JP2007511772A - 容器壁のガス透過性を測定する方法および表面をコーティングした容器並びに測定装置を備えたコーティング設備 - Google Patents

Abstract

容器壁（２）の領域に設けたバーリヤーコーティング部（１）のガス透過性を測定する方法および装置。バーリヤーコーティング部（１）により少なくとも部分的に画成されている分析室内で、容器（３）の壁（２）の領域から分析室内へ流出し、分析室内へ流出する前に壁（２）の領域に拘束されていた分析ガスの含有量を測定する。分析ガスは、分析室内へ放出される前に壁の領域に拘束されている。測定装置はコーティング装置に組み込むことができる。このため、容器の搬送方向においてコーティング装置の後方に、測定装置を備えた検査装置を配置する。

Description

本発明は、少なくとも壁の第１表面領域にバーリヤーコーティング部を備えている容器の壁のガス透過性を測定する方法に関するものである。
また本発明は、熱可塑性プラスチックから成り、ガスバーリヤー特性を改善するために少なくとも壁の第１表面領域にバーリヤーコーティング部を備えている容器に関するものである。
さらに本発明は、容器の表面の少なくとも一部をバーリヤー被膜で少なくとも部分的にコーティングするためのコーティング装置を有している容器コーティング設備に関するものである。

容器の壁のガス透過性を測定するための、特に熱可塑性プラスチックから成っている容器の壁のガス透過性を測定するための公知の方法および設備の欠点は、測定を実施するためにかなりの時間を要することである。ＰＥＴから成る瓶の壁のガス透過性の測定に関連して言えば、たとえば非特許文献１に記載されている方法が知られているが、この方法は通常５日ないし７日の測定期間を要する。この種の方法は特定の方法の適用性または特定の壁構造の材料特性に関する基本的な情報を得るには適しているが、生産を監視して生産障害を早期に検知するために連続的に適用するには公知の方法および設備は適していない。また、過酸化水素を使用した測定方法も知られているが、この方法は不正確であり、操作者にとって有害なものである。

比較的迅速に実施できるバーリヤー特性測定方法は特許文献１に記載されている。しかしながら、測定技術によりこの方法を実施するために容器内部に負圧を発生させねばならないのが欠点である。このため設備コストが増大し、特に生産監視への測定方法の組み込みを困難にさせている。

熱可塑性材料から成る容器の壁のガス透過性を減少させるため、基本的にはすでに多くの方法が知られている。その間、典型的には中央の壁層が高いガス遮断作用を持っているような多層壁構造が普及した。同様に特定のコポリマーを使用することも知られている。特定のコポリマーとは、その分子構造により、ガスの侵入を阻止する比較的密な継目を提供するポリマーである。また、侵入するガス粒子を蓄積させ、これによって貫流を阻止するいわゆる犠牲物質を壁の材料の中に埋設することも公知である。

他の公知の方法によれば、ブロー成形技術により熱可塑性容器を製造する場合、特別な圧延条件、温度調整、ブロー成形圧の変化により、耐ガス性の向上が達成される。また、容器壁の内面および／または外面に特殊な被膜を備えさせることもすでに知られている。最近では、この種の被膜はプラズマ技術を使用して生成される。

それぞれの容器壁のガス非透過性の向上を具体的にどのように実現するかに関わりなく、従来より知られている、ガス透過性を測定するための方法および設備は、測定の迅速な実施、高精度の測定、妨害に対する十分な非感応性に対するすべての要求を必ずしも満たすものではない。

ドイツ工業規格ＤＩＮ５３３８０ 独国特許出願公開第１０１２４２２５Ａ１号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法において、分析速度を向上させるとともに高品質な分析を達成させるように改善することである。

本発明の他の課題は、冒頭で述べた種類の容器を、分析を迅速に行なえるように構成することである。

さらに本発明の課題は、冒頭で述べた容器コーティング設備において、生産品質の監視が補助されるように構成することである。

上記課題は、方法においては、バーリヤーコーティング部により少なくとも部分的に画成されている分析室内で、容器の壁の領域から分析室内へ流出し、分析室内へ流出する前に壁の領域に拘束されていた分析ガスの含有量を測定することによって解決される。

上記課題は、容器においては、壁のバーリヤーコーティング部側の表面領域に、少なくとも一時的に分析ガスを放出する少なくとも１つの分析物質が配置されていることによって解決される。

上記課題は、容器コーティング設備においては、容器の搬送方向においてコーティング装置の後方に、複数個の容器の少なくともいくつかのコーティング品質を測定するための検査装置が配置され、検査装置が容器の壁から放出される分析ガスを定量的に検出するためのセンサを有していることによって解決される。

分析ガスとして、容器壁からの放出が可能であるように容器壁の領域にゆるく拘束されている物質を使用することにより、コーティング過程の終了直後に、バーリヤーコーティング部のすぐ下方に、分析に利用することのできる物質が提供される。したがって、コーティングを行なった後に、まずコーティングした容器を分析ガスを含んでいる雰囲気にさらし、容器の材料が分析ガスで飽和状態になるまで待つ必要がない。飽和時間は通常は３０分ないし６０分であるが、分析物質が容器壁の領域にじかに存在しているので、このような長い飽和時間を回避できる。これにより数分の分析時間を実現できる。なお、以下の説明においては、ガス透過性が調べられる容器壁とは、本来の壁とバーリヤーコーティング部との組合せを意味するものとする。

極めて高品質の測定を得るため、特に、測定開始前に実質的に分析ガスの干渉を受けていない空間内で分析ガスの成分を測定する。これにより、被検査物質の量が比較的少量である場合も、非常に高感度の測定を実現できる。

本発明にしたがって選定された測定原理により、設備を非常にコンパクトに構成することができる。同様に、測定方法においても測定設備においても、妨害に対する非常に低い感応性を達成でき、その結果容器コーティング設備に測定装置を組み込んで高品質の生産が達成される。

技術的に簡単に実現できる方法の実施態様によれば、分析ガスを物理的に壁の領域に拘束させる。

同様に、分析ガスを化学的に壁の領域に拘束させることが考えられる。

分析ガスを壁の内部に拘束させることにより、大量の分析物質が提供される。

非常に短い測定時間を達成するため、特に、分析ガスを壁とバーリヤーコーティング部との間の中間層内に拘束させる。

容器をコーティングする前に分析物質が容器に蓄積することにより分析物質が減少するのを回避するため、分析ガスをバーリヤーコーティング部の壁側の領域に拘束させる。

測定技術的に簡単に方法を実施できるようにするため、分析ガスの測定技術による検出を、周囲圧にほぼ等しく選定した圧力で行なう。

方法の簡単な実施は、分析ガスとして水蒸気を使用することにより達成される。

さらに、分析ガスとして酸素を使用することも考えられる。

他の実施態様によれば、分析ガスとして窒素を使用することも可能である。

同様に、分析ガスとして二酸化炭素を使用するようにして方法を実施してもよい。

分析物質を容器壁の材料の中へ取り込むための方法上の実施態様によれば、分析ガスを壁の領域に拘束させるため、時間的にコーティング過程を実施する前に容器のプレコンディショニングを行なう。同様に、時間的にコーティング過程を実施した後にしてガスバーリヤー特性を測定する前に容器のプレコンディショニングを行なうようにしてもよい。

測定方法をフレキシブルに実施できるように、分析ガスの測定技術による検出をキャリヤーガスの内部で行なう。

容器充填後のバーリヤー測定は、分析ガスの測定技術による検出をキャリヤー液の内部で行なうことによって行うことができる。

高精度の測定を達成するため、測定を行なう前に、測定室が実質的に分析ガスから干渉を受けないように測定室をプレコンディショニングする。

内面をコーティングした容器の場合には、分析ガスを容器の内部空間内で測定するのが合目的である。

外面をコーティングした容器の場合には、分析ガスを容器を取り囲んでいる参照室内で測定するのが有利である。

検査装置をコーティング装置の中へ組み込むため、検査装置はコーティング装置のための制御装置と接続されている。

典型的な実施態様によれば、コーティング装置は容器の内面コーティングのために構成されている。

同様に、コーティング装置は容器の外面コーティングのために構成されていてよい。

他の実施態様によれば、コーティング装置が容器のプラズマコーティングのために構成されていることも可能である。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１は容器（３）の壁（２）のバーリヤーコーティング部（１）のガス透過性を測定する装置を示している。容器（３）は該容器（３）を少なくとも部分的に閉じ込めている保持装置（４）のなかへ挿入されている。保持装置（４）は容器（３）のための開口密封部（５）を有し、開口密封部（５）はキャリヤーガスの供給部（６）と排出部（７）とを備えている。図示した実施形態の場合、キャリヤーガスは容器（３）の内部空間（８）のなかへ導入される。このときキャリヤーガスは容器（３）のバーリヤーコーティング部（１）と接触する。図示した実施形態では、バーリヤーコーティング部（１）は内部空間（８）側に配置されている。

キャリヤーガスは供給部（６）を通じてポンプ（１０）により内部空間（８）内へ導入され、排出部（７）を介してセンサ（１１）を通過する。

図示した実施形態の場合、キャリヤーガスを節約するため、閉じたガス循環系が設けられている。しかし、基本的には、開いた系を使用してもよい。通常は、測定過程を実施する前に内部空間（８）をキャリヤーガスで洗浄して所定の初期条件を準備する。

バーリヤーコーティング部（１）が容器（３）の外面に配置されている実施形態の場合には、保持装置（６）は参照室（９）を備えた閉じたチャンバーとして構成され、参照室（９）内に容器（３）が挿入される。この場合、キャリヤーガスが外面に被着されたバーリヤーコーティング部（１）を環流するように、供給部（６）と排出部（７）とは参照室（９）に開口している。その他の点では、比較可能な測定原理が実現される。

バーリヤーコーティング部（１）を壁（２）の内面に配置する場合も外面に配置する場合も、センサ（１１）はキャリヤーガス中の分析ガス成分を検出する。分析ガスはバーリヤーコーティング部（１）を貫流し、或いは、壁（２）の非コーティング面の領域で壁（２）から排出される。分析ガスを放出させる物質または分析ガスを形成させる物質は、すでに容器（３）の製造段階で壁（２）の中に取り入れられていてよい。容器（３）をブロー成形技術により成形する場合には、すでにそれ以前の予成形品（後で容器（３）に成形される）の射出成形段階で当該物質を材料の中に取り込んでよい。同様に、当該物質を、予成形品を容器（３）にブロー成形している間、またはこのブロー成形に引き続いて壁（２）の表面に堆積させるようにしてもよい。さらに、バーリヤーコーティング部（１）を壁（２）に被着させる直前に当該物質を堆積させるようにしてもよい。これは別個の方法ステップで行なうか、或いは、多層コーティングまたは勾配コーティングを生成させる際の最初のコーティングステップで行うことができる。

特に、方法技術的には、測定技術による分析ガスの検出を、予め測定室内に負圧を発生させずに周囲圧で行なうことが考えられる。測定室が前もって分析ガスから干渉を受けなければ、分析ガスは物質特有の分圧差に基づき、周囲圧が作用しても壁（２）の領域から排出される。

分析ガスとしては多くの物質が適している。食料品を密封するために設けられる容器（３）をバーリヤー測定する場合には、特に食料品に関わる法律で許されている物質を使用する。たとえば、測定室の領域にまず乾燥ガス（たとえば乾燥させた空気）を配置し、壁（２）の領域からの水分子の流出を検出することが考えられる。同様に、壁の領域からの酸素または二酸化炭素の流出を測定技術的に検出してもよい。

キャリヤーガス内の分析ガスを測定する代わりに、キャリヤー液内での測定を行なってもよい。容器（３）を充填用の瓶として構成する場合には、特に、キャリヤー液として、分析ガスに関し予め脱気した液体を使用し、容器（３）の充填後に測定を行なうことが考えられる。

食料品を密封するために設けられた容器（３）を使用する場合には、特に、壁（２）をＰＥＴまたはＰＥＮから構成し、分析物質として、必要な物質放出量に関し最適な堆積安定性でＰＥＴまたはＰＥＮに堆積するのに特に適した材料を使用することが考えられる。

分析物質に関しては、特に、透明な壁（２）の透明性を損なわず、壁（２）を着色させないような物質を使用することが考えられる。

図２は、壁（２）の領域からの酸素の流出に関し、均一で効果的なバーリヤーコーティング部（１）を備えた容器（２）の変化と、バーリヤーコーティング部（１）を備えていない容器（３）の変化（１４）とを比較したグラフである。これからわかるように、わずか数秒後で変化（１３，１４）は著しく異なっている。

図３は容器（３）のコーティング装置（１８）を示している。コーティング装置（１８）は容器装入部（１９）と容器排出部（２０）とを備えている。容器排出部（２０）には検査装置（２１）が接続し、検査装置（２１）は前記センサ（１１）を備えた前記保持装置（４）を含んでいる。検査装置（２１）はコーティング装置（１８）のための制御装置（２２）に接続され、その都度の測定結果に応じて機械調整および／または機能表示を適合させるようになっている。単位時間当たりの生産数が高いコーティング装置の場合には、コーティングされた容器を供給制御部を介してその都度抜き打ち検査のごとく検査装置（２１）へ搬送させることができる。制御装置（２２）の制御パラメータの付加は自動的にまたは利用者の権能で行うことができる。

コーティング装置は容器（３）のプラズマコーティング用に構成されていてよい。特に内面コーティングが考えられる．コーティング材料としてはＳｉＯｘを使用でき、場合によっては定着剤を使用してもよい。

測定装置の概略図である。 測定結果を説明するためのグラフである。 容器コーティング設備への測定装置の組み込みを説明するためのブロック構成図である。

Claims (34)

1. 少なくとも壁の第１表面領域にバーリヤーコーティング部を備えている容器の壁のガス透過性を測定する方法において、
   バーリヤーコーティング部（１）により少なくとも部分的に画成されている分析室内で、容器（３）の壁（２）の領域から分析室内へ流出し、分析室内へ流出する前に壁（２）の領域に拘束されていた分析ガスの含有量を測定することを特徴とする方法。
2. 分析ガスを物理的に壁（２）の領域に拘束させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 分析ガスを化学的に壁（２）の領域に拘束させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 分析ガスを壁（２）の内部に拘束させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
5. 分析ガスを壁（２）とバーリヤーコーティング部（１）との間の中間層内に拘束させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
6. 分析ガスをバーリヤーコーティング部（１）の壁（２）側の領域に拘束させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
7. 分析ガスの測定技術による検出を、周囲圧にほぼ等しく選定した圧力で行なうことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
8. 分析ガスとして水蒸気を使用することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
9. 分析ガスとして酸素を使用することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
10. 分析ガスとして窒素を使用することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
11. 分析ガスとして二酸化炭素を使用することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
12. 分析ガスを壁（２）の領域に拘束させるため、時間的にコーティング過程を実施する前に容器（３）のプレコンディショニングを行なうことを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の方法。
13. 分析ガスを壁（２）の領域に拘束させるため、時間的にコーティング過程を実施した後にしてガスバーリヤー特性を測定する前に容器（３）のプレコンディショニングを行なうことを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の方法。
14. 分析ガスの測定技術による検出をキャリヤーガスの内部で行なうことを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の方法。
15. 分析ガスの測定技術による検出をキャリヤー液の内部で行なうことを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の方法。
16. 測定を行なう前に、測定室が実質的に分析ガスから干渉を受けないように測定室をプレコンディショニングすることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法。
17. 分析ガスを容器（３）の内部空間（８）内で測定することを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の方法。
18. 分析ガスを容器（３）を取り囲んでいる参照室（９）内で測定することを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の方法。
19. 分析物質をガス状に壁（２）に拘束させることを特徴とする、請求項１から１８までのいずれか一つに記載の方法。
20. 分析物質を液状に壁（２）に拘束させることを特徴とする、請求項１から１８までのいずれか一つに記載の方法。
21. 分析物質を放出させるキャリヤー物質を壁（２）に拘束させることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一つに記載の方法。
22. 分析物質を、容器（３）を製造するための素材に拘束させることを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか一つに記載の方法。
23. 分析物質を、容器（３）を製造するための中間生産物に拘束させることを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか一つに記載の方法。
24. 熱可塑性プラスチックから成り、ガスバーリヤー特性を改善するために少なくとも壁の第１表面領域にバーリヤーコーティング部を備えている容器において、
    壁（２）のバーリヤーコーティング部（１）側の表面領域に、少なくとも一時的に分析ガスを放出する少なくとも１つの分析物質が配置されていることを特徴とする容器。
25. バーリヤーコーティング部（１）がプラズマコーティング部として形成されていることを特徴とする、請求項２４に記載の容器。
26. 分析物質が容器（３）の壁（２）とバーリヤーコーティング部（１）との間に配置されていることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の容器。
27. 分析物質が壁（２）の内部に配置されていることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の容器。
28. 分析物質がバーリヤーコーティング部（１）の壁（２）側の領域に配置されていることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の容器。
29. 容器の表面の少なくとも一部をバーリヤー被膜で少なくとも部分的にコーティングするためのコーティング装置を有している容器コーティング設備において、
    容器（３）の搬送方向においてコーティング装置（１８）の後方に、複数個の容器（３）の少なくともいくつかのコーティング品質を測定するための検査装置（２１）が配置され、検査装置（２１）が容器（３）の壁（２）から放出される分析ガスを定量的に検出するためのセンサ（１１）を有していることを特徴とする容器コーティング設備。
30. 検査装置（２１）が請求項１から１７までのいずれか一つに記載の方法を実施するために構成されていることを特徴とする、請求項２９に記載の容器コーティング設備。
31. 検査装置（２１）がコーティング装置（１８）のための制御装置（２２）と接続されていることを特徴とする、請求項２９または３０に記載の容器コーティング設備。
32. コーティング装置（１８）が容器（３）の内面コーティングのために構成されていることを特徴とする、請求項２９から３１までのいずれか一つに記載の容器コーティング設備。
33. コーティング装置（１８）が容器（３）の外面コーティングのために構成されていることを特徴とする、請求項２９から３１までのいずれか一つに記載の容器コーティング設備。
34. コーティング装置（１８）が容器（３）のプラズマコーティングのために構成されていることを特徴とする、請求項２９から３１までのいずれか一つに記載の容器コーティング設備。

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