[发明专利]DLC膜、涂有DLC膜的塑料容器、其生产设备及方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及适用于对氧气敏感的啤酒、起泡沫的酒、葡萄酒、水果饮料等的涂有DLC(金刚石状碳)膜的塑料容器。

现有技术

一般地，塑料容器易于成型、重量轻且便宜，因而在食品、饮料、医药等各领域广泛用作包装容器。

然而，公知塑料具有允许低分子气体如氧气、二氧化碳等通过的性质，和吸收或吸附低分子有机化合物的性质。因而，与玻璃容器相比，塑料容器的应用和形式受限制。

例如，用塑料容器包装碳酸饮料如啤酒等或葡萄酒时，氧气将渗透通过容器而随时使装在容器中的饮料氧化。此外，所述碳酸饮料中的二氧化碳气体将通过塑料容器至外面，使饮料跑气。因此，塑料容器不适用于需不被氧化的饮料和碳酸饮料。

另一方面，用塑料容器包装有调味成分的饮料如橙汁等饮料时，饮料中存在的低分子有机化合物的调味成分(例如橙汁中的苎烯等)将被容器吸收或吸附。结果，所装饮料的调味成分的组成将失去平衡，饮料的质量变差。因此，塑料容器不适用于有调味成分的饮料。

近来该领域的趋势是重复利用天然资源，问题是如何收集和回收用过的容器。塑料作为可退还容器、收集后保留用过的塑料容器时，它们将吸收或吸附各种低分子有机化合物，而有发霉味。因此，与玻璃作为可退还容器的情况不同，塑料作为可退还容器受限制。

然而，如前面所述，塑料容器具有易模塑、重量轻和成本低的优点。如果可能的话，用塑料容器包装碳酸饮料、有调味成分的饮料等、包装要求高纯度的物质、或作为可退还容器将极为方便。

为满足要求，已公开了一些技术如下面所提及的那些。JP-A-53116/1996公开了内表面涂有DLC(金刚石状碳)薄膜的塑料容器。JP-A-53117/1996公开了用于生产所述容器的设备和方法。JP-A-258825/1998公开了用于以工业规模生产涂有DLC膜的塑料容器的设备和方法。JP-A-226884/1998公开了用DLC膜均匀地涂布容器的设备和方法，其中使待涂布容器改性使之有从其外表面向外伸出的分支。

所述DLC膜称为i-碳薄膜或氢化的非晶形碳膜(a-C：H)膜，包括硬碳膜。所述DLC膜是非晶形碳膜，有SP3键。

在塑料容器的内表面上形成此DLC膜将使所得塑料容器可退还。

发明概述

本发明提供一种具有良好的防氧气渗透性能的DLC膜；适用于对氧气敏感的饮料和起泡沫饮料的涂有DLC膜的塑料容器，特别是内表面涂有均匀厚度的DLC膜的塑料容器；及用于生产所述涂有DLC膜的塑料容器的设备和方法。

本发明的目的通过提供一种用于生产涂有DLC膜的塑料容器的设备实现，所述设备包括置于塑料容器(5)外侧的外电极装置、置于塑料容器(5)内侧的内电极(11)、用于降低塑料容器(5)内压的排气装置、用于向已通过排气装置排气的塑料容器(5)供应碳源的原料气的进气装置(12等)、和在向容器(5)供应碳源气的情况下用于在所述外电极装置和所述内电极(11)之间施加电压的电源装置(8，9)，从而产生等离子体在所述塑料容器(5)的内表面上形成DLC膜，其中所述外电极装置包括沿塑料容器(5)的底部设置的第一外电极(4)和沿塑料容器(5)的壳体设置的第二外电极(3)，所述第一外电极(4)的上边位于塑料容器(5)的顶和底部之间的中心以下。以下将该设备称为“有分成两部分的外电极装置的设备”。本发明的此方面中，所述外电极装置分成第一外电极(4)和第二外电极(3)，由此可向待涂容器的各部位施加适合的功率。本发明有分成两部分的外电极装置的设备中，优选所述电源装置(8，9)向所述第一外电极(4)施加比第二外电极(3)更高的功率。在此优选实施方案中，向第一外电极(4)施加比第二外电极(3)更高的功率时，可在容器(5)的整个内表面上形成适合厚度的DLC膜。

所述塑料容器的“底部”不仅包括所述容器的“底面”，而且包括其“壳体的下部”。所述容器的“壳体的下部”特指容器底部与壳体相连的弯曲区域。塑料容器的“壳体”意指除其“壳体的下部”以外的壳体部分。

在有分成两部分的外电极装置的设备中，更优选所述外电极装置配有沿塑料容器(5)的肩部设置的第三外电极(2)。本发明有分成两部分的外电极装置的设备包括所述更优选的实施方案，以下将其称为“有分成两部分的外电极装置和第三外电极的设备”。