[go: up one dir, main page]

JP2012188700A - Gas barrier plastic molding and method for producing the same - Google Patents

Gas barrier plastic molding and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2012188700A
JP2012188700A JP2011053447A JP2011053447A JP2012188700A JP 2012188700 A JP2012188700 A JP 2012188700A JP 2011053447 A JP2011053447 A JP 2011053447A JP 2011053447 A JP2011053447 A JP 2011053447A JP 2012188700 A JP2012188700 A JP 2012188700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
plastic molded
molded body
hydrogen
source material
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Withdrawn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
JP2011053447A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Otsu
裕一 大津
Hiroyuki Oshima
弘幸 大島
Aiko Sato
愛子 佐藤
Midori Takiguchi
みどり 滝口
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.)
Kirin Brewery Co Ltd
Original Assignee
Kirin Brewery Co 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 Kirin Brewery Co Ltd filed Critical Kirin Brewery Co Ltd
Priority to JP2011053447A priority Critical patent/JP2012188700A/en
Publication of JP2012188700A publication Critical patent/JP2012188700A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)

Abstract

【課題】本発明の目的は、発熱体CVD法を用いて、プラスチック成形体の表面に、プラスチック成形体との高い密着性(特に、耐水性)を有するガスバリア薄膜を形成する方法を提供することである。
【解決手段】本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体90の製造方法は、プラスチック成形体91の表面に、発熱体CVD法で、構成元素としてAl及びOを含有するガスバリア薄膜92を形成するガスバリア性プラスチック成形体の製造方法において、プラスチック成形体を収容した真空チャンバ6の内部に、水素ガスを供給して、プラスチック成形体の表面を還元する水素処理工程と、Al源原料ガスを供給して、Al源原料ガスを発熱した発熱体に接触させて、Al源原料ガスを分解して化学種を生成させ、プラスチック成形体の表面に化学種を到達させることによって、ガスバリア薄膜を形成する成膜工程とを有する。
【選択図】図2
An object of the present invention is to provide a method of forming a gas barrier thin film having high adhesion (particularly water resistance) with a plastic molded body on the surface of the plastic molded body using a heating element CVD method. It is.
A method for producing a gas barrier plastic molded body 90 according to the present invention includes forming a gas barrier thin film 92 containing Al and O as constituent elements on a surface of a plastic molded body 91 by a heating element CVD method. In the method for producing a plastic molded body, hydrogen gas is supplied into the vacuum chamber 6 containing the plastic molded body to reduce the surface of the plastic molded body, and an Al source material gas is supplied. A film forming process for forming a gas barrier thin film by bringing an Al source material gas into contact with a heated heating element, decomposing the Al source material gas to generate chemical species, and reaching the surface of the plastic molded body And have.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、ガスバリア性プラスチック成形体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a gas barrier plastic molding and a method for producing the same.

プラスチックは、透明性、軽量性、耐衝撃性、耐食性及び加工成形性に優れ、価格が安価で、多品種少量生産に対応できるという長所を有するため、食品、飲料、医薬品又は化粧品などを包装する包装材料として適している。しかし、プラスチックは、他の包装材料である金属又はガラスと比べて、ガスバリア性が低く、酸化を嫌う内容物又はビールなどのガスを含有する内容物の包装材料としては適さないという問題があった。そこで、プラスチック成形体の表面に金属酸化物を含有する薄膜を形成して、ガスバリア性を付与することが行われている。ガスバリア性を有する薄膜(以降、ガスバリア薄膜ということもある。)を備えるプラスチック成形体(以降、ガスバリア性プラスチック成形体ということもある。)では、基材と薄膜との密着性を向上させることが検討されている。   Plastics have the advantages of transparency, lightness, impact resistance, corrosion resistance, and processability, are inexpensive, and can be used for high-mix low-volume production, so they can be used for packaging food, beverages, pharmaceuticals, cosmetics, etc. Suitable as packaging material. However, compared with other packaging materials such as metal or glass, plastic has a problem that it has a low gas barrier property and is not suitable as a packaging material for contents that hate oxidation or contents containing gas such as beer. . Therefore, a gas barrier property is imparted by forming a thin film containing a metal oxide on the surface of a plastic molded body. In a plastic molded body (hereinafter also referred to as a gas barrier plastic molded body) having a thin film having a gas barrier property (hereinafter sometimes referred to as a gas barrier thin film), the adhesion between the substrate and the thin film can be improved. It is being considered.

従来、基材上に薄膜を形成する技術に関し、基材と薄膜との密着性を向上させる技術が提案されている。例えば、プラズマ化学蒸着(CVD)法を用いて、水素と炭酸ガスと炭素化物気体とをプラズマ発生空間に導入して、ダイヤモンドを主成分とする被膜を作製する技術において、プラズマ条件下で発生する一酸化炭素を還元剤として、基材の表面のナチュラルオキサイドを還元して除去することによって、密着性を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。基材と薄膜との密着性を向上させる技術として、NFガス、NFガス、NHガス又はHガスのうち少なくともいずれか一つを含む還元ガスを用いて、還元反応によって自然酸化膜を除去するドライクリーニング処理が開示されている(例えば、特許文献2を参照。)。水素又は水素含有ガスを高温の触媒体に接触させて、大量の高温の水素系活性種などを生成し、これを基材上に形成したカーボン膜に吹き付けることで、水素系活性種の作用によって選択的にアモルファス成分がエッチングされ、カーボン膜の表面又は基板(例えばガラス基板)上に、ダイヤモンド構造を有するカーボン超微粒子を確実に安定して点在させる技術が開示されている(例えば、特許文献3を参照。)。加熱した触媒線に窒素を含むガスを接触させて熱分解し、ラジカル化した雰囲気に共振器端面を暴露することで、共振器端面にダメージを与えずに表面のクリーニングをする技術が開示されている(例えば、特許文献4を参照。)。さらに、特許文献4には、水素を用いることで、ラジカル化された水素原子の還元作用等によって表面に付着したSi、有機珪素化合物などがエッチングされるクリーニング効果があることを開示している。また、樹脂フィルムからなる基材シートと導電性コート層との間に接着用アンカーコート層を設けることによって、基材シートと導電性コート層との接着性が著しく向上することが開示されている(例えば、特許文献5を参照。)。 Conventionally, regarding a technique for forming a thin film on a base material, a technique for improving the adhesion between the base material and the thin film has been proposed. For example, in a technique for producing a film mainly composed of diamond by introducing hydrogen, carbon dioxide gas, and carbonized gas into a plasma generation space using a plasma chemical vapor deposition (CVD) method, the film is generated under plasma conditions. A technique for improving adhesion by reducing and removing natural oxide on the surface of a substrate using carbon monoxide as a reducing agent has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). As a technique for improving the adhesion between the substrate and the thin film, a natural oxide film is formed by a reduction reaction using a reducing gas containing at least one of NF gas, NF 3 gas, NH 3 gas, and H 2 gas. A dry cleaning process to be removed is disclosed (for example, see Patent Document 2). By bringing hydrogen or a hydrogen-containing gas into contact with a high-temperature catalyst body, a large amount of high-temperature hydrogen-based active species is generated, and this is sprayed on a carbon film formed on the substrate, thereby causing the action of the hydrogen-based active species. A technique is disclosed in which an amorphous component is selectively etched and carbon ultrafine particles having a diamond structure are reliably and stably scattered on the surface of a carbon film or a substrate (for example, a glass substrate) (for example, Patent Documents). 3). Disclosed is a technique for cleaning the surface without damaging the resonator end face by exposing the resonator end face to a radicalized atmosphere by contacting a gas containing nitrogen with the heated catalyst wire and thermally decomposing it. (For example, refer to Patent Document 4). Furthermore, Patent Document 4 discloses that by using hydrogen, there is a cleaning effect in which Si, an organic silicon compound, and the like attached to the surface are etched by the reducing action of radicalized hydrogen atoms. Further, it is disclosed that the adhesion between the base sheet and the conductive coat layer is remarkably improved by providing an anchor coat layer for adhesion between the base sheet made of a resin film and the conductive coat layer. (For example, see Patent Document 5).

特開平2−48494号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-48494 特開2008−103370号公報JP 2008-103370 A 特開2002−293687号公報JP 2002-293687 A 特開2010−225727号公報JP 2010-225727 A 特開2005−190932号公報JP 2005-190932 A 特開2008−127053号公報JP 2008-127053 A

プラズマCVD法によって薄膜を形成する方法は、薄膜形成時にプラズマが膜表面に損傷を与え、薄膜の緻密さが損なわれやすい。また、原料ガスを、マイクロ波を含む高周波によりプラズマ化して、プラスチック容器の表面にて反応させて薄膜を形成するため、必ず高周波電源及び高周波電力整合装置を必要とし、装置のコストが高額にならざるを得ないという問題を有する。   In the method of forming a thin film by the plasma CVD method, the plasma damages the film surface when forming the thin film, and the denseness of the thin film tends to be impaired. In addition, since the raw material gas is made into plasma by high frequency including microwaves and reacted on the surface of the plastic container to form a thin film, a high frequency power source and a high frequency power matching device are always required, which increases the cost of the device. There is a problem that it must be.

発熱させた発熱体に原料ガスを接触させて分解し、生成した化学種を直接又は気相中で反応過程を経た後に、基材上に薄膜として堆積させる方法、すなわち、発熱体CVD法、Cat‐CVD法又はホットワイヤーCVD法と呼ばれるCVD法(以降、本明細書では、発熱体CVD法という。)は、前記したプラズマCVD法の問題点を解決して、緻密で高いガスバリア性を有する薄膜を、プラズマCVD成膜装置よりも単純、かつ、低コストの成膜装置で形成することができるため、次世代成膜方法として注目されている。   A method in which a raw material gas is brought into contact with a heated heating element for decomposition and the generated chemical species is directly or in a gas phase after being subjected to a reaction process, and then deposited as a thin film on a substrate, that is, heating element CVD method, Cat A CVD method called a CVD method or a hot wire CVD method (hereinafter referred to as a heating element CVD method in this specification) is a thin film having a dense and high gas barrier property by solving the problems of the plasma CVD method described above. Can be formed by a film forming apparatus that is simpler and lower in cost than a plasma CVD film forming apparatus.

しかし、本発明者らが実験したところによると、発熱体CVD法によって、プラスチック成形体としてプラスチックボトルを用い、該プラスチックボトルの内表面に、アルミニウムの酸化物(AlOx)、チタンの酸化物(TiOx)などの金属酸化物を含有する薄膜を形成し、該金属酸化物を含有する薄膜で内表面を被覆したプラスチックボトル内に水を充填すると、1日で膜剥離に至った。   However, according to an experiment conducted by the present inventors, a plastic bottle was used as a plastic molded body by a heating element CVD method, and an aluminum oxide (AlOx) and a titanium oxide (TiOx) were formed on the inner surface of the plastic bottle. When a thin film containing a metal oxide such as) was formed and water was filled into a plastic bottle whose inner surface was covered with the thin film containing the metal oxide, the film was peeled in one day.

これまで、AlOx、TiOxなどの金属酸化物を含有する薄膜を、発熱体CVD法を用いて形成する検討事例はあるものの、プラスチック成形体との高い密着性(特に、耐水性)を、発熱体CVD法を用いて確保できる成膜方法についての知見は開示されていない。特に、AlOxを含有する薄膜は、高いガスバリア性を有することが知られており、基材との高い密着性を実現することが望まれている。   Up to now, although there has been an examination case of forming a thin film containing a metal oxide such as AlOx or TiOx by using a heating element CVD method, the heating element has high adhesion (particularly water resistance) with a plastic molding. The knowledge about the film-forming method which can be ensured using CVD method is not disclosed. In particular, a thin film containing AlOx is known to have a high gas barrier property, and it is desired to realize high adhesion with a substrate.

本発明の目的は、発熱体CVD法を用いて、プラスチック成形体の表面に、プラスチック成形体との高い密着性(特に、耐水性)を有するガスバリア薄膜を形成する方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method of forming a gas barrier thin film having high adhesion (particularly water resistance) with a plastic molded body on the surface of the plastic molded body using a heating element CVD method.

本発明者らは、上記の課題を解決するために、鋭意検討した結果、プラスチック成形体の表面を水素ガスで還元処理することによって、AlOxを含有する薄膜の密着性が特異的に向上することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have specifically improved the adhesion of the thin film containing AlOx by reducing the surface of the plastic molded body with hydrogen gas. As a result, the present invention has been completed.

本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法は、プラスチック成形体の表面に、発熱体CVD法で、構成元素としてアルミニウム(Al)及び酸素(O)を含有するガスバリア薄膜を形成するガスバリア性プラスチック成形体の製造方法において、前記プラスチック成形体を収容した真空チャンバの内部に、水素ガスを供給して、前記プラスチック成形体の表面を還元する水素処理工程と、前記プラスチック成形体を収容した真空チャンバの内部に、Al源原料ガスを供給して、該Al源原料ガスを発熱した発熱体に接触させて、前記Al源原料ガスを分解して化学種を生成させ、前記プラスチック成形体の表面に前記化学種を到達させることによって、前記ガスバリア薄膜を形成する成膜工程とを有することを特徴とする。   The method for producing a gas barrier plastic molded body according to the present invention comprises forming a gas barrier thin film containing aluminum (Al) and oxygen (O) as constituent elements on the surface of a plastic molded body by a heating element CVD method. In the method for producing a molded body, a hydrogen treatment step of reducing the surface of the plastic molded body by supplying hydrogen gas into the vacuum chamber that houses the plastic molded body, and a vacuum chamber that houses the plastic molded body An Al source raw material gas is supplied into the interior of the substrate, the Al source raw material gas is brought into contact with a heating element that generates heat, the Al source raw material gas is decomposed to generate chemical species, and the surface of the plastic molded body is formed. And a film forming step of forming the gas barrier thin film by reaching the chemical species.

本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法では、前記水素処理工程が、水素ガスを発熱した発熱体に接触させる工程を含むことが好ましい。基材とガスバリア薄膜との密着性をより高めることができる。   In the method for producing a gas barrier plastic molded body according to the present invention, it is preferable that the hydrogen treatment step includes a step of bringing hydrogen gas into contact with a heating element that generates heat. The adhesion between the base material and the gas barrier thin film can be further increased.

本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法では、前記水素処理工程が、水素ガスと前記Al源原料ガスとを同時に供給する工程を含むことが好ましい。基材とガスバリア薄膜との密着性をより高めることができる。   In the method for producing a gas barrier plastic molded body according to the present invention, it is preferable that the hydrogen treatment step includes a step of simultaneously supplying hydrogen gas and the Al source material gas. The adhesion between the base material and the gas barrier thin film can be further increased.

本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法では、前記プラスチック成形体が、フィルム、シート又は容器である形態を包含する。   In the method for producing a gas barrier plastic molded article according to the present invention, the plastic molded article includes a film, a sheet, or a container.

本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体は、本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法で形成されたことを特徴とする。   The gas barrier plastic molding according to the present invention is formed by the method for producing a gas barrier plastic molding according to the present invention.

本発明は、発熱体CVD法を用いて、プラスチック成形体の表面に、プラスチック成形体との高い密着性(特に、耐水性)を有するガスバリア薄膜を形成する方法を提供することができる。   The present invention can provide a method of forming a gas barrier thin film having high adhesion (particularly water resistance) with a plastic molded body on the surface of the plastic molded body using a heating element CVD method.

成膜装置の一形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one form of the film-forming apparatus. 本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the gas barrier plastic molding which concerns on this embodiment.

次に、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。   Next, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not construed as being limited to these descriptions. As long as the effect of the present invention is exhibited, the embodiment may be variously modified.

まず、プラスチック成形体の表面にガスバリア薄膜を形成することができる成膜装置について説明する。図1は、成膜装置の一形態を示す概略図である。図1に示す成膜装置は、プラスチック成形体が容器である場合であって、該容器の内表面に薄膜を成膜できる装置である。   First, a film forming apparatus capable of forming a gas barrier thin film on the surface of a plastic molded body will be described. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a film forming apparatus. The film forming apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus that can form a thin film on the inner surface of a container when the plastic molding is a container.

図1に示した成膜装置100は、プラスチック成形体としてのプラスチック容器11を収容する真空チャンバ6と、真空チャンバ6を真空引きする排気ポンプ(不図示)と、プラスチック容器11の内部に挿脱可能に配置され、プラスチック容器11の内部へ原料ガスを供給する、絶縁、かつ、耐熱の材料で形成された原料ガス供給管23と、原料ガス供給管23に支持された発熱体18と、発熱体18に通電して発熱させるヒータ電源20と、を有する。   The film forming apparatus 100 shown in FIG. 1 is inserted into and removed from a vacuum chamber 6 that houses a plastic container 11 as a plastic molded body, an exhaust pump (not shown) that evacuates the vacuum chamber 6, and the plastic container 11. A source gas supply pipe 23 formed of an insulating and heat-resistant material, which is arranged in a possible manner and supplies a source gas into the plastic container 11, a heating element 18 supported by the source gas supply pipe 23, and heat generation And a heater power supply 20 that energizes the body 18 to generate heat.

真空チャンバ6は、その内部にプラスチック容器11を収容する空間が形成されており、その空間は薄膜形成のための反応室12となる。真空チャンバ6は、下部チャンバ13と、この下部チャンバ13の上部に着脱自在に取り付けられて下部チャンバ13の内部をOリング14で密閉するようになっている上部チャンバ15とから構成されている。上部チャンバ15には図示していない上下の駆動機構があり、プラスチック容器11の搬入・搬出に伴い上下する。下部チャンバ13の内部空間は、そこに収容されるプラスチック容器11の外形よりも僅かに大きくなるように形成されている。   The vacuum chamber 6 has a space for accommodating the plastic container 11 therein, and the space serves as a reaction chamber 12 for forming a thin film. The vacuum chamber 6 includes a lower chamber 13 and an upper chamber 15 that is detachably attached to the upper portion of the lower chamber 13 and seals the inside of the lower chamber 13 with an O-ring 14. The upper chamber 15 has an upper and lower drive mechanism (not shown) and moves up and down as the plastic container 11 is carried in and out. The internal space of the lower chamber 13 is formed to be slightly larger than the outer shape of the plastic container 11 accommodated therein.

真空チャンバ6の内側、特に下部チャンバ13の内側は、発熱体18の発熱に伴って放射される光の反射を防ぐために、内面28が黒色内壁となっているか、又は内面が表面粗さ(Rmax)0.5μm以上の凹凸を有していることが好ましい。表面粗さ(Rmax)は、例えば表面粗さ測定器(アルバックテクノ(株)製、DEKTAX3)を用いて測定する。内面28を黒色内壁とするためには、黒ニッケルメッキ・黒クロームメッキなどのメッキ処理、レイデント・黒染などの化成皮膜処理、又は、黒色塗料を塗布して着色する方法がある。さらに、冷却水が流される冷却管などの冷却手段29を真空チャンバ6の内部又は外部に設けて、下部チャンバ13の温度上昇を防止することが好ましい。真空チャンバ6のうち、特に下部チャンバ13を対象とするのは発熱体18がプラスチック容器11に挿入されているときに、ちょうど下部チャンバ13の内部空間に収容された状態となるからである。光の反射の防止及び真空チャンバ6の冷却を行うことで、プラスチック容器11の温度上昇と、それに伴う熱変形を抑制できる。さらに、通電された発熱体18から発生した放射光が通過できる透明体からなるチャンバ30、例えばガラス製チャンバを下部チャンバ13の内側に配置すると、プラスチック容器11に接するガラス製チャンバの温度が上昇しにくいため、プラスチック容器11に与える熱的影響をさらに軽減させることができる。   The inside of the vacuum chamber 6, particularly the inside of the lower chamber 13, has an inner surface 28 that is a black inner wall or an inner surface that has a surface roughness (Rmax) in order to prevent reflection of light emitted as the heating element 18 generates heat. ) It is preferable to have irregularities of 0.5 μm or more. The surface roughness (Rmax) is measured using, for example, a surface roughness measuring device (DEKTAX 3 manufactured by ULVAC TECHNO CORPORATION). In order to make the inner surface 28 a black inner wall, there are a plating process such as black nickel plating and black chrome plating, a chemical film treatment such as radiant and black dyeing, or a method of coloring by applying a black paint. Furthermore, it is preferable to provide a cooling means 29 such as a cooling pipe through which the cooling water flows inside or outside the vacuum chamber 6 to prevent the temperature of the lower chamber 13 from rising. Among the vacuum chambers 6, the lower chamber 13 is particularly targeted because when the heating element 18 is inserted into the plastic container 11, the vacuum chamber 6 is in a state of being accommodated in the inner space of the lower chamber 13. By preventing light reflection and cooling the vacuum chamber 6, the temperature rise of the plastic container 11 and the accompanying thermal deformation can be suppressed. Furthermore, if a chamber 30 made of a transparent material through which the emitted light generated from the energized heating element 18 can pass, for example, a glass chamber, is disposed inside the lower chamber 13, the temperature of the glass chamber in contact with the plastic container 11 rises. Therefore, the thermal influence on the plastic container 11 can be further reduced.

原料ガス供給管23は、上部チャンバ15の内側天井面の中央において下方に垂下するように支持されている。原料ガス供給管23には、流量調整器24a、24b又は24cとバルブ25a、25b又は25cを介してAl源原料ガス33及び水素ガス、そして、必要に応じてキャリアガスが流入される。Al源原料ガス33の供給は、Al源原料ガス33として用いる物質が液体である場合には、バブリング法によって供給することができる。すなわち、原料タンク40a内に収容された出発原料41aに、流量調節器24aで流量制御しながらボンベ42aからバブリングガスを供給し、出発原料41aの蒸気を発生させてAl源原料ガス33として供給する。水素ガスは、ボンベ42bに収容されて、流量調節器24bで流量制御しながら供給される。必要に応じて用いられるキャリアガスは、ボンベ42cに収容されて、流量調節器24cで流量制御しながら供給される。なお、図1に示す成膜装置において、バルブ25aを介して供給するAl源原料ガス33として用いる物質が気体である場合には、原料タンク40aを設けずに、Al源原料ガス33をボンベ42aに充填して流量調整器24aで流量制御しながら供給する形態に変形をすればよい。また、液体状のAl源原料ガス33をボンベ42a内で気化させて、ボンベ42a内のヘッドスペースに充満したAl源原料ガス33を、バルブ25aを開放することで、供給する方法を採用してもよい。   The source gas supply pipe 23 is supported so as to hang downward at the center of the inner ceiling surface of the upper chamber 15. The source gas supply pipe 23 is supplied with the Al source material gas 33 and the hydrogen gas, and, if necessary, the carrier gas through the flow rate regulators 24a, 24b or 24c and the valves 25a, 25b or 25c. When the material used as the Al source material gas 33 is a liquid, the Al source material gas 33 can be supplied by a bubbling method. That is, the bubbling gas is supplied from the cylinder 42a to the starting material 41a accommodated in the material tank 40a while controlling the flow rate with the flow rate controller 24a, and the vapor of the starting material 41a is generated and supplied as the Al source material gas 33. . Hydrogen gas is accommodated in the cylinder 42b and supplied while the flow rate is controlled by the flow rate regulator 24b. The carrier gas used as necessary is accommodated in the cylinder 42c and supplied while the flow rate is controlled by the flow rate regulator 24c. In the film forming apparatus shown in FIG. 1, when the substance used as the Al source material gas 33 supplied through the valve 25a is a gas, the Al source material gas 33 is supplied to the cylinder 42a without providing the material tank 40a. It is only necessary to modify the form in which the liquid is charged and supplied while controlling the flow rate with the flow regulator 24a. Further, a method is adopted in which the liquid Al source material gas 33 is vaporized in the cylinder 42a and the Al source material gas 33 filled in the head space in the cylinder 42a is supplied by opening the valve 25a. Also good.

原料ガス供給管23は、冷却管を有し、一体に形成されていることが好ましい。このような原料ガス供給管23の構造としては、例えば二重管構造がある。原料ガス供給管23において、二重管の内側管路は原料ガス流路17となっており、その一端は上部チャンバ15に設けられたガス供給口16に接続されていて、その他端はガス吹き出し孔17xとなっている。これによって、Al源原料ガス33及び水素ガスは、ガス供給口16に接続された原料ガス流路17の先端のガス吹き出し孔17xから吹き出されるようになっている。一方、二重管の外側管路は、原料ガス供給管23を冷却するための冷却水流路27であり、冷却管として役割をなしている。そして、発熱体18が、例えば、通電によって発熱すると、原料ガス流路17の温度が上昇する。これを防止するため、冷却水流路27に冷却水が循環している。すなわち、冷却水流路27の一端では、上部チャンバ15に接続された不図示の冷却水供給手段から冷却水の供給がなされ、同時に冷却水供給手段に冷却を終えた冷却水が戻される。一方、冷却水流路27の他端は、ガス吹き出し孔17x付近において封止されていて、ここで冷却水が折り返して戻される。冷却水流路27によって、原料ガス供給管23全体が冷却される。冷却することでプラスチック容器11に与える熱的影響を低減させることができる。したがって、原料ガス供給管23の材質は絶縁体で熱伝導率が大きいものが好ましい。例えば、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素若しくは酸化アルミニウムを主成分とする材料で形成されたセラミック管であるか、又は、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素若しくは酸化アルミニウムを主成分とする材料で表面が被覆された金属管であることが好ましい。発熱体に安定して通電することができ、耐久性があり、かつ、発熱体で発生した熱を熱伝導によって効率よく排熱させることができる。   The source gas supply pipe 23 preferably has a cooling pipe and is integrally formed. As a structure of such a source gas supply pipe 23, for example, there is a double pipe structure. In the source gas supply pipe 23, the inner pipe line of the double pipe is a source gas channel 17, one end of which is connected to the gas supply port 16 provided in the upper chamber 15, and the other end is a gas blowout. It is a hole 17x. As a result, the Al source material gas 33 and the hydrogen gas are blown out from the gas blowing holes 17 x at the tip of the material gas flow path 17 connected to the gas supply port 16. On the other hand, the outer pipe line of the double pipe is a cooling water flow path 27 for cooling the source gas supply pipe 23, and plays a role as a cooling pipe. Then, when the heating element 18 generates heat by energization, for example, the temperature of the source gas channel 17 rises. In order to prevent this, the cooling water circulates in the cooling water passage 27. That is, at one end of the cooling water flow path 27, cooling water is supplied from a cooling water supply means (not shown) connected to the upper chamber 15, and at the same time, the cooled cooling water is returned to the cooling water supply means. On the other hand, the other end of the cooling water passage 27 is sealed in the vicinity of the gas blowing hole 17x, and here, the cooling water is folded back. The entire raw material gas supply pipe 23 is cooled by the cooling water passage 27. By cooling, the thermal influence on the plastic container 11 can be reduced. Therefore, the material of the source gas supply pipe 23 is preferably an insulator and has a high thermal conductivity. For example, a ceramic tube made of a material mainly containing aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, or aluminum oxide, or a surface made of a material mainly containing aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, or aluminum oxide Is preferably a coated metal tube. The heating element can be stably energized, has durability, and can efficiently exhaust heat generated by the heating element by heat conduction.

原料ガス供給管23について、不図示の他形態として、次のようにしてもよい。すなわち、原料ガス供給管を二重管とし、その外側管を原料ガス流路として外側管の側壁に孔、好ましくは複数の孔を開ける。一方、原料ガス供給管の二重管の内側管は、緻密な管で形成し、冷却水流路として冷却水を流す。発熱体は原料ガス供給管の側壁に沿って配線されるが、側壁に沿った部分の発熱体に、外側管の側壁に設けた孔を通ったAl源原料ガス33が接触し、効率よく化学種34を生成させることができる。   The source gas supply pipe 23 may be configured as follows as another form (not shown). That is, the source gas supply pipe is a double pipe, the outer pipe is used as a source gas flow path, and a hole, preferably a plurality of holes, is formed in the side wall of the outer pipe. On the other hand, the inner pipe of the double pipe of the source gas supply pipe is formed by a dense pipe, and the cooling water flows as a cooling water flow path. The heating element is wired along the side wall of the source gas supply pipe, but the Al source source gas 33 that has passed through the hole provided in the side wall of the outer pipe comes into contact with the heating element in the portion along the side wall so Species 34 can be generated.

ガス吹き出し孔17xは、プラスチック容器11の底と離れすぎていると、プラスチック容器11の内部に薄膜を形成することが難しい。本実施形態では、原料ガス供給管23の長さは、ガス吹き出し孔17xからプラスチック容器11の底までの距離L1が5〜50mmとなるように形成することが好ましい。膜厚の均一性が向上する。5〜50mmの距離で均一な薄膜をプラスチック容器11の内表面に成膜することができる。距離が50mmより大きいとプラスチック容器11の底に薄膜が形成しにくくなる場合がある。また、距離が5mmより小さいとAl源原料ガス33及び水素ガスの吹き出しができにくくなる場合、又は膜厚分布が不均一になる場合がある。この事実は、理論的にも把握することができる。500mlの容器の場合、容器の胴径が6.4cm、常温の空気の平均自由工程λ=0.68/Pa[cm]から、分子流は圧力<0.106Pa、粘性流は圧力>10.6Pa、中間流は0.106Pa<圧力<10.6Paとなる。成膜時のガス圧5〜100Paでは、ガスの流れは中間流から粘性流となり、ガス吹き出し孔17xとプラスチック容器11の底の距離に最適条件があることになる。   If the gas blowing hole 17 x is too far from the bottom of the plastic container 11, it is difficult to form a thin film inside the plastic container 11. In the present embodiment, the length of the source gas supply pipe 23 is preferably formed such that the distance L1 from the gas blowing hole 17x to the bottom of the plastic container 11 is 5 to 50 mm. The uniformity of the film thickness is improved. A uniform thin film can be formed on the inner surface of the plastic container 11 at a distance of 5 to 50 mm. If the distance is larger than 50 mm, it may be difficult to form a thin film on the bottom of the plastic container 11. If the distance is smaller than 5 mm, it may be difficult to blow out the Al source material gas 33 and the hydrogen gas, or the film thickness distribution may be uneven. This fact can be grasped theoretically. In the case of a 500 ml container, since the container body diameter is 6.4 cm and the mean free path λ = 0.68 / Pa [cm] of air at room temperature, the molecular flow pressure <0.106 Pa and the viscous flow pressure> 10. 6 Pa, the intermediate flow is 0.106 Pa <pressure <10.6 Pa. At a gas pressure of 5 to 100 Pa during film formation, the gas flow changes from an intermediate flow to a viscous flow, and there is an optimum condition for the distance between the gas blowing hole 17x and the bottom of the plastic container 11.

発熱体18は、発熱体CVD法において、Al源原料ガス33の分解を促進する。また、水素ガスを分解して、水素ラジカルを発生させる。発熱体18の材質は、特に限定されないが、C,W,Ta,Ti,Hf,V,Cr,Mo,Mn,Tc,Re,Fe,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Ptの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の金属元素を含む材料で構成されることが好ましい。導電性を有することで、通電によって、それ自体を発熱させることが可能となる。発熱体18は配線形状に形成され、原料ガス供給管23の上部チャンバ15における固定箇所の下方に設けた、配線19と発熱体18との接続箇所となる接続部26aに、発熱体18の一端が接続される。そして先端部分であるガス吹き出し孔17xに設けた絶縁セラミックス部材35で支持される。さらに、折り返して、接続部26bに発熱体18の他端が接続される。このように、発熱体18は原料ガス供給管23の側面に沿って支持されているため、下部チャンバ13の内部空間のほぼ主軸上に位置するように配置されることとなる。図1では、発熱体18は、原料ガス供給管23の軸と平行となるように原料ガス供給管23の周囲に沿って配置した場合を示したが、接続部26aを起点として原料ガス供給管23の側面に螺旋状に巻きつけ、ガス吹き出し孔17x付近に固定された絶縁セラミックス部材35で支持したあと、接続部26bに向けて折り返して戻してもよい。ここで発熱体18は、絶縁セラミックス部材35に引っ掛けることで原料ガス供給管23に固定されている。図1では、発熱体18は、原料ガス供給管23のガス吹き出し孔17x付近において、ガス吹き出し孔17xの出口側に配置されている場合を示した。これによって、ガス吹き出し孔17xから吹き出たAl源原料ガス33が発熱体18と接触しやすくなるため、Al源原料ガス33を効率よく活性化させることができる。ここで、発熱体18は、原料ガス供給管23の側面から僅かに離して配置することが好ましい。原料ガス供給管23の急激な温度上昇を防止するためである。また、ガス吹き出し孔17xから吹き出たAl源原料ガス33及び反応室12にあるAl源原料ガス33との接触機会を増やすことができる。この発熱体18を含む原料ガス供給管23の外径は、プラスチック容器の口部21の内径よりも小さいことが必要である。発熱体18を含む原料ガス供給管23をプラスチック容器の口部21から挿入するためである。したがって、必要以上に発熱体18を原料ガス供給管23の表面から離すと、原料ガス供給管23をプラスチック容器の口部21から挿入するときに接触しやすくなってしまう。発熱体18の横幅は、プラスチック容器の口部21から挿入する時の位置ズレを考慮すると、10mm以上、(口部21の内径−6)mm以下が適当である。例えば、口部21の内径はおおよそ21.7〜39.8mmである。   The heating element 18 promotes the decomposition of the Al source material gas 33 in the heating element CVD method. In addition, the hydrogen gas is decomposed to generate hydrogen radicals. The material of the heating element 18 is not particularly limited, but C, W, Ta, Ti, Hf, V, Cr, Mo, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, It is preferably composed of a material containing one or more metal elements selected from the group of Pt. By having conductivity, it becomes possible to generate heat by energization. The heating element 18 is formed in a wiring shape, and is connected to one end of the heating element 18 at a connection portion 26 a provided below the fixed portion in the upper chamber 15 of the source gas supply pipe 23 and serving as a connection point between the wiring 19 and the heating element 18. Is connected. And it is supported with the insulating ceramic member 35 provided in the gas blowing hole 17x which is a front-end | tip part. Further, the other end of the heating element 18 is connected to the connecting portion 26b. As described above, since the heating element 18 is supported along the side surface of the source gas supply pipe 23, the heating element 18 is arranged so as to be positioned substantially on the main axis of the internal space of the lower chamber 13. Although FIG. 1 shows the case where the heating element 18 is arranged along the periphery of the source gas supply pipe 23 so as to be parallel to the axis of the source gas supply pipe 23, the source gas supply pipe starts from the connection portion 26a. 23 may be spirally wound around the side surface of 23 and supported by the insulating ceramic member 35 fixed in the vicinity of the gas blowing hole 17x, and then folded back toward the connecting portion 26b. Here, the heating element 18 is fixed to the source gas supply pipe 23 by being hooked on the insulating ceramic member 35. FIG. 1 shows the case where the heating element 18 is disposed on the outlet side of the gas blowing hole 17x in the vicinity of the gas blowing hole 17x of the source gas supply pipe 23. As a result, the Al source material gas 33 blown out from the gas blowing holes 17x can easily come into contact with the heating element 18, so that the Al source material gas 33 can be efficiently activated. Here, it is preferable that the heating element 18 be disposed slightly away from the side surface of the source gas supply pipe 23. This is to prevent a rapid temperature rise of the source gas supply pipe 23. Moreover, the opportunity of contact with the Al source material gas 33 blown out from the gas blowing holes 17x and the Al source material gas 33 in the reaction chamber 12 can be increased. The outer diameter of the source gas supply pipe 23 including the heating element 18 needs to be smaller than the inner diameter of the mouth portion 21 of the plastic container. This is because the source gas supply pipe 23 including the heating element 18 is inserted from the mouth portion 21 of the plastic container. Therefore, if the heating element 18 is separated from the surface of the raw material gas supply pipe 23 more than necessary, it will be easy to contact when the raw material gas supply pipe 23 is inserted from the mouth portion 21 of the plastic container. The lateral width of the heating element 18 is suitably 10 mm or more and (inner diameter of the mouth part −6) mm or less in consideration of positional deviation when inserted from the mouth part 21 of the plastic container. For example, the inner diameter of the mouth portion 21 is approximately 21.7 to 39.8 mm.

発熱体18は、例えば、通電することで発熱させることができる。図1に示す装置では、発熱体18には、接続部26a,26b及び配線19を介して、ヒータ電源20が接続されている。ヒータ電源20によって発熱体18に電気を流すことで、発熱体18が発熱する。なお、本発明は、発熱体18の発熱方法に限定されない。   The heating element 18 can generate heat by energization, for example. In the apparatus shown in FIG. 1, a heater power source 20 is connected to the heating element 18 via connection portions 26 a and 26 b and wiring 19. The heater 18 generates heat when electricity is supplied to the heater 18 by the heater power source 20. The present invention is not limited to the heating method of the heating element 18.

また、プラスチック容器の口部21から容器の肩にかけてはプラスチック容器11の成形時の延伸倍率が小さいため、高温に発熱する発熱体18が近くに配置されると、熱による変形を起こしやすい。実験によれば、配線19と発熱体18との接続箇所である接続部26a,26bの位置が、プラスチック容器の口部21の下端から10mm以上離さないとプラスチック容器11の肩の部分が熱変形を起こし、50mmを超えると、プラスチック容器11の肩の部分に薄膜が形成しにくくなった。そこで発熱体18は、その上端がプラスチック容器の口部21の下端から10〜50mm下方に位置するように配置されることがよい。すなわち、接続部26a,26bと口部21の下端との距離L2が10〜50mmとなるようにすることが好ましい。容器の肩部の熱変形を抑制できる。   Further, since the stretch ratio at the time of molding of the plastic container 11 is small from the mouth portion 21 of the plastic container to the shoulder of the container, if the heating element 18 that generates heat at a high temperature is disposed nearby, it is likely to be deformed by heat. According to the experiment, the shoulder portion of the plastic container 11 is thermally deformed unless the positions of the connection portions 26a and 26b, which are the connection points between the wiring 19 and the heating element 18, are 10 mm or more away from the lower end of the mouth portion 21 of the plastic container. When the thickness exceeded 50 mm, it was difficult to form a thin film on the shoulder portion of the plastic container 11. Therefore, the heating element 18 is preferably arranged so that the upper end thereof is located 10 to 50 mm below the lower end of the mouth portion 21 of the plastic container. That is, it is preferable that the distance L2 between the connection portions 26a and 26b and the lower end of the mouth portion 21 is 10 to 50 mm. Thermal deformation of the shoulder portion of the container can be suppressed.

また上部チャンバ15の内部空間には、排気管22が真空バルブ8を介して連通されており、図示しない排気ポンプによって真空チャンバ6の内部の反応室12の空気が排気されるようになっている。   An exhaust pipe 22 communicates with the internal space of the upper chamber 15 via a vacuum valve 8 so that air in the reaction chamber 12 inside the vacuum chamber 6 is exhausted by an exhaust pump (not shown). .

図1に示す成膜装置は、高周波電源が不要であり、プラズマCVD装置よりも装置が安価となる。ガスバリア薄膜をプラスチック容器の内表面に形成する装置について説明してきたが、ガスバリア薄膜をプラスチック容器の外表面に形成するには、例えば、特許文献6の図4に示す成膜装置を用いて行うことができる。また、成膜装置は、図1に示す装置に限定されず、例えば、特許文献6に示すように種々の変形をすることができる。   The film formation apparatus shown in FIG. 1 does not require a high-frequency power source, and the apparatus is cheaper than a plasma CVD apparatus. The apparatus for forming the gas barrier thin film on the inner surface of the plastic container has been described. To form the gas barrier thin film on the outer surface of the plastic container, for example, the film forming apparatus shown in FIG. Can do. Further, the film forming apparatus is not limited to the apparatus shown in FIG. 1, and various modifications can be made as shown in Patent Document 6, for example.

次に、本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法について、図1を参照しながら説明する。図2は、本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体の一例を示す断面図である。本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体90の製造方法は、プラスチック成形体91の表面に、発熱体CVD法で、構成元素としてアルミニウム(Al)及び酸素(O)を含有するガスバリア薄膜92を形成するガスバリア性プラスチック成形体の製造方法において、プラスチック成形体91(図1では、プラスチック容器11)を収容した真空チャンバ6の内部に、水素ガスを供給して、プラスチック成形体91の表面(図1では、プラスチック容器11の内表面)を還元する水素処理工程と、プラスチック成形体91を収容した真空チャンバ6の内部に、Al源原料ガス33を供給して、Al源原料ガス33を発熱した発熱体18に接触させて、Al源原料ガス33を分解して化学種34を生成させ、プラスチック成形体91の表面に化学種34を到達させることによって、ガスバリア薄膜92を形成する成膜工程とを有する。   Next, the manufacturing method of the gas barrier plastic molding which concerns on this embodiment is demonstrated, referring FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a gas barrier plastic molding according to the present embodiment. In the method for manufacturing a gas barrier plastic molded body 90 according to the present embodiment, a gas barrier thin film 92 containing aluminum (Al) and oxygen (O) as constituent elements is formed on the surface of the plastic molded body 91 by a heating element CVD method. In the method for producing a gas barrier plastic molded body, hydrogen gas is supplied into the vacuum chamber 6 in which the plastic molded body 91 (the plastic container 11 in FIG. 1) is housed, and the surface of the plastic molded body 91 (FIG. 1). Then, the hydrogen treatment process for reducing the inner surface of the plastic container 11 and the heat generated when the Al source material gas 33 is heated by supplying the Al source material gas 33 into the vacuum chamber 6 containing the plastic molded body 91. In contact with the body 18, the Al source material gas 33 is decomposed to generate chemical species 34, and a plastic molded body 91 is formed. By reaching the chemical species 34 to the surface, and a film forming step of forming a gas barrier thin film 92.

ガスバリア性プラスチック成形体の製造方法は、水素処理工程時に、成膜装置へのプラスチック成形体を装着する工程と反応室の圧力を調整する工程とを有し、順次説明する。   The method for producing a gas barrier plastic molded body has a process of mounting the plastic molded body on the film forming apparatus and a process of adjusting the pressure in the reaction chamber during the hydrogen treatment process, which will be described in order.

<成膜装置へのプラスチック成形体の装着工程>
まず、ベント(不図示)を開いて真空チャンバ6内を大気開放する。反応室12には、上部チャンバ15を外した状態で、下部チャンバ13の上部開口部からプラスチック成形体91としてのプラスチック容器11が差し込まれて、収容される。この後、位置決めされた上部チャンバ15が降下し、上部チャンバ15につけられた原料ガス供給管23とそれに固定された発熱体18がプラスチック容器の口部21からプラスチック容器11内に挿入される。そして、上部チャンバ15が下部チャンバ13にOリング14を介して当接することで、反応室12が密閉空間とされる。このとき、下部チャンバ13の内壁面とプラスチック容器11の外壁面との間隔は、ほぼ均一に保たれており、かつ、プラスチック容器11の内壁面と発熱体18との間の間隔も、ほぼ均一に保たれている。
<Attaching process of plastic molding to film forming device>
First, a vent (not shown) is opened to open the vacuum chamber 6 to the atmosphere. In the reaction chamber 12, with the upper chamber 15 removed, a plastic container 11 as a plastic molded body 91 is inserted and accommodated from the upper opening of the lower chamber 13. Thereafter, the positioned upper chamber 15 is lowered, and the source gas supply pipe 23 attached to the upper chamber 15 and the heating element 18 fixed thereto are inserted into the plastic container 11 from the opening 21 of the plastic container. Then, the upper chamber 15 is brought into contact with the lower chamber 13 via the O-ring 14, whereby the reaction chamber 12 is made a sealed space. At this time, the distance between the inner wall surface of the lower chamber 13 and the outer wall surface of the plastic container 11 is kept substantially uniform, and the distance between the inner wall surface of the plastic container 11 and the heating element 18 is also substantially uniform. It is kept in.

本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法では、プラスチック成形体91が、フィルム、シート又は容器である形態を包含する。プラスチック成形体91が、容器である場合は、容器の内表面又は外表面にガスバリア薄膜92を形成する方法は、前述のとおりである。プラスチック成形体がフィルム又はシートである場合には、例えば、反応室12を円筒状としてその内壁にフィルム又はシートを沿わせて固定することで、フィルム又はシートの表面にガスバリア薄膜92を形成することができる。また、真空チャンバ6内にロール状のフィルム又はシートを繰り出すロールと薄膜が形成されたフィルム又はシートを巻き取るロールとからなる巻取装置を設ける変形をしてもよい。   In the manufacturing method of the gas barrier plastic molding according to the present embodiment, the plastic molding 91 includes a film, a sheet, or a container. When the plastic molded body 91 is a container, the method for forming the gas barrier thin film 92 on the inner surface or the outer surface of the container is as described above. When the plastic molded body is a film or a sheet, for example, the reaction chamber 12 is formed into a cylindrical shape, and the gas barrier thin film 92 is formed on the surface of the film or the sheet by fixing the film or sheet along the inner wall thereof. Can do. Moreover, you may carry out the deformation | transformation which provides the winding apparatus which consists of the roll which rolls out the roll-shaped film or sheet in the vacuum chamber 6, and the roll which winds up the film or sheet in which the thin film was formed.

プラスチック成形体91を構成する樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂(PP)、シクロオレフィンコポリマー樹脂(COC、環状オレフィン共重合)、アイオノマー樹脂、ポリ‐4‐メチルペンテン‐1樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン‐ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、4弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂である。これらは、1種を単層で、又は2種以上を積層して用いることができるが、生産性の点で、単層であることが好ましい。また、樹脂の種類は、PETであることがより好ましい。   Examples of the resin constituting the plastic molded body 91 include polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin (PP), and cycloolefin copolymer resin (COC, cyclic olefin copolymer). , Ionomer resin, poly-4-methylpentene-1 resin, polymethyl methacrylate resin, polystyrene resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, acrylonitrile resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyamide resin, polyamideimide resin , Polyacetal resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, or tetrafluoroethylene resin, acrylonitrile-styrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin . One of these may be used as a single layer, or two or more may be used as a laminate, but a single layer is preferable in terms of productivity. The type of resin is more preferably PET.

プラスチック成形体91の厚さは、目的及び用途に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。プラスチック成形体91が、例えば、飲料用ボトルなどの容器である場合には、ボトルの肉厚は、50〜500μmであることが好ましく、より好ましくは、100〜350μmである。また、包装袋を構成するフィルムである場合には、フィルムの厚さは、3〜300μmであることが好ましく、より好ましくは、10〜100μmである。プラスチック成形体91が、電子ペーパー又は有機ELなどのフラットパネルディスプレイの基板である場合には、フィルムの厚さは、25〜200μmであることが好ましく、より好ましくは、50〜100μmである。また、容器を形成するためのシートである場合には、シートの厚さは、50〜500μmであることが好ましく、より好ましくは100〜350μmである。そして、プラスチック成形体91が、容器である場合には、ガスバリア薄膜92は、その内壁面若しくは外壁面のいずれか一方又は両方に設ける。また、プラスチック成形体91が、フィルムである場合には、ガスバリア薄膜92は、片面又は両面に設ける。   The thickness of the plastic molded body 91 can be appropriately set according to the purpose and application, and is not particularly limited. When the plastic molded body 91 is a container such as a beverage bottle, for example, the thickness of the bottle is preferably 50 to 500 μm, and more preferably 100 to 350 μm. Moreover, when it is a film which comprises a packaging bag, it is preferable that the thickness of a film is 3-300 micrometers, More preferably, it is 10-100 micrometers. When the plastic molded body 91 is a substrate of a flat panel display such as electronic paper or organic EL, the thickness of the film is preferably 25 to 200 μm, and more preferably 50 to 100 μm. Moreover, when it is a sheet | seat for forming a container, it is preferable that the thickness of a sheet | seat is 50-500 micrometers, More preferably, it is 100-350 micrometers. When the plastic molded body 91 is a container, the gas barrier thin film 92 is provided on one or both of the inner wall surface and the outer wall surface. Further, when the plastic molded body 91 is a film, the gas barrier thin film 92 is provided on one side or both sides.

<圧力調整工程>
次いで、ベント(不図示)を閉じたのち、排気ポンプ(不図示)を作動させ、真空バルブ8を開とすることにより、反応室12内の空気が排気される。このとき、プラスチック容器11の内部空間のみならずプラスチック容器11の外壁面と下部チャンバ13の内壁面との間の空間も排気されて、真空にされる。すなわち、反応室12全体が排気される。続く水素処理工程に備えて、真空チャンバ6内の圧力は、例えば1.0〜100Paに到達するまで減圧することが好ましい。より好ましくは、1.4〜50Paである。1.0Pa未満では、排気に時間がかかる場合がある。また、100Paを超えると、プラスチック容器11内に不純物が多くなり、高いバリア性を付与することができない場合がある。
<Pressure adjustment process>
Next, after closing the vent (not shown), the exhaust pump (not shown) is operated and the vacuum valve 8 is opened, whereby the air in the reaction chamber 12 is exhausted. At this time, not only the internal space of the plastic container 11 but also the space between the outer wall surface of the plastic container 11 and the inner wall surface of the lower chamber 13 is evacuated and evacuated. That is, the entire reaction chamber 12 is exhausted. In preparation for the subsequent hydrogen treatment step, the pressure in the vacuum chamber 6 is preferably reduced until it reaches, for example, 1.0 to 100 Pa. More preferably, it is 1.4-50 Pa. If it is less than 1.0 Pa, exhaust may take time. Moreover, when it exceeds 100 Pa, impurities may increase in the plastic container 11 and high barrier properties may not be imparted.

<水素処理工程>
(水素ガスの供給)
所定の圧力に調整された真空チャンバ6内に、水素ガスを流量調整器24cで所定の流量に制御して供給する。水素ガスの流量は、10〜200sccmであることが好ましい。より好ましくは、25〜100sccmであり、特に好ましくは、30〜50sccmである。
<Hydrogen treatment process>
(Hydrogen gas supply)
Hydrogen gas is supplied into the vacuum chamber 6 adjusted to a predetermined pressure while being controlled to a predetermined flow rate by the flow rate regulator 24c. The flow rate of hydrogen gas is preferably 10 to 200 sccm. More preferably, it is 25-100 sccm, Most preferably, it is 30-50 sccm.

(水素処理)
水素ガスを供給すると、真空チャンバ6内が還元雰囲気となる。この還元雰囲気で、後に説明する成膜工程を行うことで、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との密着性を向上させることができる。なお、本明細書では、水素処理とは、プラスチック成形体91の表面を水素雰囲気中に放置又は曝す処理をいう。さらに、水素雰囲気中には、分子状態の水素の他、活性水素、水素ラジカルなどの原子状態の水素が存在する雰囲気を包含する。水素処理工程を行う時間は、特に限定されないが、1.0〜200秒であることが好ましく、より好ましくは、2.0〜10秒であり、特に好ましくは、3.0〜5.0秒である。1.0秒未満では、真空チャンバ6内を十分な還元雰囲気とすることができない場合がある。200秒を超えても、還元効果は頭打ちとなり、不経済である。
(Hydrogen treatment)
When hydrogen gas is supplied, the inside of the vacuum chamber 6 becomes a reducing atmosphere. By performing a film forming step described later in this reducing atmosphere, the adhesion between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92 can be improved. In this specification, the hydrogen treatment refers to a treatment in which the surface of the plastic molded body 91 is left or exposed in a hydrogen atmosphere. Further, the hydrogen atmosphere includes an atmosphere in which hydrogen in an atomic state such as active hydrogen or hydrogen radical exists in addition to molecular hydrogen. The time for performing the hydrogen treatment step is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 200 seconds, more preferably 2.0 to 10 seconds, and particularly preferably 3.0 to 5.0 seconds. It is. If it is less than 1.0 second, there may be a case where the inside of the vacuum chamber 6 cannot be sufficiently reduced. Even if it exceeds 200 seconds, the reduction effect reaches its peak and is uneconomical.

本実施形態では、水素処理工程は、次のいずれかの工程を少なくとも1つ含むことが好ましい。各工程について説明する。   In this embodiment, it is preferable that the hydrogen treatment step includes at least one of the following steps. Each step will be described.

(水素ガスを発熱した発熱体に接触させる工程)
本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体90の製造方法では、水素処理工程が、水素ガスを発熱した発熱体18に接触させる工程を含むことが好ましい。この場合、水素ガスの供給を行う前に、発熱体18を発熱させる。発熱体18は、例えば、通電することで室温よりも高い温度に発熱する。発熱体18の発熱温度は、1500℃以上であることが好ましい。より好ましくは、1700℃以上であり、更に好ましくは1900℃以上である。発熱体18の発熱温度は、高温であるほど、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との密着性を向上させる効果が高まる傾向にある。特に、1700℃以上とすることで、高濃度の水素ラジカルが発生して、水素ラジカルの強い還元作用によって、プラスチック成形体91の表面にある酸化物などの不純物を除去してクリーニングし、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との密着性を更に向上させることができる。ただし、発熱温度の上限温度は、その発熱体の軟化温度よりも低温とすることが好ましい。軟化温度以上では、発熱体18が変形して制御ができない場合がある。また、プラスチック成形体91への熱によるダメージが懸念される。上限温度は、発熱体18の材料によって異なるが、例えば、モリブデンであれば、2300℃が好ましい。より好ましくは、2100℃である。
(Step of bringing hydrogen gas into contact with a heating element that has generated heat)
In the method for manufacturing the gas barrier plastic molded body 90 according to the present embodiment, it is preferable that the hydrogen treatment step includes a step of bringing hydrogen gas into contact with the heating element 18 that has generated heat. In this case, the heating element 18 generates heat before supplying hydrogen gas. The heating element 18 generates heat to a temperature higher than room temperature when energized, for example. The heating temperature of the heating element 18 is preferably 1500 ° C. or higher. More preferably, it is 1700 degreeC or more, More preferably, it is 1900 degreeC or more. As the heating temperature of the heating element 18 increases, the effect of improving the adhesion between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92 tends to increase. In particular, by setting the temperature to 1700 ° C. or higher, high-concentration hydrogen radicals are generated, and impurities such as oxides on the surface of the plastic molded body 91 are removed and cleaned by the strong reducing action of the hydrogen radicals. The adhesion between the body 91 and the gas barrier thin film 92 can be further improved. However, the upper limit temperature of the heat generation temperature is preferably lower than the softening temperature of the heat generator. Above the softening temperature, the heating element 18 may be deformed and cannot be controlled. Moreover, there is a concern about damage to the plastic molded body 91 due to heat. Although an upper limit temperature changes with materials of the heat generating body 18, if it is molybdenum, 2300 degreeC is preferable, for example. More preferably, it is 2100 degreeC.

水素ガスが発熱体18と接触すると、分解反応によって活性化されて、活性水素、水素ラジカルなどの原子状態の水素が生成される。この原子状態の水素が、プラスチック成形体91の表面としてのプラスチック容器11の内壁に到達することで、強い還元作用によって、プラスチック成形体91の表面にある酸化物などの不純物を除去してクリーニングする。より具体的には、活性化水素、水素ラジカルなどの原子状態の水素による水素引き抜き反応又はエッチング反応が生じる。結果として、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との密着性を向上する効果を奏する。   When the hydrogen gas comes into contact with the heating element 18, it is activated by a decomposition reaction, and atomic state hydrogen such as active hydrogen and hydrogen radicals is generated. The hydrogen in the atomic state reaches the inner wall of the plastic container 11 as the surface of the plastic molded body 91, so that impurities such as oxides on the surface of the plastic molded body 91 are removed and cleaned by a strong reducing action. . More specifically, a hydrogen abstraction reaction or an etching reaction with atomic hydrogen such as activated hydrogen or hydrogen radical occurs. As a result, there is an effect of improving the adhesion between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92.

水素処理工程が、水素ガスを発熱した発熱体18に接触させる工程を含む場合には、水素ガスを発熱体18に接触させる時間は、1.0〜5.0秒であることが好ましい。より好ましくは、2.0〜4.5秒である。1.0秒未満では、密着性向上の効果が不足する場合がある。5.0秒を超えると、プラスチック成形体91への熱によるダメージが懸念される。また、プラスチック成形体91の材料によっては変形する場合がある。   In the case where the hydrogen treatment step includes a step of bringing hydrogen gas into contact with the heating element 18 that has generated heat, the time for which the hydrogen gas is brought into contact with the heating element 18 is preferably 1.0 to 5.0 seconds. More preferably, it is 2.0 to 4.5 seconds. If it is less than 1.0 second, the effect of improving the adhesion may be insufficient. If it exceeds 5.0 seconds, there is a concern about damage to the plastic molded body 91 due to heat. Further, the plastic molded body 91 may be deformed depending on the material.

(水素ガス及びAl源原料ガスを同時に供給する工程)
本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体90の製造方法では、水素処理工程が、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程を含むことが好ましい。水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程は、水素処理工程の全部の時間又は一部の時間で行うことができるが、水素処理工程の一部の時間で行うことがより好ましい。
(Process to supply hydrogen gas and Al source material gas simultaneously)
In the method for manufacturing the gas barrier plastic molded body 90 according to the present embodiment, it is preferable that the hydrogen treatment step includes a step of supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 simultaneously. The step of supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 at the same time can be performed during the entire time or a part of the time of the hydrogen treatment step, but is more preferably performed during the part of the time of the hydrogen treatment step.

水素処理工程の一部の時間で行う場合は、水素ガスだけを供給する工程及び水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程を有する。水素ガスだけを供給する工程及び水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程を行う順は、例えば、水素ガスだけを供給する工程を行った後、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程を行う工程流れ1、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程を行った後、水素ガスだけを供給する工程を行う工程流れ2、工程流れ1を繰り返し行う工程流れ3又は工程流れ2を繰り返し行う工程流れ4である。この中で、工程流れ1又は工程流れ3がより好ましく、工程流れ1が特に好ましい。水素ガスだけを供給する工程を、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程よりも最先に行うことで、真空チャンバ6内を還元状態としてプラスチック成形体91の表面をクリーニングした後、プラスチック成形体91の表面にAl源原料ガス33由来の化学種34を到達させることができる。結果として、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との密着性をより高めることができる。水素ガスだけを供給する工程と水素ガス及びAl源原料ガス33を同時に供給する工程との間では、水素ガスの供給を止めることなく、水素ガスは、水素処理工程の全部の時間において供給し続け、一部の時間において、Al源原料ガス33を更に供給することが好ましい。   When the hydrogen treatment process is performed for a part of the time, the process includes a process of supplying only hydrogen gas and a process of supplying hydrogen gas and the Al source material gas 33 simultaneously. The order of supplying only the hydrogen gas and the step of supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 simultaneously is performed, for example, after the step of supplying only the hydrogen gas, The process flow 1 for performing the process of supplying hydrogen gas, the process of supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 simultaneously, the process flow 2 for performing the process of supplying only hydrogen gas, and the process of repeatedly performing the process flow 1 This is a process flow 4 in which the flow 3 or the process flow 2 is repeated. Among these, the process flow 1 or the process flow 3 is more preferable, and the process flow 1 is particularly preferable. After cleaning the surface of the plastic molded body 91 with the inside of the vacuum chamber 6 in a reduced state, the process of supplying only hydrogen gas is performed earlier than the process of supplying hydrogen gas and the Al source material gas 33 simultaneously. The chemical species 34 derived from the Al source material gas 33 can reach the surface of the plastic molded body 91. As a result, the adhesion between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92 can be further enhanced. Between the process of supplying only hydrogen gas and the process of supplying hydrogen gas and Al source material gas 33 at the same time, the hydrogen gas continues to be supplied throughout the entire hydrogen treatment process without stopping the supply of hydrogen gas. It is preferable to further supply the Al source material gas 33 during a part of the time.

水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する時間は、特に限定されないが、水素処理工程の全部の時間に対して、0〜70%であることが好ましい。より好ましくは、30〜60%である。   The time for supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 at the same time is not particularly limited, but is preferably 0 to 70% with respect to the total time of the hydrogen treatment step. More preferably, it is 30 to 60%.

水素処理工程が、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程を含むことで、基材とガスバリア薄膜との密着性をより高める効果を奏する。その理由は、定かではないが、次のように推測する。すなわち、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給することで、水素ラジカルによってプラスチック成形体91の表面がエッチングされながら、Al源原料ガス33由来の化学種34がプラスチック成形体91の表面に到達して堆積する。すると、プラスチック成形体91の表面にプラスチック成形体91の成分とAl源原料ガス33由来の化学種34の成分とが混在したミキシング層が形成される。ミキシング層では、プラスチック成形体91の成分とAl源原料ガス33由来の化学種34の成分とが化学結合している。このミキシング層が、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との界面に存在することによって、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との境界が不明確となり、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との密着性が向上する。   Since the hydrogen treatment step includes a step of supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 at the same time, there is an effect of further improving the adhesion between the base material and the gas barrier thin film. The reason is not clear, but is presumed as follows. That is, by supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 simultaneously, the chemical species 34 derived from the Al source material gas 33 is applied to the surface of the plastic molded body 91 while the surface of the plastic molded body 91 is etched by hydrogen radicals. Reach and deposit. Then, a mixing layer in which the components of the plastic molded body 91 and the components of the chemical species 34 derived from the Al source material gas 33 are mixed is formed on the surface of the plastic molded body 91. In the mixing layer, the component of the plastic molded body 91 and the component of the chemical species 34 derived from the Al source material gas 33 are chemically bonded. When this mixing layer is present at the interface between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92, the boundary between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92 is unclear, and the adhesion between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92 is unclear. Will improve.

Al源原料ガス33は、流量調整器24aで流量を制御して供給する。Al源原料ガス33は、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウムなどのハロゲン化アルミニウム、トリターシャリーブトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリセカンダリーブトキシアルミニウム、トリスアセチルアセトネートアルミニウム、トリスジピヴァロイルメタネートアルミニウム、ジメチルアルミイソプロポキシド(DMAIP)、トリキス(トリメチルシロキシ)アルミニウムなどの金属アルミニウムアルコキシドである。この中で、材料コスト及び非自然発火性(安全性)の観点から、金属アルミニウムアルコキシドがより好ましく、DMAIPが特に好ましい。   The Al source material gas 33 is supplied by controlling the flow rate by the flow rate regulator 24a. Examples of the Al source material gas 33 include trialkylaluminums such as trimethylaluminum and triethylaluminum, aluminum halides such as aluminum chloride and aluminum bromide, tritertiary butoxyaluminum, triethoxyaluminum, triisopropoxyaluminum, and trisecondary butoxy. Metal aluminum alkoxides such as aluminum, trisacetylacetonate aluminum, trisdipivaloylmethanate aluminum, dimethylaluminum isopropoxide (DMAIP), and trikis (trimethylsiloxy) aluminum. Among these, from the viewpoint of material cost and non-pyrophoric property (safety), metal aluminum alkoxide is more preferable, and DMAIP is particularly preferable.

Al源原料ガス33として用いる物質が、液体である場合には、バブリング法で供給することができる。バブリング法に用いるバブリングガスは、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスであり、窒素ガスがより好ましい。すなわち、原料タンク40a内の出発原料41aを、ボンベ42aに充填されたバブリングガスを用いて流量調整器24aで流量制御しながらバブリングすると、出発原料41aが気化してバブル中に取り込まれる。こうして、Al源原料ガス33は、バブリングガスと混合した状態で供給される。また、液体状のAl源原料ガス33をボンベ42a内で気化させて、ボンベ42a内のヘッドスペースに充満したAl源原料ガス33を、バルブ25aを開放することで、供給する方法を採用してもよい。   When the substance used as the Al source material gas 33 is a liquid, it can be supplied by a bubbling method. The bubbling gas used for the bubbling method is, for example, an inert gas such as nitrogen, argon, or helium, and nitrogen gas is more preferable. That is, when the starting material 41a in the material tank 40a is bubbled while controlling the flow rate with the flow rate regulator 24a using the bubbling gas filled in the cylinder 42a, the starting material 41a is vaporized and taken into the bubbles. Thus, the Al source material gas 33 is supplied in a state of being mixed with the bubbling gas. Further, a method is adopted in which the liquid Al source material gas 33 is vaporized in the cylinder 42a and the Al source material gas 33 filled in the head space in the cylinder 42a is supplied by opening the valve 25a. Also good.

必要に応じてキャリアガスを流量調整器24cで流量制御しながら、バルブ25dの手前でAl源原料ガス33又は水素ガスに混合してもよい。キャリアガスは、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガスである。すると、Al源原料ガス33及び水素ガスは、流量調整器24a,24bで流量制御された状態で、又はキャリアガスによって流量が制御された状態で、所定の圧力に減圧されたプラスチック容器11内において、原料ガス供給管23のガス吹き出し孔17xから発熱体18に向けて吹き出される。   The carrier gas may be mixed with the Al source material gas 33 or the hydrogen gas before the valve 25d while controlling the flow rate of the carrier gas with the flow rate regulator 24c as necessary. The carrier gas is an inert gas such as argon, helium or nitrogen. Then, the Al source material gas 33 and the hydrogen gas are in a state where the flow rate is controlled by the flow rate regulators 24a and 24b, or in a state where the flow rate is controlled by the carrier gas, in the plastic container 11 decompressed to a predetermined pressure. Then, the gas is blown out from the gas blowing hole 17x of the source gas supply pipe 23 toward the heating element 18.

水素ガス及びAl源原料ガス33を供給する前に、発熱体18を、例えば、通電することで室温より高い温度に発熱させておくことが好ましい。発熱体18の発熱温度は、1500℃以上であることが好ましい。より好ましくは、1700℃以上であり、更に好ましくは1900℃以上である。   Before supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33, the heating element 18 is preferably heated to a temperature higher than room temperature, for example, by energization. The heating temperature of the heating element 18 is preferably 1500 ° C. or higher. More preferably, it is 1700 degreeC or more, More preferably, it is 1900 degreeC or more.

水素ガスとAl源原料ガス33との分圧比は、水素ガスの流量とAl源原料ガス33流量(Al源原料ガス33をバブリング法で供給するときはバブリングガスの流量)との比率を変えることで制御することができる。   The partial pressure ratio between the hydrogen gas and the Al source material gas 33 is to change the ratio between the flow rate of the hydrogen gas and the Al source material gas 33 flow rate (the flow rate of the bubbling gas when supplying the Al source material gas 33 by the bubbling method). Can be controlled.

(水素処理の終了)
所定の時間が経過したところで、水素ガス又は水素ガス及びAl源原料ガス33の供給を止める。
(End of hydrogen treatment)
When a predetermined time has elapsed, supply of hydrogen gas or hydrogen gas and Al source material gas 33 is stopped.

<成膜工程>
成膜工程は、水素処理工程後、大気開放をしないで連続に行うか、又は水素処理後、一旦大気開放して断続的に行ってもよいが、高い水素処理の効果が得られる点で、連続的に行うことが好ましい。また、水素処理工程において、Al源原料ガス33を供給したときは、水素ガスの供給だけを止め、Al源原料ガス33は供給し続けて、成膜工程を続けて行ってもよい。
<Film formation process>
The film forming process may be performed continuously without opening to the atmosphere after the hydrogen treatment process, or may be performed intermittently by opening to the atmosphere after the hydrogen treatment, but in terms of obtaining a high hydrogen treatment effect, It is preferable to carry out continuously. In the hydrogen treatment process, when the Al source material gas 33 is supplied, only the hydrogen gas supply may be stopped, the Al source material gas 33 may be continuously supplied, and the film forming process may be continued.

(発熱体の発熱)
水素処理工程後、発熱体18を、成膜に適する温度に調整する。成膜に適する発熱体18の発熱温度は、500℃以上であることが好ましい。より好ましくは、900℃以上であり、特に好ましくは、1100℃以上である。発熱温度の上限温度は、その発熱体18の軟化温度よりも低温とすることが好ましいことは前述のとおりである。
(Heat generation of heating element)
After the hydrogen treatment step, the heating element 18 is adjusted to a temperature suitable for film formation. The heating temperature of the heating element 18 suitable for film formation is preferably 500 ° C. or higher. More preferably, it is 900 degreeC or more, Most preferably, it is 1100 degreeC or more. As described above, the upper limit temperature of the heat generation temperature is preferably lower than the softening temperature of the heat generator 18.

(原料ガスの供給)
発熱体18の温度を成膜に適する温度に調整後、Al源原料ガス33を流量調整器24aで所定の流量に制御して供給する。Al源原料ガス33を供給する方法は、水素処理工程において、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程で説明した方法と同様であり、必要に応じてキャリアガスで流量制御しながら供給することができる。さらに、Al源原料ガス33が、液体である場合も、水素ガスとAl源原料ガス33とを同時に供給する工程で説明したとおりである。
(Source gas supply)
After adjusting the temperature of the heating element 18 to a temperature suitable for film formation, the Al source material gas 33 is supplied at a predetermined flow rate controlled by the flow rate regulator 24a. The method of supplying the Al source material gas 33 is the same as the method described in the step of supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 at the same time in the hydrogen treatment step, while controlling the flow rate with a carrier gas as necessary. Can be supplied. Further, even when the Al source material gas 33 is liquid, it is as described in the step of supplying the hydrogen gas and the Al source material gas 33 simultaneously.

Al源原料ガス33には、水素、酸素、窒素、水蒸気、亜硝酸ガス、炭酸ガス、アンモニア又はCFのように重合はしないが化学反応にあずかるガスを混合することが好ましい。これらを発熱した発熱体18が存在する反応室12に導入することでガスバリア薄膜の膜質を上げることができる。この中で、酸素、オゾン、過酸化水素、水蒸気、亜硝酸ガス、炭酸ガスなどの酸化ガスを用いることがより好ましい。酸化ガスの流量は、特に限定されないが、0〜80sccmであることが好ましい。より好ましくは、5〜50sccmである。 The Al source material gas 33 is preferably mixed with a gas that does not undergo polymerization but participates in a chemical reaction, such as hydrogen, oxygen, nitrogen, water vapor, nitrous acid gas, carbon dioxide gas, ammonia, or CF 4 . The quality of the gas barrier thin film can be improved by introducing these into the reaction chamber 12 in which the heating element 18 that has generated heat exists. Among these, it is more preferable to use an oxidizing gas such as oxygen, ozone, hydrogen peroxide, water vapor, nitrous acid gas, and carbon dioxide gas. The flow rate of the oxidizing gas is not particularly limited, but is preferably 0 to 80 sccm. More preferably, it is 5-50 sccm.

(成膜)
Al源原料ガス33が発熱体18と接触するとAlを含有する化学種34が生成される。この化学種34が、プラスチック容器11の内壁に到達することで、構成元素の1つがAlであるガスバリア薄膜92を堆積することになる。ガスバリア薄膜92の成膜において発熱体18を発熱させてAl源原料ガス33を供給する時間(Al源原料ガス33を発熱体18に吹き付ける時間)は、0.5〜20秒であることが好ましい。より好ましくは、10〜15秒である。成膜時の真空チャンバ6内の圧力は、例えば1.0〜100Paに到達するまで減圧することが好ましい。より好ましくは、1.4〜50Paである。大気圧からこの範囲になるように減圧すると、適度な真空圧とともに、大気、装置及び容器に由来する適度な残留水蒸気圧を得ることができ、簡易にガスバリア薄膜92を形成できる。
(Film formation)
When the Al source material gas 33 comes into contact with the heating element 18, a chemical species 34 containing Al is generated. When the chemical species 34 reaches the inner wall of the plastic container 11, a gas barrier thin film 92 in which one of the constituent elements is Al is deposited. In the deposition of the gas barrier thin film 92, the time for heating the heating element 18 and supplying the Al source material gas 33 (time for blowing the Al source material gas 33 to the heating element 18) is preferably 0.5 to 20 seconds. . More preferably, it is 10 to 15 seconds. The pressure in the vacuum chamber 6 during film formation is preferably reduced until reaching, for example, 1.0 to 100 Pa. More preferably, it is 1.4-50 Pa. When the pressure is reduced to be within this range from the atmospheric pressure, an appropriate residual water vapor pressure derived from the atmosphere, the apparatus and the container can be obtained together with an appropriate vacuum pressure, and the gas barrier thin film 92 can be easily formed.

発熱体CVD法では、プラスチック成形体91と形成されるガスバリア薄膜92との間に一定の密着性が得られるものの、本実施形態では、成膜工程の前に、水素処理工程を行うため、包装容器に必要な密着性を確保することができる。   In the heating element CVD method, a certain degree of adhesion can be obtained between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92 to be formed. However, in this embodiment, the hydrogen treatment process is performed before the film forming process. Necessary adhesion to the container can be ensured.

(成膜の終了)
薄膜が所定の厚さに達したところで、Al源原料ガス33の供給を止める。そして、発熱体18への通電を終了する。次いで、反応室12内を再度排気した後、図示していないリークガスを導入して、反応室12を大気圧にする。この後、上部チャンバ15を開けてプラスチック容器11を取り出す。本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法では、ガスバリア薄膜92の膜厚は、ガスバリア性の向上効果とプラスチック成形体91との密着性との両立を図るため、5〜100nmとなるようにするのが好ましい。より好ましくは、10〜85nmであり、特に好ましくは、15〜50nmである。
(Finish film formation)
When the thin film reaches a predetermined thickness, the supply of the Al source material gas 33 is stopped. Then, energization to the heating element 18 is terminated. Next, after evacuating the reaction chamber 12 again, a leak gas (not shown) is introduced to bring the reaction chamber 12 to atmospheric pressure. Thereafter, the upper chamber 15 is opened and the plastic container 11 is taken out. In the method for producing a gas barrier plastic molded body according to this embodiment, the film thickness of the gas barrier thin film 92 is set to 5 to 100 nm in order to achieve both the effect of improving the gas barrier property and the adhesion to the plastic molded body 91. Is preferable. More preferably, it is 10-85 nm, Most preferably, it is 15-50 nm.

発熱体CVD法は、プラズマCVDなど他の化学蒸着法又は真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理蒸着(PVD)法と比べて、装置が単純で、装置自体のコストを抑えることができる。また、発熱体CVD法では、化学種の堆積によってガスバリア薄膜が形成されるため、湿式法と比較して、かさ密度の高い緻密な膜が得られる。   Compared with other chemical vapor deposition methods such as plasma CVD or physical vapor deposition (PVD) methods such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, etc., the heating element CVD method is simpler and reduces the cost of the device itself. Can do. Further, in the heating element CVD method, since a gas barrier thin film is formed by deposition of chemical species, a dense film having a higher bulk density can be obtained as compared with the wet method.

本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体90は、本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体の製造方法で形成される。本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体90は、図2に示すように、プラスチック成形体91上に、ガスバリア薄膜92を備える。ガスバリア薄膜92は、構成元素としてAl及びOを含有する。ガスバリア薄膜92は、Al及びOを構成元素として含む限り、酸化物の結晶型及び酸化度に制限されるものではない。ガスバリア薄膜は、Al及びO以外に、Mo(モリブデン)などの発熱体由来の金属元素、C(炭素)、H(水素)、N(窒素)、Si(珪素)、Ti(チタン)などのその他の元素を含んでもよい。ただし、ガスバリア薄膜92をXPS分析によって測定したAl及びO以外のその他の元素の含有量は、30at.%(原子%)以下であることが好ましい。より好ましくは、20at.%以下である。   The gas barrier plastic molded body 90 according to the present embodiment is formed by the method for manufacturing a gas barrier plastic molded body according to the present embodiment. The gas barrier plastic molded body 90 according to the present embodiment includes a gas barrier thin film 92 on a plastic molded body 91 as shown in FIG. The gas barrier thin film 92 contains Al and O as constituent elements. As long as the gas barrier thin film 92 contains Al and O as constituent elements, the gas barrier thin film 92 is not limited by the crystal type and the degree of oxidation of the oxide. In addition to Al and O, the gas barrier thin film is a metal element derived from a heating element such as Mo (molybdenum), other such as C (carbon), H (hydrogen), N (nitrogen), Si (silicon), and Ti (titanium). These elements may be included. However, the content of elements other than Al and O measured by XPS analysis of the gas barrier thin film 92 is 30 at. % (Atomic%) or less is preferable. More preferably, 20 at. % Or less.

このガスバリア性プラスチック成形体90は、数1で求める、バリア性改良率(Barrier Improvement Factor,以降、BIFという。)を10以上とすることができる。具体例としては、ガスバリア性プラスチック容器の容器容量を500mlとするときの酸素透過度を、0.0030cc/容器/日以下とすることができる。
(数1)BIF=[薄膜未形成のプラスチック成形体の酸素透過度]/[ガスバリア性プラスチック成形体の酸素透過度]
This gas barrier plastic molded body 90 can have a barrier property improvement rate (Barrier Improvement Factor, hereinafter referred to as “BIF”) of 10 or more, which is obtained by Equation 1. As a specific example, the oxygen permeability when the container capacity of the gas barrier plastic container is 500 ml can be 0.0030 cc / container / day or less.
(Equation 1) BIF = [Oxygen permeability of plastic molding without thin film] / [Oxygen permeability of gas barrier plastic molding]

本実施形態に係るガスバリア性プラスチック成形体90では、水素処理工程を行うことで、プラスチック成形体91とガスバリア薄膜92との密着性が向上しており、水溶液中の物理化学的安定性を有する。したがって、食品又は飲料用の包装用途として好適である。   In the gas barrier plastic molded body 90 according to the present embodiment, the adhesion between the plastic molded body 91 and the gas barrier thin film 92 is improved by performing the hydrogen treatment step, and has physicochemical stability in an aqueous solution. Therefore, it is suitable as a packaging application for food or beverage.

次に、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not construed as being limited to the examples.

(実施例1)
プラスチック成形体として、500mlのペットボトル(高さ205mm、胴外径66mm、口部外径27.43mm、口部内径21.74mm、肉厚300μm及び樹脂量31g)の内表面に、図1に示す成膜装置を用いてガスバリア薄膜を形成した。発熱体18として、φ0.5mm、長さ43cmのモリブデンワイヤーを2本用いた。流量調整器24a〜24cからガス供給口16の配管は、すべてステンレス製の1/4インチ配管で構成した。ペットボトルを真空チャンバ8内に収容し、1.4Paに到達するまで減圧した。水素処理工程は、流量調整器24bから水素ガスを、流量30sccmで供給した。水素処理時間は、200秒間とした。その後、大気開放せず、成膜工程を次のとおり行った。発熱体18に直流電流を5.5V印加し、1100℃に発熱させた。Al源原料ガス33としてDMAIPを用い、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。成膜時の圧力を1.4Paとした。成膜工程においてAl源原料ガスを供給する時間は、13秒間とした。
Example 1
As a plastic molded body, on the inner surface of a 500 ml PET bottle (height 205 mm, body outer diameter 66 mm, mouth outer diameter 27.43 mm, mouth inner diameter 21.74 mm, wall thickness 300 μm and resin amount 31 g), FIG. A gas barrier thin film was formed using the film forming apparatus shown. As the heating element 18, two molybdenum wires having a diameter of 0.5 mm and a length of 43 cm were used. The pipes from the flow rate regulators 24a to 24c to the gas supply port 16 were all made of stainless steel 1/4 inch pipes. The PET bottle was accommodated in the vacuum chamber 8 and decompressed until it reached 1.4 Pa. In the hydrogen treatment step, hydrogen gas was supplied from the flow rate regulator 24b at a flow rate of 30 sccm. The hydrogen treatment time was 200 seconds. Thereafter, the film forming step was performed as follows without opening to the atmosphere. A direct current of 5.5 V was applied to the heating element 18 to generate heat at 1100 ° C. DMAIP was used as the Al source material gas 33, and a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle. The pressure during film formation was 1.4 Pa. The time for supplying the Al source material gas in the film forming process was 13 seconds.

(実施例2)
実施例1において、水素処理工程時に、発熱体18を1900℃に発熱させ、水素処理工程で、水素処理時間を5秒間とした以外は、実施例1と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Example 2)
In Example 1, the heating element 18 was heated to 1900 ° C. during the hydrogen treatment step, and the hydrogen treatment time was set to 5 seconds in the hydrogen treatment step. A thin film was deposited.

(実施例3)
実施例1において、水素処理工程で、200秒間のうち、水素ガスを198秒間供給した時点で、更にAl源原料ガスとしてDMAIPを供給し、水素ガスとAl源原料ガスとを同時に2秒間供給し、かつ、成膜工程で、Al源原料ガスを供給する時間を11秒間とした以外は、実施例1と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Example 3)
In Example 1, in the hydrogen treatment process, when hydrogen gas is supplied for 198 seconds in 200 seconds, DMAIP is further supplied as an Al source material gas, and hydrogen gas and Al source material gas are supplied simultaneously for 2 seconds. In the film forming step, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 1 except that the time for supplying the Al source material gas was 11 seconds.

(実施例4)
実施例1において、水素処理工程時に、発熱体18を1700℃に発熱させ、水素処理工程で、水素ガスの供給量を10sccmとし、水素処理時間を5秒間とし、この5秒間のうち、水素ガスを2秒間供給した時点で、更にAl源原料ガスとしてDMAIPを供給し、水素ガスとAl源原料ガスとを同時に3秒間供給し、かつ、成膜工程で、Al源原料ガスを供給する時間を10秒間とした以外は、実施例1と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
Example 4
In Example 1, during the hydrogen treatment step, the heating element 18 is heated to 1700 ° C., and in the hydrogen treatment step, the supply amount of hydrogen gas is 10 sccm, the hydrogen treatment time is 5 seconds, of which 5 hours When the gas is supplied for 2 seconds, DMAIP is further supplied as the Al source material gas, hydrogen gas and the Al source material gas are supplied simultaneously for 3 seconds, and the time for supplying the Al source material gas in the film-forming process is set. A thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 1 except that the time was 10 seconds.

(実施例5)
実施例1において、水素処理工程時に、発熱体18を1900℃に発熱させ、水素処理工程で、水素処理時間を5秒間とし、この5秒間のうち、水素ガスを3秒間供給した時点で、更にAl源原料ガスとしてDMAIPを供給し、水素ガスとAl源原料ガスとを同時に2秒間供給し、かつ、成膜工程で、Al源原料ガスを供給する時間を11秒間とした以外は、実施例1と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Example 5)
In Example 1, the heating element 18 is heated to 1900 ° C. during the hydrogen treatment step, and the hydrogen treatment time is set to 5 seconds in the hydrogen treatment step. Example except that DMAIP is supplied as the Al source material gas, hydrogen gas and Al source material gas are supplied simultaneously for 2 seconds, and the Al source material gas is supplied for 11 seconds in the film forming step. In the same manner as in No. 1, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle.

(実施例6)
実施例1において、水素処理工程時に、発熱体18を1900℃に発熱させ、水素処理工程で、水素処理時間を5秒間とし、この5秒間のうち、水素ガスを3秒間供給した時点で、更にAl源原料ガスとしてDMAIPを供給し、水素ガスとAl源原料ガスとを同時に2秒間供給し、かつ、成膜工程で、Al源原料ガスを供給する時間を10秒間とした以外は、実施例1と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Example 6)
In Example 1, the heating element 18 is heated to 1900 ° C. during the hydrogen treatment step, and the hydrogen treatment time is set to 5 seconds in the hydrogen treatment step. Example except that DMAIP is supplied as the Al source material gas, hydrogen gas and Al source material gas are supplied simultaneously for 2 seconds, and the time for supplying the Al source material gas in the film forming step is 10 seconds. In the same manner as in No. 1, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle.

(実施例7)
実施例6において、水素処理工程で、水素ガスの供給量を50sccmとした以外は、実施例6と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Example 7)
In Example 6, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 6 except that the supply amount of hydrogen gas was 50 sccm in the hydrogen treatment step.

(実施例8)
実施例6において、水素処理工程で、水素ガスの供給量を100sccmとした以外は、実施例6と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Example 8)
In Example 6, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 6 except that in the hydrogen treatment step, the supply amount of hydrogen gas was 100 sccm.

(比較例1)
実施例1において、水素処理工程を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen treatment step was not performed.

(比較例2)
実施例1において、水素処理工程時に、発熱体18を1900℃に発熱させ、水素処理工程で、水素ガスとAl源原料ガスとしてDMAIPとを同時に3秒間供給し、かつ、成膜工程を行わなかった以外は、実施例1と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 2)
In Example 1, during the hydrogen treatment process, the heating element 18 is heated to 1900 ° C., and in the hydrogen treatment process, hydrogen gas and DMAIP as the Al source material gas are simultaneously supplied for 3 seconds, and the film forming process is not performed. A thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 1 except that.

(比較例3)
比較例2において、水素処理工程で、水素ガスの供給量を100sccmとした以外は、比較例2と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 2, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Comparative Example 2 except that the supply amount of hydrogen gas was 100 sccm in the hydrogen treatment step.

(比較例4)
比較例2において、水素処理工程で、水素ガスとAl源原料ガスとしてDMAIPとを同時に供給する時間を2秒間とした以外は、比較例2と同様にして、ペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 2, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Comparative Example 2, except that the time for simultaneously supplying hydrogen gas and DMAIP as the Al source material gas in the hydrogen treatment step was 2 seconds. I let you.

(比較例5)
実施例1において、水素処理工程を行わず、かつ、成膜工程でAl源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例1と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 5)
In Example 1, the hydrogen treatment step was not performed, and tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film formation step. A thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle.

(比較例6)
比較例5において、成膜工程で、Ti源原料ガスを供給する時間を20秒とした以外は、比較例5と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 5, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Comparative Example 5 except that the time for supplying the Ti source material gas in the film forming step was 20 seconds.

(比較例7)
実施例1において、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例1と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 7)
In Example 1, a thin film was formed on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 1 except that tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film forming step. Was deposited.

(比較例8)
実施例2において、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例2と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 8)
In Example 2, a thin film was formed on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 2 except that tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film forming step. Was deposited.

(比較例9)
実施例3において、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例3と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 9)
In Example 3, a thin film was formed on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 3 except that tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film forming step. Was deposited.

(比較例10)
実施例5において、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例5と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 10)
In Example 5, a thin film was formed on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 5 except that tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film forming step. Was deposited.

(比較例11)
実施例6において、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例6と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 11)
In Example 6, a thin film was formed on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 6 except that tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film forming step. Was deposited.

(比較例12)
比較例11において、成膜工程で、Ti源原料ガスを供給する時間を12秒とした以外は、比較例11と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 12)
In Comparative Example 11, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Comparative Example 11, except that the time for supplying the Ti source material gas in the film forming step was 12 seconds.

(比較例13)
比較例11において、成膜工程で、Ti源原料ガスを供給する時間を14秒とした以外は、比較例11と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 13)
In Comparative Example 11, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Comparative Example 11, except that the time for supplying the Ti source material gas was 14 seconds in the film forming step.

(比較例14)
比較例11において、成膜工程で、Ti源原料ガスを供給する時間を17秒とした以外は、比較例11と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 14)
In Comparative Example 11, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Comparative Example 11, except that the time for supplying the Ti source material gas in the film forming step was 17 seconds.

(比較例15)
実施例7において、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例7と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 15)
In Example 7, a thin film was formed on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 7 except that tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film forming step. Was deposited.

(比較例16)
実施例2において、水素処理工程で、水素ガスの供給量を50sccmとし、かつ、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例2と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 16)
In Example 2, the supply amount of hydrogen gas was 50 sccm in the hydrogen treatment step, and tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film formation step. In the same manner as in Example 2, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle.

(比較例17)
実施例8において、成膜工程で、Al源原料ガスに替えて、Ti源原料ガスとしてテトラキスジメチルアミドチタニウム(TDMAT)を用いた以外は、実施例8と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 17)
In Example 8, a thin film was formed on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Example 8, except that tetrakisdimethylamido titanium (TDMAT) was used as the Ti source material gas instead of the Al source material gas in the film forming step. Was deposited.

(比較例18)
比較例17において、水素処理工程で、水素ガスの供給量を150sccmとした以外は、比較例17と同様にしてペットボトルの内表面に薄膜を堆積させた。
(Comparative Example 18)
In Comparative Example 17, a thin film was deposited on the inner surface of the PET bottle in the same manner as in Comparative Example 17, except that the supply amount of hydrogen gas was 150 sccm in the hydrogen treatment step.

得られた実施例及び比較例のプラスチック成形体について、次の方法で評価を行った。評価結果を表1に示す。   The plastic moldings of the obtained Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2012188700
Figure 2012188700

(ガスバリア性‐BIF)
実施例6、比較例1、比較例5及び比較例11のペットボトルについて、ガスバリア性をBIFで評価した。BIFは、数1において、実施例又は比較例で得たペットボトルの酸素透過度の値を「ガスバリア性プラスチック成形体の酸素透過度」とし、薄膜未形成のペットボトルの酸素透過度を「薄膜未形成のプラスチック成形体の酸素透過度」として算出した。酸素透過度は、酸素透過度測定装置(型式:Oxtran 2/20、Modern Control社製)を用いて、23℃、90%RHの条件にて測定し、測定開始から24時間コンディショニングし、測定開始から72時間経過後の値とした。なお、薄膜未形成のペットボトルの酸素透過度は、0.0350cc/容器/日であった。
(Gas barrier property-BIF)
For the PET bottles of Example 6, Comparative Example 1, Comparative Example 5, and Comparative Example 11, the gas barrier properties were evaluated by BIF. In BIF, in Equation 1, the value of oxygen permeability of the PET bottle obtained in the example or the comparative example is defined as “oxygen permeability of the gas barrier plastic molding”, and the oxygen permeability of the PET bottle in which the thin film is not formed is defined as “thin film”. It was calculated as “oxygen permeability of an unformed plastic molding”. The oxygen permeability was measured at 23 ° C. and 90% RH using an oxygen permeability measuring device (model: Oxtran 2/20, manufactured by Modern Control), conditioned for 24 hours from the start of measurement, and then started measurement. The value after 72 hours had passed. The oxygen permeability of the PET bottle with no thin film formed was 0.0350 cc / container / day.

(膜厚)
膜厚は、触針式段差計(型式:α‐ステップIQ、KLA‐Tencor社製)を用いて測定した値である。
(Film thickness)
The film thickness is a value measured using a stylus type step meter (model: α-step IQ, manufactured by KLA-Tencor).

(密着性‐耐水性)
実施例又は比較例のペットボトルに蒸留水を500ml充填し、常温(25℃)で保管した。膜の剥離の有無は、ペットボトルを目視で観察し、内表面の親水性の有無で判定した。すなわち、蒸留水が内表面の全体に濡れていて、親水性があるときは、剥離なしと判定し、内表面で蒸留水が濡れていない撥水性の部分があるときは、剥離ありと判定した。充填後、剥離ありの判定となるまでの日数を表1に示す。7日以上を実用レベルとし、7日未満を実用不適レベルとした。
(Adhesion-water resistance)
500 ml of distilled water was filled in the PET bottles of Examples or Comparative Examples and stored at room temperature (25 ° C.). The presence or absence of peeling of the film was determined by visually observing the PET bottle and the presence or absence of hydrophilicity on the inner surface. That is, when distilled water is wet on the entire inner surface and is hydrophilic, it is determined that there is no peeling, and when there is a water-repellent part where distilled water is not wet on the inner surface, it is determined that there is peeling. . Table 1 shows the number of days until the determination of peeling occurs after filling. 7 days or more was regarded as a practical level, and less than 7 days was regarded as a practical inappropriate level.

実施例のペットボトルは、いずれも高い密着性を有していた。また、実施例6についてガスバリア性を評価したところ、BIFが10であり、水素処理を行わなかった比較例1と同等の高いガスバリア性を示した。実施例6以外の実施例についても、同様に高いガスバリア性を有していた。水素処理が、ガスバリア性に悪影響を及ぼさないことが確認できた。   The PET bottles of the examples all had high adhesion. Moreover, when gas barrier property was evaluated about Example 6, BIF was 10, and the high gas barrier property equivalent to the comparative example 1 which did not perform hydrogen treatment was shown. The examples other than Example 6 also had high gas barrier properties. It was confirmed that the hydrogen treatment did not adversely affect the gas barrier properties.

実施例1と実施例2とを比較すると、実施例2では、水素処理工程が水素ガスを発熱した発熱体に接触させる工程を含むため、短時間の水素処理時間で、実施例1よりも密着性に優れる薄膜を形成することができた。実施例2と実施例5とを比較すると、実施例5では、水素ガスとAl源原料ガスとを同時に供給する工程を含むため、実施例2よりも密着性に優れる薄膜を形成することができた。実施例2と実施例6とを比較すると、実施例6の方が、成膜工程においてAl源原料ガスを供給する時間が実施例2より短いが、実施例6は、水素ガス及びAl源原料ガスを同時に供給する工程を含むため、実施例6の方が実施例2よりも短時間で厚い膜厚が得られた。よって、水素ガス及びAl源原料ガスを同時に供給する工程を含むことで、工程時間を短縮できることが確認できた。このことは、コストの削減につながる。また、プラスチック成形体への熱負荷を低減できる点で有益である。   Comparing Example 1 and Example 2, in Example 2, since the hydrogen treatment step includes a step of bringing hydrogen gas into contact with a heating element that generates heat, the hydrogen treatment step is closer to that in Example 1 in a shorter hydrogen treatment time. A thin film having excellent properties could be formed. Comparing Example 2 and Example 5, Example 5 includes a step of supplying hydrogen gas and Al source material gas at the same time, so that a thin film having better adhesion than Example 2 can be formed. It was. When Example 2 is compared with Example 6, Example 6 is shorter in time for supplying the Al source material gas in the film forming process than Example 2, but Example 6 is a hydrogen gas and Al source material. Since the process of supplying gas at the same time was included, the film thickness of Example 6 was greater than that of Example 2 in a shorter time. Therefore, it has been confirmed that the process time can be shortened by including the process of simultaneously supplying the hydrogen gas and the Al source material gas. This leads to cost reduction. Moreover, it is beneficial in that the heat load on the plastic molded body can be reduced.

比較例1は、水素処理工程を行わなかったため、密着性に乏しく、密着性評価において、1日以内に剥離した。比較例2〜比較例4は、水素ガスとAl源原料ガスとを同時に供給し、Al源原料ガスだけを供給する成膜工程を行わなかったため、密着性に乏しく、密着性評価において、1日以内に剥離した。比較例5〜比較例18は、原料ガスとして、Tiを含有するTDMATを用いた例である。比較例5及び比較例6は、水素処理工程を行わなかったため、密着性に乏しく、密着性評価において、1日以内に剥離した。比較例7〜比較例18では、水素処理工程の各条件を変更して、密着性の向上を試みたが、わずかに密着性が向上したもの例があったが、いずれも7日未満で剥離が生じてAlOx膜ほど顕著な効果は確認できなかった。   Since the comparative example 1 did not perform the hydrogen treatment step, the adhesion was poor, and the adhesion was peeled off within one day in the adhesion evaluation. In Comparative Examples 2 to 4, hydrogen gas and Al source material gas were supplied at the same time, and only the Al source material gas was not subjected to the film forming process. Peeled within. Comparative Examples 5 to 18 are examples using TDMAT containing Ti as a raw material gas. Since the comparative example 5 and the comparative example 6 did not perform the hydrogen treatment process, the adhesiveness was poor, and the adhesiveness evaluation peeled off within one day. In Comparative Examples 7 to 18, attempts were made to improve the adhesion by changing the conditions of the hydrogen treatment process, but there were examples in which the adhesion was slightly improved, but all of them were peeled off in less than 7 days. As a result, the effect as remarkable as that of the AlOx film could not be confirmed.

本発明に係るガスバリア性プラスチック成形体では、水素処理工程を行うことで、プラスチック成形体とガスバリア薄膜との密着性が向上しており、水溶液中の物理化学的安定性を有する。したがって、食品又は飲料用の包装用途として好適である。   In the gas barrier plastic molded body according to the present invention, the adhesion between the plastic molded body and the gas barrier thin film is improved by performing the hydrogen treatment step, and has physicochemical stability in an aqueous solution. Therefore, it is suitable as a packaging application for food or beverage.

6 真空チャンバ
8 真空バルブ
11 プラスチック容器
12 反応室
13 下部チャンバ
14 Oリング
15 上部チャンバ
16 ガス供給口
17 原料ガス流路
17x ガス吹き出し孔
18 発熱体
19 配線
20 ヒータ電源
21 口部
22 排気管
23 原料ガス供給管
24a,24b,24c 流量調整器
25a,25b,25c,25d バルブ
26a,26b 接続部
27 冷却水流路
28 内面
29 冷却手段
33 Al源原料ガス
34 化学種
35 絶縁セラミックス部材
40a 原料タンク
41a 出発原料
42a,42b,42c ボンベ
90 ガスバリア性プラスチック成形体
91 プラスチック成形体
92 ガスバリア薄膜
100 成膜装置
6 Vacuum chamber 8 Vacuum valve 11 Plastic container 12 Reaction chamber 13 Lower chamber 14 O-ring 15 Upper chamber 16 Gas supply port 17 Material gas flow path 17x Gas blowing hole 18 Heating element 19 Wiring 20 Heater power supply 21 Port 22 Exhaust pipe 23 Material Gas supply pipes 24a, 24b, 24c Flow rate regulators 25a, 25b, 25c, 25d Valves 26a, 26b Connection portion 27 Cooling water flow path 28 Inner surface 29 Cooling means 33 Al source material gas 34 Chemical species 35 Insulating ceramic member 40a Material tank 41a Start Raw material 42a, 42b, 42c Cylinder 90 Gas barrier plastic molded body 91 Plastic molded body 92 Gas barrier thin film 100 Film forming apparatus

Claims (5)

プラスチック成形体の表面に、発熱体CVD法で、構成元素としてアルミニウム(Al)及び酸素(O)を含有するガスバリア薄膜を形成するガスバリア性プラスチック成形体の製造方法において、
前記プラスチック成形体を収容した真空チャンバの内部に、水素ガスを供給して、前記プラスチック成形体の表面を還元する水素処理工程と、
前記プラスチック成形体を収容した真空チャンバの内部に、Al源原料ガスを供給して、該Al源原料ガスを発熱した発熱体に接触させて、前記Al源原料ガスを分解して化学種を生成させ、前記プラスチック成形体の表面に前記化学種を到達させることによって、前記ガスバリア薄膜を形成する成膜工程とを有することを特徴とするガスバリア性プラスチック成形体の製造方法。
In the method for producing a gas barrier plastic molded body, in which a gas barrier thin film containing aluminum (Al) and oxygen (O) as constituent elements is formed on the surface of the plastic molded body by a heating element CVD method,
A hydrogen treatment step of reducing the surface of the plastic molded body by supplying hydrogen gas to the inside of the vacuum chamber containing the plastic molded body,
An Al source material gas is supplied into a vacuum chamber containing the plastic molded body, and the Al source material gas is brought into contact with a heat generating element that generates heat, and the Al source material gas is decomposed to generate chemical species. And a film forming step of forming the gas barrier thin film by causing the chemical species to reach the surface of the plastic molded body.
前記水素処理工程が、水素ガスを発熱した発熱体に接触させる工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のガスバリア性プラスチック成形体の製造方法。   The method for producing a gas barrier plastic molded body according to claim 1, wherein the hydrogen treatment step includes a step of bringing hydrogen gas into contact with a heating element that generates heat. 前記水素処理工程が、水素ガスと前記Al源原料ガスとを同時に供給する工程を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスバリア性プラスチック成形体の製造方法。   The method for producing a gas barrier plastic molded body according to claim 1, wherein the hydrogen treatment step includes a step of simultaneously supplying hydrogen gas and the Al source material gas. 前記プラスチック成形体が、フィルム、シート又は容器であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のガスバリア性プラスチック成形体の製造方法。   The method for producing a gas barrier plastic molded article according to any one of claims 1 to 3, wherein the plastic molded article is a film, a sheet, or a container. 請求項1〜4のいずれか一つに記載のガスバリア性プラスチック成形体の製造方法で形成されたことを特徴とするガスバリア性プラスチック成形体。   A gas barrier plastic molded article formed by the method for producing a gas barrier plastic molded article according to any one of claims 1 to 4.
JP2011053447A 2011-03-10 2011-03-10 Gas barrier plastic molding and method for producing the same Withdrawn JP2012188700A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011053447A JP2012188700A (en) 2011-03-10 2011-03-10 Gas barrier plastic molding and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011053447A JP2012188700A (en) 2011-03-10 2011-03-10 Gas barrier plastic molding and method for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012188700A true JP2012188700A (en) 2012-10-04

Family

ID=47082185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011053447A Withdrawn JP2012188700A (en) 2011-03-10 2011-03-10 Gas barrier plastic molding and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012188700A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015229777A (en) * 2014-06-03 2015-12-21 中山 弘 Barrier film, barrier film laminate, device, barrier type protective sheet, barrier bag, and method of manufacturing barrier film

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015229777A (en) * 2014-06-03 2015-12-21 中山 弘 Barrier film, barrier film laminate, device, barrier type protective sheet, barrier bag, and method of manufacturing barrier film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5695673B2 (en) Method for producing gas barrier plastic molding
JP5894303B2 (en) Gas barrier plastic molded body and method for producing the same
JP5260050B2 (en) Gas barrier plastic container manufacturing apparatus and method for manufacturing the container
JP6009243B2 (en) Carbonated beverage bottle and method for producing the same
JP2012188700A (en) Gas barrier plastic molding and method for producing the same
JP5566334B2 (en) Gas barrier plastic molded body and method for producing the same
JP4954679B2 (en) Barrier film-coated plastic container manufacturing method and manufacturing apparatus thereof
TWI576242B (en) Gas barrier plastic molded body and manufacturing method thereof
JP2012122089A (en) Plastic molded body equipped with gas barrier thin film, and method for production thereof
JP2012219290A (en) Method for manufacturing plastic molding for vapor deposition and method for manufacturing plastic molding with gas barrier properties
TWI537415B (en) Production method of gas barrier plastic molded body
JP2006335379A (en) Synthetic-resin-made container with coat, method and apparatus for forming coat on synthetic-resin-made container

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140513