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JP2000008161A - Film producing device - Google Patents

Film producing device

Info

Publication number
JP2000008161A
JP2000008161A JP10175122A JP17512298A JP2000008161A JP 2000008161 A JP2000008161 A JP 2000008161A JP 10175122 A JP10175122 A JP 10175122A JP 17512298 A JP17512298 A JP 17512298A JP 2000008161 A JP2000008161 A JP 2000008161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
plasma
roll
aluminum
vapor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10175122A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoji Nakano
要治 中野
Toshiro Kobayashi
敏郎 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP10175122A priority Critical patent/JP2000008161A/en
Publication of JP2000008161A publication Critical patent/JP2000008161A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film producing device for food packing capable of inexpensively producing a film for food packing provided with excellent properties in large quantities. SOLUTION: This device is approximately composed of a carrying system composed of plural rolls (1, 5 and 9) including a a vapor depositing roll 5, a vacuum tank, a crucible, a gaseous oxygen nozzle 10 and a plasma generating means. Into the space between the vapor depositing roll 5 and the crucible, microwaves oscillated from a microwave oscillator 12 are introduced, and gaseous oxygen fed from the gaseous oxygen nozzle 10 is made in a plasma state. Aluminum evaporated from the crucible is brought to react with this oxygen plasma and is vapor-deposited as aluminum oxide onto a plastic film 2 on the vapor depositing roll 5 Moreover, high-frequency voltage is applied to the vapor depositing roll 5, and energy is given to electrons and ions in the plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化アルミニウム
等を表面に蒸着させることによって、外気に対して高い
遮蔽性能等を備えたフィルムを製造するフィルム製造装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film manufacturing apparatus for manufacturing a film having high shielding performance against the outside air by depositing aluminum oxide or the like on the surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のフィルム製造装置としては、図2
及び図3に示されているようなものが提案されている。
これらは一般的に、図2が連続式の、図3がバッチ式
の、フィルム製造装置とそれぞれ呼ばれている。いずれ
にしても、基材であるプラスチックフィルム2を、蒸着
ロール5を含む複数のロール(払い出しロール1、巻き
取りロール9等)によって構成された搬送系中を搬送さ
せながら、蒸発源6から飛散させたアルミニウム等の蒸
気を前記フィルム上に蒸着させていく装置となってい
る。なお、蒸発源6の具体的な形態としては、誘導加熱
るつぼが広く利用される他、電子ビームを加熱源として
利用するもの、プラズマCVD法を応用するもの等が提
案されている。
2. Description of the Related Art FIG.
And what is shown in FIG. 3 is proposed.
These are generally referred to as continuous-type and FIG. 3 batch-type film manufacturing apparatuses, respectively. In any case, the plastic film 2 as the base material is scattered from the evaporation source 6 while being transported through a transport system constituted by a plurality of rolls including the vapor deposition roll 5 (the payout roll 1, the take-up roll 9, and the like). This is an apparatus for depositing vapor of aluminum or the like on the film. In addition, as a specific form of the evaporation source 6, an induction heating crucible is widely used, a method using an electron beam as a heating source, a method using a plasma CVD method, and the like have been proposed.

【0003】ところで、フィルムの具体的用途としては
食品包装用フィルムがその一例として挙げられる。この
食品包装用フィルムにおいては、包装される食品の腐食
を防止するため、外気に対する高い遮蔽性が要求され
る。上記したアルミニウム蒸着フィルムは、酸素透過度
1cc/cm2・day、水蒸気透過度0.5cc/cm2・dayという優れ
たガスバリア性能を備えている。また、食品包装用フィ
ルムとして使用される蒸着フィルムは上記アルミニウム
蒸着フィルムに限られず、例えば、電子レンジにおける
使用が可能であって、透明であるという性質を備えた酸
化アルミニウム蒸着フィルム等も提供されている。
[0003] As a specific application of the film, a film for food packaging is mentioned as an example. In this food packaging film, a high shielding property against the outside air is required in order to prevent corrosion of the packaged food. Aluminum-deposited film as described above, the oxygen permeability of 1cc / cm 2 · day, has excellent gas barrier properties of water vapor permeability of 0.5cc / cm 2 · day. Further, the vapor deposition film used as a food packaging film is not limited to the aluminum vapor deposition film, for example, it can be used in a microwave oven, and an aluminum oxide vapor deposition film having a property of being transparent is also provided. I have.

【0004】酸化アルミニウム蒸着フィルムにおける上
記各性質、すなわち電子レンジでの使用可能性、透明で
ある等の性質は、アルミニウム蒸着フィルムには備えら
れていないことから、食品包装用フィルムとしてのニー
ズは大きいものとなっている。しかし、上記酸化アルミ
ニウム蒸着フィルムは、ガスバリア性がアルミニウム蒸
着フィルムよりも劣ること、そして、製造コストが高い
こと等からあまり普及はしていない。
[0004] The above properties of the aluminum oxide deposited film, that is, properties such as availability in a microwave oven and transparency, are not provided in the aluminum deposited film, and thus there is a great need for a film for food packaging. It has become something. However, the aluminum oxide vapor-deposited film has not been widely used because of its inferior gas barrier properties to aluminum vapor-deposited film and high production cost.

【0005】この酸化アルミニウム蒸着フィルムの製造
方法としては、酸化アルミニウムを蒸発材料として直接
に使用する、又は、アルミニウムを蒸発させると共に蒸
着室に酸素ガスを導入しこれらを反応させたものをフィ
ルム上に蒸着する、等の方法が考えられている。後者の
手段をとるフィルム製造装置は、さきに説明した図3に
おいて示されており、符号10が酸素ガスを導入するた
めの酸素ノズルである。なお、この酸素ガスノズル10
は、図2の連続式の装置に備えてももちろんよい。この
方法により製造された酸化アルミニウム蒸着フィルム
は、通常、ガスバリア性が5cc/cm2・day程度となってい
る。
[0005] As a method for producing this aluminum oxide vapor-deposited film, aluminum oxide is directly used as an evaporating material, or a film obtained by evaporating aluminum and introducing oxygen gas into a vapor deposition chamber and reacting them is deposited on the film. Methods such as vapor deposition have been considered. A film manufacturing apparatus employing the latter means is shown in FIG. 3 described above, and reference numeral 10 denotes an oxygen nozzle for introducing oxygen gas. The oxygen gas nozzle 10
May be provided in the continuous apparatus of FIG. The aluminum oxide vapor-deposited film produced by this method usually has a gas barrier property of about 5 cc / cm 2 · day.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】酸化アルミニウム蒸着
フィルムのガスバリア性の向上をさらに図るためには、
圧力勾配型プラズマガンを用いて、アルミニウム蒸発源
と蒸着ドラムとの間に酸素プラズマを発生させる方法が
採られている。これにより、アルミニウムと酸素の反応
を促進させることによって、供給酸素量を減少させて余
剰酸素が膜中へと混入して欠陥となるのを予防したり、
また酸素ガス、アルミニウム蒸気が励起し被膜表面で拡
散して緻密な蒸着膜を得る等の効果が期待できる。この
製造装置の一例が図5に示されており、図中符号21が
前記圧力勾配型プラズマガンである。
In order to further improve the gas barrier properties of the deposited aluminum oxide film,
A method of generating oxygen plasma between an aluminum evaporation source and a deposition drum using a pressure gradient plasma gun has been adopted. Thereby, by promoting the reaction between aluminum and oxygen, it is possible to reduce the amount of supplied oxygen and prevent excess oxygen from being mixed into the film and becoming a defect,
Further, it is expected that oxygen gas and aluminum vapor are excited and diffused on the film surface to obtain a dense vapor-deposited film. One example of this manufacturing apparatus is shown in FIG. 5, and reference numeral 21 in the figure is the pressure gradient plasma gun.

【0007】しかし、このプラズマガン21を用いた酸
化アルミニウム製造装置は、プラズマガン21とアノー
ド16(図5参照)間で電子を輸送する放電を行うた
め、長時間運転をすると、前記アノード16に絶縁体で
ある酸化アルミニウムが付着していき、放電が不安定と
なる欠点をもっていた。したがって、この場合、3時間
以上の連続運転ができずに大量生産が困難となり、酸化
アルミニウム蒸着フィルムの価格を押し上げる要因とな
っていた。
However, the apparatus for producing aluminum oxide using the plasma gun 21 performs discharge for transporting electrons between the plasma gun 21 and the anode 16 (see FIG. 5). There was a disadvantage that aluminum oxide as an insulator adhered and the discharge became unstable. Therefore, in this case, continuous operation for three hours or more cannot be performed, and mass production is difficult, which has been a factor that increases the price of the aluminum oxide vapor-deposited film.

【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、優れた性質を備えた食品
包装用フィルムを、安価に、かつ大量に生産することを
可能とするフィルム製造装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to manufacture a film for food packaging having excellent properties at low cost and in large quantities. It is to provide a device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために以下の手段をとった。すなわち、請求項
1記載のフィルム製造装置は、蒸着ロールを含む複数の
ロールから構成されたフィルム搬送系と、前記蒸着ロー
ル上のフィルムに対して物質の蒸着処理を実施するた
め、該物質を溶融・蒸発させる蒸発源と、前記蒸着ロー
ルと前記蒸発源との間の空間に酸素ガスを供給する酸素
供給手段と、前記空間にマイクロ波を導入することによ
って前記酸素ガスをプラズマ状態とするプラズマ発生手
段とを備えていることを特徴とするものである。
The present invention employs the following means in order to solve the above-mentioned problems. That is, the film manufacturing apparatus according to claim 1 melts the material in order to perform a material vapor deposition process on a film transport system including a plurality of rolls including a vapor deposition roll and a film on the vapor deposition roll. An evaporation source to evaporate, oxygen supply means for supplying oxygen gas to a space between the evaporation roll and the evaporation source, and plasma generation for converting the oxygen gas into a plasma state by introducing microwaves into the space. Means.

【0010】これによれば、フィルム上に物質が蒸着さ
れる際には、当該フィルムと蒸発源との間の空間に、酸
素ガスが供給されるととともに、この酸素ガスはマイク
ロ波によってプラズマ状態とされることになる。したが
って、フィルム上には物質に関した酸化物の蒸着膜が形
成されることになる。また、プラズマ発生手段が、マイ
クロ波を利用していることにより、従来使用されていた
プラズマガンの電子輸送により放電を生じさせる原理と
は異なって、前記空間における電子の振動を生じさせる
ことによって放電が得られるようになっている。
According to this, when a substance is deposited on a film, oxygen gas is supplied to a space between the film and the evaporation source, and the oxygen gas is converted into a plasma state by microwaves. It will be. Therefore, a deposited film of an oxide related to the substance is formed on the film. In addition, unlike the principle of generating a discharge by electron transport of a plasma gun, which has been conventionally used, the plasma generating means uses a microwave to generate a discharge by generating an electron vibration in the space. Is obtained.

【0011】また、請求項2記載のフィルム製造装置
は、前記物質をアルミニウムとし、前記酸素ガスの供給
量を前記アルミニウムの酸化当量の1.0〜1.2倍と設定す
ることを特徴とするものである。
Further, the film manufacturing apparatus according to the present invention is characterized in that the substance is aluminum and the supply amount of the oxygen gas is set to 1.0 to 1.2 times the oxidation equivalent of the aluminum.

【0012】これによれば、前記フィルム上に形成され
る蒸着膜は、酸化アルミニウムとなる。また、前記酸素
ガスの供給量がアルミニウムの酸化当量の1.0〜1.2倍と
設定することにより、製造される酸化アルミニウム蒸着
フィルムの透明性を確保することが可能となる。
According to this, the deposited film formed on the film becomes aluminum oxide. Further, by setting the supply amount of the oxygen gas to be 1.0 to 1.2 times the oxidation equivalent of aluminum, it is possible to ensure the transparency of the manufactured aluminum oxide vapor-deposited film.

【0013】さらに、請求項3記載のフィルム製造装置
は、前記プラズマ発生手段が、前記マイクロ波を発振す
るマイクロ波発振器と、導波管により該マイクロ波発振
器と接続されその長手方向の中心周りに磁場を生成可能
な集束コイルとを備えていることを特徴とする。
Further, in the film manufacturing apparatus according to a third aspect, the plasma generating means is connected to the microwave oscillator oscillating the microwave by a waveguide and is connected to the microwave oscillator around a longitudinal center thereof. A focusing coil capable of generating a magnetic field.

【0014】これによれば、マイクロ波放電プラズマ
が、集束コイルの作る磁場によって閉じこめられること
になる。なお、その磁束密度を電子がマイクロ波によっ
てサイクロトロン共鳴する値以上に設定する場合には、
前記プラズマの密度を上昇させることが可能であること
が推測される。
According to this, the microwave discharge plasma is confined by the magnetic field generated by the focusing coil. If the magnetic flux density is set to a value higher than the value at which electrons undergo cyclotron resonance by microwaves,
It is presumed that it is possible to increase the density of the plasma.

【0015】加えて、請求項4記載のフィルム製造装置
は、前記蒸着ロールに対して高周波電圧を印可すること
を特徴とする。
In addition, the film manufacturing apparatus according to a fourth aspect is characterized in that a high frequency voltage is applied to the vapor deposition roll.

【0016】これによれば、前記酸素ガスのプラズマ中
における電子及びイオンが、蒸着ロールに対して印可さ
れた高周波電圧によりエネルギを与えられることにな
る。したがって、蒸着される各種粒子を高エネルギ状態
とする作用を生む。
According to this, the electrons and ions in the oxygen gas plasma are energized by the high-frequency voltage applied to the deposition roll. Therefore, an effect of bringing various particles to be deposited into a high energy state is produced.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態に
ついて、図を参照して説明する。図1は、食品包装用フ
ィルム製造装置(以下フィルム製造装置と略す)の構成
を示す説明図である。図からわかるように、本実施形態
におけるフィルム製造装置は、連続式の形式をっとてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a food packaging film manufacturing apparatus (hereinafter abbreviated as a film manufacturing apparatus). As can be seen from the figure, the film manufacturing apparatus in the present embodiment is of a continuous type.

【0018】払い出しロール1は、蒸着を行おうとする
プラスチックフィルム(フィルム)2をリール状に蓄え
ているものである。この払い出しロール1から繰り出さ
れたプラスチックフィルム2は、複数のシールロール3
を通過して真空槽4内に導入される。そして、プラスチ
ックフィルム2は真空槽4内に設置された蒸着ロール5
を通過するが、この蒸着ロール5上ではプラスチックフ
ィルム2に対して酸化アルミニウム膜が蒸着される。な
お、このことに関しては後に詳述する。酸化アルミニウ
ムが蒸着された蒸着フィルム8は、真空槽4から排出さ
れ再びシールロール3を通過して巻き取りロール9に達
する。
The payout roll 1 stores a plastic film (film) 2 to be vapor-deposited in a reel shape. The plastic film 2 unwound from the payout roll 1 includes a plurality of seal rolls 3.
And is introduced into the vacuum chamber 4. Then, the plastic film 2 is deposited on a deposition roll 5 installed in a vacuum chamber 4.
, The aluminum oxide film is deposited on the plastic film 2 on the deposition roll 5. This will be described in detail later. The vapor-deposited film 8 on which aluminum oxide is vapor-deposited is discharged from the vacuum chamber 4, passes through the seal roll 3 again, and reaches the winding roll 9.

【0019】上記各機器のうち、払い出しロール1、シ
ールロール3、巻き取りロール9は、装置台座D上に設
置されている。さらにシールロール3は、塔状形態で縦
置きに複数のロールを並べたものとなっており、真空槽
4内部を真空雰囲気に保つために設けられているもので
ある。真空槽4は、この塔状に組み上げられたシールロ
ール3の下方、かつ装置台座Dの下方に配置されてい
る。
The payout roll 1, the seal roll 3, and the take-up roll 9 are installed on the apparatus pedestal D. Further, the seal roll 3 has a plurality of rolls arranged vertically in a tower form, and is provided to keep the inside of the vacuum tank 4 in a vacuum atmosphere. The vacuum chamber 4 is disposed below the seal roll 3 assembled in a tower shape and below the apparatus base D.

【0020】また、蒸着ロール5には温度制御機構、及
び高周波電圧を印可する電源がそれぞれ接続されてい
る。なお、これらは図1には図示されていない。蒸着ロ
ール5表面は前記冷却機構によって適度な温度に保たれ
るとともに、高周波電圧が印可されることにより、後に
説明する酸素プラズマ中の電子及びイオンにエネルギを
与える作用を生むことになる。
Further, a temperature control mechanism and a power supply for applying a high-frequency voltage are connected to the evaporation roll 5 respectively. These are not shown in FIG. The surface of the vapor deposition roll 5 is maintained at an appropriate temperature by the cooling mechanism and, when a high-frequency voltage is applied, acts to give energy to electrons and ions in oxygen plasma described later.

【0021】さらに、各ロール1、3、5、9間には、
複数のテンションロールが配置されており、プラスチッ
クフィルム2あるいは蒸着フィルム8に対して適度な張
力を与えるようになっている。なお、ここで説明した、
払い出しロール1、シールロール3、蒸着ロール5、及
び巻き取りロール9は、本実施形態におけるフィルム製
造装置のフィルム搬送系を構成するものである。
Further, between each of the rolls 1, 3, 5, and 9,
A plurality of tension rolls are arranged to apply an appropriate tension to the plastic film 2 or the vapor deposition film 8. In addition, as explained here,
The payout roll 1, the seal roll 3, the vapor deposition roll 5, and the take-up roll 9 constitute a film transport system of the film manufacturing apparatus in the present embodiment.

【0022】真空槽4には適当な真空排気ポンプ系が接
続されており、これによってその内部を所望の真空度に
設定することが可能となっている。真空排気ポンプ系
は、例えば、ロータリポンプ、ディフージョンポンプ、
あるいはこれらを組み合わせたもの等として構成されて
いるが、本発明は特にこの真空排気ポンプ系の構成を限
定するものではない。
A suitable evacuation pump system is connected to the vacuum chamber 4 so that the inside thereof can be set to a desired degree of vacuum. The evacuation pump system is, for example, a rotary pump, a diffusion pump,
Alternatively, they are configured as a combination thereof, but the present invention does not particularly limit the configuration of the evacuation pump system.

【0023】真空槽4内には、誘導加熱式るつぼ(蒸発
源、以下るつぼと略す)6が備えられている。本実施形
態においては、その内部にアルミニウム(物質)が供給
される。るつぼ6は、このアルミニウムを蒸発させるた
めの一種の「容器」である。また、アルミニウムの加熱
は高周波を用いた誘導加熱方式によって行われ、当該ア
ルミニウムの溶融・蒸発が行われるようになっている。
このように蒸発したアルミニウムは、真空雰囲気中を通
過して蒸着ロール5上まで到達し、そこを通過するプラ
スチックフィルム2上に蒸着が行われることになる。
In the vacuum chamber 4, an induction heating type crucible (evaporation source, hereinafter abbreviated as crucible) 6 is provided. In the present embodiment, aluminum (substance) is supplied therein. The crucible 6 is a kind of “container” for evaporating the aluminum. In addition, the aluminum is heated by an induction heating method using a high frequency so that the aluminum is melted and evaporated.
The aluminum thus evaporated passes through the vacuum atmosphere and reaches the top of the vapor deposition roll 5, and the vapor deposition is performed on the plastic film 2 passing therethrough.

【0024】また、真空槽4内には、酸素ガスノズル
(酸素供給手段)10がるつぼ6の上方に二組設けられ
ている。これは、蒸着ロール5とるつぼ6との間に酸素
ガスを供給するものであり、るつぼ6から蒸発したアル
ミニウムを、酸化アルミニウムとするために必要な酸素
ガスを供給する供給源となる。なお、この酸素ガスノズ
ル10には図示しない流量計が備えられており、供給す
る酸素量の確認、また、調整が可能となっている。
In the vacuum chamber 4, two sets of oxygen gas nozzles (oxygen supply means) 10 are provided above the crucible 6. This is to supply oxygen gas between the vapor deposition roll 5 and the crucible 6, and serves as a supply source for supplying oxygen gas necessary for converting aluminum evaporated from the crucible 6 into aluminum oxide. The oxygen gas nozzle 10 is provided with a flow meter (not shown) so that the supplied oxygen amount can be confirmed and adjusted.

【0025】真空槽4内外には、蒸着ロール5とるつぼ
6との間の空間にマイクロ波を送るためのプラズマ発生
手段が設けられている。このプラズマ発生手段は、マイ
クロ波発振器12、マイクロ波導入口11、集束コイル
15、及びアノード16から概略構成されているもので
ある。
Inside and outside the vacuum chamber 4, there are provided plasma generating means for sending microwaves to the space between the vapor deposition roll 5 and the crucible 6. The plasma generating means is generally constituted by a microwave oscillator 12, a microwave inlet 11, a focusing coil 15, and an anode 16.

【0026】マイクロ波発振器12は真空槽4外に配置
され、ここから発振されたマイクロ波は、導波管で連結
されたパワーモニタ13、スタブチューナ14を通過す
るようになっている。マイクロ波は、その後、真空槽4
壁に設けられたマイクロ波導入口11を通って真空槽4
内に導入される。なお、このマイクロ波導入口11に
は、磁束密度900Gauss程度を発生しうる集束コイル15
が設けられている。真空槽4内に導入されたマイクロ波
は、先に説明した酸素ガスノズル10から供給される酸
素ガス分子を電離させ、そのプラズマ状態を現出させる
ことになる。このプラズマは、先の集束コイル15が発
生する磁場により閉じこめられる。
The microwave oscillator 12 is arranged outside the vacuum chamber 4, and the microwave oscillated therefrom passes through a power monitor 13 and a stub tuner 14 connected by a waveguide. The microwave is then applied to the vacuum chamber 4
Vacuum chamber 4 through microwave inlet 11 provided on the wall
Introduced within. The microwave inlet 11 has a focusing coil 15 capable of generating a magnetic flux density of about 900 Gauss.
Is provided. The microwave introduced into the vacuum chamber 4 causes the oxygen gas molecules supplied from the oxygen gas nozzle 10 described above to be ionized and causes the plasma state to appear. This plasma is confined by the magnetic field generated by the focusing coil 15.

【0027】また、真空槽4内には、アノード16が設
けられている。本実施形態においては、このアノード1
6として永久磁石をそれにあてた。真空槽4内にはさら
に、プラズマ条件設定用に図示しないプローブ計が設け
られている。
An anode 16 is provided in the vacuum chamber 4. In this embodiment, the anode 1
As 6, the permanent magnet was applied to it. A probe meter (not shown) for setting plasma conditions is further provided in the vacuum chamber 4.

【0028】上記構成となる装置において、酸化アルミ
ニウム蒸着フィルムの製造は以下のようになされる。す
なわち、払い出しロール1、シールロール3を通過し真
空槽4内に導入されたプラスチックフィルム2は、蒸着
ロール5上に達する。一方、るつぼ6においては、その
内部に供給されたアルミニウムを誘導加熱することによ
って、これを溶融・蒸発させる。また、るつぼ6と蒸着
ドラム5の間にある空間では、前記酸素ガスノズル10
によって酸素ガスが供給されるとともに、前記プラズマ
発生手段によって導入されたマイクロ波の作用により、
その供給された酸素分子を電離させてプラズマ状態とす
る。るつぼ6より蒸発してきたアルミニウムはこの酸素
プラズマと反応することになる。そしてこのことによっ
て、プラスチックフィルム2上には酸化アルミニウムが
蒸着されていくことになる。なお、蒸着ロール5には高
周波電圧を印可する電源が接続されていたから、プラズ
マ状態における電子あるいはイオンにはエネルギが与え
られることになる。したがって、プラズマフィルム2上
には高エネルギ状態の粒子による蒸着が行われることに
なる。このようにして、酸化アルミニウムの蒸着を完了
した蒸着フィルム8は、シールロール3を通過して最終
的に巻き取りロール9に収納され完成品となる。
In the apparatus having the above structure, the production of the aluminum oxide vapor-deposited film is performed as follows. That is, the plastic film 2 passed through the payout roll 1 and the seal roll 3 and introduced into the vacuum chamber 4 reaches the vapor deposition roll 5. On the other hand, in the crucible 6, the aluminum supplied into the crucible 6 is melted and evaporated by induction heating. In the space between the crucible 6 and the deposition drum 5, the oxygen gas nozzle 10
With the supply of oxygen gas by the action of the microwaves introduced by the plasma generating means,
The supplied oxygen molecules are ionized into a plasma state. The aluminum evaporated from the crucible 6 reacts with this oxygen plasma. As a result, aluminum oxide is deposited on the plastic film 2. Since a power supply for applying a high-frequency voltage is connected to the evaporation roll 5, energy is given to electrons or ions in a plasma state. Therefore, vapor deposition with particles in a high energy state is performed on the plasma film 2. In this way, the deposited film 8 on which the aluminum oxide has been deposited passes through the seal roll 3 and is finally stored in the take-up roll 9 to be a completed product.

【0029】ところで、上記した酸化アルミニウム蒸着
フィルムの製造は、プラズマ条件の設定、真空槽4内の
真空度、フィルムの搬送速度等、様々な条件因子によっ
て影響を受ける。したがってこれら種々の条件は、完成
後の酸化アルミニウム蒸着フィルムに関する蒸着膜の緻
密さ、透明性、ガスバリア性(気体透過度)等の各性質
にも大きな影響を及ぼす。以下では、酸化アルミニウム
蒸着フィルムを、様々な条件下で作製することによって
得られた知見、及びその蒸着フィルムの性能試験結果等
についての説明を行う。
The production of the above-mentioned aluminum oxide vapor-deposited film is affected by various conditions such as the setting of plasma conditions, the degree of vacuum in the vacuum chamber 4 and the transport speed of the film. Therefore, these various conditions have a great effect on the properties of the deposited aluminum oxide deposited film, such as denseness, transparency, gas barrier properties (gas permeability), and the like. In the following, a description will be given of the knowledge obtained by preparing an aluminum oxide vapor-deposited film under various conditions, the performance test result of the vapor-deposited film, and the like.

【0030】本実施形態においては、表1に示すような
条件にて酸化アルミニウム蒸着フィルムの作製を行っ
た。また、表2にはプラズマ密度と表1における真空槽
4内圧力、集束コイル15における磁束密度との関係
を、予めプローブ計にて調べた結果を示している。
In this embodiment, an aluminum oxide deposited film was produced under the conditions shown in Table 1. Table 2 shows the results of a probe measurement of the relationship between the plasma density, the pressure in the vacuum chamber 4 in Table 1, and the magnetic flux density in the focusing coil 15 in advance.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】この表2によれば、磁束密度が850Gauss以
上でプラズマ密度が上昇していることがわかる。これ
は、本実施形態におけるマイクロ波の周波数を2.45GHz
と設定していることより、電子がサイクロトロン共鳴す
る磁束密度845Gaussと一致している。この結果から、そ
れ以上の磁場を印可することでプラズマ密度を大きくで
きることがわかった。なお、表2からは、真空槽4内が
低真空となるほどプラズマ密度が大きくなることがわか
る。
According to Table 2, it is understood that the plasma density increases when the magnetic flux density is 850 Gauss or more. This means that the microwave frequency in this embodiment is 2.45 GHz.
Is consistent with a magnetic flux density of 845 Gauss at which electrons undergo cyclotron resonance. From this result, it was found that the plasma density could be increased by applying a higher magnetic field. It is understood from Table 2 that the lower the vacuum in the vacuum chamber 4 is, the higher the plasma density is.

【0034】次に各種条件において、酸化アルミニウム
蒸着フィルムを作製してその透明性及び酸素透過度の評
価を行った結果を表3に示す。なお、表3における「従
来Al」とは、酸素ガスノズル10から酸素ガスを供給す
ることなく、プラスチックフィルム2上にアルミニウム
のみを蒸着したものであることを示している。
Next, under various conditions, an aluminum oxide vapor-deposited film was prepared, and its transparency and oxygen permeability were evaluated. The results are shown in Table 3. It should be noted that “conventional Al” in Table 3 indicates that only aluminum was vapor-deposited on the plastic film 2 without supplying oxygen gas from the oxygen gas nozzle 10.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】この表3から、試験番号2以降では透明性
が確保されていることがわかる。よって、蒸着フィルム
の透明性を得るためには、酸素供給量をアルミニウムの
酸化当量の0.9倍以上と設定すればよい。より好ましく
は、その値を1.0〜1.2倍程度とするとよい。また、酸素
透過度に関しては、合格基準を3cc/cm2・dayとすると、
表3の試験番号3から8等をみるとわかるように、真空
槽4内圧力を1.2×10-3Torrよりも低真空とした状態
で、合格基準を満たす酸素透過度をもつ酸化アルミニウ
ム蒸着フィルムを得ることができた。また、表3の試験
番号11と他のデータとの対比から、プラズマ密度が1.
0×1017-3以上となる磁束密度条件(集束コイルの
磁束密度850Gauss以上、表2参照)で、同様にして合格
基準を満たす蒸着フィルムを得ることができた。さら
に、試験番号13、14と他のデータとの対比から、蒸
着ロール5に高周波電圧を与えることによって、酸素透
過度の小さい蒸着フィルムを得ることができた。
From Table 3, it can be seen that transparency is secured after Test No. 2. Therefore, in order to obtain the transparency of the vapor-deposited film, the supply amount of oxygen may be set to 0.9 times or more of the oxidation equivalent of aluminum. More preferably, the value should be about 1.0 to 1.2 times. Regarding the oxygen permeability, if the acceptance criterion is 3 cc / cm 2 · day,
As can be seen from Test Nos. 3 to 8 and the like in Table 3, an aluminum oxide vapor-deposited film having an oxygen permeability satisfying the acceptance criteria in a state where the pressure in the vacuum chamber 4 is set to a vacuum lower than 1.2 × 10 −3 Torr Could be obtained. Also, from the comparison of test number 11 in Table 3 with other data, the plasma density was 1.
Under a magnetic flux density condition of 0 × 10 17 m −3 or more (a magnetic flux density of the focusing coil of 850 Gauss or more, see Table 2), a vapor deposition film satisfying the acceptance criteria was similarly obtained. Further, from comparison between Test Nos. 13 and 14 and other data, it was possible to obtain a vapor-deposited film having a low oxygen permeability by applying a high-frequency voltage to the vapor-deposition roll 5.

【0037】また、上記フィルム蒸着装置を用いて、1
0時間連続の酸化アルミニウム蒸着フィルム製造試験を
実施した。製造条件は、表2における試験番号3による
ものとした。この10時間連続試験で製造した酸化アル
ミニウム蒸着フィルムを、1時間おきに巻き取りロール
9から採取し、その透明性及び酸素透過度を評価した結
果、透明性はいずれも十分であるとともに、酸素透過度
は2.1〜2.3の間に入っていることが確認できた。すなわ
ち、本実施形態のフィルム蒸着装置は、長時間連続して
高品質な製品を製造することが可能であることが確認さ
れた。
Further, using the above film deposition apparatus, 1
A 0 hour continuous aluminum oxide deposited film production test was performed. The manufacturing conditions were based on Test No. 3 in Table 2. The aluminum oxide vapor-deposited film produced in the 10-hour continuous test was taken from the take-up roll 9 every other hour, and its transparency and oxygen permeability were evaluated. The degree was confirmed to be between 2.1 and 2.3. That is, it was confirmed that the film deposition apparatus of the present embodiment can continuously manufacture high-quality products for a long time.

【0038】このように、本実施形態におけるフィルム
蒸着装置によれば、透明性、高いガスバリア性等の優れ
た性質を備えた酸化アルミニウム蒸着フィルムを、安定
した状態で、安価かつ大量に生産することができる。こ
れは、従来の「プラズマガン」を用いた蒸着装置とは異
なり、アノード上に酸化アルミニウムが蒸着しても放電
が不安定となるという欠点がないためである。より詳し
く言えば、従来はプラズマガンとアノード間との電子輸
送による放電でプラズマを発生させていたのに対し、本
実施形態においてはマイクロ波放電を原理として、すな
わち空間にある電子を振動させてプラズマを発生させる
ものとなっているから、アノード16上に酸化アルミニ
ウムが蒸着しても放電形態は不変で、不安定となること
がないためである。これが、本装置が長時間安定した運
転を実現できることの大きな要因である。
As described above, according to the film deposition apparatus of the present embodiment, an aluminum oxide deposited film having excellent properties such as transparency and high gas barrier properties can be produced stably, inexpensively and in large quantities. Can be. This is because, unlike a deposition apparatus using a conventional “plasma gun”, there is no disadvantage that the discharge becomes unstable even if aluminum oxide is deposited on the anode. More specifically, conventionally, plasma was generated by discharge due to electron transport between the plasma gun and the anode, whereas in the present embodiment, microwave discharge was used as a principle, that is, by oscillating electrons in space. This is because, since the plasma is generated, even if aluminum oxide is vapor-deposited on the anode 16, the discharge form is not changed and does not become unstable. This is a major factor in that the present device can realize stable operation for a long time.

【0039】また、蒸着ロール5上に高周波電圧を印可
することによって、プラズマ中の電子及びイオンが高周
波電圧により加速されることで、高エネルギ状態の粒子
によるプラスチックフィルム2に対する蒸着を実施する
ことが可能となる。この結果、表面拡散運動がより活発
になり、被膜を緻密にすることが可能となる。すなわ
ち、完成した蒸着フィルムは、高いガスバリア性を備え
た良好なものを製造することができる。
Further, by applying a high-frequency voltage on the deposition roll 5, electrons and ions in the plasma are accelerated by the high-frequency voltage, so that high-energy particles can be deposited on the plastic film 2. It becomes possible. As a result, the surface diffusion movement becomes more active, and the film can be made denser. In other words, a good film having a high gas barrier property can be manufactured as the completed vapor deposition film.

【0040】なお、本発明は、上記実施形態において示
したフィルム製造装置の具体的な形態に関して特に限定
されるものではない。すなわち、上記ではその形式が連
続式のものとなっていたが、場合によっては、従来技術
の項で説明したようなバッチ式のフィルム製造装置に対
して、マイクロ波発振器12を構成要素とするプラズマ
発生手段を備えた形態としたものであってもよい。要
は、マイクロ波放電プラズマを利用する蒸着フィルム製
造システムであれば、それは本発明の範囲内にあるもの
と解釈できる。
The present invention is not particularly limited with respect to the specific form of the film manufacturing apparatus shown in the above embodiment. That is, in the above, the type is a continuous type. However, in some cases, a plasma including the microwave oscillator 12 as a component is provided to a batch type film manufacturing apparatus as described in the section of the related art. It may be a form provided with a generating means. In short, any vapor deposition film manufacturing system using microwave discharge plasma can be interpreted as being within the scope of the present invention.

【0041】また、上記事項に関連して、本実施形態に
おいては蒸発源として誘導加熱方式によるるつぼ6を使
用する形態となっていたが、本発明はこのことにも限定
されるものではない。例えば、電子ビームを加熱源とし
て利用するもの等も本発明の概念の範疇にあるものであ
る。
Further, in connection with the above, in the present embodiment, the crucible 6 of the induction heating type is used as the evaporation source, but the present invention is not limited to this. For example, a device using an electron beam as a heating source is also included in the concept of the present invention.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載のフ
ィルム製造装置は、マイクロ波を導入することによって
酸素ガスをプラズマ状態とするプラズマ発生手段を粗な
手鋳ることから、従来使用されていたプラズマガンにお
ける電子輸送による放電原理とは異なり、電子の振動を
生じさせることによって放電を得ることとなるから、長
時間安定した運転を実施することができる。また、この
ことは、プラズマを利用して製造されるフィルムの大量
生産を可能にし、この市場価格を安価に設定することが
できる。
As described above, the film producing apparatus according to the first aspect of the present invention is conventionally used because the plasma generating means for converting the oxygen gas into a plasma state by introducing microwaves is roughly hand-cast. Unlike the principle of discharge by electron transport in a plasma gun, discharge is obtained by generating vibrations of electrons, so that stable operation can be performed for a long time. This also enables mass production of films produced using plasma, and can set the market price at a low price.

【0043】また、請求項2記載のフィルム製造装置
は、アルミニウムを蒸発させるとともに、前記酸素ガス
の供給量をそのアルミニウムの酸化当量の1.0〜1.2倍と
設定することから、酸化アルミニウム蒸着フィルムに関
する優れた性質の1つである透明性を確保することがで
きる。
In the film manufacturing apparatus according to the present invention, the aluminum gas is evaporated and the supply amount of the oxygen gas is set to be 1.0 to 1.2 times the oxidation equivalent of the aluminum. Transparency, which is one of the properties, can be secured.

【0044】さらに、請求項3記載のフィルム製造装置
は、前記マイクロ波によって生じたプラズマを磁場によ
って閉じこめることが可能となる。そして、例えば、こ
の磁場の設定を電子がサイクロトロン共鳴する値以上に
設定する場合には、前記プラズマの密度を上昇させるこ
とが可能である。これは、上記実施形態にて示した。
Further, in the film manufacturing apparatus according to the third aspect, the plasma generated by the microwave can be confined by a magnetic field. Then, for example, when the setting of this magnetic field is set to a value equal to or higher than the value at which electrons undergo cyclotron resonance, it is possible to increase the density of the plasma. This has been described in the above embodiment.

【0045】加えて、請求項4記載のフィルム製造装置
は、前記蒸着ロールに対して高周波電圧を印可すること
により、前記プラズマ中の電子及びイオンにエネルギを
与えることとなって、蒸着される各種粒子を高エネルギ
状態にすることが可能となる。したがって、蒸着時にお
ける膜内の拡散運動がより活発となって、形成される蒸
着膜の緻密性を高めることから、高いガスバリア性を備
えたフィルムを提供することができる。
In addition, in the film manufacturing apparatus according to the fourth aspect, by applying a high-frequency voltage to the vapor deposition roll, energy is given to electrons and ions in the plasma, so that various types of vapor deposition are performed. It is possible to bring the particles into a high energy state. Therefore, the diffusion movement in the film at the time of vapor deposition becomes more active, and the denseness of the deposited film to be formed is increased, so that a film having high gas barrier properties can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本実施形態に係るフィルム製造装置の構成を
示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a film manufacturing apparatus according to an embodiment.

【図2】 従来の連続式フィルム製造装置の構成を示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional continuous film manufacturing apparatus.

【図3】 従来のバッチ式フィルム製造装置の構成を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a configuration of a conventional batch type film manufacturing apparatus.

【図4】 従来のプラズマ発生手段を備えたフィルム製
造装置の構成を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a configuration of a film manufacturing apparatus provided with a conventional plasma generating means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 プラスチックフィルム(フィルム) 5 蒸着ロール 6 るつぼ(蒸発源) 10 酸素ガスノズル 12 マイクロ波発振器 15 集束コイル 2 plastic film (film) 5 evaporation roll 6 crucible (evaporation source) 10 oxygen gas nozzle 12 microwave oscillator 15 focusing coil

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蒸着ロールを含む複数のロールから構成
されたフィルム搬送系と、 前記蒸着ロール上のフィルムに対して物質の蒸着処理を
実施するため、該物質を溶融・蒸発させる蒸発源と、 前記蒸着ロールと前記蒸発源との間の空間に酸素ガスを
供給する酸素供給手段と、 前記空間にマイクロ波を導
入することによって前記酸素ガスをプラズマ状態とする
プラズマ発生手段とを備えていることを特徴とするフィ
ルム製造装置。
1. A film transport system comprising a plurality of rolls including a vapor deposition roll, and an evaporation source for melting and evaporating the substance in order to perform a substance vapor deposition process on a film on the vapor deposition roll; An oxygen supply unit that supplies oxygen gas to a space between the evaporation roll and the evaporation source, and a plasma generation unit that brings the oxygen gas into a plasma state by introducing microwaves into the space. A film manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記物質をアルミニウムとし、前記酸素
ガスの供給量を前記アルミニウムの酸化当量の1.0〜1.2
倍と設定することを特徴とする請求項1記載のフィルム
製造装置。
2. The method according to claim 1, wherein the substance is aluminum, and the supply amount of the oxygen gas is 1.0 to 1.2 times the oxidation equivalent of the aluminum.
2. The film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the setting is twice.
【請求項3】 前記プラズマ発生手段は、前記マイクロ
波を発振するマイクロ波発振器と、導波管により該マイ
クロ波発振器と接続されその長手方向の中心周りに磁場
を生成可能な集束コイルとを備えていることを特徴とす
る請求項1又は2記載のフィルム製造装置。
3. The plasma generating means includes: a microwave oscillator for oscillating the microwave; and a focusing coil connected to the microwave oscillator by a waveguide and capable of generating a magnetic field around a center in a longitudinal direction of the microwave oscillator. The film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記蒸着ロールに対して高周波電圧を印
可することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記
載のフィルム製造装置。
4. The film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a high-frequency voltage is applied to the deposition roll.
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