JP4798110B2 - マイクロ波プラズマを用いて、熱可塑性容器内を内部バリアで被膜するための装置 - Google Patents

Description

この発明は、一般に、特にＰＥＴのような熱可塑性容器の製造分野に関するものであり、容器の壁部に、分子やイオンが上記壁部を通過して交換されてしまうことを防止或いは遅延させるために適当な、例えば、炭素やシリカ、他の化合物からなるバリア被膜の内部層を備えた熱可塑性容器の製造分野に関する。

より具体的に、この発明は、マイクロ波プラズマを用いて、例えばＰＥＴ等の熱可塑性物質からなる容器の内部表面をバリアで被膜するための装置になされた改良に関するものである。この装置は、複数の容器処理機を備え、上記各処理機は、処理容器と、カバーを形成し、真空ポンピングチャンバ（ｐｕｍｐｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒ）を有する上部ブロックとを備え、上記容器に密閉接続するための接続手段は、上記上部ブロック内に、上記容器の首部に対して同軸に配置された一般的形状の管状スリーブを備え、上記各カバーは、処理中に上記容器内に反応性流体を注入するために適当な、上記スリーブに対して同軸に配置された注入器をも支持するものである。

問題となる型の装置は、文献ＦＲ２８７２１４８に記載及び説明されている。
容器を処理する間、処理容器内にマイクロ波場が形成され、この場が、スリーブを通ってポンピングチャンバ内に広がる。スリーブの内部及びポンピングチャンバの内部を伝播するマイクロ波により、バリア原料（炭素、シリカ或いは他の化合物）の粒子が、その内部に被膜を形成する。この時、スリーブやポンピングチャンバの内壁、或いはポンピング回路の内壁にも、被膜が形成される。同様に、容器内に挿入された注入器の外壁にも、被膜が形成される。

このような理由から、スリーブや注入器、更にはポンピングチャンバを頻繁にきれいにしなければならない。また、上記作業を行うためには、スリーブと注入器とが、個々に取り外しができなければならない。文献ＦＲ２８７２１４８には、スリーブを処理容器に取り付けたり、取り外したりすることが可能な装置が示されている。

このような作業には時間が掛かり、上記装置が有する処理機の数と同じ回数だけ繰り返し行うことが必要となる。また、装置を固定する必要があり、コストが嵩んでしまう。
更に、これらの装置を操作する者には、生産速度をより速めることが要求される。装置の適所において各種部品や構成要素の設計が改良されれば、生産率の増加は確かに達成されるかも知れない。しかし、満足する結果を得るために、バリア原料層の形成工程を行うための時間を短縮させて、装置の生産速度を大幅に増加させることはできない。現在の最先端技術では、上記装置が有する処理機の数を大幅に増加させることによってのみ、満足する結果が得られるものと思われる。その結果、スリーブや注入器、ポンピングチャンバを清掃しなければならないことによって生じる制約に関する問題が、より深刻なものとなる。

この発明の目的は、問題となっている装置を操作する者の期待に可能な限り満足するように応えるため、基本的に、上述の問題に対して、技術的に改良された解決策を提案することである。

この目的のため、この発明は、前文で説明されたような装置において、一群を形成する隣接した複数の処理機の部材であって、上記スリーブ及び上記注入器から選択された部材が、上記処理機の上記カバー上に橋状に延設された１つの支持板に固定されたことを特徴とするものを提案する。

この配置のおかげで、上記支持板と、一群を形成する上記処理機の、上記支持板が支持する上記部材とが、一部品として操作される単一アセンブリを構成する。これにより、上記部材を上記各カバーに取り付けるため、或いは上記部材を上記各カバーから取り外すために、迅速な取り扱いが可能となる。したがって、装置に非常に多くの処理機が備えられている場合であっても、問題となっている上記部材を元の位置に戻して上記装置を固定する時間が、大幅に短縮される。

この発明において考え得る一実施の形態では、上記部材はスリーブからなり、一群を形成する隣接した上記処理機の上記スリーブは、上記処理機の上記カバー上に橋状に延設されたスリーブ用の１つの支持板に固定される。
この発明において考え得る他の一実施の形態では、上記部材は注入器からなり、一群を形成する隣接した複数の上記処理機の上記注入器は、上記処理機の上記カバー上に橋状に延設された注入器用の１つの支持板に固定される。

しかしながら、好適な一実施の形態では、一群を形成する隣接した複数の上記処理機の上記スリーブは、上記処理機の上記カバー上に橋状に延設されたスリーブ用の１つの支持板に固定され、一群を形成する隣接した複数の上記処理機の上記注入器は、上記処理機の上記カバー上に橋状に延設された注入器用の１つの支持板に固定され、注入器用の上記支持板は、スリーブ用の上記支持板の上に設置される。これにより、一群の処理機のスリーブと注入器とを備えたアセンブリが、一体として操作され得るものとなる。

更に、好適な一実施の形態では、各支持板に対して、その中央部に、上記単一アセンブリを操作するために適当な把持手段を備えるといった対策がなされる。具体的に、スリーブ用の支持板と注入器用の支持板とに対しては、その各中央部が互いに横反対方向にずらされ、各把持手段に対しては、並んで設置されることが好適である。このように配置することにより、介入の速度を増加させるためにロボットを使用して、上記アセンブリの自動的な、場合によっては個別的な取り扱いを構想することが可能になる。

支持板とこの支持板に支持されたスリーブ又は注入器とによって形成された各単一アセンブリを、関連の上記カバーに対して流動的及び／又は電気的な接続が自動的に構築されるように設計するためには、操作速度と上記取り付け／取り外し作業の自動化とを常に意識しておくことが有益である。

上記取り付け及び取り外し作業の間に装置が損傷することを回避するため、各支持板は、少なくとも１つの案内用棒状体を備え、この案内用棒状体が、上記支持板によって支持された上記部材の軸に対して実質的に平行で、上記支持板（それぞれ、スリーブ用の支持板或いは注入器用の支持板）の下方にある構成部品（それぞれ、カバー或いはスリーブ用の支持板）内に支えられることが望ましい。具体的に、スリーブ用の支持板と注入器用の支持板との双方が使用される場合には、スリーブ用の支持板に対しては、少なくとも１つの挿通部が備えられ、上方に設置された注入器用の支持板の、少なくとも１つの案内用棒状体がこの挿通部を貫通するような対策がなされる。

実際の一実施の形態では、処理機は、隣接した複数の処理機を有する各群に分けられ、各支持板が、一群を形成する隣接した上記各処理機に属する、複数の部材を支持する。具体的に、装置は、偶数台の処理機を備え、各群に、隣接した２台の処理機が備えられる。また、各支持板は、一群を形成する隣接した２台の処理機に属する、２つの上記部材を支持する。この場合、構造を簡素化する目的のために、一群を形成する隣接した２台の処理機の処理容器は、一体化され、且つ並設されることが望ましい。

この発明の特徴は、ある装置に利用し易いことである。即ち、上記カバーを形成する上記上部ブロックが、各処理機に対して静止するようにそれぞれの上記処理容器に固定され、上記処理容器の底部が、首部を上方に向けて載置された上記容器が上記処理容器の底面を通って挿入され、及び抜き取られることを可能にするため、軸方向に装置に利用し易い。

この発明の特徴は、回転式コンベア型の装置であって、その周囲に配置された複数の上記処理機を支持する回転フレームを有する装置に、最もよく適用できることである。

この発明は、好適な実施の形態における後述の詳細な説明を読むことにより、より明らかに理解されるであろう。上記実施の形態は、もっぱら非制限的な例によって与えられている。この説明では、参照符号は添付図面に対してなされている。

先ず、図１乃至図３について説明する。図１乃至図３は、マイクロ波プラズマを用いて、例えばＰＥＴ等の熱可塑性物質からなる容器の内部表面をバリアで被膜するための装置の一部を示している。この装置は、一般的に容器に対して個別に処理を行うため、多数の処理機が備えられている。実際に、容器を高率で処理することを対象とした産業用装置は、回転式コンベア方式を採用しており、周囲に配置された多数の処理機を支持している。具体的な例を挙げると、出願人によって現在商品化されているこの型の装置は、２０台の処理機を備えている。また、出願人は、更に容量を増加させた装置、概して約４０台の処理機を有する装置の商品化を予定している。この出願に特許権が与えられたわけではないが、上記処理機に対しては、この発明に係る内容が大いに採用される予定である。

図１及び図２では、単純化及び明確化することを目的として、装置のうち、この発明を理解する上で有益な複数の部分のみが示されている。したがって、問題となっている装置のうち、この発明の配置によって互いに隣接配置された一群の処理機のみが示されている。当然のことながら、他の群を形成する処理機は、同一の構造で配置されている。図示された例では、装置が偶数台の処理機を備えており、各群が、隣接した２台の処理機で構成されていることを前提としている。これは、構造上及び機能上の観点から実施し易いと分かるのが、現在のところこの装置だからである。機能的に簡素化された所望のものがもたらされた訳ではないが、当然のことながら、この発明の配置は、各群に２台よりも多くの処理機が備えられた場合にも、完全に置き換えることができる。

各処理機１は、基本的に、処理容器２と、真空ポンピングチャンバ（図示せず）を有するカバー３とを備えている。容器５に密閉接続するための接続手段４は、上記カバー３内に、上記容器の首部７に対して同軸に配置された一般的形状の管状スリーブ６を備えている。各カバー３は、上記スリーブ４に対して同軸に配置された注入器８をも支持している。上記注入器８は、上記容器の処理工程を行う間、上記容器の内部表面にバリア原料の層を形成するため、容器５内に反応性流体を注入するために適している。

処理機１は、共通フレームによって支持されている。この共通フレームは、多くの台数の処理機を有する装置の中でも、処理機が環状に配置された回転式コンベア型の回転フレームのことをいう。
文献ＦＲ２８７２１４８には、このような処理機の配置が、詳細に記載及び説明されている。

しかしながら、以下の点が指摘されるべきである。即ち、上記文献に記載及び説明されている処理機（ｗｏｒｋ ｓｔａｔｉｏｎ）は、出願人によって今までに設計及び生産された装置で行われていた方法で配置されている。また、処理の前に処理容器内に容器を挿入し、処理が完了した時点で処理容器から容器を抜き取ることを可能にするため、処理容器の上に、この処理容器に対して可動なカバーが備えられており、上記挿入及び抜き取りが、処理容器の上部を介して行われている。しかしながら、この構造では、容器を搬送するために必要な空間を確保するために、カバーや、カバーが支持する全ての機器（スリーブ、注入器、及び特にそれらの支持部材）、特に、種々の流体源（真空、反応ガス等）を接続するための可撓管を、装置の上部において大きく移動させなければならない。これらの可撓管が繰り返し変形されることにより、装置の動作中に生じる事故を回避するために、継続的な監視や保守が必要となる。その上、通常の保守や交換が必要となる部材へのアクセスを容易にするために、カバーの構造や支持部材の構造は、回転部や施錠手段、密封部材等を備えることによって複雑になってしまう。

添付図面の図１及び図２に示された処理機が、カバー３を備えて異なる配置を有するのは、これらの欠点を改善するためである。上記カバー３は、処理容器２に固定された静止上部ブロックの形で設計されており、上記ブロックによって支持された部材が動かないようにしている。上記管類は、多くの場合、上記ブロック内に機械加工されたチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）によって置き換えられている。また、残っている管類（例えば、上記ブロックに注入器８を接続するための管部９）は、後述の条件下で、注入器の取り付け及び取り外しを簡単にするためだけに備えられており、装置の動作中に、変形がもはや繰り返されることはない。

この配置により、垂直方向に移動可能な底部１０を使用して、処理容器の下方から容器を挿入し、或いは抜き取ることができるようになる（図１では、処理機１は、底部１０を下降させて、容器５を取り付ける／取り外すための状態が示されている）。装置の他の部分は、構造上及び機能上ともこの発明の特徴に直接関連するものではなく、それらの一部は図１及び図２に示されているが、説明はしない。

次に、この発明の特徴を、図１及び図２だけでなく、より拡大された図３及び図４も参照して説明する。

一群を構成する隣接した２つの処理機１のスリーブ６は、上記処理機のカバー３上に橋状に延設されたスリーブ用の１つの支持板１５に固定されている。したがって、スリーブ用の支持板１５とこの支持板１５に固定された２つのスリーブ６とが、スリーブ６を各カバーに取り付けるため、或いはスリーブ６を各カバーから取り外すために、一部品として操作される単一アセンブリ１６を構成する。このようなアセンブリ１６の取り扱いに必要な時間は、２つのスリーブ６をそれぞれ個別に取り扱う作業を連続して行う場合に必要な時間の、ほぼ半分に低減される。

好適には、スリーブ用の支持板１５は、その中央部に、上記単一アセンブリ１６を操作するため、特に保持アームを使用するために適当な、例えば突出スタッド（ｓｔｕｄ）１７等からなる把持手段を備えている。

また、好適には、任意に二分する案内手段が、スリーブ用の支持板１５とカバー３とに関連する。図示された好適な実施の形態では、スリーブ用の支持板１５に、スリーブ６の軸に対して実質的に平行な、少なくとも１つの案内用棒状体１８が備えられている。また、対応のカバー３には、上記案内用棒状体１８を受けるために適当な、少なくとも１つの案内ハウジング１９が備えられている。好適な実施の形態では、２つの棒状体１８が、所定の間隔をあけて支持板１５に備えられており、カバー３に２つの案内ハウジング１９が備えられている。同様の配置が、注入器８に対して備えられている。一群を構成する隣接した２つの処理機１の注入器８が、上記処理機のカバー３上に橋状に延設された注入器用の１つの支持板２０に固定されている。したがって、注入器用の支持板２０とこの支持板２０に固定された２つの注入器８とが、注入器８を各カバー３に取り付けるため、或いは注入器８を各カバー３から取り外すために、一部品として操作される単一アセンブリ２１を構成する。スリーブ６の場合のように、このようなアセンブリ２１の取り扱いに必要な時間は、２つの注入器８をそれぞれ個別に取り扱う作業を連続して行う場合に必要な時間の、ほぼ半分に低減される。

好適には、注入器用の支持板２０は、その中央部に、上記単一アセンブリ２１を操作するため、特に保持アームを使用するために適当な、例えば突出スタッド２２等からなる把持手段を備えている。

また、好適には、任意に二分する案内手段が上述のものに類似し、スリーブ用の支持板が注入器用の支持板２０に関連する。

実際には、スリーブ６と注入器８とは、処理機１内に同時に存在する。したがって、２つの単一アセンブリ１６及び２１を重ね合わせることが必要になる。スリーブ６を有するアセンブリ１６は、カバー３に接触するように下方に配置され、注入器８を有するアセンブリ２１は、注入器８がスリーブ６内に同軸に係合するように、上記アセンブリ１６の上に配置される。

したがって、好適には、注入器用の支持板２０に関連した、任意に二分する案内手段が、図示された好適な実施の形態に示されるように配置される。即ち、注入器用の支持板２０に、注入器８の軸に対して実質的に平行な、少なくとも１つの案内用棒状体２３が備えられる。また、下方に配置された対応のスリーブ用の支持板１５には、上記案内用棒状体２３を受けるために適当な、少なくとも１つの案内ハウジング２５（例えば、図示されているように、スリーブ用の支持板に設けられた案内リング２４として定義される）が備えられている。この場合、２つの棒状体２３は、所定の間隔をあけて支持板２０に備えられており、スリーブ用の支持板１５に２つの案内リング２４が備えられている。カバー３には２つの開口部２４が形成されている。これらの開口部２４は、スリーブ用の支持板１５の案内リング２４に貫通させることを目的としている。

更に、スリーブ用の支持板１５と注入器用の支持板２０とは、それぞれの中央部が、図２で示されているように、互いに横反対方向にずれており、各把持手段１７及び２２が、並んで設置されている。

好適には、スリーブ用の支持板１５を掴むための把持手段１７は、注入器用の支持板２０がスリーブ用の支持板１５上に載置された際に、注入器用及びスリーブ用の２つの支持板を有する上記アセンブリが一部品として取り扱われることを可能にする。

最後に、図１に示されているように、各単一アセンブリ１６及び２１は、関連のカバー３に対する必要な流体的及び／又は電気的な接続を、例えば、接続部２６（図２に示す）のように、自動的に構築するように設計されている。上記接続部２６は、（注入器を分解し易くすることを目的として、自由に曲がる管部９を介して）注入器８を供給することを意図している。

構造を可能な限り簡素化するため、及びスリーブ用の支持板１５と注入器用の支持板２０との大きさを低減するため、一群を形成する隣接した２つの処理機１の処理容器３は、図１及び図２にはっきりと示されているように、互いに可能な限り近接配置され、並設される。

上述したこの発明の内容のおかげで、スリーブ６と注入器８との位置を元に戻すための工程が簡素化され、特に迅速化される。更に、単一アセンブリ１６及び２１に対して与えられた構成のおかげで、単一アセンブリの取り付け及び取り外し作業が自動化でき、その結果、スリーブ６及び注入器８を保守するための工程を完全に自動化する構想が可能となる。

上記詳細な説明は、偶数台の処理機１を備えること、隣接した２つの処理機を一群に結合すること、各支持板１５及び２０が、一群を形成する隣接した２つの処理機に属する２つの部材（スリーブ６、注入器８）を支持することを確かにすることといった実用的な状況によって、より詳細に考察される。しかし、当然のことながら、この発明の内容は、各群の隣接した処理機が如何なる台数に分けられても、そして、各支持板が、一群を形成する隣接した各処理機に属する複数の部材を支持する場合であっても、適用が可能である。

マイクロ波プラズマを用いて熱可塑性容器の内部表面をバリアで被膜するための発明に基づいて設計された装置の、好適な一実施の形態の一部を示す断面正面図である。 図１に示された装置の一部を示す分解外観図である。 この発明に基づいて設計された図１及び図２に示す装置の構成部品を示す断面図である。 この発明に基づいて設計された図１及び図２に示す装置の他の構成部品を示す断面図である。

Claims (14)

1. マイクロ波プラズマを用いて、熱可塑性物質からなる容器の内部表面をバリアで被膜するための装置であって、
   複数の容器処理機を備え、
   前記各処理機は、処理容器と、カバーを形成し、真空ポンピングチャンバを有する上部ブロックとを備え、
   前記容器に密閉接続するための接続手段は、前記上部ブロック内に、前記容器の首部に対して同軸に配置された一般的形状の管状スリーブを備え、
   前記各カバーは、処理中に前記容器内に反応性流体を注入するために適当な、前記スリーブに対して同軸に配置された注入器をも支持し、
   一群を形成する隣接した複数の処理機の部材であって、前記スリーブ及び前記注入器から選択された部材が、前記処理機の前記カバー上に橋状に延設された１つの支持板に固定され、
   前記支持板と、一群を形成する前記処理機の、前記支持板が支持する前記部材とが、前記部材を前記各カバーに取り付けるため、或いは前記部材を前記各カバーから取り外すために、一部品として操作される単一アセンブリを構成する
   ことを特徴とする装置。
   
2. 前記部材はスリーブからなり、
   一群を形成する隣接した前記処理機の前記スリーブは、前記処理機の前記カバー上に橋状に延設されたスリーブ用の１つの支持板に固定された
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記部材は注入器からなり、
   一群を形成する隣接した前記処理機の前記注入器は、前記処理機の前記カバー上に橋状に延設された注入器用の１つの支持板に固定された
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 一群を形成する隣接した前記処理機の前記スリーブは、前記処理機の前記カバー上に橋状に延設されたスリーブ用の１つの支持板に固定され、
   一群を形成する隣接した前記処理機の前記注入器は、前記処理機の前記カバー上に橋状に延設された注入器用の１つの支持板に固定され、
   注入器用の前記支持板は、スリーブ用の前記支持板の上に設置された
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の装置。
5. 各支持板は、その中央部に、前記単一アセンブリを操作するために適当な把持手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の装置。
6. スリーブ用の前記支持板と注入器用の前記支持板とは、各中央部が互いに横反対方向にずれており、
   前記各把持手段は、並んで設置され、
   スリーブ用の前記支持板を把持するための、下方に設置された前記把持手段は、スリーブ用及び注入器用の２つの前記支持板を有する前記単一アセンブリが、一部品として取り扱われることを可能にする
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の装置。
7. 各単一アセンブリは、関連の前記カバーに対する流体的及び／又は電気的な接続を、自動的に構築するように設計されたことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の装置。
8. 各支持板は、少なくとも１つの案内用棒状体を備え、
   前記案内用棒状体は、前記支持板によって支持された前記部材の軸に対して実質的に平行であり、前記支持板の下方にある構成部品に支えられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の装置。
9. 下方に設置されたスリーブ用の前記支持板は、少なくとも１つの貫通ハウジングを備え、
   前記貫通ハウジングは、上方に設置された注入器用の前記支持板の、少なくとも１つの前記案内用棒状体が、前記貫通ハウジングを貫通するために適当な
   ことを特徴とする請求項４又は請求項８に記載の装置。
10. 処理機は、隣接した複数の処理機を有する各群に分けられ、
    各支持板は、一群を形成する隣接した前記各処理機に属する、複数の部材を支持する
    ことを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の装置。
11. 偶数台の処理機を備え、
    各群に、隣接した２台の処理機を備え、
    各支持板は、一群を形成する隣接した２台の前記各処理機に属する、複数の部材を支持する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 一群を形成する隣接した２台の前記処理機の処理容器は、一体化され、且つ並設されたことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記カバーを形成する前記上部ブロックは、各処理機に対して静止するようにそれぞれの前記処理容器に固定され、
    前記処理容器の底部は、首部を上方に向けて載置された前記容器が、前記処理容器の底面を通って挿入され、及び抜き取られることを可能にするため、軸方向に可動な
    ことを特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載の装置。
14. 回転式コンベア型の装置であり、
    その周囲に配置された複数の前記処理機を支持する回転フレームを有する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れかに記載の装置。

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