JPH0563232B2 - - 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グミユア等
（Langmuir−Blodgett）。“Physical Reuiew”，
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ら
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、パ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
を圧縮して固体状単分子膜（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、基体上
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云う欠点
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り、
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
形膜を形成される場合、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供す
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「２本ロール」方式を利用することによつて達
成す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
をウエブ状基体上に形成する方法において、下層
液上に展開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
第１の回転ロールにより適量の下層液と共に引き
上げ、前記第１のロールの上方に近接して適当な
小間隙を保つて配置された第２の回転ロールに密
着しながら移動するウエブとの間に液だまりを形
成しながら該ウエブ上に前記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、ミリスチン酸、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。好ま
しい下層液はCa²⁺，Cd²⁺，Ba²⁺，Mg²⁺等の二価
の金属イオンを含み、炭酸、炭酸水素ナトリウム
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
塗布域に導く。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、固体状単分子膜層６を形成させる。

塗布域には第１の回転ロール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
間隙を保つて第２の回転ロール１１が回転ロール
１０と平行に設けられ、ウエブ状基板８を矢印方
向に連続的に走行させる。第１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
共に下層液水面より、第１回転ロール上液面及び
前記液溜まり表面を介して、固体状単分子膜６の
みが基体８に転写され、基体上に単分子膜９ａを
形成する。その際第１回転ロールの表面速度V₁
はロール表面の液膜及び前記液溜まりを維持でき
る範囲で低速に保つことが望ましい。また条件に
よつては、一旦液溜まりが形成されたあとは、第
１回転ロールの回転を停止しても、ロール表面の
液膜と液溜まりを維持できる場合もある。以上述
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共に、
転写部における液溜まりのサイズは十分大きいの
に対し、本発明では固体単分子膜の転写が第１回
転ロール上方の液溜まりで行われるため、液溜ま
り内部に重力による負圧が作用するほか、液溜ま
りのサイズも小さいため、液溜まりより下層液が
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
になつているものと考えられる。またその場合第
１回転ロールの速度が低いほど上記抑制効果が大
きくなることが理解できる。

第１図に例示する態様において第１回転ロール
１０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溜まりの安定な維持が困
難になる。このように比較的細い径のロールを用
いるため、基体の幅が広くなり、ロール全体もそ
れに応じて長くなると、ロールがたわみ支障を引
き起こす場合があるので、その場合はロールの下
にテフロンなど滑りやすい素材でバツクアツプを
用いることが望ましい。一方第２回転ロール１１
の径は第１回転ロールの径と略同等でよいが、た
わみを防止する意味で10mm〜100mm程度が好まし
い。

基体８としては、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、必要ならば、上記操作をく
り返すことにより所望数の単分子層からなる重層
を形成させることができる。

上記、第１図の場合は、基体に付着する単分子
膜の極基基が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の離れる部分にお
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、第１回転ロールの表面速度U₁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。一方両ロールの径についても第１図
の場合と異る。第１回転ロールは高い表面速度を
安定に得るために50mm〜200mm程度の比較的大径
が、第２回転ロールも第１回転ロールと同等に50
〜200mm程度が望ましい。

［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。

第１の回転ロール１０は径約20cmのステンレス
スチール製ロール、第２の回転ロール１１は同径
のステンレススチール製ロールを用い、上記蒸着
フイルムを第２回転ロール１１に密着させて走行
し、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、第１回転ロールの回転数V₁は10r.
p.m、第２回転ロールの回転数V₂は100r.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（反対方向回転）の一実施例の
説明図、第２図は本発明（同一方向回転）の他の
一実施例の説明図。第３図は従来技術の一実施例
の説明図、第４図はＡ形膜の原理図、第５図はＢ
形膜の原理図である。 １……タンク、２……下層液（水層）、３……
ノズル、４……単分子管、５……シリンダー、６
……固体状単分子膜（凝集膜）、７……ガイドロ
ーラ、８……基体、｛９，９ａ，９ｂ｝……単分
子膜、１０……第１の回転ロール、１１……第２
の回転ロール。

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体上に
   形成する方法において、下層液上に展開された固
   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第１の回転ロールに
   より適量の下層液と共に引き上げ、前記第１のロ
   ールの上方に近接して適当な小間隙を保つて配置
   された第２の回転ロールに密着しながら移動する
   ウエブとの間に液だまりを形成しながら該ウエブ
   上に前記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 第１のロール表面と移動ウエブが液だまりの
   形成される部分において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 第１のロール表面と移動ウエブが液だまりの
   形成される部分において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。