JP3952695B2 - 高分子化合物製容器の表面改質方法とその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高分子化合物製容器の表面改質方法とその装置に関し、より詳しくは、例えばＰＥＴ容器（ポリエチレンテフレタート容器）の内側の表面をＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などのようなガス透過が少ないものに改質する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量で耐衝撃性が有り、しかも再栓性を備えているため、飲料用容器としてＰＥＴ容器が多数用いられている。
上述した特長がある反面、ＰＥＴ容器は酸素および二酸化炭素を透過するという欠点があるため、ビールや炭酸ガス含有飲料を充填する容器としては不適当であり、そのような飲料用の容器として使用できないという欠点があった。
そこで、従来、上述したＰＥＴ容器の欠点を解消するために、ＰＥＴ容器の内面を硬質炭素膜でコーティングする装置および方法が提案されている（例えば、特許第２７８８４１２号）。
上記特許に開示された装置および方法によれば、ＰＥＴ容器の内面のみに硬質炭素膜をコーティングできるので、この硬質炭素膜によって酸素や二酸化炭素の透過を阻止することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許に開示された装置および方法においては、硬質炭素膜の原料となる炭素系ガスをＰＥＴ容器内に供給し、これにプラズマを発生させてから容器の内側の表面に付着させることで、硬質炭素膜を形成していたものである。換言すると、上記特許に開示された装置および方法は、あくまでも容器の内側の表面に硬質炭素膜をコーティングする技術であり、容器の内側の表面そのものを改質するものではなかった。
そのため、上記特許の装置および方法によって製造されたＰＥＴ容器に飲料を充填した場合には、コーティングされた硬質炭素膜が剥離して飲料内に混入する虞があり、飲料用の容器としては信頼性にかけるという欠点があった。
そこで、本発明は、酸素および二酸化炭素の透過を阻止するかあるいは透過しにくくすることができるとともに、飲料等の充填後に容器の内方側の表面が剥離することがない容器を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載した本発明は、炭素を含む高分子化合物製容器内に管状又は棒状の電極を挿入し、上記容器における内方側にプラズマを発生させてから上記電極に正の高電圧パルスを印加して、上記容器内のイオンを該容器の表面層に注入して、該容器の表面層を炭酸ガスおよび酸素が透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させるようにしたものである。
また、請求項３に記載した本発明は、高分子化合物製容器を気密を保持して収納可能な収納室と、この収納室内に負圧を導入する負圧源と、収納室内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、上記収納室内に収納された上記容器内に挿入される管状又は棒状の電極と、この電極に正の高電圧パルスを印加して上記容器の表面層にイオンを注入させる高電圧電源とを備えて、上記収納室内に収納した容器の表面層を、炭酸ガスおよび酸素を透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させる高分子化合物製容器の表面改質装置を提供するものである。
【０００５】
このような構成によれば、高分子化合物製容器の表面層を、炭酸ガスおよび酸素を透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させることが出来る。そのため、炭酸ガスや酸素が透過しないかもしくは透過しにくい高分子化合物製容器を提供することが出来るようになり、しかも、容器の表面層そのものを改質する事により、該改質された表面層が剥離する事がない。
したがって、ビールや炭酸ガスを含有する飲料用としても好適な高分子化合物製容器を提供することが出来る。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１から図３において、１はＰＥＴ容器２の内方側の表面を改質させる改質装置である。
この改質装置１は、ＰＥＴ容器２を収納可能なカップ状の収納室３と、この収納室３の上端開口を閉鎖する蓋体４と、この蓋体４に設けた管状の電極５と、収納室３の内周部に配置したコイル６と、収納室３およびコイル６を囲繞して配置したソレノイドコイル７とを備えている。
改質装置１によって表面を改質されるＰＥＴ容器２は、上端に開口部２Ａを備えるとともに、上端の外周部に図示しないキャップが螺合されるねじ部２Ｂを備えている。ＰＥＴ容器２は無色透明であり、補強のために胴部の所要個所に複数の環状突起２Ｃを形成している。つまり、改質装置１によって表面を改質されるＰＥＴ容器２は、従来公知の一般的なＰＥＴ容器であり、上記開口部２Ａを介して内部に飲料などの液体が充填されるようになっている。このように構成したＰＥＴ容器２は、開口部２Ａが上方となるように収納室３内に供給されるようになっている。
【０００７】
上記収納室３は導電性の材料によって構成するとともに上端部側が広口となったカップ状に形成してあり、その上端部に近接する位置に吸引口３Ａを形成している。
導管８の一端を上記吸引口３Ａに接続してあり、導管８の他端は負圧源１１に接続している。導管８の途中には常閉の電磁開閉弁１３を設けてあり、この電磁開閉弁１３の作動は制御装置１４によって制御するようにしている。
制御装置１４によって電磁開閉弁１３が開放されると、導管８と吸引口３Ａを介して収納室３内に負圧を導入出来るようになっている。なお、導電性材料からなる収納室３はグランドなど電圧が一定なものに電気的に接続されている。
つぎに、蓋体４は円板状に形成した導電性材料からなり、図示しない昇降機構によって収納室３の上方側において昇降できるようになっている。蓋体４の中央部には貫通孔４Ａを穿設してあり、その貫通孔４Ａに気密を保持して電極５側の支持部５Ａを摺動自在に貫通させている。上記支持部５Ａは円筒状の絶縁材料から構成してあり、電極５の所定位置に嵌着している。なお、蓋体４の下面の外周部には環状のシール部材２９を埋設してあり、蓋体４を収納室３の上端開口部に載置して、収納室３を閉鎖した際に、収納室３の上端開口部と蓋体４との間の気密を保持するようにしている。
電極５は導電性のパイプからなり、直流の高圧電源１５に電気的に接続されている。電極５の上端部は蓋体４の上面よりも上方に突出させてあり、この上端部に導管１６の一端を接続している。この導管１６の他端はガスの供給源１２に接続している。本実施例では、このガスの供給源１２にアルゴンガスを貯溜するようにしている。導管１６の途中に常閉の電磁開閉弁２１を設けてあり、この電磁開閉弁２１の作動も制御装置１４によって制御するようにしている。制御装置１４によって電磁開閉弁２１が開放されると、導管１６を介して供給源１２から収納室３内にアルゴンガスが供給されるようになっている。このように、本実施例においては、電極５はガスの導入管を兼ねている。
【０００８】
後に詳述するが、昇降機構によって蓋体４を収納室３の上端から離隔した上昇端位置に位置させた状態において、図示しない搬送機構によって収納室３内にＰＥＴ容器２が収納されるようになっている。その後に上記昇降機構によって蓋体４が下降端位置まで下降されるので、上記電極５が収納室３内の容器２内に挿入され、その後、蓋体４が収納室３の上端部に載置されて収納室３の上端開口部が密閉されるようになっている。そして、この密閉状態において、導管８を介して負圧が導入された後に、導管１６と電極５を介してＰＥＴ容器２の内部空間を含めた収納室３の内部空間全域にアルゴンガスが供給されるようになっている。
また、図２に示すように、蓋体４によって収納室３の上端開口を閉鎖した状態においては、電極５の支持部５ＡがＰＥＴ容器２の上端口部２Ａおよびねじ部２Ｂの内方側に位置するようになっている。そして、この状態から上記昇降機構によって、さらに電極５そのものを蓋体４に対して所定寸法だけ上昇させることが出来るようにしている（図３）。この図３の状態では、絶縁材からなる支持部５ＡがＰＥＴ容器２の上端開口部２Ａよりも上方側に位置するようになっている。
電極５に接続した直流の高圧電源１５は、制御装置１４によって作動を制御されるようになっており、制御装置１４から高圧電源１５に作動指令が伝達されると、高圧電源１５は電極５に正の高電圧パルスで印加するように構成している。
【０００９】
つぎに、収納室３の内周部に設けたコイル６は、収納室３に対して電気的に絶縁させてあり、このコイル６は収納室３の外部に配置した整合器１７を介して数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電源１８に接続している。高周波電源１８の作動も制御装置１４によって制御するようにしてあり、制御装置１４から高周波電源１８に作動指令が伝達されると、高周波電源１８は上記コイル６に数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電流を印加するようになっている。
さらに、収納室３を囲繞して配置したソレノイドコイル７は図示しない電源に接続されており、この電源に制御装置１４から作動指令が伝達されると、ソレノイドコイル７が励磁され、直流磁界が発生する。
この実施例においては、コイル７、整合器１７および高周波電源１８によって、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。
【００１０】
-----（作動説明）
以上の構成において、上記改質装置１によって次のような工程を経てＰＥＴ容器２の内方側の表面を改質させる。
すなわち、収納室３内にＰＥＴ容器２が収納される前の状態においては、蓋体４は図示しない昇降機構によって、収納室３の上端部から離隔してその上方側の上昇端位置に保持されている。この状態において、図示しない搬送機構によってＰＥＴ容器２が収納室３の上方位置まで搬送された後、該ＰＥＴ容器２を収納室３内に収納する（図１）。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図２）。
次に、制御装置１４がソレノイドコイル７の電源を切換えてソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁される。これにより、ＰＥＴ容器２を収納した収納室３の内部空間全域に磁場が発生する。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。
【００１１】
このあと、制御装置１４は、高周波電源１８に作動指令を伝達するので、該高周波電源から数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電流がコイル６に印加される。これにより、収納室３内にプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から高圧電源１５に作動指令を伝達して、該高圧電源１５から電極５に一連の複数の正の高電圧パルスが印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
ここで、ＰＥＴ容器２は絶縁物であるため、イオン注入時にチャージアップが起こり、表面電位が上昇するが、パルス休止時にプラズマに曝されるため中和され、元の電位に戻る。そして、次のパルスで再度イオン注入が行なわれる。
次に、この状態において、昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させる（図３）。そして、再度高電圧パルスを印加してイオン注入を行なう。したがって、電極５の支持部５ＡがＰＥＴ容器２の上端部よりも上方側に支持される。そのため、それまで支持部５Ａが位置していたねじ部２Ｂの内側の表面の内部にも確実にイオンが注入される。
本実施例では、このようにしてＰＥＴ容器２における内方側の表面全域の内部にイオンを注入する。そのため、本来、炭素原子を備えたＰＥＴ容器２における内方側の表面の材質そのものが全域にわたってＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に改質される（図４参照）。つまり、本実施例は、本来のＰＥＴ容器２の表面にＤＬＣをコーティングするのではなく、ＰＥＴ容器２の表面の材質そのものをＤＬＣに改質して、図４における右方側に示すように内方側の表面全域にＤＬＣの層２２を形成するようにしている。
なお、上記作業工程において、イオンの注入後に、図２の位置か図３の位置まで必ずしも電極５を上昇させなくとも良い。
このようにして、１つのＰＥＴ容器２に対する表面の改質作業が終了すると、昇降機構によって蓋体４が上昇端位置まで上昇されるので、収納室３が開放されるとともに、電極５がＰＥＴ容器２から抜き出される。なお、閉鎖状態から蓋体４を上昇させる前に、一端導管８を介して収納室３内を大気に開放した後に上記昇降機構によって蓋体４を上昇させる方が良い。
このあと、処理済のＰＥＴ容器２は図示しない取り出し機構によって取り出される一方、新たなＰＥＴ容器２が収納室３内に収納されて、その後、上述した工程を経て新たなＰＥＴ容器２の内方側の表面がＤＬＣの層２２に改質されるようになっている。
【００１２】
以上のように、本実施例は、ＰＥＴ容器２の内方側の表面全域をＤＬＣの層２２に改質させているので、無色透明あるいはわずかに着色するだけでありながら、炭酸ガスおよび酸素の透過を阻止することが出来るもしくは透過しにくいＰＥＴ容器２を提供することが出来る。したがって、ミネラルウォータ等の一般的な飲料だけでなく、ビールなどの炭酸ガスを含有した飲料用の容器としても好適なＰＥＴ容器２を提供することができる。
しかも、本実施例は、従来のようにＤＬＣ膜を容器２の内方側の表面に付着させてコーティングするのではなく、ＰＥＴ容器２における内方側の表面の材質自体をＤＬＣに改質しているので、ＤＬＣの層２２が剥離することがない。したがって、ＰＥＴ容器２内に飲料等の液体を充填した後において、その液体内に剥離したＤＬＣが混入する虞がなく、飲料などの容器として安全な容器を提供することができる。
さらに、本実施例は、従来のようにＤＬＣ膜を表面にコーティングする技術と比較して、ＰＥＴ容器２の内方側の表面にＤＬＣの層２２を形成するのに要する時間は、従来のコーティングする場合の数分の１であり、したがって、処理速度が速い改質装置１および改質方法を提供できる。
また、本実施例によって内方側の表面を改質したＰＥＴ容器２は、全てリサイクルすることが出来る。なお、上記実施例においてはガスの供給源１２にアルゴンガスを貯溜して、収納室３内に供給していたが、アルゴンガスの代わりに炭化水素ガスや窒素ガスを用いてもよい。
【００１３】
---（第２実施例）
つぎに、図面は省略するが、改質装置１の第２実施例として次のような構成であっても良い。つまり、上記図１から図３に示した第１実施例において、ガスの供給源１２、導管１６および電磁開閉弁２１を省略して、その他は第１実施例と同様の構成であっても良い。ただし、この第２実施例においては、電極５としてパイプではなく棒状のものを用いる。この第２実施例では、コイル６、整合器１7および高周波電源１８によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。このような第２実施例の改質装置１においては、次のような工程で処理を行なう。
すなわち、昇降機構によって蓋体４および電極５を上昇端位置に保持した状態において、図示しない搬送機構によってＰＥＴ容器２が収納室３の上方位置まで搬送した後、該ＰＥＴ容器２を収納室３内に収納する。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端位置まで下降されるので、電極５がＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される。
これと同時に、制御装置１４がソレノイドコイル７の電源を切換えてソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁されて収納室３内に磁場が発生する。
このあと、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、収納室３内に負圧が導入される。
このあと、制御装置１４は、高周波電源１８に作動指令を伝達するので、該高周波電源から数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電流がコイル６に印加される。これにより、収納室３内にプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
したがって、ＰＥＴ容器２における内方側の表面全域がＤＬＣの層２２に改質される。
このような第２実施例においても、上述した第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１４】
--------（第３実施例）
次に、図５ないし図６は本発明の第３実施例を示したものであり、端的に言えば、この第３実施例は上記第１実施例におけるソレノイドコイル７の代わりに複数の永久磁石２５を用いるとともに、コイル６、整合器１７および高周波電源１８の代わりにマグネトロン２６を用いたものである。
すなわち、この第３実施例における収納室３は、円筒状とした本体部の下端外周部にフランジ部３Ｃを形成してあり、このフランジ部３Ｃの下面に一枚の石英板を重合させている。この石英板によって収納室３の底面３Ｂを構成している。そして、この状態の石英板（底面３Ｂ）およびフランジ部３Ｃの外周部に、導波管２８側に形成したフランジ状の連結部２７Ａを嵌装してあり、それによって、収納室３と導波管２７とを連結している。なお、フランジ部３Ｃと底面３Ｂとしての石英板の間には、環状のシール部材２８を設けてあり、それによって、両部材間の気密を保持している。
そして、上記導波管２７の他端にマグネトロン２６を気密を保持して連結している。このマグネトロン２６の作動も制御装置１４によって制御するようにしてあり、制御装置１４によってマグネトロン２６が作動されると、上記収納室３内に向けて２．４５ＧＨｚのマイクロ波を供給するようになっている。
つぎに、この実施例では、収納室３の外周部には、円周方向における等ピッチで棒状の永久磁石２５を配置している。ここで隣り合う永久磁石２５は、収納室３の外周面と接触する位置の磁極が異なるように配置されている。したがって、この第３実施例においては、上記複数の永久磁石２５によって、それらに近接した収納室３の内周部の近くに常時磁場が形成されている。
さらに、この実施例においては、蓋体４の下面の外周部に環状のシール部材２９を取り付けている。蓋体４によって収納室３の上端開口を閉鎖した際に、上記シール部材２９によって、蓋体４と収納室３の上端開口部との間の気密を保持するようにしている。この第３実施例においては、導波管２７、マグネトロン２６によって、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。
その他の構成は、上述した第１実施例のものと同じであり、それらについて詳細な説明は省略する。
【００１５】
------（第３実施例の作動説明）
以上のように構成した第３実施例の改質装置１によって、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４および電極５が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図５）。
複数の永久磁石２５によって収納室３の内周部には磁場が形成されているので、収納室３内に収納されたＰＥＴ容器２にも、永久磁石２５による磁力が作用する。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧以下となっている。
このあと、制御装置１４はマグネトロン２６を作動させるので、該マグネトロン２６から収納室３の底面３Ｂにむけて２．４５ＧＨｚのマイクロ波が供給される。これにより、収納室３内にマイクロ波が供給されて、収納室３内のアルゴンガスにプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
なお、このあと、必要に応じて昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２の内側の表面にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第３実施例においても、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１６】
-------（第４実施例）
次に、図７は本発明の第４実施例を示したものであり、端的に言えば、この第４実施例は上記第１実施例におけるコイル６、整合器１７および高周波電源１８の代わりに導波管２７およびマグネトロン２６を用いたものである。
すなわち、この第４実施例においては、導波管２７の一端を導電性材料からなる蓋体４の上面中央部に接続している。電極５の上端部はこの導波管２７を気密を保持して貫通させて、上方側に突出させてあり、導管１６の端部を接続している。導波管２７の他端に上記第３実施例と同様のマグネトロン２６を気密を保持して連結している。マグネトロン２６の作動も制御装置１４によって制御するようにしてあり、制御装置１４によってマグネトロン２６が作動されると、上記収納室３の底面３Ｂに向けてマイクロ波を供給するようになっている。
この第４実施例では、蓋体４に導波管２７の端部を接続しているので、図示しない昇降機構は、蓋体４、電極５および導波管２７を昇降させるようになっている。
また、この実施例においては、蓋体４の下面の外周部に環状のシール部材２９を取り付けている。蓋体４によって収納室３の上端開口を閉鎖した際に、上記シール部材２９によって、蓋体４と収納室３の上端開口部との間の気密を保持するようにしている。この第４実施例においては、導波管２７、マグネトロン２６によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。
その他の構成は、上述した第１実施例のものと同じであり、それらについて詳細な説明は省略する。
【００１７】
------（第４実施例の作動説明）
以上のように構成した第４実施例の改質装置１によって、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４、電極５および導波管２７が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４等が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図７）。
それと同時に、制御装置１４はソレノイドコイル７の電源を切換えて、ソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁される。これにより、収納室３内に磁場が形成される。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧以下となっている。
このあと、制御装置１４はマグネトロン２６を作動させるので、該マグネトロン２６から蓋体４にむけてマイクロ波が供給される。これにより、収納室３内のアルゴンガスにプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
なお、このあと、必要に応じて、昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２の内側の表面の内部にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第４実施例においても、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１８】
-------（第５実施例）
次に、図８ないし図９は、本発明の第５実施例を示したものである。この第５実施例は、上記第１実施例におけるコイル６、整合器１７および高周波電源１８を省略したものである。その他の構成は、第１実施例のものと同じであり、詳細な説明は省略する。この第５実施例においては、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を、高圧電源１５によって兼用している。この第５実施例においては、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４、電極５が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図８）。
それと同時に、制御装置１４はソレノイドコイル７の電源を切換えて、ソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁される。これにより、収納室３内に磁場が形成される。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧未満になっている。
このあと、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５で印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側にプラズマを発生させると同時に、発生したプラズマ中のイオンをＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入させる。これにより、ＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部がＤＬＣに改質される。
なお、このあと、必要に応じて、昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２の内側にプラズマを発生させるとともにＰＥＴ容器２の内方側の表面にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第５実施例においても、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１９】
-----（第６実施例）
次に図１０ないし図１１は、本発明の第６実施例を示したものであり、この第６実施例は上記図７に示した第４実施例におけるソレノイドコイル７を省略し、その代わりに複数の永久磁石２５を設けたものである。
すなわち、この第６実施例では、電極５における支持部５Ａよりも下方側の内周面に、円周方向における等ピッチで棒状の永久磁石２５を配置している。図１１に示すように、隣り合う永久磁石２５は、電極５の内周面と接触する位置の磁極が異なるように配置されている。したがって、この第６実施例においては、上記複数の永久磁石２５によって、電極５そのものに常時磁場が形成されている。この他の構成は、上記図７に示した第４実施例と同じであり詳細な説明は省略する。
----（第６実施例の作動説明）
以上のように構成した第６実施例の改質装置１によって、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４、電極５および導波管２７が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４等が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図１０）。
収納室３に挿入された電極５には、複数の永久磁石２５によって磁場が形成される。
このあと、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧以下となっている。
このあと、制御装置１４はマグネトロン２６を作動させるので、該マグネトロン２６から蓋体４にむけてマイクロ波が供給される。これにより、収納室３内のアルゴンガスにプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
なお、このあと、昇降機構によって電極５を支持部５Ａの上下方向寸法に相当する高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２における内側の表面の内部にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第６実施例においても、上述した各実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高分子化合物製容器の表面層を、炭酸ガスおよび酸素を透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させることが出来るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を断面図。
【図２】本発明の第１実施例を示す断面図。
【図３】図２に示した要部の異なる状態を示す端面図。
【図４】図１に示した装置によって表面の改質前と改質後の状態を示すＰＥＴ容器２の要部の断面図。
【図５】本発明の第３実施例を示す断面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩに沿う要部の断面図。
【図７】本発明の第４実施例を示す断面図。
【図８】本発明の第５実施例を示す断面図。
【図９】第５実施例の図８とは異なる状態を示す断面図。
【図１０】本発明の第６実施例を示す断面図。
【図１１】図１０のＸ−Ｘに沿う要部の断面図。
【符号の説明】
１…改質装置 ２…ＰＥＴ容器
３…収納室 ４…蓋体
５…電極 ６…コイル
７…ソレノイド １１…負圧源
１２…ガスの供給源 １５…高圧電源
１８…高周波電源 ２２…ＤＬＣの層
【発明の属する技術分野】
本発明は高分子化合物製容器の表面改質方法とその装置に関し、より詳しくは、例えばＰＥＴ容器（ポリエチレンテフレタート容器）の内側の表面をＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などのようなガス透過が少ないものに改質する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量で耐衝撃性が有り、しかも再栓性を備えているため、飲料用容器としてＰＥＴ容器が多数用いられている。
上述した特長がある反面、ＰＥＴ容器は酸素および二酸化炭素を透過するという欠点があるため、ビールや炭酸ガス含有飲料を充填する容器としては不適当であり、そのような飲料用の容器として使用できないという欠点があった。
そこで、従来、上述したＰＥＴ容器の欠点を解消するために、ＰＥＴ容器の内面を硬質炭素膜でコーティングする装置および方法が提案されている（例えば、特許第２７８８４１２号）。
上記特許に開示された装置および方法によれば、ＰＥＴ容器の内面のみに硬質炭素膜をコーティングできるので、この硬質炭素膜によって酸素や二酸化炭素の透過を阻止することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許に開示された装置および方法においては、硬質炭素膜の原料となる炭素系ガスをＰＥＴ容器内に供給し、これにプラズマを発生させてから容器の内側の表面に付着させることで、硬質炭素膜を形成していたものである。換言すると、上記特許に開示された装置および方法は、あくまでも容器の内側の表面に硬質炭素膜をコーティングする技術であり、容器の内側の表面そのものを改質するものではなかった。
そのため、上記特許の装置および方法によって製造されたＰＥＴ容器に飲料を充填した場合には、コーティングされた硬質炭素膜が剥離して飲料内に混入する虞があり、飲料用の容器としては信頼性にかけるという欠点があった。
そこで、本発明は、酸素および二酸化炭素の透過を阻止するかあるいは透過しにくくすることができるとともに、飲料等の充填後に容器の内方側の表面が剥離することがない容器を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載した本発明は、炭素を含む高分子化合物製容器内に管状又は棒状の電極を挿入し、上記容器における内方側にプラズマを発生させてから上記電極に正の高電圧パルスを印加して、上記容器内のイオンを該容器の表面層に注入して、該容器の表面層を炭酸ガスおよび酸素が透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させるようにしたものである。
また、請求項３に記載した本発明は、高分子化合物製容器を気密を保持して収納可能な収納室と、この収納室内に負圧を導入する負圧源と、収納室内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、上記収納室内に収納された上記容器内に挿入される管状又は棒状の電極と、この電極に正の高電圧パルスを印加して上記容器の表面層にイオンを注入させる高電圧電源とを備えて、上記収納室内に収納した容器の表面層を、炭酸ガスおよび酸素を透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させる高分子化合物製容器の表面改質装置を提供するものである。
【０００５】
このような構成によれば、高分子化合物製容器の表面層を、炭酸ガスおよび酸素を透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させることが出来る。そのため、炭酸ガスや酸素が透過しないかもしくは透過しにくい高分子化合物製容器を提供することが出来るようになり、しかも、容器の表面層そのものを改質する事により、該改質された表面層が剥離する事がない。
したがって、ビールや炭酸ガスを含有する飲料用としても好適な高分子化合物製容器を提供することが出来る。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１から図３において、１はＰＥＴ容器２の内方側の表面を改質させる改質装置である。
この改質装置１は、ＰＥＴ容器２を収納可能なカップ状の収納室３と、この収納室３の上端開口を閉鎖する蓋体４と、この蓋体４に設けた管状の電極５と、収納室３の内周部に配置したコイル６と、収納室３およびコイル６を囲繞して配置したソレノイドコイル７とを備えている。
改質装置１によって表面を改質されるＰＥＴ容器２は、上端に開口部２Ａを備えるとともに、上端の外周部に図示しないキャップが螺合されるねじ部２Ｂを備えている。ＰＥＴ容器２は無色透明であり、補強のために胴部の所要個所に複数の環状突起２Ｃを形成している。つまり、改質装置１によって表面を改質されるＰＥＴ容器２は、従来公知の一般的なＰＥＴ容器であり、上記開口部２Ａを介して内部に飲料などの液体が充填されるようになっている。このように構成したＰＥＴ容器２は、開口部２Ａが上方となるように収納室３内に供給されるようになっている。
【０００７】
上記収納室３は導電性の材料によって構成するとともに上端部側が広口となったカップ状に形成してあり、その上端部に近接する位置に吸引口３Ａを形成している。
導管８の一端を上記吸引口３Ａに接続してあり、導管８の他端は負圧源１１に接続している。導管８の途中には常閉の電磁開閉弁１３を設けてあり、この電磁開閉弁１３の作動は制御装置１４によって制御するようにしている。
制御装置１４によって電磁開閉弁１３が開放されると、導管８と吸引口３Ａを介して収納室３内に負圧を導入出来るようになっている。なお、導電性材料からなる収納室３はグランドなど電圧が一定なものに電気的に接続されている。
つぎに、蓋体４は円板状に形成した導電性材料からなり、図示しない昇降機構によって収納室３の上方側において昇降できるようになっている。蓋体４の中央部には貫通孔４Ａを穿設してあり、その貫通孔４Ａに気密を保持して電極５側の支持部５Ａを摺動自在に貫通させている。上記支持部５Ａは円筒状の絶縁材料から構成してあり、電極５の所定位置に嵌着している。なお、蓋体４の下面の外周部には環状のシール部材２９を埋設してあり、蓋体４を収納室３の上端開口部に載置して、収納室３を閉鎖した際に、収納室３の上端開口部と蓋体４との間の気密を保持するようにしている。
電極５は導電性のパイプからなり、直流の高圧電源１５に電気的に接続されている。電極５の上端部は蓋体４の上面よりも上方に突出させてあり、この上端部に導管１６の一端を接続している。この導管１６の他端はガスの供給源１２に接続している。本実施例では、このガスの供給源１２にアルゴンガスを貯溜するようにしている。導管１６の途中に常閉の電磁開閉弁２１を設けてあり、この電磁開閉弁２１の作動も制御装置１４によって制御するようにしている。制御装置１４によって電磁開閉弁２１が開放されると、導管１６を介して供給源１２から収納室３内にアルゴンガスが供給されるようになっている。このように、本実施例においては、電極５はガスの導入管を兼ねている。
【０００８】
後に詳述するが、昇降機構によって蓋体４を収納室３の上端から離隔した上昇端位置に位置させた状態において、図示しない搬送機構によって収納室３内にＰＥＴ容器２が収納されるようになっている。その後に上記昇降機構によって蓋体４が下降端位置まで下降されるので、上記電極５が収納室３内の容器２内に挿入され、その後、蓋体４が収納室３の上端部に載置されて収納室３の上端開口部が密閉されるようになっている。そして、この密閉状態において、導管８を介して負圧が導入された後に、導管１６と電極５を介してＰＥＴ容器２の内部空間を含めた収納室３の内部空間全域にアルゴンガスが供給されるようになっている。
また、図２に示すように、蓋体４によって収納室３の上端開口を閉鎖した状態においては、電極５の支持部５ＡがＰＥＴ容器２の上端口部２Ａおよびねじ部２Ｂの内方側に位置するようになっている。そして、この状態から上記昇降機構によって、さらに電極５そのものを蓋体４に対して所定寸法だけ上昇させることが出来るようにしている（図３）。この図３の状態では、絶縁材からなる支持部５ＡがＰＥＴ容器２の上端開口部２Ａよりも上方側に位置するようになっている。
電極５に接続した直流の高圧電源１５は、制御装置１４によって作動を制御されるようになっており、制御装置１４から高圧電源１５に作動指令が伝達されると、高圧電源１５は電極５に正の高電圧パルスで印加するように構成している。
【０００９】
つぎに、収納室３の内周部に設けたコイル６は、収納室３に対して電気的に絶縁させてあり、このコイル６は収納室３の外部に配置した整合器１７を介して数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電源１８に接続している。高周波電源１８の作動も制御装置１４によって制御するようにしてあり、制御装置１４から高周波電源１８に作動指令が伝達されると、高周波電源１８は上記コイル６に数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電流を印加するようになっている。
さらに、収納室３を囲繞して配置したソレノイドコイル７は図示しない電源に接続されており、この電源に制御装置１４から作動指令が伝達されると、ソレノイドコイル７が励磁され、直流磁界が発生する。
この実施例においては、コイル７、整合器１７および高周波電源１８によって、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。
【００１０】
-----（作動説明）
以上の構成において、上記改質装置１によって次のような工程を経てＰＥＴ容器２の内方側の表面を改質させる。
すなわち、収納室３内にＰＥＴ容器２が収納される前の状態においては、蓋体４は図示しない昇降機構によって、収納室３の上端部から離隔してその上方側の上昇端位置に保持されている。この状態において、図示しない搬送機構によってＰＥＴ容器２が収納室３の上方位置まで搬送された後、該ＰＥＴ容器２を収納室３内に収納する（図１）。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図２）。
次に、制御装置１４がソレノイドコイル７の電源を切換えてソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁される。これにより、ＰＥＴ容器２を収納した収納室３の内部空間全域に磁場が発生する。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。
【００１１】
このあと、制御装置１４は、高周波電源１８に作動指令を伝達するので、該高周波電源から数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電流がコイル６に印加される。これにより、収納室３内にプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から高圧電源１５に作動指令を伝達して、該高圧電源１５から電極５に一連の複数の正の高電圧パルスが印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
ここで、ＰＥＴ容器２は絶縁物であるため、イオン注入時にチャージアップが起こり、表面電位が上昇するが、パルス休止時にプラズマに曝されるため中和され、元の電位に戻る。そして、次のパルスで再度イオン注入が行なわれる。
次に、この状態において、昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させる（図３）。そして、再度高電圧パルスを印加してイオン注入を行なう。したがって、電極５の支持部５ＡがＰＥＴ容器２の上端部よりも上方側に支持される。そのため、それまで支持部５Ａが位置していたねじ部２Ｂの内側の表面の内部にも確実にイオンが注入される。
本実施例では、このようにしてＰＥＴ容器２における内方側の表面全域の内部にイオンを注入する。そのため、本来、炭素原子を備えたＰＥＴ容器２における内方側の表面の材質そのものが全域にわたってＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に改質される（図４参照）。つまり、本実施例は、本来のＰＥＴ容器２の表面にＤＬＣをコーティングするのではなく、ＰＥＴ容器２の表面の材質そのものをＤＬＣに改質して、図４における右方側に示すように内方側の表面全域にＤＬＣの層２２を形成するようにしている。
なお、上記作業工程において、イオンの注入後に、図２の位置か図３の位置まで必ずしも電極５を上昇させなくとも良い。
このようにして、１つのＰＥＴ容器２に対する表面の改質作業が終了すると、昇降機構によって蓋体４が上昇端位置まで上昇されるので、収納室３が開放されるとともに、電極５がＰＥＴ容器２から抜き出される。なお、閉鎖状態から蓋体４を上昇させる前に、一端導管８を介して収納室３内を大気に開放した後に上記昇降機構によって蓋体４を上昇させる方が良い。
このあと、処理済のＰＥＴ容器２は図示しない取り出し機構によって取り出される一方、新たなＰＥＴ容器２が収納室３内に収納されて、その後、上述した工程を経て新たなＰＥＴ容器２の内方側の表面がＤＬＣの層２２に改質されるようになっている。
【００１２】
以上のように、本実施例は、ＰＥＴ容器２の内方側の表面全域をＤＬＣの層２２に改質させているので、無色透明あるいはわずかに着色するだけでありながら、炭酸ガスおよび酸素の透過を阻止することが出来るもしくは透過しにくいＰＥＴ容器２を提供することが出来る。したがって、ミネラルウォータ等の一般的な飲料だけでなく、ビールなどの炭酸ガスを含有した飲料用の容器としても好適なＰＥＴ容器２を提供することができる。
しかも、本実施例は、従来のようにＤＬＣ膜を容器２の内方側の表面に付着させてコーティングするのではなく、ＰＥＴ容器２における内方側の表面の材質自体をＤＬＣに改質しているので、ＤＬＣの層２２が剥離することがない。したがって、ＰＥＴ容器２内に飲料等の液体を充填した後において、その液体内に剥離したＤＬＣが混入する虞がなく、飲料などの容器として安全な容器を提供することができる。
さらに、本実施例は、従来のようにＤＬＣ膜を表面にコーティングする技術と比較して、ＰＥＴ容器２の内方側の表面にＤＬＣの層２２を形成するのに要する時間は、従来のコーティングする場合の数分の１であり、したがって、処理速度が速い改質装置１および改質方法を提供できる。
また、本実施例によって内方側の表面を改質したＰＥＴ容器２は、全てリサイクルすることが出来る。なお、上記実施例においてはガスの供給源１２にアルゴンガスを貯溜して、収納室３内に供給していたが、アルゴンガスの代わりに炭化水素ガスや窒素ガスを用いてもよい。
【００１３】
---（第２実施例）
つぎに、図面は省略するが、改質装置１の第２実施例として次のような構成であっても良い。つまり、上記図１から図３に示した第１実施例において、ガスの供給源１２、導管１６および電磁開閉弁２１を省略して、その他は第１実施例と同様の構成であっても良い。ただし、この第２実施例においては、電極５としてパイプではなく棒状のものを用いる。この第２実施例では、コイル６、整合器１7および高周波電源１８によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。このような第２実施例の改質装置１においては、次のような工程で処理を行なう。
すなわち、昇降機構によって蓋体４および電極５を上昇端位置に保持した状態において、図示しない搬送機構によってＰＥＴ容器２が収納室３の上方位置まで搬送した後、該ＰＥＴ容器２を収納室３内に収納する。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端位置まで下降されるので、電極５がＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される。
これと同時に、制御装置１４がソレノイドコイル７の電源を切換えてソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁されて収納室３内に磁場が発生する。
このあと、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、収納室３内に負圧が導入される。
このあと、制御装置１４は、高周波電源１８に作動指令を伝達するので、該高周波電源から数ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚの高周波電流がコイル６に印加される。これにより、収納室３内にプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
したがって、ＰＥＴ容器２における内方側の表面全域がＤＬＣの層２２に改質される。
このような第２実施例においても、上述した第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１４】
--------（第３実施例）
次に、図５ないし図６は本発明の第３実施例を示したものであり、端的に言えば、この第３実施例は上記第１実施例におけるソレノイドコイル７の代わりに複数の永久磁石２５を用いるとともに、コイル６、整合器１７および高周波電源１８の代わりにマグネトロン２６を用いたものである。
すなわち、この第３実施例における収納室３は、円筒状とした本体部の下端外周部にフランジ部３Ｃを形成してあり、このフランジ部３Ｃの下面に一枚の石英板を重合させている。この石英板によって収納室３の底面３Ｂを構成している。そして、この状態の石英板（底面３Ｂ）およびフランジ部３Ｃの外周部に、導波管２８側に形成したフランジ状の連結部２７Ａを嵌装してあり、それによって、収納室３と導波管２７とを連結している。なお、フランジ部３Ｃと底面３Ｂとしての石英板の間には、環状のシール部材２８を設けてあり、それによって、両部材間の気密を保持している。
そして、上記導波管２７の他端にマグネトロン２６を気密を保持して連結している。このマグネトロン２６の作動も制御装置１４によって制御するようにしてあり、制御装置１４によってマグネトロン２６が作動されると、上記収納室３内に向けて２．４５ＧＨｚのマイクロ波を供給するようになっている。
つぎに、この実施例では、収納室３の外周部には、円周方向における等ピッチで棒状の永久磁石２５を配置している。ここで隣り合う永久磁石２５は、収納室３の外周面と接触する位置の磁極が異なるように配置されている。したがって、この第３実施例においては、上記複数の永久磁石２５によって、それらに近接した収納室３の内周部の近くに常時磁場が形成されている。
さらに、この実施例においては、蓋体４の下面の外周部に環状のシール部材２９を取り付けている。蓋体４によって収納室３の上端開口を閉鎖した際に、上記シール部材２９によって、蓋体４と収納室３の上端開口部との間の気密を保持するようにしている。この第３実施例においては、導波管２７、マグネトロン２６によって、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。
その他の構成は、上述した第１実施例のものと同じであり、それらについて詳細な説明は省略する。
【００１５】
------（第３実施例の作動説明）
以上のように構成した第３実施例の改質装置１によって、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４および電極５が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図５）。
複数の永久磁石２５によって収納室３の内周部には磁場が形成されているので、収納室３内に収納されたＰＥＴ容器２にも、永久磁石２５による磁力が作用する。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧以下となっている。
このあと、制御装置１４はマグネトロン２６を作動させるので、該マグネトロン２６から収納室３の底面３Ｂにむけて２．４５ＧＨｚのマイクロ波が供給される。これにより、収納室３内にマイクロ波が供給されて、収納室３内のアルゴンガスにプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
なお、このあと、必要に応じて昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２の内側の表面にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第３実施例においても、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１６】
-------（第４実施例）
次に、図７は本発明の第４実施例を示したものであり、端的に言えば、この第４実施例は上記第１実施例におけるコイル６、整合器１７および高周波電源１８の代わりに導波管２７およびマグネトロン２６を用いたものである。
すなわち、この第４実施例においては、導波管２７の一端を導電性材料からなる蓋体４の上面中央部に接続している。電極５の上端部はこの導波管２７を気密を保持して貫通させて、上方側に突出させてあり、導管１６の端部を接続している。導波管２７の他端に上記第３実施例と同様のマグネトロン２６を気密を保持して連結している。マグネトロン２６の作動も制御装置１４によって制御するようにしてあり、制御装置１４によってマグネトロン２６が作動されると、上記収納室３の底面３Ｂに向けてマイクロ波を供給するようになっている。
この第４実施例では、蓋体４に導波管２７の端部を接続しているので、図示しない昇降機構は、蓋体４、電極５および導波管２７を昇降させるようになっている。
また、この実施例においては、蓋体４の下面の外周部に環状のシール部材２９を取り付けている。蓋体４によって収納室３の上端開口を閉鎖した際に、上記シール部材２９によって、蓋体４と収納室３の上端開口部との間の気密を保持するようにしている。この第４実施例においては、導波管２７、マグネトロン２６によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。
その他の構成は、上述した第１実施例のものと同じであり、それらについて詳細な説明は省略する。
【００１７】
------（第４実施例の作動説明）
以上のように構成した第４実施例の改質装置１によって、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４、電極５および導波管２７が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４等が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図７）。
それと同時に、制御装置１４はソレノイドコイル７の電源を切換えて、ソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁される。これにより、収納室３内に磁場が形成される。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧以下となっている。
このあと、制御装置１４はマグネトロン２６を作動させるので、該マグネトロン２６から蓋体４にむけてマイクロ波が供給される。これにより、収納室３内のアルゴンガスにプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
なお、このあと、必要に応じて、昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２の内側の表面の内部にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第４実施例においても、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１８】
-------（第５実施例）
次に、図８ないし図９は、本発明の第５実施例を示したものである。この第５実施例は、上記第１実施例におけるコイル６、整合器１７および高周波電源１８を省略したものである。その他の構成は、第１実施例のものと同じであり、詳細な説明は省略する。この第５実施例においては、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を、高圧電源１５によって兼用している。この第５実施例においては、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４、電極５が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図８）。
それと同時に、制御装置１４はソレノイドコイル７の電源を切換えて、ソレノイドコイル７に通電するので、ソレノイドコイル７が励磁される。これにより、収納室３内に磁場が形成される。
次に、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧未満になっている。
このあと、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５で印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側にプラズマを発生させると同時に、発生したプラズマ中のイオンをＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入させる。これにより、ＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部がＤＬＣに改質される。
なお、このあと、必要に応じて、昇降機構によって電極５を所定の高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２の内側にプラズマを発生させるとともにＰＥＴ容器２の内方側の表面にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第５実施例においても、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００１９】
-----（第６実施例）
次に図１０ないし図１１は、本発明の第６実施例を示したものであり、この第６実施例は上記図７に示した第４実施例におけるソレノイドコイル７を省略し、その代わりに複数の永久磁石２５を設けたものである。
すなわち、この第６実施例では、電極５における支持部５Ａよりも下方側の内周面に、円周方向における等ピッチで棒状の永久磁石２５を配置している。図１１に示すように、隣り合う永久磁石２５は、電極５の内周面と接触する位置の磁極が異なるように配置されている。したがって、この第６実施例においては、上記複数の永久磁石２５によって、電極５そのものに常時磁場が形成されている。この他の構成は、上記図７に示した第４実施例と同じであり詳細な説明は省略する。
----（第６実施例の作動説明）
以上のように構成した第６実施例の改質装置１によって、次のようにしてＰＥＴ容器２の表面を改質させる。
すなわち、図示しない昇降機構によって、蓋体４、電極５および導波管２７が上昇端位置に保持されている状態において、図示しない搬送機構によって搬送されてきたＰＥＴ容器２が収納室３内に収納される。
次に、昇降機構によって蓋体４等が下降端の位置まで下降される。これにより、電極５が開口部２Ａを介してＰＥＴ容器２内に挿入されるとともに蓋体４によって収納室３の上端開口部が密閉される（図１０）。
収納室３に挿入された電極５には、複数の永久磁石２５によって磁場が形成される。
このあと、制御装置１４が電磁開閉弁１３を所定時間だけ開放させるので、導管８を介して収納室３内に負圧が導入されて、収納室３の内部空間が大気圧よりも低圧となる。
次に、この状態から制御装置１４が導管１６に設けた電磁開閉弁２１を所定時間だけ開放させるので、導管１６を介してアルゴンガスがＰＥＴ容器２の内部空間に導入される。つまり、収納室３内におけるＰＥＴ容器２の内外の空間にアルゴンガスが介在した状態となる。なお、このときの収納室３内の圧力は大気圧以下となっている。
このあと、制御装置１４はマグネトロン２６を作動させるので、該マグネトロン２６から蓋体４にむけてマイクロ波が供給される。これにより、収納室３内のアルゴンガスにプラズマを発生させる。
さらに、この状態において、制御装置１４から直流の高圧電源１５に作動指令を伝達するので、該高圧電源１５から正の高電圧パルスが電極５に印加される。これにより、ＰＥＴ容器２の内方側におけるプラズマ中のイオンがＰＥＴ容器２における内方側の表面の内部に注入される。
なお、このあと、昇降機構によって電極５を支持部５Ａの上下方向寸法に相当する高さだけ、蓋体４に対して上昇させ、そのあとに、再度高圧電源１５に作動指令を伝達し、再度ＰＥＴ容器２における内側の表面の内部にイオンを注入しても良い。
以上のように構成した第６実施例においても、上述した各実施例と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高分子化合物製容器の表面層を、炭酸ガスおよび酸素を透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させることが出来るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を断面図。
【図２】本発明の第１実施例を示す断面図。
【図３】図２に示した要部の異なる状態を示す端面図。
【図４】図１に示した装置によって表面の改質前と改質後の状態を示すＰＥＴ容器２の要部の断面図。
【図５】本発明の第３実施例を示す断面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩに沿う要部の断面図。
【図７】本発明の第４実施例を示す断面図。
【図８】本発明の第５実施例を示す断面図。
【図９】第５実施例の図８とは異なる状態を示す断面図。
【図１０】本発明の第６実施例を示す断面図。
【図１１】図１０のＸ−Ｘに沿う要部の断面図。
【符号の説明】
１…改質装置 ２…ＰＥＴ容器
３…収納室 ４…蓋体
５…電極 ６…コイル
７…ソレノイド １１…負圧源
１２…ガスの供給源 １５…高圧電源
１８…高周波電源 ２２…ＤＬＣの層
Claims (10)
- 炭素を含む高分子化合物製容器内に管状又は棒状の電極を挿入し、上記容器における内方側にプラズマを発生させてから上記電極に正の高電圧パルスを印加して、上記容器内のイオンを該容器の表面層に注入して、該容器の表面層を炭酸ガスおよび酸素が透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させることを特徴とする高分子化合物製容器の表面改質方法。
- 上記高分子化合物製容器は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製容器あるいは、合成樹脂製の容器であることを特徴とする請求項１に記載の高分子化合物製容器の表面改質方法。
- 高分子化合物製容器を気密を保持して収納可能な収納室と、この収納室内に負圧を導入する負圧源と、収納室内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、上記収納室内に収納された上記容器内に挿入される管状又は棒状の電極と、この電極に正の高電圧パルスを印加して上記容器の表面層にイオンを注入させる高電圧電源とを備えて、上記収納室内に収納した容器の表面層を、炭酸ガスおよび酸素を透過しない材質もしくは透過しにくい材質に改質させることを特徴とする高分子化合物製容器の表面改質装置。
- 上記収納室内に磁場を発生させる磁場発生手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の高分子化合物製容器の表面改質装置。
- 上記収納室内にガスを供給するガス供給源を備えることを特徴とする請求項４に記載の高分子化合物製容器の表面改質装置。
- 上記プラズマ発生手段は、収納室の内周部に設けたコイルと、このコイルに整合器を介して高周波電流を印加する高周波電源とを備えることを特徴とする請求項４あるいは請求項５に記載の高分子化合物製容器の表面改質装置。
- 上記プラズマ発生手段は、導波管を介して収納室内にマイクロ波を供給するマグネトロンを備えることを特徴とする請求項４あるいは請求項５に記載の高分子化合物製容器の表面改質装置。
- 上記高圧電源が上記プラズマ発生手段を兼ねることを特徴とする請求項４あるいは請求項５に記載の高分子化合物製容器の表面改質装置。
- 上記磁場発生手段は、収納室を囲繞して設けたソレノイドコイルあるいは、収納室を囲繞して配置した複数の永久磁石からなることを特徴とする請求項４から請求項８のそれぞれに記載した高分子化合物製容器の表面改質装置。
- 上記高分子化合物製容器は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）容器あるいは、合成樹脂製の容器からなることを特徴とする請求項３から請求項９のそれぞれに記載した高分子化合物製容器の表面改質装置。
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