source (not shown) for supplying a high frequency to the matching box. A matching box is connected to the output side of the high frequency power supply. The high frequency power source is grounded. The high-frequency power source generates a high-frequency voltage between the ground potential and the high-frequency voltage is applied between the internal electrode 3 and the chamber body 2 or between the internal electrode 3 and the vacuum chamber 16. As a result, the source gas is turned into plasma outside the plastic container 1 in the accommodation space 15. The frequency of the high-frequency power source is 100 kHz to 1000 MHz, and for example, an industrial frequency of 13.56 MHz is used.

ノズルシール5は排気手段9とつながっており、容器内部を減圧できるように容器口部天面にてO-リングで気密性を保つように接している。排気手段9は、上述したように電解液注入圧力と容器内圧力との差圧を調整するためのものである。   The nozzle seal 5 is connected to the exhaust means 9 and is in contact with the top of the container mouth so as to maintain airtightness with an O-ring so that the inside of the container can be decompressed. The exhaust means 9 is for adjusting the differential pressure between the electrolyte injection pressure and the container internal pressure as described above.

原料ガス供給手段10は、収容空間15のうちプラスチック容器1の外側に原料ガス発生源(不図示)から供給される原料ガスを導入する。原料ガス供給手段10は、原料ガス発生源(不図示)、マスフローコントローラー(不図示)、真空バルブ(不図示)の順に構成することが好ましく、真空バルブ(不図示)は蓋13と配管で接続される。なお、図1では蓋13に原料ガス供給手段10を接続したが、チャンバ本体2に接続しても良い。ただし、図1のようにチャンバ本体2にエアシリンダ6を設けて昇降機能を持たせた場合には固定可能な蓋13に原料ガス供給手段10を接続することが好ましい。   The source gas supply means 10 introduces source gas supplied from a source gas generation source (not shown) outside the plastic container 1 in the accommodation space 15. The source gas supply means 10 is preferably configured in the order of a source gas generation source (not shown), a mass flow controller (not shown), and a vacuum valve (not shown). The vacuum valve (not shown) is connected to the lid 13 by piping. Is done. In FIG. 1, the source gas supply means 10 is connected to the lid 13, but it may be connected to the chamber body 2. However, when the air cylinder 6 is provided in the chamber main body 2 as shown in FIG. 1 to provide an elevating function, it is preferable to connect the raw material gas supply means 10 to a fixable lid 13.

真空手段8は、収容空間15のうちプラスチック容器1の外側を排気するものであり、空気から原料ガスにガス置換し且つ減圧プラズマCVD法を行なうための減圧空間を形成するためのものである。真空引き時間の短縮のためには、狭い空気通路をつくらず排気コンダクタンスを高く維持することが好ましい。この減圧は、例えば、原料ガス導入前には5〜15Pa、成膜時には7〜22Paとする。   The vacuum means 8 evacuates the outside of the plastic container 1 in the housing space 15 and is used to form a decompression space for performing gas substitution from the air to the source gas and performing the decompression plasma CVD method. In order to shorten the evacuation time, it is preferable to maintain a high exhaust conductance without forming a narrow air passage. This reduced pressure is, for example, 5 to 15 Pa before introducing the source gas and 7 to 22 Pa at the time of film formation.

真空手段8と排気手段9は真空バルブ(不図示)と排気ポンプ(不図示)並びにこれらを接続する配管により形成される。   The vacuum means 8 and the exhaust means 9 are formed by a vacuum valve (not shown), an exhaust pump (not shown), and piping connecting them.

本発明において容器とは、蓋若しくは栓若しくはシールして使用する容器、またはそれらを使用せず開口状態で使用する容器を含む。開口部の大きさは内容物に応じて決める。プラスチック容器は、剛性を適度に有する所定の肉厚を有するプラスチック容器と剛性を有さないシート材により形成されたプラスチック容器を含む。また、リターナブル容器或いはワンウェイ容器のどちらであっても良い。   In the present invention, the container includes a container that is used with a lid, a stopper, or a seal, or a container that is used without being used. The size of the opening is determined according to the contents. The plastic container includes a plastic container having a predetermined thickness having moderate rigidity and a plastic container formed by a sheet material having no rigidity. Moreover, either a returnable container or a one-way container may be used.

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、ポリプロピレン樹脂(PP)、シクロオレフィンコポリマ樹脂(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、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、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、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、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。   Resin used when molding the plastic container of the present invention is polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin (PP), cycloolefin copolymer resin (COC, cyclic olefin) Copolymer), ionomer resin, poly-4-methylpentene-1 resin, polymethyl methacrylate resin, polystyrene resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, acrylonitrile resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyamide resin, Polyamideimide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, or tetrafluoroethylene resin, acrylonitrile-styrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin It can Shimesuru. Among these, PET is particularly preferable.

原料ガスとしては、炭素化合物を主成分とするガスであるか、或いは有機珪素化合物を主成分とするガスであるか、或いは炭素化合物と有機珪素化合物との混合ガスを主成分とするガスが好ましく、例えば次のものが例示できる。炭素化合物のうち炭化水素ガス等としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン類、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ブタジエン等のアルケン類、アセチレン等のアルキン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素類、シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロパラフィン類、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオレフィン類を使用することができる。また、炭化水素ガス以外にメチルアルコール、エチルアルコール等の含酸素炭素化合物ガス、メチルアミン、エチルアミン、アニリン等の含窒素炭化水素ガスを使用することもできる。また一酸化炭素、二酸化炭素を使用することもできる。さらに、これらのガス単独で使用しても良いが、これらを混合してもよく、さらにヘリウム、アルゴン等の希ガスと混合して用いても良い。不活性ガスのうち希ガスは、周期律表第0族の元素からなるガス類としてヘリウム、アルゴン、ネオン及びキセノン等が挙げられ、これは単独であってもまた2種以上混合して用いても良い。なお、この場合、窒素等を共存させて処理を行なっても構わない。   The source gas is preferably a gas mainly composed of a carbon compound, a gas mainly composed of an organosilicon compound, or a gas composed mainly of a mixed gas of a carbon compound and an organosilicon compound. For example, the following can be illustrated. Among the carbon compounds, examples of the hydrocarbon gas include alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane and hexane, alkenes such as ethylene, propylene, butene, pentene and butadiene, alkynes such as acetylene, and benzene. Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and naphthalene, cycloparaffins such as cyclopropane and cyclohexane, and cycloolefins such as cyclopentene and cyclohexene can be used. In addition to the hydrocarbon gas, oxygen-containing carbon compound gases such as methyl alcohol and ethyl alcohol, and nitrogen-containing hydrocarbon gases such as methylamine, ethylamine, and aniline may be used. Carbon monoxide and carbon dioxide can also be used. Further, these gases may be used alone, but they may be mixed, and further mixed with a rare gas such as helium or argon. Among inert gases, noble gases include helium, argon, neon, xenon, etc. as gases composed of Group 0 elements of the periodic table. These may be used alone or in combination of two or more. Also good. In this case, the treatment may be performed in the presence of nitrogen or the like.

また、DLC薄膜にかえて、原料ガスを有機珪素化合物ガス(シラン化合物等)もしくは有機珪素化合物ガスと炭素化合物ガスとの混合ガスにすることにより、酸化珪素薄膜や酸化珪素‐非晶質炭化水素複合膜とすることも可能である。SiOx等の酸化珪素系ガスバリア性薄膜を成膜する場合には有機珪素化合物を原料とする。また珪素含有DLC膜を成膜する場合にはSi含有炭化水素系ガスを使用するか、或いは炭素化合物ガスと有機珪素化合物ガスを混合して成膜する。有機珪素化合物としては、1、1、3、3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等の中から選択することができ、特に1、1、3、3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンが好ましい。ただし、これらに限定されるものではなくアミノシラン、シラザン等も用いることができる。なお、炭素化合物を主成分とするガス、有機珪素化合物を主成分とするガス或いはこれらの混合ガス等の原料ガスは、気体若しくは蒸気として用いることが好ましい。すなわち、炭素化合物又は有機珪素化合物がガス状であればそのまま搬送し、常温で液体であれば加熱し気化させて不活性ガスにより搬送するか或いは不活性ガスにてバブリングしてそれを搬送して用いる。さらに常温で固体のものは加熱し気化させて不活性ガスにより搬送して用いる。また、気化させるための原料物質は減圧状態において気化を促進させても良い。また酸素もしくは酸化力を有するガス(例えばNO、CO等)と混合したガス、又は上記混合ガスに不活性ガスであるヘリウム及び/又はアルゴンを混合したガス、もしくはこれに窒素、弗化炭素等を適宜加えることで原料ガスとすることもできる。 In addition, by replacing the DLC thin film with a raw material gas such as an organic silicon compound gas (such as a silane compound) or a mixed gas of an organic silicon compound gas and a carbon compound gas, a silicon oxide thin film or a silicon oxide-amorphous hydrocarbon is obtained. A composite membrane can also be used. When forming a silicon oxide gas barrier thin film such as SiOx, an organic silicon compound is used as a raw material. When a silicon-containing DLC film is formed, a Si-containing hydrocarbon-based gas is used, or a carbon compound gas and an organic silicon compound gas are mixed to form a film. Examples of organosilicon compounds include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethoxysilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, and propylsilane. , Phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane, etc. 1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, and octamethylcyclotetrasiloxane are preferred. However, it is not limited to these, Aminosilane, silazane, etc. can also be used. Note that a source gas such as a gas mainly containing a carbon compound, a gas mainly containing an organosilicon compound, or a mixed gas thereof is preferably used as a gas or a vapor. That is, if the carbon compound or organosilicon compound is in a gaseous state, it is transported as it is, and if it is liquid at room temperature, it is heated and vaporized and transported with an inert gas or bubbled with an inert gas and transported. Use. Further, a solid material at room temperature is heated and vaporized and conveyed by an inert gas. Moreover, the raw material for vaporization may promote vaporization in a reduced pressure state. Further, a gas mixed with oxygen or a gas having an oxidizing power (for example, N 2 O, CO 2, etc.), a gas obtained by mixing the above mixed gas with helium and / or argon as an inert gas, or nitrogen, fluoride A raw material gas can also be obtained by appropriately adding carbon or the like.

炭素化合物ガスを使用すると、DLC薄膜が成膜されるが、本実施形態におけるDLC膜とは、i−カーボン膜または水素化アモルファスカーボン膜(a−CH)ともよばれる炭素膜のことでSP結合を含んでいるアモルファスな炭素膜のことをいう。DLC膜は、硬質から軟質(ポリマーライク)までの膜質があり水素含有量は、0〜70atom%(原子%)くらいまでの範囲がある。 When a carbon compound gas is used, a DLC thin film is formed. In this embodiment, the DLC film is a carbon film called an i-carbon film or a hydrogenated amorphous carbon film (a-CH), which is an SP 3 bond. An amorphous carbon film containing The DLC film has a film quality ranging from hard to soft (polymer-like), and the hydrogen content ranges from about 0 to 70 atom% (atomic%).

本実施形態における電解液とは、内部電極3に高周波電力等の電磁波電力を印加したときに、電離状態にあり、プラズマ励起用電力、すなわち高周波電力をはじめとする電磁波電力の伝導媒体として機能するものである。電解液は、プラスチック容器に充填しようとする液体を兼ねることができ、実際のプラスチックボトル入り飲料生産工程においては、電解質溶液である飲料(水は、誘電率が約80と大きいため、電解質の電離度も大きく、ビール、ワイン、果汁飲料、炭酸飲料、お茶系飲料、スポーツ飲料等はいずれもプラズマ励起用電力の伝導媒体として有効に機能する。)を用いることにより、きわめて簡便に充填とコーティングを同時に行なうことが可能である。もちろん飲料充填の前に、前工程としてボトル中に電解液(食塩水等)を充填してコーティングすることも可能である。電解液が電磁波電力の伝導媒体として機能することにより、内部電極と電解液の組み合わせがプラスチック容器の内部に容器内面形状と同一形状の電極を配置したことと同等の電極機能を発揮して、プラスチック容器の外表面に負の自己バイアス電圧を充分に印加させることができる。この自己バイアス電圧によって、プラスチック容器の外表面にプラズマ化した原料ガスイオンが引き寄せられて衝突する、いわゆるスパッタリング効果が得られる。これによりプラスチックに薄膜が充分に密着するとともに、薄膜がガスバリア性薄膜として本来のガスバリア性を発揮する。   The electrolyte in the present embodiment is in an ionized state when electromagnetic power such as high-frequency power is applied to the internal electrode 3, and functions as a plasma excitation power, that is, a conductive medium for electromagnetic power including high-frequency power. Is. The electrolyte can also serve as a liquid to be filled in a plastic container. In an actual plastic bottled beverage production process, the electrolyte is a beverage (water has a large dielectric constant of about 80, so the ionization of the electrolyte Beer, wine, fruit juice drinks, carbonated drinks, tea drinks, sports drinks, etc. all function effectively as a conduction medium for plasma excitation power.) It can be done at the same time. Of course, before filling the beverage, it is also possible to fill the bottle with an electrolytic solution (such as saline) and coat it as a pre-process. Since the electrolyte functions as a conductive medium for electromagnetic power, the combination of the internal electrode and the electrolyte exhibits an electrode function equivalent to that of an electrode having the same shape as the inner surface of the plastic container. A negative self-bias voltage can be sufficiently applied to the outer surface of the container. By this self-bias voltage, a so-called sputtering effect is obtained in which source gas ions that have been converted into plasma are attracted and collide with the outer surface of the plastic container. Thereby, the thin film is sufficiently adhered to the plastic, and the thin film exhibits the original gas barrier property as a gas barrier thin film.

第1実施形態では、図1に示したように高周波供給手段7が内部電極3に高周波電力を供給する。しかし高周波供給手段7は、真空チャンバ16を兼ねている外部電極に高周波電力を供給する構成としてもよい。図4では、導電体であるチャンバ本体2に高周波供給手段7を接続した形態を示した。この場合、収容空間15とアース電位である容器外表面との間に電位差が生じていると考えられ、この電位差によりプラマ化した原料ガスが容器外表面に引き寄せられて、容器外表面にガスバリア性薄膜が成膜される。   In the first embodiment, the high frequency supply means 7 supplies high frequency power to the internal electrode 3 as shown in FIG. However, the high-frequency supply means 7 may be configured to supply high-frequency power to the external electrode that also serves as the vacuum chamber 16. In FIG. 4, the form which connected the high frequency supply means 7 to the chamber main body 2 which is a conductor was shown. In this case, it is considered that a potential difference is generated between the housing space 15 and the outer surface of the container which is the ground potential, and the source gas that has been formed into a plasma by the potential difference is attracted to the outer surface of the container, so A thin film is formed.

(第2実施形態:常圧プラズマCVD法による製造装置)
以上、図1に従って減圧プラズマCVD法での成膜装置の一形態を説明したが、本発明によればコーティングを、大気圧もしくは相当の低真空下(数分の1気圧程度)で行なうことも可能である。すなわち大気圧プラズマを電磁波の電圧印加により発生させ、原料ガスをプラズマ化してボトル外表面に蒸着させるか、ボトル内電解液電極と接地した外部電極の間に原料ガスとアルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスを入れて大気圧プラズマCVDでコーティングすることも可能である。ここで原料ガスに不活性ガスを混入させる目的は主として原料ガスの濃度調整である。この場合、第1の実施形態と比較して減圧工程が不要となるので量産時には生産効率が向上する。本実施形態は図2に示すように常圧プラズマCVD法に従う。図2に常圧プラズマCVD法によるガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造装置の一形態の概略構成図を示した。図2においてチャンバについては断面概略図である。本実施形態の製造装置は、プラスチック容器21の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体をプラズマが発生する程度の隙間が空くように収容可能な収容空間35を有し、プラスチック容器21の内空間に収容空間35のガスが流入しないようにプラスチック容器21を収容保持する外部電極を兼ねたチャンバ36と、プラスチック容器21の内部に挿脱可能に配置されてプラスチック容器21に電解液を充填する電解液注入管23と、プラスチック容器21に電解液を充填したときに該電解液に接触するようにプラスチック容器21の内部に挿脱可能に配置される内部電極23(図2においても電解液注入管と内部電極とを兼用した形態を示した)と、内部電極23に電磁波電力を供給する電磁波供給手段27と、大気圧下にてプラズマ化させてガスバリア性薄膜をプラスチック容器21の外表面に形成させるための原料ガスを不活性ガスとともに収容空間35のうちプラスチック容器21の外側に供給する原料ガス供給手段30とを備える。常圧プラズマの場合、プラスチック容器外表面とチャンバ内壁面との電極間距離は、プラズマが発生する程度の隙間が空いている必要がある。電極間距離が広すぎると放電が安定しない。例えば、放電の安定化のために電極間距離は、5mm以下好ましくは3mm以下とすることが望ましい。なお、外部電極とPETボトル表面との間には原料ガスを供給する必要があるためこれらは密着させない。また、より緻密な膜を作成するためには雰囲気のガス置換を行なうほうが望ましい。
(Second embodiment: Manufacturing apparatus using atmospheric pressure plasma CVD method)
As described above, one embodiment of the film forming apparatus using the low pressure plasma CVD method has been described with reference to FIG. 1. However, according to the present invention, the coating can be performed at atmospheric pressure or under a considerably low vacuum (about a fraction of atmospheric pressure). Is possible. In other words, atmospheric pressure plasma is generated by applying electromagnetic wave voltage, and the source gas is turned into plasma and deposited on the outer surface of the bottle, or between the electrolyte electrode in the bottle and the grounded external electrode, the source gas and argon gas, nitrogen gas, etc. It is also possible to coat by atmospheric pressure plasma CVD with an inert gas. Here, the purpose of mixing the inert gas into the source gas is mainly to adjust the concentration of the source gas. In this case, compared with the first embodiment, the depressurization step is not required, so that the production efficiency is improved during mass production. This embodiment follows the atmospheric pressure plasma CVD method as shown in FIG. FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of an embodiment of an apparatus for producing a gas barrier thin film coated plastic container by an atmospheric pressure plasma CVD method. In FIG. 2, the chamber is a schematic cross-sectional view. The manufacturing apparatus according to the present embodiment has an accommodation space 35 that can accommodate almost the whole of the container excluding the opening of the plastic container 21 or the entire container so that there is a gap enough to generate plasma, and the inner space of the plastic container 21. The chamber 36 also serving as an external electrode for housing and holding the plastic container 21 so that the gas in the housing space 35 does not flow into the chamber, and the electrolysis for filling the plastic container 21 with an electrolytic solution that is detachably disposed inside the plastic container 21. A liquid injection tube 23 and an internal electrode 23 that is detachably disposed in the plastic container 21 so as to come into contact with the electrolyte when the plastic container 21 is filled with the electrolyte (also shown in FIG. 2) And an electromagnetic wave supplying means 27 for supplying electromagnetic power to the internal electrode 23, and plasma generation under atmospheric pressure. The gas barrier thin film and a raw material gas supply means 30 for supplying outside the plastic container 21 of the feed gas accommodating space 35 with an inert gas for forming the outer surface of the plastic container 21. In the case of atmospheric pressure plasma, it is necessary that the distance between the electrodes on the outer surface of the plastic container and the inner wall surface of the chamber is such that a gap is generated so that plasma is generated. If the distance between the electrodes is too wide, the discharge will not be stable. For example, in order to stabilize the discharge, the distance between the electrodes is desirably 5 mm or less, preferably 3 mm or less. In addition, since it is necessary to supply source gas between an external electrode and the PET bottle surface, these are not stuck. In order to form a denser film, it is preferable to perform gas replacement of the atmosphere.

チャンバ36は、真空に耐えうるほどの強度を有する必要がない点を除いては真空チャンバ16と同等の機能を有するものである。ただし、第1実施形態の場合と異なり、図2に示すように外部電極とPETボトル表面の距離をプラズマが発生する程度の隙間、例えば数ミリ程度の隙間をあける必要がある。したがって、容器外表面の形状よりもわずかに大きい相似形の収容空間35が設けられる。また、相似形の収容空間35にプラスチック容器21を収容するためにチャンバ本体22は縦割り分割線37を境に、縦割りに少なくとも2分割され、チャンバ本体22a、22bから構成される。さらに図3に示したようにチャンバ本体22a,22bは、チャンバ開閉手段40によって開閉させることができ、開の状態でプラスチック容器の出し入れを行ない、閉の状態で成膜を行なう。チャンバ本体22は、プラスチック容器のセッティングを容易化するため上記の縦割り分割のみならず、横割り分割できるようにしても良い。なお、チャンバ本体22はエアシリンダ26によって昇降できるように支持されている。一方、蓋33についてもプラスチック容器21のセッティングの容易化のため、密閉性を確保しつつ適宜分割できるようにしても良い。ボトル外部の雰囲気置換を行なう場合には、チャンバ36はある程度の耐圧強度が必要である。   The chamber 36 has a function equivalent to that of the vacuum chamber 16 except that the chamber 36 does not need to have sufficient strength to withstand vacuum. However, unlike the case of the first embodiment, as shown in FIG. 2, it is necessary to provide a gap between the external electrode and the PET bottle surface so that plasma is generated, for example, a gap of about several millimeters. Accordingly, a similar accommodation space 35 that is slightly larger than the shape of the outer surface of the container is provided. Further, in order to accommodate the plastic container 21 in the similar accommodation space 35, the chamber body 22 is divided into at least two parts at the vertical division line 37, and is composed of chamber main bodies 22a and 22b. Further, as shown in FIG. 3, the chamber bodies 22a and 22b can be opened and closed by the chamber opening and closing means 40, and the plastic container is taken in and out in the open state, and the film formation is performed in the closed state. The chamber body 22 may be divided not only in the above-described vertical division but also in the horizontal division in order to facilitate the setting of the plastic container. The chamber body 22 is supported by an air cylinder 26 so as to be lifted and lowered. On the other hand, for easy setting of the plastic container 21, the lid 33 may be appropriately divided while ensuring hermeticity. In order to replace the atmosphere outside the bottle, the chamber 36 needs a certain level of pressure resistance.

電解液注入管23、電解液供給手段31、内部電極23及びこれらの関係については、第1実施形態の場合と同一である。   The electrolyte injection tube 23, the electrolyte supply means 31, the internal electrode 23, and their relationship are the same as in the first embodiment.

電磁波供給手段27は、大気圧でプラズマを発生させるために、大気圧状態で安定なグロー放電を可能にするべく印加電極の周波数を2kHz〜1000kHzとすることが好ましい。本実施例では大気圧でプラズマを発生させる目的から第1の実施形態の高周波供給手段と比較すると周波数を異にするが、重複する周波数帯もある。   In order to generate plasma at atmospheric pressure, the electromagnetic wave supply means 27 preferably sets the frequency of the applied electrode to 2 kHz to 1000 kHz so as to enable stable glow discharge at atmospheric pressure. In this embodiment, the frequency is different from that of the high-frequency supply means of the first embodiment for the purpose of generating plasma at atmospheric pressure, but there are overlapping frequency bands.

ノズルシール25及び原料ガス供給手段30は、第1の実施形態と同等である。排気手段28は、チャンバ36の収容空間35を真空とする目的ではなく、原料ガスの供給を迅速に行なうために設置するものである。排気手段28は真空バルブ(不図示)と排気ポンプ(不図示)並びにこれらを接続する配管により形成される。排気手段29は,電解液注入圧力と容器内圧力との差圧を調整するためのものである。   The nozzle seal 25 and the source gas supply means 30 are the same as those in the first embodiment. The exhaust means 28 is installed not for the purpose of evacuating the accommodation space 35 of the chamber 36 but for quickly supplying the source gas. The exhaust means 28 is formed by a vacuum valve (not shown), an exhaust pump (not shown), and piping connecting them. The exhaust means 29 is for adjusting the differential pressure between the electrolyte injection pressure and the container internal pressure.

プラスチック容器の樹脂種類、原料ガスの種類とその組み合わせ並びに電解液については第1の実施形態と同等である。   The resin type of the plastic container, the type of raw material gas, the combination thereof, and the electrolytic solution are the same as those in the first embodiment.

第2実施形態では、図2に示したように電磁波供給手段27が内部電極23に高周波電力を供給する。しかし電磁波供給手段27は、真空チャンバ36を兼ねている外部電極に高周波電力を供給する構成としてもよい。図5では、導電体であるチャンバ本体22に電磁波供給手段27を接続した形態を示した。この場合、収容空間35とアース電位である容器外表面との間に電位差が生じていると考えられ、この電位差によりプラマ化した原料ガスが容器外表面に引き寄せられて、容器外表面にガスバリア性薄膜が成膜される。   In the second embodiment, the electromagnetic wave supply means 27 supplies high-frequency power to the internal electrode 23 as shown in FIG. However, the electromagnetic wave supply means 27 may be configured to supply high-frequency power to an external electrode that also serves as the vacuum chamber 36. In FIG. 5, the form which connected the electromagnetic wave supply means 27 to the chamber main body 22 which is a conductor was shown. In this case, it is considered that a potential difference is generated between the storage space 35 and the outer surface of the container which is the ground potential, and the plasma source gas is attracted to the outer surface of the container due to this potential difference, and gas barrier properties are formed on the outer surface of the container. A thin film is formed.

第1の実施形態及び第2の実施形態において、電解液中に浸漬される部分の内部電極の体積或いは電解液注入管の体積或いは電解液注入管を兼用する内部電極の体積は、ネックリング下のヘッドスペースとほぼ同体積であることが好ましい。すなわち本実施形態では電解液はプラズマ励起用電力の伝導媒体となるため、プラズマを発生させる際に電解液の液面はネックリングまで上昇させることで、容器底部からネックリング高さまで均質な薄膜を成膜することが可能となる。この液面上昇を調整するために電解液に浸漬させる内部電極又は電解液注入管の体積をネックリング下のヘッドスペースとほぼ同体積とする。なお、ヘッドスペースとは容器に飲料を充填した際に液面から蓋までの未充填部分の空間の体積である。   In the first embodiment and the second embodiment, the volume of the internal electrode in the portion immersed in the electrolytic solution, the volume of the electrolytic solution injection tube, or the volume of the internal electrode that also serves as the electrolytic solution injection tube is below the neck ring. It is preferable that the volume is substantially the same as the head space. That is, in this embodiment, since the electrolyte is a conductive medium for plasma excitation power, when the plasma is generated, the electrolyte level is raised to the neck ring, so that a uniform thin film from the bottom of the container to the neck ring height is formed. A film can be formed. In order to adjust the rise in the liquid level, the volume of the internal electrode immersed in the electrolytic solution or the electrolytic solution injection tube is set to be substantially the same as the head space under the neck ring. The head space is the volume of the unfilled space from the liquid level to the lid when the container is filled with a beverage.

(第1実施形態における成膜方法)
次に、図1を参照しながら、本実施形態の製造装置を用いてプラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成する場合の手順について説明する。ここで、ガスバリア性薄膜としてDLC膜を成膜する場合を例として取り上げる。プラスチック容器1として例えばPETボトルを使用する。なお、図4に示した製造装置を用いた場合は、図1の場合と高周波電力の供給先が異なるが、同様の手順によりプラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成することができる。
(Film Forming Method in First Embodiment)
Next, a procedure for forming a gas barrier thin film on the outer surface of a plastic container using the manufacturing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. Here, a case where a DLC film is formed as a gas barrier thin film will be taken as an example. For example, a PET bottle is used as the plastic container 1. When the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 is used, the gas barrier thin film can be formed on the outer surface of the plastic container by the same procedure, although the supply destination of the high frequency power is different from that in FIG.

まず、ベント(不図示)を開いて収容空間15内を大気開放する。次に、チャンバ本体2を蓋13から取り外す。次にネックリング14の近傍において蓋13に設けた開口部にPETボトル1を気密性良く嵌め込み、蓋13でPETボトル1を保持させる。そして、エアシリンダ6を上昇させて、チャンバ本体2を蓋13に気密性よく接触させて真空引き可能にセットする。このとき、PETボトル1は収容空間15内に収容され、プラスチック容器の内空間に収容空間15のガスが流入しないようにされることとなる。このとき電解液注入管を兼用する内部電極3が、PETボトル1の口部開口部を通してPETボトル1の内部に挿入され、容器内に配置される。また、容器口部天面はノズルシール5と気密性を有するように接触し、排気手段9によって排気可能に密封される。   First, the vent (not shown) is opened to open the accommodation space 15 to the atmosphere. Next, the chamber body 2 is removed from the lid 13. Next, the PET bottle 1 is fitted into the opening provided in the lid 13 in the vicinity of the neck ring 14 with good airtightness, and the PET bottle 1 is held by the lid 13. Then, the air cylinder 6 is raised and the chamber body 2 is brought into contact with the lid 13 with good airtightness so as to be evacuated. At this time, the PET bottle 1 is accommodated in the accommodating space 15, and the gas in the accommodating space 15 is prevented from flowing into the inner space of the plastic container. At this time, the internal electrode 3 also serving as an electrolyte solution injection tube is inserted into the PET bottle 1 through the mouth opening of the PET bottle 1 and placed in the container. The top surface of the container mouth is in contact with the nozzle seal 5 so as to be airtight, and is sealed by the exhaust means 9 so as to be evacuated.

次いでPETボトル1内に電解液注入管3を通して電解液、例えばイオン性スポーツ飲料を充填する。飲料が泡立たないように、飲料の注入圧力と容器内の圧力との差圧を排気手段9により調節しながら充填を行なう。そして電解液をPETボトルの首部付近(ネックリング付近)に液面がくるように注入する。このとき、PETボトル1の内部に配置される内部電極3は、電解液に接触するように配置される。図1では内部電極3(電解液注入管を兼ねている)は電解液に差し込まれているが、液面に接している程度でも良い。   Next, an electrolytic solution, for example, an ionic sports drink is filled into the PET bottle 1 through the electrolytic solution injection tube 3. Filling is performed while adjusting the differential pressure between the injection pressure of the beverage and the pressure in the container by the exhaust means 9 so that the beverage does not foam. Then, the electrolytic solution is injected so that the liquid level comes near the neck (neck ring) of the PET bottle. At this time, the internal electrode 3 disposed inside the PET bottle 1 is disposed in contact with the electrolytic solution. In FIG. 1, the internal electrode 3 (also serving as an electrolyte injection tube) is inserted into the electrolyte, but may be in contact with the liquid surface.

次いでベントを閉じたのち、真空手段8を作動させて収容空間15のうちPETボトル1の外側の空気を排気して、減圧空間とする。そして減圧空間は必要な真空度、例えば5Pa〜15Pa以下に到達するまで減圧される。これは、この真空度を超える真空度で良いとすると収容空間15内に不純物が多くなり過ぎるためである。その後、原料ガス供給手段10から流量制御されて送られた原料ガス(例えば、アセチレン)が、蓋13に設けた吹き出し口から減圧空間に導入される。この原料ガスの供給量は、20〜50ml/minが好ましい。   Next, after closing the vent, the vacuum means 8 is operated to exhaust the air outside the PET bottle 1 in the accommodation space 15 to form a decompression space. The decompression space is decompressed until it reaches a required degree of vacuum, for example, 5 Pa to 15 Pa or less. This is because if the degree of vacuum exceeding the degree of vacuum is sufficient, the storage space 15 has too many impurities. Thereafter, the raw material gas (for example, acetylene) sent from the raw material gas supply means 10 with the flow rate controlled is introduced into the decompression space from the outlet provided in the lid 13. The supply amount of this raw material gas is preferably 20 to 50 ml / min.

なお、電解液の充填時の際にPETボトルの内空間を差圧調整のために減圧するが、このとき容器が潰れないようにするために、真空手段8を作動させて収容空間15のうちプラスチック容器1の外側を同時に減圧しても良い。   Note that the inner space of the PET bottle is depressurized to adjust the differential pressure when the electrolyte solution is filled. At this time, the vacuum means 8 is activated to prevent the container from being crushed. The outside of the plastic container 1 may be decompressed simultaneously.

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7〜22Paで安定した後、高周波供給手段7を動作させることにより内部電極3に高周波電力を印加する。このとき、内部電極3に接している電解液が電離して高周波電力の伝導媒体となり、高周波電力が絶縁体であるPETボトルまで伝導する。これにより容器壁面に電子が蓄積して、所定の電位降下が生じてPETボトルの外表面に負の自己バイアス電圧がかかることとなる。このとき容器と電解液は接触しているため、容器の外表面に均一で充分な自己バイアス電圧をかけることができる。このとき減圧空間内で原料ガス系プラズマが発生している。このときプラズマ中に存在する原料ガスである炭化水素の炭素及び水素がそれぞれプラスにイオン化される。そして、PETボトル1の外表面にそのイオンがランダムに衝突する。このようなスパッタリング効果により、近接する炭素原子同士や炭素原子と水素原子との結合、さらに一旦は結合していた水素原子の離脱がおこる。このように減圧プラズマCVD法により、PETボトル1の外表面に極めて緻密なDLC薄膜が形成される。なお、高周波供給手段7の出力(例えば13.56MHz)は、おおよそ200〜500Wである。また適度な高周波出力の印加により、減圧空間においてプラズマ放電が持続する。成膜時間は数秒と短いものとなる。本発明ではこのように均一で充分な自己バイアス電圧をかけることを可能としたため、薄膜を密着性良くしかもガスバリア性薄膜として機能するように成膜することができる。   After the concentration of the raw material gas becomes constant and stabilized at a predetermined film forming pressure, for example, 7 to 22 Pa, by the balance between the controlled gas flow rate and the exhaust capability, the high frequency power is supplied to the internal electrode 3 by operating the high frequency supply means 7. Apply. At this time, the electrolytic solution in contact with the internal electrode 3 is ionized to become a high-frequency power conducting medium, and the high-frequency power is conducted to the PET bottle which is an insulator. As a result, electrons accumulate on the wall surface of the container, a predetermined potential drop occurs, and a negative self-bias voltage is applied to the outer surface of the PET bottle. At this time, since the container and the electrolytic solution are in contact with each other, a uniform and sufficient self-bias voltage can be applied to the outer surface of the container. At this time, source gas plasma is generated in the decompression space. At this time, hydrocarbon carbon and hydrogen, which are source gases present in the plasma, are each ionized positively. Then, the ions collide randomly with the outer surface of the PET bottle 1. Due to such a sputtering effect, bonding between adjacent carbon atoms, bonding between carbon atoms and hydrogen atoms, and separation of once bonded hydrogen atoms occur. Thus, an extremely dense DLC thin film is formed on the outer surface of the PET bottle 1 by the low pressure plasma CVD method. In addition, the output (for example, 13.56 MHz) of the high frequency supply means 7 is approximately 200 to 500 W. In addition, plasma discharge is sustained in a reduced pressure space by applying an appropriate high frequency output. The film formation time is as short as several seconds. In the present invention, since a uniform and sufficient self-bias voltage can be applied in this way, the thin film can be formed so as to have a good adhesion and function as a gas barrier thin film.

次に、高周波供給手段7からのRF出力を停止し、さらに原料ガスの供給を停止する。この後、プラズマを発生させた減圧空間内の炭化水素ガスを真空手段8によって排気する。その後、真空手段8の経路に配置した真空バルブ(不図示)を閉じ、排気ポンプ(不図示)を停止する。この後、ベント(不図示)を開いて減圧空間を大気開放し、電解液を充填したPETボトル1を収容空間15から取り出す。そして前述した成膜方法を繰り返すことにより、次のPETボトルの外表面にDLC膜が成膜される。   Next, the RF output from the high-frequency supply means 7 is stopped, and further, the supply of the raw material gas is stopped. Thereafter, the hydrocarbon gas in the decompressed space where the plasma is generated is exhausted by the vacuum means 8. Thereafter, the vacuum valve (not shown) arranged in the path of the vacuum means 8 is closed, and the exhaust pump (not shown) is stopped. Thereafter, the vent (not shown) is opened to open the decompression space to the atmosphere, and the PET bottle 1 filled with the electrolytic solution is taken out from the storage space 15. Then, by repeating the film forming method described above, a DLC film is formed on the outer surface of the next PET bottle.

電解液が飲料である場合には、飲料液面から容器口部の空間、すなわちヘッドスペース中に空気(酸素)が入り込まないように、ガッシング等を行ない、栓をする。飲料を充填されたPETボトルは必要に応じて商品ラベルをつけて出荷される。 When the electrolytic solution is a beverage, gassing or the like is performed so as to prevent air (oxygen) from entering the space of the container mouth, that is, the head space, from the surface of the beverage. PET bottles filled with beverages are shipped with product labels attached as necessary.

(第2実施形態における成膜方法)
次に図2を参照しながら、本実施形態の製造装置を用いて常圧プラズマCVD法でプラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成する場合の手順について説明する。ガスバリア性薄膜としてDLC膜を成膜する場合を例として取り上げる。プラスチック容器23として例えばPETボトルを使用する。なお、図5に示した製造装置を用いた場合は、図2の場合と高周波電力の供給先が異なるが、同様の手順によりプラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成することができる。
(Film Forming Method in Second Embodiment)
Next, a procedure for forming a gas barrier thin film on the outer surface of a plastic container by the atmospheric pressure plasma CVD method using the manufacturing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. A case where a DLC film is formed as a gas barrier thin film will be taken as an example. For example, a PET bottle is used as the plastic container 23. When the manufacturing apparatus shown in FIG. 5 is used, the gas barrier thin film can be formed on the outer surface of the plastic container by the same procedure, although the supply destination of the high frequency power is different from that in FIG.

チャンバ本体22は左右分割構造で、それぞれ22a、22bとした。常圧の場合、プラスチック容器外表面とチャンバ内壁面との電極間距離は、プラズマが発生する程度の隙間が空いている必要がある。例えば、放電の安定化のために電極間距離は0.5〜5mm、好ましくは1〜3mmであり、本実施形態では2.5mmとした。まず、収容空間15内は大気開放されている。チャンバ本体22を蓋33から取り外す。次にチャンバ本体22をチャンバ開閉手段40により開けてプラスチック容器21を収容空間35にセットし、チャンバ開閉手段40によりチャンバ本体22を閉じ合わせる。このとき、ネックリング34の近傍において蓋33に設けた開口部にPETボトル21が嵌め込まれ、蓋33でPETボトル21を保持させた状態とする。また、アセチレン等の発火性原料ガスの漏洩を防止するためにPETボトル21を蓋33に気密性良く嵌め込み、さらに蓋33に気密性よく接触させてセットする。このときも原料ガス漏洩防止のためチャンバ36は密封されることが好ましい。このとき、PETボトル21は収容空間35内に収容され、プラスチック容器の内空間に収容空間35のガスが流入しないようにシールされる。このとき電解液注入管を兼用する内部電極23が、PETボトル21の口部開口部を通してPETボトル21の内部に挿入され、容器内に配置される。また、容器口部天面はノズルシール25と気密性を有するように接触し、排気手段28によって排気可能に密封される。   The chamber body 22 has a left and right divided structure, and is 22a and 22b, respectively. In the case of normal pressure, the inter-electrode distance between the outer surface of the plastic container and the inner wall surface of the chamber needs to have a gap enough to generate plasma. For example, in order to stabilize the discharge, the distance between the electrodes is 0.5 to 5 mm, preferably 1 to 3 mm. In this embodiment, the distance is set to 2.5 mm. First, the accommodation space 15 is open to the atmosphere. The chamber body 22 is removed from the lid 33. Next, the chamber body 22 is opened by the chamber opening / closing means 40, the plastic container 21 is set in the accommodation space 35, and the chamber body 22 is closed by the chamber opening / closing means 40. At this time, the PET bottle 21 is fitted into the opening provided in the lid 33 in the vicinity of the neck ring 34, and the PET bottle 21 is held by the lid 33. Further, in order to prevent leakage of an ignitable source gas such as acetylene, the PET bottle 21 is fitted into the lid 33 with good airtightness, and further set in contact with the lid 33 with good airtightness. At this time, it is preferable that the chamber 36 be sealed to prevent leakage of the raw material gas. At this time, the PET bottle 21 is stored in the storage space 35 and sealed so that the gas in the storage space 35 does not flow into the internal space of the plastic container. At this time, the internal electrode 23 that also serves as an electrolyte solution injection tube is inserted into the PET bottle 21 through the mouth opening of the PET bottle 21 and disposed in the container. The top surface of the container mouth is in contact with the nozzle seal 25 so as to have airtightness, and is sealed by the exhaust means 28 so as to be evacuated.

次いで第1実施形態の場合と同様にPETボトル21内に電解液、例えばイオン性スポーツ飲料を、排気手段29を作動させながら泡立たないように充填する。充填前に容器内を窒素ガス若しくは炭酸ガスによるガス置換を行ない、充填する液面の高さは内部電極23を挿入した状態で首部までとする。   Next, as in the case of the first embodiment, an electrolytic solution, for example, an ionic sports drink, is filled in the PET bottle 21 so as not to be foamed while the exhaust means 29 is operated. Before filling, the inside of the container is replaced with nitrogen gas or carbon dioxide gas, and the height of the filling liquid is set up to the neck with the internal electrode 23 inserted.

次いで排気手段28を作動させて収容空間35のうちPETボトル21の外側にある空気を排気しながら、原料ガス供給手段30から流量制御されて送られた原料ガス(例えば、アセチレン)が不活性ガス(例えばアルゴン)とともに、蓋13に設けた吹き出し口から排気中の空間内に導入される。この原料ガスの供給量は、5〜50L/minが好ましい。この操作により、収容空間35のうちPETボトル21の外側は原料ガスと不活性ガスとの混合ガスで置換される。   Next, the exhaust gas 28 is operated to exhaust the air outside the PET bottle 21 in the accommodation space 35, and the raw material gas (for example, acetylene) sent from the raw material gas supply device 30 with the flow rate controlled is an inert gas. Along with (for example, argon), the air is introduced into the exhaust space from the air outlet provided in the lid 13. The supply amount of the raw material gas is preferably 5 to 50 L / min. By this operation, the outside of the PET bottle 21 in the accommodation space 35 is replaced with a mixed gas of the source gas and the inert gas.

原料ガスの濃度が一定となり、制御されたガス流量とその流量に対応した排気のバランスによって所定の成膜圧力、例えば10kPa〜大気圧で安定した後、電磁波供給手段27を動作させることにより内部電極23に電磁波電力を印加する。このとき、第1の実施形態と同様に内部電極23に接している電解液が電離して電磁波電力の伝導媒体となり、電磁波電力が絶縁体であるPETボトルまで伝導する。これにより容器壁面に電子が蓄積して、所定の電位降下が生じてPETボトルの外表面に負の自己バイアス電圧がかかることとなる。このとき容器と電解液は接触しているため、容器の外表面に均一で充分な自己バイアス電圧をかけることができる。このとき不活性ガスを含む原料ガスが10kPa〜大気圧においてもプラズマ化している。第1の実施形態と同様にPETボトル21の外表面にそのイオンがランダムに衝突して成膜される。このように常圧プラズマCVD法により、PETボトル21の外表面に極めて緻密なDLC薄膜が形成される。なお、電磁波供給手段27の出力(例えば5kHz)は、おおよそ10kW〜50kWである。また適度な電磁波出力の印加により、大気圧においてもプラズマ放電が持続する。成膜時間は数秒と短いものとなる。本実施形態においてもこのように均一で充分な自己バイアス電圧をかけることを可能としたため、薄膜を密着性良くしかもガスバリア性薄膜として機能するように成膜することができる。   After the concentration of the raw material gas becomes constant and stabilized at a predetermined film forming pressure, for example, 10 kPa to atmospheric pressure, by the balance between the controlled gas flow rate and the exhaust corresponding to the flow rate, the internal electrode is operated by operating the electromagnetic wave supply means 27. Electromagnetic wave power is applied to 23. At this time, as in the first embodiment, the electrolyte in contact with the internal electrode 23 is ionized to become a conductive medium for electromagnetic power, and the electromagnetic power is conducted to the PET bottle that is an insulator. As a result, electrons accumulate on the wall surface of the container, a predetermined potential drop occurs, and a negative self-bias voltage is applied to the outer surface of the PET bottle. At this time, since the container and the electrolytic solution are in contact with each other, a uniform and sufficient self-bias voltage can be applied to the outer surface of the container. At this time, the raw material gas containing the inert gas is turned into plasma even at 10 kPa to atmospheric pressure. As in the first embodiment, the ions collide randomly on the outer surface of the PET bottle 21 to form a film. In this way, an extremely dense DLC thin film is formed on the outer surface of the PET bottle 21 by the atmospheric pressure plasma CVD method. In addition, the output (for example, 5 kHz) of the electromagnetic wave supply means 27 is approximately 10 kW to 50 kW. Further, plasma discharge is sustained even at atmospheric pressure by applying an appropriate electromagnetic wave output. The film formation time is as short as several seconds. Also in this embodiment, since it is possible to apply a uniform and sufficient self-bias voltage in this way, the thin film can be formed to have good adhesion and function as a gas barrier thin film.

次に、電磁波供給手段27からの出力を停止し、さらに原料ガスと不活性ガスの供給を停止する。この後、プラズマを発生させた空間内の炭化水素ガスを排気手段28によって排気する。この後、電解液を充填したPETボトル21を収容空間35から取り出す。そして前述した成膜方法を繰り返すことにより、次のPETボトルの外表面にDLC膜が成膜される。   Next, the output from the electromagnetic wave supply means 27 is stopped, and further, the supply of the raw material gas and the inert gas is stopped. Thereafter, the hydrocarbon gas in the space where the plasma is generated is exhausted by the exhaust means 28. Thereafter, the PET bottle 21 filled with the electrolytic solution is taken out from the accommodation space 35. Then, by repeating the film forming method described above, a DLC film is formed on the outer surface of the next PET bottle.

次に電解液が飲料である場合には、第1の実施形態と同様に栓をして必要に応じて商品ラベルをつけて出荷する。 Next, when the electrolytic solution is a beverage, it is plugged in the same manner as in the first embodiment, and shipped with a product label attached as necessary.

第1及び第2の実施形態においてDLC膜の膜厚は10〜50nmとなるように形成する。   In the first and second embodiments, the DLC film is formed to have a thickness of 10 to 50 nm.

(第1の実施形態(減圧CVD法)に対応する実施例;実施例1)
本実施例で使用したプラスチック容器は、容量500ml、容器の高さ200mm、容器胴部径71.5mm、口部開口部内径21.74mm、外径24.94mm、容器胴部肉厚0.3mm、ポリエチレンテレフタレート樹脂(日本ユニペット(株)製PET樹脂RT553)の樹脂量32g/本のPET容器である。
(Example corresponding to the first embodiment (low pressure CVD method); Example 1)
The plastic container used in this example has a capacity of 500 ml, a container height of 200 mm, a container body diameter of 71.5 mm, a mouth opening inner diameter of 21.74 mm, an outer diameter of 24.94 mm, and a container body thickness of 0.3 mm. PET container having a resin amount of 32 g / polyethylene terephthalate resin (PET resin RT553 manufactured by Nihon Unipet Co., Ltd.).

DLC膜の評価方法は次の通りである。この容器の酸素透過度は、Modern
Control社製 Oxtran2/20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72時間後の測定値を記載した。DLCの膜厚は、Veeco社DEKTAK3を用いて測定した。
The evaluation method of the DLC film is as follows. The oxygen permeability of this container is Moden
Measurement was performed under the conditions of 23 ° C. and 90% RH using an Oxtran 2/20 manufactured by Control, and the measured value 72 hours after the start of nitrogen gas replacement was described. The film thickness of DLC was measured using Veeco DEKTAK3.

本実施例で使用したプラスチック容器のコーティング前の酸素透過度は、0.0330ml/容器(500ml PET容器)/日)(23℃ RH90%、窒素ガス置換開始から72時間後の測定値)であった。   The oxygen permeability before coating of the plastic container used in this example was 0.0330 ml / container (500 ml PET container) / day) (23 ° C. RH 90%, measured value 72 hours after the start of nitrogen gas replacement). It was.

本実施例で使用する装置は図1に示した装置である。本実施例では、DLC膜の製膜条件として、第1の実施形態に従った。電解液としてイオン性スポーツ飲料を充填する際にイオン性スポーツ飲料をPETボトルの首部付近に液面がくるように注入する。このとき特に断らない限り、高周波電源出力(13.56MHz)400W、原料ガスであるアセチレン流量40ml/min、製膜時間2秒とした。DLC膜の膜厚はおおよそ30nm(容器全体平均)であった。本実施例では均一で充分な自己バイアス電圧をかけることを可能としたため、薄膜を密着性良くしかもガスバリア性薄膜として機能するように成膜することができた。   The apparatus used in this embodiment is the apparatus shown in FIG. In this example, the DLC film was formed according to the first embodiment. When filling an ionic sports drink as an electrolytic solution, the ionic sports drink is injected so that the liquid level is near the neck of the PET bottle. At this time, unless otherwise specified, a high-frequency power output (13.56 MHz) of 400 W, a flow rate of acetylene as a raw material gas of 40 ml / min, and a film forming time of 2 seconds were used. The film thickness of the DLC film was approximately 30 nm (average of the entire container). In this embodiment, since a uniform and sufficient self-bias voltage can be applied, the thin film can be formed so as to have good adhesion and function as a gas barrier thin film.

このようにして製造したPETボトルは、以下に示す酸素透過度を有していた。DLC膜を30nm(容器全体平均)成膜した場合、酸素透過度は、0.0040ml/容器(500ml PET容器)/日) (23℃ RH90%、窒素ガス置換開始から72時間後の測定値)であった。未コーティング容器と比較してガスバリア性が8倍程度向上した。   The PET bottle thus produced had the oxygen permeability shown below. When a DLC film was formed to a thickness of 30 nm (average over the entire container), the oxygen permeability was 0.0040 ml / container (500 ml PET container) / day) (measured value at 23 ° C. RH 90%, 72 hours after the start of nitrogen gas replacement) Met. Compared to the uncoated container, the gas barrier property was improved about 8 times.

(第2の実施形態(大気圧CVD法)に対応する実施例;実施例2)
本実施例で使用したPETボトルは、実施例1と同じものを用い、同様の評価を行った。装置は図2に示した装置を用いた。成膜方法は、第2の実施形態による成膜方法に従った。電解液としてイオン性スポーツ飲料を充填する際にイオン性スポーツ飲料をPETボトルの首部付近に液面がくるように注入する。このとき特に断らない限り、高周波電源出力(5kHz)は30kW、原料ガス流量は15L/min、製膜時間3秒とした。DLC膜の膜厚はおおよ10〜50nm(容器全体平均)であった。実施例2においても均一で充分な自己バイアス電圧をかけることを可能としたため、薄膜を密着性良くしかもガスバリア性薄膜として機能するように成膜することができた。
(Example corresponding to the second embodiment (atmospheric pressure CVD method); Example 2)
The same PET bottle used in Example 1 was used in this example, and the same evaluation was performed. The apparatus shown in FIG. 2 was used. The film forming method followed the film forming method according to the second embodiment. When filling an ionic sports drink as an electrolytic solution, the ionic sports drink is injected so that the liquid level is near the neck of the PET bottle. Unless otherwise specified, the high-frequency power output (5 kHz) was 30 kW, the raw material gas flow rate was 15 L / min, and the film formation time was 3 seconds. The film thickness of the DLC film was approximately 10 to 50 nm (average of the entire container). Also in Example 2, since it was possible to apply a uniform and sufficient self-bias voltage, the thin film could be formed to have good adhesion and function as a gas barrier thin film.

このようにして製造したPETボトルは、以下に示す酸素透過度を有していた。DLC膜を30nm(容器全体平均)成膜した場合、酸素透過度は、0.0050ml/容器(500ml PET容器)/日) (23℃ RH90%、窒素ガス置換開始から72時間後の測定値)であった。未コーティング容器と比較してガスバリア性が7倍程度向上した。   The PET bottle thus produced had the oxygen permeability shown below. When the DLC film was formed to a thickness of 30 nm (average for the entire container), the oxygen permeability was 0.0050 ml / container (500 ml PET container) / day) (measured value after 23 hours at RH 90%, nitrogen gas replacement 72 hours) Met. Compared to the uncoated container, the gas barrier property was improved about 7 times.

減圧プラズマCVD法によるガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造装置の一形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one form of the manufacturing apparatus of the gas barrier property thin film coating plastic container by a low pressure plasma CVD method. 常圧プラズマCVD法によるガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造装置の一形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one form of the manufacturing apparatus of the gas barrier thin film coating plastic container by a normal pressure plasma CVD method. 図2の装置のチャンバを上部からみた概念図であって、チャンバの開閉状態を示す図である。It is the conceptual diagram which looked at the chamber of the apparatus of FIG. 2 from the upper part, Comprising: It is a figure which shows the open / close state of a chamber. 減圧プラズマCVD法によるガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造装置の別形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of another form of the manufacturing apparatus of the gas barrier thin film coating plastic container by low pressure plasma CVD method. 常圧プラズマCVD法によるガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造装置の別形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of another form of the manufacturing apparatus of the gas barrier thin film coating plastic container by an atmospheric pressure plasma CVD method.

符号の説明Explanation of symbols

1,21,プラスチック容器
2,22,チャンバ本体
3,23,電解液注入管(内部電極と兼用)
4,24,Oリング
5,25,ノズルシール
6,26,エアシリンダ
7,高周波供給手段
8,真空手段
9,28,29,排気手段
10,30,原料ガス供給手段
11,31,電解質供給手段
12,32,電解液
13,33,蓋
14,34,ネックリング
15,35,収容空間
16,真空チャンバ
27,電磁波供給手段
36,チャンバ
37,縦割り分割線
40,チャンバ開閉手段
1,21, plastic container
2,22, chamber body
3,23, Electrolyte injection tube (also used as internal electrode)
4,24, O-ring
5,25, Nozzle seal
6,26, Air cylinder
7, high frequency supply means
8, vacuum means
9,28,29, exhaust means
10,30, Material gas supply means
11,31, electrolyte supply means
12,32, electrolyte
13,33, lid
14,34, neck ring
15,35, containment space
16, vacuum chamber
27, Electromagnetic wave supply means
36, chamber
37, vertical dividing line
40, chamber opening / closing means

Claims (12)

プラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体を収容可能な収容空間を有し、前記プラスチック容器の内空間に前記収容空間のガスが流入しないように前記プラスチック容器を収容保持する外部電極を兼ねた真空チャンバと、前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置されて前記プラスチック容器に電解液を充填する電解液注入管と、前記プラスチック容器に電解液を充填したときに該電解液に接触するように前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置される内部電極と、該内部電極又は前記外部電極に高周波電力を供給する高周波供給手段と、前記収容空間のうち前記プラスチック容器の外側を減圧する真空手段と、プラズマ化させてガスバリア性薄膜を前記プラスチック容器の外表面に形成させるための原料ガスを前記収容空間のうち前記プラスチック容器の外側に供給する原料ガス供給手段とを備えることを特徴とするガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   An external electrode for accommodating and holding the plastic container so that the gas in the storage space does not flow into the internal space of the plastic container, the housing having a storage space capable of accommodating almost the entire container except the mouth of the plastic container or the entire container; A vacuum chamber that also serves as an electrolyte, an electrolyte injection tube that is detachably disposed inside the plastic container and that fills the plastic container with the electrolyte, and contacts the electrolyte when the plastic container is filled with the electrolyte An internal electrode detachably disposed in the plastic container, high-frequency supply means for supplying high-frequency power to the internal electrode or the external electrode, and decompressing the outside of the plastic container in the housing space And a raw material gas for forming a gas barrier thin film on the outer surface of the plastic container by converting it into a plasma. Apparatus for manufacturing a gas barrier thin film coating container, characterized in that it comprises a source gas supply means for supplying to the outside of the plastic container of the volume space. プラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体をプラズマが発生する程度の隙間が空くように収容可能な収容空間を有し、前記プラスチック容器の内空間に前記収容空間のガスが流入しないように前記プラスチック容器を収容保持する外部電極を兼ねたチャンバと、前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置されて前記プラスチック容器に電解液を充填する電解液注入管と、前記プラスチック容器に電解液を充填したときに該電解液に接触するように前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置される内部電極と、該内部電極又は前記外部電極に電磁波電力を供給する電磁波供給手段と、大気圧下にてプラズマ化させてガスバリア性薄膜を前記プラスチック容器の外表面に形成させるための原料ガスを不活性ガスとともに前記収容空間のうち前記プラスチック容器の外側に供給する原料ガス供給手段とを備えることを特徴とするガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   There is a housing space that can be accommodated so that there is a gap enough to generate plasma over the entire container or the entire container except the mouth of the plastic container so that the gas in the housing space does not flow into the inner space of the plastic container. A chamber also serving as an external electrode for accommodating and holding the plastic container, an electrolyte injection pipe that is detachably disposed in the plastic container and fills the plastic container with an electrolyte, and an electrolyte in the plastic container An internal electrode detachably disposed inside the plastic container so as to come into contact with the electrolytic solution when filled, electromagnetic wave supply means for supplying electromagnetic power to the internal electrode or the external electrode, and atmospheric pressure The raw material gas for forming a gas barrier thin film on the outer surface of the plastic container under plasma is formed together with the inert gas. Apparatus for manufacturing a gas barrier thin film coating container, characterized in that it comprises a source gas supply means for supplying to the outside of the plastic container of the volume space. 前記内部電極は管形状であり、前記電解液注入管としても兼用されるものであることを特徴とする請求項1又は2記載のガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   The apparatus for manufacturing a gas barrier thin film coating container according to claim 1 or 2, wherein the internal electrode has a tubular shape and is also used as the electrolyte solution injection pipe. 前記内部電極を貫設し且つプラスチック容器の口部を密封するノズルシールを設け、さらに前記真空チャンバ若しくは前記チャンバにて前記プラスチック容器を保持するに際して前記プラスチック容器のネックリングにおいて気密性を得るようにシールしたことを特徴とする請求項1、2又は3記載のガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   A nozzle seal that penetrates the internal electrode and seals the mouth of the plastic container is provided, and when the plastic container is held in the vacuum chamber or the chamber, airtightness is obtained in the neck ring of the plastic container. The apparatus for producing a gas barrier thin film coating container according to claim 1, 2 or 3, wherein the container is sealed. 前記電解液はプラスチック容器に充填しようとする液体を兼ねるとともに、前記内部電極又は前記外部電極にプラズマ励起用電力を印加したときにプラズマ励起用電力伝導媒体となることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   The electrolyte solution serves as a liquid to be filled in a plastic container, and becomes a plasma excitation power conduction medium when plasma excitation power is applied to the internal electrode or the external electrode. The apparatus for producing a gas barrier thin film coating container according to 2, 3 or 4. 前記電解液が、ビール、ワイン、果汁飲料、お茶系飲料、炭酸飲料またはスポーツ飲料のいずれかであることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載のガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   6. The gas barrier thin film coating container according to claim 1, wherein the electrolytic solution is one of beer, wine, fruit juice beverage, tea-based beverage, carbonated beverage or sports beverage. Manufacturing equipment. 前記原料ガスは、炭素化合物を主成分とするガスであるか、或いは有機珪素化合物を主成分とするガスであるか、或いは炭素化合物と有機珪素化合物との混合ガスを主成分とするガスであることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載のガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   The source gas is a gas containing a carbon compound as a main component, a gas containing an organosilicon compound as a main component, or a gas containing a mixed gas of a carbon compound and an organosilicon compound as a main component. The apparatus for manufacturing a gas barrier thin film coating container according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6. 前記電解液中に浸漬される部分の前記内部電極の体積或いは前記電解液注入管の体積或いは請求項3記載の電解液注入管を兼用する内部電極の体積は、ネックリング下のヘッドスペースとほぼ同体積であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7記載のガスバリア性薄膜コーティング容器の製造装置。   The volume of the internal electrode in the portion immersed in the electrolytic solution or the volume of the electrolytic solution injection tube or the volume of the internal electrode also serving as the electrolytic solution injection tube according to claim 3 is substantially equal to a head space under the neck ring. 8. The apparatus for producing a gas barrier thin film coating container according to claim 1, wherein the volume is the same. プラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体を、外部電極を兼ねた真空チャンバ内に、該真空チャンバ内から前記プラスチック容器の内空間にガスが流入しないように収容保持し、前記プラスチック容器に電解液を充填するとともに前記プラスチック容器の内部に内部電極を前記電解液に接触するように配置し、前記真空チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側を減圧空間として該減圧空間にガスバリア性薄膜の原料ガスを供給した後、前記内部電極又は前記外部電極に高周波電力を印加して前記原料ガスをプラズマ化させて、前記プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成させることを特徴とするガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法。   The entire plastic container except the mouth of the plastic container or the entire container is accommodated and held in a vacuum chamber also serving as an external electrode so that gas does not flow from the inside of the vacuum chamber into the inner space of the plastic container. And an internal electrode is disposed in the plastic container so as to be in contact with the electrolytic solution, and a gas barrier thin film is formed in the decompression space with the outside of the plastic container as a decompression space in the vacuum chamber. A gas barrier property characterized in that, after supplying a raw material gas, high-frequency power is applied to the internal electrode or the external electrode to turn the raw material gas into a plasma to form a gas barrier thin film on the outer surface of the plastic container. Manufacturing method of thin film coated plastic container. 前記プラスチック容器に前記電解液を充填する前に、前記プラスチック容器内を真空排気し、さらに炭酸ガス又は窒素ガスを供給してガス置換して前記プラスチック容器内の残留酸素の除去を行ない、且つ前記プラスチック容器内を真空排気するときに前記プラスチック容器が潰れない程度に前記真空チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側が減圧状態であることを特徴とする請求項9記載のガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法。   Before filling the plastic container with the electrolytic solution, the plastic container is evacuated, and carbon dioxide or nitrogen gas is supplied to replace the gas to remove residual oxygen in the plastic container, and 10. The gas barrier thin film-coated plastic container according to claim 9, wherein the outside of the plastic container in the vacuum chamber is in a reduced pressure state so that the plastic container is not crushed when the plastic container is evacuated. Production method. 外部電極を兼ねたチャンバ内にプラスチック容器の口部を除いたほぼ全体乃至容器全体をプラズマが発生する程度の隙間が空き且つ該チャンバ内から前記プラスチック容器の内空間にガスが流入しないように収容保持し、前記プラスチック容器に電解液を充填するとともに前記電解液に接触するように前記プラスチック容器の内部に内部電極を配置し、前記チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側にガスバリア性薄膜の原料ガスを不活性ガスとともに供給し、前記内部電極又は前記外部電極に電磁波電力を印加して前記原料ガスを大気圧下でプラズマ化させて、前記プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成させることを特徴とするガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法。   A chamber that also serves as an external electrode, except for the opening of the plastic container, or the entire container has a clearance enough to generate plasma and accommodates the gas so that no gas flows from the chamber into the inner space of the plastic container. An internal electrode is disposed inside the plastic container so that the plastic container is filled with an electrolytic solution and in contact with the electrolytic solution, and a gas barrier thin film source gas is disposed outside the plastic container in the chamber. A gas barrier thin film is formed on the outer surface of the plastic container by supplying electromagnetic power to the internal electrode or the external electrode to make the source gas into plasma under atmospheric pressure. A method for producing a gas-barrier thin film-coated plastic container. 請求項11記載のガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法において、前記チャンバ内のうち前記プラスチック容器の外側にガスバリア性薄膜の原料ガスを不活性ガスとともに供給して置換した後、前記内部電極又は前記外部電極に電磁波電力を印加して前記原料ガスを大気圧下でプラズマ化させて、前記プラスチック容器の外表面にガスバリア性薄膜を形成させることを特徴とする請求項11記載のガスバリア性薄膜コーティングプラスチック容器の製造方法。
12. The method of manufacturing a gas barrier thin film-coated plastic container according to claim 11, wherein after supplying and replacing the raw material gas of the gas barrier thin film together with an inert gas outside the plastic container in the chamber, the internal electrode or the 12. The gas barrier thin film-coated plastic according to claim 11, wherein an electromagnetic wave power is applied to an external electrode so that the raw material gas is converted into plasma under atmospheric pressure to form a gas barrier thin film on the outer surface of the plastic container. Container manufacturing method.
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