(57)【要約】【課題】  マイクロ波を用いてプラスチック容器内にプラズマを発生させてその内面にバリヤ膜を形成する真空排気において、その容器が変形するのを防止することが可能で構造が簡素なプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を提供する。【解決手段】  内容物を収容しない空の状態で形状を保持するプラスチック容器の内面にバリヤ膜を形成するための装置であって、円筒状の筺体と、筺体内に同軸的に配置され、その筺体内を２つの空間に区画するための誘電体材料からなる円筒部材と、円筒部材内に配置され、前記容器が挿入された時にその容器を取り囲む大きさの空洞部を内部に有する絶縁部材と、絶縁部材の空洞部内に前記容器の口部が位置する側から挿入されたバリヤ膜生成ガスを供給するためのガス供給部材と、絶縁部材の空洞部と連通する排気管と、筺体内にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導波管とを具備したことを特徴とする。【選択図】    図１
2005272893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物を収容しない空の状態で形状を保持するプラスチック容器の内面にバリヤ膜を形成するための装置であって、
円筒状の筺体と、
前記筺体内に同軸的に配置された誘電体材料からなる円筒部材と、
前記円筒体内に配置され、前記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の空洞部を内部に有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の空洞部内に前記容器の口部が位置する側から挿入されたバリヤ膜生成ガスを供給するためのガス供給部材と、
前記絶縁部材の空洞部と連通する排気管と、
前記筺体内にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導波管と
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バリヤ膜形成装置。
【請求項２】
請求項１記載のバリヤ膜形成装置を用いて内容物を収容しない空の状態で形状を保持するプラスチック容器を処理して内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）筺体内の円筒部材に配置した絶縁部材の空洞部内に前記プラスチック容器を収納する工程と、
（ｂ）前記絶縁部材の空洞部内面と前記容器外面の隙間に存在するガスおよび前記容器内のガスを排気管を通して真空排気した後、ガス供給部材からバリヤ膜生成ガスを前記容器内に供給して前記容器内をプラズマ生成可能なガス圧力にする工程と、
（ｃ）マイクロ波導波管からマイクロ波を前記筺体内に導入して前記容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記容器内面にバリヤ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
【請求項３】
前記プラスチック容器は、その内外の圧力差により内側に変形し易い薄い肉厚を有することを特徴とする請求項２記載の内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
【請求項４】
内容物を収容しない空の時に変形し易いプラスチック容器の内面にバリヤ膜を形成するための装置であって、
円筒状の筺体と、
前記筺体内に同軸的に配置された誘電体材料からなる円筒部材と、
前記円筒状の筺体の両端に前記円筒部材外周に位置する前記筺体内の環状空間を外界と遮断するように取り付けられた封止部材と、
前記円筒体内に配置され、前記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の空洞部を内部に有し、かつこの空洞部から外周面に向けて複数の細孔が穿設された絶縁部材と、
前記絶縁部材の空洞部内に前記容器の口部が位置する側から挿入されたバリヤ膜生成ガスを供給するためのガス供給部材と、
前記円筒部材内面と前記絶縁部材外面の間の隙間と連通する排気管と、
前記筺体内にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導波管と
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バリヤ膜形成装置。
【請求項５】
請求項４記載のバリヤ膜形成装置を用いて内容物を収容しない空の時に変形し易いプラスチック容器を処理して内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）筺体内の円筒部材に配置した絶縁部材の空洞部内に前記プラスチック容器を収納する工程と、
（ｂ）前記円筒部材内面と前記絶縁部材外面の間の隙間に連通する排気管を通してそのガスを真空排気し、さらにこの隙間と連通する前記絶縁部材の複数の細孔を通して前記絶縁部材の空洞部内面と前記容器外面の隙間に存在するガス排気することにより前記プラスチック容器を前記絶縁部材の空洞部内面に吸着させる工程と、
（ｃ）前記真空排気を続行して前記絶縁部材の空洞部内面と前記容器外面の隙間を通して前記容器内のガスを排気した後、ガス供給部材からバリヤ膜生成ガスを前記容器内に供給して前記容器内をプラズマ生成可能なガス圧力にする工程と、
（ｄ）マイクロ波導波管からマイクロ波を前記筺体内に導入して前記容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記容器内面にバリヤ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置および内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、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バリヤ膜、例えばＤＬＣ（Diamond Like Carbon）のような炭素膜をコーティングすることが試みられている。
【０００３】
特許文献１には、このようなプラスチック容器内面に炭素膜をコーティングする方法が開示されている。この特許文献１には、チャンバ内に同軸的に配置された石英ガラス管内にペットボトルのようなプラスチック容器を設置し、前記容器内を第１排気管を通してプラズマ生成可能な高真空度にし、容器外の石英ガラス管内を低真空度にした後、前記容器内にバリヤ膜生成ガスを供給し、マイクロ波導波管からマイクロ波を前記チャンバ内に導入し、容器内のみにプラズマを発生させてプラスチック容器内面に炭素膜のようなバリヤ膜を形成することが記載されている。ここで、容器外の石英ガラス管内を低真空度にするのはこの空間で放電が起こってプラズマが発生するのを防止して、導入したマイクロ波を容器内でのプラズマ生成に効率的に利用させるためである。
しかしながら、前記特許文献１ではプラスチック容器内にプラズマを発生させてその内面にバリヤ膜を形成する際、容器外で低真空度、容器内で高真空度にするためにその容器の内外で圧力差が生じるため、容器が内側に向けて変形する場合がある。その結果、ボトルが潰れてしまい不良品となる。また容器内に発生させたプラズマの密度が不均一になり、容器の内面に形成されたバリヤ膜の厚さが不均一になる場合もある。特に、プラスチック容器の原料コストを低減するために肉厚を薄くするなどのために、前記圧力差に耐えられない形状の容器の場合、前記容器の変形が起こり不良品となったり、バリヤ膜の厚さが不均一となったりすることがある。
また、プラスチック容器の内外で圧力を異ならせるために２本の排気管および特殊な弁構造あるいは、真空ポンプのような排気設備を必要とするため、膜形成装置の構造が複雑化し、高コスト化する問題がある。
【特許文献１】特表２００２−５４３２９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、マイクロ波を用いてプラスチック容器内にプラズマを発生させてその内面にバリヤ膜を形成する真空排気において、その容器が変形するのを防止することが可能で構造が簡素なプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を提供する。
【０００５】
本発明は、内面に均一厚さのバリヤ膜が形成された内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置および内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法は、次のような構成を有することを特徴とするものである。
【０００７】
１）内容物を収容しない空の状態で形状を保持するプラスチック容器の内面にバリヤ膜を形成するための装置であって、
円筒状の筺体と、
前記筺体内に同軸的に配置された誘電体材料からなる円筒部材と、
前記円筒体内に配置され、前記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の空洞部を内部に有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の空洞部内に前記容器の口部が位置する側から挿入されたバリヤ膜生成ガスを供給すためのガス供給部材と、
前記絶縁部材の空洞部と連通する排気管と、
前記筺体内にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導波管と
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バリヤ膜形成装置。
【０００８】
２）前記１）のバリヤ膜形成装置を用いて内容物を収容しない空の状態で形状を保持するプラスチック容器を処理して内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）筺体内の円筒部材に配置した絶縁部材の空洞部内に前記プラスチック容器を収納する工程と、
（ｂ）前記絶縁部材の空洞部内面と前記容器外面の隙間に存在するガスおよび前記容器内のガスを排気管を通して真空排気した後、ガス供給部材からバリヤ膜生成ガスを前記容器内に供給して前記容器内をプラズマ生成可能なガス圧力にする工程と、
（ｃ）マイクロ波導波管からマイクロ波を前記筺体内に導入して前記容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記容器内面にバリヤ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
【０００９】
３）内容物を収容しない空の時に変形し易いプラスチック容器の内面にバリヤ膜を形成するための装置であって、
円筒状の筺体と、
前記筺体内に同軸的に配置された誘電体材料からなる円筒部材と、
前記円筒状の筺体の両端に前記円筒部材外周に位置する前記筺体内の環状空間を外界と遮断するように取り付けられた封止部材と、
前記円筒体内に配置され、前記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の空洞部を内部に有し、かつこの空洞部から外周面に向けて複数の細孔が穿設された絶縁部材と、
前記絶縁部材の空洞部内に前記容器の口部が位置する側から挿入されたバリヤ膜生成ガスを供給すためのガス供給部材と、
前記円筒部材内面と前記絶縁部材外面の間の隙間と連通する排気管と、
前記筺体内にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導波管と
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バリヤ膜形成装置。
【００１０】
４）前記３）のバリヤ膜形成装置を用いて内容物を収容しない空の時に変形し易いプラスチック容器を処理して内面バリヤ膜被覆プラスチック容器を製造するにあたり、
（ａ）筺体内の円筒部材に配置した絶縁部材の空洞部内に前記プラスチック容器を収納する工程と、
（ｂ）前記円筒部材内面と前記絶縁部材外面の間の隙間に連通する排気管を通してそのガスを真空排気し、さらにこの隙間と連通する前記絶縁部材の複数の細孔を通して前記絶縁部材の空洞部内面と前記容器外面の隙間に存在するガス排気することにより前記プラスチック容器を前記絶縁部材の空洞部内面に吸着させる工程と、
（ｃ）前記真空排気を続行して前記絶縁部材の空洞部内面と前記容器外面の隙間を通して前記容器内のガスを排気した後、ガス供給部材からバリヤ膜生成ガスを前記容器内に供給して前記容器内をプラズマ生成可能なガス圧力にする工程と、
（ｄ）マイクロ波導波管からマイクロ波を前記筺体内に導入して前記容器内にプラズマを生成させ、このプラズマにより前記バリヤ膜生成ガスを解離させて前記容器内面にバリヤ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、マイクロ波を用いてプラスチック容器内にプラズマを発生させてその内面にバリヤ膜を形成する際、その容器が変形するのを防止してその容器内面に均一厚さのバリヤ膜を形成することが可能で構造が簡素なプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明によれば均一厚さの炭素膜のようなバリヤ膜が内面に形成され、酸素等に対するバリヤ性が優れた内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図で、図１の（Ａ）は、プラスチック容器をセットした状態、図１の（Ｂ）はプラスチック容器の出し入れ時の状態、をそれぞれ示す。なお、ここで用いるプラスチック容器は内容物を収容しない空の状態で形状を保持するもので、例えばお茶、紅茶、コーヒ、炭酸飲料などの液体飲料を収容するペットボトル等が挙げられる。
円筒状の筺体１は、上端に円形端板２が、下端に環状端板３がそれぞれ一体的に取り付けられている。誘電体材料からなる円筒部材である石英ガラス管４は、その上端が前記円形端板２に埋設され、下端が前記環状端板３の中空部近傍に埋設されるように前記筺体１内に同軸的に配置されている。この石英ガラス管４により前記筺体１内は、大気圧の環状空間５と減圧される円柱状空間６とに区画される。
プラスチック容器（例えばペットボトルＢ）が挿入された時に底部付近を除くペットボトルＢを取り囲む大きさの開口部７を有する円柱状の絶縁本体８は、前記石英ガラス管４内（円柱状空間６内）にその上面が前記円形端板２下面、その外周面が前記石英ガラス管４内面と接するように配置されている。この絶縁本体８は、前記石英ガラス管４の下部付近に装着された円筒状支持部材９により支持固定されている。底部側に環状縁部１０を有する基台１１は、底面に円筒状のプッシャー１２が装着されている。ペットボトルＢが挿入された時にそのペットボトルＢの底部付近を取り囲む大きさの凹部１３を有する円盤状の絶縁底部材１４は、前記基台１１上に載置され、この基台１１を前記プッシャー１２により上下動させることによって外周面が前記石英ガラス管４内面と接するように前記絶縁本体８の底部に着脱可能に取り付けられる。前記絶縁本体８および絶縁底部材１４により絶縁部材１５が構成され、この絶縁部材１５の内部には前記開口部７と凹部１３とで構成され、ペットボトルＢが挿入された時にそのペットボトルＢを取り囲む大きさを有する空洞部１６が形成されている。なお、前記プッシャー１２により前記基台１１を上下動させることによって前記絶縁本体８の開口部７が開閉され、かつ閉鎖時に基台１１が前記環状端板３の中空部内に挿入されると共にその基台１１の環状縁部１０が前記環状端板３の底面に当接される。
排気管１７は、前記基台１１および絶縁底部材１４を貫通して先端が前記空洞部１６を構成する凹部１３に連通され、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。バリヤ膜生成ガスを供給するためのガス供給管１８は、前記筺体１の円形端板２および前記絶縁本体８を貫通し、絶縁本体８の開口部７の中央付近に挿入されている。
【００１５】
矩形状のマイクロ波導波管１９は、前記筺体１の側壁に連結されている。マグネトロンのようなマイクロ波源２０は、前記導波管１９に取り付けられている。
前記絶縁部材１５は、例えば比誘電率が１．５〜２０のプラスチックまたはセラミックから作られることが好ましい。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(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下)、耐熱性の優れた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(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下)アルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高いマコールが好ましい。
【００１６】
次に、前述した図１の（Ａ）、（Ｂ）に示すバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチック容器の製造方法を説明する。
【００１７】
図１の（Ｂ）に示すようにプッシャー１２により基台１１およびその上の絶縁底部材１４を下降させて筺体１のガラス管４内（円柱状空間６）に固定された絶縁本体８の開口部７下端を開放する。ペットボトルＢの底部を絶縁底部材１４の凹部１３に挿入して載置する。
次いで、プッシャー１２により基台１１およびその上の絶縁底部材１４を前記石英ガラス管４内の絶縁本体８の底部に向けて上昇させてペットボトルＢをその口部側から開放した絶縁本体８の開口部７内に挿入する。この時、図１の（Ａ）に示すように絶縁底部材１４の上面が絶縁本体８の底面に当接され、同時に基台１１が前記環状端板３の中空部内に挿入されると共にその基台１１の環状縁部１０が前記環状端板３の底面に当接される。この工程により、ガラス管４の円柱状空間６が密閉されると共に、この円柱状空間６に挿入された前記絶縁本体８および絶縁底部材１４の組合せによる絶縁部材１５の空洞部１６にペットボトルＢが収納される。
【００１８】
次いで、図示しない真空ポンプを作動してペットボトルＢと絶縁部材１５の空洞部１６の隙間に存在するガスをその空洞部１６底部側から排気管１７を通して排気し、さらにこの隙間と連通する前記ペットボトルＢの口部を経由してペットボトルＢ内のガスを排気する。つづいて、バリヤ膜生成ガス、例えばアセチレンなどの媒質ガスをガス供給管１８を通してペットボトルＢ内に供給する。ひきつづき、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内をプラズマ生成可能なガス圧力に設定する。
【００１９】
次いで、マイクロ波源２０からマイクロ波をマイクロ波波導波管１９に導入する。このとき、マイクロ波は前記筺体１の環状空間５から同軸的に配置された石英ガラス管４を透過して所定ガス圧力のペットボトルＢ内に導入されてプラズマが生成される。このようなプラズマの生成によって、媒質ガスが前記プラズマで解離され、成膜種イオンが前記ペットボトルＢ内面に堆積されてバリヤ膜である炭素膜が形成されることにより内面バリヤ膜被覆ペットボトルが製造される。
【００２０】
所定の時間成膜した後、前記マイクロ波源２０からのマイクロ波の供給を停止し、媒質ガスの供給を停止し、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供給管１８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の内外を大気圧に戻し、プッシャー１２を下降させて内面バリヤ膜被覆ペットボトルを取り出す。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バリヤ膜形成操作に移行させる。
【００２１】
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。また、プラズマの安定化、プラズマ特性の適正化のためにＡｒ，Ｈｅ等の希ガス等を媒質ガスに混合する場合もある。
【００２２】
前記バリヤ膜生成ガスとしては、前記媒質ガスの他に、ＳｉＯxの成膜のためのヘキサメチルジシロキサンのようなシロキサンと酸素の混合ガスを用いることができる。
【００２３】
前記マイクロ波は、一般的に周波数２．４５ＧＨｚのものが用いられるが、これに限るものではない。
【００２４】
以上、第１実施形態によれば円筒状の筺体１に石英ガラス管４を同軸的に配置し、この石英ガラス管４内にペットボトルＢが挿入される大きさの空洞部１６を内部に有する絶縁部材１５を配置し、この絶縁部材１５の空洞部１６内にペットボトルＢを収納し、排気管１７を通してペットボトルＢと前記絶縁部材１５の空洞部１６の間の隙間に存在するガスを排気し、さらにペットボトルＢ内のガスを排気し、バリヤ膜生成ガス(例えば媒質ガス）をガス供給管１８を通してペットボトルＢ内に供給した後、マイクロ波源２０からマイクロ波を矩形マイクロ波導波管１９を通して筺体１の環状空間５に導入する。このようなマイクロ波の導入において、ペットボトルＢの外部空間（円柱状空間６）は絶縁部材１５で埋められているため、放電の発生、プラズマの生成を防止でき、実質的にペットボトルＢの内部にのみプラズマを生成できる。その結果、従来のようにペットボトルの外部空間での放電、プラズマ発生を防止する目的でペットボトルＢの外部の圧力をその内部の圧力より高くすることが不要になる、つまりペットボトルＢの内外で同圧または略同圧にできるため、プラズマ密度の不均一要因になるペットボトルＢの内部に向けての潰れを回避できる。
したがって、ペットボトルＢが潰れることなく、ペットボトルＢ内に均一なプラズマを生成でき、内面に均一厚さの炭素膜のようなバリヤ膜を形成できるため、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ヤ性の優れた内面バリヤ膜被覆ペットボトルを製造することができる。
【００２５】
また、本発明に係るバリヤ膜形成装置によればペットボトルＢが挿入される空洞部１６を有する絶縁部材１５を石英ガラス管４内に配置する簡単な構造によって、ペットボトルＢの外部空間での放電、プラズマの発生を防止できる。その結果、従来のようにプラスチック容器の内外で圧力を異ならせる目的で２本の排気管および真空ポンプのような排気設備を設ける場合に比べて構造を簡素化でき、低コスト化を図ることが可能になる。
（第２実施形態）
図２は、この第２実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図で、図２の（Ａ）は、プラスチック容器をセットした状態、図２の（Ｂ）はプラスチック容器の出し入れ時の状態、をそれぞれ示す。なお、ここで用いるプラスチック容器は内容物を収容しない空の時に変形し易いもので、例えば医薬品（軟膏類）、薬用歯磨き、化粧品（ハンドクリーム、洗顔クリーム）、接着剤、目止め材などの固体流動品を収容するプラスチックチューブ容器、輸液パック等が挙げられる。
円筒状の筺体３１は、上端に円形端板３２が、下端に環状端板３３がそれぞれ一体的に取り付けられている。誘電体材料からなる円筒部材である石英ガラス管３４は、その上端が前記円形端板３２に埋設され、下端が前記環状端板３３の中空部近傍に埋設されるように前記筺体３１内に同軸的に配置されている。この石英ガラス管３４により前記筺体３１内は、大気圧の環状空間３５と減圧される円柱状空間３６とに区画される。
プラスチック容器（例えばプラスチックチューブＴ）が挿入された時に底部付近を除くプラスチックチューブＴを取り囲む大きさの開口部３７を有する円柱状の絶縁本体３８は、前記石英ガラス管３４内（円柱状空間３６内）にその上面が前記円形端板３２下面、その外周面が前記石英ガラス管３４内面と接するように配置されている。この絶縁本体３８は、開口部３７が位置する内側面から外周面に向けて例えば放射状に複数の細孔３９が穿設されている。最上段の細孔３９位置から下端に至る前記絶縁本体３８部分と前記石英ガラス管３４の間には、ガス流路となる円筒状の間隙４０が形成されている。なお、前記絶縁本体３８は前記円形端板３２および前記石英ガラス管３４内面と接する部分において例えば接着剤を介して接合され、前記石英ガラス管３４内に固定されている。底部側に環状縁部４１を有する基台４２は、底面に円筒状のプッシャー４３が装着されている。チューブＴが挿入された時にそのチューブＴの底部付近を取り囲む大きさの階段状凹部４４を有する円盤状の絶縁底部材４５は、前記基台４２上に載置され、この基台４２を前記プッシャー４３により上下動させることによって外周面が前記石英ガラス管３４内面と所望の間隙４６をあけて前記絶縁本体３８の底部に着脱可能に取り付けられる。この絶縁底部材４５の底面には、その中心から外周側面に向けて溝４７が形成されている。前記絶縁本体３８および絶縁底部材４５により絶縁部材４８が構成され、この絶縁部材４８の内部には前記開口部３７と凹部４４とで構成され、チューブＴが挿入された時にそのチューブＴを取り囲む大きさを有する空洞部４９が形成されている。なお、前記プッシャー４３により前記基台４２を上下動させることによって前記絶縁本体３８の開口部３７が開閉され、かつ閉鎖時に基台４２が前記環状端板３３の中空部内に挿入されると共にその基台４２の環状縁部４１が前記環状端板３３の底面に当接される。
排気管５０は、前記基台４２の中心を貫通して先端が前記絶縁底部材４５底面の溝４７に連通され、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。この排気管５０は、前記溝４７、絶縁底部材４５の挿着時のその外周面と前記石英ガラス管３４内面との間隙４６、および前記絶縁本体３８部分と前記石英ガラス管３４との間隙４０を通して前記複数の細孔３９に連通されている。
バリヤ膜生成ガスを供給するためのガス供給管５１は、前記筺体３１の円形端板３２および前記絶縁本体３８を貫通し、その開口部３７の中央付近に挿入されている。
【００２６】
矩形状のマイクロ波導波管５２は、前記筺体３１の側壁に連結されている。マグネトロンのようなマイクロ波源５３は、前記導波管５２に取り付けられている。
前記絶縁部材４８は、例えば比誘電率が１．５〜２０のプラスチックまたはセラミックから作られることが好ましい。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(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下)、耐熱性の優れた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(例えばｔａｎθが２０×１０-4以下)アルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高いマコールが好ましい。
【００２７】
次に、前述した図２の（Ａ）、（Ｂ）に示すバリヤ膜形成装置を用いて内面バリヤ膜被覆プラスチックチューブの製造方法を説明する。
【００２８】
図２の（Ｂ）に示すようにプッシャー４３により基台４２およびその上の絶縁底部材４５を下降させて筺体３１のガラス管３４内（円柱状空間６）に固定された絶縁本体３８の開口部３７下端を開放する。プラスチックチューブＴの底部を絶縁底部材４５の階段状の凹部４４に挿入して載置する。
次いで、プッシャー４３により基台４２およびその上の絶縁底部材４５を前記石英ガラス管３４内の絶縁本体３８の底部に向けて上昇させてチューブＴをその口部側から開放した絶縁本体３８の開口部３７内に挿入する。この時、図１の（Ａ）に示すように絶縁底部材４５の上面が絶縁本体３８の底面に当接され、同時に基台４２が前記環状端板３３の中空部内に挿入されると共にその基台４２の環状縁部４１が前記環状端板３３の底面に当接される。この工程により、ガラス管３４の円柱状空間６が密閉されると共に、この円柱状空間３６に挿入された前記絶縁本体３８および絶縁底部材４５の組合せによる絶縁部材４８の空洞部４９にチューブＴが収納される。
【００２９】
次いで、図示しない真空ポンプを作動して排気管５０を通して排気する。この時、排気管５０は前記溝４７、絶縁底部材４５の挿着時のその外周面と前記石英ガラス管３４内面との間隙４６、および前記絶縁本体３８部分と前記石英ガラス管３４との間隙４０を通して前記複数の細孔３９に連通されているため、これらのガス流路を通してチューブＴと絶縁部材４８の空洞部４９の隙間に存在するガスが排気され、そのチューブＴが外周方向に引き付けられその空洞部４９の形状に合致した略真円状に保持される。排気をさらに続行することにより、この隙間と連通する前記チューブＴの口部を経由してチューブＴ内のガスを排気する。この時、チューブＴの内外の圧力が略等しくなるため、そのチューブＴが変形することなく略真円状を維持する。つづいて、バリヤ膜生成ガス、例えばアセチレンなどの媒質ガスをガス供給管５１を通してチューブＴ内に供給する。ひきつづき、ガス供給量とガス排気量のバランスをとり、前記チューブＴ内をプラズマ生成可能なガス圧力に設定する。
【００３０】
次いで、マイクロ波源５３からマイクロ波をマイクロ波導波管５２に導入する。このとき、マイクロ波は前記筺体３１の環状空間３５から同軸的に配置された石英ガラス管３４を透過して所定ガス圧力のチューブＴ内に導入されてプラズマが生成される。このようなプラズマの生成によって、媒質ガスが前記プラズマで解離され、成膜種イオンが前記プラスチックチューブＴ内面に堆積されてバリヤ膜である炭素膜が形成されることにより内面バリヤ膜被覆プラスチックチューブが製造される。
【００３１】
所定の時間成膜した後、前記マイクロ波源５３からのマイクロ波の供給を停止し、媒質ガスの供給を停止し、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供給管５１を通してプラスチックチューブＴ内に供給し、このチューブＴの内外を大気圧に戻し、プッシャー４３を下降させて内面バリヤ膜被覆プラスチックチューブを取り出す。その後、前述した順序に従ってプラスチックチューブＴを交換し、次のプラスチックチューブのバリヤ膜形成操作に移行させる。
【００３２】
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。また、プラズマの安定化、プラズマ特性の適正化のためにＡｒ，Ｈｅ等の希ガス等を媒質ガスに混合する場合もある。
【００３３】
前記バリヤ膜生成ガスとしては、前記媒質ガスの他に、ＳｉＯxの成膜のためのヘキサメチルジシロキサンのようなシロキサンと酸素の混合ガスを用いることができる。
【００３４】
前記マイクロ波は、一般的に周波数２．４５ＧＨｚのものが用いられるが、これに限るものではない。
【００３５】
以上、第２実施形態によれば円筒状の筺体３１に石英ガラス管３４を同軸的に配置し、この石英ガラス管３４内にプラスチックチューブＴが挿入される大きさの空洞部４９を内部に有する絶縁部材４８を配置し、この絶縁部材４８の空洞部４９内にプラスチックチューブＴを収納し、排気管５０を通してプラスチックチューブＴと前記絶縁部材１５の空洞部１６の隙間に存在するガスを複数の細孔３９を通して排気し、チューブＴを外周方向に引き付けられその空洞部４９の形状に合致した略真円状に保持する。さらに、プラスチックチューブＴ内のガスを排気し、略真円状に維持されたチューブＴ内にバリヤ膜生成ガス、例えば媒質ガスをガス供給管５１を通して供給した後、マイクロ波源５３からマイクロ波をマイクロ波導波管５２を通して筺体３１の環状空間３５に導入する。このようなマイクロ波の導入において、チューブＴの外部空間（円柱状空間３６）は絶縁部材４８で埋められているため、放電の発生、プラズマの生成を防止でき、実質的にチューブＴの内部にのみプラズマを生成できる。その結果、チューブの外部空間での放電、プラズマ生成を防止する目的でチューブの外部の圧力をその内部の圧力より高くすることが不要になる、つまりチューブＴの内外で同圧または略同圧にできるため、プラズマ密度の不均一要因になるチューブＴの内部に向けての潰れを回避できるばかりか、その略真円状態を維持することができる。
したがって、空の状態で変形し易いプラスチックチューブ、つまり内面へのバリヤ膜の形成が困難なプラスチックチューブ内にプラズマを生成させるための排気工程において、そのチューブを略真円状態に維持でき、その内面全体に均一厚さの炭素膜のようなバリヤ膜を形成できるため、外部からの酸素等の透過を防止したバリヤ性の優れた内面バリヤ膜被覆プラスチックチューブを製造することができる。
【００３６】
また、本発明によればプラスチックチューブＴが挿入される空洞部４９を有する絶縁部材４８を石英ガラス管３４内に配置する簡単な構造によって、チューブＴの外部空間での放電、プラズマの発生を防止でき、実質的にチューブＴ内にプラズマを生成できる。その結果、簡素な構造でプラスチックチューブＴ内面に均一厚さの炭素膜のようなバリヤ膜を形成することが可能なバリヤ膜形成装置を提供できる。
【００３７】
［実施例］
以下，本発明の実施例を前述した図面を参照して説明する。
【００３８】
（実施例１）
前述した図１に示すバリヤ膜形成装置を用い、円筒状の筺体１に同軸的に配置された石英ガラス管４内に空洞部１６を内部に有する絶縁部材１５を配置し、この絶縁部材１５の空洞部１６内にペットボトルＢを収納し、前述した第１実施形態と同様な方法および下記条件にて前記ペットボトルＢ内面に炭素膜を形成した。
【００３９】
＜炭素膜の形成条件＞
・絶縁部材１５：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：８０ｓｃｃｍ、
・ペットボトルＢ内外のガス圧力：０．１４Ｔｏｒｒ、
・マイクロ波源２０からマイクロ波導波管１９に導入するマイクロ波の周波数：２．４５ＧＨｚ、
・成膜時間：２．２秒間。
【００４０】
（比較例１）
前述した図１に示すバリヤ膜形成装置において、円筒状の筺体１に同軸的に配置された石英ガラス管４内に絶縁部材を配置せず、この石英ガラス管内にペットボトルを直接収納した以外、実施例１と同様な条件でペットボトル内面に炭素膜を形成した。
実施例１および比較例１における炭素膜の成膜後にペットボトルの内外面の状態および炭素膜の膜厚を調べた。
その結果、実施例１ではペットボトル内面のみに厚さ２５ｎｍの炭素膜が形成され、かつその炭素膜は内面全体に亘って均一な厚さを有していた。
これに対し、比較例１では炭素膜がペットボトル内面のみならず外面にも形成され、かつペットボトル内面の炭素膜は厚さが１２ｎｍと薄いばかりか、内面内での厚さにばらつきがあった。これは、比較例１の場合、石英ガラス管内に収納したペットボトルの外部空間（ペットボトル外面と石英ガラス管内面との空間）がペットボトル内と同様なガス圧力（０．１４Ｔｏｒｒ）になるために、この空間でも放電が生じてプラズマが生成したためである。
（実施例２）
前述した図２に示すバリヤ膜形成装置を用い、円筒状の筺体３１に同軸的に配置された石英ガラス管３４内に空洞部３９を内部に有し、この空洞部に連通する複数の細孔３９が穿設された絶縁部材４８を配置し、この絶縁部材４８の空洞部４９内にポリエチレンからなるチューブＴを収納し、前述した第２実施形態と同様な方法および下記条件にて前記チューブＴ内面に炭素膜を形成した。
【００４１】
＜炭素膜の形成条件＞
・絶縁部材４８：ホトベール（商品名、住金セラミックス製）から製作、
・媒質：Ｃ2Ｈ2ガス、
・媒質のガス流量：６０ｓｃｃｍ、
・チューブＴ内外のガス圧力：０．１３Ｔｏｒｒ、
・マイクロ波源５３からマイクロ波導波管５２に導入するマイクロ波の周波数：２．４５ＧＨｚ、
・成膜時間：２秒間。
【００４２】
炭素膜の成膜後にチューブの内外面の状態および炭素膜の膜厚を調べた。その結果、チューブ内面のみに厚さ７０ｎｍの炭素膜が形成され、かつその炭素膜は内面全体に亘って均一な厚さを有していた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係るプラスチック容器内面へのバリヤ膜形成装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１、３１…筺体、４，３４…石英ガラス管、８，３８…絶縁本体、１４，４５…絶縁底部材、１５，４８…絶縁部材、１６，４９…空洞部、１７，５１…排気管、１８，５１…ガス供給管、１９，５２…マイクロ波導波管、３９…細孔、Ｂ…ペットボトル、Ｔ…チューブ。
【図１】
2005272893.tif 000003
【図２】
2005272893.tif 000004