JP2003293135A - プラスチック容器内面への膜形成装置および内面膜被覆プラスチック容器の製造方法 - Google Patents
プラスチック容器内面への膜形成装置および内面膜被覆プラスチック容器の製造方法Info
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- JP2003293135A JP2003293135A JP2002097626A JP2002097626A JP2003293135A JP 2003293135 A JP2003293135 A JP 2003293135A JP 2002097626 A JP2002097626 A JP 2002097626A JP 2002097626 A JP2002097626 A JP 2002097626A JP 2003293135 A JP2003293135 A JP 2003293135A
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Landscapes
- Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な膜質で、かつ均一な膜厚を有する膜を
プラスチック容器内面にコーティング可能なプラスチッ
ク容器の内面への膜形成装置を提供する。 【解決手段】 被処理物であるプラスチック容器が挿入
された時にその容器を取り囲む有底円筒状の外部電極
と、容器の口部が位置する側の前記外部電極の上部に取
り付けられた排気管と、外部電極内の前記プラスチック
容器内に挿入され、媒質ガスを吹き出すためのガス吹き
出し管を兼ねる内部電極と、一端が内部電極に連結さ
れ、他端が排気管側に延出された給電端子を兼ねるガス
供給管と、少なくとも外部電極内および容器の口部近傍
の排気管内に位置するガス供給管部分の外周に配置さ
れ、接地されたアースシールド管と、排気管に取り付け
られた排気手段と、ガス供給管に媒質ガスを供給するた
めのガス供給手段と、ガス供給管に接続された高周波電
源とを具備する。
プラスチック容器内面にコーティング可能なプラスチッ
ク容器の内面への膜形成装置を提供する。 【解決手段】 被処理物であるプラスチック容器が挿入
された時にその容器を取り囲む有底円筒状の外部電極
と、容器の口部が位置する側の前記外部電極の上部に取
り付けられた排気管と、外部電極内の前記プラスチック
容器内に挿入され、媒質ガスを吹き出すためのガス吹き
出し管を兼ねる内部電極と、一端が内部電極に連結さ
れ、他端が排気管側に延出された給電端子を兼ねるガス
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の排気管内に位置するガス供給管部分の外周に配置さ
れ、接地されたアースシールド管と、排気管に取り付け
られた排気手段と、ガス供給管に媒質ガスを供給するた
めのガス供給手段と、ガス供給管に接続された高周波電
源とを具備する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック容器
内面への膜形成装置および内面膜被覆プラスチック容器
の製造方法に関する。
内面への膜形成装置および内面膜被覆プラスチック容器
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プラスチック容器、例えばペットボトル
は、外部からの酸素の透過および容器自身に含まれる酸
素の内部への浸み出し、また、内部(例えば炭酸飲料
水)からの二酸化炭素の透過を防止するためにその内面
にDLC(Diamond Like Carbon)やa−C(amorphous
Carbon)のような炭素膜や、SiO2膜などのバリア
膜をはじめとする機能膜をコーティングすることが試み
られている。
は、外部からの酸素の透過および容器自身に含まれる酸
素の内部への浸み出し、また、内部(例えば炭酸飲料
水)からの二酸化炭素の透過を防止するためにその内面
にDLC(Diamond Like Carbon)やa−C(amorphous
Carbon)のような炭素膜や、SiO2膜などのバリア
膜をはじめとする機能膜をコーティングすることが試み
られている。
【0003】このようなプラスチック容器内面に膜をコ
ーティングする方法としては、特開平8−53116号
公報および特許第2788412号公報(特開平8−5
3117号公報)に高周波プラズマを用いる方法が開示
されている。特開平9−272567号公報には、その
応用的な方法として高周波プラズマを用いて膜をフィル
ムにコーティングする方法が開示されている。特許第3
072269(特開平10−226884号公報)に
は、特殊形状容器に対応するコーティング方法が、特許
第3115252(特開平10−258825号公報)
などには量産化技術として複数個の容器に同時にコーテ
ィングする方法が開示されている。また、プラスチック
容器に膜をコーティングする技術が開示された文献とし
て、「K.Takemoto, et al, Proceedings of ADC/FCT '9
9,p285」、「E.Shimamura et al, 10th years IAPRI W
orld Conference 1997,p251 」がある。
ーティングする方法としては、特開平8−53116号
公報および特許第2788412号公報(特開平8−5
3117号公報)に高周波プラズマを用いる方法が開示
されている。特開平9−272567号公報には、その
応用的な方法として高周波プラズマを用いて膜をフィル
ムにコーティングする方法が開示されている。特許第3
072269(特開平10−226884号公報)に
は、特殊形状容器に対応するコーティング方法が、特許
第3115252(特開平10−258825号公報)
などには量産化技術として複数個の容器に同時にコーテ
ィングする方法が開示されている。また、プラスチック
容器に膜をコーティングする技術が開示された文献とし
て、「K.Takemoto, et al, Proceedings of ADC/FCT '9
9,p285」、「E.Shimamura et al, 10th years IAPRI W
orld Conference 1997,p251 」がある。
【0004】高周波プラズマCVDを用いてプラスチッ
ク容器に機能膜をコーティングする基本的な発明である
前記特許第2788412号公報(特開平8−5311
7号公報)について、図6を参照して説明する。図6は
この公報に記載されている高周波プラズマCVDを用い
たプラスチック容器への炭素膜コーティング装置の断面
図である。
ク容器に機能膜をコーティングする基本的な発明である
前記特許第2788412号公報(特開平8−5311
7号公報)について、図6を参照して説明する。図6は
この公報に記載されている高周波プラズマCVDを用い
たプラスチック容器への炭素膜コーティング装置の断面
図である。
【0005】外部電極101は、架台102上に例えば
ポリテトラフルオロエチレン製のシール板103を介し
て設置されている。この外部電極101は、収納される
プラスチック容器、例えばボトルBの外形にほぼ沿った
形の内形状を有する。前記外部電極101は、筒状の本
体101aとこの本体101aの上端に取り付けられる
キャップ部101bとから構成され、真空容器を兼ねて
いる。ガス排気管104は、前記架台102およびシー
ル板103を通して前記外部電極101下部に連通され
ている。
ポリテトラフルオロエチレン製のシール板103を介し
て設置されている。この外部電極101は、収納される
プラスチック容器、例えばボトルBの外形にほぼ沿った
形の内形状を有する。前記外部電極101は、筒状の本
体101aとこの本体101aの上端に取り付けられる
キャップ部101bとから構成され、真空容器を兼ねて
いる。ガス排気管104は、前記架台102およびシー
ル板103を通して前記外部電極101下部に連通され
ている。
【0006】内部電極105は、前記外部電極101内
に収納されたボトルB内に挿入されている。この内部電
極105は、中空構造を有し、表面には複数のガス吹き
出し孔106が穿設されている。CVD用媒質ガスを供
給するためのガス供給管107は、前記架台102およ
びシール板103を貫通して前記内部電極105の下端
に連通されている。CVD用媒質ガスは、前記供給管1
07を通して前記内部電極105内に供給され、前記ガ
ス吹き出し孔106からボトルB内に供給される。
に収納されたボトルB内に挿入されている。この内部電
極105は、中空構造を有し、表面には複数のガス吹き
出し孔106が穿設されている。CVD用媒質ガスを供
給するためのガス供給管107は、前記架台102およ
びシール板103を貫通して前記内部電極105の下端
に連通されている。CVD用媒質ガスは、前記供給管1
07を通して前記内部電極105内に供給され、前記ガ
ス吹き出し孔106からボトルB内に供給される。
【0007】RF入力端子108は、前記架台102お
よびシール板103を通して前記外部電極101下部に
接続されている。このRF入力端子108は、前記架台
102に対して電気的に絶縁されている。また、前記R
F入力端子108の下端は、整合器109を通して高周
波電源110に接続されている。前記外部電極101
は、高周波電源110からプラズマ生成用の高周波電力
が前記整合器109およびRF入力端子108を通して
印加される。
よびシール板103を通して前記外部電極101下部に
接続されている。このRF入力端子108は、前記架台
102に対して電気的に絶縁されている。また、前記R
F入力端子108の下端は、整合器109を通して高周
波電源110に接続されている。前記外部電極101
は、高周波電源110からプラズマ生成用の高周波電力
が前記整合器109およびRF入力端子108を通して
印加される。
【0008】このような構成の装置を用いてペットボト
ル内面に炭素膜をコーティングする方法について説明す
る。
ル内面に炭素膜をコーティングする方法について説明す
る。
【0009】まず、外部電極101の本体101a内に
ペットボトルBを挿入し、前記本体101aにキャップ
101bを取り付けることにより前記ボトルBを前記外
部電極101内に気密に収納する。外部電極101内の
ガスをガス排気管104を通して排気する。この時、前
記外部電極101に収納したボトルB内外の空間のガス
が排気される。規定の真空度(代表値:10-2〜10-5
Torr)に到達した後、媒質ガスをガス供給管107
を通して内部電極105に例えば10〜50mL/mi
nの流量で供給し、さらに内部電極105のガス吹き出
し孔106を通してボトルB内に吹き出す。なお、この
媒質ガスとしては、例えばアセチレン、ベンゼン、トル
エン、キシレン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素
類、芳香族炭化水素類、含酸素炭化水素類、含窒素炭化
水素類が用いられる。前記ボトルB内の圧力は、ガス供
給量と排気量のバランスによって例えば2×10-1〜1
×10-2Torrに設定する。その後、高周波電源11
0から50〜1000Wの高周波電力を整合器109お
よびRF入力端子108を通して外部電極101に印加
する。
ペットボトルBを挿入し、前記本体101aにキャップ
101bを取り付けることにより前記ボトルBを前記外
部電極101内に気密に収納する。外部電極101内の
ガスをガス排気管104を通して排気する。この時、前
記外部電極101に収納したボトルB内外の空間のガス
が排気される。規定の真空度(代表値:10-2〜10-5
Torr)に到達した後、媒質ガスをガス供給管107
を通して内部電極105に例えば10〜50mL/mi
nの流量で供給し、さらに内部電極105のガス吹き出
し孔106を通してボトルB内に吹き出す。なお、この
媒質ガスとしては、例えばアセチレン、ベンゼン、トル
エン、キシレン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素
類、芳香族炭化水素類、含酸素炭化水素類、含窒素炭化
水素類が用いられる。前記ボトルB内の圧力は、ガス供
給量と排気量のバランスによって例えば2×10-1〜1
×10-2Torrに設定する。その後、高周波電源11
0から50〜1000Wの高周波電力を整合器109お
よびRF入力端子108を通して外部電極101に印加
する。
【0010】このような高周波電力の外部電極101へ
の印加によって、前記外部電極101と内部電極105
の間にプラズマが生成される。この時、ペットボトルB
は外部電極101の内にほぼ隙間無く収納されているた
め、プラズマはペットボトルB内に発生する。前記媒質
ガスは、前記プラズマによって解離、又は更にイオン化
して、炭素膜を形成するための製膜種が生成され、この
製膜種が前記ボトルB内面に堆積し、炭素膜を形成す
る。炭素膜を所定の膜厚まで形成した後、高周波電力の
印加を停止し、媒質ガス供給の停止、残留ガスの排気、
窒素、希ガス、又は空気等を外部電極101内に供給
し、この空間内を大気圧に戻す。この後、前記ボトルB
を外部電極101から取り外す。なお、この方法におい
て炭素膜を厚さ30nm成膜するには2〜3秒間要す
る。
の印加によって、前記外部電極101と内部電極105
の間にプラズマが生成される。この時、ペットボトルB
は外部電極101の内にほぼ隙間無く収納されているた
め、プラズマはペットボトルB内に発生する。前記媒質
ガスは、前記プラズマによって解離、又は更にイオン化
して、炭素膜を形成するための製膜種が生成され、この
製膜種が前記ボトルB内面に堆積し、炭素膜を形成す
る。炭素膜を所定の膜厚まで形成した後、高周波電力の
印加を停止し、媒質ガス供給の停止、残留ガスの排気、
窒素、希ガス、又は空気等を外部電極101内に供給
し、この空間内を大気圧に戻す。この後、前記ボトルB
を外部電極101から取り外す。なお、この方法におい
て炭素膜を厚さ30nm成膜するには2〜3秒間要す
る。
【0011】このような高周波プラズマを用いるコーテ
ィング方法では、プラスチック容器内面の口部から肩部
または肩部近傍に亘る領域の炭素膜の厚さが他の容器内
面箇所に比べて厚くなって、均一なコーティングが困難
になる問題があった。
ィング方法では、プラスチック容器内面の口部から肩部
または肩部近傍に亘る領域の炭素膜の厚さが他の容器内
面箇所に比べて厚くなって、均一なコーティングが困難
になる問題があった。
【0012】また、コーティング速度が十分とは言えな
い問題があった。たとえばペットボトル用のガス透過防
止バリア膜のコーティングにおいて現状の処理速度は2
00本/分程度であるが、市場ではそれより多い500
本/分程度が要求されており、そのような処理速度を同
時処理本数が数十本程度の適度な大きさの連続処理装置
で処理するためには1本あたり1〜2秒程度の短時間で
コーティングを行う必要があった。
い問題があった。たとえばペットボトル用のガス透過防
止バリア膜のコーティングにおいて現状の処理速度は2
00本/分程度であるが、市場ではそれより多い500
本/分程度が要求されており、そのような処理速度を同
時処理本数が数十本程度の適度な大きさの連続処理装置
で処理するためには1本あたり1〜2秒程度の短時間で
コーティングを行う必要があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、良好な膜質
で、かつ均一な膜厚を有する機能膜をプラスチック容器
内面に高速度でコーティングすることが可能なプラスチ
ック容器の内面への膜形成装置を提供することを目的と
する。
で、かつ均一な膜厚を有する機能膜をプラスチック容器
内面に高速度でコーティングすることが可能なプラスチ
ック容器の内面への膜形成装置を提供することを目的と
する。
【0014】本発明は、良好な膜質で、かつ均一な膜厚
を有する機能膜が内面に高速度でコーティングされたプ
ラスチック容器の製造方法を提供することを目的とす
る。
を有する機能膜が内面に高速度でコーティングされたプ
ラスチック容器の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明に係るプラスチッ
ク容器内面への膜形成装置は、被処理物であるプラスチ
ック容器が挿入された時にその容器を取り囲む有底円筒
状の外部電極と、前記容器の口部が位置する側の前記外
部電極の上部に取り付けられた排気管と、前記外部電極
内の前記プラスチック容器内に挿入され、媒質ガスを吹
き出すためのガス吹き出し管を兼ねる内部電極と、一端
が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に延出
された給電端子を兼ねるガス供給管と、少なくとも前記
外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に
位置する前記ガス供給管部分の外周に配置され、接地さ
れたアースシールド管と、前記排気管に取り付けられた
排気手段と、前記ガス供給管に媒質ガスを供給するため
のガス供給手段と、前記ガス供給管に接続された高周波
電源と、を具備したことを特徴とするものである。
ク容器内面への膜形成装置は、被処理物であるプラスチ
ック容器が挿入された時にその容器を取り囲む有底円筒
状の外部電極と、前記容器の口部が位置する側の前記外
部電極の上部に取り付けられた排気管と、前記外部電極
内の前記プラスチック容器内に挿入され、媒質ガスを吹
き出すためのガス吹き出し管を兼ねる内部電極と、一端
が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に延出
された給電端子を兼ねるガス供給管と、少なくとも前記
外部電極内および前記容器の口部近傍の前記排気管内に
位置する前記ガス供給管部分の外周に配置され、接地さ
れたアースシールド管と、前記排気管に取り付けられた
排気手段と、前記ガス供給管に媒質ガスを供給するため
のガス供給手段と、前記ガス供給管に接続された高周波
電源と、を具備したことを特徴とするものである。
【0016】本発明に係る内面膜被覆プラスチック容器
の製造方法は、前述した本発明の膜形成装置を用いて内
面膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、(a)
被処理物であるプラスチック容器を、有底円筒状外部電
極内に囲まれるように挿入する工程と、(b)上記
(a)工程と同時、または、前後して、接地されたアー
スシールドを外周に配置したガス供給管が連結され、媒
質ガスを吹き出し管を兼ねる内部電極を、前記プラスチ
ック容器の内部に挿入する工程と、(c)前記容器内の
ガスを排気管手段により前記排気管を通して排気すると
共に、前記ガス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極
に供給し、この内部電極のガス吹き出し孔から前記プラ
スチック容器内に媒質ガスを吹き出して前記プラスチッ
ク容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工
程と、(d)高周波電源から高周波電力を前記ガス供給
管を通して前記内部電極に供給し、または、それと略同
時にバイアス用電源から内部電極に与える高周波電力の
周波数より周波数の低い高周波電力を前記外部電極に印
加し、前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、
このプラズマにより前記媒質ガスを解離させて前記プラ
スチック容器内面に膜をコーティングする工程とを含む
ことを特徴とするものである。
の製造方法は、前述した本発明の膜形成装置を用いて内
面膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、(a)
被処理物であるプラスチック容器を、有底円筒状外部電
極内に囲まれるように挿入する工程と、(b)上記
(a)工程と同時、または、前後して、接地されたアー
スシールドを外周に配置したガス供給管が連結され、媒
質ガスを吹き出し管を兼ねる内部電極を、前記プラスチ
ック容器の内部に挿入する工程と、(c)前記容器内の
ガスを排気管手段により前記排気管を通して排気すると
共に、前記ガス供給管手段から媒質ガスを前記内部電極
に供給し、この内部電極のガス吹き出し孔から前記プラ
スチック容器内に媒質ガスを吹き出して前記プラスチッ
ク容器内を含む排気管内を所定のガス圧力に設定する工
程と、(d)高周波電源から高周波電力を前記ガス供給
管を通して前記内部電極に供給し、または、それと略同
時にバイアス用電源から内部電極に与える高周波電力の
周波数より周波数の低い高周波電力を前記外部電極に印
加し、前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、
このプラズマにより前記媒質ガスを解離させて前記プラ
スチック容器内面に膜をコーティングする工程とを含む
ことを特徴とするものである。
【0017】本発明に係る別のプラスチック容器内面へ
の膜形成装置は、被処理物であるプラスチック容器が挿
入された時にその容器を取り囲む大きさを有する有底円
筒状の外部電極と、被処理物であるプラスチック容器が
挿入された時に少なくともその容器の口部および肩部と
前記外部電極の間に介在された誘電体材料からなるスペ
ーサと、前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の
端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、前記
外部電極内の前記プラスチック容器内に挿入され、媒質
ガスを吹き出すためのガス吹き出し孔が穿設された内部
電極と、前記排気管に取り付けられた排気手段と、前記
ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段
と、前記ガス供給管に整合器を通して接続された高高周
波電源と、前記外部電極に整合器を通して接続されたバ
イアス用電源と、前記ガス供給管と前記整合器の間の導
通経路に一端が接続され、他端が接地されたインダクタ
ンスとを具備したことを特徴とするものである。
の膜形成装置は、被処理物であるプラスチック容器が挿
入された時にその容器を取り囲む大きさを有する有底円
筒状の外部電極と、被処理物であるプラスチック容器が
挿入された時に少なくともその容器の口部および肩部と
前記外部電極の間に介在された誘電体材料からなるスペ
ーサと、前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の
端面に絶縁部材を介して取り付けられた排気管と、前記
外部電極内の前記プラスチック容器内に挿入され、媒質
ガスを吹き出すためのガス吹き出し孔が穿設された内部
電極と、前記排気管に取り付けられた排気手段と、前記
ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手段
と、前記ガス供給管に整合器を通して接続された高高周
波電源と、前記外部電極に整合器を通して接続されたバ
イアス用電源と、前記ガス供給管と前記整合器の間の導
通経路に一端が接続され、他端が接地されたインダクタ
ンスとを具備したことを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【0019】(第1実施形態)図1は、第1実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置を示す断面図
である。
係るプラスチック容器内面への膜形成装置を示す断面図
である。
【0020】上下端にフランジ1a,1bを有する円筒
状の電磁シールド部材2は、円環状の下部シールド部材
3上に載置されるとともに、電気的に接続されて高周波
が装置から漏れないように封じている。筒状の金属製の
外部電極本体4は、前記電磁シールド部材電磁シールド
部材2内に上部フランジ1aより下方に位置するように
配置されている。円板状をなす金属製の外部電極底部材
5は、前記外部電極4の底部に着脱可能に取り付けられ
ている。前記外部電極本体4および前記外部電極底部材
5により炭素被膜を形成するプラスチック容器(例えば
ペットボトル)Bを設置可能な大きさの空間をもつ有底
円筒状の外部電極6が構成されている。なお、前記下部
シールド部材3と前記外部電極底部材5の間には円板状
絶縁体7が配置されている。
状の電磁シールド部材2は、円環状の下部シールド部材
3上に載置されるとともに、電気的に接続されて高周波
が装置から漏れないように封じている。筒状の金属製の
外部電極本体4は、前記電磁シールド部材電磁シールド
部材2内に上部フランジ1aより下方に位置するように
配置されている。円板状をなす金属製の外部電極底部材
5は、前記外部電極4の底部に着脱可能に取り付けられ
ている。前記外部電極本体4および前記外部電極底部材
5により炭素被膜を形成するプラスチック容器(例えば
ペットボトル)Bを設置可能な大きさの空間をもつ有底
円筒状の外部電極6が構成されている。なお、前記下部
シールド部材3と前記外部電極底部材5の間には円板状
絶縁体7が配置されている。
【0021】なお、前記外部電極底部材5、前記円板状
絶縁体7および前記下部シールド部材3は図示しないプ
ッシャーにより前記外部電極本体4に対して一体的に上
下動し、前記外部電極本体4の底部を開閉する。
絶縁体7および前記下部シールド部材3は図示しないプ
ッシャーにより前記外部電極本体4に対して一体的に上
下動し、前記外部電極本体4の底部を開閉する。
【0022】内部に挿入されるプラスチック容器(例え
ばペットボトル)Bの口部および肩部に対応する円柱お
よび円錐台を組み合わせた形状をなす空洞部8を有する
誘電体材料からなる円柱状スペーサ9は、前記外部電極
6における前記本体4の上部に挿入されている。このス
ペーサ9は、この上に載置される後述する環状絶縁部材
から螺着されたねじ(図示せず)により固定されてい
る。このように円柱状スペーサ9を前記外部電極6にお
ける前記本体4の上部に挿入固定することにより、前記
外部電極6の底部側からペットボトルBを挿入すると、
そのペットボトルB外周の肩部が前記スペーサ9の空洞
部8内面に接触するか、または近接し、かつこれ以外の
ペットボトルBの外周は前記外部電極6内面に接触する
か、または近接する。
ばペットボトル)Bの口部および肩部に対応する円柱お
よび円錐台を組み合わせた形状をなす空洞部8を有する
誘電体材料からなる円柱状スペーサ9は、前記外部電極
6における前記本体4の上部に挿入されている。このス
ペーサ9は、この上に載置される後述する環状絶縁部材
から螺着されたねじ(図示せず)により固定されてい
る。このように円柱状スペーサ9を前記外部電極6にお
ける前記本体4の上部に挿入固定することにより、前記
外部電極6の底部側からペットボトルBを挿入すると、
そのペットボトルB外周の肩部が前記スペーサ9の空洞
部8内面に接触するか、または近接し、かつこれ以外の
ペットボトルBの外周は前記外部電極6内面に接触する
か、または近接する。
【0023】前記スペーサ9を構成する誘電体材料とし
ては、例えばプラスチックまたはセラミックを挙げるこ
とができる。プラスチックとしては、種々のものを用い
ることができるが、特に高周波損失が低く、耐熱性に優
れ、軟らかい、ポリテトラフルオロエチレンのようなフ
ッ素系樹脂が好ましい。セラミックとしては、高周波損
失が低いアルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高
く、軟らかいマコールが好ましい。
ては、例えばプラスチックまたはセラミックを挙げるこ
とができる。プラスチックとしては、種々のものを用い
ることができるが、特に高周波損失が低く、耐熱性に優
れ、軟らかい、ポリテトラフルオロエチレンのようなフ
ッ素系樹脂が好ましい。セラミックとしては、高周波損
失が低いアルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高
く、軟らかいマコールが好ましい。
【0024】環状絶縁部材10は、前記外部電極6上面
にその環状絶縁部材10上面が前記筒状電磁シールド部
材2の上部フランジ1aと面一になるように載置され、
図示しないねじがその絶縁部材10から前記スペーサ9
に螺着されて前記スペーサ9を前記外部電極6内に挿
入、固定している。環状絶縁部材10の下面は、ペット
ボトルBの口部上端面と一致させても可であるが、むし
ろ口部より肩部側まで厚くしたほうが好ましい。これ
は、ペットボトルBの内部に発生するプラズマを抑制
し、そのペットボトルBの口部内面に膜が付くのを防
ぎ、見栄えを良くするためである。上下にフランジ11
a,11bを有するガス排気管12は、前記電磁シール
ド部材2の上部フランジ1aおよび前記環状絶縁部材1
0の上面に載置されている。図示しないねじを前記排気
管12の下部フランジ11bから前記電磁シールド部材
2の上部フランジ1aに螺着することにより前記ガス排
気管12が前記電磁シールド部材2に固定されている。
また、図示しないねじを前記排気管12の下部フランジ
11bから前記環状絶縁部10を貫通して外部電極6の
本体4に螺着することにより前記排気管12が前記環状
絶縁部材17および前記外部電極14に固定されると共
に、前記環状絶縁部材10が前記外部電極6に対しても
固定される。なお、前記排気管12と前記環状絶縁部材
10および前記外部電極6との固定は、前記排気管12
と前記外部電極6とがねじにより電気的に導通しない取
り付け構造になっている。分岐ガス排気管13は、前記
ガス排気管12の側壁に連結され、その他端に図示しな
い真空ポンプのような排気設備が取り付けられている。
にその環状絶縁部材10上面が前記筒状電磁シールド部
材2の上部フランジ1aと面一になるように載置され、
図示しないねじがその絶縁部材10から前記スペーサ9
に螺着されて前記スペーサ9を前記外部電極6内に挿
入、固定している。環状絶縁部材10の下面は、ペット
ボトルBの口部上端面と一致させても可であるが、むし
ろ口部より肩部側まで厚くしたほうが好ましい。これ
は、ペットボトルBの内部に発生するプラズマを抑制
し、そのペットボトルBの口部内面に膜が付くのを防
ぎ、見栄えを良くするためである。上下にフランジ11
a,11bを有するガス排気管12は、前記電磁シール
ド部材2の上部フランジ1aおよび前記環状絶縁部材1
0の上面に載置されている。図示しないねじを前記排気
管12の下部フランジ11bから前記電磁シールド部材
2の上部フランジ1aに螺着することにより前記ガス排
気管12が前記電磁シールド部材2に固定されている。
また、図示しないねじを前記排気管12の下部フランジ
11bから前記環状絶縁部10を貫通して外部電極6の
本体4に螺着することにより前記排気管12が前記環状
絶縁部材17および前記外部電極14に固定されると共
に、前記環状絶縁部材10が前記外部電極6に対しても
固定される。なお、前記排気管12と前記環状絶縁部材
10および前記外部電極6との固定は、前記排気管12
と前記外部電極6とがねじにより電気的に導通しない取
り付け構造になっている。分岐ガス排気管13は、前記
ガス排気管12の側壁に連結され、その他端に図示しな
い真空ポンプのような排気設備が取り付けられている。
【0025】例えば13.56MHzの高周波電力をバ
イアス電力として印加するためのバイアス用電源14
は、同軸ケーブル15およびN型レセプタクル(図示せ
ず)を用いた給電部16を通して前記外部電極6に接続
されている。整合器17は、前記同軸ケーブル15に介
装されている。なお、前記同軸ケーブル15の外皮シー
ルド(図示せず)により前記排気管12の下部フランジ
11bが接地され、それに電気的に接続した部材(電磁
シールド部材2など)はすべて接地される。中心部に絶
縁リング18を有し、前記下部フランジ11bとの電気
的接続により接地された蓋体19は、前記ガス排気管1
2の上部フランジ11aに気密固定されている。筐体2
0は、前記蓋体19上に取り付けられている。
イアス電力として印加するためのバイアス用電源14
は、同軸ケーブル15およびN型レセプタクル(図示せ
ず)を用いた給電部16を通して前記外部電極6に接続
されている。整合器17は、前記同軸ケーブル15に介
装されている。なお、前記同軸ケーブル15の外皮シー
ルド(図示せず)により前記排気管12の下部フランジ
11bが接地され、それに電気的に接続した部材(電磁
シールド部材2など)はすべて接地される。中心部に絶
縁リング18を有し、前記下部フランジ11bとの電気
的接続により接地された蓋体19は、前記ガス排気管1
2の上部フランジ11aに気密固定されている。筐体2
0は、前記蓋体19上に取り付けられている。
【0026】高高周波電力の端子を兼ねるガス供給管2
1は、前記筐体20内から前記蓋体19の絶縁リング1
8を貫通し、前記ガス排気管12を通して前記スペーサ
9内まで挿入されている。このガス供給管21の上端
は、外部から前記筐体20を貫通して挿入されたガス導
入管22の下端に絶縁継手23を通して連結されてい
る。
1は、前記筐体20内から前記蓋体19の絶縁リング1
8を貫通し、前記ガス排気管12を通して前記スペーサ
9内まで挿入されている。このガス供給管21の上端
は、外部から前記筐体20を貫通して挿入されたガス導
入管22の下端に絶縁継手23を通して連結されてい
る。
【0027】アースシールド管24は、その上部のフラ
ンジ部25を前記蓋体19に螺着することにより接地さ
れ、前記ガス排気管12および前記スペーサ9内に位置
する前記ガス供給管21部分を覆うように配置されてい
る。なお、前記アースシールド管24は前記スペーサ9
内およびこのスペーサ9近傍の前記ガス排気管12内に
位置されている。
ンジ部25を前記蓋体19に螺着することにより接地さ
れ、前記ガス排気管12および前記スペーサ9内に位置
する前記ガス供給管21部分を覆うように配置されてい
る。なお、前記アースシールド管24は前記スペーサ9
内およびこのスペーサ9近傍の前記ガス排気管12内に
位置されている。
【0028】内部電極26は、前記外部電極6およびス
ペーサ9内に挿入されたペットボトルB内にこのペット
ボトルBの長手方向のほぼ全長に渡って配置され、その
上端が前記ペットボトルBの口部側に位置する前記ガス
供給管21の下端に着脱自在に取り付けられている。前
記内部電極26は、中心軸にガス流路27がくり抜かれ
ている。
ペーサ9内に挿入されたペットボトルB内にこのペット
ボトルBの長手方向のほぼ全長に渡って配置され、その
上端が前記ペットボトルBの口部側に位置する前記ガス
供給管21の下端に着脱自在に取り付けられている。前
記内部電極26は、中心軸にガス流路27がくり抜かれ
ている。
【0029】なお、ガス吹き出し孔を前記内部電極26
の下部側壁に前記ガス流路27と連通するように開口し
てもよい。この場合、ガス吹き出し孔は前記内部電極2
6の底部から前記ペットボトルB内に挿入された長さの
25%までの範囲内の側面領域に開口することが好まし
い。
の下部側壁に前記ガス流路27と連通するように開口し
てもよい。この場合、ガス吹き出し孔は前記内部電極2
6の底部から前記ペットボトルB内に挿入された長さの
25%までの範囲内の側面領域に開口することが好まし
い。
【0030】前記内部電極26の径は、ボトルBの口金
径以下とし、長さはペットボトルBの長手方向のほぼ全
長にわたって挿入可能な長さとする。長さの目安として
は、ペットボトルBの全長に対する割合が{1−D/
(2L)}程度となるようにする。ここでDはペットボ
トルの内径、Lはペットボトルの全長を表し、L>(D
/2)である。
径以下とし、長さはペットボトルBの長手方向のほぼ全
長にわたって挿入可能な長さとする。長さの目安として
は、ペットボトルBの全長に対する割合が{1−D/
(2L)}程度となるようにする。ここでDはペットボ
トルの内径、Lはペットボトルの全長を表し、L>(D
/2)である。
【0031】前記内部電極26は、各種金属材料で製作
できるが、高周波伝送における表皮効果の影響を考慮し
て、その表面はアルミニウムや金などのように電気伝導
率が高く、かつ安定な材料であることが好ましい。ただ
し、コストも考慮するとアルミニウムで全体を製作する
ことが好ましい。また、内部電極26表面が中途半端に
平滑であると、その内部電極26の表面に堆積する炭素
膜を剥離し易くなる虞がある。このため、内部電極26
の表面を予めサンドブラスト処理し、表面粗さを大きく
して表面に堆積する炭素膜を剥離し難くすることが好ま
しい。また、逆に表面を非常に平滑にし、コーティング
処理を行う毎に堆積する炭素膜をふき取りあるいは吹き
飛ばす方法もある。
できるが、高周波伝送における表皮効果の影響を考慮し
て、その表面はアルミニウムや金などのように電気伝導
率が高く、かつ安定な材料であることが好ましい。ただ
し、コストも考慮するとアルミニウムで全体を製作する
ことが好ましい。また、内部電極26表面が中途半端に
平滑であると、その内部電極26の表面に堆積する炭素
膜を剥離し易くなる虞がある。このため、内部電極26
の表面を予めサンドブラスト処理し、表面粗さを大きく
して表面に堆積する炭素膜を剥離し難くすることが好ま
しい。また、逆に表面を非常に平滑にし、コーティング
処理を行う毎に堆積する炭素膜をふき取りあるいは吹き
飛ばす方法もある。
【0032】高高周波電力を供給するための高高周波電
源28は、同軸ケーブル29および給電部30を通して
前記ガス供給管21に接続されている。整合器31は、
同軸ケーブル29に介装されている。前記給電部30は
N(型)レセプタクル(図示せず)を用いて前記筐体2
0に取り付けられている。同軸ケーブル29の外皮シー
ルドも前記N型レセプタクルの外導体(いずれも図示せ
ず)を介して前記筐体20と接続され、前記高高周波電
源28とバイアス用電源14の接地が連通され、すべて
同電位の接地電位となる。本発明の膜形成装置におい
て、前記バイアス用電源14および高高周波電源28に
より印加された高高周波およびバイアス用高周波は下部
シールド部材3、円筒状の電磁シールド部材2、排気管
12、蓋体19、筐体20により本装置内に電磁的にシ
ールドされ、空間に放出されないようになっている。次
に、図1に示す膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラ
スチック容器の製造方法を説明する。
源28は、同軸ケーブル29および給電部30を通して
前記ガス供給管21に接続されている。整合器31は、
同軸ケーブル29に介装されている。前記給電部30は
N(型)レセプタクル(図示せず)を用いて前記筐体2
0に取り付けられている。同軸ケーブル29の外皮シー
ルドも前記N型レセプタクルの外導体(いずれも図示せ
ず)を介して前記筐体20と接続され、前記高高周波電
源28とバイアス用電源14の接地が連通され、すべて
同電位の接地電位となる。本発明の膜形成装置におい
て、前記バイアス用電源14および高高周波電源28に
より印加された高高周波およびバイアス用高周波は下部
シールド部材3、円筒状の電磁シールド部材2、排気管
12、蓋体19、筐体20により本装置内に電磁的にシ
ールドされ、空間に放出されないようになっている。次
に、図1に示す膜形成装置を用いて内面炭素膜被覆プラ
スチック容器の製造方法を説明する。
【0033】図示しないプッシャーにより外部電極底部
材5、円板状絶縁体7および下部シールド部材3を取り
外して外部電極本体4の底部を開放する。つづいて、プ
ラスチック容器、例えばペットボトルBを開放した外部
電極本体4の底部側からそのボトルBの口部側から挿入
した後、図示しないプッシャーにより外部電極本体4の
底部側に外部電極底部材5、円板状絶縁体7および下部
シールド部材3をこの順序で取り付けることによって、
図1に示すようにペットボトルBの口部から肩部を誘電
体材料からなる円柱状スペーサ9の空洞部8内にその内
面に接触または近接させて収納し、かつ前記ボトルBの
肩部から底部側を前記外部電極6の内面に接触または近
接させて収納する。このとき、前記ペットボトルBは排
気管12にその口部を通して連通する。
材5、円板状絶縁体7および下部シールド部材3を取り
外して外部電極本体4の底部を開放する。つづいて、プ
ラスチック容器、例えばペットボトルBを開放した外部
電極本体4の底部側からそのボトルBの口部側から挿入
した後、図示しないプッシャーにより外部電極本体4の
底部側に外部電極底部材5、円板状絶縁体7および下部
シールド部材3をこの順序で取り付けることによって、
図1に示すようにペットボトルBの口部から肩部を誘電
体材料からなる円柱状スペーサ9の空洞部8内にその内
面に接触または近接させて収納し、かつ前記ボトルBの
肩部から底部側を前記外部電極6の内面に接触または近
接させて収納する。このとき、前記ペットボトルBは排
気管12にその口部を通して連通する。
【0034】次いで、図示しない排気手段により分岐排
気管13および排気管12を通して前記排気管12およ
び前記ペットボトルB内外のガスを排気する。媒質ガス
をガス導入管22からガス供給管21を通して内部電極
25のガス流路26に供給し、ペットボトルB内に吹き
出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルBの口
部に向かって流れていく。つづいて、ガス供給量とガス
排気量のバランスをとり、前記ペットボトルB内を所定
のガス圧力に設定する。
気管13および排気管12を通して前記排気管12およ
び前記ペットボトルB内外のガスを排気する。媒質ガス
をガス導入管22からガス供給管21を通して内部電極
25のガス流路26に供給し、ペットボトルB内に吹き
出させる。この媒質ガスは、さらにペットボトルBの口
部に向かって流れていく。つづいて、ガス供給量とガス
排気量のバランスをとり、前記ペットボトルB内を所定
のガス圧力に設定する。
【0035】次いで、バイアス用電源14からバイアス
電力をケーブル15、整合器17および給電部16を通
して前記外部電極6に印加する。その後、またはそれと
同時に、高高周波電源28から高高周波電力をケーブル
29、整合器31および給電部30を通してガス供給管
21に供給し、このガス供給管21を通して前記内部電
極26に高高周波電力を供給する。このとき、前記内部
電極26の周囲にプラズマが生成される。また、アース
シールド管24は前記スペーサ9内および環状絶縁部材
10および前記ガス排気管12内に位置するように前記
ガス供給管21外周に配置されていると共にフランジ部
25を通して接地されているため、このアースシールド
管24を基準電位として前記外部電極6からバイアス電
圧を生成されたプラズマに向けて印加することができ
る。さらに、前記アースシールド管24はガス供給管2
1外周に配置されているため、前記ガス供給管21に印
加されている高高周波電界は遮蔽され、排気管12内に
は印加されない。さらに、アースシールド管24をペッ
トボトルBの口部より内部まで挿入すると、前記ガス供
給管21および内部電極6に印加された高高周波電界は
このペットボトルBの口部付近部分でも遮蔽され、口部
の空間に印加されない。その上、環状絶縁部材10の下
面をペットボトルBの口部上端から肩部の間の高さにし
てある場合、外部電極6に印加されるバイアス電圧も口
部の空間には印加されない。
電力をケーブル15、整合器17および給電部16を通
して前記外部電極6に印加する。その後、またはそれと
同時に、高高周波電源28から高高周波電力をケーブル
29、整合器31および給電部30を通してガス供給管
21に供給し、このガス供給管21を通して前記内部電
極26に高高周波電力を供給する。このとき、前記内部
電極26の周囲にプラズマが生成される。また、アース
シールド管24は前記スペーサ9内および環状絶縁部材
10および前記ガス排気管12内に位置するように前記
ガス供給管21外周に配置されていると共にフランジ部
25を通して接地されているため、このアースシールド
管24を基準電位として前記外部電極6からバイアス電
圧を生成されたプラズマに向けて印加することができ
る。さらに、前記アースシールド管24はガス供給管2
1外周に配置されているため、前記ガス供給管21に印
加されている高高周波電界は遮蔽され、排気管12内に
は印加されない。さらに、アースシールド管24をペッ
トボトルBの口部より内部まで挿入すると、前記ガス供
給管21および内部電極6に印加された高高周波電界は
このペットボトルBの口部付近部分でも遮蔽され、口部
の空間に印加されない。その上、環状絶縁部材10の下
面をペットボトルBの口部上端から肩部の間の高さにし
てある場合、外部電極6に印加されるバイアス電圧も口
部の空間には印加されない。
【0036】その結果、a)高高周波電力を用いると、
特に低ガス圧力条件にて高周波電力に比べて高い電子密
度が得られるため、媒質ガスとの衝突頻度が上がり製膜
種密度を高くできる、b)バイアス電力を調整するとプ
ラズマ電位との電位差を可変にできるので、ペットボト
ルB内面へ入射するイオンエネルギーを調整できる、
c)イオン密度は電子密度に比例するので、前記の電位
差の調整と併用することでペットボトルB内面に入射す
るイオンフラックスを制御できる、等の効果により、ペ
ットボトルBの内部のコーティング速度および膜質が向
上する。
特に低ガス圧力条件にて高周波電力に比べて高い電子密
度が得られるため、媒質ガスとの衝突頻度が上がり製膜
種密度を高くできる、b)バイアス電力を調整するとプ
ラズマ電位との電位差を可変にできるので、ペットボト
ルB内面へ入射するイオンエネルギーを調整できる、
c)イオン密度は電子密度に比例するので、前記の電位
差の調整と併用することでペットボトルB内面に入射す
るイオンフラックスを制御できる、等の効果により、ペ
ットボトルBの内部のコーティング速度および膜質が向
上する。
【0037】さらに、d)アースシールド管24を設け
ない場合は、ガス供給管21に印加されている高高周波
電界により前記口部分に強く発生するプラズマが、アー
スシールド管24の存在により高周波電界が遮蔽され排
気管12内には印加されないため、強く発生することが
なく、高高周波電力がこのプラズマに消費されてしまい
内部電極に到達する高高周波電力が減じて電力伝送効率
が低下することがないため、ペットボトルB内部に発生
するプラズマの密度を高くすることができ、e)スペー
サ9の内径方向の厚さやアースシールド管24の長さの
調節により、電界の集中による厚膜化が起こりやすいペ
ットボトルBの肩部のコーティング速度を調節できるた
め、コーティング膜厚および膜質の均一性を向上させる
ことができる、などの効果が得られる。
ない場合は、ガス供給管21に印加されている高高周波
電界により前記口部分に強く発生するプラズマが、アー
スシールド管24の存在により高周波電界が遮蔽され排
気管12内には印加されないため、強く発生することが
なく、高高周波電力がこのプラズマに消費されてしまい
内部電極に到達する高高周波電力が減じて電力伝送効率
が低下することがないため、ペットボトルB内部に発生
するプラズマの密度を高くすることができ、e)スペー
サ9の内径方向の厚さやアースシールド管24の長さの
調節により、電界の集中による厚膜化が起こりやすいペ
ットボトルBの肩部のコーティング速度を調節できるた
め、コーティング膜厚および膜質の均一性を向上させる
ことができる、などの効果が得られる。
【0038】このようなプラズマの生成によって、ペッ
トボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコ
ーティングすることができ、良質の内面炭素膜被覆ペッ
トボトルを製造することができる。
トボトルB内面に均一厚さで均質な炭素膜を高速度でコ
ーティングすることができ、良質の内面炭素膜被覆ペッ
トボトルを製造することができる。
【0039】また、ペットボトルBの口部分の内面部分
にはバリア膜が付着されないことが外観上好まれるが、
前記のようにアースシールド管24をペットボトルBの
口部より内部まで挿入することによりこの部分のプラズ
マ発生が抑えられ、また環状絶縁部材10の下面をペッ
トボトルBの口部上端から肩部の間の高さにすることに
より口部にバイアス電界が印加されない。この2つの効
果により当該部分にはバリア膜が付着せず、好ましい商
品価値の高い製品を得ることができる。なお、ペットボ
トルBが外部電極6の内壁に数ミリ以下に近接している
ことから、ペットボトルBの外壁と、外部電極6の内壁
の間の空洞部にはプラズマは発生せず、したがって、ペ
ットボトルBの外壁にはコーティングはなされない。
にはバリア膜が付着されないことが外観上好まれるが、
前記のようにアースシールド管24をペットボトルBの
口部より内部まで挿入することによりこの部分のプラズ
マ発生が抑えられ、また環状絶縁部材10の下面をペッ
トボトルBの口部上端から肩部の間の高さにすることに
より口部にバイアス電界が印加されない。この2つの効
果により当該部分にはバリア膜が付着せず、好ましい商
品価値の高い製品を得ることができる。なお、ペットボ
トルBが外部電極6の内壁に数ミリ以下に近接している
ことから、ペットボトルBの外壁と、外部電極6の内壁
の間の空洞部にはプラズマは発生せず、したがって、ペ
ットボトルBの外壁にはコーティングはなされない。
【0040】所定の膜厚が形成された後、前記バイアス
用電源14および高高周波電源28からのバイアス電
力、高高周波電力の供給を停止し、媒質ガスの供給の停
止、残留ガスの排気を行い、ガスの排気を停止した後、
窒素、希ガス、又は空気等を前記ガス導入管22からガ
ス供給管21を通して内部電極26のガス流路27を通
してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内
外を大気圧に戻す。その後、前述した順序に従ってペッ
トボトルBを交換し、次のペットボトルのコーティング
作業へ移る。
用電源14および高高周波電源28からのバイアス電
力、高高周波電力の供給を停止し、媒質ガスの供給の停
止、残留ガスの排気を行い、ガスの排気を停止した後、
窒素、希ガス、又は空気等を前記ガス導入管22からガ
ス供給管21を通して内部電極26のガス流路27を通
してペットボトルB内に供給し、このペットボトルB内
外を大気圧に戻す。その後、前述した順序に従ってペッ
トボトルBを交換し、次のペットボトルのコーティング
作業へ移る。
【0041】内面炭素膜被覆プラスチック容器を製造す
る場合の前記媒質ガスとしては炭化水素を基本とし、例
えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘ
キサン等のアルカン類;エチレン、プロピレン、ブテ
ン、ペンテン、ブタジエン等のアルケン類;アセチレン
等のアルキン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、イン
デン、ナフタリン、フェナントレン等の芳香族炭化水素
類;シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロパラフ
ィン類;シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオ
レフィン類;メチルアルコール、エチルアルコール等の
含酸素炭化水素類;メチルアミン、エチルアミン、アニ
リン等の含窒素炭化水素類などが使用でき、その他一酸
化炭素、二酸化炭素なども使用できる。 前記高高周波
電力は、一般的に30〜300MHzと定義されている
が、これに限るものではない。また、これら電力の印加
は連続的でも間欠的(パルス的)でもよい。
る場合の前記媒質ガスとしては炭化水素を基本とし、例
えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘ
キサン等のアルカン類;エチレン、プロピレン、ブテ
ン、ペンテン、ブタジエン等のアルケン類;アセチレン
等のアルキン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、イン
デン、ナフタリン、フェナントレン等の芳香族炭化水素
類;シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロパラフ
ィン類;シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオ
レフィン類;メチルアルコール、エチルアルコール等の
含酸素炭化水素類;メチルアミン、エチルアミン、アニ
リン等の含窒素炭化水素類などが使用でき、その他一酸
化炭素、二酸化炭素なども使用できる。 前記高高周波
電力は、一般的に30〜300MHzと定義されている
が、これに限るものではない。また、これら電力の印加
は連続的でも間欠的(パルス的)でもよい。
【0042】前記バイアス電力は、一般的には13.5
6MHz、範囲としては50kHz〜20MHz、10
0〜1000Wのものが用いられるが、これに限るもの
ではない。また、このバイアス電力の印加は連続的でも
間欠的(パルス的)でもよい。
6MHz、範囲としては50kHz〜20MHz、10
0〜1000Wのものが用いられるが、これに限るもの
ではない。また、このバイアス電力の印加は連続的でも
間欠的(パルス的)でもよい。
【0043】以上、第1実施形態によれば接地されたア
ースシールド管24を前記スペーサ9内およびこのスペ
ーサ9近傍のガス排気管12内に位置するようにガス供
給管21外周に配置し、ペットボトルBの少なくとも口
部から肩部を前記スペーサ9の空洞部8内に収納させ、
かつ前記ペットボトルBの肩部から底部側を前記外部電
極6内に接触させて収納し、ガス供給管21から媒質ガ
スを吹き出し管を兼ねる内部電極26の吹き出し孔を通
して穴前記ペットボトルB内に供給し、バイアス電力の
外部電極6への印加、高高周波電力の内部電極26への
供給により前記内部電極26と前記外部電極6(実質的
に前記ペットボトルB内面)との間にプラズマを生成す
る。このようなプラズマの生成によって、前記ペットボ
トルBの内面に均一な厚さの炭素膜のような機能膜をコ
ーティングすることができる。また、前記外部電極6か
らバイアス電圧を内部電極26に向けて、つまり生成さ
れたプラズマに向けて印加することにより前記ペットボ
トルBの口部から肩部を含む内面全体に均一厚さで均質
な炭素膜をコーティングすることができる。特に、高高
周波電力を内部電極26に供給することによって、前記
ペットボトルBの内面全体に前記炭素膜を高速度でコー
ティングすることができる。その結果、外部からの酸素
の透過、内部(例えば炭酸飲料水)からの二酸化炭素の
透過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペット
ボトルを量産的に製造することができる。
ースシールド管24を前記スペーサ9内およびこのスペ
ーサ9近傍のガス排気管12内に位置するようにガス供
給管21外周に配置し、ペットボトルBの少なくとも口
部から肩部を前記スペーサ9の空洞部8内に収納させ、
かつ前記ペットボトルBの肩部から底部側を前記外部電
極6内に接触させて収納し、ガス供給管21から媒質ガ
スを吹き出し管を兼ねる内部電極26の吹き出し孔を通
して穴前記ペットボトルB内に供給し、バイアス電力の
外部電極6への印加、高高周波電力の内部電極26への
供給により前記内部電極26と前記外部電極6(実質的
に前記ペットボトルB内面)との間にプラズマを生成す
る。このようなプラズマの生成によって、前記ペットボ
トルBの内面に均一な厚さの炭素膜のような機能膜をコ
ーティングすることができる。また、前記外部電極6か
らバイアス電圧を内部電極26に向けて、つまり生成さ
れたプラズマに向けて印加することにより前記ペットボ
トルBの口部から肩部を含む内面全体に均一厚さで均質
な炭素膜をコーティングすることができる。特に、高高
周波電力を内部電極26に供給することによって、前記
ペットボトルBの内面全体に前記炭素膜を高速度でコー
ティングすることができる。その結果、外部からの酸素
の透過、内部(例えば炭酸飲料水)からの二酸化炭素の
透過を防止したバリア性の優れた内面炭素膜被覆ペット
ボトルを量産的に製造することができる。
【0044】また、ペットボトルBの口部および肩部周
囲を覆う部材の形状は複雑であるが、これら部材に対応
するスペーサ16を例えば射出成形が可能なプラスチッ
クのような誘電体材料により形成することによって、従
来のようにこれら部材を含む全てを外部電極で構成する
場合に比べて簡単に製造することができる。さらに、従
来のようにこれら部材を含む全てを金属のような導電材
料により外部電極で構成する場合に比べて装置全体を軽
量化することができる。これは、高速連続コーティング
装置にロータリー式(回転式)を採用する際に重要な長
所である。
囲を覆う部材の形状は複雑であるが、これら部材に対応
するスペーサ16を例えば射出成形が可能なプラスチッ
クのような誘電体材料により形成することによって、従
来のようにこれら部材を含む全てを外部電極で構成する
場合に比べて簡単に製造することができる。さらに、従
来のようにこれら部材を含む全てを金属のような導電材
料により外部電極で構成する場合に比べて装置全体を軽
量化することができる。これは、高速連続コーティング
装置にロータリー式(回転式)を採用する際に重要な長
所である。
【0045】さらに、高高周波電力が印加されるガス供
給管21と接地された排気管12との間、つまり排気管
12内でも同様に不要なプラズマを生成し、炭素膜のコ
ーティング効率が低下する。前記ガス供給管21周囲に
接地されたアースシールド管24を配置することによっ
て、前記不要なプラズマの生成を防止することができ
る。
給管21と接地された排気管12との間、つまり排気管
12内でも同様に不要なプラズマを生成し、炭素膜のコ
ーティング効率が低下する。前記ガス供給管21周囲に
接地されたアースシールド管24を配置することによっ
て、前記不要なプラズマの生成を防止することができ
る。
【0046】なお、前述した実施形態では空洞部8を有
する誘電体材料からなる円柱状スペーサ9を外部電極6
の上部にペットボトルBの口部から肩部に対応するよう
に挿入、固定したが、ペットボトルBの肩部からさらに
底部に亘って誘電体材料からなる薄膜を延出するように
してもよい。
する誘電体材料からなる円柱状スペーサ9を外部電極6
の上部にペットボトルBの口部から肩部に対応するよう
に挿入、固定したが、ペットボトルBの肩部からさらに
底部に亘って誘電体材料からなる薄膜を延出するように
してもよい。
【0047】また、アースシールド管24はその下端を
図1に示すようにペットボトルBの口部付近に位置させ
る形状に限定されず、例えば図2に示すようにアースシ
ールド管24下端をペットボトルBの胴部中央付近まで
位置させ、内部電極26の長さを実効的に短くしてもよ
い。このようにすることによって、ペットボトルBの口
部付近や排気管12内に生じる不要なプラズマを抑制で
きる場合があり、その場合、内部電極に供給する高周波
電力が有効にペットボトルB内の有効なプラズマに消費
され、したがって、コーティング速度が向上する。ま
た、このようにすることによって、ペットボトルB内の
有効なプラズマに効果的にバイアスがかかり、したがっ
て、コーティング品質が向上する。 (実施例1)前述した図1に示す炭素膜形成装置を用
い、ペットボトルBの口部から肩部を誘電体材料からな
るスペーサ9の空洞部8内にその内面に接触または近接
させて収納させ、かつ前記ボトルBの肩部から底部側を
前記外部電極6の内面に接触または近接させて収納し、
接地されたアースシールド管24を前記スペーサ9内お
よびこのスペーサ9近傍のガス排気管12内に位置する
ようにガス供給管21外周に配置し、下記条件で前記ペ
ットボトルB内面に炭素膜をコーティングした。なお、
円柱状スペーサ9は外部電極6内にその外部電極6に収
納される高さ約22cmのペットボトルBの口部および
肩部に対応する部分(上部から11cmの位置)に挿入
した。
図1に示すようにペットボトルBの口部付近に位置させ
る形状に限定されず、例えば図2に示すようにアースシ
ールド管24下端をペットボトルBの胴部中央付近まで
位置させ、内部電極26の長さを実効的に短くしてもよ
い。このようにすることによって、ペットボトルBの口
部付近や排気管12内に生じる不要なプラズマを抑制で
きる場合があり、その場合、内部電極に供給する高周波
電力が有効にペットボトルB内の有効なプラズマに消費
され、したがって、コーティング速度が向上する。ま
た、このようにすることによって、ペットボトルB内の
有効なプラズマに効果的にバイアスがかかり、したがっ
て、コーティング品質が向上する。 (実施例1)前述した図1に示す炭素膜形成装置を用
い、ペットボトルBの口部から肩部を誘電体材料からな
るスペーサ9の空洞部8内にその内面に接触または近接
させて収納させ、かつ前記ボトルBの肩部から底部側を
前記外部電極6の内面に接触または近接させて収納し、
接地されたアースシールド管24を前記スペーサ9内お
よびこのスペーサ9近傍のガス排気管12内に位置する
ようにガス供給管21外周に配置し、下記条件で前記ペ
ットボトルB内面に炭素膜をコーティングした。なお、
円柱状スペーサ9は外部電極6内にその外部電極6に収
納される高さ約22cmのペットボトルBの口部および
肩部に対応する部分(上部から11cmの位置)に挿入
した。
【0048】<コーティング条件>
・円柱状スペーサ9:ホトベール(住金セラミックス
製)、 ・アースシールド管24:ステンレス製、 ・内部電極26のガス流路27内径:4mm、 ・媒質:C2H2ガス、 ・媒質のガス流量:40〜80sccm、 ・ペットボトルBおよび排気管12内のガス圧力:0.
08〜0.2Torr、 ・内部電極26に供給する高高周波電力:100MH
z、250W、 ・外部電極6に印加する高周波電力:13.56MH
z、出力250W。
製)、 ・アースシールド管24:ステンレス製、 ・内部電極26のガス流路27内径:4mm、 ・媒質:C2H2ガス、 ・媒質のガス流量:40〜80sccm、 ・ペットボトルBおよび排気管12内のガス圧力:0.
08〜0.2Torr、 ・内部電極26に供給する高高周波電力:100MH
z、250W、 ・外部電極6に印加する高周波電力:13.56MH
z、出力250W。
【0049】(比較例1)図8に示す従来の炭素膜形成
装置を用い、高さ約22cmのペットボトルBの口部か
ら底部側を外部電極101の内面に接触させて収納し、
下記条件で前記ペットボトルB内面に炭素膜をコーティ
ングした。
装置を用い、高さ約22cmのペットボトルBの口部か
ら底部側を外部電極101の内面に接触させて収納し、
下記条件で前記ペットボトルB内面に炭素膜をコーティ
ングした。
【0050】<コーティング条件>
・内部電極105のガス吹き出し孔106:孔径1m
m、1個、 ・媒質:C2H2ガス、 ・媒質のガス流量:58sccm、 ・ペットボトルB内のガス圧力:0.16Torr、 ・外部電極101に供給する高周波電力:13MHz、
700W。
m、1個、 ・媒質:C2H2ガス、 ・媒質のガス流量:58sccm、 ・ペットボトルB内のガス圧力:0.16Torr、 ・外部電極101に供給する高周波電力:13MHz、
700W。
【0051】実施例1および比較例1により炭素膜をコ
ーティングしたペットボトルの口部から底部までの厚さ
を測定した。その結果を図3に示す。
ーティングしたペットボトルの口部から底部までの厚さ
を測定した。その結果を図3に示す。
【0052】図3から明らかなようペットボトルBの口
部および肩部に対応する外部電極14内にホトベールか
ら作られた円柱状スペーサ9を挿入した実施例1では、
ペットボトルB内面の全体に均一な炭素膜がコーティン
グされていることがわかる。
部および肩部に対応する外部電極14内にホトベールか
ら作られた円柱状スペーサ9を挿入した実施例1では、
ペットボトルB内面の全体に均一な炭素膜がコーティン
グされていることがわかる。
【0053】これに対し、ペットボトルBの口部から底
部側を外部電極101の内面に接触させて収納した比較
例1では、ペットボトルBの内面のうち、口部から肩部
付近の内面に厚い炭素膜がコーティングされ、炭素膜の
厚さが不均一になることがわかる。なお、比較例1にお
いて高さ5cmの箇所の厚さを記入しなかったのはその
箇所での炭素膜の厚さが厚く剥離したためである。
部側を外部電極101の内面に接触させて収納した比較
例1では、ペットボトルBの内面のうち、口部から肩部
付近の内面に厚い炭素膜がコーティングされ、炭素膜の
厚さが不均一になることがわかる。なお、比較例1にお
いて高さ5cmの箇所の厚さを記入しなかったのはその
箇所での炭素膜の厚さが厚く剥離したためである。
【0054】(参照例1)前述した図1に示す炭素膜形
成装置において、アースシールド管をガス供給管外周に
配置せず、ペットボトルBの口部から肩部を誘電体材料
からなるスペーサ9の空洞部8内にその内面に接触また
は近接させて収納させ、かつ前記ボトルBの肩部から底
部側を前記外部電極6の内面に接触または近接させて収
納した以外、実施例1と同様な条件で前記ペットボトル
B内面に炭素膜をコーティングした。
成装置において、アースシールド管をガス供給管外周に
配置せず、ペットボトルBの口部から肩部を誘電体材料
からなるスペーサ9の空洞部8内にその内面に接触また
は近接させて収納させ、かつ前記ボトルBの肩部から底
部側を前記外部電極6の内面に接触または近接させて収
納した以外、実施例1と同様な条件で前記ペットボトル
B内面に炭素膜をコーティングした。
【0055】実施例1および参照例1において、外部電
極6に13.56MHz、出力250Wの高周波電力を
印加し、ペットボトルBおよび排気管19内のガス圧力
を0.2Torrとしたときの内部電極26に対するバ
イアス電圧を測定した。その結果を表1に示す。
極6に13.56MHz、出力250Wの高周波電力を
印加し、ペットボトルBおよび排気管19内のガス圧力
を0.2Torrとしたときの内部電極26に対するバ
イアス電圧を測定した。その結果を表1に示す。
【0056】
【表1】
【0057】前記表1から明らかなように、実施例1で
は圧力0.2Torrで、約−420Vのバイアス電圧
を印加できるのに対し、参照例1では同じ高周波電力を
印加しても内部電極26に向けてバイアス電圧を殆ど印
加できないことがわかる。これは、実施例1では接地さ
れたアースシールド管24をガス供給管21の外周に配
置することによって、この接地されたアースシールド管
24を外部電極6の基準電位として利用できるためであ
る。
は圧力0.2Torrで、約−420Vのバイアス電圧
を印加できるのに対し、参照例1では同じ高周波電力を
印加しても内部電極26に向けてバイアス電圧を殆ど印
加できないことがわかる。これは、実施例1では接地さ
れたアースシールド管24をガス供給管21の外周に配
置することによって、この接地されたアースシールド管
24を外部電極6の基準電位として利用できるためであ
る。
【0058】このような実施例1によれば、内部電極2
6に高高周波電力を供給して高密度のプラズマを前記ペ
ットボトルB内に生成できると共に、前述したバイアス
電圧により前記プラズマを外部電極6に引き込むことが
でき、ペットボトルB内面に均一な厚さの高品質な炭素
膜を高速度でコーティングすることができる。
6に高高周波電力を供給して高密度のプラズマを前記ペ
ットボトルB内に生成できると共に、前述したバイアス
電圧により前記プラズマを外部電極6に引き込むことが
でき、ペットボトルB内面に均一な厚さの高品質な炭素
膜を高速度でコーティングすることができる。
【0059】(第2実施形態)図4は、第2実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置を示す断面図
である。
係るプラスチック容器内面への膜形成装置を示す断面図
である。
【0060】この第2実施形態の膜形成装置は、アース
シールド管24がペットボトルB内部中央付近まで延出
され、また、その分内部電極26の長さが短く、かつア
ースシールド管24に表面積が大きくなるような構造を
していること、外部電極6がペットボトルBの口付近ま
で延出されていること、ペットボトルB口部の外周に設
置したスペーサ9が外部電極6と同様にペットボトルB
の口付近まで延出されていること以外は、前述した図1
に示す第1実施形態の膜形成装置と同様な構造を有す
る。
シールド管24がペットボトルB内部中央付近まで延出
され、また、その分内部電極26の長さが短く、かつア
ースシールド管24に表面積が大きくなるような構造を
していること、外部電極6がペットボトルBの口付近ま
で延出されていること、ペットボトルB口部の外周に設
置したスペーサ9が外部電極6と同様にペットボトルB
の口付近まで延出されていること以外は、前述した図1
に示す第1実施形態の膜形成装置と同様な構造を有す
る。
【0061】図5の(a)に示すようにアースシールド
管24は、表面積を大きくするためにその外周面の一部
(排気管12に位置する外周面部分および内部電極26
直上の外周面部分)にフィン32を取り付けた構造を有
する。なお、図5の(b)に示すようにアースシールド
管24は、表面積を大きくするためにその外周面の一部
(排気管12に位置する外周面部分および内部電極26
直上の外周面部分)にジャバラ状の突起33を形成して
もよい。
管24は、表面積を大きくするためにその外周面の一部
(排気管12に位置する外周面部分および内部電極26
直上の外周面部分)にフィン32を取り付けた構造を有
する。なお、図5の(b)に示すようにアースシールド
管24は、表面積を大きくするためにその外周面の一部
(排気管12に位置する外周面部分および内部電極26
直上の外周面部分)にジャバラ状の突起33を形成して
もよい。
【0062】本第2実施形態では、外部電極6がペット
ボトルBの口付近まで延出されているので、内部電極2
6と外部電極6によってプラズマはペットボトルBおよ
び排気管12の内部に生じる。このとき、このプラズマ
から見えるアース電極の表面積は前記フィン32とアー
スシールド管24の表面積の和であり、この表面積は第
1実施形態と比較して大きくなる。プラズマと電極の間
に生じるシース電圧は、電極の面積比に略反比例するの
で、外部電極6とプラズマの間に生じるシース電圧は外
部電極6の内側のペットボトルBの内側の表面積と前記
アースシールド管24の表面積の比が小さくなるため、
前記外部電極6の内側のペットボトルBの内側に生じる
シース電圧が高くなる。シース電圧が高くなると、そこ
で加速されるイオンのペットボトルBの内側表面への入
射エネルギーが高くなるため、ペットボトルB内面にコ
ーティングされる炭素膜の膜質がさらに良好になる。
ボトルBの口付近まで延出されているので、内部電極2
6と外部電極6によってプラズマはペットボトルBおよ
び排気管12の内部に生じる。このとき、このプラズマ
から見えるアース電極の表面積は前記フィン32とアー
スシールド管24の表面積の和であり、この表面積は第
1実施形態と比較して大きくなる。プラズマと電極の間
に生じるシース電圧は、電極の面積比に略反比例するの
で、外部電極6とプラズマの間に生じるシース電圧は外
部電極6の内側のペットボトルBの内側の表面積と前記
アースシールド管24の表面積の比が小さくなるため、
前記外部電極6の内側のペットボトルBの内側に生じる
シース電圧が高くなる。シース電圧が高くなると、そこ
で加速されるイオンのペットボトルBの内側表面への入
射エネルギーが高くなるため、ペットボトルB内面にコ
ーティングされる炭素膜の膜質がさらに良好になる。
【0063】(第3実施形態)図6は、第3実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置で、炭素膜で
はなく、SiO2膜で被覆を行う場合の構成である。
係るプラスチック容器内面への膜形成装置で、炭素膜で
はなく、SiO2膜で被覆を行う場合の構成である。
【0064】第3実施形態は、図6に示すようにバイア
ス用電源14からバイアス電力が印加される外部電極6
を電磁シールドするための電磁シールド部材2、絶縁部
材10が不要である点が第1実施形態と異なるが、これ
以外の構成は前述した第1実施形態と同じである。Si
O2膜の成膜は、シランガスと酸素ガスを流すことで第
1実施形態と同様に成膜が可能であるが、SiO2膜の
成膜の場合には炭素膜の場合ほど、膜質がバリア性に影
響しないため、外部電極6にバイアス用の高周波電力を
印加しなくてもよい。また、炭素膜の場合にも高いバリ
ア性を必要としない場合にはバイアス用の高周波を印加
しなくてもよい。このような場合、外部電極6がアース
接地されるため、図6に示すようにバイアス用電源だけ
でなく、外部電極6用の電磁シールドが不要となり、簡
易な装置となる。
ス用電源14からバイアス電力が印加される外部電極6
を電磁シールドするための電磁シールド部材2、絶縁部
材10が不要である点が第1実施形態と異なるが、これ
以外の構成は前述した第1実施形態と同じである。Si
O2膜の成膜は、シランガスと酸素ガスを流すことで第
1実施形態と同様に成膜が可能であるが、SiO2膜の
成膜の場合には炭素膜の場合ほど、膜質がバリア性に影
響しないため、外部電極6にバイアス用の高周波電力を
印加しなくてもよい。また、炭素膜の場合にも高いバリ
ア性を必要としない場合にはバイアス用の高周波を印加
しなくてもよい。このような場合、外部電極6がアース
接地されるため、図6に示すようにバイアス用電源だけ
でなく、外部電極6用の電磁シールドが不要となり、簡
易な装置となる。
【0065】しかし、この際、アースシールド管24を
ガス供給管21の周囲に設置しないと、ペットボトルB
の口部付近および排気管12内に不要なプラズマが発生
し、内部電極26に高高周波電源28から供給された高
高周波電力が有効に利用されない。また、アースシール
ド管24をペットボトルBの内部付近まで長く延出した
方が、前記不要なプラズマの抑制効果が高く、高周波電
力を有効に利用することができ、したがって、成膜速度
を速くすることができる。なお、前記第3実施形態にお
いて高高周波電源28の代わりに高周波電源をガス供給
管21に接続してもよい。
ガス供給管21の周囲に設置しないと、ペットボトルB
の口部付近および排気管12内に不要なプラズマが発生
し、内部電極26に高高周波電源28から供給された高
高周波電力が有効に利用されない。また、アースシール
ド管24をペットボトルBの内部付近まで長く延出した
方が、前記不要なプラズマの抑制効果が高く、高周波電
力を有効に利用することができ、したがって、成膜速度
を速くすることができる。なお、前記第3実施形態にお
いて高高周波電源28の代わりに高周波電源をガス供給
管21に接続してもよい。
【0066】(第4実施形態)図7は、第4実施形態に
係るプラスチック容器内面への膜形成装置に組み込まれ
る電源系統の等価回路図である。
係るプラスチック容器内面への膜形成装置に組み込まれ
る電源系統の等価回路図である。
【0067】第4実施形態の膜形成装置は、アースシー
ルド管をガス供給管外周に配置しない以外、前述した図
1に示す第1実施形態の膜形成装置と同様な構造を有す
る。
ルド管をガス供給管外周に配置しない以外、前述した図
1に示す第1実施形態の膜形成装置と同様な構造を有す
る。
【0068】図7に示すようにバイアス用電源14は、
ケーブル15を通して外部電極6に接続されている。整
合器17は、前記ケーブル15に介装されている。この
整合器17は、前記ケーブル15に介装された第1可変
コンデンサC1と、一端が前記バイアス用電源14と前
記第1可変コンデンサC1の間のケーブル15から分岐
され、他端が接地された分岐ケーブル61と、この分岐
ケーブル61に介装された第2可変コンデンサC2とか
ら構成されている。
ケーブル15を通して外部電極6に接続されている。整
合器17は、前記ケーブル15に介装されている。この
整合器17は、前記ケーブル15に介装された第1可変
コンデンサC1と、一端が前記バイアス用電源14と前
記第1可変コンデンサC1の間のケーブル15から分岐
され、他端が接地された分岐ケーブル61と、この分岐
ケーブル61に介装された第2可変コンデンサC2とか
ら構成されている。
【0069】高高周波電源28は、ケーブル29を通し
て内部電極26に接続されている。なお、ケーブル29
はガス供給管(図示せず)に接続されているが、ここで
は便宜的に内部電極26に接続させて説明した。整合器
31は、前記ケーブル29に介装されている。この整合
器31は、前記ケーブル29に介装された第1可変コン
デンサC1’と、一端が前記高高周波電源28と前記第
1可変コンデンサC1’の間のケーブル29から分岐さ
れ、他端が接地された分岐ケーブル62と、この分岐ケ
ーブル62に介装された第2可変コンデンサC2’とか
ら構成されている。インダクタンスLは、一端が前記整
合器31と図示しないガス供給管の間の導通経路に接続
され、他端が接地されている。
て内部電極26に接続されている。なお、ケーブル29
はガス供給管(図示せず)に接続されているが、ここで
は便宜的に内部電極26に接続させて説明した。整合器
31は、前記ケーブル29に介装されている。この整合
器31は、前記ケーブル29に介装された第1可変コン
デンサC1’と、一端が前記高高周波電源28と前記第
1可変コンデンサC1’の間のケーブル29から分岐さ
れ、他端が接地された分岐ケーブル62と、この分岐ケ
ーブル62に介装された第2可変コンデンサC2’とか
ら構成されている。インダクタンスLは、一端が前記整
合器31と図示しないガス供給管の間の導通経路に接続
され、他端が接地されている。
【0070】このような構成によれば、前述した第1実
施形態と同様、バイアス用電源14からバイアス電力を
ケーブル15、バイアス用整合器17を通して外部電極
6に印加するとともに、高高周波電源28から高高周波
電力をケーブル29、整合器31を通して内部電極26
に高高周波電力を供給することによって、前記内部電極
26と前記外部電極6との間で放電が生じ、プラズマが
生成される。このとき、前記整合器31と図示しないガ
ス供給管の間の導通経路にインダクタンスLの一端を接
続し、その他端を接地することによって、高高周波電力
が印加される内部電極26を外部電極6に対して接地電
極として機能させることができる。その結果、アースシ
ールド管をガス供給管外周に配置せずに、第1実施形態
と同様に外部電極6からバイアス電圧を内部電極26に
向けて、つまり生成されたプラズマに向けて印加するこ
とができる。
施形態と同様、バイアス用電源14からバイアス電力を
ケーブル15、バイアス用整合器17を通して外部電極
6に印加するとともに、高高周波電源28から高高周波
電力をケーブル29、整合器31を通して内部電極26
に高高周波電力を供給することによって、前記内部電極
26と前記外部電極6との間で放電が生じ、プラズマが
生成される。このとき、前記整合器31と図示しないガ
ス供給管の間の導通経路にインダクタンスLの一端を接
続し、その他端を接地することによって、高高周波電力
が印加される内部電極26を外部電極6に対して接地電
極として機能させることができる。その結果、アースシ
ールド管をガス供給管外周に配置せずに、第1実施形態
と同様に外部電極6からバイアス電圧を内部電極26に
向けて、つまり生成されたプラズマに向けて印加するこ
とができる。
【0071】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、内
部電極に高高周波電力を供給して高密度のプラズマをプ
ラスチック容器内に生成できると共に、バイアス電圧に
より前記プラズマを前記容器内面に向けて引き込むこと
ができ、良好な膜質で、かつ均一な膜厚を有する膜をプ
ラスチック容器内面全体に高速度でコーティングするこ
とが可能なプラスチック容器の内面への膜形成装置を提
供することができる。特に、炭素膜用の原料ガスを用い
る装置の場合、良質な膜質の炭素膜をコーティングする
ことができる炭素膜形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば良好な膜質で、かつ均一な膜厚を
有する炭素膜が内面に高速度でコーティングされ、酸素
および二酸化炭素に対するバリア性が優れたプラスチッ
ク容器を量産的に製造し得る方法を提供することができ
る。
部電極に高高周波電力を供給して高密度のプラズマをプ
ラスチック容器内に生成できると共に、バイアス電圧に
より前記プラズマを前記容器内面に向けて引き込むこと
ができ、良好な膜質で、かつ均一な膜厚を有する膜をプ
ラスチック容器内面全体に高速度でコーティングするこ
とが可能なプラスチック容器の内面への膜形成装置を提
供することができる。特に、炭素膜用の原料ガスを用い
る装置の場合、良質な膜質の炭素膜をコーティングする
ことができる炭素膜形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば良好な膜質で、かつ均一な膜厚を
有する炭素膜が内面に高速度でコーティングされ、酸素
および二酸化炭素に対するバリア性が優れたプラスチッ
ク容器を量産的に製造し得る方法を提供することができ
る。
【図1】本発明の第1実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。
【図2】本発明の第1実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置の変形例を示す断面図。
の内面への炭素膜形成装置の変形例を示す断面図。
【図3】本発明の実施例1および比較例1におけるペッ
トボトルの口部から底部までの炭素膜の厚さを示す特性
図。
トボトルの口部から底部までの炭素膜の厚さを示す特性
図。
【図4】本発明の第2実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。
【図5】図4のアースシールド管の要部断面図。
【図6】本発明の第3実施形態に係るプラスチック容器
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。
の内面への炭素膜形成装置を示す断面図。
【図7】第4実施形態に係るプラスチック容器内面への
炭素膜形成装置に組み込まれる電源系統の等価回路図。
炭素膜形成装置に組み込まれる電源系統の等価回路図。
【図8】従来のプラスチック容器の内面への炭素膜形成
装置を示す断面図。
装置を示す断面図。
2…電磁シールド部材、
6…外部電極、
9…円柱状スペーサ、
12…排気管、
14…バイアス用電源、
21…ガス供給管、
24…アースシールド管、
26…内部電極、
28…高高周波電源、
32…フィン、
33…ジャバラ状の突起、
B…ペットボトル
L…インダクタンス。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 加藤 光雄
神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地1
三菱重工業株式会社基盤技術研究所内
(72)発明者 浅原 裕司
広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号
三菱重工業株式会社広島研究所内
Fターム(参考) 3E062 AA09 AB02 AC02 JA01 JA07
JB24 JC01 JD01
4K030 BA27 CA07 CA15 FA03 JA09
JA18 KA12 KA14 KA16 KA17
KA20 KA46
Claims (10)
- 【請求項1】 被処理物であるプラスチック容器が挿入
された時にその容器を取り囲む有底円筒状の外部電極
と、 前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の上部に取
り付けられた排気管と、 前記外部電極内の前記プラスチック容器内に挿入され、
媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し管を兼ねる内部
電極と、 一端が前記内部電極に連結され、他端が前記排気管側に
延出された給電端子を兼ねるガス供給管と、 少なくとも前記外部電極内および前記容器の口部近傍の
前記排気管内に位置する前記ガス供給管部分の外周に配
置され、接地されたアースシールド管と、 前記排気管に取り付けられた排気手段と、 前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手
段と、 前記ガス供給管に接続された高周波電源と、 を具備したことを特徴とするプラスチック容器内面への
膜形成装置。 - 【請求項2】 前記容器の口部が位置する側の前記外部
電極の上部端面への排気管の取り付けを絶縁部材を介し
て行い、さらに前記外部電極に接続されたバイアス用高
周波電源を備え、このバイアス用高周波電源の高周波周
波数は、前記内部電極に接続された前記高周波電源の高
周波周波数よりも低いことを特徴とする請求項1記載の
プラスチック容器内面への膜形成装置。 - 【請求項3】 前記アースシールド管は、前記プラスチ
ック容器の口部よりも容器の内部側に挿入されることを
特徴とする請求項1または2記載のプラスチック容器内
面への膜形成装置。 - 【請求項4】 被処理物であるプラスチック容器が挿入
された時に少なくともその容器の口部および肩部と前記
外部電極の間に介在される誘電体材料からなるスペーサ
をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし3いず
れか記載のプラスチック容器内面への膜形成装置。 - 【請求項5】 前記容器の口部が位置する側の前記外部
電極の端面への排気管の取り付けは、絶縁部材を介して
行い、その絶縁部材の前記外部電極と接する側の端面は
被処理物であるプラスチック容器が挿入された時にその
容器の口部から肩部にかけた位置に対応することを特徴
とする請求項1ないし4いずれか記載のプラスチック容
器内面への膜形成装置。 - 【請求項6】 前記アースシールド管は、外周面の表面
積を大きくした形状を有することを特徴とする請求項1
ないし5いずれか記載のプラスチック容器内面への膜形
成装置。 - 【請求項7】 前記アースシールド管は、外周面にフィ
ンを取り付けた形状または外周面がジャバラ状の形状を
有することを特徴とする請求項6記載のプラスチック容
器内面への膜形成装置。 - 【請求項8】 前記外部電極は上下を開閉することがで
き、当該開閉部から前記プラスチック容器を出し入れで
きることを特徴とする請求項1ないし7いずれか記載の
プラスチック容器内面への膜形成装置。 - 【請求項9】 請求項1記載の膜形成装置を用いて内面
膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、 (a)被処理物であるプラスチック容器を、有底円筒状
外部電極内に囲まれるように挿入する工程と、 (b)上記(a)工程と同時、または、前後して、接地
されたアースシールドを外周に配置したガス供給管が連
結され、媒質ガスを吹き出し管を兼ねる内部電極を、前
記プラスチック容器の内部に挿入する工程と、 (c)前記容器内のガスを排気管手段により前記排気管
を通して排気すると共に、前記ガス供給管手段から媒質
ガスを前記内部電極に供給し、この内部電極のガス吹き
出し孔から前記プラスチック容器内に媒質ガスを吹き出
して前記プラスチック容器内を含む排気管内を所定のガ
ス圧力に設定する工程と、 (d)高周波電源から高周波電力を前記ガス供給管を通
して前記内部電極に供給し、または、それと略同時にバ
イアス用電源から内部電極に与える高周波電力の周波数
より周波数の低い高周波電力を前記外部電極に印加し、
前記プラスチック容器内にプラズマを生成させ、このプ
ラズマにより前記媒質ガスを解離させて前記プラスチッ
ク容器内面に膜をコーティングする工程とを含むことを
特徴とする内面膜被覆プラスチック容器の製造方法。 - 【請求項10】 被処理物であるプラスチック容器が挿
入された時にその容器を取り囲む大きさを有する有底円
筒状の外部電極と、 被処理物であるプラスチック容器が挿入された時に少な
くともその容器の口部および肩部と前記外部電極の間に
介在された誘電体材料からなるスペーサと、 前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶
縁部材を介して取り付けられた排気管と、 前記外部電極内の前記プラスチック容器内に挿入され、
媒質ガスを吹き出すためのガス吹き出し孔が穿設された
内部電極と、 前記排気管に取り付けられた排気手段と、 前記ガス供給管に媒質ガスを供給するためのガス供給手
段と、 前記ガス供給管に整合器を通して接続された高高周波電
源と、 前記外部電極に整合器を通して接続されたバイアス用電
源と、 前記ガス供給管と前記整合器の間の導通経路に一端が接
続され、他端が接地されたインダクタンスとを具備した
ことを特徴とするプラスチック容器内面への膜形成装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002097626A JP2003293135A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | プラスチック容器内面への膜形成装置および内面膜被覆プラスチック容器の製造方法 |
| AU2002354470A AU2002354470B2 (en) | 2001-12-13 | 2002-12-11 | System for forming carbon film on inner surface of plastic container and method for producing plastic container having inner surface coated with carbon film |
| KR1020047005597A KR100782651B1 (ko) | 2001-12-13 | 2002-12-11 | 플라스틱 용기 내면에의 탄소막 형성 장치 및 내면 탄소막 피복 플라스틱 용기의 제조 방법 |
| KR1020067008539A KR100685594B1 (ko) | 2001-12-13 | 2002-12-11 | 플라스틱 용기 내면에의 탄소막 형성 장치 및 내면 탄소막피복 플라스틱 용기의 제조 방법 |
| PCT/JP2002/012983 WO2003053801A1 (fr) | 2001-12-13 | 2002-12-11 | Systeme de formation de revetements de carbone sur la surface interieur de recipients de plastique et procede de production de recipients de plastique a revetement interieur de carbone |
| TW91136136A TW573054B (en) | 2001-12-13 | 2002-12-13 | Apparatus for forming a carbon film on an inner surface of a plastic container method for manufacturing a plastic container with an inner surface coated a carbon film |
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|---|---|---|---|
| JP2002097626A JP2003293135A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | プラスチック容器内面への膜形成装置および内面膜被覆プラスチック容器の製造方法 |
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|---|---|
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