(57)【要約】【課題】バリア膜形成装置は、プラズマ放電の際の異常放電を減らして内部電極の交換或いは清掃の頻度を減らすことができ、また、バリア膜形成の品質が向上する。【解決手段】バリア膜形成装置１は、プラスチック容器Ｐ（以下、容器と称する）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス供給管および接地側に接続された内部電極と、前記容器の外周側を覆う外部電極と、前記外部電極と前記内部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、前記容器の内部に放電プラズマを発生させ、前記容器の内面にバリア膜を形成するバリア膜形成装置において、前記ガス供給管と前記内部電極を分離した構成とする。【選択図】図１
2015004101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック容器（以下、容器と称する）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス供給管および接地側に接続された内部電極と、
前記容器の外周側を覆う外部電極と、
前記外部電極と前記内部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、
前記容器の内部に放電プラズマを発生させ、前記容器の内面にバリア膜を形成するバリア膜形成装置において、
前記ガス供給管と前記内部電極を分離した構成にしたことを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載するバリア膜形成装置において、
前記ガス供給管を絶縁材料で構成したことを特徴とするバリア膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック容器の内面にガスバリア性を付与するバリア膜を形成するバリア膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック容器の一つであるＰＥＴボトルは、外部からの酸素の透過、内部の飲料（例えば炭酸飲料）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）のような硬質の炭素膜をコーティングする技術開発が進められており、バリア膜形成装置が種々提案されている。（特許文献１、２）
【０００３】
また、プラスチック容器の内面にバリア膜を形成するバリア膜形成装置については、熱触媒体を、容器内部への原料ガス供給用で絶縁且つ断熱の材料で形成された原料ガス供給管に支持させて、熱触媒体に通電して発熱させることにより原料ガスを分解して化学種を生成させ、容器内表面を成膜する技術も提案されている。（特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１４６８３号公報（図１）
【特許文献２】特許第４１７１４５２号公報（図１、図４）
【特許文献３】国際公開第２００６／１２６６７７号（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１によれば、ガス供給管を内部電極と一体にして容器口部から内部へ挿入するとしている。
しかしながら、前記特許文献１の技術では、金属製の内部電極内に媒質ガスを通しているため、放電時に異常放電を発生することがあり、また、ガス供給管が異常放電時に発生する炭素粉により詰りを生じる恐れがある。
【０００６】
ここで、特許文献２に係るバリア膜形成装置について、図３および図４を参照して説明する。
図３は、従来のバリア膜形成装置の正面断面図である。
図４は、図３のＩＶ部拡大図である。
図３において、従来のバリア膜形成装置５０は、口部Ｐｍを有するプラスチック容器（以下、単に容器と称することがある。）Ｐの内面に放電プラズマにより成膜を施すバリア膜形成装置であって、容器Ｐの外周を取り囲む大きさを有する外部上部電極１３−１および外部下部電極１３−２から成る外部電極１３と、前記口部Ｐｍが位置する側の前記外部電極１３の端面に絶縁部材２６を介して取り付けられた上下にフランジ３１ａ、３１ｂを有する排気管１４と、前記外部電極１３内の前記容器Ｐの内部に前記排気管１４側から前記容器Ｐの長手方向のほぼ全長に亘って挿入され、接地側に接続されるとともに、接地された蓋３２に取付けられた媒質ガスＧを吹き出すための後述するガス吹き出し孔１６が穿設された内部電極１７と、前記排気管１４に取り付けられた図示しない排気装置と、前記内部電極１７に媒質ガスＧを供給するための図示しないガス供給装置と、前記外部電極１３に給電端子３５および整合器３６を介して接続された高周波電源１８とを具備している。
【０００７】
ここで、前記外部電極１３は、上下端にフランジ２１ａ、２１ｂを有する円筒状のチャンバ２２内に設けられており、該円筒状のチャンバ２２は、円板状基台２３上に載置されている。また、円板状の絶縁板２４が、前記円板状基台２３と前記外部下部電極１３−２の底部側との間に配置されている。前記内部電極１７のガス吹き出し孔１６の先端には後述する絶縁部材を設けることで局所的なプラズマ集中を防止するようにしている。
なお、前記外部電極１３内に挿入される容器Ｐの口部Ｐｍ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を有する誘電体材料から成るスペーサ２５が外部上部電極１３−１の内側に配設されている。
【０００８】
前記内部電極１７について、図４に基づいて詳しく説明すると、内部電極１７は、ガス吹き出し孔１６を有するガス供給管１７１と、前記ガス供給管１７１の端部に形成された凹部１７１ｃ内に嵌合してなる膨出部１７３ａを有し、前記ガス吹き出し孔１６と連通するガス吹き出し口１７２を有する絶縁部材１７３とを具備し、前記凹部１７１ｃを構成する筒部の開放側先端１７１ｅ側が、膨出部１７３ａを抱えるように前記絶縁部材１７３をかしめている。
【０００９】
次に、従来のバリア膜形成装置５０の作用を説明する。
外部電極１３内に容器Ｐを挿入し、容器Ｐ内のガスを排気管１４経由で図示しない排気装置により排気して、規定の真空度に到達した後、媒質ガスＧを内部電極１７に所定の流量で供給し、さらに内部電極１７のガス吹き出し孔１６を通して容器Ｐ内に吹き出した後に、高周波電源１８から高周波電力を整合器３６および給電端子３５を通して外部電極１３に印加すると、外部電極１３と内部電極１７の間にプラズマが生成され、前記媒質ガスが前記プラズマによって解離、又は更にイオン化して、炭素膜を生成するための成膜種が生成され、この成膜種が前記容器Ｐの内面に堆積して炭素膜（バリア膜）を形成する。
炭素膜を所定の膜厚まで形成した後に、高周波電力の印加を停止し、媒質ガス供給の停止、残留ガスの排気をして、窒素、希ガス、又は空気等を容器Ｐ内に供給し、この空間内を大気圧に戻した後、前記容器Ｐを外部電極１３から取り出して、バリア膜形成のプラスチック容器Ｐが得られる。
【００１０】
ここで、内部電極１７は、絶縁部材１７３が膨出部１７３ａを有するとともに、該膨出部１７３ａを抱えるように凹部の１７１ｃを構成する筒部の開放側先端１７１ｅ側でかしめるようにしているので、絶縁部材１７３の落下が防止され、前記かしめの際にはエッジ部が無いようにすることで、局所的なプラズマの集中を防止できるとしている。
【００１１】
しかしながら、従来のバリア膜形成装置５０の技術では、成膜条件によっては、内部電極１７の先端部に異常放電が発生して、内部電極１７の先端部の絶縁部材１７３の破損や溶損が発生する恐れがあり、また、内部電極１７内での異常放電防止を図るためガス吹き出し孔１６の内径を細く（例えば直径１ｍｍ以下）にする必要があって炭素粉による目詰まりが発生しやすくなっている恐れがあり、さらに、内部電極１７の先端部の構造が複雑であるためコスト高になってしまうという恐れがある。
【００１２】
また、前記特許文献３によれば、熱触媒体を原料ガス供給管に支持させて、熱触媒体に通電して発熱させることにより原料ガスを分解して化学種を生成させるとしている。
しかしながら、前記特許文献３の技術は、原料ガスの熱分解で化学種を生成するものであって、化学種の生成が内部電極と外部電極の間の放電に伴う原料ガスのプラズマイオン発生による成膜種の生成とは異なっており、プラズマ放電の際の異常放電、ガス吹き出し孔の目詰まりを減少させる技術については開示されていない。
【００１３】
本発明は、上述の事情に鑑み、更なる改良により、プラズマ放電の際の異常放電を減らして内部電極の交換或いは清掃の頻度を減らすことができ、また、バリア膜形成の品質が向上するバリア膜形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の課題に対し、本発明は以下の手段により解決を図る。
（１）第１の手段のバリア膜形成装置は、プラスチック容器（以下、容器と称する）の内部に挿入するバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス供給管および接地側に接続された内部電極と、前記容器の外周側を覆う外部電極と、前記外部電極と前記内部電極との間に放電を発生させるための電界を付与する電界付与手段とを備えて、前記容器の内部に放電プラズマを発生させ、前記容器の内面にバリア膜を形成するバリア膜形成装置において、前記ガス供給管と前記内部電極を分離した構成にしたことを特徴とする。
【００１５】
（２）第２の手段のバリア膜形成装置は、前記第１の手段のバリア膜形成装置において、前記ガス供給管を絶縁材料で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１および２に係わる本発明は、ガス供給管と内部電極を分離した構造とし、また、ガス供給管を絶縁材料としたことにより、プラズマ放電の際の異常放電を減らし、内部電極の交換或いは清掃の頻度を減らすことができるという効果を有するとともに、ガス供給管のガス吹き出し孔の大きさを大きくすることができ、炭素粉による目詰まりを防止できて、バリア膜形成の品質が向上する効果を有し、さらに、内部電極とガス供給管の構造が簡素化されてコスト低減を図ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置の正面断面図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大図である。
【図３】従来のバリア膜形成装置の正面断面図である。
【図４】図３のＩＶ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１９】
（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置の正面断面図である。
図２は、図１のＩＩ部拡大図である。
図１において、従来のバリア膜形成装置を説明した図３と同じ構造のものは同じ記号を付してあり、重複する説明は省略する。
図１および図２において、本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置１は、接地されている金属製の蓋３２に内部電極６が螺合され、また、ガス吹き出し孔５ｈを有するガス供給管５が前記蓋３２に設けられた孔にＯリング７を介して気密に取り付けられた構成となっている。
前記内部電極６とガス供給管５は、図２に示す間隔Ｄ（１例として２ｍｍ）だけ分離した配置の構成となっている。
なお、前記内部電極６は、金属製から成り、図２に示すように、先端部６ｐが丸味のある形状となって、異常放電を抑えられる形状になっている。
また、前記ガス供給管５は、フッソ系樹脂、ＰＥＥＫ、ポリイミド等の耐熱性を有する絶縁材料、或いは、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ等の熱伝導率、耐熱性の高い絶縁材料から成っている。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態に係わるバリア膜形成装置１の作用を説明する。
外部電極１３内にプラスチック容器Ｐを挿入して、容器Ｐ内のガスを排気管１４経由で排気し、規定の真空度に到達してから、バリア膜生成用の媒質ガスＧをガス供給管５に所定の流量で供給し、さらにガス供給管５のガス吹き出し孔５ｈを通して容器Ｐ内に吹き出した後に、高周波電源１８から高周波電力を整合器３６および給電端子３５を通して外部電極１３に印加すると、外部電極１３と内部電極６の間にプラズマが生成され、前記媒質ガスが前記プラズマによって解離、又は更にイオン化して、炭素膜を生成するための成膜種が生成され、この成膜種が前記容器Ｐの内面に堆積して炭素膜（バリア膜）を形成する。
炭素膜を所定の膜厚まで形成した後に、高周波電力の印加を停止し、媒質ガス供給の停止、残留ガスの排気をして、窒素、希ガス、又は空気等を容器Ｐ内に供給し、この空間内を大気圧に戻した後、前記容器Ｐを外部電極１３から取り出して、バリア膜形成のプラスチック容器Ｐが得られる。
【００２１】
ここで、前記外部電極１３と内部電極６の間にプラズマ放電が発生する際、内部電極６とガス供給管５は分離した配置の構成となっており、ガス供給管５が絶縁材料となっているので、異常放電が抑えられ、それに伴ってガス吹き出し孔５ｈ内の目詰まりが抑えられて、内部電極６およびガス供給管５の交換或いは清掃の頻度が減る。
また、ガス供給管５に異常放電が生じにくいため、ガス供給管５のガス吹き出し孔５ｈの大きさを大きくすることができて、炭素粉による目詰まりをさらに抑えることができ、バリア膜形成の品質が向上する。さらに、前記分離した配置の構成により、内部電極６とガス供給管５が簡素化された構造となる。
【符号の説明】
【００２２】
１  バリア膜形成装置
５  ガス供給管
５ｈ  （ガス供給管の）ガス吹き出し孔
６  内部電極
１３  外部電極
１８  高周波電源
【図１】
2015004101.tif 000003
【図２】
2015004101.tif 000004
【図３】
2015004101.tif 000005
【図４】
2015004101.tif 000006