JP4963151B2 - 炭素処理された内面を有するプラスチック容器 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、リサイクルプラスチック（再利用されたプラスチック：recycled plastic）に基づくプラスチック容器に関する。特に、本発明は、バリア特性を持ち、且つ炭素処理された内面を有する、リサイクルプラスチックに基づく、ブロー成形されたプラスチック容器に関する。
【０００２】
（背景技術）
バリア特性を持ったプラスチック容器を提供することが大いに望まれ、さらに、リサイクルプラスチックを用いるプラスチック容器を提供することも大いに望まれている。しかしながら、リサイクルプラスチックは、一般に、バリア特性を持っておらず、容器内容物に直接接触する容器には用ることができない。このため、リサイクルプラスチックを用いる経済的な望ましさにもかかわらず、このような材料の使用は困難であった。
【０００３】
従来、容器、とりわけ、人間が消費するための内容物を保持する容器におけるリサイクルプラスチックの使用は、容器内容物に直接接触しない外側層が、リサイクルプラスチックである多層プラスチック容器に限られてきた。
【０００４】
多層プラスチック容器は、食品および飲料、医薬、健康および美容、並びに、家庭製品を含む広範な分野において商品をパッケージするために普通に用いられている。プラスチック容器は、成形が容易であり、コスト競争力が有り、軽量であって、多くの適用に概ね適していることで知られている。多層プラスチック容器は、各層に異なった材料を使用できるという利益をもたらし、その場合、各材料は所望の機能を行うのに適した特定の特性を持つ。
【０００５】
プラスチック容器は、その物理構造が酸素や二酸化炭素のような低分子ガスが緩やかに貫通するのを許容する可能性があるので、プラスチック容器の使用は、金属やガラスのような他の浸透の小さな材料から形成された容器と比較したときに、より望ましくない。多くの用途において、製品内容物の貯蔵寿命は、そのような分子浸透を効果的に処理するためのパッケージ能力に直接関係している。ビールのような炭酸飲料の場合、容器を取り巻く大気中の酸素が、容器のプラスチック壁を通して徐々に内方に浸透し、容器の内側に達して、内容物を劣化させる可能性が有る。同様に、内容物に関連した二酸化炭素ガスが、容器のプラスチック壁を通して外方に、ついには外部で解放されるまで浸透し、炭酸飲料がその風味をある程度を失って、おそらく「味気ない」ものになるかも知れない。
【０００６】
前述した幾つか問題点を解消すべく、プラスチック容器製造者は、そのようなガスの吸収および／または浸透を減少し、または、なくすための様々な技術を利用してきた。より普通の技術のいくつかは、容器の壁の全部または部分的な厚みを増すこと、１層以上のバリア層を壁構造に組み込むこと、酸素を捕捉し、または酸素と反応する材料を容器の壁内部に含ませること、および、容器の内面および／または外面に種々のコーティングを塗布することを含んでいる。しかしながら、従来の多くのバリアおよび／または捕捉材料は、長期間に亘って酸素と二酸化炭素の両方の浸透を効果的に削減することはできない。更に、通常、従来の殆どの技術に関連した他の実際的な問題が有る。最も普通なのは、材料コストの増加および／または製造の非効率性である。
【０００７】
近時、プラスチックの使用は、重要な社会的課題になってきている。リサイクルがますます重要な環境的関心事になってきており、多くの政府および取り締まり当局がその問題の処理を続けている。多くの管内で、リサイクルプラスチック含有量の最小限度、および、プラスチック容器の収集、返還、および、再利用に関する立法が考慮され、或いは、既に制定されている。例えば、食品品目や飲料のような消費可能な品目を保持するためのプラスチック容器の場合、規制は、しばしば、内容物に接触する最内側層の特定の含有量および最小厚を要求する。共射出成形（co-injection molding）または多重射出成形（multiple-injection molding）のような従来のプロセスは、しばしば、容器の構造内に効果的に組み入れることができるリサイクルプラスチックの量に関し限定される。通常、食品内容物のために適した従来の共射出成形容器内に効果的に組み入れることができる量のリサイクル含有量は、容器の全重量の４０％よりも小さい。
【０００８】
よって、産業において必要が存在するものであり、本発明の目的は、炭酸飲料のような炭酸製品を保持するために適した高いリサイクル含有量を持ったプラスチック容器を提供することであり、また、代替材料から形成された並みの容器と比較したときに許容できるレベルの性能を提供することである。更なる必要が、従来の設備を用いて高容量且つ商業的な割合でそのような容器を製造する方法に対し存在する。
【０００９】
本発明の更なる目的、および必要性は、バリア特性を持ち、且つ従来の多層プラスチック容器の高コストの不都合を最小ないしなくすことができる、リサイクルプラスチックに基づく容器を提供することである。更なる目的は、これを、妥当なコストで、商業的に実行可能なプロセスで、且つ効率的な製品として行うことである。
【００１０】
（発明の概要）
上記の目的および利点は本発明により容易に得ることができる。
従来の多層プラスチック容器、とりわけ、炭酸飲料を保持するために使用されるそれらに関連した問題および関心を認めて、強化されたガスバリア特性およびリサイクルプラスチックの高い含有量を持ったプラスチック容器が有利に提供される。本発明の原理により構成された容器は、以前から入手可能なそれらに対し数個の利点を提供する。このような利点は、概ね、望ましいリサイクルプラスチックの使用、および、容器の内面の炭素コーティングを通して実現される。本発明の容器が、望ましくは、有意義な量のリサイクル含有量を有するであろうことは重要な利点である。更に、その改良された容器は、従来の処理技術および製造設備を用いて製造されることができる。
【００１１】
本発明の重要な特長は、相当な量のリサイクルプラスチック含有量からなる容器を有することに関連する機能的および商業的利益を持った本発明の容器の有効ないし効果的なバリア特性である。更に、本発明の原理により製造された容器を後にリサイクルすることにおける容易さは、本発明の実施を極めて有利にする。更にその上、本発明は、製造者に、容器の内側および／または外側層の縦方向長さに沿ったどの与えられた場所での材料位置決めおよび壁厚を制御可能ないし調整自在に変更することを許容するという付加的な利点を提供する。
【００１２】
本発明の原理によれば、上壁部、その上壁部のすぐ下（下側）に位置した中間側壁部（中間の側壁部）、および、その中間側壁部のすぐ下（下側）に位置して、容器を従属的にまたは独立的に支持するのに適した基部を有する、ブロー成形された多層容器（ブロー成形多層容器）が提供される。容器は、リサイクルプラスチックから形成された成形外層、および、実質的に内層と共に広がる、つまり実質的に内層と同じ広がりを有する成形外層（成形された外層）の内面の近く、望ましくは、その上の炭素コーティングを含む。リサイクル外層は、少なくとも４０％の重量のリサイクルプラスチックからなるが、適用の必要に応じて、７５％の重量より多い、望ましくは、９０％の重量より多くすることができる。好ましい実施形態では、外層の厚みは、その縦長さに沿って制御可能に調整される。もし望むならば、外層は、また、その中に組み入れられた付加的なバリア材料（バリアーマテリアル）および／または酸素捕捉／反応材料を含んで良い。
【００１３】
本発明の原理によれば、また、上壁部、その上壁部のすぐ下（下側）に位置した中間側壁部、および、その中間側壁部のすぐ下（下側）に位置して、容器を従属的にまたは独立的に支持するのに適した基部を有する、ブロー成形された多層容器が提供される。容器は、（ｉ）プラスチック材料から形成され、縦長さおよび炭素処理内面を有する成形内層と、（ｉｉ）実質的に内層と共に広がるリサイクルプラスチックから形成された成形外層とを含む。リサイクル外層は、容器の全重量の少なくとも４０％の重量で構成されるが、適用の必要に応じて、９０％の重量より多いことができる。好ましい実施形態では、内層および／または外層の厚みは、夫々の縦長さに沿って制御可能に調整される。もし機能上で望むならば、内層および／または外層は、また、付加的なバリア材料および／または酸素捕捉／反応材料を含んで良い。
【００１４】
本発明の他のおよび更なる利点並びに新規な特徴は、図示および例として、本発明の実施形態が開示されている添付図面と関連して採られたときに、発明を実施するための最良の形態の以下の詳細な説明からたやすく明らかであろう。
本発明は、添付図面の考慮からよりたやすく理解可能であろう。
【００１５】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
次に、同様の参照数字および文字が同様の構成要素を示している図面を詳細に参照すると、図１には、本発明の原理により構成された容器１０の立面図が示されている。容器１０は、典型的には、開口１３を含む上壁部１２、上壁部１２の下側に位置した中間側壁部１４、および、中間側壁部１４の下側に位置した基部１６を含んでいる。基部１６は、依存的に、即ち、ベースカップ（図示せず）のような別の物体を用いて、または、独立的に、即ち、概ね平らな表面上に容器を真直ぐ立たせるために他の物体を必要とせずに、容器１０を支持するために適合されている。好ましい実施形態では、容器１０は、図１に図示されたような、複数の一体成形された脚１８によって形成された自立ベースによって支持される。
【００１６】
図１の領域１Ａ、１Ｂおよび１Ｃの夫々の拡大詳細図を提供する図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、容器１０は、（ａ）縦長さおよび内面２２を有する成形内層２０と、（ｂ）成形外層２４と、（ｃ）中心縦軸Ａとを含んでいる。成形内層２０の内面２２は、炭素２６の薄い層または膜によって、少なくとも部分的に被覆されている。外層２４により内層２０を完全に包囲する必要は無いが、成形外層２６は、内層２０と実質的に一緒に広がって（同じ広がりを有し）、容器１０の壁への構造的支持を提供するのが好ましい。
【００１７】
成形内層２０は熱可塑性材料で構成される。以下の樹脂が、内層２０のプラスチック材料として用いられて良い。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、シクロオレフィン共重合樹脂、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（メチルメタクリレート）樹脂、アクリロニトリル樹脂、塩化ポリビニル樹脂、塩化ポリビニリデン樹脂、スチレン−アクリロニトリル樹脂、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、アイオノマー樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等である。食料製品内容物が内包されるときには、内層２０は、好ましくは、未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、および／または、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンナフタレートの混合物から形成される。しかしながら、他の熱可塑性樹脂、特に、食料製品との接触を承認されたものも同様に使用しても良い。
【００１８】
成形外層２４は、上段で説明したプラスチックを含むリサイクルプラスチック材料で構成されるが、通常は、リサイクルされたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から形成される。しかしながら、本発明では特定のタイプのリサイクルプラスチックには限定されず、他のリサイクルプラスチックを使用しても良い。
【００１９】
好ましい実施形態では、内層２０は、その縦方向の長さ（縦長さ）に沿って、０．５ミル〜５ミル（０．０１２７ｍｍ〜０．１２７ｍｍ）の範囲、より好ましくは、１〜２ミル（０．０２５４ｍｍ〜０．０５０８ｍｍ）の間の壁厚を有している。食料製品内容物が内包されるような幾つかの例では、内層２０のための最小厚要求が特定されて良く、満足されなければならない。図１並びに図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃに図示されているように、内層の厚さは、縦長さに沿って変更されて良い。このように、容器の異なる部分を縦長さに沿ってその厚さを自由に調整することができ、これにより材料用途を改善しおよび設計自由度の増大を提供することができる。例えば、上部１２（図１Ａに示されているような）に位置した内層２０の厚さを中間側壁部１４（図１Ｂに示されているような）よりも薄くすることができる。同様に、基壁部１６（図１Ｃに示されているような）での内層２０の厚さを中間側壁部１４（図１Ｂに示されているような）内の同層の厚さよりも厚くすることができる。
【００２０】
本発明の特徴を持たせる場合、内層は、容器１０の全重量の０．６０（０．６０倍）未満の重量、好ましくは、容器１０の全重量の０．３０（０．３０倍）未満、より好ましくは、容器１０の全重量の約０．１５（０．１５倍）未満で構成される。特に、他の従来の多層容器と比較したときに、例外的に薄い内層２０を利用することができる本発明の能力は、とりわけ、未使用材料がリサイクル材料よりもコスト高および／または欠乏している場合において、大きな経済的利点および報酬を提供することができる。
【００２１】
最初に説明した通り、内層２０の内面２２は、容器１０に強化されたバリア特性を提供する炭素２６の薄い層で被覆されている。好ましい実施形態では、炭素被覆（炭素被覆層）２６は、窒素をドープされた、高度に水素処理された非晶質炭素で構成されている。炭素被覆２６の厚さは約１０μｍ未満であり、被覆２６の重さは、容器の全重量の約１／１０，０００（１／１０，０００倍）未満である。本発明の重要な特徴は、僅か約３ｍｇの炭素被覆２６が、５００ｃｃプラスチック容器を処理するのに必要であることである。更に、炭素被覆２６の顕著な薄さにかかわらず、得られるバリア保護の量は非常に大きく、酸素および二酸化炭素の浸透からの保護は、金属缶およびガラスビンで見られる保護と比較したとき、有利である。初期テストは、本発明に関連して提供された酸素浸透に対するバリアが、未処理のＰＥＴから形成された容器のそれより３０倍以上良くでき、二酸化炭素浸透に対し提供されたバリアが、未処理ＰＥＴから形成された容器のそれより７倍以上良くでき、全アルデヒドの移行に対し提供されたバリアが未処理ＰＥＴよりも６倍以上良くできることを証明している。
【００２２】
成形外層２４は、容器１０の全重量の少なくとも約０．４０（０．４０倍）の重量で構成される。但し、特定の用途のためには、容器１０の全重量の０．９０（０．９０倍）より多く構成されることができる。好ましい実施形態では、外層２４は、その縦長さに沿って、６〜２３ミル（０．１５２４ｍｍ〜０．５８４２ｍｍ）の範囲の壁厚を有する。図１並びに図１Ａ、１Ｂ、および、１Ｃに図示されているように、外層の厚みもまた、その縦長さに沿って別々におよび独立的に変更することができる。このように、容器１０の異なる部分（中心縦軸Ａに垂直にとった）は、全てデザインにより、異なる内層厚、異なる外層厚、および／または、異なる全体厚寸法を持たせることができる。例えば、上部１２（図１Ａに示されるような）に位置した成形外層２４の厚みは、中間側壁部１４（図１Ｂに示されるような）よりもかなり厚くすることができる。同様に、基壁部１６（図１Ｃに示されるような）での外層２４の厚みは、中間側壁部１４（図１Ｂに示されるような）内の同層の厚みよりも厚くすることができる。成形外層２４が、一般に、容器１０の内容物に直接接触しないより安価なプラスチック材料で構成されるために、より安価なプラスチック材料が、図１および図１Ａに示される首フランジ３０および外ねじ３０のような、容器のための多くの構造的必須構成要素を形成するために用いられることができる。
【００２３】
特定のな用途においてはしばしば不必要であり、また、リサイクルプロセスを複雑にするかもしれないが、内層２０および／または外層２４は、当該技術において通常知られている付加的なバリア材料および／または酸素捕捉／反応材料（図示せず）を更に含んでいても良い。通常用いられるバリア材料の幾つかの例は、サラン、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、および、バレックス（Barex）のようなアクリロニトリル共重合体を含む。サランの用語は、その一般的な工業的意味において、例えば、塩化ビニリデンおよび塩化ビニルまたはメチルアクリレートを重合させて作られる重合体を意図するために用いられる。公知のように、付加的なモノマーが含まれても良い。塩化ビニリデン重合体が、しばしば、最も普通に用いられるが、他の酸素バリア材料もよく知られている。酸素捕捉材料には、数社の大きな石油会社および樹脂製造者により、そのような目的で販売されている材料を含ませることができる。そのような材料の特定の例は、商品名アモソーブ（AMOSORB）として販売されており、アモコ社（Amoco Corporation）から商業的に入手可能である。
【００２４】
本発明の他の重要な特長は、大きなバリア特性を提供し、リサイクルプラスチック材料を高い含有量で組み入れ、今日のリサイクルに有利であるその能力である。内層２０および外層２４は共にプラスチック材料で構成され、たやすくリサイクルできる。分離することが困難な、多層容器に関連してしばしば用いられる多くの他のバリア材料とは異なり、本発明の炭素被覆２６は、容器１０が構成されるプラスチック材料のリサイクルに影響力を持たない。
【００２５】
本発明は、食料製品を保持するために用いることができる強化されたバリア特性を持った容器１０を提供できるという付加的な利点を含む。非晶質炭素膜で処理された内面を有するプラスチック容器は、欧州経済共同体（European Economic Community）によって権限を与えられた規格機構であるテヒニッシェ・ナチオナル・オンデルツェーク（Technische National Onderzoek）から、食料製品と接触するために承認されている。米国食品医薬品局（the United States Food and Drug Administration：USFDA）の承認は現在審議中である。
【００２６】
本発明の容器１０は、プラスチック成形内層２０、および、リサイクルプラスチックの比較的厚い成型外層２４を持った多層ブロー成形容器１０の製造を許容する数個の公知の処理技術のどれによって形成されても良い。好ましい実施形態では、多層容器１０は、図２に概略的に示されたような多層プリフォーム３４を内包するブロー成形動作を経て形成される。必要な特徴ではないけれども、プリフォーム３４は、図１に示された同じ特徴と対応する首フランジ３０（取り扱いの目的のための）および外ねじ３２（キャップを固定するための）を含んでいて良い。容器１０のブロー成形の後、図１に示されるように、但し、充填動作の前のある時点で、容器１０の内層２０の内面２２は、下で更に説明するように炭素処理される。
【００２７】
第１の好ましい実施形態では、図２に示されるように、プリフォーム３４は、その内面２２'を持った内層２０'を押し出し成形し、外層２４'を射出成形することによって製造される。プリフォーム３４の内層２０'および外層２４'は、容器１０の内層２０および外層２４に対応する。プリフォームの内層２０'を押し出しすることで、製造者は、射出成形または共射出成形を用いて一般的に可能なよりも薄い層を製造することができる。例えば、押し出し成形された多層プリフォーム３４の内層は、１５〜２０ミル（．３８１ｍｍ〜０．５０８ｍｍ）以下程度に薄くされ得る。これに対して、同様な厚さの輪郭を持った内層を信頼性良く射出成形することは、不可能でないとしても、困難である。更に、押し出しまたは共押し出しプロセスでは、製造者は、押し出し機の長さに沿って押し出されている材料の厚さをたやすく変更することができる。内層の厚さを変更することは、美観、効率的な材料使用およびコスト削減、並びに、種々ないし可変の強度要求を含むいくつかの理由のために好都合である。
【００２８】
プリフォーム３４の外層２４'はリサイクルプラスチック材料から形成され、本発明によれば、内層２０'よりも実質的に厚い。外層２４'は、内層２０'の上に射出成形または圧縮成形することができる。但し、射出成形が一般的に好ましいが。このようなオーバー成形プロセス（over-molding process）により、首フランジ３０および外ねじ３２の形成をさらに行うことができる。
【００２９】
第２の好ましい実施形態では、多層プリフォーム３４は、プラスチック材料の薄いシートを熱成形し、それの内面２２'を有するプリフォーム３４の内層２０'になる部材にそのシートを成形することで製造される。熱成形のプロセスにより、非常に薄い内層２０'を持ったプリフォーム３４を形成できる。実際には、３ミル（０．０７６２ｍｍ）以下の最小の壁厚が可能である。押し出し成形された内層２０'の場合、プリフォーム３４の内層２０'を一旦形成すると、多層プリフォーム３４を提供すべく、リサイクルプラスチックの外層２４'を内層２０'の上に射出または圧縮成形することができる。図３は、熱成形された内層２０'と射出成形された外層２４'とで形成されたプリフォーム３４の代表的な例である。この第２の好ましい実施形態の原理に従って形成されたプリフォーム３４は、より広い開口１３ないし注出口を必要とする適用のために一般的により適している。
【００３０】
多層容器は、次いで、従来のブロー成形動作を用いてブローされる。プリフォーム３４が、後続のブロー成形プロセスの間引き伸ばされ、「薄くさせられる」ために、ブローされた容器の同様な部分に対応する部分でのプリフォーム３４の厚さは、始めに、幾分厚くされる。事実、プリフォーム３４の種々の部分の厚さは、最終的な容器１０において望まれる厚み輪郭を形成するのに必要な引き伸ばしおよびフープ膨張(hoop expansion)の量を考慮に入れて一般的に設計される。平明化のため、以下では、炭素処理されていない内外層２０、２４を有する多層容器は、内面２２が炭素処理された容器１０から区別されるべきである。
【００３１】
内層２０および外層２４を有する容器が製造された後、炭素被覆が、内層２０の内面２２の少なくとも一部の上に形成される。炭素被覆２６は、容器に直ちに施される必要は無い。しかしながら、容器がブローされて、適当な温度プロファイル内に在る後に敏速に被覆２６を施すのが一般により効率的である。
【００３２】
好ましい実施形態では、ブローされた多層容器は、従来の高速回転ブロー成形機から取り除かれ、次いで、容器に炭素被覆２６を施すための装置に、直接または間接的に（即ち、中間の処理ないし取扱いステップを経て）転送される。高速製造の用途においては、炭素被覆装置もまた、一般的には回転型である。容器１０の内面２２に炭素被覆を施すために使用できるこの種の置の例は、フランスのル・ハフレのシデル（Sidel of Le Havre）から入手可能であり、「アクティス（ACTIS）」の商品名で商業的に販売されているものがある。
【００３３】
以下に多層容器１０を炭素被覆する方法を更に詳細に説明する。容器１０の内面２２を炭素被覆するための好ましい方法によれば、回転運動機構および中心縦軸を有する従来の炭素被覆または炭素処理装置が提供される。炭素被覆装置は、一般に、その中心縦軸の回りに、第１の回転方向、例えば、反時計回りに、非常に高回転速度で回転する。一般に、炭素被覆装置に極めて接近して配置されたブロー成形機、若しくは、他の回転容器転送機構は、後続の炭素被覆処理のための容器源として機能する。転送を容易にすべく、回転容器転送機構は、炭素被覆装置の回転方向とは反対の方向、例えば、時計回りに回転し、多層容器１０が、容器転送機構から炭素被覆装置に機械的に移しかえられる。本発明の実施のために必要ではないが、容器１０は、好ましくは、首フランジ３０、または、機械的転送プロセスの間容器１０を少なくとも部分的に支持するための他の物理的手段を含む。
【００３４】
容器１０が転送機構から炭素被覆装置に転送されるので、容器１０は、好ましくは、上部１２によって、開口１３が略上方に向いた垂直向きに保持される。必要ならば、真空が同様に容器１０を支持若しくは部分的に支持するために発生させられて使用できる。転送プロセスの間、個々の容器１０は、炭素被覆装置の一部である受け取り機構によって受け取られる。受け取り機構は、炭素被覆装置の中心縦軸の回りで回転し、容器を把持若しくは固定し、また容器の上部１２の開口１３を、蓋のように密閉する。開口１３の上に隣接して適切に位置された際、受け取り機構は容器上に密から「気密」な密閉を生じさせる。
【００３５】
受け取り機構は、容器の内側からのガスの導入および除去のために用いられる容器の開口１３上に位置した少なくとも２つの開口部を含んでいる。受け取り機構内の第１の開口部は、真空ポンプのような真空源と連通している。受け取り機構が開口１３を確実に密閉した後、容器内の空気が、真空によって第１の開口部を通じて排出される。真空のための排出時間を短縮し、そのために必要なエネルギーを節約するように、真空度は約１０^−２〜１０^−５Ｔｏｒｒの範囲内であるのが望ましい。１０^−２Ｔｏｒｒより上の低い真空度では、容器内の不純物が大いに増加し、一方、１０^−５Ｔｏｒｒより下の高い真空度では、容器内の空気を排出するために長い時間および大きなエネルギーが必要となる。
【００３６】
容器内部の空気が一旦吸引されてしまうと、容器は、引き続いて、炭素被覆２６の形成に用いられる原料ガス（生ガス：raw gas）で充填または「チャージ」される。原料ガスの流量は、好ましくは、約１〜１００ｍｌ／分の範囲内である。好ましくは、容器内での原料ガスの拡散は、複数の噴出し開口を有するチューブのような延長物を提供することによって強化される。１つの実施形態において、延長物は、開口が密閉された後の特定の時点で第２の開口部を通じて容器１０'の内側に入り、延長物は、容器の最下部の約２５．４ｍｍ〜５０．８ｍｍ（１．０インチ〜２．０インチ）以内にまで延びる。
【００３７】
原料ガスは、室温で気体（ガス状）または液状（液体状）の脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、酸素含有炭化水素（炭化水素を含有した酸素）、窒素含有炭化水素（炭化水素を含有した窒素）などから構成されて良い。各々６個または６個より多くの炭素を有するベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、および、シクロヘキサンが好ましい。原料ガスは単独で用いられた良いが、２種または２種より多くの原料ガスの混合物もまた用いられることができる。更に、原料ガスは、アルゴンやヘリウムのような不活性ガスで希釈された状態で用いられても良い。
【００３８】
炭素被覆装置の受け取り機構によって容器が受け取られてしまった後の特定の時点で、容器は、容器を収容するために提供されたシリンダーまたは他の中空空間内に挿入される。好ましい実施形態では、炭素被覆装置は、受け取り機構と同期して同じ方向に回転する複数の中空シリンダーを含む。容器の開口１３を保持して密閉する受け取り機構がシリンダーを覆うためにも機能するのが更に好ましい。
【００３９】
容器内への原料ガスの供給後、マイクロ波生成装置のような高周波電気エネルギー源から容器にエネルギーが印加される。電力の印加によりプラズマが発生し、大きな分子励起イオン化が生じ、炭素被覆２６が容器の内面２２上に形成される。
【００４０】
上述の方法は、容器の内面２２上に炭素被覆２６を形成するための１つのプロセスを例示したものであり、他の従来の方法も同様に使用できる。例えば、上記に代えて、プラスチック容器を外部電極内に挿入および収容し、また容器内に位置した内部電極を持たせても良い。容器が吸引され、容器内に内部電極を通して供給された原料ガスがチャージされた後、高周波電源から外部電極に電力が供給される。電力の供給により外部電極と内部電極との間にプラズマが生成する。内部電極がアースされており、外部電極が絶縁部材により絶縁されているため、負の自己バイアスが外部電極上に生成されて、炭素膜が、外部電極に沿って、容器の内面上に均一に形成される。
【００４１】
プラズマが外部電極と内部電極との間に生成されるとき、絶縁された外部電極の内面上に電子が蓄積されて、外部電極を負に帯電させ、外部電極上に負の自己バイアスを生成する。外部電極では、蓄積された電子のために電圧降下が起こる。この時、炭素源としての二酸化炭素がプラズマ内に存在し、正イオン化された炭素源ガスが、外部電極に沿って配置されている容器の内面２２と選択的に衝突し、次いで、互いに接近した炭素が一緒に結合し、それにより、極めて密集した被覆からなる硬い炭素膜が容器の内面２２上に形成される。
【００４２】
炭素被覆２６の厚さおよび均一さは、高周波の出力、容器内の原料ガスの圧力、容器をガスでチャージするための流量、プラズマが生成される期間、使用される自己バイアスおよび原料の種類、並びに、他の同様な変数を調節することで変更できる。しかしながら、炭素被覆２６の厚さは、プラスチックへの優れた接着力、良好な寿命、および、良好な透明性に加えて、低分子有機化合物の浸透および／または吸着の有効な抑制、並びに、改良されたガスバリア特性を得るために、好ましくは、０．０５〜１０μｍの範囲内である。
【００４３】
図４は、本発明の原理に従って構成された容器１００の別の実施形態の立面図を示している。容器１００は、一般的には、開口１１３を含む上壁部１１２、上壁部１１２の下側に位置する中間側壁部１１４、および中間側壁部１１４の下側に位置した基部１１６を含んでいる。基部１１６は、依存的に、即ち、ベースカップ（図示せず）のような別の物体を用いて、または、独立的に、即ち、略平らな表面上に容器を真直ぐ立たせるために他の物体を必要とせずに、容器１００を支持するのに適合している。好ましい実施形態では、容器１００は、図４に図示されたような、複数の一体成形された脚１１８によって形成された自立ベースによって支持される。
【００４４】
図４の領域１００Ａ、１００Ｂ、および、１００Ｃの夫々の拡大詳細図を示す図５〜７を参照すると、容器１００は、縦長さ、内面１２２、外面１２３、および、中心縦軸Ｂを有する成形内層１２０を含んでいる。成形外層１２０の内面１２２は、図１〜３の実施形態のように、炭素１２４の薄い層または膜によって、少なくとも部分的に被覆されている。炭素層１２４により内層１２０を完全に包囲することが好ましいが、特定の用途の場合には必要でないこともある。成形外層１２０は、炭素層１２４と実質的に一緒に広がって（同じ広がりを有し）、容器１００のための構造的支持を提供するのが好ましい。
【００４５】
成形外層１２０は、少なくとも５０％のリサイクルプラスチック材料、望ましくは、少なくとも７５％のリサイクルプラスチックを含み、また、９０％の量のリサイクルプラスチック材料を含んでも良い。必要ならば、成形外層は１００％リサイクルプラスチック材料であっても良い。好ましくは、成形外層は、リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成されるが、本発明はそれに限定されることなく、実際にはすべてのリサイクルプラスチックでも好都合に採用することができる。
【００４６】
成形外層１２０は、好ましくは、熱可塑性材料で構成され、図１の成形内層２０用にリストされた材料が利用され得る。
【００４７】
図１に関して説明したように、少量のバリア材料および／または酸素捕捉または反応材料をリサイクルプラスチックに混合するのが特に望ましい。例えば、重量比で５％より少ないサラン、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、および、バレックス（Barex）のようなアクリロニトリル共重合体である。加えて、本発明は、超低固有粘度（ＩＶ）材料、例えば、大体０．６０ないし０．５５より小さいＩＶを有する材料を容易に使用できる。これらの材料は、しばしば、白または白みがかった色である。本発明の重要な利点は、前述の材料を用いた場合でも、製造過程のスクラップを簡単且つ効率的に処理する能力である。
【００４８】
外層１２０の内面１２２は、容器１００に対し強化されたバリア特性を提供する炭素の薄い層１２４で被覆されている。炭素被覆１２４の特徴、特性、および、調製は、図１に関連して上記で説明されており、このことは、図４〜７の実施形態にも同様に当てはまる。
【００４９】
成形外層１２０は、その縦長さに沿って、６〜２３ミル（０．１５２４ｍｍ〜０．５８４２ｍｍ）の範囲の壁厚を有している。図５〜７に図示されたように、外層の厚みもまた、図１の外層２４のように、その縦長さに沿って、別々且つ独立的に変更できる。図１の外層２４と同様にして、成形外層１２０が、一般に、容器１００の内容物に直接接触しないより安価なプラスチック材料で構成されるため、より安価な材料を、図４に示された首フランジ１２６および外ねじ１２８のような、容器のための多くの構造的一体構成要素を含む容器の大部分を形成するために用ることができる。
【００５０】
同様に、内側の炭素被覆は、その厚さが、容器の縦長さに沿って変わるように、容易に変更できる。しかしながら、好ましくは、略均一な炭素被覆が便宜上設けられる。
【００５１】
図４〜７の実施形態は、図１〜３に関して説明した本発明の重要な利点を提供している。
【００５２】
図４〜７の容器は、図１において説明されたような単層または多層ブロー成形容器の製造を行うことができるいくつかの公知の処理技術のいずれによって形成されても良い。好ましい実施形態では、容器１００は、図８に概略的に示されたようなプリフォーム１３０を伴うブロー成形動作により形成される。必須的な特徴ではないが、プリフォーム１３０は、図４に示された同じ特徴に対応する首フランジ１３２（取り扱いの目的のための）および外ねじ１３４（ふたを固定するための）を含んでいて良い。その実施形態を図４に示した最終的な容器１００を形成するための容器をブロー成形した後であって、充填ないし注入操作前の所定の時点で、容器の内面１２２は、上述したような炭素処理が行われる。
【００５３】
図９に示された１つの実施形態において、容器になるプリフォーム１４０は、プリフォーム本体１４６およびプリフォーム基部１４８、首フランジ１４２、並びに、外ねじ１４４を持ったプリフォーム１４０を押し出し成形することで製造される。押し出しプロセスにおいて、製造者は、押し出し機の長さに沿って押し出される材料の厚さを容易に変更できる。プリフォームの厚さの変更は、美観、効率的な材料使用およびコスト削減、並びに、種々の強度要求を含むいくつかの理由により望ましい。
【００５４】
プリフォーム１４０はリサイクルプラスチック材料を含んでおり、このことは、上述したように、本発明の特別な特長である。
【００５５】
図８の実施形態において、プリフォーム１３０は、プラスチック材料の薄いシートを熱成形し、このシートを、プリフォーム１３０になる部材に成形し、あるいはプリフォーム１３０を射出または圧縮成形することによって製造される。よって、図８のプリフォーム１３０は、首フランジ１３２および外ねじ１３４、容器本体部になる本体部１３６、並びに、容器基部になる基部１３８を含んでいても良い。
【００５６】
容器は、次いで、上述したように、従来のブロー成形動作を用いてブローされる。
【００５７】
ブロー成形によってプリフォームが中間容器に形成された後、図１において上記で説明したように、容器１２０の内面１２２の少なくとも一部分の上、好ましくは内面の全面上に、炭素被覆が形成される。炭素被覆１２４を容器に直ちに施る必要はないが、中間容器がブローされた後で、適切な温度プロファイルにある内に、敏速に炭素被覆を施すのが一般的により効率的である。
【００５８】
図４の容器は、図１の場合に加えて重要な特長を提供する。基容器（容器の基材）は、従来の手段によって容易に処理できる単層材料である。更に、リサイクルされた基礎材料は、他の材料と容易に混ぜることができ、また内側の炭素被覆により容器の内容物に接触しない。更に、バリア特性が直ちに且つ容易に得られ、容器内容物は、不都合なな香気や味による影響を受けない。更に、本発明の容器は、別体のバリア用ライナ（裏地材）や未使用の裏地材の必要性がない。少量の内側の炭素被覆はリサイクルに悪影響を与えず、また所望の着色された容器を提供するために着色材料を容易に使用でき、例えば、外層を所望の商品の色に容易に着色できる。
【００５９】
図４の容器は、バリア抵抗（barrie resistance）および低コストなどの所望の工学的特性を持った単層容器の重要な利点を提供するものである。従って、裏地材や複雑な共射出処理を用いる必要性なしに単層材料で作業するので、、多層容器よりも処理が著しく容易である。更に、望ましい低コストのリサイクルプラスチックを使用しつつ、特定の特性を容易に得るためにリサイクルプラスチックを他の材料と混合できる。例えば、リサイクル材料と単層材料を使用しつつ、所望の特性を得るために製品をカスタマイズできる。
【００６０】
内側の炭素被覆は容易且つ簡便に施すことができ、非常に薄く、さらに、容器の内容物内への不都合な風味や味の移行を排除する。リサイクルプラスチック用に様々な色、例えばビール用に琥珀色、を使用することが特に望ましい。ビール、ソフトドリンク、あるいはジュースなどの製品用として、本発明において特定の色を持たせた容器を用いることが非常に望ましい。また、高度に望ましい特性を得るべく、耐熱プラスチックをリサイクルプラスチックに混合することもできる。
【００６１】
本発明の特定の好ましい実施形態を説明したが、これらの図示および説明したものは本発明を実施する際の最良の形態の単なる例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者には、特定の代替、変更、あるいは変形は本発明の範囲内であり、このような代替、変更、あるいは添付された請求の技術思想および範囲内であることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理による容器の立面図である。
【図１Ａ】 容器の種々の領域の断面拡大図であり、容器を形成する層の相対な厚みが図示されている。
【図１Ｂ】 容器の種々の領域の断面拡大図であり、容器を形成する層の相対な厚みが図示されている。
【図１Ｃ】 容器の種々の領域の断面拡大図であり、容器を形成する層の相対な厚みが図示されている。
【図２】 多層プリフォームの一例の一部を破断した立面図である。
【図３】 多層プリフォームの別の例の一部を破断した立面図である。
【図４】 本発明の原理による容器の立面図である。
【図５】 容器の種々の領域の断面拡大図であり、容器を形成する層の相対な厚みが図示されている。
【図６】 容器の種々の領域の断面拡大図であり、容器を形成する層の相対な厚みが図示されている。
【図７】 容器の種々の領域の断面拡大図であり、容器を形成する層の相対な厚みが図示されている。
【図８】 プリフォームの一例の一部を破断した立面図である。
【図９】 プリフォームの別の例の一部を破断した立面図である。

Claims (30)

1. 開口を有する上壁部、上壁部の下側に位置した中間側壁部、および中間側壁部の下側に位置し容器を支持するために適合された基部を含むブロー成形多層容器であって、
   縦長さおよび内面を有するプラスチック材料から形成された成形内層と、
   前記成形内層と実質的に同じ広がりを有しリサイクルプラスチックを含む成形外層と、
   前記成形内層の内面上に形成された炭素被覆とを有してなり、
   前記成形外層が容器の全重量の少なくとも０．４０の重量からなり、
   前記炭素被覆が０．０５〜１０ミクロンの厚みを有し、
   前記炭素被覆が非晶質であり、
   前記炭素被覆が、その縦長さに沿って変化すると共に前記成形外層に対して独立的に調整自在に変化する厚みを有しており、
   前記炭素被覆の重量が、容器の全重量の約１／１０，０００より小さい、ブロー成形多層容器。
2. 前記成形内層が、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、シクロオレフィン共重合樹脂、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（メチルメタクリレート）樹脂、アクリロニトリル樹脂、塩化ポリビニル樹脂、塩化ポリビニリデン樹脂、スチレン−アクリロニトリル樹脂、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、アイオノマー樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、および、これらの樹脂の２種以上の組み合わせからなる群より選ばれた樹脂で構成されたプラスチック材料から形成されている、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
3. 前記成形内層が、押し出しおよび熱成形からなる群より選ばれたプロセスから形成され、外層が、射出成形および圧縮成形からなる群より選ばれたプロセスから形成される、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
4. 前記成形内層が、未使用プラスチック材料、バリア材料、酸素捕捉材料、および、バリア特性と酸素捕捉特性が組み合わさった材料からなる群より選ばれた材料を含む、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
5. 前記成形内層と前記成形外層の少なくとも一方が、その縦長さに沿って変化する厚みを有している、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
6. 前記成形内層および前記成形外層の厚みが、互いに調整自在に変更される、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
7. 容器の中間部分に沿った前記成形内層の厚みが、前記成形外層の厚みの０．１５よりも小さい、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
8. 支持フランジを含む容器の上部と、複数の脚を含む基部との少なくとも一方を含む、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
9. 開口を有する上壁部と、上壁部の下側に位置した中間側壁部と、中間側壁部の下側に位置し、容器を支持するのに適合された基部とを含むブロー成形多層容器であって、
   内面および外面を有し、リサイクルプラスチックを含む成形外層と、前記成形外層の内面の近傍に形成され且つそれに接着し、実質的に外層と同じ広がりを有する炭素被覆とを更に具備し、前記容器がリサイクル可能であり、
   前記成形外層が０．１５２４ｍｍ(６ミル）〜０．５８４２ｍｍ（２３ミル）の厚みを有し、前記炭素被覆が０．０５〜１０ミクロンの厚みを有し、
   前記炭素被覆が非晶質であり、
   前記炭素被覆が容器の縦長さに沿って変化すると共に前記成形外層に対して独立的に調整自在に変化する厚みを有しており、
   前記炭素被覆の重量が、容器の全重量の約１／１０，０００より小さい、容器。
10. 前記成形外層の厚みが、中間側壁部が上壁部および基部よりも薄いように変化している、請求項９に記載の容器。
11. 前記成形外層に付加されたバリア材料を含む、請求項９に記載の容器。
12. 炭素が、少なくとも１つのガス状炭化水素からブロー成形容器の内面上に塗布されたものである、請求項９に記載の容器。
13. 支持フランジを含む容器の上部と、複数の脚を含む基部との少なくとも一方を含む、請求項９に記載の容器。
14. 前記成形外層が着色されている、請求項９に記載の容器。
15. 前記成形外層が少なくとも７５％のリサイクルプラスチックを含んでいる、請求項９に記載の容器。
16. 前記成形外層が少なくとも４０％のリサイクルプラスチックを含んでいる、請求項９に記載の容器。
17. 炭素被覆で被覆された容器を製造する方法であって、
    開口を有する上壁部と、上壁部の下側に位置した中間側壁部と、中間側壁部の下側に位置した基部とを含む容器を供給すること、
    容器を収容するために提供された中空空間内に容器を入れること、
    容器内の空気を排出して真空にすること、
    容器の内部容積を原料ガスで充填すること、および、
    容器の内面上に炭素被覆を形成させること、
    を有してなり、
    前記容器が、縦長さを有するプラスチック内層と、内層と実質的に同じ広がりを有しリサイクルプラスチックを含む外層とを含む多層容器であり、外層が、容器の全重量の少なくとも０．４０であり、
    前記炭素被覆が０．０５〜１０ミクロンの厚みを有し、および
    前記炭素被覆が、その縦長さに沿って変化すると共に前記成形外層に対して独立的に調整自在に変化する厚みを有しており、
    前記炭素被覆の重量が、容器の全重量の約１／１０，０００より小さい、方法。
18. 多層容器が、熱可塑性材料からプラスチック製スリーブを押し出し、スリーブ上に外層を射出成形してプリフォームを形成し、プリフォームをブロー成形して多層容器を形成することによって形成される、請求項１７に記載の方法。
19. 内層の厚みがその縦長さに沿って変化する、請求項１７に記載の方法。
20. 内層が、バリア材料、酸素捕捉材料、および、バリア特性と酸素捕捉特性が組み合わさった材料からなる群より選ばれた材料を含む、請求項１７に記載の方法。
21. 原料ガスが、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、酸素含有炭化水素、および、これらガスの２種以上の混合物からなる群より選ばれる、請求項１７に記載の方法。
22. 容器の内面上への炭素被覆の形成が高周波電源によって誘導される、請求項１７に記載の方法。
23. 高周波電源が、内部電極と、負の自己バイアスを生成するための絶縁された外部電極とを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 容器の内面上への炭素被覆の形成がマイクロ波によって誘導される、請求項１７に記載の方法。
25. 前記容器に内容物が入っている、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
26. 前記容器に食料製品が入っている、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
27. 前記容器に、ビール、ソフトドリンク、ジュースからなる群から選択された内容物が入っている、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
28. 前記炭素被覆が容器の内容物の保護を行うものである、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
29. 前記容器が、容器の内容物内への不都合な風味や味の移行を排除するものである、請求項１に記載のブロー成形多層容器。
30. 前記容器が、酸素と二酸化炭素の浸透からの保護を行うものである、請求項１に記載のブロー成形多層容器。

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