JP6895428B2 - 交互積層コーティング装置及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、交互積層コーティングのための装置、並びに交互積層コーティングの方法に関する。

交互積層（ＬＢＬとして知られることもある）コーティングは、当該技術分野において公知であり、従来より、基材をポリカチオン溶液に浸漬してポリカチオンの単層を堆積させる浸漬コーティング（dip−coating）技術によって行われていた。基材をポリカチオン溶液から取り出し、リンスして過剰のポリカチオンを除去し、ポリアニオン溶液に浸漬してポリアニオンの単層を堆積させ、ポリアニオン溶液から取り出し、最後に再びリンスして過剰のポリアニオンを除去していた。このプロセスの結果として、基材の表面上に二重層が堆積されていた。このプロセスを繰り返して、所望の数の二重層を得ることができた。

さまざまな物質が、ＬＢＬ二重層のさまざまな単層に使用されている。一般的には、２つの単層は、各単層が他の単層だけに（そして、最初に堆積した単層の場合には、基材に）結合するか又は付着するが、それ自体には結合も付着もしないように選択される。

装置は、ベルトを移動させるための第１のローラと、ベルトを移動させるための第２のローラとを備えることができる。この装置は、第１のローラと第２のローラとの周囲でテンションをかけられた、第１の主表面と第２の主表面とを有するベルトを含むことができる。第１の堆積ステーションは、ベルトに面するように配置することができ、第１の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させるための第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を備えている。第１の方向性ガスカーテン生成要素は、第１の堆積ステーションの下流に配置してもよい。

第１の堆積ステーションとは異なる第２の堆積ステーションを任意選択的に使用することができ、この場合、ベルトの外側表面に面するように第２の堆積ステーションを配置することができ、この第２の堆積ステーションは、第２の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させるための第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を備えている。第２の堆積は、第１の堆積ステーションの下流で、かつ、第１の方向性ガスカーテン生成要素の下流とすることができる。第２の方向性ガスカーテン生成要素は、第２の堆積ステーションの下流に配置し、ベルトの表面の外側に面して配置し、ベルトの外側表面に吹き付けるガスカーテンを提供することができる。

本明細書に記載された装置の概略図である。 本明細書に記載された別の装置の概略図である。 本明細書に記載された更に別の装置の概略図である。 本明細書に記載された更に別の装置の概略図である。

本開示を通じて、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」などの単数形は、しばしば便宜上使用されるが、単数形が単独のみであることが明示的に指定され、又は文脈によって明確に示されている場合を除いて、単数形は複数形を含むことを意味するものと理解されたい。

装置は、ベルトを移動させるための第１及び第２のローラを含むことができる。第１及び第２のローラは、任意の好適な材料で作製することができる。好適な材料としては、金属、セラミック、プラスチック、及び、ゴムで覆われた別の材料を含むゴムが挙げられる。ローラは、任意の好適なサイズとすることができる。ローラの幅は、使用されるベルトの幅によって決まる。ローラはベルトと同じ幅か又はわずかに広い幅とする場合がほとんどである。ローラの直径は、デバイスの利用可能なスペースなどの要因によって決まる。特定の直径は要求されないが、いくつかの好適なローラは、例えば５ｃｍ〜５０ｃｍの直径を有することができ、本発明者によって使用されるいくつかの例示的なローラの直径は２５．４ｃｍである。

特定の経路に沿ってベルトを導くために、１つ以上の追加のローラを使用することができる。この目的のために、１つ以上のステアリングユニットなどの他の要素もまた使用してもよい。

ベルトは、その上にさまざまな層が堆積される基材とすることができる。ベルトは、ＬＢＬ堆積のための基材として使用することができる任意の物質とすることができる。例示的な基材として、ポリマー、布地、紙、又はマイクロスフェアを含有する転写接着フィルムなどの転写接着フィルムが挙げられる。使用することができるポリマーとしては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル（特にＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｕｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，ＵＳＡ）の商品名ＭＥＬＩＮＥＸで入手可能なもの）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、スルホン化ポリエステル、アクリル（アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルなどのポリマー又はコポリマーなど）、及びポリウレタンが挙げられる。布地としては、医療用布地、織物などを挙げることができる。紙としては、セルロース又はセルロースベースのフィルムの任意の種類を挙げることができる。転写接着フィルムを使用することができる。好適な転写接着フィルムは、当該技術分野において公知であり、例えば、米国特許第７６４５３５５号に記載された方法に従って作製することができる。

ベルトは、第１の主表面と第２の主表面とを有することが多い。主表面は、（他の表面よりも）より広い幅及び表面積を有する２つの表面である。第１の主表面は、通常、第２の主表面の反対側にある。ベルトは、ベルトの高さに相当する２つの他の表面を有することもでき、これらの表面は、第１及び第２の副表面と呼び得る。

ベルトは無端ベルトとすることができる。かかる場合、このベルトは始点も終点もないループ状である。あるいは、ベルトは、別個の始点及び別個の終点を有してもよい。

ベルトは、その経路の少なくとも一部分（一般的には、ベルトが堆積ステーション（単数又は複数）と面する経路の部分を含む）について、ベルトの第１及び第２の主表面が実質的に重力と垂直に、即ち第１及び第２の主表面が地面に対して実質的に平行になるように、配置することができる。この配置は、堆積された層をベルトの第１又は第２の主表面の全幅にわたって均一又はほぼ均一の厚さとなることができるのに有用であり得る。したがって、重力に対して実質的に垂直であるか、又は地面に対して実質的に平行であるため、いずれの方向においても、通常は５°以下しか傾斜しないことが可能になる。

ベルトの第１又は第２の主表面は、第１自己制限的単層形成材料との結合、吸着、又はコーティングに好適にすることができる。表面がこの目的に好適でない場合は、好適にするために、任意の適切な方法によって、それを処理することができる。一般的に、かかる表面の改質は、表面をより親水性にするためのプラズマ処理又はコロナ処理によるものである。さまざまなプラズマ処理方法が知られており、任意の好適な方法を使用することができる。プラズマ処理の１つの好適な方法は、米国特許第７７０７９６３号に記載されている。１つの好適な処理フィルムは、ＳＫＣ，Ｉｎｃ（Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ，ＧＡ，ＵＳＡ）の商品名ＳＫＹＲＯＬで市販されている。

第１の自己制限的単層形成材料を含む第１の堆積ステーションは、一般的には、ベルトの第１の主表面に面するように配置される。したがって、第１の堆積ステーションは、第１の自己制限的単層形成材料の少なくとも１つの単層をベルトに付着させるように設計される。第１の自己制限的単層形成材料がベルトの第１の主表面に適用されて付着するように第１の堆積ステーションが配置されている限り、ベルトの第１の主表面に面するために、第１の堆積ステーションの全体がベルトの第１の主表面又はその近傍に配置される必要はない。したがって、第１の堆積ステーションが、第１の自己制限的単層形成材料をベルトに付着させるための噴霧器を含む場合、この噴霧器は、ベルトの第１の主表面上に噴霧するように配置することができ、第１の堆積ステーションの他の構成要素（例えば、第１の自己制限的単層形成材料を貯蔵又は輸送するための１つ以上のホース、バルブ、及び容器が含まれ得る）は、１つ以上の他の場所に配置することができる。

第１の堆積ステーションは、例えば、第１の自己制限的単層形成材料を堆積させるための第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を収容する容器又はアプリケータを含むことにより、第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を備えることができる。第１の自己制限的単層形成材料の性質、溶媒の有無、溶媒を使用する場合の溶媒の性質、堆積速度などに応じて、第１の自己制限的単層形成材料を堆積させるのに好適な任意の要素を使用することができる。好適な第１の自己制限的単層形成材料堆積要素としては、ロッドコータ、ナイフコータ、エアーナイフコータ、ブレードコータ、ロールコータ、スロットコータ、スライドコータ、カーテンコータ、グラビアコータ、及び噴霧器（sprayer）が挙げられる。１つ以上の噴霧器を使用することが最も一般的である。

第１の自己制限的単層形成材料は、第１の液体の成分であることが多い。この場合、第１の液体は、通常、１つ以上の液体成分並びに第１の自己制限的単層形成材料を含んでいる。第１の自己制限的単層形成材料は、１つ以上の液体成分に溶解又は分散することができる。１つ以上の液体成分は、第１の自己制限的単層形成材料を溶解又は分散させるための任意の好適な液体であり得る。したがって、１つ以上の液体成分の正体（identity）は、第１の自己制限的単層形成材料の性質によって決まる。好適な液体成分としては、緩衝水などの水、及び、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテルなどのエーテル、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルム、テレピン、ヘキサンなどを含む有機溶媒のうちの１つ以上を挙げることができる。

使用される場合、第２の自己制限的単層形成材料を含む第２の堆積ステーションは、一般的には、ベルトの主表面に面するように配置される。典型的には、第２の堆積ステーションは、ベルトの第１の主表面に面し、第１の自己制限的単層形成材料の上に第２の自己制限的単層形成材料の少なくとも単層をベルトに堆積させる。これを達成するために、第２の自己制限的単層がベルトの第１の主表面に適用されて付着するように第２の堆積ステーションが配置されている限り、第２の堆積ステーションの全体がベルトの第１の主表面又はその近傍に配置される必要はない。したがって、第２の堆積ステーションが、第２の自己制限的単層形成材料をベルトに付着させるための噴霧器を備えている場合、この噴霧器は、ベルトの第１の主表面上に噴霧するように配置することができ、第２の堆積ステーションの他の構成要素（例えば、第２の自己制限的単層形成材料を貯蔵及び輸送するための１つ以上のホース、バルブ、及び容器が含まれ得る）は、別の場所に配置することができる。あまり一般的ではないが、第２の堆積ステーションがベルトの第２の主表面に面することも可能であり、第２の堆積ステーションは、第２の自己制限的単層形成材料を第１の主表面ではなく第２の主表面に付着させる。この場合、第２の堆積ステーションは、ベルトの、第１の自己制限的単層形成材料の反対側に、第２の自己制限的単層形成材料を堆積させる。

第２の堆積ステーションは、例えば、第２の自己制限的単層形成材料を堆積させるための第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を収容する容器又はアプリケータを含むことにより、第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を備えることができる。第２の自己制限的単層形成材料の性質、溶媒の有無、溶媒を使用する場合の溶媒の性質、堆積速度などに応じて、第２の自己制限的単層形成材料を堆積させるのに好適な任意の要素を使用することができる。好適な第２の自己制限的単層形成材料堆積要素としては、ロッドコータ、ナイフコータ、エアーナイフコータ、ブレードコータ、ロールコータ、スロットコータ、スライドコータ、カーテンコータ、グラビアコータ、及び噴霧器が挙げられる。１つ以上の噴霧器を使用することが最も一般的である。

第２の自己制限的単層形成材料は、通常、第２の堆積ステーション内に存在する。第２の自己制限的単層形成材料は、第２の液体の成分とすることができる。第２の液体は、第２の自己制限的単層形成材料、並びに第１の液体に関して上述した液体成分のうちの１つ以上を含むことができる。

第１及び第２の堆積ステーションに加えて、第３、第４及び更なる堆積ステーションを使用することもできる。これらの第３、第４、又は更なる堆積ステーションは、本明細書に記載された第１及び第２の堆積ステーションと実質的に同じ特性及び構成を有することができ、第３、第４又は更なる自己制限的単層形成材料、並びに、第３、第４又は更なる液体を含むことができる。いくつかの構成では、装置は、２，５，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１５０又は２００個以上の堆積ステーションを有し得る。

第１及び第２の自己制限的単層形成材料などの自己制限的単層形成材料は、連続的に適用される場合、ベルト上に二重層を形成するのに好適な任意の材料とすることができる。一般的には、第１及び第２の自己制限的単層形成材料は相補的であり、第１の自己制限的単層形成材料はそれ自体に結合せず、第２の自己制限的単層形成材料、場合によっては、ベルトに結合するように、第１及び第２の自己制限的単層形成材料を選択する。第１及び第２の自己制限的単層形成材料に好適な相補的材料は当業者に公知であり、例えば、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ａ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，Ｖｏｌｕｍｅ７ ｓｅｃｔｉｏｎ７．０９（Ｓｅｙｒｅｋ ａｎｄ Ｄｅｃｈｅｒ）に開示されている。例示的な材料としては、静電相互作用によって相互作用するもの、水素結合によって相互作用するもの、塩基対（base−pair）相互作用によって相互作用するもの、電荷移動（charge transfer）相互作用によって相互作用するもの、立体錯体化（stereo complexation）によって相互作用するもの、及びホスト−ゲスト相互作用によって相互作用するものが挙げられる。

静電相互作用によって相互作用してＬｂＬ層を形成することができる例示的な材料としては、カチオン性材料及びアニオン性材料、例えばポリカチオン及びポリアニオン、カチオン性粒子（ナノ粒子であり得る）及びアニオン性粒子（ナノ粒子であり得る）、ポリカチオン及びアニオン性粒子（ナノ粒子であり得る）、カチオン性粒子（ナノ粒子であり得る）及びポリアニオンなどが挙げられる。例示的なポリカチオンとしては、ポリ（アリルアミン塩酸塩）、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、及びポリエチレンイミンが挙げられる。例示的なポリアニオンとしては、ポリ（ナトリウム４−スチレンスルホナート）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ビニルスルホナート）が挙げられる。ヘパリン、ヒアルロン酸、キトサン、フミン酸などの天然高分子電解質もまた、ポリカチオン又はポリアニオンとして使用することができる。荷電した表面を有する粒子としては、シリカ（表面がどのように改質されるかに応じて正又は負に帯電した表面を有することができる）、金属、ラテックス、及び帯電したタンパク質粒子を挙げることができる。

水素結合によって相互作用してＬｂＬ層を形成することができる例示的な材料としては、ポリアニリン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリ（ビニルアルコール）及びポリ（エチレン酸化物）を挙げることができる。また、金ナノ粒子及びＣｄＳｅ量子ドットなどの粒子は、ＬｂＬ堆積に使用するための水素結合表面基で改質することができる。一般的には、酸素又は窒素原子に結合した水素原子を有する１つの水素結合供与体材料と、自由電子対を有する酸素原子、フッ素原子又は窒素原子を有する１つの水素結合受容体材料が相補的材料として選択される。

塩基対相互作用は、例えば、天然又は合成のＤＮＡ又はＲＮＡにおける同じ種類の塩基対合に基づいて、ＬｂＬ層を形成することができる。

電荷移動相互作用は、一方の層が電子供与基を有し、他方が電子受容基を有するＬｂＬ二重層を形成することができる。使用可能な電子受容体の例として、ポリ（無水マレイン酸）、ポリ（ヘキサニルビオロゲン）、カーボンナノチューブ、及びジニトロベンジルシルセスキオキサンを挙げることができる。使用可能な電子供与体の例として、ポリ（カルバゾールスチレン）などのカルバゾリル含有ポリマー、有機アミン、π共役ポリ（ジチアフルバレン）、及びポリエチレンイミンが挙げられる。

立体錯体化は、アイソタクチック及びシンジオタクチックポリ（メタクリル酸メチル）並びに鏡像異性のＬ−及びＤ−ポリラクチドなどの十分に明確で相補的な立体化学を有する材料間にＬｂＬ層を形成するために使用することができる。

好適なホスト材料層が好適なゲスト層上に堆積された場合、又はその逆の場合に、ホストゲスト相互作用を用いてＬｂＬ層を形成することができる。ビオチン及びストレプトアビジンは、ＬｂＬ二重層を形成するために使用できる１つのホスト−ゲスト対である。酵素又は抗体もまた、それらの基質と対になってＬｂＬ二重層を形成することができる。例としては、グルコースオキシダーゼ及びグルコースオキシダーゼ抗体、マレイミド及び血清アルブミンが挙げられる。

第３、第４、又は更なる堆積ステーションが使用される場合、（第１及び第２の自己制限的単層形成材料の他に）更なる自己制限的単層形成材料も使用することができる。この場合、相補的な自己制限的単層形成材料の交互の層がベルト上に堆積されるように、さまざまな堆積要素が配置される。例えば、４つの堆積ステーションが使用される場合、第１の堆積ステーションでは、カチオン性ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドを堆積させ、第２の堆積ステーションは第１の堆積ステーションの下流にあって、アニオン性ポリ（アクリル酸）を堆積させ、第３の堆積ステーションは、第２の堆積ステーションの下流にあって、カチオン性表面改質シリカ粒子を堆積させ、第４の堆積ステーションは、第３の堆積ステーションの下流に、第１の堆積ステーションの上流にあって、アニオン性（即ち、部分的に脱プロトン化された）ヒアルロン酸を第４の自己限定的単層形成材料として堆積させることができる。

エアーナイフとして知られることもある方向性ガスカーテン生成要素は、当該分野で公知であり、例えば、ＳＵＰＥＲ ＡＩＲ ＫＮＩＦＥ（ＥＸＡＩＲ Ｃｏｒｐ．，ＯＨ，ＵＳＡ）の商品名で市販されている。かかるデバイスは、高速で移動する強制空気の狭小な流れを生成する。強制空気の流れは、通常、ベルトの全幅がガスカーテンにとらえられ、強制空気に曝されるように、ベルトの幅以上の幅を有する。

本明細書に記載された装置では、方向性ガスカーテン生成要素は、第１の堆積ステーションの下流に配置され、第２の堆積ステーションが使用される場合には、第２の堆積ステーションの上流に配置され得る。第１の方向性ガスカーテン生成要素は、通常は、ベルトの、第１の堆積ステーションと同じ表面に面し、使用時に、ベルトの外側表面上に吹き付けるガスカーテンを提供する。ガスカーテンは、通常、ベルトの余剰な第１の自己形成単層材料の計量と（即ち、物理的に除去するか又は離脱させる）、第１の自己制限的単層形成材料を含有する任意の第１の液体の乾燥（即ち蒸発を促進するか又は生じさせる）を同時に行うために、高圧で吹き付けられる。方向性ガスカーテン生成要素は、通常、ベルトに対して垂直又はほぼ垂直になるように配置される。

本明細書に記載された装置又は方法のいずれにおいても、方向性ガスカーテン生成要素は、ベルトに対して所望の角度でガスカーテンを向けるように配置することができる。この角度は、一般的には８０°以上、より詳細には８５°以上である。９０°の角度が最も一般的である。角度が９０°未満である場合、方向性ガスカーテン生成要素は、空気が上流側へ、即ち先行する堆積要素へ向けて吹き出すように配置されることが最も多い。

本明細書に記載された装置又は方法のいずれにおいても、第１の方向性ガスカーテン生成要素は、ベルトに対して適切な距離に配置することができる。方向性ガスカーテン生成要素上のガス出口とベルトとの間の距離は、「間隙」として知られることもある。この間隙が大きすぎると、ウェブが十分乾燥しない可能性がある。この間隙は、通常０．８ｍｍ以下、例えば０．７５ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６５ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５５ｍｍ以下、又は０．５ｍｍ以下である。

第１の方向性ガスカーテン生成要素を通るガス（通常は空気）の流量は、ベルトの乾燥に影響を及ぼし得る別のパラメータである。ガスの流量は、一般的には、ガスカーテンの長さ当たりの流量（「長さ当たりの流量」）として測定され、この値はｍ^２／ｓの単位である。長さ当たりの流量が小さすぎると、ベルト上の液体の計量及び乾燥にガスカーテンが効果的とはならない可能性がある。長さ当たりの一般的な流量（ｍ^２／ｓ単位）は、０．０２以上、０．０２以上、０．０２４以上、０．０２５以上、０．０２６以上、０．０２８以上、又は０．０３以上である。

第２の方向性ガスカーテン生成要素は、第２の堆積ステーションの下流に配置してもよい。第３の堆積ステーションが使用される場合、第２の方向性ガスカーテン生成要素は、第３の堆積ステーションの上流にあってもよい。第２の方向性ガス生成要素は、通常第１の方向性ガス生成要素に関して上述したものと同じ特性を有する。

第３、第４又は更にそれ以上の堆積ステーションが使用される場合、各々は、通常、関連付けられた堆積ステーションの下流にあって任意の後続の堆積ステーションの上流に配置された関連付けられた方向性ガスカーテン生成要素を有する。

本装置はまた、第１のバッキング要素を含むことができ、この要素は、ベルトの少なくとも一部分が第１のバッキング要素と第１の方向性ガスカーテン生成要素との間に介在するように配置される。この第１のバッキング要素は、第１の方向性ガスカーテン生成要素によって生成されたガスカーテンが、装置の他の部分を損傷することを防止すること、例えばベルトの別の部分に吹き付けることを防止すること、並びに、計量されてベルトから離脱する第１の自己制限的単層及び使用される場合には第１の液体の一部分が、装置の別の部分又はベルトの別の部分に吹き付けることを防止することに有用となり得る。第１のバッキング要素は、任意の好適な材料で作製することができるが、通常はプラスチック、金属又はセラミックである。これは、非粘着性コーティングなどの好適なコーティングで被覆することができる。

本装置は、第２のバッキング要素を更に含むことができ、この要素は、ベルトの少なくとも一部分が第２のバッキング要素と第２の方向性ガスカーテン生成要素との間に介在するように配置される。第２のバッキング要素は、存在する場合、第１のバッキング要素と同じ目的を果たすことができ、同じ材料で作製することができる。

第３、第４、又は更なる堆積ステーションが使用される場合、対応する第３、第４、又は更なるバッキング要素を使用してもよい。各バッキング要素は、ベルトの一部分が堆積ステーションとその対応するバッキング要素との間を通過するように、特定の堆積ステーションに対応し得る。２つ以上のバッキング要素を一体化することができ、即ち、それらは単一の要素の異なる部分とすることができる。かかる一体化は必須ではない。

バッキング要素は必須ではない。また、対応するバッキング要素を有する堆積ステーションと、有さない堆積ステーションがあり得ることも可能である。これは、堆積ステーションが、それ自体とローラとの間にベルトの一部分が配置されるように配置される場合にも、よくあることである。しかし、ベルトがこのように配置されていない場合でも、バッキング要素は必須でないことがある。

本装置は、リンス要素を何も含んでいない場合がほとんどである。リンス要素は、通常、ベルトから離脱した余剰の噴霧などの余剰材料である未結合材料をリンスするために液体をベルトに適用する要素である。かかる装置は、本発明の装置では第１及び第２の方向性ガスカーテン生成要素が未結合材料を計量してベルトから離脱させるため、必須ではない。したがって、従来技術で見られるリンス要素の機能は保持され、リンス要素自体は省略される。

本装置はまた、第１のリサイクル要素を含んでもよい。第１のリサイクル要素は、余剰の第１の自己制限的単層形成材料及び使用される場合には第１の液体の少なくとも一部分を回収し、再利用のために第１の堆積に戻すことができる。余剰の第１の自己制限的単層形成材料及び使用される場合には余剰の第１の液体は、過剰噴霧などの過剰に適用された第１の自己制限的単層形成材料及び使用される場合には過剰噴霧された第１の液体、並びに第１の方向性ガスカーテン生成要素によってベルトから計量された第１の自己制限的単層形成材料及び使用される場合には第１の液体を含む。第１のリサイクル要素は、かかる余剰物を捕捉するためのタンクなどの容器と、この余剰物を第１の堆積ステーションに戻すためのホース及びポンプなどの輸送要素とを含むことができる。余剰な第１の自己制限的単層形成材料の少なくとも一部及び使用される場合には余剰の第１の液体を効果的に回収するために、第１の堆積ステーションと第１の方向性ガスカーテン生成要素との間に容器を配置してもよい。実際には、回収され得る余剰の第１の自己制限的単層形成材料又は第１の液体の量は、ベルトに結合していない余剰の第１の自己制限的単層形成材料又は第１の液体の総量の少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、又は少なくとも９９％であり得る。実際には、噴霧器が第１の堆積ステーションで使用されるとき、余剰物又は過剰噴霧された第１の液体の９０％が回収され得る。

第２のリサイクル要素を使用することもできる。第２のリサイクル要素は、上述した第１のリサイクル要素と実質的に同じ特徴を有し得るものであり、第２の自己制限的単層形成材料又は第２の液体を回収することができる。第２のリサイクル要素は、第２の堆積ステーションと第２の方向性ガスカーテン生成要素との間に配置されて、いかなる余剰物をも最も効果的に回収することができる。

３つ以上の堆積ステーションが使用される場合、各堆積ステーションが対応するリサイクル要素を有することができるように、更なるリサイクル要素を使用することもできる。

上述のように、リンス要素は、通常は、本明細書に記載された装置から除外される。存在する場合、リンス要素により自己制限的単層形成材料は希釈され、これによってその濃度が変化する。したがって、１つ以上のリンス要素がなければ、リサイクル要素を使用してそれらの材料をリサイクルすることが容易になる。リサイクルされる材料がリンス要素によって希釈されなければ、装置にリンス要素とリサイクル要素の双方を内蔵することができる。例えば、第１の自己制限的単層形成材料だけをリサイクルする場合には、余剰の第２の自己制限的単層形成材料をリンスするためのリンス要素を使用することができる。

使用時には、本明細書に記載された装置は、ベルトが好適な速度で移動している間に、第１の自己制限的単層形成材料の単層又は第２の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させることができる。単層をベルト上に堆積させる限り、任意の速度を使用することができる。好適な速度は、例えば、少なくとも０．２５ｍ／ｓ、少なくとも０．５０ｍ／ｓ、少なくとも０．７５ｍ／ｓ、少なくとも１ｍ／ｓ、少なくとも１．２５ｍ／ｓ、又は少なくとも１．５ｍ／ｓとしてもよい。

上述などの装置は、基材上に交互積層のコーティングを作製する方法において使用することができる。この方法は、第１のローラと第２のローラの周囲でベルトの形態をした基材にテンションをかけることを含むことができる。続いて、ベルトの外側表面に面するように配置されて第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を備える第１の堆積ステーションは、第１の自己制限的単層形成材料をベルトに付着させるように連動することができる。ベルトの外側表面に面するように配置されて第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を備える第２の堆積ステーションは、第２の自己制限的単層形成材料をベルトに付着させるように連動することができる。第２の堆積ステーションは、第１の堆積ステーションの下流にあり得る。更なる堆積ステーション及び対応する方向性ガスカーテン生成要素もまた使用することができる。

第１の自己制限的単層形成材料及び第２の自己制限的単層形成材料は、相補的であるように選択されることが多い。したがって、第１の自己制限的単層形成材料は、それ自体には十分に結合せず、第２の自己制限的単層形成材料、場合によっては基材には十分に結合する材料であり得、２つの自己制限的単層形成材料は、基材に繰り返し適用された後、基材上に１つ以上の二重層を形成することができる。

単一の層、例えば単一の単層をベルト上に形成することもまた可能である。この場合、第１の堆積ステーションを使用するだけでよい。

第１の堆積ステーションの下流で第２の堆積ステーションの上流に配置された第１の方向性ガスカーテン生成要素は、ベルトの外側表面上に吹き付けるガスカーテンを提供するために連動させることができる。第２の堆積ステーションの下流に配置された第２の方向性ガスカーテン生成要素を連動させて、ベルトの外側表面上に吹き付けるガスカーテンを提供することができる。

更なる材料をベルトに付着させるための第３、第４、又は更なる堆積ステーションが使用される場合、各々は、本明細書に記載された第１及び第２の方向性ガスカーテン生成要素とほぼ同じように機能する対応する方向性ガスカーテン生成要素を有し得る。

３つ以上の種類の材料を、第３、第４、又は更なる堆積ステーションを使用せずにベルトに付着させるために、動作中に、任意の自己制限的単層形成材料を取り替えることが可能である。例えば、第１及び第２の堆積ステーションを有する装置は、第１の堆積ステーションがポリクオタニウムカチオンを収容し、第２の堆積ステーションがポリスチレンスルホネートアニオンを収容するように構成することができる。ポリクオタニウムカチオンの層とポリスチレンスルホネートの層を付着させた後、ポリクオタニウムをポリトリメチルアンモニウムエチルメタクリレートなどの別のカチオン性材料に取り替えることができ、ポリカチオンをアニオン性シリカナノ粒子などの別のアニオン性材料に取り替えることができる。続いて、ポリトリメチルアンモニウムエチルメタクリレートの層及びアニオン性シリカナノ粒子の層をベルトに付着させることができる。結果として生じるベルトは、ポリクオタニウムの層、ポリスチレンスルホネートの層、ポリトリメチルアンモニウムエチルメタクリレートの層、及びアニオン性シリカナノ粒子の層を有することになる。この手順は、スペース又は他の制約によって第３、第４又は更なる堆積ステーションの使用ができない場合に特に有用である。

一般的には、１つ以上の方向性ガスカーテン生成要素を使用すれば、リンスステップが不要になる。この理由は、方向性ガスカーテン生成要素（単数又は複数）によって、余剰の単層形成材料及びそれに関連付けられた液体（もしあれば）を計量により除去することができるためである。したがって、本使用方法には、通常は、ベルトから余剰の自己制限的単層形成材料をリンスして落とすためのステップが含まれない。

リンス要素を省略することにより、余剰の単層形成材料、及び使用される場合にはそれらを含有する液体のリサイクルを促進することもできる。この理由は、リンス要素が使用される場合、単層形成材料又は液体が希釈され、それによってそれらの濃度が変化し、収集後に更なる使用に不適切となる可能性があるためである。本発明者らは、方向性ガスカーテン生成要素による計量が自己制限的単層形成材料の濃度を変化させたとしても、収集された余剰物を再利用することを妨げる程度ではないことを明らかにした。

ベルトは、第１のローラ及び第２のローラの周囲を移動して、第１の自己制限的単層形成材料の少なくとも１つの層、第２の自己制限的単層形成材料の少なくとも１つの層、又は各々の少なくとも１つの層を、ベルト上に層ごとに交互に堆積させることができる。ベルトが無端ベルトである場合、ベルトは第１のローラ及び第２のローラの周囲を任意の好適な回数だけ回転することができ、各回転によって単層又は二重層が表面に付着される。この種類の連続プロセスでは、終了点に達するまでベルトの移動を停止する必要はないことが多い。基材の最終用途に応じて、所望の終了点は、所定の数の単層が堆積した時点、所定の堆積時間が経過した時点、所定の厚さを達成した時点、又はコーティングの所定の、光学的、化学的若しくは物理的特性を達成した時点とすることができる。場合によっては、終了点に達する前にベルトを停止させて、例えば、装置を調整したり、回収された余剰材料をリサイクル要素から堆積ステーションに移動させたり、堆積ステーションによって堆積される材料の性質を変化させたりしてもよい。

本装置はまた、ロールツーロール法などの半連続プロセスで使用することもできる。かかる方法の実施例では、始点と終点を有するベルトが第１のローラから巻き戻され、第２のローラに巻き取られて堆積ステーション（単数又は複数）を通過する。例えば、ベルトの端部だけが第１のローラ上に残るようにベルトが完全に巻き戻されると、ベルトは第２のローラから第１のローラに巻き戻される。典型的には、堆積ステーション（単数又は複数）の全ての要素は、巻き戻しステップの間に連動を解除される。

第１又は第２のリサイクル要素などの１つ以上のリサイクル要素が存在する場合、それらの１つ以上を連動させて、第１又は第２の自己制限的単層形成材料及び使用される場合には第１又は第２の液体をリサイクルさせることができる。

本明細書に記載された装置の特定の実施形態の概略を示す図を参照すると、図１は、第１のローラ１１０及び第２のローラ１００の周囲でテンションをかけられたベルト１を有する装置１０を示している。更なるローラ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ及び１２０ｄ並びにステアリングユニット１３０も存在し、ベルト１を所望の経路上に配置し、ベルト１を方向Ｄに移動させる。第１の堆積ステーション１４０は、この例では噴霧ノズルである第１の堆積要素１４１を内蔵している。第２の堆積ステーション１５０は、第２の堆積要素１５１を内蔵しているが、この場合は噴霧ノズルである。第１の方向性ガスカーテン生成要素１６０は、第１の堆積ステーション１４０の下流で、第２の堆積ステーション１５０の上流に配置されている。第２の方向性ガスカーテン生成要素１７０は、第２の堆積ステーション１５０の下流で、第１の堆積ステーション１４０の上流に配置されている。

第１のリサイクル要素１８０は、ベルト１から滴下するか、又は第１の方向性ガスカーテン生成要素１６０により計量されてベルト１から離脱する余剰の材料を捕捉するように配置される。同様に、第２のリサイクル要素１９０は、ベルト１から滴下するか、又は第２の方向性ガスカーテン生成要素１７０により計量されてベルト１から離脱する余剰の材料を捕捉するように配置される。この図では、第１及び第２のリサイクル要素１８０及び１９０と、各々の第１及び第２の堆積ステーション１４０及び１５０との間に、ホース又は他の機械的接続部がない。これに対し、第１及び第２のリサイクル要素１８０及び１９０に回収された材料は、第１及び第２の堆積ステーション１４０及び１５０に手動で戻すことができる。

図２は、ベルト２００を方向Ｅに移動させる第１のローラ２１０及び第２のローラ２２０の周囲でテンションをかけられたベルト２００を有する装置２０を示す。この図の噴霧ノズルである第１の堆積要素２３１を含む第１の堆積ステーション２３０は、この図のエアーナイフである第１の方向性ガスカーテン生成要素２５０の上流に配置されている。この図の噴霧ノズルである第２の堆積要素２４１を含む第２の堆積ステーション２４０は、第２の方向性ガスカーテン生成要素２６０の上流に配置されている。

図３は、第１のローラ３２０及び第２のローラ３１０の周囲でテンションをかけられたベルト３００を有する装置３０、並びにベルト３００を方向Ｆに移動させるための更なるローラ３３０ａ及び３３０ｂを示している。第１の堆積ステーション３４０は、この図の噴霧ノズルであってベルト３００の外側表面に面するように配置された第１の堆積要素３４１を含んでいる。第１のバッキング要素３８１は、ベルト３００の一部分が第１のバッキング要素３８１と第１の堆積ステーション３４０との間に介在するように、ベルト３００の、第１の堆積ステーション３４０とは反対側に配置されている。この図のエアーナイフである第１の方向性ガスカーテン生成要素３４２は、第１の堆積ステーション３４０の下流にある。第１のバッキング要素３８１は、ベルト３００の一部分が、第１のバッキング要素３８１と第１の方向性ガスカーテン生成要素３４０との間に介在するように配置される。第２の堆積ステーション３５０は、この図の噴霧ノズルである第２の堆積要素３５１を内蔵し、第１の方向性ガスカーテン生成要素３５２の下流に配置されている。第２のバッキング要素３８２は、ベルト３００の一部分が第２のバッキング要素３８２と第２の堆積ステーション３５０との間に介在するように配置される。この図のエアーナイフである第２の方向性ガスカーテン生成要素３５１は、第２の堆積ステーション３５０の下流に配置されている。第２のバッキング要素３８２は、ベルト３００の一部分が第２のバッキング要素３８２と第２の堆積ステーション３５０との間に介在するように配置される。第３の堆積ステーション３６０は、この図の噴霧ノズルである第３の堆積要素３６１を含み、第３の方向性ガスカーテン生成要素３６２の上流に配置されている。第３のバッキング要素３８３は、ベルト３００の一部分が第３のバッキング要素３８３と第３の堆積ステーション３６０との間に介在するように配置される。

図３は、４つのバッキング要素を別個のものとして示しているが、これらのバッキング要素の２つ以上を単一の要素に結合することも可能である。

図４は、ロールツーロール法を実行するのに特に有用な装置４０を示す。装置４０は、テンションコントローラ４０２に加えて、第１のローラ４００及び第２のローラ４０１並びに更なるローラ４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅ、４００ｆ、４００ｇ、４００ｈ、４００ｉ、４００ｊ、４００ｋ、４００ｌ、４００ｍ、４００ｎ及び４００ｐを含んでいる。第１のローラ４００は巻き戻しローラである。使用時には、ベルト４１０の大部分が第１のローラ４００の周囲で巻き取られた状態で、ベルト４１０がローラの周囲でテンションがかけられている。ベルト４１０は、第１のローラ４００によって方向Ｇに巻き戻される。ベルトは、第２の堆積ステーション４２１及び第２の方向性ガスカーテン生成要素４３１の上流にある第１の堆積ステーション４２０及び第１の方向性ガスカーテン生成要素４３０を通過する。この図で受皿の形態である第１のリサイクル要素４４０は、第１の堆積ステーション４２０の近傍のベルト４１０から計量されて離脱する液体を捕捉するように配置され、第２のリサイクル要素４４１もこの図で受皿の形態であり、第２の堆積ステーション４２１に対して同様に配置されている。使用時には、ベルトは第１のローラ４００から第２のローラ４０１に向かって方向Ｇに移動することができる。ベルトが第１のローラ４００から巻き戻されて、第１及び第２の堆積ステーション４２０及び４２１によって第１及び第２の自己制限的単層形成材料がベルトに付着された後、ベルト４０１は第２のローラ４０１の周囲で巻き取られる。この時点で、第２のローラ４０１及び第１のローラ４００は、所望であれば装置から取り外され、第２のローラ４０１が現在第１のローラ４００によって占有されている場所に位置し、第１のローラ４００はその逆になるように入れ替えることができる。この時点で、本法は、第１及び第２の堆積ステーション４２０及び４２１を２回通過してベルト４０１を移動させるように繰り返され得る。

例示的な実施形態の列挙
以下の実施形態は、本開示の特定の特徴を説明するために列挙されており、限定することを意図するものではない。

実施形態１ 装置であって、
ベルトを移動させるための第１のローラと、
ベルトを移動させるための第２のローラと、
第１のローラ及び第２のローラの周囲でテンションをかけられたベルトと、
ベルトに面するように配置されて、少なくとも第１の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させるための第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を含む第１の堆積ステーションと、
ベルトに吹き付けるガスカーテンを提供するために、第１の堆積ステーションの下流に配置された第１の方向性ガスカーテン生成要素と、を備えている装置。

実施形態２ ベルトに面するように配置されて、少なくとも第２の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させるための第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を含む第２の堆積ステーションを更に備えている、実施形態１に記載の装置。

実施形態２ｓ ２，５，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１５０又は２００個以上の堆積ステーションを備えている、実施形態１又は２に記載の装置。

実施形態３ 第１の堆積ステーションは、第１の自己制限的単層形成材料をベルトの第１の主表面上に付着させるように構成されている、実施形態１〜２ｓのいずれかに記載の装置。

実施形態４ 第２の堆積ステーションは、第２の自己制限的単層形成材料をベルトの第１の主表面上に付着させるように構成されている、実施形態１〜３のいずれかに記載の装置。

実施形態５ 第２の堆積ステーションは、第２の自己制限的単層形成材料をベルトの第２の主表面上に付着させるように構成されている、実施形態１〜３のいずれかに記載の装置。

実施形態６ 少なくとも第３の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させるための第３の自己制限的単層形成材料堆積要素を含む第３の堆積ステーションを更に備えている、実施形態１〜５のいずれかに記載の装置。

実施形態７ 第３の堆積ステーションは、第３の自己制限的単層形成材料をベルトの第１の主表面に付着させるように構成されている、実施形態１〜６のいずれかに記載の装置。

実施形態８ 第３の堆積ステーションは、第３の自己制限的単層形成材料をベルトの第２の主表面に付着させるように構成されている、実施形態１〜６のいずれかに記載の装置。

実施形態９ 少なくとも第４の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させるための第４の自己制限的単層形成材料堆積要素を含む第４の堆積ステーションを更に備えている、実施形態１〜８のいずれかに記載の装置。

実施形態１０ 第４の堆積ステーションは、第４の自己制限的単層形成材料をベルトの第１の主表面に付着させるように構成されている、実施形態１〜９のいずれかに記載の装置。

実施形態１１ 第４の堆積ステーションは、第４の自己制限的単層形成材料をベルトの第２の主表面に付着させるように構成されている、実施形態１〜９のいずれかに記載の装置。

実施形態１２ 第１の自己制限的単層形成材料は、第１の液体に溶解又は分散されている、実施形態１〜１１のいずれかに記載の装置。

実施形態１３ 第１の液体は、水、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテルなどのエーテル、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルム、テレビン、及びヘキサンのうちの１つ以上を含む、実施形態１２に記載の装置。

実施形態１４ 第２の自己制限的単層形成材料は、第２の液体に溶解又は分散されている、実施形態２〜１３のいずれかに記載の装置。

実施形態１５ 第２の液体は、水、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテルなどのエーテル、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルム、テレビン、及びヘキサンのうちの１つ以上を含む、実施形態１４に記載の装置。

実施形態１６ 第３の自己制限的単層形成材料は、第３の液体に溶解又は分散されている、実施形態７〜１５のいずれかに記載の装置。

実施形態１７ 第３の液体は、水、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテルなどのエーテル、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルム、テレビン、及びヘキサンのうちの１つ以上を含む、実施形態１６に記載の装置。

実施形態１８ 第４の自己制限的単層形成材料は、第４の液体に溶解又は分散されている、実施形態９〜１７のいずれかに記載の装置。

実施形態１９ 第４の液体は、水、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテルなどのエーテル、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルム、テレビン、及びヘキサンのうちの１つ以上を含む、実施形態１８に記載の装置。

実施形態２０ 第１の液体の少なくとも一部を回収して、この回収された第１の液体の少なくとも一部を第１の堆積ステーションに戻す第１のリサイクル要素を更に備えている、実施形態１２〜１９のいずれかに記載の装置。

実施形態２１ 第２の液体の少なくとも一部を回収して、この回収された第２の液体の少なくとも一部を第２の堆積ステーションに戻す第２のリサイクル要素を更に備えている、実施形態１４〜２０のいずれかに記載の装置。

実施形態２２ 第３の液体の少なくとも一部を回収して、この回収された第３の液体の少なくとも一部を第３の堆積ステーションに戻す第３のリサイクル要素を更に備えている、実施形態１６〜２１のいずれかに記載の装置。

実施形態２３ 第４の液体の少なくとも一部を回収して、この回収された第４の液体の少なくとも一部を第４の堆積ステーションに戻す第４のリサイクル要素を更に備えている、実施形態１８〜２２のいずれかに記載の装置。

実施形態２４ 第１の自己制限的単層堆積要素は、噴霧器である、実施形態１〜２３のいずれかに記載の装置。

実施形態２５ 第２の自己制限的単層堆積要素は、噴霧器である、実施形態２〜２４のいずれかに記載の装置。

実施形態２６ 第３の自己制限的単層堆積要素は、噴霧器である、実施形態７〜２５のいずれかに記載の装置。

実施形態２７ 第４の自己制限的単層堆積要素は、噴霧器である、実施形態１０〜２５のいずれかに記載の装置。

実施形態２８ リンス要素を含んでいない、実施形態１〜２７のいずれかに記載の装置。

実施形態２９ 当該装置は、ベルトが少なくとも０．２５ｍ／ｓ、０．２５ｍ／ｓ、少なくとも０．５０ｍ／ｓ、少なくとも０．７５ｍ／ｓ、少なくとも１ｍ／ｓ、少なくとも１．２５ｍ／ｓ、又は少なくとも１．５ｍ／ｓの速度で移動している間に、カチオン性材料又はアニオン性材料の単層をベルトに付着させることができる、実施形態１〜２８のいずれかに記載の装置。

実施形態３０ 当該装置は、ベルトが少なくとも０．５ｍ／ｓの速度で移動している間に、カチオン性材料又はアニオン性材料の単層をベルトに付着させることができる、実施形態１〜８のいずれかに記載の装置。

実施形態３１ 当該装置は、ベルトが少なくとも０．７５ｍ／ｓの速度で移動している間に、カチオン性材料又はアニオン性材料の単層をベルトに付着させることができる、実施形態１〜９のいずれかに記載の装置。

実施形態３２ 当該装置は、ベルトが少なくとも１．０ｍ／ｓの速度で移動している間に、カチオン性材料又はアニオン性材料の単層をベルトに付着させることができる、実施形態１〜３１のいずれかに記載の装置。

実施形態３２ａ 当該装置は、ベルトが少なくとも１．５ｍ／ｓの速度で移動している間に、カチオン性材料又はアニオン性材料の単層をベルトに付着させることができる、実施形態１〜３２のいずれかに記載の装置。

実施形態３２ｂ ベルトは、第１の堆積ステーションが第１の主表面の幅にわたって実質的に均一な厚さを有する第１の自己制限的単層形成材料の層を適用することができるように、ベルトが地面に対して十分に平行に配置されている、実施形態１〜３２ａのいずれかに記載の装置。

実施形態３２ｃ ベルトが地面に対して平行に５°以内に配置されている、実施形態１〜３２ｂのいずれかに記載の装置。

実施形態３３ 基材上にコーティングを作製する方法であって、
（ａ）ベルトの少なくとも一部分が第１の堆積ステーションに面するように、第１のローラ及び第２のローラの周囲でベルトの形態の基材にテンションをかけるステップであって、
第１の堆積ステーションは、第１の自己制限的単層形成材料の単層をベルトに付着させるための第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を含む、ステップと、
（ｂ）第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を連動させながら、第１のローラ及び第２のローラの周囲でベルトを移動させて、第１の自己制限的単層形成材料を含む第１の液体をベルト上に適用するステップと、
（ｃ）第１の堆積ステーションの下流に配置された第１の方向性ガスカーテン生成要素を連動させて、ベルト上に少なくとも第１の自己制限的単層形成材料の単層を残しながら、ベルト上の第１の液体を同時に計量して乾燥させるガスカーテンを提供するステップと、を備えている方法。

実施形態３４ 第１の自己制限的単層形成材料を含む第１の液体をベルト上に適用するステップは、第１の液体をベルト上に噴霧するステップを含む、実施形態３３に記載の方法。

実施形態３５ ベルトの少なくとも一部分は、第１の堆積ステーションの下流にある第２の堆積ステーションに面し、
第２の堆積ステーションは、
第２の自己制限的単層形成材料の少なくとも単層をベルトに付着させるための第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を含み、
当該方法は、
（ｄ）第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を連動させて、第２の自己制限的単層形成材料を含む第２の液体をベルト上に適用するステップと、
（ｅ）第２の堆積ステーションの下流に配置された第２の方向性ガスカーテン生成要素を連動させて、ベルト上に少なくとも第１の自己制限的単層形成材料の単層を残しながら、ベルト上の第１の液体を同時に計量して乾燥させるガスカーテンを提供するステップと、を更に備えている、実施形態３３又は３４に記載の方法。

実施形態３６ 第１の自己制限的単層形成材料を含む第２の液体をベルト上に適用するステップは、第２の液体をベルト上に噴霧するステップを含む、実施形態３３〜３５のいずれかに記載の方法。

実施形態３７ 第１及び第２の自己制限的単層形成材料は相補的材料である、実施形態３３〜３６のいずれかに記載の方法。

実施形態３８ 第１の自己制限的単層形成材料はカチオン性材料である、実施形態３７に記載の方法。

実施形態３９ 第２の自己制限的単層形成材料はアニオン性材料である、実施形態３７に記載の方法。

実施形態４０ 第１の自己制限的単層形成材料はアニオン性材料である、実施形態３７に記載の方法。

実施形態４１ 第２の自己制限的単層形成材料はアニオン性材料である、実施形態３７に記載の方法。

実施形態４２ 第１の自己制限的単層形成材料は水素結合供与材料である、実施形態３８に記載の方法。

実施形態４３ 第２の自己制限的単層形成材料は水素結合受容材料である、実施形態３７に記載の方法。

実施形態４４ 第１の自己制限的単層形成材料は水素結合受容材料である、実施形態３７に記載の方法。

実施形態４５ 第２の自己制限的単層形成材料は水素結合供与材料である、実施形態３７に記載の方法。

実施形態４６ 当該方法はリンスステップを含んでいない、実施形態３３〜３６のいずれかに記載の方法。

実施形態４７ 所定数の単層のうちの少なくとも１つが堆積されるまで、所定の時間が経過するまで、所定の厚さが達成されるまで、所定の光学的、化学的又は物理的特性が達成されるまで、ベルトは移動を停止しない、実施形態３３〜４６のいずれかに記載の方法。

実施形態４８ 第１及び第２の自己制限的単層形成材料堆積要素は噴霧器である、実施形態３３〜４７のいずれかに記載の方法。

実施形態４９ 当該方法はロールツーロール法である、実施形態３３〜４８のいずれかに記載の方法。

実施形態５０ 少なくとも第１の方向性ガスカーテン生成要素は、ベルトに対して８０°〜９０°の角度でベルトに向いている、実施形態１〜２４のいずれかに記載の装置又は方法。

実施形態５１ 少なくとも第１の方向性ガスカーテン生成要素はベルトに対して８５°〜９０°の角度でベルトに向いている、実施形態１〜５０のいずれかに記載の装置又は方法。

実施形態５２ 少なくとも第１の方向性ガスカーテン生成要素はベルトに対して９０°の角度でベルトに向いている、実施形態１〜５１のいずれかに記載の装置又は方法。

実施形態５３ 各方向性ガスカーテン生成要素は、実施形態３１〜３３のいずれかに特定された角度でベルトに向いている、実施形態５０〜５２のいずれかに記載の装置又は方法。

実施形態５４ 第１の方向性ガスカーテン生成要素とベルト表面との間の間隙は、０．８ｍｍ以下、０．７５ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６５ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５５ｍｍ以下、又は０．５ｍｍ以下である、実施形態１〜２８のいずれかに記載の装置又は方法。

実施形態５５ 各方向性ガスカーテン生成要素とベルト表面との間の間隙は、０．８ｍｍ以下、０．７５ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６５ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５５ｍｍ以下、又は０．５ｍｍ以下である、実施形態１〜２９のいずれかに記載の装置又は方法。

実施形態５６ 各方向性ガスカーテン生成要素によって生成される長さ当たりの空気流量は、上述の要素が連動されたときに、ｍ^２／ｓの単位で、０．０２以上、０．０２以上、０．０２４以上、０．０２５以上、０．０２６以上、０．０２８以上、又は０．０３以上である、実施形態１〜５５のいずれかに記載の装置又は方法。

実施形態５７ベルトは、少なくとも０．２５ｍ／ｓ、０．２５ｍ／ｓ、少なくとも０．５０ｍ／ｓ、少なくとも０．７５ｍ／ｓ、少なくとも１ｍ／ｓ、少なくとも１．２５ｍ／ｓ、又は少なくとも１．５ｍ／ｓの速度で移動する、実施形態１〜５６のいずれかに記載の装置又は方法。

実施例のセクション
材料
ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＰＤＡＣ）は水中の２０ｍＭ（繰り返し単位質量に基づく）溶液として使用し、分子量（ＭＷ）１００〜２００Ｋを有し、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ，ＵＳＡ）から入手した。

ＴｉＯ_２ナノ粒子は水中の１０ｇ／Ｌコロイド分散液として使用し、ＴｉＭａＫｓ Ｗ１０．１という商品名でＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手した。

ＳｉＯ_２ナノ粒子は水中の９．６ｇ／Ｌコロイド分散液として使用し、Ｌｕｄｏｘ ＡＳ−４０という商品名でＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手した。

テトラメチルアンモニウムクロライド（ＴＭＡＣｌ）及び水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＯＨ）は、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手した。

１０１．６ミクロンの厚さの下塗りポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、ＳＫＣ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ，ＧＡ，ＵＳＡ）からＳＫＹＲＯＬ ＳＨ４０の商品名で入手した。

スプレーノズルは、Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏ．（Ｗｈｅａｔｏｎ，ＩＬ ＵＳＡ）から、ＴＰＵ−４００１Ｅ ＳＳの商品名で入手した。

実験条件
図１に記載された装置を使用して、本明細書に記載されたデータを生成した。操作条件は表１に記載されている。ＰＤＡＣを繰り返し単位に関して２０ｍＭの濃度で使用し、ＴＭＡＯＨの添加によりｐＨを１０．０に調整した。ＴｉＯ_２は、ＴＭＡＣｌ（最終ＴＭＡＣｌ濃度は６５ｍＭ）と混合した１０ｇ／Ｌの濃度で使用し、ＴＭＡＯＨの添加によりｐＨを１１．５に調整した。ＳｉＯ_２は、ＴＭＡＣｌ（最終ＴＭＡＣｌ濃度は４８ｍＭ）と混合した９．６ｇ／Ｌの濃度で使用し、ＴＭＡＯＨの添加によりｐＨを１１．５に調整した。

厚さの測定は、Ｆｉｌｍｅｔｉｃｓ Ｆ１０ＡＲ反射率計を使用して行った。測定のサンプルは、サンプルが同じ数のカチオン及びアニオンの層を有することを確実にするために、第２の堆積ステーション（これらの実施例ではアニオン性材料を堆積させた）の下流及び第１の堆積ステーション（これらの実施例ではカチオン性材料を堆積させた）の上流のベルトの一部分から採取した。

実施例１
１０個の二重層をベルト上にコーティングし、余剰の噴霧材料をリサイクル要素に回収した。ベルトを取り外し、新しいベルトを装置の周囲でテンションがかけられた。回収された余剰の材料を新しいベルトにコーティングし、合計６個の二重層を得た。回収された余剰物を回収し、１回以上リサイクルし、更に堆積させた。結果として生じたコーティングにおける各層の平均厚さを表２に示す。この表において、リサイクルが０回のものは、コーティング材料の新鮮なバッチを指し、リサイクルが１回のものは、新鮮なバッチからリサイクルされた材料を指し、リサイクルが２回のものは、１回リサイクルされたバッチからリサイクルされた材料を指す。

実施例２〜２５
２つのローラの間でＳＫＹＲＯＬベルトがテンションをかけられた。第１のローラの上流のベルト上に、液体を噴霧するための噴霧器を設置した。方向性ガスカーテン生成要素を第１のローラに垂直に配置した。各実験の開始時に、ベルトを表示された速度で移動させ、水噴霧器を水の特定の流量で作動させた。エアーナイフとローラとの間の距離、方向性ガスカーテン生成要素によって生成されるガスの地面に対する角度、及び方向性ガスカーテン生成要素を通る空気の流量を、各実験の順番に変化させて、方向性エアカーテン生成要素の下流に乾燥したベルトをうまく生成する条件を決定した。乾燥は、移動するウェブにラテックス片を接触することによって決定した。湿ったウェブはラテックスにマークを残すが、乾燥したウェブはマークを残さない。「乾燥までの距離」は、ベルトが乾燥していた点までのエアーナイフから下流の距離である。第２のローラは、方向性ガスカーテン生成要素から４３．２ｃｍ下流にあった。したがって、乾燥までの距離がないということは、ウェブが第２のローラに達したときにウェブがまだ湿っていることを意味する。乾燥までの距離が０であることは、ウェブが方向性ガスカーテン生成要素の下流の、測定を取り得る最も早い点にあったことを示している。

これらの実験結果を表３の一覧表に示す。表３において、「長さ当たりの流量」は、方向性ガスカーテン生成要素を通る空気の全流量を、この要素によって生成されるガスカーテンの長さで除したものである。「角度」は、地面に対するガスカーテンの角度であり、ガスカーテンは全ての場合においてベルトに対して垂直である。「水の流量」は、第１のローラの上流のベルトに噴霧された水の流量である。「ベルトとの間隙」は、方向性ガスカーテン生成要素の開口とベルトの湿った表面との間の距離である。「乾燥までの距離」は上で定義されている。

Claims (5)

1. ベルトを移動させるための第１のローラと、
   ベルトを移動させるための第２のローラと、
   前記第１のローラ及び前記第２のローラの周囲でテンションをかけられたベルトと、
   前記ベルトに面するように配置されて、第１の自己制限的単層形成材料の単層を前記ベルトに付着させるための前記ベルト上に前記第１の自己制限的単層形成材料を含む第１の液体を堆積させる、第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を備える第１の堆積ステーションと、
   前記ベルトに吹き付けるガスカーテンを提供するために、前記第１の堆積ステーションの下流に配置された第１の方向性ガスカーテン生成要素と、を備え、前記第１の方向性ガスカーテン生成要素が、前記ベルト上に少なくとも前記第１の自己制限的単層形成材料の単層を残しながら、前記ベルト上の前記第１の液体の計量と乾燥とを同時に行なうガスカーテンを供給するように構成され、
   前記ベルトから過剰な第１の液体を除去するためのリンス要素を含まない、装置。
2. 前記第１の方向性ガスカーテン生成要素の下流に配置されて、第２の自己制限的単層形成材料の単層を前記ベルトに付着させるための前記ベルト上に前記第２の自己制限的単層形成材料を含む第２の液体を堆積させる、第２の自己制限的単層形成材料堆積要素を備える第２の堆積ステーションと、
   前記ベルトに吹き付けるガスカーテンを提供するために、前記第２の堆積ステーションの下流に配置された第２の方向性ガスカーテン生成要素と、を更に備えている、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の液体の少なくとも一部を回収して前記回収された第１の液体の少なくとも一部を前記第１の堆積ステーションに戻すための第１のリサイクル要素を更に備えている、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第２の液体の少なくとも一部を回収して前記回収された第２の液体の少なくとも一部を前記第２の堆積ステーションに戻すための第２のリサイクル要素を更に備えている、請求項２又は３に記載の装置。
5. 基材上にコーティングを作製する方法であって、
   （ａ）ベルトの少なくとも一部分が第１の堆積ステーションに面するように、第１のローラ及び第２のローラの周囲で前記ベルトの形態の基材にテンションをかけるステップであって、
   前記第１の堆積ステーションは、
   第１の自己制限的単層形成材料の単層を前記ベルトに付着させるための前記ベルト上に前記第１の自己制限的単層形成材料を含む第１の液体を堆積させる、第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を備える、ステップと、
   （ｂ）前記第１の自己制限的単層形成材料堆積要素を連動させながら、前記第１のローラ及び前記第２のローラの周囲で前記ベルトを移動させて、第１の自己制限的単層形成材料を含む第１の液体を前記ベルト上に適用するステップと、
   （ｃ）前記第１の堆積ステーションの下流に配置された第１の方向性ガスカーテン生成要素を連動させて、前記ベルト上に少なくとも第１の自己制限的単層形成材料の単層を残しながら、前記ベルト上の前記第１の液体の計量と乾燥を同時に行うガスカーテンを提供するステップと、を備え、
   前記方法は、前記ベルトから過剰な第１の液体を除去するためのリンスステップを含まない、方法。

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