[发明专利]具有气相沉积膜的塑料成形品及生产该成形品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有气相沉积膜的塑料成形品以及生产该成 形品的方法，其中该气相沉积膜是通过等离子体CVD法在塑料 成形品的表面形成的。

背景技术

为了改进各种基材的性质，已尝试通过离子体CVD法在它 们的表面形成气相沉积膜。在包装材料领域中，通过等离子体 CVD法在塑料基材如容器上形成气相沉积膜以提高气体阻隔 性是常见的作法。例如，已知以下方法，所述方法使用有机硅 化合物和氧的混合气体作为反应气体，通过等离子体CVD法在 塑料容器如PET瓶的表面形成氧化硅气相沉积膜来提高气体阻 隔性。

上述氧化硅膜基本上是高刚性的而且脆。当将氧化硅膜沉 积在塑料基板上时，它不良地追随塑料基板的变形，易于剥离 而缺少紧密附着性。因此，必须在塑料基板的表面形成紧密附 着的层后，再沉积氧化硅膜。例如，专利文件1提出，在沉积氧 化硅膜之前，通过借助使用具有高浓度有机硅化合物的反应气 体或利用低输出功率条件进行等离子体CVD在塑料基板表面 形成富含碳元素(C)的紧密附着的层。

还进行了大量关于除沉积氧化硅膜之外沉积其它膜的研 究。例如，专利文件2提出通过等离子体CVD在塑料容器表面 形成包含无定形碳作为主要成分的烃类气相沉积膜。此外，专 利文件3提出通过等离子体CVD法在塑料容器内表面形成气相 沉积膜，该气相沉积膜具有在氧化硅膜上形成类金刚石碳膜(烃 气相沉积膜)的膜结构。

专利文件1：JP-A-2005-97678

专利文件2：JP-A-2006-131306

专利文件3：JP-A-2006-89073

发明内容

近年来，作为生物可降解塑料材料的代表性实例的乳酸在 与环境问题有关的各个领域引起了注意。在包装材料领域，由 聚乳酸制成的容器也已投入实际应用。然而，聚乳酸容器具有 比聚对苯二甲酸乙二酯容器的差的气体阻隔性和耐热性，已进 行通过形成气相沉积膜来提高气体阻隔性等性质的尝试。

在上述专利文件1中公开的氧化硅气相沉积膜，当应用于 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)容器时，显示良好的气体阻隔性。然 而，当应用于具有低玻璃化转变点的低耐热性树脂制成的容器 (例如，聚乳酸容器和聚烯烃容器)时，专利文件1中公开的氧化 硅气相沉积膜会产生各种问题。尤其当将氧化硅膜用于聚乳酸 制成的容器时，在形成气相沉积膜时，塑料基板由于氧等离子 而热变形，塑料基板被氧化和劣化而发出异味异臭。

例如，聚乳酸的玻璃化转变点(Tg)为58℃，与PET等(例如， PET具有70℃的TG)相比，显示劣化的热性质。即，为了获得阻 隔性，必须在高输出功率条件(通常在微波输出功率不低于 600W下气相沉积不短于4秒)下通过使用氧气和有机金属气体 形成氧化硅气相沉积膜。然而，在上述高输出功率条件下进行 气相沉积时，聚乳酸基材由于在气相沉积步骤中产生的氧等离 子体或其它等离子体的热而热变形或热劣化。尤其是当在聚乳 酸容器上形成膜时，会出现诸如瓶内产生异臭等的问题。此外， 氧化硅气相沉积膜硬且脆，缺乏柔软性，形成亲水性基团如硅 醇基。即，氧化硅气相沉积膜不良地追随塑料基材的变形，不 良地附着于塑料基材且展示低的对水的阻隔性。

另一方面，烃气相沉积膜如类金刚石碳膜(DLC膜)具有变 色的问题，但与氧化硅膜相比，可在低输出功率下和短时间内 形成，因而它可在聚乳酸基材表面形成而不会使塑料基材热变 形或热劣化。然而，烃气相沉积膜主要由碳(C)元素和氢(H)元 素构成，不活泼，具有不良的对塑料基材的化学亲合性，涉及 有关紧密附着性的问题。作为提高基材与烃气相沉积膜之间紧 密附着性的手段，通常采用在烃膜中引入除了碳(C)元素和氢(H) 元素以外的杂质元素的方法。然而，在这种情况下，虽然相对 于塑料基材，紧密附着性得到提高，但水阻隔性和氧阻隔性却 降低。因此，为了改进与基材的紧密附着性且提高阻隔性，需 要烃气相沉积膜主要包括几乎不含碳(C)元素和氢(H)元素之外 的杂质元素的碳(C)元素和氢(H)元素。