(57)【要約】【課題】本発明は、プラズマ燃焼炎法により均一な薄膜を高速でかつ低コストで形成する装置を用いて得られるバリア性基材及びその成膜装置並びにその基材を成形してなるバリア性容器を提供することを目的とする。【解決手段】大気圧以上の圧力において、燃焼炎法をもちいることによりプラスチックからなる容器表面に厚みが１０〜３００ｎｍであり、酸素透過量が１００ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）のバリア性を有する薄膜が形成されたことを特徴とするバリア性基材及びその成膜装置並びにバリア性容器である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧以上の圧力において、燃焼炎法を用いることによりプラスチック基材の片面に厚みが１０〜３００ｎｍであり、酸素透過量が１００ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）のバリア性を有する薄膜層が形成されたことを特徴とするバリア性基材。
【請求項２】
前記プラスチック基材が、ポリエチレンテレフタレートもしくはポリアミド樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のバリア性基材。
【請求項３】
前記燃焼炎法に用いるガスが、炭化水素化合物、酸化珪素化合物、アセチレンと酸素との混合ガス、珪素化合物と酸素との混合ガスからなるいずれかのガスであることを特徴とする請求項１または２記載のバリア性基材。
【請求項４】
前記バリア性を有する薄膜が、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）である請求項１〜３のいずれか１項に記載のバリア性基材。
【請求項５】
大気圧以上の圧力において、燃焼炎法により薄膜形成手段を具備したことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバリア性基材を成形してなることを特徴とするバリア性容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器にプラズマ燃焼炎法により均一な薄膜を高速でかつ低コストで形成する装置を用いて得られるバリア性基材及びその基材を成形してなるバリア性容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物理蒸着（ＰＶＤ）法や化学蒸着（ＣＶＤ）法などのドライコーティング技術によりプラスチックフィルムやプラスチック容器表面にバリア性を有する薄膜を形成することが行われている。しかし、これらは真空条件下で行われることが多く、装置はコスト的に高く、複雑なものであった。また、プロセスを行うにしても材料を入れることに時間をとられたりして、できた製品はコスト的に高価なものであった。（特許文献１、２参照）
【０００３】
また、最近では大気圧下で成膜をおこなえるようなプロセスが研究されているが、希ガスを用いるため設備として真空設備と同様にコストが高いものとなったり、プロセスとして非常に不安定なものであった。（特許文献３参照）
【０００４】
その他にもバリア性を向上する技術としてウエットコーティングなどがあげられるが、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）など問題のある物質を使用していたり、できた膜は湿度依存性があったり、乾燥に時間がかかったりするという問題点を抱えていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８―１７４７４８号公報
【特許文献２】
特開平５―３４５８３１号公報
【特許文献３】
特開２００１―１５８４１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、プラズマ燃焼炎法により均一な薄膜を高速でかつ低コストで形成する装置を用いて得られるバリア性基材及びその成膜装置並びにその基材を成形してなるバリア性容器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、すなわち請求項１に係る発明は、大気圧以上の圧力において、燃焼炎法をもちいることによりプラスチックからなる容器表面に厚みが１０〜３００ｎｍであり、酸素透過量が１００ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）のバリア性を有する薄膜層が形成されたことを特徴とするバリア性基材である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記容器を形成するプラスチックが、ポリエチレンテレフタレートもしくはポリアミド樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のバリア性基材である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記燃焼炎法に用いるガスが、炭化水素化合物、酸化珪素化合物、アセチレンと酸素との混合ガス、珪素化合物と酸素との混合ガスからなるいずれかのガスであることを特徴とする請求項１または２記載のバリア性基材である。
【００１０】
請求項４の発明は、前記バリア性を有する薄膜が、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）である請求項１〜３のいずれか１項に記載のバリア性基材。
【００１１】
請求項５の発明は、大気圧以上の圧力において、燃焼炎法により薄膜形成手段を具備したことを特徴とする成膜装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバリア性基材を成形してなることを特徴とするバリア性容器。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明における一実施例としての実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のバリア性基材及びそれを製造する成膜装置を説明する説明図である。図１（ａ）は、バリア性基材の一例を示す断面図である。図１（ｂ）は、そのバリア性基材を製造する成膜装置の主要部を示す概略説明図である。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、本発明のバリア性基材１は、プラスチック基材２の片面に、厚みが１０〜３００ｎｍであり、酸素透過量が１００ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）のバリア性を有する薄膜が形成されたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明におけるプラスチック基材２は、ポリエチレンテレフタレートもしくはポリアミド樹脂からなることを特徴とする
これらプラスチック材料は、単体ではガスを透過する性質があり、燃焼炎法によりこれらの表面にバリア性を有する薄膜を形成することで、酸素に敏感な内容物や、香気成分を保存する容器等へこれらのガスバリア基材を使用することができる。また、燃焼炎を長くあてるとプラスチック容器は変形を起こしてしまうため、処理時間を短くすることも必要である。
【００１６】
また、本発明におけるバリア性を有する薄膜層３は、大気圧以上の圧力において、燃焼炎法を用いることによりプラスチック基材の片面に厚みが、１０〜３００ｎｍ、好ましくは１０〜８０ｎｍであり、酸素透過量が１００ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）、好ましくは５０ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）以下のバリア性を有する薄膜層３が形成された構成のものである。
【００１７】
次に、本発明におけるバリア性基材を製造する成膜装置を用いて、バリア性基材の製造工程を説明する。
本発明のバリア性基材は、巻き出しロール５と巻き取りロール６を有し、基材であるプラスチックフィルム７は巻き出しロール５をでて、燃焼炎法ユニット８を通り、被膜され、巻き取りロール６に巻かれる。ここで、燃焼炎法ユニット８の裏面にはプラスチック基材７の加熱を防ぐ冷却ロール９を配しても良い。燃焼炎法ユニット８は、図３に示すようにガス導入孔１２を有し、各導入孔からはバラツキなく均一な圧力で供給され、不完全燃焼部である内炎が処理するフィルム全面を覆うようにすることが好ましい。また、導入ガスはガス流量コントローラー１０を介して供給され、処理中に燃焼炎ユニットが均一に動作することが求められる。燃焼炎ユニット８を通ることにより、図１（ａ）に示すように、プラスチック基材２上にバリア性を有する薄膜層３が形成される。
【００１８】
上記の導入ガスとしては、炭化水素化合物、酸化珪素化合物、アセチレンと酸素との混合ガス、珪素化合物と酸素との混合ガスからなるいずれかのガスが用いられる。
【００１９】
また、上記の薄膜層としては、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる薄膜層が好ましい。
【００２０】
ここで、バリア性を有する薄膜を形成するためには、ガス導入圧力・ガス導入孔形状・配置、ラインスピード、燃焼炎ユニットと基材フィルムとの距離等を最適な条件に設定する必要がある。
【００２１】
上記で得られたガスバリア基材を、通常用いられる成形手段によって容器に成形して、酸素に敏感な内容物や、香気成分を保存する、ガスバリア性に優れた容器を提供できる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２３】
＜実施例１＞
図１（ｂ）に示す装置により、厚み２５μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム表面にダイアモンドライクカーボン膜を形成した。装置としては特に真空排気などを行わず、大気圧以上の圧力で燃焼炎法により被膜を行った。
燃焼炎法の条件は以下の通りであった。
使用ガス：アセチレン５．０ｌ／ｍｉｎ，酸素３．０ｌ／ｍｉｎ
ラインスピード：４５ｍ／ｍｉｎ
ガス導入孔径：８ｍｍ    ピッチ：２ｍｍおき
基材フィルムとガス導入孔の距離：５ｍｍ
冷却ロール：使用（５℃）
上記条件にて被膜を行い、３０ｎｍ厚のダイアモンドライクカーボン膜を形成した。
被膜を行ったフィルムの酸素透過量をＭＯＣＯＮ法にて測定を行うと、２０  ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）であり、高いバリア性を示した。
【００２４】
＜実施例２＞
実施例１と同様の装置により酸化珪素膜を形成した。
燃焼炎法の条件は以下の通りであった。
使用ガス：テトラメチルシラン１０．０ｌ／ｍｉｎ，酸素２０．０ｌ／ｍｉｎ
ラインスピード：３０ｍ／ｍｉｎ
ガス導入孔径：８ｍｍ    ピッチ：２ｍｍおき
基材フィルムとガス導入孔の距離：４ｍｍ
冷却ロール：使用（５℃）
上記条件にて被膜を行い、３０ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成した。
被膜を行ったフィルムの酸素透過量をＭＯＣＯＮ法にて測定を行うと、１５ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）であり、高いバリア性を示した。
【００２５】
＜実施例３＞
実施例１において、基材フィルムとして厚み２５μｍの２軸延伸ポリアミドフィルムを使用した他は同一条件で被膜を行った。被膜された膜厚を測定すると３０ｎｍであり、酸素透過量は３０ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）であった。
【００２６】
＜比較例１＞
実施例１において、ラインスピードを変更し、３００ｍ／ｍｉｎとした。被膜された膜厚を計測すると５ｎｍであり、バリア性も２５０ｆｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）と悪いものであった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、真空排気のための設備を必要とせず、燃焼炎ユニットだけの簡単なプラズマ燃焼炎による成膜装置を用いて、バリア性を有する膜を高速かつ低コストで生産することができるバリア性基材を提供できる。
また、本発明のバリア性基材を成形してなるバリア性容器は、酸素に敏感な内容物や、香気成分を保存する分野の容器として好適に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のバリア基材の構成の一例を示す概略断面図である。
（ｂ）は、本発明の成膜装置の主要部を示す概略図である。
【図２】本発明の成膜装置の燃焼炎ユニットの拡大斜視図である。
【符号の説明】
１・・・バリア性基材
２、７・・・プラスチック基材
３・・・薄膜層
４・・・成膜装置
５・・・巻きだしロール
６・・・巻き取りロール
８・・・燃焼炎ユニット
９・・・冷却ロール
１０・・・ガス流量コントローラー
１１・・・ボンベ
１２・・・ガス導入孔
【図１】
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【図２】
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