JPS6147582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は両親媒性分子の単分子層を形成付着さ
せる方法および装置に関し、主として上記単分子
層を基体上に連続的に形成付着させる方法および
装置に関する。

有機化合物の単分子層は数多くの用途がある
が、特にエレクトロニクスの分野では多くの用途
があり、この分野では例えば特別に高い正確度で
絶縁体層の厚さを制御する金属−絶縁体−金属構
造の製造用に用いられる。

両親媒性分子の単分子層を形成付着させる１つ
の既知の方法はラングミユア（Langmuir）が記
載しており、この方法はタンクに満たした水のよ
うな液体の表面で単分子層を形成させることから
成る。この方法では、タンクの液体の表面上にこ
の液体と混和性のない溶媒に溶解した両親媒性分
子の溶液を導入し、溶媒を蒸発させて単分子層を
形成させる。かくして形成された単分子層を次に
所定の表面圧に圧縮し、予めタンクの液体中に浸
漬して置いた基材を、付着操作期間中単分子層を
上記所定表面圧に保ちながら、徐々に上方へ変位
させることによつて基材表面に付着させる。

単分子層を圧縮するために通常用いられている
方法はタンクの液体の表面上を移動することがで
きる耐漏洩気密性（leak−tight）浮きバリヤー
を使用することから成る。上記バリヤーを移動さ
せることにより、タンクの液面上に予め形成させ
ておいた単分子層の面積を減少させて所望の表面
圧になるようにする。

所望の表面圧の値に達したとき、基材上に単分
子層を付着させる操作を開始し、基材上に分子が
付着するために生じる表面層中の空間を補償する
ため浮きバリヤーを徐々に移動させることによつ
て層の表面圧を上記の値に保つ。操作が終了する
と、浮きバリヤーを一方のタンク壁のすぐ近くま
で戻し、液体の全表面が新規の両親媒性分子溶液
の導入に再び使用できるようにする。

上記の逐次法では、浴の再導入および単分子層
の圧縮を周期的に行わねばならないので、プラス
チツクまたは金属バンドの形の固体上に連続的に
単分子層を形成させ且つ付着させることはできな
い。

本発明の目的を構成する発明は、タンク中の液
体の表面を１部分がタンクの液体中に浸漬してい
る水平部材によつて２つの隣接区画に隔離するよ
うに少なくとも２区画に分割することによつて、
１つの区画で単分子層を形成させた後、２つの区
画を隔離している部材をそれ自体の軸周に回転さ
せることによつて隣接区画へ移行させることがで
きるという事実にある。この移行方法により、主
として両区画を隔離する部材の性状および幾何構
造に関係する種々のパラメーターに応じて所定の
表面圧を単分子層にかけることができることが判
明した。さらに、上記部材の１つが溶媒に親和性
のない材料でできている場合、本発明の移行方法
によつて上記溶媒の除去も同時に行うことができ
る。

従つて、本発明の方法の種々の工程を上記の方
法で行うことができることになり、第１区画内に
系を連続的に供給することにより、第２区画内の
基材上に第２区画中へ移行して来た単分子層を連
続的に付着させることができる。

本発明の方法の１つの利点は、単分子層を圧縮
するために並進運動させる機械的バリヤーがない
のでタンクの壁を機械加工する必要がない点であ
る。

両親媒性分子の単分子層を形成させ且つ基材上
に付着させる本発明の方法は、上記分子を溶媒に
溶解した溶液を液体表面上に導入することおよび
溶媒を除去することによつて上記溶媒から上記単
分子層を形成させる第１工程、かくして形成した
単分子層に所定の表面圧をかける第２工程および
上記単分子層を基材上に付着させる第３工程から
成る。

本発明の方法は、本質的に、一部分が上記液体
中に浸漬していてそれ自体の軸の周りに回転する
ことができる水平部材によつて隔離されている少
なくとも２つの区画に分割された液体表面上で、
上記分子の溶液を上記区画の１つに導入し、溶媒
の除去を行い且つ上記区画を隔離している上記部
材に回転運動を与えることにより１つの区画から
隣接区画へ単分子層を移行させることによつて単
分子層の分子の移行およびかくして形成した単分
子層への所定表面圧の印加を行う操作を実施する
ことから成る。

本発明の第１の実施態様においては、２つの隣
接区画を水平軸に回転自在に取付けたシリンダで
隔離する。

本発明の第２の実施態様においては、２つの区
画を平均円（mean circle）の周りに回転するこ
とができる水平円環面（torus）で隔離する。

円環面とは円の平面内にあるが円の中心を通ら
ない直線の周りに上記円を回転することによつて
得られる立体であることが知られており、円環面
の“平均円（mean circle）”とは上記回転時に上
記円の中心が描く曲線と定義される。

本発明の１つの特別な様式の方法では、２区画
間を隔離している上記部材が溶媒と親和性がない
材料でできている場合、溶液を導入した区画から
隣接区画への上記分子の移行中に溶媒の除去がで
きる。

本発明の１つの有利な実施様式では、上記分子
の溶液の上記区画の１つに連続的に導入し、隣接
する区画間を隔離している各部材に回転運動を与
えることによつて上記分子を一方の区画から他方
の区画へ連続的に移行させ且つ最終区画へ移行し
た単分子層をこの最終区画の液体中を連続的に通
過する被被覆基材上に連続的に付着させる。

この連続操作によつて両親媒性分子の単分子層
の連続的形成および付着を行うことができ、この
ことは、本方法の実施が迅速であることおよびプ
ラスチツクまたは金属帯の形の固体上への連続付
着にこの後者が適合することの理由で、本発明の
重要な利益を構成する。

最後に挙げた実施態様の有利な特徴により、本
発明の方法では、形成させた単分子層を１つの区
画ら次の区画への移行中に、上記部材上を通過す
るときか上記区画の１つへ通過するときかのいず
れかに上記層を連続的に処理することによつて単
分子層の性質を変化させることができる。

この移行しつつある単分子層の１部分に熱処理
などの処理を行うことができるということは、液
体の全表面を処理条件にせずに全層の性質を変化
できるという点で非常に有利である。その上、例
えば焼鈍処理、重合処理、乾燥または再編成処理
（reorganizing treatment）などの異なる処理を
連続して行うことができる。

本発明は上記方法の実際的応用のための装置に
も関する。

この目的のため、本発明の装置は、本質的に、
上記液体を満たしたタンクと少なくとも１個の水
平部材とから成り、上記部材は上記液体の表面を
隣接隔離された２区画に分割する仕切りを与える
ようになつており且つ上記液体の表面で上記部材
をそれ自体の軸の周りに回転させる手段と嵌合し
ている。

第１の実施態様において、上記部材は水平軸に
回転自在に取付けたシリンダである。

第２の実施態様において、上記部材は一部分が
液体の表面で浸漬していてその平均円の周りに回
転することができる水平な可撓性円環面である。

本発明の特徴によれば、本発明の装置は被被覆
基材を上記区画の１つの液体中を連続的に通過さ
せ且つ上記液体表面を通して浸漬後取出すための
手段をも含む。

有利な特徴として、上記手段は被被覆基材が各
プーリー上を順番に通過するように配置された水
平軸を有する少なくとも３個のプーリーから成
り、少なくとも１個のプーリーが上記区画の液体
中に浸漬している装置で構成される。

第１の実施態様において、上記プーリーは平行
軸上に配置され且つ上記区画の液体中に浸漬して
いる第１組と上記液体の表面より上方にある第２
組とに分配され、被被覆基材が第１組のプーリー
から第２組のプーリーへ交互に通過するようにな
つている。

第２の実施態様において、上記プーリーが上記
区画の液体中に浸漬している第１組と上記液体表
面より上方にある第２組とに分配され、各組のプ
ーリーが１列に並んでいて同一軸を有しており、
被被覆基材が第１組のプーリー上および第２組の
プーリー上を交互に通過し、上記基材の同じ面が
常に上記プーリーと接触するようになつている。

本発明のもう１つの実施態様において、装置は
上記区画の１つをさらに分割し、一部分が上記区
画の液中に浸漬している垂直隔壁と被被覆基材を
上記区画の液体中に連続的に送り、上記隔壁の両
側で上記基材を浸漬後取出すための手段とをも含
む。上記手段は被被覆基材が各プーリー上を順番
に通過するように配置された水平軸を有する少な
とも３個のプーリーの装置で有利に構成され、上
記プーリーの少なくとも１個が上記区画の液体中
に浸漬していて被被覆基材をこのプーリーによつ
て上記隔壁の下を通すことができるように配置さ
れている。

本発明の有利な特徴によれば、プーリーのリム
が中央凹部を有し、中央凹部の横壁が確実に基材
の両端だけしかプーリーに当たらないように機械
加工されている。

何らの限定を意味するものでない、付属図面に
関して与えられる次の詳細な説明により、本発明
をさらによく理解することができるであろう。

第１図には、ラングミユア法で単分子層を形成
させるため通常用いれるものと同じ型の平行六面
体形のタンクを示す。

上記タンク１には水のような液体３が入つてお
り、タンク１の相対する２つの壁に取付けた水平
シリンダ５がある。上記シリンダ５はタンク１の
水３中に半分浸漬しており、水の表面を２区画３
Ａおよび３Ｂに分割し、おのおのの区画にはそれ
ぞれ表面圧検知器７及び７′が設けてある。

タンク１の外にあるモータ９がシリンダ５と連
結していて、シリンダ５を軸１０のまわりに回転
駆動するようになつている。シリンダ５の上方に
は赤外線ランプ１１があつて、シリンダ５の表面
の部分を加熱できるようになつている。同様に、
例えば、窒素ジエツトを送ることができるノズル
１３があつて、シリンダ５表面上へ上記ジエツト
を差向ける。

単分子層形成用の両親媒性分子溶液１６が入つ
ている溜め１５がタンク１の上方にあり、上記溶
液がタンク１の水３の表面上の区画３Ａに対応す
る部分に確実に滴々流下できるようになつてお
り、また溶液をシリンダ５から十分に離れた地点
で導入して２区画３Ａおよび３Ｂ間の隔離を確実
にするようになつている。区画３Ａ中には、溜め
１５と２区画間を隔離しているシリンダ５との間
にある乾燥領域１７が溶媒を確実に蒸発させる働
きをしている。タンク１の区画３Ｂに相当する部
分には、タンク１の水３中に浸漬しているプーリ
ー１８上を被被覆基材の帯１９を連続的に通過さ
せることができる適当な装置が設けられている。
この装置は水平軸を有する少なくとも３個のプー
リー２０ａ，１８及び２０ｂから成り、被被覆基
材１９がこれらのプーリー上を順番に通過し、中
間プーリー１８は区画３Ｂの水中に浸漬してい
る。このプーリー２０ａ，１８，２０ｂの装置に
より、基材１９は連続的にタンク１の水中に移動
し、水の表面に直角に導入され、次いでやはり水
表面に直角の方向に水から引出される。

次に、本発明の装置の作動を説明する。モータ
９を始動すると、溶媒に対して親和性のない材料
でできるシリンダ５が矢印F₁の方向に回転す
る。溜め１５中には、予め、例えばヘキサン、ク
ロロホルムまたはベンゼンなどの適当な溶媒中に
溶解したベヘン酸またはα−ヒドロキシドコサン
酸のような両親媒性物質の溶液１６を入れてお
く。溜め１５の先端は開放されているので、両親
媒性分子溶液１６は区画３Ａ内にある水表面上に
滴々流下する。この溶液は水面上に広がり、でき
るけ大きな面積を占めようとする。シリンダ５の
回転の結果として、上記溶液は区画３Ｂの水表面
に向かつて運ばれ、溶液中に存在する両親媒性分
子はシリンダ５の表面上を通つて次第に区画３Ａ
から３Ｂへ移行するが、溶媒は区画３Ａ内に残留
し、そこで蒸発する。

所望ならば、移行しつゝある層を、層が上記シ
リンダ５上を通過するとき、ランプ１１を作動さ
せて熱処理すること、あるいはノズル１３を作動
させて窒素ジエツト処理することができる。

シリンダ５が溶液から分子を選択的に移行させ
且つ確実に溶媒を除去することは明らかである。

しかし、ある場合には、領域１７中で乾燥装置
を作動させて溶媒の除去を容易にする。

かくして区画３Ｂ中へ移行した分子は単分子層
を形成し、区画３Ｂの水面が完全に単分子層で覆
われるとき、表面圧検知器７および７′の指示が
異なり且つ層の表面圧がこの移行操作の結果変化
したことが観察される。

この変化は本質的にシリンダ５の性質に依存し
ており、得れる結果はタンク１の液体中に半分浸
漬した同一サイズのシリンダの場合、上記シリン
ダがタンク１の液体で濡れる材料でできているか
あるいは濡れない材料でできているか、すなわち
上記液体が水である場合、親水性材料でできてい
るかまたは疎水性材料でできているかによつて異
なることがわかつた。

次に、種々の材料でできた直径20mmのシリンダ
を水性浴中で用いた場合に得られる結果について
説明する。

第１実施例の構造では、親水性材料すなわちジ
ユラルミンのシリンダ５を選び、毎秒1/2回転の
速度で回転させ、水性浴中に半分浸漬させる。こ
の場合、移行した単分子層の表面圧は次第に10ダ
イン／cmに上がり、この値に達したとき、シリン
ダ５の回転運動はもはや区画Ａから区画Ｂへ分子
を移行する作用がなくなり、従つて区画Ｂ中へ移
行した層の表面圧は一定値のまゝである。しか
し、区画Ｂ中に存在する分子の１部分をタンクか
ら取去ると、限界表面圧10ダイン／cmが再び得ら
れるように直ちに移行が再開される。かくしてジ
ユラルミンシリンダは１つの区画からもう１つの
区画への分子の移行を行い、移行した層の表面圧
を一定値に保つが、得られる限界圧はあまり高く
ないことがわかる。

第２実施例の構造では、同じく親水性材料であ
るがパイレツクスガラス製のシリンダ５を選び、
このシリンダを半分水性浴中に浸漬しながら毎秒
1/2回転の速度で回転させるようにした。この場
合、区画Ｂ中へ移行した単分子層の表面圧は16ダ
イン／cmに上がり、この場合にもこの値に達する
とシリンダが回転してももはや区画Ａから区画Ｂ
への分子の移行が起こらず、区画Ｂ内の移行層の
表面圧はこの値に保たれることがわかつた。前の
場合と同様、区画Ｂ内に存在する分子の１部分を
タンクから除去すると、直ちに移行操作が再開さ
れ、限界表面圧16ダイン／cmが再び得られるよう
になる。

かくして、パイレツクスガラスシリンダも一方
の区画から他方の区画へ分子の移行を行うが、移
行した単分子層の表面圧はジユラルミンシリンダ
の場合より高い値が得られる。またジユラルミン
と同様に、上記パイレツクスシリンダも移行した
層の表面圧を一定値に保つ性質がある。上記の２
つの実施例で用いた２つの材料は単分子層を移行
させる作用があるだけでなく、パイレツクスもジ
ユラルミンも実験に用いた溶媒のベンゼンまたは
クロロホルムに対して親和性がないので溶媒を除
去する作用もある。

第３実施例の構造では、やはりパイレツクスガ
ラス製のシリンダ５を用い、毎秒1/2回転の速度
で回転させるが、このシリンダをシリンダ回転軸
が水性浴液面から約５mm上の高さの所にあるよう
に浸漬する。この場合、移行した単分子層の表面
圧は次第に18ダイン／cmに上がり、前の場合と同
様シリンダの移行性能は同一のまゝであつた。

第４の実施例の構造では、疎水性材料すなわち
ポリエチレン製のシリンダ５を用い、水性浴中に
半分浸漬する。この場合には、区画Ａ中に５ダイ
ン／cmの表面圧を確立させることにより、シリン
ダ５の回転運動で区画Ｂ中への単分子層の移行が
起こり、移行速度がシリンダ５の回転速度に比例
することがわかつた。区画Ｂ中に移行する層の表
面圧は非常に高くなり、単分子層がこわれずに耐
え得る最大圧すなわち40ダイン／cmを越え、従つ
て移行した単分子層の破壊が起こる。従つて、ポ
リエチレンシリンダでは移行した単分子層の高度
の圧縮が可能である。

第５実施例の構造では、テフロンすなわち疎水
性材料製のシリンダ５を水性浴中に半分浸漬して
用いる。このシリンダで得られた結果はポリエチ
レンシリンダの結果と同じであつた。

最後に挙げた２つの実施例では、疎水性シリン
ダの水浴中への浸漬度合を変化させても得られる
結果には何ら変化がないことがわかつた。

すべての場合において、シリンダ５の回転方向
を逆にすると区画Ｂから区画Ａへの分子の移行が
起こることが認められた。

以上のことから、使用するシリンダの性質が極
めて重要な役割を果たしていることが明らかであ
る。従つて、基材１９上への単分子層の付着を行
うためには、付着させるのに十分な表面圧で単分
子層を区画Ｂ中へ運ぶ働きをするシリンダまたは
１組のシリンダを選ぶ。このような条件の下で、
表面圧検知器７′の指示圧が固体基材１９上の単
分子層への付着に適した所望値に達したとき、被
被覆基材帯１９を連続移動させる装置を始動させ
る。上記帯の移動速度を調節し且つ区画Ｂ中へ移
行する分子の量を調節するためシリンダ速度を調
節することによつて、基材１９上に形成された単
分子層を確実に連続付着させることができる。

以上の実施例から明らかなように、シリンダ５
の回転運動によつて多くの機能を行うことがで
き、得られた結果はシリンダを構成する材料の性
質に大いに依存している。

しかし、結果はまた、上記シリンダの寸法、タ
ンク中の液面レベルに対するシリンダ回転軸の位
置およびシリンダの回転速度にも依存する。

従つて、本発明によつて与えられる可能性は広
範囲にわたつており、適当な条件を選ぶことによ
り、必要に応じて互いに組合わせることができる
種々の操作に対して上記シリンダの回転を用いる
ことができる。これらの操作としては、一方の区
画から他方の区画への分子の移行、移行する分子
の量の調節、溶媒の除去、シリンダの回転速度に
無関係に移行した単分子層の表面圧を一定値に保
つこと、層の圧縮を挙げることができ、移行分子
の１部分を取り出すためおよび移行単分子層の表
面圧を低いレベルに下げるため、シリンダの移行
機能および回転速度を利用して上記層の除圧縮
（decompaction）の実施も挙げることができる。

上記回転シリンダはこのシリンダをタンクの内
部へ向かつて回転させて流体壁を形成させるよう
にすることによつてタンクの側壁のレベルで用い
ることができ、かくして水面上に存在する分子が
タンクの固体壁と接触しないようにすることがで
きる。従つて、この装置には、一部分が液体中に
浸漬し、タンクの側壁の少なくとも一部分に浴つ
て置かれた水平シリンダが設けてある。

ある場合には、タンク１の液体３の表面を各区
画間の仕切りとなる種々の材料製のシリンダを選
んで複数の引続いた隣接区画に分割するのが一層
有利なことがある。従つて、各シリンダの機能を
分けて、第１区画から最終区画へ移行する単分子
層を次第に且つ連続的に圧縮することができる。

また、被被覆基材への単分子層の連続付着に関
しては、被被覆基材上に単一の単分子層または多
数の累積単分子層を付着させるため単分子層の上
記連続圧縮を可能にする考えおよび同時に、層中
の分子が基材に対して所定の配向を有する第１単
分子層の付着を可能にする考えで本発明の装置の
他の形式の構造を意図することができる。上記配
向は基材に対する分子の極性基の位置によつて左
右され、上記極性基と基材とが接触するか接触し
ないかによつて付着する第１単分子層の２つの可
能な配向が決まる。

液体表面上に形成された単分子層の両親媒性分
子はすべてが同じように配向し、液体が水である
場合、分子の親水基は水と接触するが各分子の残
部は水面から遠くへ離れる傾向があることは公知
の事実である。予め水中に浸漬しておいた基材を
引上げるとき、基材上に単分子層が付着するが、
付着した分子は分子の極性基と基材とが接触する
のに相当する方向に配向する。逆に、基材を水中
に浸漬する場合には、基材上に単分子層が付着す
るが、分子の極性基が基材と接触しないので単分
子層の分子は反対方向に配向する。

結局、１つの区画の液内を連続的に移動する基
材上に付着する層の分子の極性基の配向は上記区
画の液体内での基材の移動方向によつて決まる。

第１図の場合について説明すると、明らかに、
区画３Ｂ内を連続的に通過する基材１９を引続い
て２層の累積単分子層で被覆され、第１層は基材
１９が区画２Ｂの水中へ導入されるときに付着
し、第２層は上記基材１９がプーリー１８上を通
過した後引出されるときに付着する。この結果、
付着した第１層中の分子の極性基は基材と接触し
ない。

第２図には本発明の装置のもう１つの実施例を
示すが、この場合は明らかに単一の単分子層が付
着し、層中の分子はその極性基が基材と接触する
ように配向している。

この場合、装置は１部分が区画３Ｂの液体中に
浸漬している垂直隔壁２２をも含んでいる。この
隔壁２２はタンク１の２つの相対する壁に取付け
てあり、シリンダ５と平行に置かれている。従つ
て、この隔壁は区画３Ｂをさらに２つの区画３
B₁と３B₂とに分割する。被被覆基材１９を連続
移動させるための装置は水平軸を有する１組の４
個のプーリー２３，２４，２５，２６で構成され
ており、プーリー上を被被覆基材が順次通過する
ようになつている。プーリー２４および２５はタ
ンク１の水中に浸漬されており、それぞれ区画３
B₁および３B₂内にあつて隔壁２２より低いレベ
ルに配置されている。この配置により、プーリー
２３，２４，２５，２６上を順次通過する基材１
９は連続的に区画３B₂の水中に導入され、次い
で連続的に区画３B₁の水から引出される。

隔壁２２が存在するために、シリンダ５によつ
て区画３B₁中へ移行される単分子層は区画３B₂
中へは移行しない。基材１９を連続的に移動させ
ることにより、基材１９を区画３B₁の水から引
出すときにのみ基材１９上へ単分子層が付着す
る。というのは区画３B₂の水の表面には単分子
層がないからである。この結果得られるもう１つ
の成果は、かくして付着した単分子層中の分子が
その極性基と基材とが接触するような向きに配向
しているということである。

従つて、この装置では分子がその極性基で基材
と接触する単一分子層を付着させることができ
る。容易に明らかなように、この装置ではプーリ
ー２４および２５を隔壁２２の真下に置いた１個
のプーリーで代用することができる。他の場合に
は、基材を１つの区画の液体中を連続的に通過さ
せる装置を多数の累積単分子層の付着に適応させ
ることができる。

第３図はこの型の装置の第１実施例をごく大ざ
つぱに示した図である。この場合、装置はやはり
水平軸を有する１組のプーリーで構成されてお
り、被被覆基材が各プーリー上を順次通過するよ
うになつている。これらのプーリーは区画３Ｂの
水中に浸漬しているプーリー３１，３３，３５か
ら成る第１組と区画３Ｂの水面より上方にあるプ
ーリー３２，３４，３６から成る第２組とに分配
される。被被覆基材は第１組のプーリーから第２
組のプーリーへ交互に通過し、例えばプーリー３
０からプーリー３１へ通過し、以下同様に順次通
過し、上記基材は区画３Ｂの水中に導入される度
および水から引出される度に単分子層で被覆され
る。かくして第３図の実施例では、基材１９を装
置のプーリー上を連続的に通過させることによ
り、基材１９上に６層の累積単分子層を付着させ
ることができ、付着した第１層中の分子はその極
性基が基材と接触しないように配向している。

上述した実施例では、被被覆基材の各面が次次
のプーリー上に接触するが、このことは付着した
層の品質に悪影響を与える可能性がある。

この欠点をある程度なくすため、プーリーの使
用に優先権を与え、被被覆基材の両縁だけしかプ
ーリーに接触しないように設計する。このタイプ
のプーリーの垂直断面図を第４図に示すが、この
図から明らかなようにプーリー４０のリムには中
央凹部があり、この凹部の側壁は２つの逐次環状
肩面４２および４３ができるように機械加工され
ている。被被覆基材の帯１９は環状肩面４２で支
持され、環状肩面４３で案内される。結局、帯の
中央部分はプーリー４０のリムと決して接触する
ことがない。

上記欠点をなくす考えで採用することのできる
もう１つの方法は、基材の一方の面だけがプーリ
ーと接触し、基材の他方の面上では付着した単分
子層がプーリーと接触しないようにプーリーの配
置を変更することである。

第５図に示すプーリー装置はこの目的で設計し
たものである。従つて、水平軸を有する第１組の
プーリー５３，５５，５７は区画３Ｂの水中に浸
漬しており、この第１組のプーリーは軸が合致す
るように配置されている。水平軸を有する第２組
のプーリー５０，５２，５４，５６，５８は区画
３Ｂの水面より上方にある。第２組中、両端のプ
ーリー５０および５８は軸が平行になつており、
プーリー５２，５４，５６はそれぞれの軸が合致
しており、プーリー５２，５４，５６の共通軸は
プーリー５３，５５，５７の共通軸と平行になつ
ている。第１プーリー５０によつて送られて来る
基材１９は順次にプーリー５２，５３，５４，５
５，５６，５７上を通り、プーリー５８から出て
行く。この方法では、基材１９の一方の面しかプ
ーリーと接触しない。従つて、基材の他方の面で
は、付着した単分子層はプーリーのリムと接触す
る可能性が全くない。

最後に述べた実施例の構造では、第１付着層の
分子は極性基が基材と接触しないように配向して
いる。逆に第１層が反対方向に配向した多数の累
積層の付着を行いたい場合には、第２図に示した
方式を用い、区画３B₁内で第３図または第５図
に示したプーリー装置を用いて行うことができ
る。この方法で、区画３B₁の水から最初に引出
された後、基材１９は区画３B₁の水面を数回通
過することができ、かくして数層の累積単分子層
で被覆される。

以上挙げたすべての実施例では、浸漬プーリー
がポリテトラフルオルエチレンのような不活性材
料でできているのが有利である。

第６，７，８図には本発明の装置の別の形の構
造を示すが、この装置ではタンクの表面を２区画
に分割するのにシリンダの代わりに円環体
（torus）を用いる。この装置は水のような液体３
が入つているタンク１から成り、液体の表面は液
体３中に一部分が浸漬している円環体５′で２区
画３Ａおよび３Ｂに分割されている。

上記円環体５′は例えばトルクを伝達する薄壁
の可撓性円筒管でできている可撓性ベロー素子で
構成され、上記素子は疎水性プラスチツク材料製
外被（エラストマー、シリコーン、プラスチツク
またはゴムの外被であり、外被の親水性または疎
水性を変化させるため表面処理されていてもよ
い）で被覆されている。円環面が作動条件下で確
実に重量０になるように浸漬の深さを調節する。
この方法で、上記円環体を支持するためのモジユ
ール１４の相対間隔を最大にすることができる。
かくして、直径２cmの円形断面および直径80cmの
平均円を有する円環体の場合、支持モジユールは
僅か３個あればよい。

この方法のもう１つの経済的実施例では、円環
体のコア５′ａはトルクの伝達が可能な鋼または
ナイロン型ポリアミドでできているらせん状多重
ストランド型の通常の可撓性ケーブルで構成され
る。

かくして、円環体は剛性支持モジユール１４で
隔離された着脱自在の部分で構成されている。こ
れらの支持モジユールはタンク壁に固定されてお
り、各モジユールは耐漏洩気密性端板１４ｂで保
護されたベアリング１４ａで構成され、上記ベア
リングの内部ケージ内には円環体の内管５′ａの
エンドピース（end−piece）５′a₁をそれに固定
するようになつているシヤフト１４ｃが固定され
ている（第７図参照）。円環体は、タンク壁に固
定され且つ耐漏洩気密性中空金属箱１２で構成さ
れていて、箱の壁内に耐漏洩気密性端板６ｂで保
護された２個の整列ベアリング（aligned
bearings）６ａがある駆動装置６による回転運動
で変位する。ベアリングの内部ケージ内には共通
シヤフト６ｃが固定されていて、このシヤフト６
ｃには円環体の内管５′ａのエンドピース５′a₂が
固定されるようになつている。箱１２内のシヤフ
ト６ｃの自由部分にはプーリー８ａが固定されて
おり、上記プーリーは支持体１（第８図参照）上
に取付けた減速ギヤモータ９でホイール８ｂで回
転駆動され、プーリー８ａにはトーラス８ｃが取
付けてあり、プーリー８ａとホイール８ｂとの間
に介在している。

この装置は次のように作動する。

両親媒性分子の溶液１６を区画３Ａの水面上に
滴々流下させ、減速ギヤモータ９を始動させ、円
環体５′がその軸の周りに矢印F₁の方向に、例え
ばポリエチレン製トーラスの場合毎秒１回転の速
度で、回転運動を開始するようにする。溶液は水
面上に広がり、溶媒は乾燥領域１７で蒸発する。
円環体５′の回転運動により、溶媒の除去によつ
て形成された単分子層が区画３Ｂ内に移行し、区
画３Ｂ内に存在する単分子層の表面圧が疎水性材
料製シリンダについて上述したのと同様に急激に
上昇する。上記表面圧が所望の値に達したとき、
上記単分子層を区画３Ｂ内を連続的に移動する基
材（図には示してない）上に付着させる。

上述した実施例では、明らかに、区画３Ｂ内で
圧縮される単分子層は容器１の定置壁と接触する
ことがなく、また、従つてそうでない場合にタン
クの固定壁との摩擦接触の結果生じる可能性のあ
る損傷を受けることもない。

以上述べた実施例では、タンク内の液体は水で
ある。しかし、単分子層を形成させようとする分
子の性質によつて、極性または無極性液体、溶融
金属または合金などの他の液体を使用することが
できる。

同様に、タンク中の液体と混和性がないことお
よびシリンダまたは円環体の材料を侵さないこと
を条件として他の溶媒を使用することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の概略の垂直断面図であ
り、第２図は被被覆基材上に単一の単分子層を付
着させるための本発明のもう１つの形式の装置の
概略の垂直断面図であり、第３図は被被覆基材を
連続移動させるようになつているプーリー装置の
第１実施例の概略垂直断面図であり、第４図は上
記装置の１個のプーリーの概略垂直断面図であ
り、第５図は被被覆基材を連続移動させるように
なつているプーリー装置の第２実施例の概略垂直
断面図であり、第６図は円環体が液面を２区画に
分割する働きをしている、本発明のもう１つの別
の形式の装置の概略斜視図であり、第７図は第６
図の円環体を支持するためのモジユールの概略垂
直断面図であり、第８図は第６図の円環体の駆動
装置の概略垂直断面図である。 図面番号の簡単な説明、１……タンク、３……
液体、５……シリンダ（水平部材）、３Ａ，３Ｂ
……区画、１６……両親媒性分子溶液、１９……
帯（基材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両親媒性分子の単分子層を基材上に形成付着
   させる方法において、適当な溶媒中の上記分子の
   溶液からこの溶液を液体表面上に導入して溶媒を
   除去することによつて上記層を形成させる第１工
   程、かくして形成された層に所定の表面圧を印加
   する第２工程および上記層を基材上に付着させる
   第３工程から成る型の方法であり、少なくとも２
   つの区画に分割された液体表面上で操作を行い、
   隣接した２区画が一部分が上記液体中に浸漬し且
   つそれ自体の軸の周りに回転することができる水
   平部材で隔離されており、上記分子の溶液を上記
   区画の一方へ導入し、溶媒除去を行い且つ単分子
   層の分子の移行およびかくして形成された層への
   所定表面圧の印加を上記区画間を隔離している上
   記部材に回転運動を与えることにより上記層を一
   方の区画から隣接する区画へ移行させることによ
   つて行うことを特徴とする上記方法。 ２ ２つの隣接する区画が水平軸に回転自在に取
   付けたシリンダによつて隔離されている、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ ２つの隣接区画が平均円（mean circle）の
   周りに回転することができる水平円環面
   （torus）で隔離されている、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 上記分子の溶液を導入した区画から上記分子
   を隣接区画へ移行させるときに溶媒の除去を行
   い、上記２区画間を隔離している上記部材が上記
   溶媒に対して親和性のない材料でできている、特
   許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記
   載の方法。 ５ 上記分子の溶液を連続的に上記区画の一方に
   導入し、隣接区画間を隔離している各部材に回転
   運動を与えることによつて上記分子を一方の区画
   から他方の区画連続的に移行させ且つ最終区画中
   に移行した単分子層を上記最終区画の液中を連続
   的に通過する被被覆基材上に連続的に付着させ
   る、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１
   項に記載の方法。 ６ 上記層が上記部材上を通過するときか上記層
   が上記区画の１つに入るときかのいずれかのとき
   に単分子層が１つの区画から他の区画へ移行中上
   記層を連続的に処理することによつて生成した単
   分子層の性質を変化させる、特許請求の範囲第５
   項記載の方法。 ７ 両親媒性分子の少なくとも１つの単分子層を
   基材上に形成する装置において： 液体を満たしたタンクと；一部分が上記液体中
   に浸漬して、上記液体の表面を２つの隣接隔離区
   画に分割する仕切りを与える少なくとも１つの水
   平部材と；上記液体の表面で上記少なくとも１つ
   の水平部材を回転させるための手段と；上記隔離
   区画の一方の液体の表面に両親媒性分子を導入す
   るための手段とを備えていることを特徴とする装
   置。 ８ 少なくとも１つの上記部材が水平軸に回転自
   在に取付けたシリンダである、特許請求の範囲第
   ７項記載の装置。 ９ 少なくとも１つの上記部材が液体中に一部分
   浸漬しており且つその平均円の周りに回転するこ
   とができる可撓性の水平トーラスである、特許請
   求の範囲第７項記載の装置。 １０ シリンダがタンク中の液体で濡れる材料で
   できている、特許請求の範囲第８項記載の装置。 １１ シリンダがタンク中の液体で濡れない材料
   でできている、特許請求の範囲第８項記載の装
   置。 １２ シリンダの材料がガラスまたはアルミニウ
   ムまたはアルミニウム合金で構成されており且つ
   タンクが水性浴で満たされている、特許請求の範
   囲第１０項記載の装置。 １３ シリンダの材料がポリエチレンまたはポリ
   テトラフルオルエチレンで構成されており且つタ
   ンクが水性浴で満たされている、特許請求の範囲
   第１１項記載の装置。 １４ 円環面（torus）が円環面の平均円（mean
   cicle）上に置かれた可撓性ベロー形管または可
   撓性ケーブルで構成され且つ変形可能な材料また
   はプラスチツク材料で被覆され、上記管またはケ
   ーブルに固定され且つ外部モータで作動される駆
   動装置で上記円環面がそれ自体の軸の周りに回転
   駆動される、特許請求の範囲第９項記載の装置。 １５ 上記部材が上記タンクの液中に半分浸漬さ
   れる、特許請求の範囲第７〜１４項のいずれか１
   項記載の装置。 １６ 上記装置が１つの上記区画の液体の表面を
   通して被被覆基材を浸漬した後取出すことによつ
   て上記基材を上記区画の液体中を連続的に通過さ
   せるための手段をも含む、特許請求の範囲第７〜
   １５項のいずれか１項記載の装置。 １７ １つの上記区画をさらに分割し、上記区画
   の液体中に一部分が浸漬している垂直隔壁と被被
   覆基材を上記隔壁の各側で浸漬した後取出すこと
   によつて上記区画の液体中を連続的に通過させる
   手段とをも含む、特許請求の範囲第７〜１５項の
   いずれか１項記載の装置。 １８ 上記手段が被被覆基材が順番に各プーリー
   上を通過するように配置された水平軸を有する少
   なくとも３個のプーリーから成り、少なくとも１
   個の中間プーリーが上記区画の液体中に浸漬して
   いる系から構成されている、特許請求の範囲第１
   ６項記載の装置。 １９ 上記プーリーが平行軸に取付けてあり、上
   記プーリーが上記区画の液体中に浸漬している第
   １組と上記液体の表面より上方にある第２組とに
   分配されており、被被覆基材が第１組のプーリー
   から第２組のプーリーへ交互に通過するようにな
   つている、特許請求の範囲第１８項記載の装置。 ２０ 上記プーリーが上記区画の液体中に浸漬し
   ている第１組と上記液体の表面より上方にある第
   ２組とに分配され、各組のプーリーが一列に並び
   且つ同一軸を有し且つ被被覆基材が第１組のプー
   リー上および第２組のプーリー上を交互に通過す
   るようになつており、上記基材の同一の面が常に
   上記プーリーと接触している、特許請求の範囲第
   １９項記載の装置。 ２１ 被被覆基材を連続的に上記区画の液体中を
   通過させる手段が各プーリー上を順番に被被覆基
   材が通過するように配置された、水平軸を有する
   少なくとも３個のプーリーの系で構成されてお
   り、少なくとも１個の上記プーリーが上記区画の
   液体中に浸漬し且つプーリーによつて被被覆基材
   が上記隔壁の下を通過できるように配置されてい
   る、特許請求の範囲第１７項記載の装置。 ２２ プーリーのリムが中央凹部を有し、凹部の
   横壁が確実に基材の両縁だけしか上記プーリーに
   当たらないように機械加工されている、特許請求
   の範囲第１８〜２１項のいずれか１項記載の装
   置。 ２３ 上記装置が上記液体中に一部分が浸漬して
   いる水平シリンダから成り、上記シリンダが少な
   くとも上記タンクの壁の一部分に浴つて配置され
   ており且つそれぞれの軸周に回転することができ
   る、特許請求の範囲第７、８および１０〜２２項
   のいずれか１項記載の装置。 ２４ 両親媒性分子の単分子層を基材上に付着す
   る装置において： 液体を満たしたタンクと；上記液体の表面を隣
   接隔離された第１区画と第２区画に分割するため
   の手段と；第１区画の液体の表面上に単分子層を
   形成するための手段と；第２区画の液体の表面を
   通して上記基材を浸漬することによつて第１区画
   の液体中に上記基材を連続的に通過せしめ、か
   つ、第１区画の液体の表面を通して上記基材を取
   出すための手段とを備えていることを特徴とする
   装置。 ２５ 液体の表面を隣接隔離された第１区画と第
   ２区画に分割するための手段が、タンクの液体中
   に一部浸漬されている垂直の仕切壁によつて構成
   されている特許請求の範囲第２４項記載の装置。 ２６ 第１区画の液体中に基材を連続的に通過せ
   しめる手段が、被被覆基材が順番に各プーリー上
   を通過するように配置された水平軸を有する少な
   くとも３個のプーリーの系で構成されており、少
   なくとも１個の中間プーリーが上記タンクの液体
   中に浸漬している、特許請求の範囲第２４項記載
   の装置。 ２７ 上記プーリーが平行軸に取付けてあり、上
   記プーリーが上記タンクの液体中に浸漬している
   第１組と上記液体の表面より上方にある第２組と
   に分配されており、被被覆基材が第１組のプーリ
   ーから第２組のプーリーへ交互に通過するように
   なつている。特許請求の範囲第２６項記載の装
   置。 ２８ 上記プーリーが上記タンクの液体中に浸漬
   している第１組と上記液体の表面より上方にある
   第２組とに分配され、各組のプーリーが一列に並
   び且つ同一軸を有し且つ被被覆基材が第１組のプ
   ーリー上および第２組のプーリー上を交互に通過
   するようになつており、上記基材の同一の面が常
   に上記プーリーと接触している、特許請求の範囲
   第２７項記載の装置。 ２９ 被被覆基材を連続的に上記第１区画の液体
   中を通過させる手段が、各プーリー上を順番に被
   被覆基材が通過するように配置された、水平軸を
   有する少なくとも３個のプーリーの系で構成され
   ており、少なくとも１個の上記プーリーが上記タ
   ンクの液体中に浸漬し且つプーリーによつて被被
   覆基材が上記隔壁の下を通過できるように配置さ
   れている、特許請求の範囲第２５項記載の装置。 ３０ プーリーのリムが中央凹部を有し、凹部の
   横壁が確実に基材の両縁だけしか上記プーリーに
   当たらないように機械加工されている、特許請求
   の範囲第２６〜２９項のいずれか１項記載の装
   置。