JPH0563231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はウエブ状基体上又はウエブ状基体に設
けられた層上に両親媒性分子の単分子膜を連続的
に形成する方法に関する。

［従来の技術］ 従来、ガラス、金属材料、金属蒸着膜、等の基
体上に有機化合物の薄膜を形成することが種々行
われており、その１つとして両親媒性分子の単分
子層を設ける方法が例えばランダミユア等
（Langmuir−Blodgett）。“フイジカルレビユー
（Physical Review）”，51，664（1937）によつて
提案されている。この方法は、両親媒性分子であ
る飽和脂肪酸をベンゼン等の揮発性溶媒に溶解し
た溶液を水面上に静かに滴下すると、溶媒が揮発
したあとに単分子膜が残される。このようにして
形成された単分子層を圧縮して所定の表面圧にし
た後に、ガラス基板を水中に浸漬して引上げると
ガラス表面に単分子膜が形成される。この場合ガ
ラス基板を引き上げると第４図に示すように単分
子膜の水に面している親水基が基板側に付き、疎
水基（又は親油基）が表面に並ぶ単分子膜構成と
なる（Ａ形膜と称する）。またガラス基板を浸漬
すると第５図のように疎水基（又は親油基）が基
板側に付き親水基が表面に並ぶ単分子膜構成とな
る（Ｂ形膜と称する）。（「薄膜ハンドブツク」，
268〜269頁、日本学術振興会編、昭和58年12月、
(株)オーム社発行）。

このような方法による単分子層が最近エレクト
ロニクス等の分野において絶縁層等に利用される
ようになり、種々の改良が提案されている（例え
ば、特開昭52−98038号公報）。

また、本出願人は、先に蒸着又は電解メツキ等
によつて支持体上に強磁性合金薄膜を形成した磁
気記録媒体にこの方法を利用して飽和脂肪酸また
はその金属塩の単分子膜を保護層として設けるこ
とを提案した（特公昭56−30609号公報）。

これらの改良方法においては、例えば第３図に
示すように、タンク１の下層液（水層）２の表面
にベンゼン、クロロホルム等の揮発性溶媒に溶解
したステアリン酸、バルミチン酸の如き飽和脂肪
酸の溶液を滴下して水面上に飽和脂肪酸の単分子
層を形成させ、水面下に一部が浸漬しているシリ
ンダー５等の適当な圧縮手段によつて単分子層４
を圧縮して固体膜（凝集膜）６となし、水中に設
けられたガイドローラ７によつて案内される基体
８の表面に単分子膜９が形成される。この場合、
基体の引き上げ時に単分子膜を形成すればＡ形膜
に引き込れ時にはＢ形膜が形成される。基体に付
着してはこび出される分の単分子層は、ノズルか
ら脂肪酸溶液を供給することによつて補結され
る。

［発明が解決すべき問題点］ 前記技術は下層液（水相）上への固体膜の形成
を連続的に行うという点から、従来のバツチ式に
比べて大きな進歩であるが、工業的生産という観
点からみると、例えばＡ形膜を作る場合、基板上
への単分子膜の転写過程において、基体の移動速
度を非常におそくしなければならないと言う欠点
がある。すなわち、Ａ形膜を作る場合、基体の引
き上げ速度を速くすると、下層液をも一緒に引き
上げ、これが単分子膜の下に入りこんでしまい、
この蒸発が単分子層に阻害されて非常におそいと
共に、完全に蒸発した後も形成される単分子膜の
ち密度に欠陥を生じさせるからである。

さらにまた、これらの従来方式においては、基
体を一たん下層液に引き入れなければならないの
で、基体全体が下層液、例えば水で濡らされるこ
とになり、基体の種類によつては好ましくなく、
また、乾燥に手間がかかる等の問題がある。

また、場合によつては基体のバツク面にも単分
子層が付着したり、例えば引き上げ法によつてＡ
形膜を形成する場合、基体を水中に引き入れる時
にＢ形膜が形成される可能性があるので、これら
が生じないよう単分子層の移行可能な範囲を制限
するために特別な手段を構ずる必要がある。

従つて本発明の目的は上記の如き問題を生ずる
ことなく、高速で単分子膜を基体に形成させる方
法を提供することにある。

本発明の他の目的は、基体を水中に浸漬するこ
となく基体に単分子膜を形成させる方法を提案す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは種々検討を重ねた結果、上記目的
はローラ塗布方式の原理を利用することによつて
達成できることを見出し本発明を得ることができ
た。

すなわち、本発明は、両親媒性分子の単分子膜
をウエブ状基板上に形成する方法において、下層
液上に展間された固体状単分子膜を、回転軸が水
平に設定され、その一部が上記液中に浸漬された
回転ロールにより適量の下層液と共に引き上げ、
前記回転ロールの上方に近接して適当な小間隙を
保つてほぼ水平方向に連続的に走行するウエブ状
基体間に液だまりを形成しながら、前記ウエブ状
基体に前記固体単分子膜を転写することを特徴と
する単分子膜形成方法である。

以下、本発明を蒸着型磁気記録媒体に保護層を
設ける場合について説明するが、本発明は、これ
のみに限られず、エレクトロニクスその他の分野
における単分子膜の形成に応用できることは勿論
である。

第１図は本発明の１例を示す説明であつてタン
ク１内の下層液（水層）２にノズル３から両親媒
性分子を揮発性触媒に溶解した溶液を滴下に、下
層液面上に両親媒性分子の単分子層４を形成させ
る。

揮発性溶媒としては、ヘキサン、クロロホル
ム、ジクロロメタン、ベンゼン等が用いられ、両
親媒性分子としては、保護層として用いる場合
は、トリデカン酸、シリスチン酸、ペンタデカン
酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン
酸、ノナデカン酸、アラキン酸等の炭素数13〜21
の直鎖型脂肪酸又は、これらのLi，Na，Ｋ，
Mg，Ca，Ba等の塩が用いられる。下層液とし
ては一般に純水または無機塩等の水溶液が用いら
れる。よく用いられる下層液はCa²⁺，Cd²⁺，
Ba²⁺，Mg²⁺等の二価の金属イオンを含み、塩
酸、炭酸水素ナトリウム等を加えてPHを調整した
ものである。

次に、水面上に形成された単分子層を圧縮して
塗布城に導く。このためには、例えばテフロンや
ポリエチレンの如き疎水性材料か、パイレツクス
ガラスやアルミニウム合金の如き材料よりなるシ
リンダ５を水中に一部浸漬し、矢印方向に回転さ
せて表面の単分子層４だけを塗布域に送つて圧縮
し、固体膜層６を形成される。

塗布域には回転ロール１０が回転軸を水平に設
定し、その一部が液中に浸漬するように設けられ
ており、またその上方に近接して適当な小間隙を
保つて、ガイドロール１１，１２によつてウエブ
状基体８をほぼ平行に連続的に走行させる。回転
ロール１０は下層液と親和性のあるステンレス鋼
等よりなり、矢印方向に回転させることにより適
量な下層液と共に固体状単分子層６をロール表面
にそつて引き上げ、ガイドロール１１，１２にそ
つて回転ロール１０の上方を近接して移動するウ
エブ状基体８との間に液だまりを形成し、 下層液水面より、回転ロール１０上の液面及び
前記液だまり表面を介して、固体単分子膜６のみ
が基体８に転写され、基体上に固体単分子膜９−
１を形成する。その際、回転ロール１０の表面速
度V₁をロール表面の液膜および前記液だまりを
維持できる範囲では低速に保つことが望ましい。
又条件によつては、一担液だまりが形成された後
は、回転ロール１０の回転を停止してもロール表
面の液膜と液だまりを維持できる場合もある。以
上にのべた本発明の固体単分子膜の転写プロセス
を第３図に示す従来方式と比較すると、従来方式
では固体単分子膜の転写が下層液面上で行われる
とともに、転写部における液だまりのサイズが十
分大きいのに対し、本発明では固体分子膜の転写
が回転ロール１０の上方の液だまりで行われるた
め、液だまり内部に重力による負圧が作用するほ
か、液だまりのサイズも小さいため、液だまりよ
り下層液が基体に引き上げられる傾向が抑制され
ることになり、これによつて高速度での単分子膜
転写が可能となつているものと考えられる。ま
た、その場合、回転ロール１０の速度が低いほど
上記抑制効果が大きくなる。

第１図に例示する態様において、回転ロール１
０の径は５mm〜50mm程度が好ましい。５mm以下で
は高速での転写が困難になり、50mm以上ではロー
ル表面の液膜及び液だまりの安定な維持が困難に
なる。このように比較的に細い径のロールを用い
るため、基体の巾が広くなり、ロールの長さもこ
れに応じて長くなると、ロールのたわみ、支障を
引き起こす場合があるので、その場合はロールの
下にテフロン等のすべり易い素材でバツクアツプ
することが望ましい。

基体８としは、蒸着テープの場合は、例えばポ
リエチレンテレフタレートフイルムにCo−Ni系
合金を蒸着した強磁性薄膜を有する蒸着型磁気記
録媒体等が用いられ、上記の操作により強磁性薄
膜上の飽和脂肪酸の単分子膜よりなる保護層が形
成される。

本発明で用いられる基体としては、上記のもの
に限定されず、他のタイプの強磁性薄膜、例えば
電解メツキ、又は無電解メツキ等によつて形成さ
れた薄膜を有する磁気記録媒体であつてもよく、
さらに磁気記録媒体のみならず、他の材料であつ
てもよい。

また、所望によつては、塗布域において加熱手
段を用い、単分子層の溶剤を蒸発させ固体単分子
層が形成されるのを助けることができる。

さらに、上記の操作をくり返すことにより所望
類の単分子層からなる重層を形成させることがで
きる。

また、回転ローラの速さを増すと、下層液面上
の単分子層を圧縮することができるので、場合に
よつてはシリンダー５等の他の圧縮用部材をはぶ
くことができる。

なお、回転ロール１０の径はできる限り小さい
方がよく、例えばベース（基体）巾が50〜100cm
の場合ロールの径は15〜25cm程度が好ましい。

上記第１図の場合は、基体に付着する単分子膜
の極基体がＡ形膜（第４図）の場合であつたが、
第２図のように第２回転ロール１１の回転を逆に
し、基体８の走行方向を矢印方向にすると、Ｂ形
膜（第５図）を形成させることができる。この場
合は液だまりから基体が離れる部分において、基
体と第１回転ロールが同一方向に進むため、第１
図の場合と事情が大いに異つてくる。即ち第２図
において基体８への下層液の転写を抑制するため
に、回転ロールの表面速度V₁は同ロール上の液
膜が乱れない限り高速にすることが望ましい。

一方同ロールの径は第１図の場合と異り、高い
表面速度を安定に得るために50mm〜200mm程度の
比較的大径が望ましい。

［実施例］ 次に本発明を蒸着磁気テープに保護層を設ける
場合に適用した実施例について説明する。

真空蒸着装置中の25μｍ厚50cm巾のポリエチレ
ンテレフタレートフイルムを設置し、Co75重量
％、Ni25重量％の組成のものを蒸発源フイラメ
ントより真空度5.0＋10^-6Torr中で該フイルム上
に0.3μｍの厚さとなるように蒸着せしめた。

第１図に示すような装置のタンク１の水面上に
ベンゼン100ccあたり0.005ｇのパルミチン酸を溶
解した溶液を滴下し単分子層を形成させ、テフロ
ン製のシリンダ５により圧縮して固体単分子層と
した。

回転ロール１０は径約20cmのステンレススチー
ル製ロールを用い、上記蒸着フイルムをガイドロ
ール１１，１２によつて回転ロール１０上を少間
かくを保つて連続的に走行させ両者間に液だまり
（ビード）を作つて単分子膜を水面からフイルム
面に転写させてパルミチン酸の単分子膜からなる
保護層を連続的に形成させた。この場合、回転ロ
ールの回転数V₁は10r.p.m，でテープの走行速度
は6.3ｍ／minで良好な保護層を形成させること
ができる。

［発明の効果］ 本発明によるときは、ラングミユア法を利用し
て下層液を随伴することなく、高速で基体に単分
子膜を形成させることができ、また単分子膜の形
成を基体を水中に引き入れることなく行うので、
基体が水に濡れたり、基体のバツク層に単分子膜
が付着する等の現象を生ずることなく所望の単分
子膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単分子膜形成方法の一態様を
示す説明図、第２図は本発明の他の態様を示す説
明図、第３図は従来の単分子膜形成方法の一態様
を示す説明図、第４図及び第５図は単分子膜形成
の原理を示す説明図である。 ２……下層液、３……ノズル、４……単分子
膜、５……シリンダ、６……固体単分子膜、８…
…基体、９，９−１……単分子膜、１０……回転
ロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両親媒性分子の単分子膜をウエブ状基板上に
   形成する方法において、下層液上に展間された固
   体状単分子膜を、回転軸が水平に設定され、その
   一部が上記液中に浸漬された回転ロールにより適
   量の下層液と共に引き上げ、前記回転ロールの上
   方に近接して適当な小間隙を保つてほぼ水平方向
   に連続的に走行するウエブ状基体間に液だまりを
   形成しながら、前記ウエブ状基体に前記固体単分
   子膜を転写することを特徴とする単分子膜形成方
   法。 ２ 液だまりが形成される部分において、回転ロ
   ールとウエブ状基体が反対方向に進行する特許請
   求の範囲第１項に記載の単分子膜形成方法。 ３ 液だまりが形成される部分において、回転ロ
   ールとウエブ基体が同一方向に進行する特許請求
   の範囲第１項に記載の単分子膜形成方法。