JPH08509166A - プラズマ補助表面反応又は表面上の重合による不活性又は不浸透性内部表面を有する中空容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 容器表面温度の望ましくない上昇なしのプラスチック若しくは金属容器中の非常に薄い内部表面コーティングのプラズマ補助重合及び堆積は、プラズマを発生させるために励起された反応性ガスと表面との反応によって容器の内部プラスチック表面の表面特性を変化させるために提供され、又は表面が後の表面反応に対して受容性になるように、表面がプラズマ若しくは反応性ガスによって活性化される。それは、容器を囲いの中に位置付けること、容器中に反応物ガスを供給するための手段を挿入すること、囲いの内側及び容器の内側の圧力を選択的に制御すること、その場でコートされるべき容器の表面を清掃すること、コートされるべき表面を前処理して、引き続いてその上に堆積されるポリマーコーティングがコーティング材料と容器材料の間の適切な接着を獲得することを可能にすること、所定のコンスティチェエンシのそして障壁特性を有する反応物ガスを容器中に供給すること、前記反応物ガスのプラズマを発生させそしてコートされるべき表面の上に比較的薄いポリマーコーティングを堆積させること、並びに前記ポリマーコーティングの堆積に続いてその場で残留モノマー及びその他のポリマー抽出可能物を排除するために前記ポリマーコーティングに対して重合後の処理を施すことを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマ補助表面反応又は表面上の重合による 不活性又は不浸透性内部表面を有する中空容器 発明の背景 本発明は、全体としては、不活性及び／又は不浸透性表面を有する中空容器に 関し、そして更に詳細には、プラズマ補助のその場重合又は表面活性化によって 製造される不活性／不浸透性内部表面を有する中空容器に関する。 プラスチック及び金属容器は、容易な取り扱い、軽い重量及び非破壊性が必要 とされる場合の多くの応用においてガラスに置き換わってきた。金属を使用する 場合には、詰められた内容物と金属との接触を回避するために、容器の内部金属 表面を、しばしば、ポリマーによってコートしなければならない。それ故、プラ スチックパッケージの場合には、そしてまた多くの金属容器の場合にも、詰めら れた内容物との接触表面は典型的にはポリマーから成る。 今日までのポリマーは、ガラスの不活性さとは異なる詰められた内容物に対す る種々の程度の不活性さを有してきた。食品パッケージの場合には、表面の不活 性さは、パッケージング材料成分の食品中への潜在的な脱着を減らすことを、香 り吸収を防止することを、食品構成成分のパッケージの壁を通っての損失を回避 することを、そしてパッケージの外側からの空気又はその他の物質の進入を回避 することを助ける。不活性さのこれらのすべての特徴は、プラスチック容器に当 てはまる。しかしな がら、これらの特徴の幾つかはまた、プラスチック又はラッカーシステムによっ て内部的にコートされた金属容器にも当てはまる。 再充填可能なプラスチックパッケージは、これらのパッケージが洗浄及び再充 填に耐えなければならないので、不活性さの要件に別の要素を加える。このよう な容器は、接触物質例えば洗剤又は容器中に貯蔵される異種物質を吸収してはな らない。 炭酸飲料のためのパッケージはまた、通常は加圧されそして取り扱いにおける かなりの機械的応力に耐えなければならない。それ故、単一の物質が必要な機械 的安定性及び必要とされる不活性さを供給することは困難である。 炭酸飲料のための現在のプラスチックパッケージは、単一の物質例えばポリエ チレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成るか、又は通常は中央層が障壁特性を与 えそして外側層が機械的強度特性を与える多層構造体から成るかのどちらかであ る。このような容器は、同時射出成形又は同時押出成形のどちらかによって製造 される。今日までのところ、不浸透性で密な“ガラス状”内部表面を有するプラ スチック容器を、従来の方法によって製造することはできなかった。 ある種のポリマー、例えばポリアクリロニトリルは、並外れた障壁特性を有す ることが知られているが、最も理想的な障壁特性を有するホモポリマーは加工し て容器の形にすることができないのでコポリマーの形でのみ使用することができ る。食品又は飲料容器のためのポリマーの実際的な応用における別の限定は、高 い障壁特性を有するポリマーは、再びアクリロニトリルによって例示されるよう に、攻撃的な／危険なモノマーを有する傾向があり、これは、検出可能な抽出可 能物なしの完全な 重合を達成することができない場合には、それらの使用は食品接触のためには限 定されることを暗示することである。 リサイクルは、大量に製造されるパッケージに関するなおもう一つの要素であ る。同じ目的のためのリサイクルされたプラスチックの再使用、即ち“閉ループ ”リサイクルによって新しい容器を製造することは、多くの注目を引いた事項で あり、そしてＰＥＴに関しては、これは、今日まで、リサイクルされた物質を解 重合させて、さもなければ移動しそして容器内容物と接触する可能性があるすべ ての痕跡の汚染物をそれから無くすことによって達成されてきた。本発明の目的 である不浸透性内部層は、リサイクルされた物質を新しい容器のために直接に、 即ち特別な処理例えば解重合なしに再使用することを可能にするであろう。何故 ならば、痕跡の異種物質は、もはや容器の内容物と接触し得ないであろうからで ある。これは、解重合に対する必要性を取り除くことによって“閉ループ”リサ イクルプロセスをかなり簡略化するであろう。 更にまた、確立されたリサイクルシステム、“開ループ”即ち他の用途のため のリサイクル、又は“閉ループ”即ち同じ目的のための再使用の両方の中のリサ イクル性が、大量に製造されるパッケージにとっては必要である。“開ループ” システムにおいては、通常の方法は、プラスチックを分別し、清掃しそして小さ なフレークにぶち切ることである。次に、フレークを溶融しそして他の物体を成 形するために、又は繊維製造のために使用する。このタイプのリサイクルのため には、主なプラスチック、例えばコーティングに対するすべての汚染物が効果的 には無視てきる量でしか存在してはならないことそして、好ましくは、固体でか つ溶融されたプラスチック内に不溶性でなければならず、その結果敏感 な応用、例えば繊維製造に先立ってそれを濾別することができることが重要であ る。ＰＥＴはまた解重合によって“閉ループ”システム中でリサイクルされるが 、コーティング物質がこのプロセスによって不変であり、プロセスから生成する モノマー中に不溶性であり、そしてこれらのモノマーから容易に分離可能である べきであることが重要である。不活性な薄い無機コーティング又はＰＥＴの表面 組成を変える表面処理はこれらの基準を満たす。 発明の要約 従って、本発明の一つの目的は、プラスチック又は金属容器のための、しかし 特に炭酸飲料のために使用される再充填可能なプラスチック容器のための、極性 及び無極性物質に対するガラス状不浸透性；圧力下で容器の壁が曲がる／伸びる 時そして壁にぎざぎざを付ける時の両方の時にコーティングの元の姿を維持する ような弾性；例えば充填、注ぎ又は通常の使用の間に、容器の内部表面がこすら れ、又はすられ、又は摩擦される時の、機能寿命の間の適切な耐久性及び接着性 ；透明なプラスチック容器の外観に影響を与えないような良好な透明性；炭酸飲 料のための再充填可能な容器の場合には高い／低いｐＨに対する耐性；内容物の ための食品例えば飲料との安全な接触；並びに悪い影響なしの容器物質のリサイ クル性の特性を有する内部コーティング又は層を提供することである。 本発明のもう一つの目的は、ガスとの表面反応によって、又は表面活性化及び 表面変化物質例えば金属イオンの後での添加によってのどちらかで、プラスチッ ク容器の、又はプラスチックコーティングの、又はラッカーの表面特性を変化さ せることである。表面変化の目的は、容器が受 ける通常の苛酷さ、例えば曲げ、延び／縮み、摩擦、高い／低いｐＨとの接触な どに耐えそして容器の透明性／外観に影響しないであろう、極性及び無極性物質 に対してガラスのような不活性さ／不浸透性を有する表面を供給することである 。 本発明の別の目的は、既に述べたように、プラスチック容器の表面特性を変化 させて、その結果、これもまた述べたように、主な障壁特性を与えそして非常に 薄いコーティングを加えて、ｐＨ耐性、耐久性及び食品との安全な接触を可能に することである。この二ステップ方法は、接触表面によって課される制限なしに 理想的な障壁材料を確立する際の比較的大きな柔軟性を可能にし、一方接触コー ティングは薄すぎて、香りを、又は容器が詰め替えできる時には容器内に置かれ た異種物質を有意には吸収しない。 本発明の上述のそしてその他の目的は、プラスチック又は金属容器中に非常に 薄い内部表面コーティングのプラズマ補助重合及び堆積をもたらし、そしてプラ ズマを発生させるために励起された反応性ガスと表面との反応によって容器の内 部プラスチック表面の表面特性を変化させる又は表面が反応性ガスのプラズマに よって活性化されその結果それが後の表面反応に対して受容性になる方法及び装 置によって満たされる。 このポリマーコーティングを生成させる方法は、容器を囲いの中に位置付ける ステップ、容器中に反応物ガスを供給するための手段を挿入するステップ、囲い の内側及び容器の内側の圧力を選択的に制御するステップ、その場でコートされ るべき容器の表面を清掃するステップ、コートされるべき表面を前処理して、引 き続いてその上に堆積されるポリマーコーティングがコーティング材料と容器材 料の間の適切な接着を獲得す ることを可能にするステップ、所定のコンスティチェエンシ（ｃｏｎｓｔｉｔｕ ｅｎｃｙ）のそして障壁特性を有する反応物ガスを容器中に供給するステップ、 前記反応物ガスのプラズマを発生させそしてコートされるべき表面の上に比較的 薄いポリマーコーティングを堆積させるステップ、並びに前記ポリマーコーティ ングの堆積に続いてその場で残留モノマー及びその他のポリマー抽出可能物を排 除するために前記ポリマーコーティングに対して重合後の処理を施すステップを 含んで成る。 上述の方法において、極性及び無極性物質に対する不浸透性は、（ａ）反応性 ガス又はガス混合物、イオン化（プラズマ発生）エネルギー、反応性ガスと混合 される不活性キャリヤーガス、真空、及びガス流量の正しい選択、（ｂ）密で高 度に橋かけされたポリマー物質、特に高い炭素、低い水素含量を有するポリマー の堆積、［高度の表面橋かけを有するポリマーは、不飽和結合を有する炭化水素 、例えばアセチレン、エチレンなどを前駆体として反応性ガス混合物中に含める ことによって得ることができる］、（ｃ）極性及び無極性の両方の物質の吸収に 対する抵抗性を助けるための無機の基例えばハロゲン、硫黄、窒素、金属又はシ リカの基を有するポリマーの堆積、［これらの基は、単純なガス例えば塩素、フ ッ素、硫化水素として、有機複合体（ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ）例えば二塩化ビニリ デン、フレオンなどとして反応混合物中に入れることができる。ケイ素及び金属 の基は、極性及び無極性物質の両方に対する吸収抵抗性を増加させることができ 、そしてガスの形で例えばシラン（ケイ素の場合には）として、金属との有機錯 体、又は揮発性金属化合物、特に水素化物、例えばＳｉＨ₄、塩化物、フッ化物 として導入することができる］（ｄ）表面全体を覆うそして特にガス包含、多孔 性、表面欠陥を 回避する、均等で密なコーティングの堆積、［機械的デザイン、例えば、ガス分 配パイプ、容器の回転などは表面全体にわたるプラズマの均等な分配を導くこと ができ、そしてコーティング条件、特に堆積速度は重要なパラメーターである］ 、（ｅ）エネルギーの最適な使用、並びに容器の外側でのエネルギー損失を回避 すること、例えば、容器の内側及びその外側で異なる圧力を維持することによっ て容器の外部でのプラズマの生成を回避することによる高品質プラズマの創造、 （ｆ）プラスチック表面がプラズマ状態で導入される反応性ガスと反応すること ができるようにするためのプラスチック表面上でのフリーラジカルの創造、［こ のやり方においては、増加したポリマー橋かけ、又は無機の基の包含を、基体ポ リマーそれ自体の表面の上で達成することができる］、（ｇ）プラスチック表面 に化学的に結合された密な無機表面を与える、液体無機物質との反応を可能にす るプラスチック表面上でのフリーラジカルの創造、並びに（ｈ）各々が特定の障 壁目的を有するがそれらは各々無視できる吸収しか持たないほど薄い、数枚の薄 い層の堆積によって主に達成される。 曲げ／伸ばしに対する抵抗性は、（ａ）堆積物が表面に化学的に結合されるよ うに、堆積プロセスの前又はその間のどちらかにおける、フリーラジカルを作り 出すためのプラスチック表面の処理、［これは、基体の特徴に応じた表面活性化 ガスプラズマの正しい選択によって行われる。例えば、アルゴン、酸素、水素及 びこれらのブレンドをこの目的のために使用することができる］、（ｂ）曲げを 許容するターゲットポリマーを与えるモノマーガスの選択、並びに（ｃ）割れ無 しで曲げを可能にするそして狭い断面によって柔軟性を達成する非常に薄いコー ティングに よって主に達成される。 接着は、（ａ）堆積物がプラスチック表面に化学的に結合されるために、上で 述べたような、プラスチック表面の上でのフリーラジカルの創造、（ｂ）別の物 質を堆積させることとは対照して、プラスチック表面の反応を引き起こして、そ の結果その実際の組成を変化させること、並びに（ｃ）表面汚染物を除去するた めの、イオン化されたガス（ガスプラズマ、例えば酸素を使用する、主な処理の 間の又はその前の効果的な表面清掃によって主に達成される。 ｐＨ抵抗性及び内容物に対する不活性さ及び透明性は、（ａ）反応性ガス、不 活性キャリヤーガス、イオン化（プラズマ発生）エネルギー、真空、及びガス流 量の選択を通して堆積される物質の正しい選択、並びに（ｂ）未反応モノマーを 除去しそして表面上の未反応フリーラジカルを飽和するためのガスプラズマによ る後処理によって主に達成される。 上で述べた方法のステップを実施するための装置は、容器を真空室の中に位置 付けるための手段；容器中に反応物ガス又はガスの混合物を供給するための手段 ；真空室の内側の圧力を制御するための手段；容器の内側の圧力を制御するため の手段；その場でコートされるべき容器の表面を清掃し、そしてこの表面を前処 理して、引き続いてその上に堆積されるポリマーコーティングがコーティング材 料と容器材料の間の適切な接着を獲得することを可能にするための手段：並びに 所定のコンスティチェエンシの、そして反応して高い障壁特性を与える能力を有 する反応物ガスを容器中に供給して、前記反応物ガスのプラズマを発生させそし てコートされるべき表面の上に比較的薄いポリマーコーティングを堆積させ、そ してその後で、例えば高いエネルギーのソースを適用すること によって、前記ポリマーコーティングに対して重合後の処理を施すための、そし て前記ポリマーコーティングの堆積に続いてその場で残留モノマー及びその他の ポリマー抽出可能物を排除するための手段を含んで成る。 表面組成を変化させる方法は、（ａ）成形された容器を真空室中に位置付ける ステップ、（ｂ）容器中に反応物ガスを供給するための手段を挿入するステップ 、真空室を排気するステップ、（ｃ）所定のタイプの反応物ガス又はガスの混合 物を容器中に供給するステップ、並びに（ｄ）前記容器の内部表面の表面組成の 変化を引き起こすために前記反応物ガスのプラズマを発生させるステップを含ん で成り、ここで、この反応物ガスは、内部プラスチック表面を不活性／不浸透性 にするために、前記プラスチック内部表面の表面特性の直接の変化を引き起こす タイプのものであるか、又はプラスチック内部表面を活性化してプラスチック表 面と無機物質との反応を可能にするタイプのものである。 後者の方法のステップを実施するための装置は、成形された容器を真空室中に 位置付けるための手段；容器中に反応物ガスを供給するための手段；真空室を排 気するための手段；所定のタイプの反応物ガスを容器中に供給するための手段； 並びに前記容器の内部表面の表面組成の変化を引き起こすために前記反応物ガス のプラズマを発生させるための手段を含み、ここで、この反応物ガスは、内部プ ラスチック表面を不活性／不浸透性にするために、前記プラスチック内部表面の 表面特性の直接の変化を引き起こすタイプのものであるか、又はプラスチック内 部表面を活性化してプラスチック表面と無機物質との反応を可能にするタイプの ものである。 図面の簡単な説明 本発明は、本明細書中で以下に与えられる詳細な説明及び添付図面から一層容 易に理解されるであろうが、これらは例示のためにだけ与えられ、そしてかくし て本発明を限定しない。図面において、 図１は、本発明を広く例示する電気機械略図であり、 図２Ａは、本発明の好ましい態様の中心縦断面図であり、 図２Ｂは、図２Ａ中に示されたガスチューブの変形例の部分断面図であり、 図２Ｃは、容器を回転させることを可能にする図２Ａ中の態様の変形版であり 、 図３は、図１及び２中に示された装置によって実施される一つの方法を示す図 であり、そして 図４は、これらの図中に示された装置によって実施することができるもう一つ の方法を示す図である。 発明の詳細な説明 さて図面を参照して説明すると、図１は、本発明の発明的概念を広く示す。そ こでは、高真空囲い１が、コートされるべき容器２を囲っている。金属ガスパイ プ３又はその他のタイプの導管が、容器２の底中に位置付けられそしてその中に 浸漬していて、そこではそれはガスブレンドシステム４から容器２中にガスを導 く。容器２中に流れ込むガスは、高周波コイル５及び発生機６によって又はマイ クロ波発生機７によってのどちらかで外部的に励起されたガスのブレンドである 。一つの選択肢（図示しない）は、発生機６の一つの末端を金属ガスパイプ３に 接続し、かくしてそれを電極として使用しそしてプラズマと直接接触している一 つ の電極を有することによってプラズマ発生におけるエネルギー損失を減らすこと である。 特に低真空操作のために適用可能である図示しない別の選択肢は、高いＤＣ電 位を加え、そして金属ガスパイプ３と容器２の外側の接地された末端、例えば囲 い１の壁の間の放電を生成させることである。 第一の方法においては、コーティングサイクルの始めに、反応ガスをシステム 中に導入する前に、浄化するプラズマ励起されたガス流れを第一に供給するよう にプログラムされているブレンダー４から、所定のコンスティチェエンシのガス を供給する。ガスブレンドの正しい選択によってそしてガスブレンドを励起して プラズマを発生させることによって、それによって生成されたフリーラジカルが 、反応物ガスを導入する前に容器の内部表面において誘発される。清掃及び表面 活性化の後で、必要な場合には、浄化／表面調整ガスブレンドを、その場でのプ ラズマ補助重合をもたらすガスブレンドに切り替える。コーティングの後処理は 、ブレンダー４からの適切なプラズマ励起された反応物ガス有りで又は無しで電 磁エネルギーの高エネルギーソース６又は７を使用してモノマー及びその他のポ リマー抽出可能物を排除して完成される。 プラズマ補助は、ほこり及びごみのないきれいな表面を確実にし、そして更に また広範囲の重合を可能にして、その結果コーティングポリマーは不活性さのた めに注文して作ることができる。非常に薄いコーティングの使用は、更に、柔軟 性そしてまた、ポリマーが乏しい透明性特性を有する場合でも透明性を可能にす る。熱に敏感なプラスチック容器との使用を可能にするために、本発明はまた、 基体表面温度の受け入れられない上昇なしのコーティングを提供する。 第二の方法においては、容器２中に流れ込むガスブレンドは、表面反応を与え るように選ばれそして、上で述べたように、高周波発生機５によって、又はマイ クロ波発生機７によって、又は放電を引き起こす高いＤＣ電位によってのいずれ かで外部的に励起される。表面反応が、ガス状物質例えば無機ガスのプラスチッ ク表面への引き続く反応及びグラフトのための準備の表面活性化を与えることだ けを意図する場合には、これらの物質を、ブレンドシステム４によってブレンド しそして既に述べた表面活性化段階の後で導入する。その代わりに、活性化され た表面に加えられるべき物質が、例えば金属イオンの場合におけるように、液体 の形である場合には、これらの液体の反応性物質は、慣用の液体充填プロセスに よって後の段階で導入することができる。 容器２の内側は、容器開口をシールするためにもまた作用するキャップ１４を 経由して真空コネクター２０に連結されたチューブによって図示しない制御され た真空ソースに接続されている。容器２の外側は、真空コネクター２２によって 図示しない第二の制御された真空ソースに接続されている。これは、容器２の内 側に付与される真空とは異なるそしてそれとは独立した真空を囲い１内に付与す ることを可能にし、そしてかくしてプラズマ製造条件の適切な調節を可能にする 。 上で述べそして図１中に示した装置は、応力下での最適な完全性のそして理想 的な不活性さ及び障壁特性を有するポリマーコーティングを供給する目的で以下 の条件を与える能力を有する：（１）プラズマ励起されたガスを使用して容器の 内部表面を予備清掃することによるコーティングの完全性、（２）それによって コーティングが曲げ、伸ばし、ぎざぎざを付けることなどに耐えることを可能に する、プラズマ励起された ガスを使用してフリーラジカルを製造するために容器表面を前処理することによ るコーティング接着、（３）通常のコーティング用途における可能なポリマーの 範囲を限定する、ポリマーを再溶融する必要性を回避するコーティングのその場 での重合。再溶融を回避することはまた、解重合副生成物、そしてかくして潜在 的な抽出可能物を回避し、それ故不活性さを改善する、（４）励起ソース又はプ ラズマ励起された反応性ガスのどちらかを使用する後処理によるその場での遊離 モノマー排除、（５）各々のコーティング相のために容器内側及び外側圧力を別 々に制御しそしてガスブレンド及び励起条件を別々に制御し、その結果上で言及 した関数の各々のために最善の条件を与えること、（６）それによって柔軟性、 透明性及び抽出可能物の排除を促進する非常に薄いコーティング、例えば２５〜 １５００ｎｍ、（７）ガス、真空及びエネルギー入力の正しい選択を通して可能 にされる、重合条件の広い選択及び広範囲の生成するポリマー、並びに（８）真 空、ガス流量及びエネルギー入力の条件の正しい選択によって基体表面の受け入 れられない加熱を回避し、かくして熱に敏感な容器、例えば配向されたＰＥＴの ための使用を可能にすること。 また、この装置は、直接に表面反応によって、又は引き続く表面反応を可能に する表面活性化によってのどちらかによってプラスチック又はプラスチックでコ ートされた容器の内部表面を変える目的で、（１）ガス、真空及びエネルギー入 力の正しい選択を通して、広範囲の表面反応を可能にする能力、（２）その表面 温度及び一つの表面温度を制御して、その結果その上昇が、あるとしても、熱に 敏感な配向された容器、例えばＰＥＴによって受け入れられるものに限定する能 力、並びに（３）任 意のプラスチック及び、容器を成形した後で任意の容器のために使用することが でき、そして容器成形機械とは無関係な方法を提供する能力を有する。 さて図２Ａを参照して説明すると、真空室１の一層の詳細がそこに示されてい るが、真空室１は、付加的に、容器エレベーター１０、ばね１２によって取り付 けられている真空スリーブ１１、滑りシールリング１５、ゴムシールリング１６ 、及び真空スリーブヘッド１３を含む。 容器２は、その進行が容器開口をシールするシールリング１４によって停止さ れるまでエレベーター１０によって上向きに押されるのに適している。容器２は 環状滑りガイド２５によって中心合わせされそしてガイドされる。真空スリーブ １１のばね荷重された組立体はキャップ１７によって締め付けられるが、キャッ プ１７はまたばね１２を予備圧縮しそして真空スリーブヘッド１３に接続する。 一本以上のピン２６は、滑りボトルガイド２５が所定の場所に留まることを確実 にする。真空スリーブヘッド１３は、ガスチューブ３を支持するブラケット２７ に接続されている。 加えて、ブラケット２７は、容器２外部への真空ソースのための分配器パイプ ２２、及び容器２内部への真空ソースのための分配器パイプ２０を有する。これ らの要素は、それぞれ制御弁２３及び２１を経由して接続されている。制御弁２ ３及び２１は、容器２の開口がシール１４に対してシールするとすぐにシーケン ス制御器２４によって真空を付与し、そして容器２をデバイスから取り外して良 い時には真空を解放することを可能にする。ブラケット２７はまた、シーケンス 制御器２４に接続されそしてそれによって制御される開閉弁１９を経由してガス ブレンダー ４からガスパイプ３に連結するガス分配器１８を有する。 図示しない機械カムと接続されているシーケンス制御器２４は、機械タイミン グ装置に機械的に接続されている。それはまた、プラズマ発生機６又は７の切り 替えをシーケンス制御する。浸漬チューブ３は、望ましい時には、容器２の側部 へのガスの改善された分配を可能にするために、図２Ｂ中に示したようにマント ３ａにぴたりとはめ込まれるように構成することができる。 図２Ｃは、図２Ａによって示されたが、今度は容器２を回転させる付加的な設 備を有するコーティングデバイスを描写する。容器２は、その中に図示しない永 久磁石が埋め込まれている、そして電磁石３６によって発生される外部電磁場に よって回転するようにされる、自由に回転するスチールのプラットホーム３５の 上にある。容器２のトップにおいては、シールリング１４が、くぼみ３８及び一 対のシールリング３９内で自由に回転する、回転自在なスリーブ３７の上に装着 されている。 図３は、図２Ａ中に示された装置の操作の一つの方法を描写する。示された装 置は、良く知られた“回転木馬（ｃａｒｏｕｓｅｌ）”は回転タイプのシステム であり、そして各々が真空スリーブ１１及び真空スリーブヘッド１３を含む、ス テーションＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに位置付けられた少なくとも四つのコーティングセ ル１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄから成る。 ステーションＡにおいては、押し具３０又はその他の類似のデバイスが、容器 ２をエレベーター１０の上に運ぶが、そこでは容器２は、次に、真空スリーブ１ １及びスリーブヘッド１３によって形成された室の中に押し上げられる。ステー ションＢ及びＣにおいては、シーケンス制御器 ２４が、排気弁２１及び２３、ガス注入弁１９及びプラズマ発生手段７又は望ま しい時には、図１中に示された手段６を、コーティングサイクルのために適切な 順序で作動させる。ステーションＤにおいては、エレベーター１０が後退しそし て容器２が追い出される。上で述べたような回転する“回転木馬”タイプの機械 における、又はレーンにおける、又は他の適切な手段による容器取り扱いの詳細 は、本発明にとって付随的でありそして所望のように遂行することができる。 容器２のためのある種のコーティングの選択肢は数個の層及びコーティング操 作を含む可能性があるので、それらを図３によって示された回転する“回転木馬 ”タイプの機械で実施することは実用的ではないであろう。図４は、多重容器の コーティング時間及びコーティング操作を同時に遂行することができる別の態様 を図示する。 示されたように、容器２をコンベアーベルト４０によって輸送する。次に、一 列の容器２をグリッパー４１によって掴みそして処理用器４２中に置くが、そこ ではそれらは処理用器４２中のパーティションの形によってしっかりと位置付け られる。示された態様においては、押し具４３が処理用器４２を処理ヘッド４４ まで持ち上げ、そして処理ヘッド４４は処理用器４２のトップを掴みそしてしっ かりとシールする。処理ヘッド４４は、多重の図３によって示されたすべてのコ ーティング設備、特に多重のガス分配器１８、真空分配パイプ２０及び２２を含 む。 処理用器４２中の各々の個々の容器は、図２Ａによって述べられたやり方によ って回転させることができる。コーティング処理の後で、コーティングヘッド４ ４は別の位置に動き、そこでそれは処理用器４２を解放し、そこでそれはは押し 具４５によって降ろし位置に戻される。次に、 容器２はグリッパー４６によって仕上げ商品コンベアーベルト４７の上に降ろさ れる。空の処理用器４２が今度は押し具４８によって戻され、グリッパー４１か ら新しい積み荷の容器２を受け取る。 製造の必要性に従って複数の処理用器４２及び処理ヘッド４４が存在し、そし て示されたように、処理用器４２を処理ヘッド４４まで持ち上げることによって 、又は処理用器４２を水平に一以上の処理位置に運びそして一以上の処理ヘッド ４４を処理用器４２まで低下させることによってのどちらかで、サイクルを運転 することができる。 容器又は処理用器の取り扱いの詳細は、それが図３中に示されたような“回転 木馬”タイプの駆動機構においてであれ、又は図４中に示されたような線状デバ イスにおいてであれ、当該技術の現状の技術であり、そしてそれ故本発明にとっ ては付随的である。本発明は、図３及び図４によって図示されるような原理を示 すことだけを意図する。これらは、述べられた高品質コーティング基準を生み出 すために必要とされるコーティングパラメーターの柔軟性を与えながら、高速度 で実用的な手段によって容器を処理することを可能にするために必須である。 かくして現在は本発明の好ましい態様であると考えられるものを示しそして説 明してきたが、添付の請求の範囲中に述べられたような本発明の精神及び範囲内 に入るすべての改造、変更及び変化は本発明中に含まれると意味されることを記 さなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 16/50 0334−3Ｅ Ｂ６５Ｄ 1/00 Ｂ 【要約の続き】 堆積に続いてその場で残留モノマー及びその他のポリマ ー抽出可能物を排除するために前記ポリマーコーティン グに対して重合後の処理を施すことを含む。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． （ａ）容器を囲いの中に位置付けるステップ、 （ｂ）容器中に反応物ガスを供給するための手段を挿入するステップ、 （ｃ）囲いの内側及び容器の内側の圧力を選択的に制御するステップ、 （ｄ）その場でコートされるべき容器の表面を清掃するステップ、 （ｅ）コートされるべき表面を前処理して、引き続いてその上に堆積されるポ リマーコーティングがコーティング材料と容器材料の間の適切な接着を獲得する ことを可能にするステップ、 （ｆ）所定のコンスティチェエンシのそして障壁特性を有する反応物ガスを容 器中に供給するステップ、 （ｇ）前記反応物ガスのプラズマを発生させそしてコートされるべき表面の上 に比較的薄いポリマーコーティングを堆積させるステップ、並びに （ｈ）前記ポリマーコーティングの堆積に続いてその場で残留モノマー及びそ の他のポリマー抽出可能物を排除するために前記ポリマーコーティングに対して 重合後の処理を施すステップ を含んで成る、容器表面温度の望ましくない上昇なしで容器の表面の上にポリマ ーコーティングを生成させる方法。 ２． 前記清掃ステップ（ｄ）が、所定のコンスティチェエンシのそして清掃特 性を有する反応物ガスを前記容器中に供給すること、及びそのプラズマを発生さ せることを含んで成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３． 前記前処理ステップ（ｅ）が、所定のコンスティチェエンシのそして表面 活性化特性を有する反応物ガスを前記容器中に供給すること、 及びそのプラズマを発生させてコートされるべき表面へのコーティングの接着を 増進させるためにフリーラジカルを生成させることを含んで成る、請求の範囲第 １項に記載の方法。 ４． プラズマを発生させる前記ステップ（ｇ）が、マイクロ波の、比較的高周 波数のＡＣエネルギー又はＤＣ放電の使用を含む、請求の範囲第１項に記載の方 法。 ５． 前記重合後の処理ステップ（ｈ）が、比較的高いエネルギーのソースから 前記ポリマーコーティングに電磁エネルギーを付与することを含んで成る、請求 の範囲第１項に記載の方法。 ６． 前記重合後の処理ステップ（ｈ）が、所定のコンスティチェエンシの反応 物ガスを前記容器中に供給すること及びプラズマを発生させることを含んで成る 、請求の範囲第１項に記載の方法。 ７． 前記堆積ステップ（ｇ）が、それによって透明性、柔軟性並びに残留モノ マー及びポリマー抽出可能物の排除の比較的な容易性が与えられる、２５ｎｍ〜 １５００ｎｍの範囲の厚さを有するポリマーコーティングを堆積させることを含 んで成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 ８． 前記のコートされるべき表面が前記容器の内側表面から成る、請求の範囲 第１項に記載の方法。 ９． 前記容器がプラスチック容器から成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 １０． 前記容器が狭い口のプラスチック容器から成る、請求の範囲第１項に記 載の方法。 １１． 前記容器がポリエチレンテレフタレートから成形された狭い口の容器か ら成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 １２． （ａ）容器を真空室の中に位置付けるステップ、 （ｂ）容器中に反応物ガスを供給するための手段を挿入するステップ、 （ｃ）真空室の内側及び容器の内側の圧力を選択的に制御するステップ、 （ｄ）所定のコンスティチェエンシのそして清掃特性を有する反応物ガスを前 記容器中に供給しそしてそのプラズマを発生させることによって、その場でコー トされるべき容器の表面を清掃するステップ、 （ｅ）所定のコンスティチェエンシのそして表面活性化特性を有する反応物ガ スを前記容器中に供給し、そしてそのプラズマを発生させてコートされるべき表 面と容器の間のコーティングの接着を増進させるためにフリーラジカルを生成さ せることによって、コートされるべき表面を前処理するステップ、 （ｆ）所定のコンスティチェエンシのそして障壁特性を有する反応物ガスを容 器中に供給するステップ、 （ｇ）障壁特性を有する前記反応物ガスのプラズマを発生させそしてコートさ れるべき表面の上に比較的薄いポリマーコーティングを堆積させるステップ、並 びに （ｈ）比較的高いエネルギーのソースから前記ポリマーコーティングに電磁エ ネルギーを付与するか又は所定のコンスティチェエンシの反応物ガスを前記容器 中に供給しそしてそのプラズマを発生させることによって、前記ポリマーコーテ ィングの堆積に続いてその場で残留モノマー及びその他のポリマー抽出可能物を 排除するために前記ポリマーコーティングに対して重合後の処理を施すステップ を含んで成る、容器表面温度の望ましくない上昇なしで容器の表面の上 にポリマーコーティングを生成させる方法。 １３． （ａ）容器を囲いの中に位置付けるための手段、 （ｂ）容器中に反応物ガスを供給するための手段、 （ｃ）囲いの内側の圧力を制御するための手段、及び （ｄ）容器の内側の圧力を制御するための手段、 （ｅ）その場でコートされるべき容器の表面を清掃するための手段、 （ｆ）コートされるべき表面を前処理して、引き続いてその上に堆積されるポ リマーコーティングがコーティング材料と容器材料の間の適切な接着を獲得する ことを可能にするための手段、 （ｇ）所定のコンスティチェエンシのそして障 壁特性を有する反応物ガスを容器中に供給するための手段、 （ｈ）障壁特性を有する前記反応物ガスのプラズマを発生させそしてコートさ れるべき表面の上に比較的薄いポリマーコーティングを堆積させるための手段、 並びに （ｉ）前記ポリマーコーティングの堆積に続いてその場で残留モノマー及びそ の他のポリマー抽出可能物を排除するために前記ポリマーコーティングに対して 重合後の処理を施すための手段 を含んで成る、容器表面温度の望ましくない上昇なしで容器の表面の上にポリマ ーコーティングを生成させるシステム。 １４． 前記囲いが真空室から成る、請求の範囲第１３項に記載のシステム。 １５． 清掃のための前記手段が、所定のコンスティチェエンシのそして清掃特 性を有する反応物ガスを前記容器中に供給するための手段、及びそのプラズマを 発生させるための手段を含んで成る、請求の範囲第１ ３項に記載のシステム。 １６． 前処理のための前記手段が、所定のコンスティチェエンシのそして表面 活性化特性を有する反応物ガスを前記容器中に供給するための手段、及びそのプ ラズマを発生させてコートされるべき表面へのコーティングの接着を増進させる ためにフリーラジカルを生成させるための手段を含んで成る、請求の範囲第１３ 項に記載のシステム。 １７． 前記重合後の処理手段が、比較的高いエネルギーのソースから前記ポリ マーコーティングに電磁エネルギーを付与するための手段を含んで成る、請求の 範囲第１３項に記載のシステム。 １８． 前記重合後の処理手段が、所定のコンスティチェエンシの反応物ガスを 前記容器中に供給するための手段及びプラズマを発生させるための手段を含んで 成る、請求の範囲第１３項に記載のシステム。 １９． 前記堆積手段が、それによって透明性、柔軟性並びに残留モノマー及び ポリマー抽出可能物の排除の比較的な容易性が与えられる、２５ｎｍ〜１５００ ｎｍの範囲の厚さを有するポリマーコーティングを堆積させるための手段を含ん で成る、請求の範囲第１３項に記載のシステム。 ２０． 前記のコートされるべき表面が前記容器の内側表面から成る、請求の範 囲第１３項に記載のシステム。 ２１． 前記容器が狭い口のプラスチック容器から成る、請求の範囲第１３項に 記載のシステム。 ２２． （ａ）真空室、 （ｂ）容器を真空室へそしてそこから輸送するための手段、 （ｃ）真空室の内側及び容器の内側の圧力を選択的に制御するための 手段、 （ｄ）所定のコンスティチェエンシのそして清掃特性を有する第一反応物ガス を前記容器中に供給するための手段を含んで成る、コートされるべき容器の表面 をその場で清掃するための手段、 （ｅ）前記第一反応物ガスのプラズマを発生させるための手段、 （ｆ）所定のコンスティチェエンシのそして表面活性化特性を有する第二反応 物ガスを前記容器中に供給し、そしてコートされるべき表面と容器の間のコーテ ィングの接着を増進させるためのフリーラジカルを生成させるためにそのプラズ マを発生させるための手段を含んで成る、コートされるべき表面を前処理するた めの手段、 （ｇ）所定のコンスティチェエンシのそして障壁特性を有する第三反応物ガス を容器中に供給するための手段、 （ｈ）前記第三反応物ガスのプラズマを発生させそしてコートされるベき表面 の上に比較的薄いポリマーコーティングを堆積させるための手段、並びに （ｉ）比較的高いエネルギーのソースから前記ポリマーコーティングに電磁エ ネルギーを付与するための手段又は所定のコンスティチェエンシの第四反応物ガ スを前記容器中に供給しそしてそのプラズマを発生させるための手段を含んで成 る、前記ポリマーコーティングの堆積に続いてその場で残留モノマー及びその他 のポリマー抽出可能物を排除するために前記ポリマーコーティングに対して重合 後の処理を施すための手段を含んで成る、プラスチックの飲料容器の表面の上に ポリマーコーティングを生成させるためのシステム。 ２３． （ａ）成形された容器を真空室中に位置付けるステップ、 （ｂ）容器中に反応物ガスを供給するための手段を挿入するステップ、 （ｃ）真空室を排気するステップ、 （ｄ）所定のタイプの反応物ガスを容器中に供給するステップ、並びに （ｅ）前記容器の内部表面の表面組成の変化を引き起こすために前記反応物ガ スのプラズマを発生させるステップ を含んで成る、容器表面温度の望ましくない上昇なしで、プラスチック内部表面 を有する容器の不活性／不浸透性内部表面を生成させる方法。 ２４． 前記反応物ガスが、前記プラスチック内部表面の表面特性の直接の変化 を引き起こしその結果前記表面を不活性／不浸透性にするタイプのものである、 請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２５． 前記反応物ガスが、プラスチック内部表面を活性化してプラスチック表 面と無機物質との反応を可能にしその結果内部プラスチック表面を不活性／不浸 透性にするタイプのものである、請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２６． 所定の無機物質を容器の内部表面に導入するステップを付加的に含む、 請求の範囲第２５項に記載の方法。 ２７． 金属イオンの溶液を容器の内部表面に導入するステップを付加的に含む 、請求の範囲第２５項に記載の方法。 ２８． （ａ）真空室、 （ｂ）成形された容器を前記真空室へそしてそこから輸送するための手段、 （ｃ）真空室中の圧力又は真空を制御するための手段、 （ｄ）所定のタイプの反応物ガスを容器中に供給するための手段、並びに （ｅ）前記容器の内部表面の表面組成の変化を引き起こすために前記反応物ガ スのプラズマを発生させるための手段 を含んで成る、容器表面温度の望ましくない上昇なしで、プラスチック内部表面 を有する容器の不活性／不浸透性内部表面を生成させるためのシステム。 ２９． 前記反応物ガスが、前記プラスチック内部表面の表面特性の直接の変化 を引き起こしその結果前記表面を不活性／不浸透性にするガスを含んで成る、請 求の範囲第２８項に記載のシステム。 ３０． 前記反応物ガスが、プラスチック内部表面を活性化してプラスチック表 面と無機物質との反応を可能にしその結果内部プラスチック表面を不活性／不浸 透性にするためのガスを含んで成る、請求の範囲第２８項に記載のシステム。 ３１． 前記ガスが所定の無機物質を含む、請求の範囲第３０項に記載のシステ ム。