(57)【要約】本明細書に開示されているのは、乾燥した再塗布可能なフィブリル状接着装置である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基材と、（ｂ）前記基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、
前記フィブリル（ｃ）の１つもしくはそれ以上が式ＩＩＩの値Ｐが約１０２〜約１０６の範囲であることによって特徴づけられ、かつ（ｄ）前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で７５°超〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、
式ＩＩＩがＰ＝ｃ＊Ｅ＊（ａ／Ｌ）２であり、
式中、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められる前記フィブリルの前記材料のヤング率であり、ａは前記フィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌは前記フィブリルの長さであり、ｃは約０．１〜約１．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置。
【請求項２】
Ｐが約１０２〜約１０５の範囲の値を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
約１０２〜約１０６の範囲のＰの値によって特徴付けられる各フィブリルが、前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で約８０°〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記フィブリルの少なくとも約２５パーセントが約１０２〜１０６のＰの値によって特徴付けられる請求項１に記載の装置。
【請求項５】
Ｅが約１０５〜約２×１０１２Ｐａの範囲である請求項１に記載の装置。
【請求項６】
ａが約２ナノメートル〜約２５ミクロンの範囲である請求項１に記載の装置。
【請求項７】
Ｌが約５０ナノメートル〜約１０００ミクロンの範囲である請求項１に記載の装置。
【請求項８】
シーリングまたはファスニング装置の形態で製造されている請求項１に記載の装置。
【請求項９】
（ａ）基材と、（ｂ）前記基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、
前記フィブリルの前記基材への付着面での第１のフィブリルの表面と第２の近接するフィブリルの表面との間の最低距離が距離２ｗであり、ｗは式ＩＶから求められ、
前記第１および第２のフィブリルのそれぞれが、前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で７５°超〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、
式ＩＶが
【数１】
2005527339.tif 000010
であり、式中、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められる前記第１または第２のフィブリルの前記材料のヤング率であり、ａは前記第１または第２のフィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌは前記第１または第２のフィブリルの長さであり、γはＡＳＴＭ  Ｄ７２４−９９により求められる前記第１または第２のフィブリルの前記材料の表面エネルギーであり、ｇは約０．０５〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置。
【請求項１０】
Ｅは前記第１のフィブリルの前記材料のヤング率であり、ａは前記第１のフィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌは前記第１のフィブリルの長さであり、そしてγは前記第１のフィブリルの前記材料の表面エネルギーである請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
Ｅは前記第２のフィブリルの前記材料のヤング率であり、ａは前記第２のフィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌは前記第２のフィブリルの長さであり、そしてγは前記第２のフィブリルの前記材料の表面エネルギーである請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１および第２のフィブリルのそれぞれが、前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で約８０°〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有する請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
２ｗが約４ナノメートル〜約５０ミクロンの範囲である請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
約２５パーセントの前記フィブリルが第１のフィブリルであり、前記フィブリルの前記基材への付着面での前記第１のフィブリルの表面と第２の近接するフィブリルの表面との間の前記最低距離が、距離２ｗである請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
Ｅが約１０５〜約２×１０１２Ｐａの範囲である請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
ａが約２ナノメートル〜約２５ミクロンの範囲である請求項９に記載の装置。
【請求項１７】
Ｌが約５０ナノメートル〜約１０００ミクロンの範囲である請求項９に記載の装置。
【請求項１８】
γが約０．０１Ｊ／ｍ２〜約２．０Ｊ／ｍ２の範囲である請求項９に記載の装置。
【請求項１９】
シーリングまたはファスニング装置の形態で製造されている請求項９に記載の装置。
【請求項２０】
（ａ）基材と、（ｂ）前記基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、
前記フィブリルの１つもしくはそれ以上（ｃ）が式ＶＩから求められる前記フィブリルの特性幅の１／２である値ａにより特徴付けられ、（ｄ）前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で７５超°〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、
式ＶＩがａ＜ｄ＊Г０＊Ｅ／ｓ２であり、
式中、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められる前記フィブリルの前記材料のヤング率であり、Г０はＡＳＴＭ  Ｄ３４３３−９９により求められる前記フィブリルの前記材料の界面破壊エネルギーであり、ｓはＡＳＴＭ  Ｄ２０９４−６９により求められる前記フィブリルの前記材料の界面強度であり、ｄは約０．０５〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置。
【請求項２１】
ａが約２ナノメートル〜約２５ミクロンの範囲である請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
式ＶＩにより規定されたａの値により特徴付けられる各フィブリルが、前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で約８０°〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有する請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記フィブリルの少なくとも約２５パーセントが式ＶＩにより規定されるａの値により特徴付けられる請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
Ｅが約１０５〜約２×１０１２Ｐａの範囲である請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
Ｌが約５０ナノメートル〜約１０００ミクロンの範囲である請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
ｓが約１０５〜約１０９Ｐａの範囲である請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
Г０が約０．０１Ｊ／ｍ２〜約１０００．０Ｊ／ｍ２の範囲である請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
シーリングまたはファスニング装置の形態で製造されている請求項２０に記載の装置。
【請求項２９】
（ａ）基材と、（ｂ）前記基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、
前記フィブリルの１つもしくはそれ以上（ｃ）が約０．１Ｊ／ｍ２〜約１０４Ｊ／ｍ２の範囲のГ（式中、Гは式ＶＩＩに従って求められる）の接着力の作用により前記表面に接着し、そして（ｄ）前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で７５°超〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、
式ＶＩＩがГ＝Г０＋ｆ＊ｓ２＊Ｌ／２Ｅであり、
式中、Г０はＡＳＴＭ  Ｄ３４３３−９９により求められる前記フィブリルの前記材料の界面破壊エネルギーであり、ｓはＡＳＴＭ  Ｄ２０９４−６９により求められる前記フィブリルの前記材料の界面強度であり、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められる前記フィブリルの前記材料のヤング率であり、Ｌは前記フィブリルの長さであり、ｆは約０．０１〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置。
【請求項３０】
式ＶＩＩにより規定されたГの値により特徴付けられる各フィブリルが、前記基材の面に、前記基材の面との軸の交差点で約８０°〜約９０°の範囲の配向を有する前記フィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有する請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
式ＶＩＩにより規定されたГの値により特徴付けられる各フィブリルが、ａが約２ナノメートル〜約２５ミクロンの範囲の値である場合は、２ａの特性幅を有している請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記フィブリルの少なくとも約２５パーセントが式ＶＩＩにより規定されるГの値により特徴付けられる請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
Ｅが約１０５〜約２×１０１２Ｐａの範囲である請求項２９に記載の装置。
【請求項３４】
Ｌが約５０ナノメートル〜約１０００ミクロンの範囲である請求項２９に記載の装置。
【請求項３５】
ｓが約１０５〜約１０９Ｐａの範囲である請求項２９に記載の装置。
【請求項３６】
Γ０が約０．０１Ｊ／ｍ２〜約１０００．０Ｊ／ｍ２の範囲である請求項２９に記載の装置。
【請求項３７】
シーリングまたはファスニング装置の形態で製造されている請求項２９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、全ての目的についてその一部として全体が組み込まれる２００２年５月２９日出願の米国仮出願番号第６０／３８３，８１４号の特典を請求するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、乾燥した再塗布可能な接着装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
接着剤は、役目を果たすのに適切であるものの、接着剤自身が破壊または除去されるほど大きくはない、または接着物品が移動および再接着できるほど大きくはない規定量の強度を理想的には有する、広く用いられている物質である。接着剤を繰り返し用いなければならない場合には、接着する表面へ強い（例えば、共有結合）ボンドを有していてはならない。この要件は、全ての部類の溶液を排除するものである。接着剤を乾燥した非液体系とする場合には、（ａ）感圧接着剤、または（ｂ）インターロッキングタイプ系の２種類の公知の系に制限される。タイプ（ａ）の系である感圧接着剤は、非常に軟性の材料に頼るものであるため使えない。これらの材料は、埃を非常に拾い易く、長期クリープを受ける。接着力もまた荷重率に応じて強い。タイプ（ｂ）の系は、２つの結合表面を必要とし、比較的大きなフィブリルを用いる必要がある。
【０００４】
多くの有機体は、制御された接触および接着力のためにフィブリル化界面を作っている。例えば、特許文献１ゲッコ（Ｇｅｃｋｏ）に記載されているように、乾燥した再塗布可能な接着力を様々な表面に作製する能力を、弱いファンデルワールス力にのみよって発生させている。ファンデルワールス力によって保持される分離表面の低固有エネルギーに係らず、これらの有機体はかなり強い接着力を与えることができる。角（ｓｅｔａｅ）とへらと呼ばれるフィブリルからなるゲッコ（Ｇｅｃｋｏ）に用いられる微細構造は、この能力の重要な役割を演じている。
【０００５】
接触と接着を行うためにフィブリル状マットを用いることは、ゲッコ（Ｇｅｃｋｏ）の例に制限されるものではないが、フィブリル状構造のパラメータと、得られる接触および接着挙動の定量的関係は確立されていない。微細構造を表面に対して適用して引き離す際に、微細構造パラメータを用いて接触および接着を制御する合成フィブリル状微細構造を与える必要性がある。
【０００６】
フィブリルが、本明細書に記載したような、長さ、幅およびアスペクト比のような幾何学的特性と、剛性、接着エネルギーおよび接着強度のような材料特性を有するフィブリル状微細構造は、良好でコンフォーマルな接触および接着を表面との界面に有する装置を提供することが見出された。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０１／４９７７６号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は、（ａ）基材と、（ｂ）基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、フィブリル（ｃ）の１つもしくはそれ以上が式ＩＩＩの値Ｐが約１０２〜約１０６の範囲であることによって特徴づけられ、かつ（ｄ）基材の面に、基材の面との軸の交差点で７５°超〜約９０°の範囲の配向を有するフィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、式ＩＩＩがＰ＝ｃ＊Ｅ＊（ａ／Ｌ）２であり、式中、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められるフィブリルの材料のヤング率であり、ａはフィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌはフィブリルの長さであり、ｃは約０．１〜約１．０の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置である。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、（ａ）基材と、（ｂ）基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、フィブリルの基材への付着面での第１のフィブリルの表面と第２の近接するフィブリルの表面との間の最低距離が距離２ｗであり、ｗは式ＩＶから求められ、第１および第２のフィブリルのそれぞれが、基材の面に、基材の面との軸の交差点で７５°〜約９０°の範囲の配向を有するフィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、式ＩＶが
【数１】
2005527339.tif 000002
【００１０】
であり、式中、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められる第１または第２のフィブリルの材料のヤング率であり、ａは第１または第２のフィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌは第１または第２のフィブリルの長さであり、γはＡＳＴＭ  Ｄ７２４−９９により求められる第１または第２のフィブリルの材料の表面エネルギーであり、ｇは約０．０５〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置である。
【００１１】
本発明の更なる実施形態は、（ａ）基材と、（ｂ）基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、フィブリルの１つもしくはそれ以上が（ｃ）式ＶＩから求められるフィブリルの特性幅の１／２である値ａにより特徴付けられ、かつ（ｄ）基材の面に、基材の面との軸の交差点で７５°超〜約９０°の範囲の配向を有するフィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、式ＶＩがａ＜ｄ＊Г０＊Ｅ／ｓ２であり、式中、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められるフィブリルの材料のヤング率であり、Г０はＡＳＴＭ  Ｄ３４３３−９９により求められるフィブリルの材料の界面破壊エネルギーであり、ｓはＡＳＴＭ  Ｄ２０９４−６９により求められるフィブリルの材料の界面強度であり、ｄは約０．０５〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置である。
【００１２】
本発明のさらに他の実施形態は、（ａ）基材と、（ｂ）基材に付着した複数のフィブリルとを含んでなる表面に接着している装置であって、フィブリルの１つもしくはそれ以上が（ｃ）約０．１Ｊ／ｍ２〜約１０４Ｊ／ｍ２の範囲のG（式中、Gは式ＶＩＩに従って求められる）の接着力の作用により表面に接着し、かつ（ｄ）基材の面に、基材の面との軸の交差点で７５°〜約９０°の範囲の配向を有するフィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有し、式ＶＩＩがГ＝Г０＋ｆ＊ｓ２＊Ｌ／２Ｅであり、式中、Г０はＡＳＴＭ  Ｄ３４３３−９９により求められるフィブリルの材料の界面破壊エネルギーであり、ｓはＡＳＴＭ  Ｄ２０９４−６９により求められるフィブリルの材料の界面強度であり、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められるフィブリルの材料のヤング率であり、Ｌはフィブリルの長さであり、ｆは約０．０１〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す装置である。
【００１３】
上述した接着装置には、フィブリル状界面によって、表面との所望量の普遍的な接触と接着を同時に与えるという利点がある。何らかの理論に制限されるものではないが、装置は、フィブリルを湾曲させるものと考えられ、それ自体は、圧縮荷重下で、プラスチック固体の挙動と共にフィブリルのカーペットとして作用し、かつ粗さがある場合、フィブリルと表面の間を密着させることが可能にする。接着剤としての装置の性能において、フィブリル中のエネルギーは、脱凝集および非荷重、破断の固有作用にかなり加わって、ファンデルワールス力のみと等しい良好な接着が得られる機構に際して失われるものと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明には、フィブリル状微細構造により特徴付けられる接着装置が含まれる。好ましい実施形態において、フィブリルは合成材料から作製されている。フィブリルが取る全体形状またはフォームは、管、ロッド、シリンダ、板または円錐のような様々な形状から選択されてよい。フィブリルは固体または中空であってもよく、チャネルを含んでいてもよい。フィブリルは、円形、矩形、楕円、傾斜または含チャネルのような様々な断面形状を有していてもよい。さらに、断面形状は、異なる半径の一連のアーク、または直線セグメントが点在したかかる一連のアークからできた周囲によって特徴付けられてもよい。フィブリルの断面形状および面積は、フィブリルの長さに沿って一定であってもなくてもよい。
【００１５】
本発明の装置が接着する表面は、一般的に非フィブリル状である。
【００１６】
識別される接着力（特にファンデルワールス力でのみ実施されている場合）の前提条件は、均一な密着が接着剤と接着する表面との間に確立されているということである。実際に、固体間の接着力は、平坦でない表面によって、固体間の実際の接触面積が総表面積の小分率に制限されるため、通常は低いことが周知である。対照的に、軟性材料だと、表面とのコンフォーマルな接触がより容易に得られる。しかしながら、軟性材料のこの利点は、その他の因子を犠牲にして得られるものである。低モジュラスを有する材料の表面は、微粒子による接着を受けやすい。
【００１７】
フィブリル状構造は、不要な微粒子接着なしに、コンフォーマル接触のこれらの対立する要件に取り組む機会を与える。微粒子接着は、接着剤表面を汚して、多くの用途への機会を減じるため、これは、非常に有用である。フィブリル状構造は、圧縮において、各フィブリルが容易に湾曲するため、この利点を与える。初期荷重に際して、弾性的に挙動し、フィブリルの後湾曲では、増分の荷重について過剰荷重はないため、新たな荷重が非荷重ファイバーにかからない。
【００１８】
荷重を受ける一組のフィブリルを図１に示す。各フィブリルは、特性幅２ａおよび長さ（「Ｌ」）を有している。フィブリルの特性幅は、重心周囲のフィブリル断面積の回転半径の最低値の４倍と定義される。重心周囲の回転半径の最低値を求める方法は、応力歪みのロークの式、第６版、５章、ワレンＣ．ヤング、マグローヒル（Ｒｏａｒｋ’Ｓ  Ｆｏｒｍｕｌａｓ  Ｆｏｒ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ａｎｄ  Ｓｔｒａｉｎ，Ｓｉｘｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｃｈａｐｔｅｒ  ５，  Ｗａｒｒｅｎ  Ｃ．Ｙｏｕｎｇ，Ｍｃｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ）１９８９年（全ての目的についてその一部として全体が組み込まれる）のような出典より業界で公知である。フィブリルの長さは、フィブリルの自由端から基材への取り付け面までで測定される。
【００１９】
図１に示すフィブリルは湾曲する。この現象が生じる概略を図２に示す。フィブリル状界面が波形表面に押し付けられると、表面の高い領域に対して第１の接触がなされ、荷重が界面を超えて伝わる。荷重が増えるにつれて、ファイバーが高い点で湾曲する。後湾曲では、湾曲荷重のみが伝わり続けて、残っている荷重が他のファイバーに移る。最終的に、一次まで、全てのフィブリルが湾曲したとき、界面は、不均一なプロフィールにもかかわらず、均一な荷重を伝える。これによって、材料の弾性モジュラスを犠牲にすることなく、均一な接触が得られる。材料のフィブリル状性質はまた、空気の流れにより捕捉された泡の形成に関連した問題も未然に防ぐ。
【００２０】
応力が緩和され、界面が接触のために圧縮された後、界面の応力は一般的に平均してゼロとなる。基材の高い領域においては、フィブリルは湾曲し、応力は湾曲条件により制限される。これは、張力のかかったフィブリルによりどこかで相殺される。どこかで維持されるコンフォーマルな接触については、張力のかかったフィブリルは、脱凝集するほど引っ張ってはならない。脱凝集がなされる場合には、接触のコンフォーマル性は完全ではなく、圧縮されたフィブリルの一部に張力がかかって、一体化界面の応力がゼロとなるようにされる。
【００２１】
非荷重状態からあまり外れていない場合については、フィブリルマットの応力−歪み応答は単純に次式で表される。
【００２２】
【数２】
2005527339.tif 000003
【００２３】
図３に示すように、式中、ｆはフィブリルの面積分率であり、そしてδはその偏りである。圧縮下での正確な湾曲応力は、各フィブリルの両端での支持条件に応じて異なる。両端で単純に支持された（固定配置、回転自由）条件での、湾曲応力は次式で表される。
【００２４】
【数３】
2005527339.tif 000004
【００２５】
ある応力を与えた結果としてフィブリルが表面と均一に接触するのが望ましいときは、応力の量の選択によって、フィブリルの材料のヤング率を考慮したフィブリルのａ／Ｌの比率について許容範囲の値が得られる。低モジュラスの軟性材料は、当然のことながら、かなり粗い表面とのコンフォーマルな接触を容易に行うことができる。しかしながら、モジュラスとアスペクト比を適切に選択することによって、粒子の接着を妨げるほど十分に高いモジュラスを保持しつつ、圧縮に際して粗い表面に沿わせるのに、これより剛性の材料を用いることができる。粒子の接着によって汚れるため、これは有用である。
【００２６】
フィブリルのマットは、図３に示すように、圧縮下、一定の応力で降伏／流れると考えられる、という点でプラスチック材料のように挙動する。しかしながら、荷重の反転のために、変形は可逆性であり、元とは逆に引っ込む。従って、湾曲条件は、適切なアスペクト比ａ／Ｌのみ必要とするのではなく、これらの量に絶対値を定めることはない、ということに留意されたい。
【００２７】
本発明の装置において、フィブリルの材料のヤング率を考慮に入れたａ／Ｌの適切な範囲の値は、約１０２〜約１０６の範囲の値Ｐにより示される。Ｐは次式により与えられる。
【００２８】
【数４】
2005527339.tif 000005
【００２９】
式ＩＩＩにおいて、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められるフィブリルの材料のヤング率であり、ａはフィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌはフィブリルの長さであり、ｃは約０．１〜約１．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す。
【００３０】
好ましい実施形態において、Ｐは約１０２〜１０５の範囲の値を有する。
【００３１】
本発明の装置において、表面力の影響下でフィブリルが横接着または横圧壊を受ける傾向は、互いに選択した距離でフィブリルの間隔をあけることにより減少または排除される。好ましい実施形態において、フィブリルが基材の付着する面での第１のフィブリルの表面と第２の近接するフィブリルの表面との間の最低距離は、距離２ｗとしてよい。ｗは次式により求められる。
【００３２】
【数５】
2005527339.tif 000006
【００３３】
式ＩＶにおいて、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められる第１のフィブリルの材料のヤング率であり、ａは第１のフィブリルの特性幅の１／２であり、Ｌは第１のフィブリルの長さであり、γはＡＳＴＭ  Ｄ７２４−９９により求められる第１のフィブリルの材料の表面エネルギーであり、ｇは約０．０５〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す。他の実施形態において、ｗの値は、第２のフィブリルについてのＥ、ａ、Ｌおよびγの値から計算してもよく、Ｅ、ａ、Ｌおよびγの値は、第１および第２のフィブリルについて同じであり、ｗはいずれかのフィブリルの値から計算してよい。
【００３４】
本発明の様々な実施形態において、第１のフィブリルは、例えば、約４ナノメートル〜約５０ミクロンの範囲、好ましくは約５０ナノメートル〜約５０ミクロンの範囲の２ｗの値により与えられる第２のフィブリルに対する間隔により特徴付けられる。
【００３５】
本発明において、破壊エネルギーは、大きな長さ基準での接着力の有用な尺度である。例えば、図４に示した接着ストリップが基材から剥がれるエネルギーバランスを考えてみる。定常状態下では、接着剤の延在が無視できる場合には、（未知の）外部から加わった剥離荷重による作用が接着力に作用する。従って、剥離力は、剥離されたストリップの幅の倍数として破壊エネルギーに直接比例する。
【００３６】
しかしながら、剥される接着層が図２に示すようなフィブリル化系であるときは、各フィブリルは、剥離プロセスが進むにつれて、脱凝集するまで張力がかかって引っ張られる。フィブリル状構造なしには、単位面積あたりのエネルギーΓ０は、このプロセスでは失われる。界面の上の弾性材料は、荷重−非荷重サイクルを受けるが、エネルギーは消失しない。むしろ、固体に戻って放出されて亀裂の進みを補助する。しかしながら、フィブリル状構造においては、脱凝集で放出されると、フィブリル内に蓄えられた弾性エネルギーはバルク材料に戻って放出されることは明らかにもうないが、その代わり失われる。これは、非荷重でのエネルギーの伝達のための空間経路が、フィブリル状構造によりブロックされている、という観察結果と一致している。局所的なエネルギーの単純な伝達よりもむしろ、非荷重フィブリルのエネルギーは、かなりの距離離れた基部でのバルクへの接続を介してのみ伝達される。
【００３７】
フィブリル状構造と亀裂の相互作用を例証する光弾性エラストマーによる実験を行った実施例１にこの影響が示されている。試料に、張力をかけて垂直に荷重を加えて、交差偏光子により白色光下で観察する。これによって、材料の光弾性による剪断歪みの領域が分かる。左への予備亀裂の成長が図７の枠（ａ）において始まり、枠（ｂ）のフィブリル状領域に向かって進む。各フィブリルの幅は約１ｍｍ、全フィブリル状領域の幅は約２０ｍｍである。亀裂は、枠（ｃ）のフィブリル状領域により抑えられる。遠隔の荷重が一方的に増えるにも係らず、この領域を通って進むのは遅い。特に、枠（ｄ）および（ｅ）において、非荷重フィブリルがそのエネルギーを近傍の領域に容易にいかに移さないか、そして弾性エネルギーが明らかに失われていることに留意されたい。枠（ｆ）において、亀裂はフィブリル状領域の端部に達し、再び即座に動いていく。
【００３８】
フィブリルにおけるエネルギー損失のために強化の効果は、フィブリル中の全てのエネルギーが失われる、という仮定により見積もることができる。
【００３９】
【数６】
2005527339.tif 000007
【００４０】
フィブリル状構造による更なるエネルギーの損失は、フィブリルの長さ、および式Ｖではσ＊で示され、式ＶＩおよびＶＩＩではｓで表される界面強度の二乗により直線的に目盛られる。
【００４１】
本発明の更なる変形実施形態は、この種類のエネルギー損失に関するため、１つもしくはそれ以上のフィブリルが２ａ（ａは次式により求められる）の量の特性幅を有する装置として説明することができる。
【００４２】
【数７】
2005527339.tif 000008
【００４３】
式中、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められるフィブリルの材料のヤング率であり、Γ０はＡＳＴＭ  Ｄ３４３３−９９により求められるフィブリルの材料の界面破壊エネルギーであり、ｓはＡＳＴＭ  Ｄ２０９４−６９により求められるフィブリルの材料の界面強度であり、ｄは約０．０５〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す。
【００４４】
実施例４で説明してあるＪＫＲ試験もまたΓ０を求めるのに有用な測定方法である。
【００４５】
その他の関連する実施形態は、約０．１Ｊ／ｍ２〜約１０４Ｊ／ｍ２の範囲のΓの接着作用により表面に接着する１つもしくはそれ以上のフィブリルを有する装置である。Γは次式に従って求められる。
【００４６】
【数８】
2005527339.tif 000009
【００４７】
式ＶＩＩにおいて、Γ０はＡＳＴＭ  Ｄ３４３３−９９により求められるフィブリルの材料の界面破壊エネルギーであり、ｓはＡＳＴＭ  Ｄ２０９４−６９により求められるフィブリルの材料の界面強度であり、ＥはＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７により求められるフィブリルの材料のヤング率であり、Ｌはフィブリルの長さであり、ｆは約０．０１〜約５．０の範囲の値を有する無次元定数であり、そして＊は乗算を表す。
【００４８】
好ましい実施形態において、Γは約０．５Ｊ／ｍ２〜約１０００．０Ｊ／ｍ２の範囲である。
【００４９】
本発明の装置の様々な実施形態において、１つもしくはそれ以上のフィブリルは、以下に規定する値を有する上述した特性により特徴付けられてもよい。
【００５０】
フィブリルの特性幅の１／２である好適な値ａは、約２ナノメートル〜約２５ミクロンの範囲、好ましくは約２５ナノメートル〜約２５ミクロンの範囲であってもよい。
【００５１】
好適な値Ｌは、約５０ナノメートル〜約１０００ミクロンの範囲、好ましくは約１００ナノメートル〜約１０００ミクロンの範囲であってもよい。
【００５２】
ヤング率の好適な値は、約１０５〜約２×１０１２Ｐａの範囲、好ましくは約１０５〜約２×１０１０Ｐａの範囲にあってもよい。
【００５３】
γの好適な値は、約０．０１Ｊ／ｍ２〜約２．０Ｊ／ｍ２の範囲であってもよい。
【００５４】
ｓの好適な値は、約１０５〜約１０９Ｐａの範囲、好ましくは約１０５〜約１０８Ｐａの範囲にあってもよい。
【００５５】
Γ０の好適な値は、約０．０１〜約１０００．０Ｊ／ｍ２の範囲、好ましくは約０．０５〜約１００．０Ｊ／ｍ２の範囲にあってもよい。
【００５６】
本発明の装置において、フィブリルは基材に取り付けられる。１つもしくはそれ以上のかかるフィブリルは、基材の面に、基材の面との軸の交差点で７５°超〜約９０°の範囲の配向を有するフィブリルの断面積の重心を通過する中立軸を有しているのが好ましい。中立軸のかかる配向は、約８０°〜約９０°の範囲であるのがより好ましく、約８５°〜約９０°の範囲であるのが最も好ましい。中立軸の配向を求める方法は、全ての目的についてその一部として全体が組み込まれる入門固体の力学、Ｒ．Ｒ．アーチャーら、マグローヒル（Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄｓ，Ｒ．Ｒ．Ａｒｃｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ，  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）（１９７８年）のような出典より業界に公知である。
【００５７】
本発明の様々な実施形態において、接着装置のフィブリルの少なくとも約２５パーセントは、上述した特性の１つもしくはそれ以上により特徴付けられてよく、好ましくは少なくとも約５０パーセント、より好ましくは少なくとも約７５パーセント、最も好ましくは少なくとも約９０パーセントのフィブリルが上述した１つもしくはそれ以上の特性により特徴付けられてもよい。
【００５８】
本発明の装置において、フィブリルは様々な固体材料から製造してよい。好適な材料としては、ガラス、ケイ素、金属およびカーボンナノチューブのような合成材料が挙げられる。好適な材料としてはまた、ポリマーおよびコポリマー、この一方または両方の２種類もしくはそれ以上のブレンドが挙げられる。ポリマーおよび／またはコポリマーとしては、ポリアセタール、ポリアセチレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアミノトリアゾール、ポリアラミド、ポリアクリレート、ポリベンズイミダゾール、ポリブタジエン、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリクロロプレン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエチレン（ハロゲン化ポリエチレンを含む）、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、ポリイミド、ポリイソプレン、ポリメタクリレート、ポリオキサジアゾール、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレントリアゾール、ポリプロピレン、ポリプロピレンオキシド、ポリシロキサン（ポリジメチルシロキサンを含む）、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリ（ビニルアセタール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルエーテル）、ポリ（フッ化ビニル）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレンコポリマー、アクリレートコポリマー（エチレン／ビニルアセテート／グリシジルメタクリレートコポリマーを含む）、スチレン／アクリロニトリルコポリマーが例示される。
【００５９】
本発明の装置を製造する一つの方法は、好適な材料を、フィブリルが付着した基材の形態に鋳造することによるものである。鋳造操作は、フォトリソグラフィ手段により作製されたマスター鋳型を利用するものである。マスター鋳型を用いて、上述した形状およびサイズ、寸法およびその他特性を有するフィブリルを製造することができる。
【００６０】
リソグラフィは、本発明の装置のフィブリルを鋳造するのに用いるマスター形態の作製方法である。フォトリソグラフィは、光を分解力として用いるリソグラフィの特定の形態である。フォトリソグラフィック方法において、フォトレジストは、紫外線（ＵＶ）、深紫外線（ＤＵＶ）、極紫外線（ＥＵＶ）またはＸ線のような電磁放射線に露光する。この露光によって、フォトレジストに潜像、例えば、溶解度の異なるパターンを導入する。これは、レジストの分子構造における化学変化の結果である。潜像は、続いて、エッチングによりレリーフ構造へと現像する。電子ビーム放射線またはイオンビーム放射線は、画像をフォトレジストに導入するのに電磁放射線の代わりに用いることができる。
【００６１】
フォトレジストの露光は、通常、放射線源とフォトレジストの材料の間にマスクを介挿するか、または、材料の表面を横切るように放射線源の焦点スポットをスキャンすることによりパターン化される。マスクを用いるときは、リソグラフィックプロセスによって、マスクにパターンのレプリカ（例えば、サイズを小さくしたもの）が得られる。
【００６２】
ナノインプリントリソグラフィは、フォトレジストの代わりにインプリント可能なレジストを用いるリソグラフィ方法である。インプリント可能なレジストは、一般的にポリマー材料であり、パターンをレジストに適用するインプリント基材によりインプリントされる。あるいは、ナノインプリントリソグラフィは、予備鋳造レジストを用いて実施してもよい。予備鋳造レジストは、うねと谷のパターンを形成するやり方で基材に注がれる液体ポリマーである。浸漬リソグラフィは、照射の前に、油（浸漬油）をレジストとフォトマスクの間に介挿するフォトリソグラフィの変形例である。このプロセスにおける浸漬油の影響は、パターンのサイズを減じ、照射源により多くの切断がなされることである。
【００６３】
パターン化システムは、本発明の装置の鋳造に好適なパターンを作製する何らかの手段である。フォトリソグラフィ（接触、近接または投影フォトリソグラフィを含む）の業界では、代表的なパターン化システムには、フォトマスクを用いることが含まれる。干渉リソグラフィにおいて、フォトマスクは用いず、その代わり、光の２つの対向するビームの光学干渉によって光が変調する。投影か干渉タイプのいずれかの浸漬リソグラフィにおいて、浸漬流体の存在によって、フォトレジストにより細かい特徴パターンが製造が可能となり、より細かい剪断がなされる。他のリソグラフィ方法において、かかるナノインプリントリソグラフィまたはソフトリソグラフィ、リソグラフィックマスク、マスターレプリカまたはスタンプを用いる。
【００６４】
リソグラフィックマスクまたはフォトマスクは、フォトレジストに入射する放射線のパターンを画定するマスターマスクである。フォトマスクは、感光性層に入射する放射線を透過する領域と、その放射線に不透明な補足領域とを有する可撓性シート構成要素を含んでいてもよい。補足画像特徴を画定する不透明および透明領域が感光層に転写される。一般的に、フォトマスクは、投影リソグラフィステッパにあり、投影レンズはフォトマスクとフォトレジストのコートされた基材の間に配置されている。近接または接触リソグラフィの場合には、フォトマスクは、切断装置のレジスト層に近接（すなわち、光子の線に十分に近くなるようにして、レジストにパターンを作製する）または接触している。
【００６５】
プラズマは、イオン、電子、中性原子および分子のアセンブリであり、粒子の動きは主に電磁力がつかさどっている。プラズマという用語はまた、ほぼ等数の正電荷および負電荷と、数種の非イオン化ガス種を含有する部分イオン化ガスのことも指す。
【００６６】
一般的なフォトレジスト技術を用いるときは、ネガまたはポジレジスト方法を切断プロセスに用いてもよい。ネガレジスト方法を図５に示す。図５に示すように、フォトマスク（１０）は、ネガレジスト（２０）に近接するようにセットし、かつ鋳造層（４０）と接触させる。フォトマスク（１０）は、光透過（１２）および光非透過（１４）領域から構成されている。
【００６７】
鋳造層（４０）を固体基材（５０）に配置する。フォトマスク（１４）の光非透過領域の形状および／または間隔は、フォトレジスト上に作製された画像、最終的にはパターンのデザインを決定する。マスクのレイアウトは、このように、接着装置のフィブリルに生成したい寸法から導かれる。
【００６８】
ネガレジストをフォトマスク（１２）の光透過部分を介して電磁放射線に選択的に露光し、ネガレジスト材料（２０）の露光セクションを架橋して、方法を続ける。場合により、非架橋材料は、ネガレジスト現像剤（６０）の塗布により除去して、鋳造層（４０）の一部を露わにしてもよい。
【００６９】
非架橋ネガレジストを除去した後、切断手段（７０）（一般的に、イオン、プラズマまたは電子の照射）を露出した鋳造層（４０）に適用して、所望のサイズおよび形状のフィブリルを含有する本発明の装置の鋳造を可能にするパターンの形態で鋳造層（４０）が切断される。
【００７０】
他の実施形態においては、この方法で、ネガレジストではなくポジレジストを利用する。図６を参照すると、本方法は、ポジレジスト層（８０）がネガレジストの面に含まれる以外はネガレジスト方法と本質的に同じように進んでいる。フォトマスク（１０）を露光すると、フォトマスク（１２）の光透過領域におけるポジフォトレジスト材料が分解し、非光透過領域（９０）においてはフォトレジストは分解しない。ポジフォトレジスト現像剤（１００）を塗布して、ポジフォトレジスト（８０）の分解した部分を除去する。切断手段（７０）（一般的に、イオン、プラズマまたは電子の照射）適用すると、パターン層を再び、所望のサイズおよび形状のフィブリルを含有する本発明の装置の鋳造を可能にするパターンの形態で切断される。
【００７１】
他の実施形態において、この方法は、ネガレジスト（図５参照）またはポジレジスト（図６参照）による投影リソグラフィを利用しているが、フォトマスクはフォトレジスト層に接触または近接していない。投影リソグラフィステッパまたは浸漬投影リソグラフィステッパにおいてフォトマスクを露光すると、ネガレジストが架橋する、または露光領域においてはポジフォトレジスト材料が分解する。フォトレジスト現像剤を塗布して、ネガフォトレジストの非架橋部分を分解する、またはポジフォトレジストの分解領域を除去する。切断手段（一般的に、イオン、プラズマまたは電子の照射）を適用して、パターン層を所望の形態に切断する。
【００７２】
他の実施形態において、この方法は、ポジまたはネガレジストを利用するものであり、フォトレジスト中に空間的に異なる潜像を生成するためにフォトマスクが必要である以外は、ネガレジストの場合と同様にして方法を進める。代わりに、リソグラフィ波長で操作される干渉フォトリソグラフィステッパを用い、２本のビームの光の光学干渉によって、空間的に異なる強度の光がフォトレジスト層中に生成されて、潜像が生成される。ポジまたはネガレジストを現像する。図５または６を参照すると、切断手段（７０）（一般的に、イオン、プラズマまたは電子の照射）を適用して、鋳造層（４０）を切断する。
【００７３】
他の実施形態においては、この方法はサーマルタイプのナノインプリントリソグラフィを利用して、マスターマスクパターンのレプリカを熱変形可能なポリマー層に生成する。マスクを取外し、切断プロセスにおいてマスターマスクのポリマーレプリカをパターン転写層として用いる。図５または６を参照すると、切断手段（７０）（一般的に、イオン、プラズマまたは電子の照射）を適用して、鋳造層を切断する。
【００７４】
他の実施形態においては、この方法は、一般的にステップおよびフラッシュナノインプリントリソグラフィと呼ばれる感光性タイプのナノインプリントリソグラフィを利用して、マスターマスクパターンのレプリカを生成する。この場合、マスターマスクパターンを熱的に変形可能なポリマー層と接触させる。マスクを取外し、切断プロセスにおいてマスターマスクのポリマーレプリカをパターン転写層として用いる。図５または６を参照すると、切断手段（７０）（一般的に、イオン、プラズマまたは電子の照射）を適用して、鋳造層を切断する。
【００７５】
この製造方法は、切断プロセスについてイオン照射と組み合わせた標準フォトレジスト技術を利用する方法に基づくパターン化システムである。パターン層をフォトレジストポリマーでカバーして、その上にフォトマスクを適用する。近接または接触フォトリソグラフィについては、または投影リソグラフィについては、フォトマスクパターンはフォトレジスト層へと投影される。レジストをフォトマスクを通して露光し現像すると、フォトマスクに対応するパターンで変化する。フォトレジスト画像を、一般的に、０．２６ノルマルテトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）のような水性ベースを用いて現像し、可溶性フォトレジストで濯ぐ。レジストを現像および除去するのに有用なその他の溶剤としては、ジメチルアセトアミドＮＭＰ、エタノール、ブタノールおよびＴＨＦが挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００７６】
露光鋳造層に、特定のパターンのフォトマスクを通して、イオン源を照射し、鋳造層の切断を行う。このやり方で、マスター鋳型を得、本明細書に記載したサイズおよび形状のフィブリルを有する装置を製造することができる。
【００７７】
ネガまたはポジレジスト材料は、２つの系統の光活性または放射線感応材料を含む。ネガレジストは、放射線露光後、あまり可溶性ではなくなるため、未露光領域を適切な溶剤または現像剤で処理することにより除去することができる。一方、ポジレジストは、露光に際して可溶性が増大し、溶剤または現像剤中で露光領域を除去することができる。画像形成および現像プロセスの後に残るレジストの領域を用いて、後のエッチングまたはその他画像転写工程のために下にある基材をマスクする。例えば、下にある基材またはベースがＳｉＯ２の場合には、バッファードふっ酸のようなエッチング液に構造を浸漬すると、現像工程中に剥き出しの領域においてＳｉＯ２の選択的エッチングがなされる。レジスト材料は、放射線応答に基づいてポジまたはネガと分類することができる（トンプソンら、マイクロリソグラフィ入門、アメリカプロ用参考図書、１４〜１５頁および１５５〜１５６頁（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｂｏｏｋ）、アメリカ化学協会、ワシントンＤＣ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ）１９９４年）。
【００７８】
これらに限られるものではないが、紫外線、Ｘ線、電子放射線、イオンビーム放射線、プラズマイオン化および中性原子機械加工のようなイオン化放射線を利用する光子放射線をはじめとするイオン化放射線を利用することにより切断される。具体的には、波長が２５４〜１２０ｎｍの深ＵＶ線、エキシマレーザー、特にＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザー（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２エキシマレーザー（１４６ｎｍ）、ＫｒＡｒエキシマレーザー（１３４ｎｍ）またはＡｒエキシマレーザー（１２１ｎｍ）、ｘ線または電子ビームが特に有用である。
【００７９】
続いて、フォトレジスト上の潜パターンをエッチングして、フォトレジストで保護されていない鋳造層のセクションを除去する。エッチングプロセスに続いて、レジストを、例えば、ストリッピング、加水分解、溶解または反応により除去する。本発明に有用な現像剤としては、例えば、０．１〜５％、好ましくは２〜３％のテトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＮ）のような水性アルカリ溶液が挙げられる。現像液は、１０秒〜３分、好ましくは３０秒〜２分間の浸漬、パドリングまたはスプレーのような従来の方法により適用してよい。
【００８０】
これらに限られるものではないが、接触フォトリソグラフィ、近接フォトリソグラフィ、投影フォトリソグラフィ、干渉フォトリソグラフィ、浸漬投影フォトリソグラフィ、浸漬干渉フォトリソグラフィ、サーマルタイプのナノインプリント、光学タイプ（ステップおよびフラッシュ）のナノインプリントおよびソフトリソグラフィをはじめとするパターン化システムに従って切断またはエッチングプロセスを行う様々なリソグラフィック方法が、ここで用いるのに好適である。
【００８１】
レジスト組成物は、スピンコーティング等により適用して、レジストフィルムを形成してから、６０℃〜２００℃で１０秒〜１０分間、好ましくは８０℃〜１５０℃で１／２〜５分間ホットプレート上でプリベークしてもよい。これとは対照的に、近接または投影リソグラフィでは、所望のパターンのパターニングマスクをレジストフィルムを覆うように載せて、マスクを通してフィルムを電子ビームまたは３００ｎｍ未満の波長を有する深ＵＶ線、エキシマレーザー光または約１〜２００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは約１０〜１００ｍＪ／ｃｍ２の線量のｘ線のような高エネルギー放射線を露光し、６０℃〜１５０℃で１０秒〜５分間、好ましくは８０℃〜１３０℃で１／２〜３分間ホットプレート上で後露光ベース（ＰＥＢ）する。最後に、ＴＭＡＨのような現像液を用いて現像してよい。
【００８２】
上述した鋳型層を切断することによりマスター鋳型を作製した後、装置を作製する材料に鋳型を適用する。このため、材料は、溶融、粘性または流動可能な条件といった鋳造可能な条件にある。材料を鋳型中で硬化し、鋳型を取り外して装置を得る。その中には、本明細書に記載したサイズおよび形状、寸法および特性を有するフィブリルが含まれている。本発明の装置を作製するのに必要なミクロンおよびサブミクロンレベルの精密公差を与える鋳型は、上述したフォトリソグラフィック方法を用いて入手可能である。
【００８３】
変形実施形態において、レジスト層は除去する必要はなく、レジスト層上に配置された画像から得られたレリーフパターンを鋳型として用いてよい。
【００８４】
本発明の装置は、衣服、鞄または靴のファスナーのようなあらゆる種類のシーリングまたはファスニング装置の形態で製造してよい。
【００８５】
以下の実施例は、本発明を説明するためのものであって、決してこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００８６】
実施例１
ブタサイト（Ｂｕｔａｃｉｔｅ）（登録商標）可塑化ポリビニルブチラールから作製された厚さ０．０３０インチのシートを幅１４０ｍｍ×長さ２００ｍｍの試料に切断する。フィブリルを長さ４０ｍｍの領域でナイフを用いて切断し、各フィブリルを幅１ｍｍ×長さ１４ｍｍとする。
【００８７】
長さ約２５ｍｍの初期の亀裂を図７の枠（ａ）に見られるように切断する。試料に、張力をかけて垂直に荷重を加えて、交差偏光子により白色光下で観察する。これによって、材料の光弾性による剪断歪みの領域が分かる。
【００８８】
予備亀裂の成長が図７の枠（ａ）において始まり、枠（ｂ）のフィブリル状領域に向かって進む。亀裂運動は、予測通り、枠（ａ）と（ｂ）の間で加速される。外的な荷重および亀裂の長さ、従って、亀裂先端応力強度因子が増えるためである。亀裂は、枠（ｃ）のフィブリル状領域により抑えられる。遠隔の変位が一方的に増えるにも係らず、フィブリル状領域を通って進むのは遅い。特に、枠（ｄ）および（ｅ）において、非荷重フィブリルがそのエネルギーを近傍の領域に容易に移さない−蓄えられた弾性エネルギーのその部分が明らかに失われていることに留意されたい。枠（ｆ）において、亀裂はフィブリル状領域の端部に達し、再び即座に動いていく。これは、亀裂の経路にフィブリル状領域を故意に導入すると、効率的に耐破壊性が増大するということを示している。
【００８９】
実施例２
実施例２には、実施例１のように作製したシートの使用が含まれる。図８（ａ）に示すストリップを加熱によりガラススライドに接着する。ストリップは、故意に作製されたフィブリルを備えた領域を有している。シートを張力をかけて引っ張り、力を測定する。同時に、顕微鏡により亀裂を画像化する。図８（ｂ）は、時間の関数としての亀裂の長さを示している。亀裂は、荷重および亀裂長さが増大するにつれて（実線）、フィブリルのない領域で加速する。フィブリル状領域に達すると、亀裂は停止してから、より緩慢に進んでいく。フィブリル状領域の端部では、亀裂は再び即時に進む。フィブリルの導入によって接着力が非常に増大することが分かる。
【００９０】
実施例３
異なる大きさの矩形レリーフパターンを含有する４つの別個の領域（５×５ｍｍ）を備えたフォトリソグラフィックマスターを製造した。各ルーフは、矩形断面を有しており、幅（２ａ）は５、１０、２０または５０ミクロンである。この構造は、幅の１９倍であり、その高さｈはフォトレジスト層の厚さにより決まり、この場合は３０ミクロンである。パターン内で、ルーフは距離２ａ＝２ｗにより分離されていた。
【００９１】
１０：１（ゴムベース：硬化体）の比率でスライガード（Ｓｙｌｇａｒｄ）１８４ポリジメチルシロキサンポリマーからスタンプを構築し、使用前に、５０℃の温度で４８時間硬化した。シリコーン混合物を、マスターに適用する前に、真空下で３０分間脱気した。硬化中、数百グラムの荷重をかけてマスター表面とガラス板の間のフルオロポリマーＯリングによりポリマーを閉じ込めた。このようにすると、優れた均一性のスタンプ厚さ（約５ｍｍ）が得られる。スタンプの各レリーフパターンにコルクボーラーにより慎重に芯を抜いて、直径約３．５ｍｍ、高さ５ｍｍの直円筒とした。
【００９２】
スタンプセグメントをガラススライドの逆の位置に配置し、倒立顕微鏡で眺めた。同軸照明により、ガラスと接触しているスタンプの領域が容易に観察される。試料よりもやや大きな第２のガラス片をその上に置いた。荷重計に取り付けられた８．３ｍｍの球状ガラスロッドにより荷重を加えた。ＬＶＤＴ（線形可変差動変圧器）により変位を観察した。ビデオレコーダ、そして間隔をあけて３メガピクセルのデジタルカメラにより得られた視覚情報による様々な歪み速度で荷重−変位曲線が得られた。別の実験で、スタンプの特徴のない領域に８．３ｍｍのガラスロッドを当接することにより（ガラス板を介在させずに）スタンプのモジュラスおよび応力弛緩挙動を求めた。
【００９３】
図９において、非湾曲状態で、ガラスと接触しているフィブリルは、光学顕微鏡において左の暗い領域（各バーは幅１０ミクロン）として目視される。湾曲後、湾曲フィブリルが接触面から離れて曲がって、線に沿ってのみ接触するにつれて、光学顕微鏡に右に示されるようにコントラストははるかに低くなる。
【００９４】
図９のグラフの線は、ファイバーの偏向のみを示した抽出力−偏向を示している。フィブリルが湾曲するまでのフィブリルの圧縮には大きな力が必要である。これとは対照的に、湾曲すると、粗い表面に沿うのに所望の特性である、フィブリル状マットのかなりの剛性力−偏向応答が得られる。従って、非荷重だと、フィブリルは、非湾曲されるまで、偏向による力の大きな変化は示さない。
【００９５】
実施例４
実施例３で作製したポリジメチルシロキサンスタンプの接触変形を行って、平らな対照例と比較してフィブリル状材料の接着力および有効モジュラスを調べた。凹部は直径８．１ｍｍのガラス球である。図１０（ａ）には、ｗ＝１０ミクロンの球により凹部を与えたフィブリル状スタンプの画像が含まれている。図１０（ｂ）には、高圧縮力の湾曲下にある中間領域の限界荷重をかけたフィブリルを示している。
【００９６】
モジュラスおよび接着力は、ジョンソン−ケンドール−ロバート（Ｊｏｈｎｓｏｎ−Ｋｅｎｄａｌｌ−Ｒｏｂｅｒｔｓ）理論［“ＪＫＲ試験”、Ｋ．Ｌ．ジョンソン、Ｋ．ケンドールおよびＡ．Ｄ．ロバート、表面エネルギーと弾性固体の接触（Ｋ．Ｌ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｋ．Ｋｅｎｄａｌｌ  ａｎｄ  Ａ．Ｄ．Ｒｏｂｅｒｔｓ，  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｃｏｎｔａｃｔ  ｏｆ  Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｓｏｌｉｄｓ）、Ｐｒｏｃ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄ．Ａ  １９７１年、３２４頁、３０１〜３１３頁に規定されたもの（全ての目的についてその一部として全体が組み込まれる）］を適用することにより得られる。図１１に示すように、モジュラス測定によれば、高アスペクト比フィブリルにより系統だった減少を示している。このように、材料は、粗い表面により容易に沿わせることができる。
【００９７】
実施例５
実施例３に記載したのと同じ材料から両方とも３０ミクロンの深さのスタンプを作製した。図１２（ａ）に、幅（２ａ）および間隔（２ｗ）が両方とも１０ミクロンの第１のスタンプを示す。３０ミクロンの長さ（Ｌ）で、第１のスタンプは横圧壊を受けず、さらに、横圧壊を受ける前に４７ミクロンを超える必要はない。
【００９８】
図１２（ｂ）に、幅（２ａ）および間隔（２ｗ）が両方とも５ミクロンの第２のスタンプを示す。３０ミクロンの長さ（Ｌ）で、第２のスタンプは大きな横圧壊を受け、さらに、１９．８ミクロンを超えた長さで横圧壊を受ける。横圧壊を減少または排除するには、適宜そのようなやり方で、寸法を鑑みて、フィブリルに間隔をあけるのが重要であることが分かる。上述した本発明の間隔の規定によって、横圧壊を減少または排除するのに必要な間隔が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の装置におけるフィブリルの側部立面図を示す。
【図２】湾曲状態にあるフィブリルを示す。
【図３】正規化応力対正規化変位のグラフである。
【図４】表面から剥されるストリップを示す。
【図５】ネガのフォトレジストに用いるレイアウトを示す。
【図６】ポジのフォトレジストに用いるレイアウトを示す。
【図７】実施例１を示す。
【図８】実施例２を示す。
【図９】実施例３を示す。
【図１０】実施例４を示す。
【図１１】実施例４を示す。
【図１２】実施例５を示す。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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