JP4936764B2 - Dlc膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Description
条件1:切り傷の隙間は1mm、ます目の数は100。
まず、真空バルブ25a,25bと不図示の真空バルブを開いて真空チャンバー6内を大気開放する。次に、下部外部電極1と上部外部電極2とを分解して、真空チャンバー6内の空間に容器7を設置し、真空チャンバー6を密閉する。
次に排気を継続させつつ、第1原料ガス供給手段18aにより第1原料ガスを供給し、内部電極9を通してガス吹き出し口9aから吹き出させる。これにより、第1原料ガスが容器7内に導入される。容器7内を第1原料ガスで置換しつつ、容器7内を中間膜の成膜圧力、例えば6.6〜66Pa程度に調整する。
引き続き、第2原料ガス供給手段18bにより第2原料ガスを供給し、内部電極9を通してガス吹き出し口9aから吹き出させる。これにより、第2原料ガスが容器7内に導入される。容器7内を第2原料ガスで置換しつつ、容器7内を例えば6.6〜66Pa程度の成膜圧力に調整する。
次に、高周波電源13からのRF出力を停止し、真空バルブ25bを閉じて第2原料ガスの供給を停止する。真空チャンバー6内を大気開放し、容器7を取り出す。
条件1:切り傷の隙間は1mm、ます目の数は100。
また、本実施形態に係るDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルムは、同一形状の容器又はフィルムで比較した場合、未コートPET容器又は未コートPETフィルムと同等のガスバリア性を有している。
(1)酸素透過度
このフィルムの酸素透過度は、Modern Control社製 Oxtran
2/20を用いて、23℃、90%RHの条件にて測定し、測定開始から20時間後の測定値を記載した。
(2)膜厚
膜厚は、Veeco社DEKTAK3を用いて測定した。
(3)密着試験
DLC膜が、条件1のJISK5400の碁盤目テープ法によって剥離が生じるか否かの試験を行なった。切り傷によって100分割し、テープにより剥がれなかった個数の割合として評価した。剥がれなかった個数の割合が高いほど密着性が良好である。
条件1:切り傷の隙間は1mm、ます目の数は100。
第1原料ガスとしてメタンガスをガス流量60sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒とした。中間膜の膜厚は1.14nmであった。次に、第2原料ガスとしてアセチレンをガス流量80sccmで使用した。高周波出力を1000WとしてDLC膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒とした。中間膜を含む膜全体の厚さは、20nmであった。酸素透過度は43.36cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は56%であった。中間膜の膜厚と酸素透過度との関係を図2に示した。中間膜の膜厚と密着試験により剥がれなかった割合との関係を図3に示した。
第1原料ガスとしてメタンガスをガス流量80sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒とした。中間膜の膜厚は1.22nmであった。次に、実験1と同条件でDLC膜を中間膜の上に成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは、20nmであった。酸素透過度は36.53cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は55%であった。中間膜の膜厚と酸素透過度との関係を図2に示した。中間膜の膜厚と密着試験により剥がれなかった割合との関係を図3に示した。
第1原料ガスとしてメタンガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は1秒とした。中間膜の膜厚は0.73nmであった。次に、実験1と同条件でDLC膜を中間膜の上に成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは、20nmであった。酸素透過度は51.60cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は51%であった。中間膜の膜厚と酸素透過度との関係を図2に示した。中間膜の膜厚と密着試験により剥がれなかった割合との関係を図3に示した。
第1原料ガスとしてメタンガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒とした。中間膜の膜厚は1.46nmであった。次に、実験1と同条件でDLC膜を中間膜の上に成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは、21nmであった。酸素透過度は28.96cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は60%であった。中間膜の膜厚と酸素透過度との関係を図2に示した。中間膜の膜厚と密着試験により剥がれなかった割合との関係を図3に示した。
第1原料ガスとしてメタンガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は3秒とした。中間膜の膜厚は2.19nmであった。次に、実験1と同条件でDLC膜を中間膜の上に成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは、21nmであった。酸素透過度は46.93cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は58%であった。中間膜の膜厚と酸素透過度との関係を図2に示した。中間膜の膜厚と密着試験により剥がれなかった割合との関係を図3に示した。
第1原料ガスとしてメタンガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は4秒とした。中間膜の膜厚は2.92nmであった。次に、実験1と同条件でDLC膜を中間膜の上に成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは、22nmであった。酸素透過度は45.74cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は61%であった。中間膜の膜厚と酸素透過度との関係を図2に示した。中間膜の膜厚と密着試験により剥がれなかった割合との関係を図3に示した。
未コートのポリ乳酸フィルムの酸素透過度は100.38cc/m2/日であった。この結果を図2にあわせて載せた。
厚さが200μmの未コートのPETフィルムの酸素透過度は13.34cc/m2/日であった。この結果を図2にあわせて載せた。
中間膜を成膜せずに、実験1と同条件でポリ乳酸フィルム上に直接DLC膜を成膜した。酸素透過度は82.78cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は0%であった。中間膜の膜厚と酸素透過度との関係を図2に示した。
第一原料ガスとしてメタノールガスを使用して、成膜時間を1.5秒とした以外は、実験1と同条件でDLC膜を成膜した。酸素透過率は、47.91cc/m2/日で、密着試験により剥がれなかった割合は59%であった。炭化水素部分に炭素二重結合または炭素三重結合を含まない構成であれば、酸化等の元素が含まれる化合物でもメタン同様に中間膜として機能することが示された。
第1原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)と酸素1:1の混合ガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒間とした。SiOxを主成分とする中間膜の膜厚は20nmであった。次に、実験1と同条件でDLC膜を中間膜の上に成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは、42nmであった。酸素透過度は23.92cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は100%であった。SiOxを主成分とする中間膜を成膜した場合でも、ガスバリア性と密着性が共に高いことが確認された。
実験8と同じ条件でSiOxを主成分とする中間膜を成膜した。さらにメタンガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600WとしてDLC膜を成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは21nmであった。酸素透過度は95.22cc/m2/日であった。密着試験により剥がれなかった割合は100%であった。SiOxを主成分とする中間膜の単体を成膜した場合は、密着性はあったが、メタンガスによるDLC膜とあわせて、ガスバリア性は得られなかった。
第1原料ガスとしてジメチルイソプロピルアルミニウムを窒素ガスでバブリングして得られたガスと酸素を混合したガスを合計120sccmとして使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒間とした。AlOxを主成分とする中間膜の膜厚は10nmであった。次に、実験1と同条件でDLC膜を中間膜の上に成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは、42nmであった。酸素透過度は31.16cc/m2/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は100%であった。AlOxを主成分とする中間膜を成膜した場合でも、ガスバリア性と密着性が共に高いことが確認された。
実験9と同じ条件でAlOxを主成分とする中間膜を成膜した。さらにメタンガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600WとしてDLC膜を成膜した。中間膜を含む膜全体の厚さは11nmであった。酸素透過度は96.33cc/m2/日であった。密着試験により剥がれなかった割合は100%であった。AlOxを主成分とする中間膜の単体を成膜した場合は、密着性はあったが、メタンガスによるDLC膜とあわせて、ガスバリア性は得られなかった。
第1原料ガスとしてメタンガスをガス流量120sccmで使用し、高周波出力を600Wとして中間膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒とした。中間膜の膜厚は1.14nmであった。次に、第2原料ガスとしてアセチレンをガス流量80sccmで使用した。高周波出力を1000WとしてDLC膜を成膜した。このときの成膜時間は2秒とした。中間膜を含む膜全体の厚さは、20nmであった。酸素透過度は0.034cc/容器/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は72%であった。ガスバリア性と密着性が両方とも良好であった。
中間膜を成膜しなかった以外は実験10と同様にして成膜を行なった。DLC膜の厚さは、20nmであった。酸素透過度は0.047cc/容器/日であった。密着試験により、剥がれなかった割合は3%であった。実験9と比較して、ガスバリア性がやや劣り、また、密着性はほとんど得られなかった。
2,上部外部電極
3,外部電極
4,絶縁部
5,蓋部
6,真空チャンバー
7,容器
8,Oリング
9,内部電極
9a,ガス吹き出し口
12,マッチングボックス
13,高周波電源
19,25a,25b,真空バルブ
20,排気ポンプ
16a,16b,配管
17a,第1原料ガス発生源
17b,第2原料ガス発生源
18a,第1原料ガス供給手段
18b,第2原料ガス供給手段
40,空間
Claims (6)
- 炭素を主な構成元素とし、単結合により構成元素が結合している化合物を含む原料を使用して、プラズマCVD法によって、生分解性プラスチックで形成された容器又はフィルムの表面に、厚さが0.5〜2.92nmで炭素を主な構成元素とする中間膜を成膜する工程と、
アセチレン系炭化水素、エチレン系炭化水素又は芳香族炭化水素或いは二重結合若しくは三重結合を有する珪素含有炭化水素の少なくともいずれか一種を含む原料を使用して、プラズマCVD法によって、前記中間膜の上に、DLC膜又は珪素含有DLC膜を成膜する工程と、を有することを特徴とするDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルムの製造方法。 - アルミニウムを主な構成元素とし、単結合により構成元素が結合している化合物を含む原料を使用して、プラズマCVD法によって、生分解性プラスチックで形成された容器又はフィルムの表面に、厚さが0.5〜20nmでアルミニウムを主な構成元素とする中間膜を成膜する工程と、
アセチレン系炭化水素、エチレン系炭化水素又は芳香族炭化水素或いは二重結合若しくは三重結合を有する珪素含有炭化水素の少なくともいずれか一種を含む原料を使用して、プラズマCVD法によって、前記中間膜の上に、DLC膜又は珪素含有DLC膜を成膜する工程と、を有することを特徴とするDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルムの製造方法。 - 前記生分解性プラスチックとしてポリ乳酸を使用することを特徴とする請求項1又は2に記載のDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルムの製造方法。
- 前記生分解性プラスチックとしてポリ乳酸を使用し、前記中間膜を成膜する工程において前記原料としてメタンガスを使用し、且つ、前記中間膜の膜厚を1.2〜1.8nmとすることを特徴とする請求項1に記載のDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルムの製造方法。
- 生分解性プラスチックで形成された容器又はフィルムの表面に、DLC膜又は珪素含有DLC膜が成膜されたDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルムにおいて、
前記DLC膜又は前記珪素含有DLC膜が、条件1のJISK5400の碁盤目テープ法によって過半数のます目に剥離が観察されない密着強度を有し、
前記生分解性プラスチックで形成された容器又はフィルムの表面と前記DLC膜又は前記珪素含有DLC膜の間に、炭素を主な構成元素とし、単結合により構成元素が結合している化合物を含む原料を使用して、プラズマCVD法によって、厚さが0.5〜2.92nmで炭素及び水素を主な構成元素とする中間膜を設けていることを特徴とするDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルム。
条件1:切り傷の隙間は1mm、ます目の数は100。 - 前記生分解性プラスチックがポリ乳酸であることを特徴とする請求項5に記載のDLC膜コーティング生分解性プラスチック容器又はフィルム。
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