JP3993971B2 - ガスバリア被覆層を有するプラスチック製容器及びその製法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバリア特性を有する被覆を備える被覆プラスチック容器に関し、特にプラズマＣＶＤ手段により内面にガスバリア被膜が形成された被覆プラスチック容器及びその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル樹脂やポリオレフィン樹脂等からなるボトル等の容器が飲料、食料、エアロゾール、化粧品等の容器として一般に用いられている。これら従来のプラスチック製容器はガスバリア性が劣り酸素や炭酸ガス等のガスを透過するため、例えば炭酸飲料等の容器としては使用できない等、容器により保存する内容物は限定されるという不利があった。
【０００３】
これらプラスチック製容器のガスバリア性を改良するため、プラスチック製容器の内面にガスバリア性を有する被膜を施すことが提案されており、炭素含有ガス又はシリコン含有ガスを用いたプラズマＣＶＤによるガスバリア被膜処理が注目されている。
【０００４】
従来、プラスチック製容器のプラズマＣＶＤによるガスバリア被膜処理法に付いては種々の提案がなされており、例えば、特開平２−７００５９号、特開平８−５０９１６６号、特開平８−５３１１７号等があり、膜形成方法として、処理室を構成する中空の外部電極内にプラスチック製ボトルを配置し、該ボトル内部にアースされた内部電極を兼ねる原料ガス導入管を挿入して、ボトル内部を真空に排気した後、原料ガスを供給し外部電極に高周波電圧を印加することによってプラズマを発生させボトル内壁に硬質のＤＬＣ被膜を蒸着させる方法、或いは、プラズマ発生手段としてマイクロ波を使用し、原料ガスのプラズマを励起して容器内面に軟質のポリマー被覆を形成する方法等が知られている。
【０００５】
これら従来のプラズマＣＶＤ法によりガスバリア被膜を形成した場合、一般にプラスチック製容器の口部の被膜が膜厚となる傾向がある。これは、容器口部から排気して真空度を制御し原料ガスを供給しつつプラズマを発生させる方法においては一般に口部近傍に原料ガスが流れやすく、口部近傍が厚膜になり易いためである。
【０００６】
そのため、炭化水素化合物を原料ガスとするカーボン被膜の場合、厚膜部は褐色の着色が目立ち、外観が悪くなる。栓やフタの取り付け部となる容器口部は、変形を防止するために肉厚に成形するが、ホットパック用のポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の場合は、口部を結晶化温度以上に加熱して白化結晶化させ、口部の耐熱性を高めた所謂口部白化ペットボトルとして使用する。かかる口部白化した容器においては、特に、口部が白色のため被膜が薄膜でも着色が目立ち、外観が悪くなり商品性が劣る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ガスバリア性を有する被膜を内面に形成した被覆プラスチック容器のかかる不都合を解消して、商品性を向上させた被覆プラスチック容器及びその製法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明においては、プラスチック製容器の内面にガスバリア被膜が形成された被覆プラスチック容器において、前記ガスバリア被膜はポリマー性アモルファスカーボンからなり、前記容器の内面のうち口部を除いて被膜が形成されていることを特徴とするので、被覆プラスチック容器の外観が改善され商品性が向上する。容器の口部は蓋や栓を配設するため特に肉厚に成形されているので、口部の内面は被覆が施されなくとも被覆プラスチック容器のガスバリア性には影響がない。又、前記ガスバリア被膜はポリマー性アモルファスカーボンからなることを特徴とするので、被覆プラスチック容器の使用の際の変形に追従して剥離やクラックを生じない被膜となり、全付着量が少ない薄膜でも実用上充分なガスバリア性が得られる。
【０００９】
更に、前記被覆プラスチック容器はポリエチレンテレフタレート樹脂製であって、前記口部が白化されていることを特徴とするので、ガスバリア被膜の付着が目立つ白色口部の内面は白色を維持した被覆プラスチック容器となり商品性が向上する。
【００１０】
前記課題を解決するため本発明の被覆プラスチック容器の製法は、プラスチック製容器の口部の内面にプラズマ状態のガスの接近を防止するマスキング手段を設け、プラズマＣＶＤにより前記容器の内面にガスバリア被覆処理を行うことを特徴とするので、再使用可能なマスキング手段により簡便な装置で被覆プラスチック容器の口部内面の被膜付着を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の概略を示す断面図である。
【００１２】
図１において、パイレックスガラスで形成された側壁１及び隔壁３により画成される処理室４に、５００ｍｌのポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルである容器１４を配置した底板２を下方より上昇移動せしめて、容器１４を処理室４に収納する。容器１４はマスキング部材１５を介して容器内部が隔壁３に設けられた排気孔５と連通するように配置される。マスキング部材１５は上部突出部１７が排気孔５に密に挿入され、マスキング部１６が容器１４の口部に挿入される。マスキング部１６の外径と容器１４の口部内径の間隔は１ｍｍ以下の間隙となるように構成される。
【００１３】
マスキング部材１５は予め容器４の口部に装着した状態で容器１４を底板２上に配置し底板２の上昇により突出部１７を排気孔５に挿入させてもよいし、隔壁３の排気孔５にマスキング部材１５を装着しておき、底板２と共に上昇する容器１４の口部にマスキング部１６を挿入するようにしてもよい。
【００１４】
隔壁３の上方に側壁９及び上壁１２により形成される排気室７が設けられ、側壁９の開口１０は図示しない真空装置１９に連通する。排気室７と処理室４は隔壁３に設けられた通気口６に設けられたバルブ１３を介して連通している。原料ガス導入管１１は上壁８にシールを介して支持され、図示しない原料タンクに接続されて容器１４内部に皮膜を形成する原料となるアセチレンを供給する。原料ガスは図示しないバルブ等により原料ガス流量が所定の流量となるように制御される。マイクロ波発生装置１８はＵＨＦ領域の周波数例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。
【００１５】
次に、本実施形態における被膜形成方法について詳述する。隔壁３の排気孔５にマスキング部材１５を装着した後、容器１４を配置した底板１２を上昇させて図に示す位置に容器１４を収納し容器１４の口部内面にマスキング部１６を配置する。真空装置１９を作動して排気室７の空気を排出し、排気孔５及び通気口６を介して容器１４の内部及び処理室４を減圧する。およそ６０ｍｂａｒに減圧した時点でバルブ１３を閉じ、更に真空装置を作動させて容器内部を０．１ｍｂａｒ迄減圧した。
【００１６】
次いでアセチレンを原料ガス導入管１１から１６０ｓｃｃｍの流量で容器１４内に供給しつつ、出力４００Ｗで２．４５ＧＨｚのマイクロ波を３秒間印加した。その後、マイクロ波の印加を停止して処理室４及び容器内部を大気圧に戻し底板２を降下させて容器１４を取り出した。取り出した容器１４は口部内面には被膜は形成されおらず、口部内面以外の容器１４の内面には膜厚約１０００Åのポリマー性アモルファスカーボン被膜が形成されていた。
【００１７】
かくして得られた被覆容器１４のガスバリア効果はガスバリア被膜を設けない未処理のペットボトルの２７〜３０倍であり、ガスバリア被膜の付着量も１本の容器当たり８〜９ｍｇで、再生容器の成形材料とするリサイクルの障害にならない値であった。
【００１８】
本実施形態で得られるポリマー性アモルファスカーボンは硬質ＤＬＣアモルファスカーボンより水素含有量が多く軟質で密着性も良く容器の変形に追従して剥離しない特性を有する。炭化水素ガス等の水素含有化合物を原料ガスとするプラズマＣＶＤにおいて、形成被膜の性質は被膜の水素含有量に依存することが知られており、被膜の水素含有量はプラズマＣＶＤの条件特に被膜形成時の基材温度に依存すると考えられる。
【００１９】
ポリマー性アモルファスカーボンは、基材温度に影響するバイアス電圧用の電極を使用せずに、ＵＨＦ領域のマイクロ波によるプラズマＣＶＤ法を使用し被膜硬度とガス不透過性とが適切な値となるように条件を選択して得られるものである。上記実施形態で説明した原料ガス流量、マイクロ波出力及び処理時間は処理する容器の大きさによって適宜調整する必要がある。本発明におけるプラズマＣＶＤ法においては、容器の基材温度を５０〜６０℃に維持するように２００〜６００Ｗの高出力のＵＨＦ領域マイクロ波を使用し処理時間を１０秒以下望ましくは５秒以下に印加してプラズマを励起して被覆を形成する。これにより、柔軟性がありガス不透過性も適度に維持するポリマー性アモルファスカーボン被膜が得られ、２０００Å以下の膜厚で実用性のあるバリア効果が得られる。
【００２０】
本実施形態においては、アセチレンを原料ガスとして使用しているが、メタン、エタン等のアルカン類、エチレン、プロピレン等のアルケン類、他のアルキン類又はベンゼン、トルエン等の芳香族類を単体又は混合して用いてもよく、又はアルゴンガスやヘリウムガス等で希釈して用いてもよい。又、含酸素炭化水素化合物や含窒素炭化水素化合物を使用することもできる。
【００２１】
本実施の形態ではマイクロ波発生器１８は処理室４を画成するパイレックスガラス製の側壁１に隣接させているが、側壁１の材質はマイクロ波を導入できる材料は全て使用可能であり、導波管を介して１又は複数のマイクロ波発生装置を処理室４に設ける構成としてもよい。
【００２２】
更に、本発明の被覆プラスチック容器は、実施形態に記したプラズマＣＶＤ手段に限定されるものではなく、従来知られたプラスチック製容器の被覆形成手段においても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被覆プラスチック容器を製造するプラズマＣＶＤ被膜形成装置の一構成例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１…側壁、２…底板、３…隔壁、４…処理室、５…排気孔、６…通気口、７…排気室、１１…原料ガス導入管、１３…バルブ、１４…プラスチック製容器、１５…マスキング部材、１６…マスキング部 １８…マイクロ波発生装置。

Claims (4)

1. プラスチック製容器の内面にガスバリア被膜が形成された被覆プラスチック容器において、前記ガスバリア被膜はポリマー性アモルファスカーボンからなり、前記容器の内面のうち口部を除いて被膜が形成されていることを特徴とする被覆プラスチック容器。
2. 前記被覆プラスチック容器はポリエチレンテレフタレート樹脂製であって、前記口部が白化されていることを特徴とする請求項１記載の被覆プラスチック容器。
3. 前記ガスバリア被覆はプラズマＣＶＤ処理により形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の被覆プラスチック容器。
4. プラスチック製容器の口部の内面にプラズマ状態のガスの接近を防止するマスキング手段を設け、プラズマＣＶＤにより前記容器の内面にガスバリア被覆処理を行うことことを特徴とする被覆プラスチック容器の製造方法。

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