(57)【要約】−３０〜６０００μｍの長さ、１：１０〜１：２０の直径対長さの比を有し、その少なくとも一方の表面にて面に結合するフィラメントを有し；−但し、面上における２つの隣接するフィラメントの間の距離は、そのような距離のフィラメントの長さに対する比が１：３〜１：１０となるものであり；−フィラメントが１０4〜１０10Ｎ／ｍ2の弾性を有し；−フィラメントと水の間の接触角が１００°より大きくなるようにフィラメントの面は疎水性である面を有する物体。
2009528455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面を有する物体であって、
−３０〜６０００μｍの長さ、１：１０〜１：２０の直径対長さの比を有し、その少なくとも一方の表面にて該面に結合するフィラメントを有し；
−但し、面上における２つの隣接するフィラメントの間の距離は、そのような距離のフィラメントの長さに対する比が１：３〜１：１０となるものであり；
−フィラメントが１０4〜１０10Ｎ／ｍ2の弾性を有し；
−フィラメントと水の間の接触角が１００°より大きくなるようにフィラメントの面は疎水性である
前記物体。
【請求項２】
前記フィラメントには、２０ナノメータ〜１０μｍの高さを持つ高度を含む構造体が設けられることを特徴とする請求項１に記載の物体。
【請求項３】
前記物体は、水と少なくとも４８時間接触した際、濡れないままであることを特徴とする請求項１又は２に記載の物体。
【請求項４】
前記フィラメントはその両方の表面で該面に結合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の物体。
【請求項５】
面を有する前記物体が織物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の物体。
【請求項６】
前記織物が、収縮可能な織物フィラメント及び非収縮可能な織物フィラメント又は伸張可能な織物フィラメントから成ることを特徴とする請求項５に記載の物体。
【請求項７】
前記物体が高分子シートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の物体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の物体を調製する方法であって、
−３０〜６０００μｍの長さ、１：１０〜１：２０の直径対長さの比を有し、その少なくとも一方の表面にて該面に結合するフィラメントを有し；
−但し、面上における２つの隣接するフィラメントの間の距離は、そのような距離のフィラメントの長さに対する比が１：３〜１：１０となるものであり；
−フィラメントが１０4〜１０10Ｎ／ｍ2の弾性を有し；
−フィラメントと水の間の接触角が１００°より大きくなるようにフィラメントの面は疎水性であるような方法でフィラメントを伴う面を調製する工程を含む方法。
【請求項９】
前記調製には、収縮可能な織物フィラメント及び非収縮可能な織物フィラメント又は伸張可能な織物フィラメントが採用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
微細複製工程が採用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記物体の非濡れ性を達成するための請求項１〜７のいずれかに記載の物体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濡れにくい面（ｕｎｗｅｔｔａｂｌｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）、それを調製する方法及びその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ９６／０４１２３は、疎水化物質の高度を有する物体の自浄式の面に関する。そのような面に沈着した汚染は流水によって除去することができる。
【０００３】
そのような面は、面が、たとえば、空気からの汚染と接している応用分野で関心が持たれ、水、たとえば、雨との時折の接触によって清浄することができる。検討で見出されるように、そのような面は１３０°を超える水との接触角を有する。球形形状を採用する液滴は、面を濡らすことはできない。
【０００４】
ＵＳ２００５／００６１２２１は、固形面と液体との間の相対的動きにおける摩擦抵抗を低下させる課題を記載している。その目的で階層的フラクタル構造を記載している。例は記載されていない。
【０００５】
ＷＯ２００５／００５６７９は、ナノ繊維、ナノ繊維を含む構造及びその使用に関する。
【０００６】
それにもかかわらず、水に濡れにくい、すなわち、水と接触した後、濡れない面に対する要望が依然として存在する。そのような面は、水と面との間の摩擦抵抗を減らすことができ、たとえば、断熱又は生物付着の回避のような技術的観点から望ましいほかの特性を有することができる。
【０００７】
本発明の目的はそのような面を提供することである。
【０００８】
本目的は、以下の特徴を持つ面（ｓｕｒｆａｃｅ）を有する物体によって達成される：
−３０〜６０００μｍの長さ、１：１０〜１：２０の直径対長さの比を有し、その少なくとも一方の表面（ｆｒｏｎｔ  ｆａｃｅ）にて該面に結合するフィラメント；
−但し、面上における２つの隣接するフィラメントの間の距離は、そのような距離のフィラメントの長さに対する比が１：３〜１：１０となるものであり；
−フィラメントが１０4〜１０10Ｎ／ｍ2の弾性を有し；
−フィラメントと水の間の接触角が１００°より大きくなるようにフィラメントの面は疎水性である。
本発明によれば、面を有する物体が提供される。
【０００９】
本出願の目的の範囲内のフィラメントは、必要とされる特性を有する任意の材料で出来た細長い構造体である。織物分野では、非常に大きな長さを有する突き出た毛、突き出た繊維及びフィラメントは区別される。しかしながら、本出願の目的の範囲内で、用語「フィラメント」は、末端を有するいかなる種類の構造体についても使用される。その長さ及び直径は、クレームにおけるさらなる定義から知ることができる。本出願については、単語「フィラメント」は、織物分野で使用されるとき、用語「繊維」又は「毛」と相互交換可能である。本出願の目的の範囲内でのフィラメントは、２以上の点にて面に結合する長い構造体でもある。この場合、２つの接触点の間の領域が本出願の目的の範囲内でフィラメントの長さを定義する。
【００１０】
織物産業で理解されるようなフィラメントは、すなわち、その長さが糸巻きの巻上げ能力によってのみ限定される長い繊維から成る構造体が、本出願の本文では言及され、用語「織物フィラメント」が使用される。そのような織物フィラメントは何メートルもの長さを有する。
【００１１】
本発明に係る面では、その直径より長い長さを有するフィラメントがある。直径と長さの比（直径：長さ）は、１：１０〜１：２０、好ましくは１：１２〜１：１８である。好適な長さは、３０〜６０００μｍ、好ましくは５０〜１０００μｍ、さらに好ましくは５０〜２００μｍ、たとえば、１０００〜３０００μｍの範囲内である。
【００１２】
構造体が幾つかの接触点で面に結合するならば、２つの接触点の間に適当な間隔が存在すれば、すなわち、２つの接触点の間の構造体の長さが測定されれば、それらは相当する長さを有するフィラメントを形成し；この長さがフィラメントの長さとして定義される。
【００１３】
フィラメントは、フィラメントの各端部に位置する２つの表面を有する。
【００１４】
実施態様の１つでは、正確に一方の表面が面に結合する。別の実施態様では、フィラメントが面の上でループを形成するように両方の表面が結合する。一方の表面で結合する両方のフィラメント及び２つの表面で結合するフィラメントが発生する混合形態も可能である。
【００１５】
たとえば、走査電子顕微鏡によってフィラメントの直径を測定することができる。
【００１６】
繊維が繊維の長さを超えて変化する直径を有すれば、フィラメントの中間（長さの５０％）の直径を使用する。
【００１７】
フィラメントは相互の間隔で面上にあり、但し、隣接するフィラメントの間隔と長さの比（間隔：長さ）は、１：３〜１：１０であり、すなわち、６０００μｍの長さを有するフィラメントについては、隣接するフィラメントは、２０００〜６００μｍの範囲内での間隔である。
【００１８】
実施態様の１つでは、該比はまた、１：３〜１：３０の範囲内であってもよい。
【００１９】
フィラメントの弾性は、本発明に係る面にとって重要である。弾性率によって測定されるような弾性は、１０4〜１０10Ｎ／ｍ2の範囲内である。弾性によってフィラメントの長手弾性伸長が可能になる。好ましい範囲は、１０6〜１０8Ｎ／ｍ2である。好ましくは、曲げ弾性率もこの範囲内である。
【００２０】
さらに、フィラメントの面は、フィラメントと水との間の接触角が１００°を超えるように疎水性でなければならない。たとえば、Suter et al., Journal of Arachnology, 32:11-21, 2004に記載されるような倒立顕微鏡及び超音波噴霧によってこれを測定することができる。好ましくは、接触角は１１０°より大きい。
【００２１】
別の実施態様では、疎水性は顕微鏡によっても測定することができる。本発明に係る物質は好ましくは、１４０°を超える顕微鏡的な接触角を有する。
【００２２】
驚くべきことに、本発明にかかるそのような面は、水によって置き換えられないような方法で空気を捕捉することができるので、面は濡れにくい。特に、フィラメントの弾性は、流れの中であってさえ空気を保持することができるので重要である。水の動きは、フィラメントによって弾性的に吸収される。
【００２３】
実施態様の１つでは、フィラメント自体が、２０ナノメータ〜１０μｍの高さを持つ高度を有する構造を有する。好ましくは、高度はフィラメントの直径の１０％より小さい。
【００２４】
本発明の好ましい実施態様は、水と接触した際、濡れない。「濡れない」は、深さ１５ｃｍの水に４８時間、面を完全に沈めた場合、物体を表面に出した際、巨視的試験にて面の少なくとも９７％が乾燥して見えることを意味する。
【００２５】
本発明はまた、そのような物体を調製する方法にも関するものであり、
−それが、３０〜６０００μｍの長さ、１：１０〜１：２０の直径対長さの比を有し、その少なくとも一方の表面にて該面に結合するフィラメントを有し、
−但し、面上における２つの隣接するフィラメントの間の距離は、そのような距離のフィラメントの長さに対する比が１：３〜１：１０となるものであり；
−フィラメントが１０4〜１０10Ｎ／ｍ2の弾性を有し；
−フィラメントと水の間の接触角が１００°より大きくなるようにフィラメントの面は疎水性であるような方法でフィラメントを伴うに面を調製する工程を含む。
【００２６】
そのような面の調製については、織物又は織物製造の方法が特に好適である。
【００２７】
好適な面は、熱硬化工程で収縮する織物フィラメント（「収縮フィラメント」）を熱硬化工程では長さが変化しない又は変化しにくい織物フィラメントと組み合わせる織物によって得ることができる。収縮可能な織物フィラメントを熱硬化工程で伸長する織物フィラメントと組み合わせることも可能である。本明細書では、「熱硬化工程」は、１５０℃で５分間の処理を意味する。織物分野では、熱硬化のそのほかの条件も採用してもよい。
【００２８】
それから調製された織物が、あまりすべきではないが、収縮する糸に接触する一方で、長さが変化しない又は変化しにくい糸は面上でループ又は湾曲を形成する。
【００２９】
事前に伸張させたスパンデックスフィラメントを使用することも可能であり、但し、同時加工された合成繊維（短繊維、又はマルチフィラメント又はモノフィラメント）におけるループ又は湾曲の形成は、弛緩する際、達成される。
【００３０】
続いて硬化のために熱処理される機械的に渦巻きにした糸（たとえば、加工糸、バルク糸、高バルク糸）を、任意選択で糸混合工程と組み合わせて使用することも可能である。
【００３１】
また、好適なのは、撚糸（ループ糸）、シェニール糸又はシェニールループ糸、コアヤーン、異なった材料の糸から作製された撚った糸、熱硬化工程で鞘が伸長挙動を有するバイオコンポーネント糸、又は芯が鞘よりも高い収縮性能を有し、芯と鞘の間に空気捕捉に利用できる中空空間を形成するバイオコンポーネント糸である。
【００３２】
原則として、織り布、編んだ布、不織布、組ひも、フロック加工された面は、特に、二重編み布、たとえば、隙間のある織り布及び隙間のある編んだ布を含めて好適である。
【００３３】
織り布又は編んだ布を基にしたテリー織りの布によってループを達成することも可能である。熱硬化工程の後、ループを切断して片面で結合したフィラメントを得てもよい。
【００３４】
さらに好適な材料は、パイル生地、たとえば、滑らかなデザイン（ベルベット）又はうねりのあるデザイン（より糸）におけるベルベット又はフランテン又は縦糸又は横糸、編んだ布を基にした模倣のフランテン及び生皮、房状の布である。すでに糸ループを有する基本繊維上に突き出た繊維を実現することもできる。
【００３５】
また、たとえば、スクリーンプリンティングのようなプリンティング法によるフロック加工法によって先ず、接着剤を適用してもよく、次いでフロック繊維をそれに適用する。起毛処理によって基本繊維からループを引っ張り出してもよい。
【００３６】
本発明の実施態様の１つでは、隙間のある織物が採用される。これらには、２つの層間の空間も含まれる。空間は空気を供給するのに利用することができる。特に、中間の空間から上層を介して空気が存在して、新しい空気のクッションを提供することが可能である。層間でやや高めた圧によってこれを支えればよい。
【００３７】
普通、相当する素材の疎水性は十分ではないので、続いて疎水化を達成しなければならない。この目的に好適な素材には、織物分野においてそれによって疎水性コーティングを達成することができる材料、たとえば、フルオロカーボンに基づくもの、蝋状物質、シリコーン系物質などが挙げられる。
【００３８】
本発明に係る物体を、たとえば、乾いたままである水着を調製するのに使用してもよい。競泳のための水着の分野では、これはさらに、流れ抵抗の低下に寄与すればよい。水着のデザインによる隙間のある織物の２つの層間で圧力の上昇を達成することも可能である。
【００３９】
素材はさらに、潜水服及びサーファー及びウインドサーファーの水着を調製するのに好適であり；特に、探究者と共に、とにかく利用可能な圧縮空気を使用して、隙間のある織物の２つの層間で高い圧を得ればよい。
【００４０】
衣類分野に加えて、本発明に係る素材は、流れ抵抗を低下させるためのチューブの被覆加工にも好適である。また、船の船体でそのような面を採用することも可能である。特に、空気層を新しくするための対策と共に、流れ抵抗を低下させることができる。
【００４１】
そのような構造体を調製する別の可能性は、いわゆる微細複製工程である。そのような工程では、適当な特性を有する素材の面がキャスティング化合物によってネガに変換される。次いでこのネガの形態を使用して液体プラスチック材、たとえば、合成樹脂ラッカーによって相当する面を調製してもよい。
【００４２】
特に好ましい実施態様では、さらに大きな表面積を持つ面を得ることができるように、幾つかの形態が使用される。
【００４３】
ネガの形態をロールに組み立てる方法は特に好適である。このように、硬化性のプラスチック組成物をロールの間隙に通すことによって連続的に調製を達成してもよい。形成後直ちに、照射、たとえば、紫外線照射によって合成樹脂組成物を硬化し、次いで形態で定義されたように面の構造体を保つ。
【００４４】
以下の実施例によって本発明をさらに説明する。
【００４５】
実施例１
伸張可能な成分と収縮可能な成分で構成されたポリエステル繊維から成るマルチフィラメントを平織りで織った。その後、熱処理を行い、ループを形成した。その後、繊維のコーティングを行った。コーティングは、Ａｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2に基づくナノ粒子と組み合わせたフルオロカーボン含有化合物から成った。
【００４６】
これら成分の水性製剤を用いて、その中に織物を浸した。過剰の材料は圧搾マングルによって除いた。約１５０℃での乾燥工程がこれに続いた。コーティング剤の濃度によって、０．１〜３．０重量％の単位面積当たりの塗布重量を達成した。乾燥後、相当する織物は、水（深さ１５ｃｍ）に４８時間沈めた際、事実上濡れないままであることを示した。物体を引き上げた際、材料上での濡れは巨視的に認められなかった。
【００４７】
実施例２
微細複製工程
二成分シリコーンキャスティング化合物（たとえば、President Light Body, Coltene, Switzerland）を水生シダ（Salvinia natans）又はボタンウキクサ（Pistia stratiotes）の表面に塗布する。硬化後、柔軟でゴムのようなネガを剥離する。ネガを四角形に切断し、この工程を数回繰り返す。その後、さらに大きな表面積を達成するような形態でネガを連続して置く。継ぎ目のない変わり目を達成するために、前面からネガに軽い圧を適用する。キャスティングのためにこうして調製されたネガ形態にアクリル系ラッカーを注ぐ。疎水性の高いポリマーを使用するのであれば、複製のさらなる疎水化は必要ないが、さもなければ、その後、たとえば、展開防止剤Ｆ２／５０ＦＫ６０（Dr. Tilwich, Horb, Germany）によって、後で疎水化しなければならない。
【００４８】
実施例３
実施例２で得られたような幾つかのネガ形態をロールに組み立てた。ＵＶ硬化性のラッカーをその幅全体にわたって供給し、こうして調製されたロールによって構造化した。ロールとフィルムを接触させた直後、ＵＶランプによってラッカーの硬化を達成した。このように、本発明に係る面構造体を有するシートを得た。
【００４９】
実施例４
フォトリソグラフィ／エッチング複合工程
ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で構成される面の調製
シリコーンの面（たとえば、ＰＤＭＳ）では、マスクアライナーによって３〜１０μｍの相互間隔にてポジのリフトオフフォトレジストに孔が開けられる。金をスパッタリングした後、フォトレジストを剥離し、残った金のプレートレットがマスクとして機能する。後者が、後に続いて行われるプラズマエッチング（反応性イオンエッチング）から下にあるシリコーン層を保護し、それによってシリコーンからフィラメントがエッチングされる。疎水性が十分でない場合、たとえば、展開防止剤Ｆ２／５０ＦＫ６０（Dr. Tilwich Horb, Germany）によるその後の疎水化が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】面のフィラメントを説明する図である。
【図２】構造体を伴ったフィラメントの拡大ＩＩを示す。フィラメントそのものはフィラメント様の構造を有する。
【図３】構造体を伴ったフィラメントの拡大ＩＩＩを示す。フィラメントはその表面に粒子を有する。
【図４】構造体を伴ったフィラメントの拡大ＩＶを示す。フィラメントは、非溝領域を高度として残すように機能する溝を有する。
【図５】収縮可能な織物フィラメントと伸張可能な織物フィラメントで出来た織物の走査電子顕微鏡像を示す。顕微鏡像における１ｃｍは１２０μｍに相当する。
【図６】面上で幾つかの接触点を持つ織物フィラメントを示す。本発明に係るフィラメントの長さは、２つの接触点間の織物フィラメントの長さとして定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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