(57)【要約】本発明は、水及び油の接触混合物に曝露される屋外用衣類、屋内用衣類、及び商業用防護服、並びに水及び空気の混合物に曝露される水着及び冬用服などのテキスタイル製品及び衣料に関する。これらのテキスタイル製品の少なくとも一部は、１）高表面積、２）階層状パターン、３）接触混合物の親水性部分が高接触角を有し、接触混合物の疎水性部分が低接触角を有するような接触角、及び４）５度よりも大きいヒステリシス角のうちの少なくとも１つを備える表面を有する。本発明の疎水性／親水性接触混合物は、水及び  又は氷が油及び  又は空気と組み合わせて存在する表面であってよい。本発明のテキスタイル製品は、疎水性／親水性接触混合物を有する表面に対する耐滑り性を有する。
2018532897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性／親水性混合物を含む表面に対する付着を形成することができるマイクロ構造表面を備えるテキスタイル製品であって、前記付着は、せん断応力が垂直圧力を超えた場合に発生し、前記マイクロ構造表面は、階層状パターンを備える、テキスタイル製品。
【請求項２】
前記マイクロ構造表面の少なくとも一部分が、同じサイズの平滑平面の面積の少なくとも２倍の表面積を有する、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項３】
前記表面が、約１２０度よりも高い静的親水性接触角、及び約１２０度よりも低い疎水性接触角を有する、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項４】
前記マイクロ構造表面が、５度よりも大きいヒステリシス角を有する、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項５】
前記マイクロ構造表面が、１）同じサイズの平滑平面の面積の少なくとも２倍の表面積、２）階層状テクスチャ表面、３）約１２０度よりも高い静的親水性接触角、及び約１２０度よりも低い疎水性接触角、並びに４）５度よりも大きいヒステリシス角のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項６】
前記疎水性／親水性接触混合物が、油及び／又は空気、並びに水溶液及び／又は氷を含む、請求項５に記載のテキスタイル製品。
【請求項７】
前記階層状パターンが、０．５〜５ミクロンの寸法の第一の構造、５〜２５ミクロンの寸法の第二の構造、２５〜１０００ミクロンの寸法の第三の構造を備え、前記第一の構造は、前記第二の構造の上に重ね合わされ、前記第一及び第二の構造の組み合わせは、前記第三の構造上に重ね合わされる、請求項６に記載のテキスタイル製品。
【請求項８】
前記構造の幾何学的形状が、ａ）二次元正弦波形状、ｂ）円柱形状、及びｃ）フィン形状から選択される、請求項７に記載のテキスタイル製品。
【請求項９】
前記階層状パターンと前記疎水性／親水性接触混合物との間の界面が、Ｗｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ型界面である、請求項７に記載のテキスタイル製品。
【請求項１０】
テキスタイル基材上の前記表面テクスチャが、空気に曝露された水性液体との少なくとも１つの界面を作り出し、前記界面において、前記表面テクスチャの一部は、前記テキスタイルと前記界面との間に空気を捕捉し、前記表面テクスチャの他の少なくとも一部は、空気を捕捉せず、前記得られた界面は、少なくとも５度の接触ヒステリシス角を作り出す、請求項５に記載のテキスタイル製品。
【請求項１１】
テキスタイル基材上の前記表面テクスチャが、油と混合された水性液体との少なくとも１つの界面を作り出し、前記界面において、前記表面テクスチャの一部は、前記テキスタイルと前記界面との間に油を捕捉し、前記表面テクスチャの他の少なくとも一部は、油をはじき、前記得られた界面は、少なくとも５度の接触ヒステリシス角を作り出す、請求項５に記載のテキスタイル製品。
【請求項１２】
前記マイクロ構造表面が、疎水性／親水性混合物と界面を形成し、前記界面は、１）超疎水性、２）Ｗｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ、及び３）Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のテキスタイル製品。
【請求項１３】
前記マイクロ構造表面部分が、１）同じサイズの平滑平面の面積の少なくとも２倍の表面積、２）階層状テクスチャ表面、３）約１２０度よりも高い静的親水性接触角、及び約１２０度よりも低い疎水性接触角、並びに４）５度よりも大きいヒステリシス角のうちの少なくとも１つを有し、前記表面は、１）超疎水性、２）Ｗｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ、及び３）Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒのうちの少なくとも１つを特徴とする界面を形成する、請求項１に記載のテキスタイル製品。
【請求項１４】
前記テキスタイル製品が、手袋である、請求項１から１３のいずれか一項に記載のテキスタイル製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１５年１０月５日に出願された米国特許仮出願第６２／２３７，４６０号の利益を主張するものである。
【０００２】
本開示は、水及び油の接触混合物に曝露される屋外用衣類、屋内用衣類、医療用防護服、商業用防護服、並びに水及び空気の混合物に曝露される水着及び冬用服などのテキスタイル製品及び衣料を提供する。これらのテキスタイル製品の少なくとも一部は、１）高表面積、２）階層状パターン、３）接触混合物の親水性部分が高接触角を有し、接触混合物の疎水性部分が低接触角を有するような接触角、及び４）５度よりも大きいヒステリシス角のうちの少なくとも１つを備えるマイクロ構造表面を有する。
【背景技術】
【０００３】
本セクションは、主として確立された観察結果及び理論に充てられる一方で、本セクションに含まれる内容の一部は、解釈又は認識される用途に関して新規であり得るが、しかしながら、基本となる理論は公知である。したがって、本発明者らは、本セクションで開示される発想が先行技術を構成すること、及び先行技術の異なる状況間で成される繋がりの一部が本発明を構成し得ることを意図するものではない。
【０００４】
気体環境中での固体テクスチャ表面の水との相互作用は、Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒモデルで表される。このモデルでは、空気が、テクスチャ表面のマイクロ溝に捕捉され、水滴が、空気及びマイクロ突起の上部を含む複合表面上に存在する。複数のスケールのテクスチャ間でのフラクタル次元の重要性は充分に認識されており、多くの手法が、このフラクタル寄与に、すなわち、異なるスケールのテクスチャ間の大小関係に基づいて行われてきた。しかし、用いられる材料（有機又は無機）、及び表面テクスチャの幾何学的構造（粒子、ロッドアレイ、又はポア）に関わらず、いわゆる超疎水性表面を得るには、低表面エネルギーと組み合わせて複数のスケールのテクスチャが必要とされてきた。
【０００５】
超疎水性は、平滑であるが強疎水性である材料で実現可能である接触角よりも大きい水との接触角を示す材料として様々に報告されている。疎水性表面は、水をはじく。表面の疎水性は、例えば、表面上の水滴の接触角を特定することによって測定され得る。接触角は、静的状態又は動的状態で測定され得る。動的接触角測定は、水滴などの付着性種に関して、前進接触角又は後退接触角を特定することを含み得る。前進接触角と後退接触角との差が小さい（すなわち、低接触角ヒステリシス）疎水性表面は、面内移動に対する抵抗が低い表面という結果となる（低付着性）。水は、高接触角ヒステリシスの表面上よりも、低接触角ヒステリシスの表面上の方がより容易に移動可能であり、したがって、接触角ヒステリシスの大きさを、物質の移動に要するエネルギーの量と同等であると見なすことができる。
【０００６】
表面テクスチャの研究における自然からの古典的な動機付けは、ハスの葉であり、これは、水との高い接触角及び低い接触角ヒステリシスを有し、強力なセルフクリーニング性を示す凸状の細胞乳頭突起とランダムに配向した疎水性ワックス細管との階層構造によって、超疎水性である。
【０００７】
これほどは知られていない自然からの動機付けは、凸状の細胞乳頭突起と、その周囲に配列され、軸方向に向けて添えられた畝状部分（ridges）との階層構造を有する赤バラ花弁であり、これは、中程度の接触角及び高い接触角差を有する。接触角は、テクスチャ表
面と直接接触している水の量の尺度であり、一方接触角ヒステリシスは、表面上を水が移動可能な度合いの尺度である。
【０００８】
これらの状態に対する各々の進化上の動機付けは、非常に異なっている。ハスの葉、及び植物の葉全般の場合、水との最小限の接触及び高い水の移動度により、水が粒子状汚染物へ優先的に付着する結果となり、汚染物は、水が流れ落ちる際に葉から取り除かれる。これは、表面汚染物による光吸収量を減少させ、光合成効率を高めるように作用する。バラの花弁、及び植物の花弁全般の場合、ほとんどの花粉媒介者は、昆虫が溺れることなく容易にアクセスできる高い張力の水源に引き寄せられる。したがって、高い接触角と高い接触角ヒステリシスとの組み合わせは、進化上の刺激が植物の生殖作用である場合に好ましく、高い接触角と低い接触角ヒステリシスとの組み合わせは、進化上の刺激が代謝及び成長である場合に好ましい。
【０００９】
単一のテクスチャスケールについて少し考えると、水は、テクスチャ表面に置かれた場合、テクスチャのピーク部に留まるか、又は谷部に吸われるかのいずれかであり得る。前者は、Ｃａｓｓｉｅ状態と称され、後者は、Ｗｅｎｚｅｌ状態と称される。Ｗｅｎｚｅｌ状態が優位である場合、表面粗さが増加するに従って、接触角及び接触角ヒステリシスの両方が増加する。しかし、粗さ因子が臨界レベルを超えると、接触角は増加を続けるが、ヒステリシスは、減少し始める。この時点で、表面と水滴との間の界面における疎水性成分（この場合は空気）の量が増加することに起因して、優位な濡れ挙動が変化する。
【００１０】
複数のテクスチャスケールが用いられる場合、Ｗｅｎｚｅｌ状態もあればＣａｓｓｉｅ状態もあるという状態になり得る。これら２つの状態のうち、Ｗｅｎｚｅｌ状態の方が、接触角が低く、接触角ヒステリシスが高く、移動度が低い。混合Ｗｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ状態では、高い接触角と高い接触角ヒステリシスを有することが可能である。しかし、相互作用を起こす疎水性及び親水性成分に対するテクスチャ固体の疎水性が、非常に重要である。
【００１１】
水は、帯電している他のいずれの物質に対しても引き寄せられる双極構造を有する。分子上の特定の位置に局在化された過剰電荷を有する分子では、その分子は親水性となる。ポリマーの場合、電荷が会合し得るものであり、バルク物質として、巨視的な電荷を有する。そのような巨視的な集合状態では、そのような材料は、強い親水性である。そして、それらの巨視的電荷の位置が表面テクスチャと関連する場合、物質は、超親水性となる。
【００１２】
超親水性の用語は、文献において様々な意味を有するが、多くの場合、単に、同じ物質の平坦表面と比較して、物質をより親水性にすること、又は接触角を低下させることを意味する。ここでは、それは、特定のいずれかの水分子がポリマー表面上で短い滞留時間を有し得る場合であっても、水が常に基材表面と結合するように、表面電荷及び表面エネルギーが強化されることを意味する。このことは、本発明のテキスタイルの付着性表面が、汚染細片から保護されること、及びさらには、表面からの水分子の確率的な付着／脱着によるセルフクリーニング性であることの両方において、商業的利点を有する。
【００１３】
植物の世界では、ほとんどのテクスチャ表面は、疎水性である基材上に存在する。しかし、水が疎水性流体に置き換わると、Ｃａｓｓｉｅ状態は容易にＷｅｎｚｅｌ状態へと変換され得る。これは、常に当てはまるわけではなく、疎水性物質の蒸気圧及び粘度、並びに表面テクスチャ中に捕捉された空気がいかに素早く放散され得るかに依存する。
【００１４】
疎水性コーティング及び表面を実現するために、以下の様な様々な試みが行われてきた。米国特許第６，９９４，０４５号には、非常に粘度の低い気体潤滑剤のための基材として作用する超疎水性コーティングについて記載されており、これは、階層状フラクタル構
造表面を有し、第一階層レベルの形態は、コーティング基材に位置し、各連続する階層レベルの形態は、その前の階層レベルの表面上に位置し、個々の高い方の階層レベルの形態は、低い方の階層レベルの形態を繰り返している。米国特許第７，４１９，６１５号には、疎水性材料を可溶性粒子と混合して混合物を形成することによって、超疎水性材料を形成する方法が開示されている。米国特許第７，８８７，７３６号には、大面積にわたる超疎水性ポリマーの大量生産が経済的に実施可能となるように、テンプレートを用いて繰り返しインプリントされた超疎水性表面が開示されている。米国特許出願公開第２００３０１４７９３２号には、防汚性を有するセルフクリーニング又はハス効果表面が開示されている。米国特許出願公開第２００６００２９８０８号には、水に１週間浸漬された後でも超疎水性を維持することができるコーティングが開示されている。米国特許出願公開第２００８００１５２９８号には、超疎水性コーティング組成物が開示されている。米国特許出願公開第２００８０２４１５１２号には、超親水性表面特性、又は超疎水性表面特性、又はそのような特性の組み合わせを任意の表面の様々な場所に提供するために材料の層を堆積させる方法が開示されている。米国特許出願公開第２００９００１１２２２号には、様々なシステム用途のための超疎水性保護コーティングとしてハス効果材料を適用する方法、さらにはハス効果コーティングを製造／作製する方法が開示されている。米国特許出願公開第２００９００７６４３０号には、通気性を有し得る材料を含み、第一の表面、及び第一の表面に接着された複数の超疎水性粒子を有する包帯が開示されている。この材料は、第一の表面の反対側に親水性である第二の表面を有し得る。米国特許出願公開第２００９０２２７１６４号には、不織材料がテクスチャ及びナノ範囲のスポンジ状メッシュ構造でコーティングされる超疎水性コーティングが開示されている。米国特許出願公開第２０１００１１２２８６号には、人工的に構造化された超疎水性表面上の液滴状態の制御及び切り替えが開示されている。米国特許出願公開第２０１０００２１６９２号には、マルチスケール（階層状）超疎水性表面の製造方法が提供され、開示されている。この方法は、ポリマー表面を、フラクタル状又は疑似フラクタル状に３つのサイズスケールでテクスチャ化することを含み、最も低いスケールがナノスケールであり、最も高いスケールがマイクロスケールである。米国特許出願公開第２０１０００２８６０４号には、基材及び基材の少なくとも１つの表面上に堆積された階層状表面構造を備える超疎水性構造が開示されており、階層状表面構造は、基材の少なくとも１つの表面上に間隔を空けた幾何学的パターンで配置された複数のマイクロ凹凸部を備えるマイクロ構造を有する。米国特許出願公開第２０１１００７７１７２号には、材料の局所的堆積の方法が開示されており、盛り上がった表面構造を備える超疎水性基材を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記を考慮して、疎水性／親水性混合物を有する表面に曝露された場合にＣａｓｓｉｅ状態及びＷｅｎｚｅｌ状態を作り出すテクスチャを備える付着性テキスタイル材料が求められている。そのようなテキスタイル材料は、衣類に、特に、手術用手袋などの医療の状況で用いられる衣類に特に有用である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、医療用服、特に手術用手袋又は防護用手袋を含む、氷、若しくは油及び水の混合物と接触する衣類などのテキスタイル製品又は衣料に関する。浴槽内面を被覆する滑り止め表面、又は濡れた皮膚と接触する浴室床表面などの濡れた皮膚及びセッケン溶液に曝露される屋内用布地。油水混合物と接触する工業用手袋、モーター油などの潤滑剤と混合された氷又は水と接触する履物などの屋外用布地又は表面。本発明の付着性テキスタイルは、滑り止め表面であり、同じ寸法の平滑表面と比較して高い表面積を有することを特徴とし得る。
【００１７】
相互作用のスケールは、本発明の付着性テキスタイルの表面テクスチャによって定めら
れ、典型的には階層状であって、少なくとも２つの空間スケールを特徴とし、１つのスケールは、マイクロメートル（ミクロン）のオーダー、別のスケールは、数百ミクロンのオーダーである。表面テクスチャは、前進接触角と後退接触角との差（接触角ヒステリシス）が大きいことによって１つの状態を、又は別の選択肢として、接触角ヒステリシスが小さいことによって別の状態を誘発し得る。目的の状態は、それぞれ、Ｗｅｎｚｅｌ状態及びＣａｓｓｉｅ状態として知られる。階層状の空間スケールの各々は、多数の空間的スケールでの組み合わせが可能であるように、Ｗｅｎｚｅｌ状態及びＣａｓｓｉｅ状態を別々に誘発し得る。
【００１８】
これらの状態は、テクスチャ表面界面に存在する混合物の疎水性成分と親水性成分との間の現象である。Ｃａｓｓｉｅ状態では、付着性テキスタイルは、疎水性細片の付着に対して耐性を有し、例えば、油水混合物中の油である。Ｗｅｎｚｅｌ状態では、インプラントは、親水性表面に対して可逆的に付着性であり、例えば、濡れた表面又は氷の表面である。１つのテクスチャスケールがＷｅｎｚｅｌであり他方がＣａｓｓｉｅである混成Ｃａｓｓｉｅ−Ｗｅｎｚｅｌ状態では、付着性テキスタイルは、濡れた表面に配置され、及び油などの疎水性汚染物に対して耐性を有するという両方であり得る。気体環境中での固体テクスチャ表面と水との相互作用は、Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒモデルで表される。このモデルでは、空気が、テクスチャ表面のマイクロ溝に捕捉され、水滴が、空気及びマイクロ突起の上部を含む複合表面上に存在する。
【００１９】
複数のスケールのテクスチャ間でのフラクタル次元の重要性は充分に認識されており、多くの手法が、このフラクタル寄与に、すなわち、異なるスケールのテクスチャ間の大小関係に基づいて行われてきた。しかし、用いられる材料（有機又は無機）、及び表面テクスチャの幾何学的構造（粒子、ロッドアレイ、又はポア）に関わらず、いわゆる超疎水性表面を得るには、低表面エネルギーと組み合わせて複数のスケールのテクスチャが必要とされてきた。
【００２０】
超疎水性は、平滑であるが強疎水性である材料で実現可能である接触角よりも大きい水との接触角を示す材料として様々に報告されている。超疎水性物質における最小接触角についての一般的な共通認識は、１５０度であり、したがって、この文脈において、本発明の実施形態のほとんどは、厳密には超疎水性ではないが、この選択肢は除外されない。その理由は、Ｗｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ状態が、非テクスチャ表面とＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ界面を形成する表面との間のその疎水性にあるからである。本発明のテキスタイルの付着性を最適化するにあたって、超疎水性は、数ある興味深いテクスチャ制御機構の１つの態様に過ぎず、この文脈では、接触角は、接触角ヒステリシスほど重要ではない。
【００２１】
高表面積は、複数の構造を順々に重なる状態に重ね合わせることによって実現される。これらの複数の構造の寸法が充分に異なる場合、これらの構造の重なりは、階層状構造又はパターンと称される。本発明において有用である表面のサブセットは、超疎水性であることを特徴とする。超疎水性表面とは、水滴の接触角が１２０度超となる任意の表面のことである。疎水性／親水性接触混合物とは、第一の成分の固体、液体、若しくは気体が、第二の成分の固体、液体、若しくは気体よりも親水性である液体／固体混合物、又は液体／気体混合物のことである。
【００２２】
本発明者らは、驚くべきことに、本発明のマイクロ構造表面が、疎水性／親水性接触混合物を含む表面と付着性の相互作用を起こすことを見出した。これらの表面は、非常に様々な滑りやすい表面、ぬるぬるした表面、又はそうでなければすべすべした表面と滑り止め接触面を作り出す。
【００２３】
特に、本発明は、その表面の少なくとも一部分が、超疎水性を有する薄く付着性が良好
で、多孔性又は非多孔性であるコーティングによってコーティングされたテキスタイルに関する。平滑で平らな表面で測定した静的水接触角値は、約１２０度よりも高く、好ましくは１３０度よりも高く、より好ましくは１５０度よりも高い。
【００２４】
例えば、この方法で処理されたテキスタイルは、その疎水性を著しく改善させた。それらは、例えば、撥水性、汚れ／泥固着防止性、表面への蓄積の低減、又は水蒸気／空気透過性に対する非有害性という点での改善を提供し得る。加えて、本発明の表面は、それが疎水性／親水性接触混合物を含むＷｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ界面を確立するという点で多くの超疎水性表面と異なっている。接触混合物の疎水性成分は、表面に引き付けられる一方で、接触混合物の親水性成分は、はじかれる。その結果、せん断応力下、接触している２つの表面は、前進端部と後退端部との接触角の差に起因して、相対的な動きに抵抗する。この前進接触角と後退接触角との差は、滑りが発生する前に乗り越えなければならないエネルギー差を表す。
【００２５】
本発明において対象となるテキスタイル基材は、ウェブ、テープ、フィルム、皮革又は毛皮などの動物の皮、織層及び不織層の形態である広範な材料を含んでよく；それらは、多孔性又は非多孔性、剛性又は可撓性であってよく、ポリマー、天然若しくは合成繊維、皮革、生分解性材料、又は屋外用途のためのテキスタイル若しくはテキスタイルを備える製品の作製に用いられる従来のいずれかの材料から作られていてよい。１つの実施形態では、医療用又は手術用手袋が、有利には、本明細書で述べるマイクロ構造表面テクスチャを備えている。
【００２６】
有機合成樹脂が選択される場合、そのような基材材料は、ポリエチレン、ポリアクリル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリフルオロカーボン、ポリエステル、シリコーンゴム、炭化水素ゴム、ポリカーボネート、及び他の合成ポリマーから作製されてよい。特に好ましいポリマー基材は、例えば不織テキスタイル基材の製造に用いられる場合のポリエチレン又はポリプロピレンである。これらのテキスタイルに、本発明の階層状パターンによる型押しが可能である溶媒キャスト、重合、又は溶融キャストされたポリマーの薄層が接着される。
【００２７】
別の選択肢として、より従来からの薄膜コーティングプロセス、及びそれに続く高エネルギー表面硬化が用いられてもよい。この方法では、耐久性のある薄い撥水性コーティングをテキスタイル基材上に作製するための高速真空コーティングプロセスが、形成の過程で階層状パターンによる型押しが可能であるプロセスである。
【００２８】
パターンの転写プロセスは、真空チャンバー中の回転ドラムなどの動かすことのできる支持体を含んでよい。支持体の表面は、チャンバー中に置かれて蒸発された材料の凝縮が可能となるのに充分な温度に維持される。この材料は、比較的低分子量の硬化性モノマーである。モノマーの蒸気は、フラッシュ蒸発器を用いて作り出される。所望される量の硬化性モノマーが、加熱されたフラッシュ蒸発器システムに計量供給され、そこで材料が蒸発される。それは次に、例えばその固有の圧力によって、回転ドラム上の置かれたテキスタイル基材へ運ばれ、テキスタイル基材の表面上で凝縮される。同時に、ドラムは、階層状パターンを有する隣接するドラムに押し付けられる。この方法によると、テキスタイル基材は、次に、電子ビーム、ＵＶ光放射線を発するエネルギー源、又は電磁場への曝露などの硬化手段へと運ばれる。別の選択肢として、硬化性モノマーは、プラズマを通すことによってラジカルに変換されてもよい。階層状パターンが転写される前、最中、又は後に硬化手段によってモノマーが硬化されると、１２０度超の静的水接触角を有するコーティングが、テキスタイル基材上に提供される。階層状パターンは、階層状パターンと疎水性／親水性接触混合物との間にＷｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ界面を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、付着性テキスタイルに有用であるマイクロ構造表面の実施形態を示す。
【図２】図２は、付着性テキスタイルに有用である表面の実施形態の画像である。
【図３】図３は、反転したパターンを有するマイクロ構造表面の実施形態の画像である。
【図４Ａ】図４Ａ〜図４Ｄは、基材４１０全体にわたって別の選択肢としての湾曲表面テクスチャフィーチャを提供する様々な正弦波形パターンを有する一連の基材４１０を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの続き。
【図４Ｃ】図４Ｂの続き。
【図４Ｄ】図４Ｃの続き。
【図５】図５は、基材の表面に第二セットのフィーチャが配置されている本開示に従う基材上のマイクロ構造表面の実施形態の側面図を示す。
【図６】図６は、本開示に従う薄膜基材上のマイクロ構造表面の別の実施形態の側面図を示す。
【図７】図７は、第四セットのマイクロフィーチャを有するマイクロ構造表面の透視図を示す。
【図８】図８は、第四セットのマイクロフィーチャを有するマイクロ構造表面の模式的上面図を示す。
【図９】図９は、本発明のマイクロテクスチャ疎水性／親水性表面を有する衣類、特に手袋を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の原理の理解を促す目的で、図面に例示される実施形態をここで参照し、具体的な用語を用いてそれを記載する。しかし、それによって本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明が関連する技術分野の当業者であれば通常思い付くような例示される装置の変更及びさらなる改変、並びにそこで例示される本発明の原理のさらなる適用が考慮されることは理解される。本発明の少なくとも１つの実施形態が、記載され、示されるものであり、本出願は、本発明の他の実施形態も示し、及び／又は記載し得る。特に断りのない限り、「本発明」への言及はいずれも、発明のファミリーの実施形態への言及であり、すべての実施形態に含まれなければならない装置、プロセス、又は組成物を含む単一の実施形態はないことは理解される。
【００３１】
本発明は、疎水性成分を含む水性環境に曝露された場合、Ｃａｓｓｉｅ状態及びＷｅｎｚｅｌ状態をまず作り出すテクスチャを備える表面を有するテキスタイルに関する。疎水性成分は、油などの液体、又は周囲空気などの気体であってもよい。これらの状態は、疎水性／親水性混合物を含む界面の結果として発生する。本発明者らは、疎水性液体／親水性液体混合物が、水／空気混合物に対して発現する典型的なＷｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ状態に類似の界面を作り出すことを見出した。この改変Ｗｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ状態では、従来の気相に類似の捕捉相は、疎水性液相である。
【００３２】
ここで図１を参照すると、一般的に、本発明の付着性テキスタイル１００における表面は、基材１０８の少なくとも１つの表面上に幾何学的パターンで配置された複数の凸部及び凹部を有する大スケール構造、並びに大スケールレベル構造１０８の少なくとも１つの表面上に配置された凸部１１２を有する中スケール構造１１０を備える階層状表面１０６を有する。小スケール構造１１４も、同様に、中スケール構造１１０上に配置された凸部１１６及び凹部１１８を備える。大スケール凸部１０８は、疎水性／親水性接触混合物の親水性成分が隣接する凸部１０８間の大スケール凹部に接触しないように、充分に高くされるべきである。図１の実施形態では、大スケール凸部１０８は、約２５から約１０００ミクロンの高さＨ、及び約２５から約２０００ミクロンの直径Ｄを有してよく、凸部１０４で覆われた基材１０８の表面領域の割合は、約０．１から約１．０の範囲であってよい
。中スケール凸部１１０は、５から約２５ミクロンの高さ１２０、及び５から約５０ミクロンの直径１２２を有してよく、凸部１１０で覆われた基材１０８の表面領域の割合は、約０．１から約０．９の範囲であってよい。小スケール構造１１２は、主として中スケール構造１１０上に配置されてよい。
【００３３】
階層状構造の配置は、幾何学的であってよく、一般的には、数式で表すことができる。別の選択肢として、階層状構造は、ランダムに、場合によってはピッチを変動させて配置されてよく、自然の構造ではこれがより典型的である。階層状構造の配置は、一般的には、フラクタル次元によって表すことができる。フラクタル次元は、構造の集合が、その構造を多数の空間的スケールで調べた場合、どれだけ完全に空間を、本発明の場合は平面を満たしているように見えるかを示す統計的な量である。統計的な性質であるフラクタル次元を指定することは、階層状構造が数式によって良好に定められることを必ずしも示してはいない。一般的に、特定のスケール内での構造のランダムな配置は、表面上のすべての点で構造が数学的に記載される配置よりも高いフラクタル次元を有する。したがって、ランダム構造は、本発明の付着性表面が自然の表面と相互作用する場合に有用性が高い態様において、利点を有し得る。特定の空間的スケール内でのより高いフラクタル次元は、基材に複数のピッチ配置を適用することによって実現され得る。凸部及び凹部は、局所的なピッチに関連して局所的なスケールとされ得る。したがって、ピッチは、あるスケール構造内で変動してよい。より高いフラクタル次元構造の実用的な実現では、ピッチの変動は、数式によって表すことが可能であり得るものであり、例えば、ピッチの正弦波変動であり、これは、自然表面の模倣に有用である。
【００３４】
一般的に、構造は、端部の尖った又は丸みを帯びた構造として表され得るが、この特徴は、典型的には、フラクタル次元では捕らえられない。上記の記述的パラメータでは扱われない別の構造の態様は、構造間の連結の度合いである。連結とは、凸部又は凹部などの構造が、ピッチよりも大きい空間的広がりを有することを意味する。例えば、凸部を取り囲む谷部は、別の凸部を取り囲む別の谷部と接続されていてよく、したがって、凹部は、連結しているとされ、一方凸部は連結していないとされる。連結は、１から約１０００の範囲であってよく、より詳細には、連結は、基材の表面全体にわたって広がっていてもよい。
【００３５】
これらの構造は、本発明の付着性テキスタイルが疎水性／親水性接触混合物と接触する場合に、多数のスケールでＷｅｎｚｅｌ状態及びＣａｓｓｉｅ状態を作り出す目的で構築される。Ｗｅｎｚｅｌ状態への移行が、表面の面内に角の尖ったフィーチャを用いることによって阻害され得ることは、本技術分野において公知である。しかし、バラの花弁などの自然の構造中に角の尖った構造が存在することはそれほど一般的ではない。自然の構造は、丸みを帯びた表面フィーチャ、特に、アールが付けられた又は面取りされた角（radiused or filleted corners）を有する傾向にある。自然では、Ｗｅｎｚｅｌ状態への変換に対する抵抗は、尖った端部ではなく、インボリュートな（involute）丸みを帯びた構造を作り出すことを含むものと思われる。インボリュートとは、基材表面に対して直角ではない線で配向された凹みを意味する。そのような構造は、エッチング又はキャスティングの方法によって作り出すことは困難であるが、構造の折り曲げを伴うエンボス法によって容易に作り出すことができる。同様に、Ｗｅｎｚｅｌ状態は、直線による連結とは対照的に、構造間の曲線による連結の使用によって阻害され得る。ほとんどの場合、より高い疎水性は、Ｗｅｎｚｅｌ遷移への傾向がより低いことと等しい。
【００３６】
表面の疎水性は、凹部の周りに外側の角部分（exterior corners）を配置することによって高められる。ある実施形態では、これは、凹部の内側に突出し、そこで繋がっている追加の対の隣接する凹部壁を作り出すことによって実現される。ある実施形態では、これは、第一の階層の凹部の規則的なアレイを設計することによって実現される（例：三角形
、四角形、五角形、又は六角形の形状、規則的又は不規則的；さらには、直線セグメントによって概略的に定められる多角形の形状）。サイズがより小さく異なる階層オーダーである第二のフィーチャが、次に、第一のパターンの凹部壁上に重ね合わされる。そのような構造を作り出す際に用いられる方法は、まず、大スケールの構造をエンボスし、次に追加のより小さいスケールの構造を二次的にエンボスすることを含んでよく、好ましくは、より大きいスケールの構造上により小さいスケールの構造がエンボスされる。
【００３７】
本発明の不織付着性テキスタイルの製造方法は、リソグラフィ、キャスティング、押出し／エンボス加工、及びテクスチャを表面に転写させるための複数の方法のいずれかを含む。好ましい方法は、エンボス加工であり、この場合、ポリマー物質が、溶融状態まで加熱され、少なくとも一方が所望されるエンボス構造のネガイメージを有する二重ローラーに通される。小スケールのテクスチャが、平面シート上にエンボスされる。このエンボス平面シートは、柔軟であるが流体ではない状態まで加熱され、反転イメージを型押しする中スケールのテクスチャを有する二重ローラーを通される。このプロセスが、複数回繰り返されてもよい。中スケールのテクスチャは、小スケールのテクスチャよりも大きく、したがって、中スケールテクスチャの型押しは、小スケールのテクスチャを折り曲げ、それによって、リソグラフィ又はキャスティングの方法では通常は成し得ないインボリュートな構造が可能となる。そのような階層状マイクロ構造表面を形成するための方法は、その全内容が参照により本明細書に援用される米国特許出願第１４／８０２，６３２号に記載されている。
【００３８】
本発明の付着性テキスタイルは、テクスチャ間に、第一に表面洗浄を、第二に表面付着性を促進するための液体の流れ及び透過を可能とする最小限の間隔を維持し、並びに材料強度が過剰となる臨界レベル未満にすべてのフィーチャの高さ対幅のアスペクト比を維持することによって得られる最小構造強度を維持しながら、大表面積を得る方法で集合された３レベル以上のテクスチャを有する。
【００３９】
図２を参照すると、全体として２１０と称される基材を備える本発明に従うテキスタイル表面上のテクスチャ配置の第一の実施形態が示される。例示される実施形態において、基材２１０は、基材２１０の少なくとも一部分の全体にわたって連続する湾曲表面を作り出す一連の丸みを帯びたピーク部及び谷部を含む正弦波形を有する。基材１０の正弦波形は、全体として２１２と称される第一セットの大スケールのフィーチャを定める。図２において、基材２１０は、表面から上向きに突き出しているピーク部２１５を形成する一連の丸みを帯びたコブ状部分に注目し、ピーク部２１５間に配置された谷部２１７を伴って構築及び配置されている。
【００４０】
図３に示される第二の実施形態では、反転した配置が示され、この場合、基材３１０は、優位なフィーチャとして基材１０の内側へ伸びる谷部３１７を形成する一連の丸みを帯びた窪みに注目し、谷部３１７間に配置されたピーク部３１５を伴って構築及び配置されている。両方の実施形態において、基材３１０の表面は、正弦波形パターン領域全体にわたって連続的に湾曲している。
【００４１】
本発明によると、本明細書で用いられる場合の正弦波形の用語は、サイン、コサイン、タンジェントの三角関数、又は指数関数及びべき級数関数が組み込まれた数式によって表される丸みを帯びた非平坦湾曲部の反復振動を有する表面を意味する。これらの数式は、正弦波形テクスチャフィーチャを有するポリマー又は金属表面を作り出すためのラピッドプロトタイピング、切削加工、放電加工、又は類似の技術を用いてテクスチャ表面を作り出すためのコンピュータ支援設計、及びコンピュータ支援製造ソフトウェアに用いられる。数式を用いることの利点は、数多くの丸みを帯びた非平坦フィーチャを、コンピュータ支援設計、及びコンピュータ支援製造ソフトウェアで迅速に作り出すことができることで
ある。この種類のテクスチャフィーチャを、リソグラフィ技術を用いて作り出すことはできない。
【００４２】
図４Ａ〜４Ｄを参照すると、基材４１０全体にわたって別の選択肢としての湾曲表面テクスチャフィーチャを提供する様々な正弦波形パターンを有する一連の基材４１０が示される。これらの実施形態は、基材４１０の実施形態の例としての例示を単に目的とするものであり、本発明、及び本明細書で用いられる場合の正弦波形の用語を限定するものではない。
【００４３】
本発明によると、第一セットのテクスチャフィーチャ４１２は、約１００ミクロンから約１０００ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。より具体的には、本明細書において以下に詳細に記載されるように、好ましい実施形態では、正弦波形は、第一セットのテクスチャフィーチャ１２が、７５０ミクロンの丸みを帯びた正弦波形の窪み、７５０ミクロンのピッチ、及び約２４０から５００ミクロンの深さを有するように配置される。基材のこの配置は、疎水性／親水性接触混合物との付着性Ｗｅｎｚｅｌ−Ｃａｓｓｉｅ状態を促進することを意図している。
【００４４】
図５８を参照すると、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４が、基材５１０の表面に配置される。１つの実施形態では、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４は、それぞれ、基材５１０の第一セットのテクスチャフィーチャ５１２上に成形される。本明細書において以下に詳細に記載されるように、好ましい実施形態では、基材５１０は、圧縮成形されたポリマー材料であり、この場合、第一及び第二セットのテクスチャフィーチャ５１２、５１４は、単一の成形工程の過程で、基材５１０上に形成される。第一及び第二セットのテクスチャフィーチャ５１２、５１４は、協同的に表面積を増加させ、基材５１０の付着性、摩擦、親水性、及び疎水性のうちの少なくとも１つに影響を与える。
【００４５】
好ましくは、基材５１０を形成する圧縮成形ポリマー材料は、耐環境性ポリマーである。１つの実施形態では、基材５１０は、ポリエチレンナイロンコポリマーを含む。例示される実施形態では、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４は、マイクロ構造突起、及びマイクロ構造窪み、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される。図３の例示される実施形態では、第二セットのテクスチャフィーチャ３１４は、基材３１０の中へ下向きに伸びるマイクロ構造窪みを備える。
【００４６】
さらに、図５〜８では、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４、６１４、７１４、及び８１４は、それぞれ、基材５１０、６１０、７１０、及び８１０から上向きに伸びるマイクロ構造突起を備える。好ましくは、図５〜８の例示される実施形態では、前記第二セットのテクスチャフィーチャ５１４、６１４、７１４、８１４のマイクロ構造突起は、一般的に、円柱形状のピラー（pillar）を備える。
【００４７】
好ましくは、図３の例示される実施形態では、第二セットのテクスチャフィーチャ３１４のマイクロ構造窪みは、一般的に、円柱形状のリセス（recess）を備える。図５を参照すると、基材５１０が薄膜基材であり、実施可能である逆向きの上表面及び下表面を有する１つの実施形態では、基材５１０の上表面５２１上に配置された第一セットのテクスチャフィーチャ５１２は、基材５１０の下表面５２３上に相補的形状を形成し、それによって、上表面５２１上の丸みを帯びたピーク部が、下表面５２３上の丸みを帯びた谷部を形成し、上表面５２１上の丸みを帯びた谷部が、下表面５２３上の丸みを帯びたピーク部を形成する。
【００４８】
再度図５を参照すると、基材５１０が薄膜基材であり、実施可能である逆向きの上表面及び下表面を有する実施形態では、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４は、基材５
１０の上表面５２１及び下表面５２３のうちの一方の上に一連のマイクロ構造突起を含み、そしてそれは、前記上表面及び前記下表面５２１、５２３のうちの他方の上に一連の相補的マイクロ構造窪みを定める。同様に、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４が、上表面５２１から基材５１０を通って下向きに突き出るマイクロ構造窪みを備える実施形態では、それらは、逆側の下表面上に相補的マイクロ構造突起を形成する。
【００４９】
図２及び５を参照すると、例示される実施形態では、第二セットのテクスチャフィーチャ２１４、５１４は、個々のマイクロ構造における任意の点で、それぞれ、基材２１０及び５１０の正弦波形の曲線に対して垂直である軸線に沿って伸びるテクスチャフィーチャの少なくとも一部分を含む。この方法では、第二セットのテクスチャフィーチャ２１４、５１４は、第一セットのテクスチャフィーチャ２１２、５１２の湾曲部に沿う。
【００５０】
本発明によると、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４は、約１０ミクロンから約１００ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。さらに、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４は、好ましくは、構造的強度を維持しながら、第二セットのテクスチャフィーチャ２１４を成す個々のマイクロ構造間の液体の流れ及び透過を可能とするために、５未満の高さ対幅アスペクト比、及び１ミクロンの前記第二セットのテクスチャフィーチャの各テクスチャフィーチャ間の最小間隔を有する。
【００５１】
再度図５〜８を参照すると、第三セットのテクスチャフィーチャ５２０、６２０、７２０、８２０も、それぞれ、基材５１０、６１０、７１０、８１０上に配置されてよい。好ましくは、第三セットのテクスチャフィーチャ５２０、６１２０、７２０、８２０は、マイクロ構造突起、及びマイクロ構造窪み、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される。１つの実施形態では、第三セットのテクスチャフィーチャのマイクロ構造突起は、一般的に、円柱形状のピラーを備える。
【００５２】
再度図３を参照すると、１つの実施形態では、第三セットのテクスチャフィーチャ３２０のマイクロ構造窪みは、一般的に、円柱形状のリセスを備える。好ましくは、第三セットのテクスチャフィーチャ３２０は、第一及び第二セットのテクスチャフィーチャ３１２、３１４と同時に圧縮成形される。さらなる好ましい実施形態では、第三セットのテクスチャフィーチャ３２０は、構造的強度を維持しながら、前記第三セットのテクスチャフィーチャ間の液体の流れ及び透過を可能とするために、５未満の高さ対幅アスペクト比、及び１ミクロンの第三セットのテクスチャフィーチャ３２０の各テクスチャフィーチャ間の最小間隔を有する。装置が強度の低い材料から作られる場合、アスペクト比はより小さく、より強い材料から作られる場合は、より大きい。粘性の低い液体の場合、フィーチャ間の間隔はより小さく、より粘性である場合は、より大きい。
【００５３】
図２及び５を参照すると、例示される実施形態では、第三セットのテクスチャフィーチャ２２０及び５２０は、それぞれ、基材２１０及び５１０の正弦波形の曲線に対して垂直である軸線に沿って伸びるテクスチャフィーチャの少なくとも一部分を含む。第二及び第三セットのテクスチャフィーチャ２１４、５１４、２２０、５２０が正弦波形の曲線に対して垂直である軸線に沿って伸びる本発明の目的のために、曲線に対しての垂直線とは、特定の点における曲線の接線に対して垂直である線のことである。例示される実施形態では、第二セットのテクスチャフィーチャ２１４、５１４は、第一セットのテクスチャフィーチャ２１２、５１２よりも小さく、第三セットのテクスチャフィーチャ２２０、５２０は、第二セットのテクスチャフィーチャ２１４、５１４よりも小さい。
【００５４】
本発明によると、第三セットのテクスチャフィーチャ２２０は、約１ミクロンから約１０の範囲内のサイズから選択される寸法を含む。図５〜８を参照すると、１つの実施形態では、第三セットのテクスチャフィーチャは、第二セットのテクスチャフィーチャ１４の
先端部表面５２２、６２２、７２２、８２２上に配置される。
【００５５】
さらなる有利な実施形態では、第三セットのテクスチャフィーチャ５２０、６２０、７２０、８２０は、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４、６１４、７１２、８１４間の第一セットのテクスチャフィーチャ５１２、６１２、７１２、８１２上に配置される。さらなる有利な実施形態では、第三セットのテクスチャフィーチャ５２０、６２０、７２０、８２０は、第二セットのテクスチャフィーチャ５１４、６１４、７１２、８１４の先端部表面５２２、６２２、７２２、８２２上に配置され、さらには第二セットのテクスチャフィーチャ間の第一セットのテクスチャフィーチャ５１２、６１２、７１２、８１２上に配置される。
【００５６】
図７を参照すると、第四セットのテクスチャフィーチャ７２４が、第二セットのテクスチャフィーチャ７１４の側部表面上に配置されてよい。第四セットのテクスチャフィーチャ７２４は、縦溝７１６、及びリブ７１８、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される。例示される実施形態では、縦溝及びリブ７１６、７１８は、前記第二セットのテクスチャフィーチャ７１４を成す各マイクロ構造の外側周囲上の側部表面の高さに沿って垂直に伸びる。第四セットのテクスチャフィーチャ７２４は、好ましくは、約１ミクロンから約１０ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。好ましくは、第四セットのテクスチャフィーチャ７２４は、前記第一、第二、及び第三セットのテクスチャフィーチャと同時に、基材７１０へ圧縮成形される。
【００５７】
好ましくは、フィーチャ及び間隔が１ミクロンよりも大きい縦溝及び／又はリブ７１６、７１８が、第二セットのテクスチャフィーチャ７１４を定める円柱形状のピラー又は窪みの外部に追加されて、表面積が追加されると共に、曲げ及び破壊に対する構造的耐性が高められる。第四セットのフィーチャ７１４の個々のマイクロ構造間の間隔は、粘性が低い液体の場合はより小さく、粘性の高い液体の場合はより大きい。第三セットのテクスチャフィーチャ７２０は、ピラーの上部及び窪みの底部、並びに第二セットのテクスチャフィーチャ７１４を定めるピラー又は窪みの間の領域を、実質的に均一に覆っている。第二及び第三セットのテクスチャフィーチャ７１４、７２０は、一緒になって、基材７１０と対向する表面を覆っている液体に曝露される表面積を大きく増加させる。
【００５８】
所望される用途に応じて、第一、第二、第三、及び第四セットのテクスチャフィーチャは、協同して基材７１０の表面積を増加させ、基材７１０の付着性、摩擦、親水性、及び疎水性のうちの少なくとも１つをもたらす。１つの実施形態では、基材は、疎水性／親水性混合物を含む表面に対して適用される場合、５０ｇｒ／ｃｍ２を超える滑り摩擦力である表面付着性を有する。
【００５９】
好ましい実施形態では、基材は、疎水性／親水性混合物を含む表面に対して適用される場合、約３２５ｇｒ／ｃｍ２の滑り摩擦力である表面付着性を有する。初期の研究において、本発明者らは、バラ花弁構造を特徴付け、マイクロ構造に「ローリングヒル（rolling hill）」効果を観察した。加えて、超疎水性効果に強く寄与していると思われるより小さいマイクロ構造を「ヘア（hairs）」と記載した。このスキームの最良の模倣を行うために、本発明者らは、直径３００ミクロン、ピッチ１００ミクロンのフィーチャを有する正弦波形基材から始めて、自然で見られる丸みを帯びた微細構造の効果を再現し、改良し得る本明細書で示す正弦波形設計を作り出した。第三セットのテクスチャフィーチャの寸法は、１つの実施形態において、直径３マイクロメートル、ピッチ６マイクロメートル、及び高さ５マイクロメートルを有するピラーを含む。第二セットのテクスチャフィーチャは、１つの実施形態において、少なくとも直径３５マイクロメートル、高さ３５マイクロメートル、及び間隔１０マイクロメートルである縦溝付きのマイクロ構造ピラーを含む。一緒に重なり合う場合、第二及び第三セットのマイクロフィーチャは、正弦波形フィーチ
ャの表面に対して垂直である軸線に沿って形成される（例：図５及び６参照）。これらはさらに、曲面部（the round）全体にわたって多次元的に維持される。
【００６０】
自然のバラ花弁で見られる超疎水性効果を改良するために、第二セットのテクスチャフィーチャ、例えば７１４に、側部表面に沿って伸びる「縦溝」又は「リブ」のフィーチャを追加した。第四セットのテクスチャフィーチャ７２４を定めるこれらの縦溝及びリブのフィーチャは、バラ花弁のより小さいヘア状のマイクロ構造を模倣して、疎水性をさらに高めるものである。したがって、前記第一、第二、第三、及び第四セットのテクスチャフィーチャ７１２、７１４、７２０、及び７２４の各マイクロ構造は、それぞれのピッチ、高さ／深さ、及び直径を有し、液体で覆われた表面に対して適用された場合に、液体が、完全に濡れたＷｅｎｚｅｌ状態で少なくとも前記第一及び第二セットのテクスチャフィーチャの間を透過して、基材７１０と隣接する表面との間の付着性を高めるように配置される。
【００６１】
好ましくは、第一セットのテクスチャフィーチャ７１２の正弦波形は、液体で覆われた表面に対して押し付けられた場合に、基材７１０全体への圧力の分布を促進する丸みを帯びたピーク部を含む。好ましくは、第二及び第三セットのテクスチャフィーチャ７１４、７２０は、第一セットのテクスチャフィーチャ７１２の丸みを帯びたピーク部全体に均一に分布されて、第一セットのテクスチャフィーチャ７１２の表面積を増加させる。丸みを帯びたピーク部は、基材７１０が液体で覆われた表面に対して適用された場合に、少なくとも前記第一及び第二セットのテクスチャフィーチャの間で、浮いたＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ状態から完全に濡れたＷｅｎｚｅｌ状態への液滴の移行を促進する圧力が高められる領域を定める。好ましい実施形態では、第一、第二、及び第三セット、例えば７１２、７１４、７２０のテクスチャフィーチャは、完全に濡れたＷｅｎｚｅｌ状態への液体の透過を可能とし、一方第四セットのテクスチャフィーチャ７２４は、超疎水性の特性を維持するように構築、配置される。第二及び第三セットのテクスチャフィーチャ７１４、７２０の機能は、大きい表面積と同時に充分に広い間隔を作り出して、粘性液体が低い圧力で構造を流れることができるようにすることである。本出願において、低い圧力は、液体で覆われた隣接する表面に対する基材７１０の付着性を高めるための完全に濡れたＷｅｎｚｅｌ状態を作り出すのに充分である液滴に伴う重量という文脈で定められる。したがって、本発明のマイクロ構造表面は、１０テクスチャリットル（texture liters）よりも大きいサイズの水滴による液滴が浮いたＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ状態から完全に濡れたＷｅｎｚｅｌ状態への移行を促進するように設計される。
【００６２】
第一セットのテクスチャフィーチャ１２の正弦波形の１つの機能は、表面積をさらに増加させ、同時にフィーチャのピーク部において圧力が高められた領域を作り出すことである。表面積が増加されたこれらの領域は、まず濡れた状態となり、液滴が浮いたＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ状態から完全に濡れたＷｅｎｚｅｌ状態への迅速な移行を引き起こす。第一セットのテクスチャフィーチャ、例えば６１２の正弦波形の２つ目の機能は、表面の液体層を通って下地材料への透過がほとんど又はまったくないように、ピーク圧力を充分に低く維持し、及び圧力を分散させることである。第二及び第三セットのテクスチャフィーチャ６１４は、第一セットのテクスチャフィーチャ６１２の正弦波形全体に均一に分散されており、表面の曲線に対して垂直である。すなわち、それらは、表面上のマイクロ構造の各点において、表面接線に対して直角である。このことにより、成形可能な構造中に確実に最大の表面積が作り出される。
【００６３】
図９は、本発明の疎水性／親水性表面を有する手術用手袋などの手袋を示す。手術用手袋９０１は、テクスチャアイランド部９０５を備える弾性材料９０３を含む。テクスチャアイランド部９０５の詳細な構造は、図１〜８に示される。テクスチャアイランド部７０５は、手術用の装置及び滑りやすい組織を掴み、操作するために必要である位置７０７に
配置される。アイランド部の構造の幾何学的形状は、通常の曲げる動作及び典型的な接触点と一致するように選択されてよい。例えば、指先領域では、アイランド部は、円形状９０９である。指が曲がる領域では、アイランド部は、直線状９１１であり、指が曲がる線９１５に対して平行９１３に配置される。関節のない手のひら領域では、手のひらの表面全体を実質的に覆うより広いアイランド部９１７が選択されてもよい。アイランド部５は、手袋を両手用として用いることができるように、手袋の両側９１９に存在していてもよい。アイランド部５は、盛り上がっていてもよく９２３、又は手袋の非テクスチャ領域９２１と実質的に同一平面であってもよい。
【００６４】
本明細書で引用されるすべての参考文献は、その全内容が参照により本明細書に援用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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