JPH0853117A - 炭素膜コーティングプラスチック容器の製造装置および製造方法 - Google Patents

炭素膜コーティングプラスチック容器の製造装置および製造方法

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JPH0853117A
JPH0853117A JP6189224A JP18922494A JPH0853117A JP H0853117 A JPH0853117 A JP H0853117A JP 6189224 A JP6189224 A JP 6189224A JP 18922494 A JP18922494 A JP 18922494A JP H0853117 A JPH0853117 A JP H0853117A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック容器の特質を維持したままでプ
ラスチックの有するガスバリヤ性および収着の問題を解
消し、リターナブルな使用を可能にしてプラスチック容
器の使用範囲と使用形態の拡大を図ることが出来るとと
もに、安価で連続生産することができ、しかも取扱いに
おいて損傷の虞のない炭素膜コーティングプラスチック
容器の製造装置および製造方法を提供する。 【構成】 プラスチック容器２０を収容し収容される容
器の外形とほぼ相似で容器の外形よりも僅かに大きい空
所が外部電極１２に形成され、この空所内に収容される
容器の口部１２Ａが当接される絶縁板１１により外部電
極１２が絶縁され、空所内に収容された容器の内側に容
器の口部から内部電極１６が挿入されるとともにこの内
部電極が接地され、外部電極の空所内が排気管１５によ
り排気され、外部電極の空所内に収容された容器の内側
に原料ガス供給管１７から原料ガスが供給された後、外
部電極に高周波電源１４により高周波が印加されプラズ
マが発生されて容器の内壁面に硬質炭素膜が形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内壁面を硬質炭素膜
によりコーティングされたプラスチック容器の製造装置
および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プラスチック容器は、その成形
の容易性や軽量性、さらには低コストである点等の種々
の特性から、食品分野や医薬品分野等の様々な分野にお
いて、包装容器として広く使用されている。
【０００３】しかしながら、プラスチックは、よく知ら
れているように、酸素や二酸化炭素のような低分子ガス
を透過する性質を有し、さらに低分子有機化合物が内部
に収着してしまうという性質を有しているため、プラス
チック容器はガラス等の他の容器に比べて、その使用対
象や使用形態が様々な制約を受ける。
【０００４】ここで、収着とは、プラスチックの組成中
に低分子有機化合物が浸透し拡散してプラスチック中に
吸収されている現象をいう。例えば、ビール等の炭酸飲
料をプラスチック容器に充填した場合、プラスチックを
透過して容器の内部に浸透する酸素によって、内容物で
ある飲料が経時的に酸化を起こし劣化してしまったり、
また炭酸飲料の炭酸ガスがプラスチックを透過し容器の
外部に放出されてしまうため、炭酸飲料が気の抜けた飲
料になってしまう。
【０００５】また、オレンジジュース等の香気成分を有
する飲料をプラスチック容器に充填した場合、飲料に含
まれる低分子有機化合物である香気成分（例えばオレン
ジジュースのリモネン等）がプラスチックに収着される
ため、飲料の香気成分の組成がバランスを崩して、飲料
の品質が劣化してしまう虞が有る。
【０００６】また、プラスチック容器については、その
組成中に含まれる低分子化合物の溶出が問題になる場合
が有る。すなわち、プラスチック容器に純度を要求され
る内容物（特に液体）を充填した場合、プラスチック組
成中に含まれている可塑剤や残留モノマ、その他の添加
剤が内容物中に溶出し、内容物の純度を損なったりする
可能性が有る。
【０００７】一方、使用済み容器の回収が、現在、社会
問題化しており、資源のリサイクル化が進められている
が、プラスチック容器を再充填容器として使用しようと
しても、ガラス容器の場合と異なり、使用後回収までの
間、環境中に放置されていると、その間にカビ臭など種
々の低分子有機化合物がプラスチック容器に収着する。
この収着した低分子有機化合物は、洗浄後もプラスチッ
ク内に残存するため、プラスチック容器を再充填容器と
して使用する場合、収着された低分子有機化合物が異成
分として充填された内容物中に徐々に溶け出してしま
い、内容物の品質低下や衛生上の問題が生じる。このた
め、プラスチック容器は、リターナブル容器として使用
されている例はほとんどない。
【０００８】上記のようなプラスチック容器の低分子ガ
スを透過する性質や低分子有機化合物が内部に収着して
しまうという性質を抑制するために、プラスチックを配
向させ結晶化度を向上させたり、より収着性の低いプラ
スチックやアルミの薄膜等を積層する方法も使用されて
いるが、何れもプラスチック容器の特質を維持したまま
で、ガスバリヤ性や収着の問題を完全に解決することは
出来ていない。
【０００９】ここで、近年、ＤＬＣ（Diamond Like Car
bon ）膜の薄膜形成技術が知られてきており、従来、ビ
ーカやフラスコ等の実験器具をＤＬＣ膜によりコーティ
ングしたものが知られている。このＤＬＣ膜は、炭素間
のＳＰ3 結合を主体としたアモルファスな炭素で、非常
に硬く、絶縁性に優れ、高屈折率で非常に滑らかなモル
フォロジを有する硬質炭素膜である。
【００１０】従来、このようなＤＬＣ膜の形成技術をビ
ーカやフラスコ等の実験器具のコーティングに使用した
ものとしては、特開平２−７００５９号公報に記載され
たものがある。
【００１１】この特開平２−７００５９号公報に記載さ
れたＤＬＣ膜の形成装置は、次のようなものである。す
なわち、図１６に示すように、炭素源ガスの導入口１Ａ
と排気孔１Ｂを有する反応室１内に陰極２が配置され、
この陰極２に形成された空所２Ａ内にビーカ等の実験器
具３が収容される。そして、この実験器具３の内側にア
ースされた陽極４が挿入された後、反応室１内が排気孔
１Ｂからの排気によって減圧される。そして、導入口１
Ａから炭素源ガスが導入された後、陰極３に高周波電源
５から高周波が印加され、炭素源ガスが励起されて発生
するプラズマにより、実験器具３の表面にＤＬＣ膜が形
成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たＤＬＣ膜の形成装置は、反応室１内に陰極２および陽
極４が収容され、反応室１の容積がコーティング対象で
ある実験器具３の大きさに比べて非常に大きいため、真
空操作にかかる時間とエネルギの無駄が多く、さらに、
このＤＬＣ膜の形成装置は形成速度が１０〜１０００Å
／分であり、その生成速度が遅いため、安価に連続生産
することは困難であるという問題を有している。
【００１３】この従来のＤＬＣ膜の形成装置は、ビーカ
やフラスコ等の実験器具を対象としこれに付加価値をつ
けることを目的にしているため、製造コストや製造時間
をあまり問題にしていないが、ビールやオレンジジュー
ス等の飲料用の充填容器は、安価なものが大量に必要と
されるため、このＤＬＣ膜形成装置を飲料用容器の製造
に使用することは出来ない。
【００１４】また、上記したＤＬＣ膜の形成装置によれ
ば、炭素源ガスが陰極２とコーティング対象である実験
器具３との間の隙間にも回り込むため、器具３の内面に
限定してコーティングを行うことが出来ない。
【００１５】飲料用の充填容器は、ビーカやフラスコ等
の実験器具の場合と違って、工場内の製造工程において
また販売ルートにおいて、充填容器同士がぶつかったり
擦れあったりする機会が多い。このため、飲料用の充填
容器の外面にＤＬＣ膜を形成した場合、このＤＬＣ膜は
薄く硬いものであるので、ＤＬＣ膜自体が損傷して、充
填容器の商品価値を損なうことが考えられる。したがっ
て、飲料用の充填容器については、容器の内壁面にのみ
ＤＬＣ膜を形成するようにすることが要求される。
【００１６】この発明は、上記従来の問題点を解決する
ためになされたものである。すなわち、この発明は、プ
ラスチック容器の特質を維持したままでプラスチックの
有するガスバリヤ性および収着の問題を解消し、リター
ナブルな使用を可能にしてプラスチック容器の使用範囲
と使用形態の拡大を図ることが出来るとともに、安価で
連続生産することができ、しかも取扱いにおいて損傷の
虞のない炭素膜コーティングプラスチック容器を製造す
ることのできる製造装置ならびに製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による炭素膜コーティングプラスチック容
器の製造装置は、容器を収容するために形成され収容さ
れる容器の外形とほぼ相似形の空所を有する中空状の外
部電極と、この外部電極の空所内に容器が収容された際
にこの容器の口部が当接されるとともに外部電極を絶縁
する絶縁部材と、接地され外部電極の空所内に収容され
た容器の内側に容器の口部から挿入される内部電極と、
外部電極の空所内に連通されて空所内の排気を行う排気
手段と、外部電極の空所内に収容された容器の内側に原
料ガスを供給する供給手段と、外部電極に接続された高
周波電源とを備えていることを特徴とする。そしてさら
に、この発明による炭素膜コーティングプラスチック容
器の製造装置は、内部電極の外形が外部電極の空所内に
収容される容器の内壁面の形状とほぼ相似形に形成され
ており、この内部電極に原料ガスの吹出し孔が形成さ
れ、供給手段から供給される原料ガスが、内部電極の吹
出し孔から外部電極の空所内に収容された容器内に吹き
出されるようになっており、この内部電極の吹出し孔
が、１個又は複数個形成されており、また、絶縁部材に
溝部が形成され、この絶縁部材に外部電極の空所内に収
容された容器の口部が当接された際、外部電極の内壁面
と容器の外壁面との間に形成される空間と容器の内部と
が溝部によって連通されていることを特徴としている。
【００１８】また、上記目的を達成するために、この発
明による炭素膜コーティングプラスチック容器の製造方
法は、容器を収容し収容される容器の外形とほぼ相似形
の空所を外部電極に形成し、この空所内に収容される容
器の口部が当接される絶縁部材により外部電極を絶縁
し、空所内に収容された容器の内側に容器の口部から内
部電極を挿入するとともにこの内部電極を接地し、外部
電極の空所内を排気し、外部電極の空所内に収容された
容器の内側に原料ガスを供給した後、外部電極に高周波
を印加することを特徴としている。
【００１９】
【作用】上記炭素膜コーティングプラスチック容器の製
造装置および製造方法は、外部電極内にプラスチック容
器が差し込まれて、収容される。このとき、内部電極が
容器内に挿入される。そして、口部が絶縁部材に当接さ
れて容器が外部電極内に位置決めされた後、外部電極内
が密閉される。このとき、外部電極の内壁面と容器の外
壁面との間の間隔は、ほぼ均一に保たれており、かつ容
器の内壁面と内部電極の外壁面との間の間隔も、ほぼ均
一に保たれている。
【００２０】この後、外部電極内の空気を排気手段によ
り排気して、外部電極内を真空にする。このとき、絶縁
部材に形成された溝部によって、容器の内部空間のみな
らず容器の外壁面と外部電極の内壁面との間の外部空間
も排気されて、真空にされる。
【００２１】この後、供給手段から原料ガスが供給さ
れ、内部電極に形成された吹出し孔から真空状態の内部
空間に吹き出される。この原料ガスの供給後、外部電極
に高周波電源から電力が投入される。この電力の投入に
よって、外部電極と内部電極間にプラズマが発生され
る。このとき、内部電極は接地されているが、外部電極
は絶縁部材により絶縁されているため、外部電極に負の
自己バイアスが発生し、これによって外部電極に沿った
容器の内壁面に炭素膜が均一に形成される。
【００２２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明による炭素膜コーティングプ
ラスチック容器を製造するための製造装置を示してい
る。この製造装置は、基台１０上にセラミック製の絶縁
板１１が取り付けられ、この絶縁板１１上に外部電極１
２が取り付けられている。この外部電極１２は、ＤＬＣ
膜形成のための真空チャンバを兼ねているものであり、
その内部にコーティング対象の容器２０を収容するため
の空間が形成されている。この外部電極１２内の空間は
そこに収容される容器２０の外形よりも僅かに大きくな
るように形成されている。この容器２０は、飲料用ボト
ルであるが、他の用途に使用される容器であってもよ
い。
【００２３】外部電極１２は、本体部１２Ａと、この本
体部１２Ａの上部に着脱自在に取り付けられて本体部１
２Ａの内部を密閉するようになっている蓋体１２Ｂとか
ら構成されている。この外部電極１２には、整合器１３
を介して高周波電源１４が接続されている。また、外部
電極１２内の空間には、排気管１５が連通されており、
図示しない真空ポンプによって空間内の空気が排気され
るようになっている。
【００２４】外部電極１２の空間内には、内部電極１６
が挿入され、空間の中心部に位置するように配置されて
いる。この内部電極１６は、その外形が容器２０の口部
２０Ａから挿入可能でかつ容器２０の内部形状とほぼ相
似形になるように形成されている。外部電極１２と内部
電極１６との間隔は、あらゆる位置において、１０〜１
５０ｍｍの範囲でほぼ均一に保たれるようにするのが好
ましい。
【００２５】この内部電極１６には、原料ガス供給管１
７が接続されていて、図示しないガス流量制御器を介し
てこの原料ガス供給管１７に原料ガスが流入され、内部
電極１６に形成された吹出し孔１６Ａから吹き出される
ようになっている。この吹出し孔１６Ａは、吹き出した
原料ガスを均一に拡散させるために、図示のように内部
電極１６の側部に複数個形成されることが好ましいが、
原料ガスが直ぐに均一に拡散されるような場合は、内部
電極１６の頂部に１個形成するようにしても良い。内部
電極１６は、原料ガス供給管１７を介してアースされて
いる。
【００２６】絶縁板１１には、図２および３に拡大して
示すように、複数個（この実施例では４個）の溝１１Ａ
が形成されており、図２から分かるように、外部電極１
２内に容器２０が収容され容器２０の口部２０Ａが絶縁
板１１に当接された状態で、外部電極１２の内壁面と容
器２０の外壁面との間に形成される容器の外部空間２１
Ａと排気管１５とが、溝１１Ａを介して連通されるよう
になっている。
【００２７】次に、上記製造装置によるＤＬＣ膜の形成
の方法について説明する。外部電極１２内には、蓋体１
２Ｂを外した状態で、本体部１２Ａの上部開口部からプ
ラスチック製の容器２０が差し込まれて、収容される。
このとき、内部電極１６は、容器２０の口部２０Ａから
容器２０内に挿入される。そして、口部２０Ａが絶縁板
１１上に当接されて容器２０が外部電極１２内に位置決
めされた後、蓋体１２Ｂが閉められて、外部電極１２内
が密閉される。このとき、外部電極１２の内壁面と容器
２０の外壁面との間の間隔は、ほぼ均一に保たれてお
り、かつ容器２０の内壁面と内部電極１６の外壁面との
間の間隔も、ほぼ均一に保たれている。
【００２８】この後、外部電極１２内の空気を真空ポン
プにより排気して、外部電極１２内を真空にする。この
とき、絶縁板１１に形成された溝１１Ａによって、容器
２０の内部空間２１Ｂのみならず容器２０の外壁面と外
部電極１２の内壁面との間の外部空間２１Ａも排気され
て、真空にされる。これは、外部空間２１Ａも真空にし
ておかないと、後述するプラズマ発生の際に、この外部
空間２１Ａ内が高温になり、容器２０のプラスチック材
質に悪影響を与えるためである。
【００２９】この時の真空度は、１０-2〜１０-5torrが
望ましい。これは、１０-1以上の真空度で良いとすると
容器内に不純物が多くなり過ぎ、１０-5未満の真空度に
しようとすると、排気するのに時間とエネルギがかかり
過ぎるためである。
【００３０】この後、図示されていないガス流量制御器
から原料ガス供給管１７に炭素源の原料ガスが供給さ
れ、内部電極１６に形成された吹出し孔１６Ａから真空
状態の内部空間２１Ｂ内に吹き出される。この原料ガス
の供給量は、１〜１００ml/minが好ましく、この原料ガ
スの供給によって、内部空間２１Ｂ内の圧力が０．５〜
０．００１torr以内に調整される。
【００３１】ここで、外部空間２１Ａ内は溝１１Ａを介
して排気されるため、外部空間２１Ａ内の圧力は内部空
間２１Ｂ内の圧力よりも少し遅れて低下する。このた
め、排気直後は外部空間２１Ａ内の圧力が内部空間２１
Ｂよりも僅かに高くなっている。したがって、排気直後
に原料ガスを供給するようにすれば、内部空間２１Ｂ内
に吹き出された原料ガスが外部空間２１Ａ内に入り込む
ことはない。
【００３２】原料ガスとしては、常温で気体または液体
の脂肪族炭化水素類，芳香族炭化水素類，含酸素炭化水
素類，含窒素炭化水素類などが使用される。そして、特
に、炭素数が６以上のベンゼン，トルエン，o-キシレ
ン，m-キシレン，p-キシレン，シクロヘキサン等が望ま
しい。これらの原料は、単独で用いても良いが、２種以
上の混合ガスとして使用するようにしても良い。さら
に、これらのガスをアルゴンやヘリウムの様な希ガスで
希釈して用いる様にしても良い。
【００３３】この原料ガスの供給後、外部電極１２に整
合器１３を介して高周波電源１４から電力が投入され
る。この電力の投入によって、外部電極１２と内部電極
１６間にプラズマが発生される。このとき、内部電極１
６はアースされているが、外部電極１２は絶縁板１１に
より絶縁されているため、、外部電極１２に負の自己バ
イアスが発生し、これによって外部電極１２に沿った容
器２０の内壁面にＤＬＣ膜が均一に形成される。
【００３４】すなわち、容器２０の内壁面におけるＤＬ
Ｃ膜の形成は、改良されたプラズマＣＶＤ法により行わ
れる。このプラズマＣＶＤ法によれば、低温プラズマを
利用することで、ＤＬＣ膜の形成時の温度が比較的低い
温度に設定できるため、プラスチックのような耐熱性の
悪い物品を基盤とする場合に好適であり、しかも比較的
安価で広い面積のＤＬＣ膜の形成を行うことが出来る。
【００３５】ここで、低温プラズマとは、反応器内部が
低圧に維持されている場合、プラズマ中の電子温度が高
く、イオンや中性分子の温度がそれに比べて著しく低い
状態のプラズマ、すなわち、いわゆる非平衡状態のプラ
ズマのことをいう。
【００３６】外部電極１２と内部電極１６の間にプラズ
マが発生すると、絶縁されている外部電極１２の内壁面
に電子が蓄積するため、この外部電極１２が負電位に自
己バイアスされる。外部電極１２側には、この蓄積電子
のために５００〜１０００Ｖ程度の電位降下が生じる。
このとき、プラズマ中に炭素源となる炭酸ガスが存在す
ることによって、プラスにイオン化された炭素源が外部
電極１２に沿うように位置されている容器２０の内壁面
に選択的に衝突し、ついで近接する炭素同士が結合する
ことによって、容器２０の内壁面に極めて緻密なＤＬＣ
膜からなる硬質炭素膜が形成される。
【００３７】なお、ＤＬＣ膜からなる硬質炭素膜とは、
ｉカーボン膜または水素化アモルファスカーボン膜（ａ
−Ｃ：Ｈ）とも呼ばれる硬質炭素膜のことで、ＳＰ3 結
合を主体にしたアモルファスな炭素膜のことである。
【００３８】ＤＬＣ膜の膜厚は、高周波の出力，容器２
０内の原料ガスの圧力，供給ガス流量，プラズマ発生時
間，自己バイアスおよび原料の種類等に依存するが、低
分子有機化合物の収着抑制効果およびガスバリヤ性の向
上効果と、プラスチックとの密着性，耐久性および透明
性等との両立を図るため、０．０５〜５μｍとなるよう
にするのが好ましい。
【００３９】また、ＤＬＣ膜の膜質も、同様に、高周波
の出力，容器２０内の原料ガスの圧力，供給ガス流量，
プラズマ発生時間，自己バイアスおよび原料の種類等に
依存する。高周波出力の増加，容器２０内の原料ガスの
圧力減少，供給ガスの流量減少，自己バイアスの増加お
よび原料の炭素数の低下等は、何れもＤＬＣ膜の硬化，
緻密さの向上，圧縮応力の増大および脆さの増大の原因
になる。このため、プラスチックとの密着性および膜の
耐久性を維持しつつ低分子有機化合物の収着抑制効果や
ガスバリヤ効果を最大限に発揮させるには、高周波出力
が５０〜１０００Ｗ，容器２０内の原料ガス圧が０．２
〜０．０１torr，供給ガスの流量が１０〜５０ml/min，
自己バイアスが−２００〜−１０００Ｖ，原料ガスの炭
素数が１〜８個程度になるように設定されるのが好まし
い。
【００４０】なお、ＤＬＣ膜とプラスチックとの密着性
をさらに向上させるために、ＤＬＣ膜を形成する前に、
アルゴンや酸素などの無機ガスによってプラズマ処理を
行い、容器２０の内壁面を活性化させる様にしても良
い。
【００４１】図４は、以上のようにしてＤＬＣ膜が形成
されたプラスチック容器の側断面を示している。図中、
２０Ａはプラスチック材を、２０Ｂはプラスチック材２
０Ａの内壁面に形成されたＤＬＣ膜をそれぞれ示してい
る。このように、内壁面をＤＬＣ膜２０Ｂによってコー
ティングされたプラスチック容器は、酸素や二酸化炭素
のような低分子無機ガスの透過度を著しく減少させるこ
とが出来るだけでなく、臭いを有する各種の低分子有機
化合物の収着を、完全に抑制することが出来る。また、
このＤＬＣ膜の形成によって、プラスチック容器の有す
る透明性を損なうこともない。
【００４２】なお、容器２０を形成するプラスチック材
としては、ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポ
リスチレン樹脂，シクロオレフィンコポリマ樹脂，ポリ
エ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，エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂，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，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，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，
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，ポリブチレンテレフタ
レート樹脂，アイオノマ樹脂，ポリスルホン樹脂および
４フッ化エチレン樹脂などが挙げられる。
【００４３】上記製造装置および製造方法によって製造
された炭素膜コーティングプラスチック容器について行
った(1) ＤＬＣの膜厚、(2) ＤＬＣの密度、(3) 密着性
１、(4) 密着性２、(5) 耐アルカリ性、(6) 炭酸ガスバ
リヤ性、(7) 酸素ガスバリヤ性、(8) 低分子有機化合物
（香気成分）の収着性の各評価の結果は、下記の通りで
ある。
【００４４】なお、各評価は、以下の方法により行っ
た。 (1) ＤＬＣの膜厚 予め容器の内面にマジックインキ等でマスキングを行っ
て、ＤＬＣを被覆した後、ジエチルエーテル等でマスキ
ングを除去し、Ｖｅｃｃｏ社製、表面形状測定器ＤＥＣ
ＴＡＣＫ３によって膜厚を測定した。 (2) ＤＬＣの密度 成膜前と成膜後の重量差を測定し、(1) で求めた膜厚か
ら密度を算出した。 (3) 密着性１ 容器の側壁部について、ＪＩＳＫ５４００の基盤目テー
プ法に準じて、以下の条件で行った。
【００４５】切り傷のすきま間隔：１ｍｍ ます目の数 ：１００ (4) 密着性２ 容器の側壁部について、新東科学製 連続加重式引掻試
験機ＨＥＩＤＯＮ２２を使用して、以下の条件で行っ
た。密着の程度は、膜が剥がれ始めたときの引掻針にか
かる垂直加重で表した。
【００４６】 引掻針の素材、形状：ダイヤ、５０μＲ 加重速度 ：１００ｇ／ｍｉｎ テーブル速度 ：１０００ｍｍ／ｍｉｎ (5) 耐アルカリ性 水酸化ナトリウムを１０ｗｔ％となるように添加したア
ルカリ溶液を容器内部に充填し、７５℃の湯浴中に２４
時間浸漬し、ＤＬＣの形状変化、剥離の有無を確認し
た。結果は２４時間以上の浸漬で変化のないものを優、
１２時間以上の浸漬で変化のないものを良として表し
た。 (6) 炭酸ガスバリヤー性 ＭＯＤＥＲＮ ＣＯＮＴＲＯＬ社製ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ
Ｃ−４型を使用して、炭酸ガスの透過量を２５℃で測定
した。 (7) 酸素ガスバリヤー性 ＭＯＤＥＲＮ ＣＯＮＴＲＯＬ社製ＯＸ−ＴＲＡＮＴＷ
ＩＮを使用して、酸素の透過量を４０℃で測定した。 (8) 低分子有機化合物（香気成分）の収着性 環境材の一種として臭いを有する低分子有機化合物（香
気成分）を使用し、松井らの方法（Ｊ．Ａｇｉｃ．Ｆｏ
ｏｄ．Ｃｈｅｍ．，１９９２，４０，１９０２−１９０
５）を参考にして試験を行った。
【００４７】手順は以下の通りである。 各種香気成分（ｎ−オクタン、ｎ−オクタナール、ｎ
−オクタノール、ヘキサン酸エチル、ｄ−リモネン）を
それぞれ１００ｐｐｍ添加した０．３％シュガーエステ
ル溶液を作り、モデルフレーバ溶液とする。
【００４８】モデルフレーバ溶液を容器に７００ｍｌ
充填し、蓋をした後、２０℃で１カ月間保管する。 １カ月後、モデルフレーバ溶液を廃棄し、６０℃の蒸
留水で容器の内部を洗浄した後乾燥させる。
【００４９】ジエチルエーテルを充填し、容器に収着
した香気成分を抽出する。 ジエチルエーテルを容器から取りだし、無水硫酸ナト
リウムを添加して脱水する。
【００５０】アミルベンゼンを内標準としてガスクロ
マトグラフによって定量分析を行う。結果は、１ｐｐｍ
の香気成分が存在する水溶液が容器中にある場合、容器
に収着する香気成分の量をμｇで表示する。従って、単
位はμｇ／ｐｐｍ／ｂｏｔｔｌｅとなる。
【００５１】［試験１］プラスチック容器として容量７
００ｍｌのポリエチレンテレフタレート樹脂製容器（三
井ペット樹脂（株）製ＰＥＴ樹脂、タイプＬ１２５）を
図１の外部電極１２内に収納し、固定した。
【００５２】次に、真空ポンプを作動させ、外部電極１
２内を１０-4torr以下まで真空（背圧）にした後、前処
理としてアルゴンを３０ｍｌ／ｍｉｎの流速で圧力が
０．０４torrとなるようにプラスチック容器内部に導入
し、３００ＷのＲｆ電力を投入して容器内面をプラズマ
処理した。その後、補助ガスにアルゴンを用い、原料ガ
スとしてトルエン，シクロヘキサン，ベンゼンまたはｐ
−キシレンを容器内部に導入し、図５に示した条件で容
器の内面にＤＬＣを均一に被覆した。
【００５３】試験結果 膜厚、成膜速度、密度、密着性１、密着性２、耐アルカ
リ性の各評価の結果は図６に示す通りである。密度はい
ずれも２．００ｇ／ｃｍ3 を越えており、膜は極めて緻
密であった。
【００５４】基盤目試験の結果、ポリエチレンテレフタ
レート樹脂との密着性は良好で、実際の使用に十分耐え
られることが明らかになった。また、耐アルカリ性は問
題なく、ＤＬＣの膜がきわめて安定しており、ポリエチ
レンテレフタレート樹脂を完全に保護していることが判
明した。
【００５５】酸素透過度、二酸化炭素透過度及び各種香
気成分の収着の程度に関しては、その結果が図７に示さ
れている。緻密なＤＬＣの膜は香気成分の収着を完全に
抑制するだけでなく、酸素及び二酸化炭素の透過を効果
的に抑制した。
【００５６】また、ＤＬＣを内面に被覆したプラスチッ
ク容器の胴部の紫外可視領域における透過スペクトル
が、図８に示されている。約５００ｎｍ前後から紫外部
にかけて透過率が急激に減少しており、ＤＬＣ膜のコー
ティングは、内容物の紫外線による劣化をも抑制するの
に有効であることが示唆された。
【００５７】図９は、試験１の条件でプラスチック容器
の胴部に被覆された薄膜のラマン・スペクトルである。 ［試験２］プラスチック容器として容量７００ｍｌのポ
リアクリロニトリル・スチレンコポリマ樹脂製容器（三
菱モンサント化成製：ＰＡＮ樹脂、タイプＬ７００）が
使用される以外は、試験１と同様の方法により容器内面
にＤＬＣ膜を形成した。ＤＬＣ膜の形成の条件は図１０
に示される通りである。また、試験１と同様にして、膜
厚，密度，密着性１，密着性２，耐アルカリ性，炭酸ガ
スバリヤ性，酸素ガスバリヤ性および低分子有機化合物
の収着性について各試験を行った。
【００５８】試験結果 膜厚，膜形成速度，密度，密着性１，密着性２および耐
アルカリ性についての試験結果は、図１１に示される通
りである。膜厚および密度については、試験１の場合と
同様に、良好であった。また、密着性１および密着性２
については、試験１の場合と同様に問題がなく、ＤＬＣ
とアクリロニトリル・スチレンコポリマ樹脂との密着性
はポリエチレンテレフタレート樹脂と同様で、実用上問
題のないことが判明した。
【００５９】酸素透過度、二酸化炭素透過度及び各種香
気成分の収着の程度については、その結果が図１２に示
されている。すなわち、アクリロニトリル・スチレンコ
ポリマ樹脂は本来ガスバリヤ性に優れており、さらに、
ＤＬＣを被覆したことで、酸素及び二酸化炭素の透過量
が極めて低いレベルに達することが明らかになった。各
種香気成分の収着量は、試験１と同様に、検出限界以下
であり、官能評価においても問題なかった。
【００６０】［試験３］プラスチック容器として容量７
００ｍｌのシクロオレフィンコポリマ樹脂製容器（三井
石油化学製：ＣＯＣ樹脂タイプＡＰＬ６０１５）を使用
した以外は、試験１と同様の方法により、ＤＬＣを容器
内部に被覆した。ＤＬＣ膜の形成の条件は図１３に示さ
れている。また、試験１と同様に、膜厚、密度、密着性
１、密着性２、耐アルカリ性、炭酸ガスバリヤ性、酸素
ガスバリヤ性及び低分子有機化合物の収着性のそれぞれ
の試験を行った。
【００６１】試験結果 膜厚、成膜速度、密度、密着性１、密着性２、耐アルカ
リ性の各試験の結果は図１４に示されている。試験１及
び試験２と同様に、いずれの試験項目についても問題は
なく、特にプラスチック容器とＤＬＣとの密着性は極め
て良好であった。
【００６２】酸素透過度、二酸化炭素透過度及び各種香
気成分の収着性については、その結果が図１５に示され
ている。シクロオレフィンコポリマ樹脂はオレフィン系
樹脂であるため、酸素透過度、二酸化炭素透過度および
香気成分収着量が比較的大きいが、ＤＬＣにより被覆す
ることにより、かなりのレベルまで抑制できることが判
明した。
【００６３】
【発明の効果】以上のように、この発明による炭素膜コ
ーティングプラスチック容器の製造装置および製造方法
によれば、製造時間が短くエネルギーの無駄も無いため
に、安価な炭素膜コーティングプラスチック容器を連続
生産することが可能になる。さらに、炭素膜を容器の内
壁面にのみ限定して形成することが出来る。
【００６４】内部電極が容器の内壁面の形状とほぼ相似
形に形成されることによって、炭素膜を容器の内壁面に
均一に形成することが出来る。内部電極に原料ガスの吹
出し孔が形成されることによって、原料ガスが容器の中
心部から均一に吹出され、さらに、この吹出し孔が１個
又は複数個形成されることによって原料ガスの拡散が促
進される。
【００６５】さらに、絶縁部材に形成される溝部によ
り、外部電極の内壁面と容器の外壁面との間の空間も真
空にされ、これによって、プラズマ発生時の温度上昇を
抑えることが出来る。また、この発明により製造される
容器が飲料用ボトルである場合には、従来のガラス容器
の代りにリターナブル容器として使用することが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による炭素膜コーティングプラスチッ
ク容器を製造するための製造装置の一実施例を示す側断
面図である。
【図２】同実施例の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】同実施例の断熱板を示す平面図である。
【図４】この発明により製造される炭素膜コーティング
プラスチック容器の一実施例を示す側断面図である。
【図５】硬質炭素膜の形成条件を示す表である。
【図６】図５の条件により形成された硬質炭素膜の膜厚
等の評価結果を示す表である。
【図７】図５の条件により形成された硬質炭素膜の酸素
透過度等の評価結果を示す表である。
【図８】図５の条件により硬質炭素膜が形成されたプラ
スチック容器の紫外可視領域における透過スペクトルを
示すグラフである。
【図９】図５の条件により形成された硬質炭素膜のラマ
ン・スペクトルを示すグラフである。
【図１０】硬質炭素膜の他の形成条件を示す表である。
【図１１】図１０の条件により形成された硬質炭素膜の
膜厚等の評価結果を示す表である。
【図１２】図１０の条件により形成された硬質炭素膜の
酸素透過度等の評価結果を示す表である。
【図１３】硬質炭素膜のさらに他の形成条件を示す表で
ある。
【図１４】図１３の条件により形成された硬質炭素膜の
膜厚等の評価結果を示す表である。
【図１５】図１３の条件により形成された硬質炭素膜の
酸素透過度等の評価結果を示す表である。
【図１６】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…絶縁板 １１Ａ…溝 １２…外部電極 １４…高周波電源 １５…排気管 １６…内部電極 １６Ａ…吹出し孔 １７…原料ガス供給管 ２０…容器 ２０Ａ…口部 ２１Ａ…外部空間 ２１Ｂ…内部空間

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 容器を収容するために形成され収容され
    る容器の外形とほぼ相似形の空所を有する中空状の外部
    電極と、この外部電極の空所内に容器が収容された際に
    この容器の口部が当接されるとともに外部電極を絶縁す
    る絶縁部材と、接地され外部電極の空所内に収容された
    容器の内側に容器の口部から挿入される内部電極と、外
    部電極の空所内に連通されて空所内の排気を行う排気手
    段と、外部電極の空所内に収容された容器の内側に原料
    ガスを供給する供給手段と、外部電極に接続された高周
    波電源とを備えていることを特徴とする炭素膜コーティ
    ングプラスチック容器の製造装置。
  2. 【請求項２】 前記内部電極の外形が外部電極の空所内
    に収容される容器の内壁面の形状とほぼ相似形に形成さ
    れている請求項１に記載の炭素膜コーティングプラスチ
    ック容器の製造装置。
  3. 【請求項３】 前記内部電極に原料ガスの吹出し孔が形
    成され、前記供給手段から供給される原料ガスが、内部
    電極の吹出し孔から外部電極の空所内に収容された容器
    内に吹き出される請求項１に記載の炭素膜コーティング
    プラスチック容器の製造装置。
  4. 【請求項４】 前記内部電極の吹出し孔が、１個又は複
    数個形成されている請求項３に記載の炭素膜コーティン
    グプラスチック容器の製造装置。
  5. 【請求項５】 前記絶縁部材に溝部が形成され、この絶
    縁部材に外部電極の空所内に収容された容器の口部が当
    接された際、外部電極の内壁面と容器の外壁面との間に
    形成される空間と容器の内部とが溝部によって連通され
    る請求項１に記載の炭素膜コーティングプラスチック容
    器の製造装置。
  6. 【請求項６】 前記容器が飲料用ボトルである請求項１
    に記載の炭素膜コーティングプラスチック容器の製造装
    置。
  7. 【請求項７】 容器を収容し収容される容器の外形とほ
    ぼ相似形の空所を外部電極に形成し、この空所内に収容
    される容器の口部が当接される絶縁部材により外部電極
    を絶縁し、空所内に収容された容器の内側に容器の口部
    から内部電極を挿入するとともにこの内部電極を接地
    し、外部電極の空所内を排気し、外部電極の空所内に収
    容された容器の内側に原料ガスを供給した後、外部電極
    に高周波を印加することを特徴とする炭素膜コーティン
    グプラスチック容器の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記容器が飲料用ボトルである請求項７
    に記載の炭素膜コーティングプラスチック容器の製造方
    法。
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