JP2023502037A - 摩耗からの表面テクスチャの保護 - Google Patents

Abstract

本明細書において、定期的な摩耗及び引裂の結果としての摩耗から表面テクスチャを保護する物品が開示される。この物品は、第１のテクスチャ及び第２のテクスチャを含む基板を含み、第２のテクスチャは、第１のテクスチャと保護関係にあり、第１のテクスチャの要素が外部表面により摩耗されることから保護する。第１のテクスチャは、基板の底部から測定された第１の高さを有する第１の複数の特徴を含み、第２のテクスチャは、基板の底部から測定された第２の高さを有する第２の複数の特徴を含む。第２のテクスチャの高さは、第１のテクスチャの高さよりも大きい。第２のテクスチャは、複数の不均一なセルを含み、第１のテクスチャは、第２のテクスチャの表面上に配置されている。【選択図】図５

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
関連出願への相互参照
本願は、２０１９年１１月１３日に出願された米国出願第６２／９３４，８１４号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書において組み込まれる。

本発明は、定期的な摩耗及び引裂の結果としての摩耗から表面テクスチャを保護するための方法に関する。それはまた、物品に関し、物品上の表面テクスチャが摩耗から保護されている。より具体的には、本発明は、それらを摩耗から保護するために、表面テクスチャの寸法、パターン化、及び分布を制御することに関する。
［背景技術］

バイオファウリングは、表面上での生物学的起源の有機及び無機物質の望ましくなく蓄積である。例えば、海洋環境において、バイオファウリングは、浸水された海洋表面上に定着し、付着し、成長する海洋生物の結果である。バイオファウリング過程は、表面が海洋環境中に浸水されてから数分以内に、溶存有機物の吸収により開始され、それによって、コンディショニングフィルムの形成がもたらされる。一度、コンディショニングフィルムが沈着すると、微生物（例、単細胞藻類、細菌、又は真菌）が浸水の数時間以内に表面にコロニー形成する。微生物によるコロニー形成から産生された、結果として生じるバイオフィルムは、バイオフィルムマイクロファウリング、又はスライムと呼ばれ、５００ｐｍ（マイクロメートル）のオーダーの厚さに達しうる。

水との定期的な接触にある任意の基板は、汚れる可能性が高い。汚れに完全に耐性である表面は見出されていない。バイオフィルムを形成する生物の多種多様性に起因し、全ての関連生物についてバイオフィルム形成の防止のための固定表面特性を伴う単一表面コーティングの開発は、不可能な作業ではないにしても、困難である。あるいは、パターン及び他の形態のテクスチャリング（以下「テクスチャリング」）を有する表面を有利に使用し、表面への生きた生物及び他の形態の非生存物質（例、氷、ほこり、汚れなど）の付着を最小限にすることができる。テクスチャリングは、表面上での特定の生きた生物又は非生存物質の付着を特異的に防止するために選択された寸法を有することができる。

バイオファウリングを避けるために、一度、表面テクスチャが任意の所与の表面上に形成されたら、表面上の通常の摩耗及び引裂に起因して起こる影響を最小限にすることにより、これらの表面テクスチャを保存することも不可欠である。従って、表面テクスチャの寸法を維持することができる方法及び／又は産物を有することが望ましい。
［発明の概要］

本明細書において開示されるのは、第１のテクスチャ及び第２のテクスチャを含む基板を含む物品であって、第２のテクスチャは、第１のテクスチャと保護関係にあり、第１のテクスチャの要素が外部表面により摩耗されることから保護する。第１のテクスチャは、基板の底部から測定された第１の高さを有する第１の複数の特徴を含み、第２のテクスチャは、基板の底部から測定された第２の高さを有する第２の複数の特徴を含む。第２のテクスチャの高さは、第１のテクスチャの高さよりも大きい。第２のテクスチャは、複数の不均一なセルを含む。第１のテクスチャは、第２のテクスチャの表面上に配置される。

本明細書において開示するのは、基板上に第２のテクスチャを配置し、第２のテクスチャ上に第１のテクスチャを配置することを含む方法であって、第２のテクスチャは第１のテクスチャと保護関係にあり、第１のテクスチャの要素が外部表面により摩耗されることから保護する。第１のテクスチャは、基板の底部から測定された第１の高さを有する第１の複数の特徴を含み、第２のテクスチャは、基板の底部から測定された第２の高さを有する第２の複数の特徴を含み、第２の高さは、第１の高さよりも大きく、及び、第２のテクスチャは、複数の不均一なセルを含む。

本発明ならびにその特徴及び利点のより完全な理解が、添付の図面と一緒での、以下の詳細な説明の再検討により得られるであろうが、それにおいて、

図１は、テクスチャリングされた表面を伴う物品の側面図を描写している。 図２（Ａ）は、その上にテクスチャを配置する前での基板表面のプロファイルを描写している。 図２（Ｂ）は、その上に第２のテクスチャを配置した後での基板表面のプロファイルを描写している。 図２（Ｃ）は、その上に第１のテクスチャを配置した後での基板表面のプロファイルを描写している。 図３（Ａ）は、１つの例示的なテクスチャを描写している。 図３（Ｂ）は、１つの例示的なテクスチャを描写している。 図３（Ｃ）は、１つの例示的なテクスチャを描写している。 図３（Ｄ）は、１つの例示的なテクスチャを描写している。 図３（Ｅ）は、１つの例示的なテクスチャを描写している。 図３（Ｆ）は、１つの例示的なテクスチャを描写している。 図４は、１つの本発明のサンプル上のマクロテクスチャを描写している。 図５は、２つの異なる条件下での例示的な本発明のテクスチャについての微生物学的な接着傾向の試験を描写しており、それをコントロールと比較している。

［発明を実施するための形態］
本明細書において使用するように、用語「第１」、「第２」などは、任意の順番又は重要性を表示するのではなく、１つの要素を別の要素から区別するために使用され、用語「ｔｈｅ」、「ａ」、及び「ａｎ」は、数量の制限を表示するのではなく、しかし、むしろ、参照される項目の少なくとも１つの存在を描写する。さらに、本明細書において開示する全ての範囲が、エンドポイントを含んでおり、独立して組み合わせ可能である。

例示的な実施形態が、理想化された実施形態の概略図である断面図を参照して本明細書において記載されている。そのようなものとして、例えば、製造技術の結果としての図の形状及び／又は耐性からの変動を予想すべきである。このように、本明細書において記載する実施形態は、本明細書において図示するような領域の特定の形状に限定されるとしてではなく、しかし、例えば、製造からもたらされる形状における逸脱を含むものとして解釈すべきである。例えば、平坦として図示又は記載されている領域は、典型的には、粗い及び／又は非線形の特徴を有しうる。さらに、図示されている鋭角は丸くされうる。このように、図示される領域は、本質的に概略であって、それらの形状は、領域の正確な形状を図示することを意図しておらず、本発明の特許請求の範囲を限定することを意図していない。

本明細書において開示するのは、その表面上に配置された複数のテクスチャを有する基板を含む物品である。一実施形態において、基板は、第１のテクスチャが配置された第２のテクスチャを含む。第２のテクスチャの個々の特徴は、第１のテクスチャの個々の特徴よりも大きく、従って、第１のテクスチャの特徴に実質的な保護を提供する。第２のテクスチャは、第１のテクスチャと保護関係にあり、第１のテクスチャが使用中に摩耗又は損傷するのを防止する。一実施形態において、第１のテクスチャは、第２のテクスチャの表面上に配置され、第２のテクスチャは、第１のテクスチャの要素を外部摩耗力から保護するように作用する。

基板は、円形、三角形、長方形、正方形、多角形、又はそれらの組み合わせでありうる断面幾何学的形状を有することができる。基板の例は、チョップスティック、スプーン、フォーク、ナイフ、チューブ、航洋船の表面などがありうる。基板の表面は、平面でありうる、又は湾曲していてもよい。基板は、金属、セラミック、ポリマー、又はそれらの組み合わせを含みうる。金属基板は、遷移金属基板、アルカリ土類金属基板、アルカリ基板、又はそれらの組み合わせを含むことができる。適切な金属は、アルミニウム、鉄、銅、チタン、ジルコニウム、金、銀、白金、亜鉛、コバルト、ニッケル、タンタル、クロム、マンガン、マグネシウム、バナジウム、又はそれらの組み合わせである。金属の合金も基板中に使用してもよい。一般的な合金は、鋼、炭素鋼、青銅、黄銅などを含む。金属とセラミックの合金も基板中に使用してもよい。

一実施形態において、基板はセラミックを含みうる。セラミックは、金属の酸化物、カーバイド、オキシカーバイド、窒化物、酸窒化物、ホウ化物、ボロカーバイド、ホウ窒化物、ケイ化物、ヨウ化物、臭化物、硫化物、セレニド、テルリド、フッ化物、又はボロシリサイドを含みうる。一般的なセラミックは、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、インジウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、セリウム酸化物、酸化カドミウム、チタン窒化物、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、チタンカーバイド、シリコンカーバイド、チタンニオブカーバイド、化学量論的ホウ化シリコン化合物（ＳｉＢｎ、ｎ＝１４、１５、４０など）（例、シリコントリボライド、Ｓ１Ｂ３、シリコンテトラボライド、Ｓ１Ｂ４、シリコンヘキサボライド、ＳｉＢ６など）など、又はそれらの組み合わせを含む。

さらに別の実施形態において、基板は有機ポリマーを含む。離間した特徴及び／又は表面において使用される有機ポリマーは、多種多様な熱可塑性ポリマー、熱可塑性ポリマーの混合物、熱硬化性ポリマー、又は熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの混合物から選択することができる。有機ポリマーはまた、ポリマー、コポリマー、ターポリマー、又は前述の有機ポリマーの少なくとも１つを含む組み合わせの混合物でありうる。有機ポリマーはまた、オリゴマー、ホモポリマー、コポリマー、ブロックコポリマー、交互ブロックコポリマー、ランダムポリマー、ランダムコポリマー、ランダムブロックコポリマー、グラフトコポリマー、スターブロックコポリマー、デンドリマー、高分子電解質（電解質を含むいくつかのリピート基を有するポリマー）、高分子両性電解質（カチオン性及びアニオン性リピート基の両方を有する高分子電解質）、イオノマーなど、又は前述の有機ポリマーの最後の１つを含む組み合わせでありうる。有機ポリマーは、１モルあたり１０，０００グラムを上回る、好ましくは２０，０００ｇ／モルを上回る、より好ましくは５０，０００ｇ／モルを上回る数平均分子量を有する。

例示的な有機ポリマーは、高分子材料において使用することができる熱可塑性ポリマーの例を含み、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリアルキド、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアラミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリウレタン、エポキシ、フェノール、シリコーン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリベンゾオキサゾール、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアジノフェノチアジン、ポリベンゾチアゾール、ポリピラジノキノキサリン、ポリピロメリチミド、ポリギノキサリン、ポリベンズイミダゾール、ポリオキシインドール、ポリオキソイソインドリン、ポリジオキソイソインドリン、ポリトリアジン、ポリピリダジン、ポリピペラジン、ポリピリジン、ポリピペリジン、ポリトリアゾール、ポリピラゾール、ポリカルボラン、ポリオキサビシクロノナン、ポリジベンゾフラン、ポリフタリド、ポリアセタール、ポリ無水物、ポリビニルエーテル、ポリビニルチオエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルケトン、ポリビニルハライド、ポリビニルニトリル、ポリビニルエステル、ポリスルホン酸塩、ポリスルフィド、ポリチオエステル、ポリスルホン、ポリスルホンアミド、ポリ尿素、ポリホスファゼン、ポリシラザン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリシロキサンなど、又は前述の熱可塑性ポリマーの少なくとも１つを含む組み合わせを含む。

高分子電解質の例は、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ペクチン、カラギーナン、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドンなど、又は前述の高分子電解質の少なくとも１つを含む組み合わせである。

放出層におけるホストとしての使用のために適切な熱硬化性ポリマーの例は、エポキシポリマー、不飽和ポリエステルポリマー、ポリイミドポリマー、ビスマレイミドポリマー、ビスマレイミドトリアジンポリマー、シアネートエステルポリマー、ビニルポリマー、ベンゾオキサジンポリマー、ベンゾシクロブテンポリマー、アクリル、アルキド、フェノールホルムアルデヒドポリマー、ノボラック、レゾール、メラミン－ホルムアルデヒドポリマー、尿素－ホルムアルデヒドポリマー、ヒドロキシメチルフラン、イソシアネート、フタル酸ジアリル、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、不飽和ポリエステルイミドなど、又は前述の熱硬化性ポリマーの少なくとも１つを含む組み合わせを含む。

第１のテクスチャ及び第２のテクスチャは、基板上に配置されうる。第１のテクスチャは、第２のテクスチャの個々の特徴よりも小さい個々の特徴を有する。第１のテクスチャの個々の特徴の間での間隔は、第２のテクスチャの個々の特徴の間での間隔よりも小さい。第１のテクスチャは、第２のテクスチャの表面上に配置されており、それは、それ自体が基板の元の表面上に配置されている。言い換えれば、基板の元の表面は、最初に、第２のテクスチャの配置により変形される。基板上での第２のテクスチャの配置によって、元の表面とは幾何学的形状において異なっている第１の表面が作製される。一実施形態において、第１の表面は、元の表面の表面積よりも面積においてより大きい表面積を有する。一実施形態において、第２のテクスチャは、元の基板表面中に内向きに突出している。別の実施形態において、第２のテクスチャは、元の基板表面から内向き及び外向きに突出している。

第１のテクスチャが次に、第２のテクスチャ上に配置され、第２の表面を作製する。第２の表面は、第１の表面を改変し、第２の表面の表面積を、第１の表面の表面積よりも大きくなるように増加させる。一実施形態において、第１のテクスチャは、第１の表面から外向きに突出することができる。別の実施形態において、第１のテクスチャは、第１の表面から内向きに突出することができる。さらに別の実施形態において、第１のテクスチャは、第１の表面から内向き及び外向きに突出することができる。

図１は、第２のテクスチャ１０２及び第１のテクスチャ１０４により改変された基板１００の例示的な描写の概略図である。元の表面１０１は、その上に第２のテクスチャ１０２を配置し、新たな表面１０１Ａを作製することにより改変される。第２のテクスチャ１０２は次に、その上に第１のテクスチャ１０４を配置することにより改変される。これによって、新たな表面１０１Ｂが作製される。図２（Ａ）、２（Ｂ）、及び２（Ｃ）は、基板表面の３つのプロファイルを描写する。図２（Ａ）は、第２のテクスチャ１０２がその上に配置され、図２（Ｂ）において描写されている表面１０１（Ａ）を作製する前の基板表面１０１を描写する。図２（Ｃ）は、第１のテクスチャ１０４が第２のテクスチャ上に配置され、新たな表面１０１（Ｂ）を作製した後の表面を描写する。図２（Ａ）、２（Ｂ）、及び２（Ｃ）において見られうるように、表面の表面積は、各々のテクスチャリング操作で増加する。第３のテクスチャを、望ましい場合、第２のテクスチャ上に配置してもよい。別の実施形態において、階層構造を作製するだけのために、第３のテクスチャを第１のテクスチャ上に配置してもよい。要するに、基板は、表面上に配置された複数のテクスチャを有しうるが、各々の連続的なテクスチャは、テクスチャリングされた表面の表面積を増加させる。

図１から、第２のテクスチャ１０２が、元の基板表面１０１の下に、及び元の基板表面１０１の上に突出していることが見られうる。図１において、第１のテクスチャ１０４は次に、第２のテクスチャ１０２上に配置され、第１の表面１０１（Ａ）から外向きに突出して、第２の表面１０１（Ｂ）を作製する。第２の特徴１０２の周期性及びサイズは、第１の特徴１０４の周期性及びサイズよりも大きい。

第２の特徴１０２は、形状及びサイズにおいて不規則である。第２の特徴の形状及びサイズにおける不規則性によって、例えば、洗浄中での食器洗い機などにおいて、テクスチャリングされた表面を有する２つ又はそれ以上の基板が互いに繰り返し接触させられる場合、特定の部分又は領域における繰り返し摩耗が防止される。第２の特徴１０２は、形状、サイズ、及び間隔において不規則であり、形状、サイズ、及び間隔における分布を有する。第２の特徴の形状は不規則である。

元の表面より上の突起の高さＨｉにおいて分布があり、元の表面より下の突起の深さＤｉにおいても分布がある。分布は、ガウス、ローレンツなどでありうる。平均高さＨｉ及び平均深さＤｉは、５から１００マイクロメートル、好ましくは１０から８０マイクロメートル、より好ましくは１５から７５マイクロメートルまで変動しうる。第２の特徴１０２の間での平均間隔Ｓｉは、２０マイクロメートルから５００マイクロメートル、好ましくは３０から４８０マイクロメートル、より好ましくは５０から４００マイクロメートルまで変動しうる。

一実施形態において、表面中への突起（谷）において存在する第２の特徴の表面積を、表面から外向きの突起（隆起）上に存在する第２の特徴の表面積に対して最大化することが望ましい（図１を参照のこと）。一実施形態において、谷において存在する表面積と隆起上に存在する表面積との比率は、２：１より大きく、好ましくは４：１より大きく、好ましくは６：１より大きく、より好ましくは１０：１より大きい。

一実施形態において、第２の特徴は、表面（谷）中への突起は、表面（隆起）から外向きの突起により互いに分離されているようにする。言い換えれば、谷は互いに分離されている。なぜなら、それらは隆起により互いに分離されているためである。別の実施形態において、谷及び隆起は共連続的であり、即ち、谷は隆起により互いに分離されていない。第２のパターンは、従って、高さ及び幅の分布を有し、（隆起により）互いに分離することができる、又は、あるいは、隆起により結合されている間に互いに接続することができる多数の不均一なセルを含む（又は作製する）。隆起は連続的であることができる。谷及び隆起は非ユークリッド幾何学的形状である。

第１の特徴１０４は、第２の特徴１０２よりも小さく、第２の特徴１０２により作製された外向き及び内向きの突起上に配置される。言い換えれば、第１の特徴は、第１の表面１０１（Ａ）上に配置され、第２の表面１０１（Ｂ）を作製する。一実施形態において、第１の特徴は、第１の表面１０１（Ａ）全体の上に配置され、第２の表面１０１（Ｂ）を作製する。別の実施形態において、第１の特徴は、第１の表面１０１（Ａ）の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％の上に配置され、第２の表面１０１（Ｂ）を作製する。

第１の特徴１０４は一緒にグループ化され、パターンを形成する。パターンはリピート単位を形成し、表面１０１（Ａ）を横切って複製され、表面１０１（Ｂ）を産生する。言い換えれば、パターンは一緒にグループ化され、表面１０１（Ａ）を横切って配置され、表面１０１（Ｂ）を産生するテクスチャを形成する。図３（Ａ）から３（Ｆ）は、表面１０１（Ａ）上に配置することができる種々のパターンを描写している。

一実施形態において、複数の第１の特徴１０４は、複数のグループにおいて配列され、グループは、第１の方向において見た場合に蛇行状の経路を規定するように互い関して配列される。第２の方向において見た場合、第１の特徴１０４のグループは、線形経路を規定するように配列されている。一実施形態において、少なくとも１つの第１の特徴は、隣接するグループの間で共有される。一実施形態において、各々のグループは、奇数の第１の特徴を有することができる一方で、別の実施形態において、各々のグループは、偶数の第１の特徴を有することができる。一実施形態において、グループにおける各々の第１の特徴は、その隣接する第１の特徴の少なくとも１つとは異なる。別の実施形態において、グループにおける各々の第１の特徴は、その隣接する第１の特徴の各々とは異なる。違いは、第１の特徴のサイズ又は形状にありうる。

一実施形態において、第２の方向において見た場合、第１の特徴の間での経路は、非線形及び非正弦波でありうる。言い換えれば、経路は非線形及び非周期的でありうる。別の実施形態において、第１の特徴の間での経路は線形でありうるが、しかし、変動する厚さでありうる。複数の、離間した第１の特徴は、表面１０１（Ａ）から外向きに投影されうるか、又は表面１０１（Ａ）中に投影されうる。一実施形態において、複数の、離間した第１の特徴は、表面と同じ化学組成を有しうる。別の実施形態において、複数の、離間した第１の特徴は、表面とは異なる化学組成を有しうる。

一実施形態において、複数の、離間した第１の特徴１０４は、第２の特徴１０２により作製された表面１０１（Ａ）に適用されるコーティングの一部でありうる。コーティングは、金属コーティング、セラミックコーティング、又はポリマーコーティングでありうる。上に列挙する金属、セラミック、及びポリマーをコーティングにおいて使用してもよい。

一実施形態において、第１の特徴は、隣接する第１の特徴の間の間隔において分布を有さない（図３（Ａ）及び３（Ｂ）を参照のこと）。別の実施形態において、第１の特徴は、隣接する第１の特徴の間の間隔において分布を有する（図３（Ｅ）及び３（Ｆ）を参照のこと）。一実施形態において、第１の特徴のサイズ及び形状において分布がある。

一実施形態において、第１の特徴は、１０ナノメートルから５０マイクロメートル、好ましくは１００ナノメートルから２０マイクロメートル、より好ましくは５００ナノメートルから１０マイクロメートルの平均幅を有する。

一実施形態において、第１の特徴は、１０ナノメートルから５０マイクロメートル、好ましくは１００ナノメートルから２０マイクロメートル、より好ましくは５００ナノメートルから１０マイクロメートルの平均間隔を有する。

一実施形態において、第２の特徴１０２と第１の特徴の高さの平均比率は、２．５から２０、好ましくは３から１５、より好ましくは５から１０まで変動する。

上に記述するように、第１の特徴のグループは、蛇行状の経路による第１の特徴の隣接するグループから分離される。蛇行状の経路は、周期関数により表されうる。周期関数は、各々の蛇行状の経路について異なりうる。一実施形態において、パターンは、２つ又はそれ以上の周期関数により表すことができる蛇行状の経路により互いに分離することができる。周期関数は正弦波を含みうる。例示的な実施形態において、周期関数は、２つ又はそれ以上の正弦波を含みうる。

別の実施形態において、複数の異なる蛇行状の経路が、それぞれ複数の周期関数により表される場合、それぞれの周期関数は、固定された位相差により分離されうる。さらに別の実施形態において、複数の異なる蛇行状の経路がそれぞれ複数の周期関数により表される場合、それぞれの周期関数は、可変位相差により分離されうる。

一実施形態において、複数の、離間した第１の特徴は、実質的に平面状の上面を有する。別の実施形態において、多要素プラトー層を第１の表面１０１（Ａ）の一部の上に配置することができる。言い換えれば、異なる第１の特徴は、表面１０１（Ａ）から測定された場合に異なる高さを有しうる。

一実施形態において、テクスチャリングされた表面を製造する１つの方法において、物品が最初に製造される。物品は基板としての役割を果たし、射出成形、圧縮成形、真空成形、ブロー成形などを介して製造される。一実施形態において、より大きな第２の特徴を、物品の形成中に、表面上に配置してもよい。これは、その表面上にテクスチャのネガティブイメージを有する型を使用することにより達成されうる。例えば、成形操作中に、より大きな第２の特徴が基板の元の表面上に配置され、表面１０１（Ａ）を産生する。第２の特徴１０２がその上に接触している基板を次に、第２の型と接触させ、第１の特徴１０４を伴う表面１０１（Ｂ）を産生してもよい。

別の実施形態において、物品を製造する別の方法において、第２の特徴は、摩耗、エッチング、研削、アブレーションなどを含む他の方法により産生されうる。第２の特徴がその上に配置された基板を次に、第１の特徴を基板に与える型と接触させる。

さらに別の実施形態において、第２の特徴及び第１の特徴を、付加製造を使用して基板上に印刷してもよい。

本発明を以下の非限定的な実施例により例示する。
実施例

以下に記載する実施例は、例示目的のみのために提供し、本発明の範囲を任意の方法で定義しないことを理解すべきである。以下の実験を物品（アクリルクーポン）で行い、物品の摩耗耐性を評価する。表面は、図１において示すように、本開示において記載する複数のパターンを使用してテクスチャリングされ、そこで、ポリアクリルを含む基板は、第２のテクスチャ、それに続く第１のテクスチャでテクスチャリングされる。サンプルは、「滑らかな」サンプル（第１のテクスチャ又は第２のテクスチャを有さない）、第１のテクスチャのみを含む「マイクロテクスチャのみ」とラベル付けされたサンプル（図３（Ａ）において示すものと同様のマイクロテクスチャである）、及び第２のテクスチャ（マクロテクスチャである）及び第１のテクスチャ（図３（Ａ）において示すマイクロテクスチャである）の両方を含んだ５つのサンプルを含む。５つのサンプルの各々でのマイクロテクスチャが同じであった一方で、５つのサンプルの各々でのマクロテクスチャは異なっていた－ならびに、これらを以下のように列挙する－１０５５、１１０２０、１１２４０ １１４４５、及び１１５３０。これらのサンプルは、従って、「マイクロパターンｗ／１０５５」、「マイクロパターンｗ／１１０２０」、「マイクロパターンｗ／１１２４０」、「マイクロパターンｗ／１１４４５」、及びマイクロパターンｗ／１１５３０として列挙する。第２のテクスチャの詳細を以下の表１において示す。

サザランドラブテスターを使用した圧延方法は、アクリルクーポンが、洗浄などの外部研磨力に起因して、耐えうる摩耗を再現するために実施される。これは、アクリルクーポンを圧延して、複数回洗浄する場合にアクリルクーポンを一緒に擦るのと同様の摩耗パターンを作製しうるポリエチレンローラーを伴う小さなカートを作ることを含んだ。ポリアクリルクーポンは、サザランドラブテスター上の固定具において配置される。ローリングカートはクーポンの上部にセットされ、４ポンドの重りがラブテスターのアームに取り付けられる。各々のクーポンを３６５０回擦るが、アクリルクーポンをパターン上で洗浄１回あたり１０回圧延し、それに１年３６５日を掛けたものに等しい。従って、ポリエアリーライクーポンは、物品／ポリエアリーライクーポンが１年間にわたり１日１回使用されたかのように摩耗した。

各々のアクリルクーポンの摩耗量の測定を、１００×拡大率のＫｅｙｅｎｃｅ ＶＨＸ－２０００顕微鏡を使用して行う。図４において、１つのサンプルでの３つの異なる位置での面積測定値及び摩耗量を示す。同様の測定を、３つの位置で、他の本発明の実施例で行い、総面積に対する引っかき面積のパーセンテージの平均を得た。以下の表２は、種々の本発明のアクリルクーポンについての摩耗量を示す。

表２は、本発明のサンプルの有効摩耗を示している。引っかきのない／風化していない面積のパーセンテージは、摩耗から保護されている面積と同じである。それは、面積の総量と比較した、引っかかれた面積の平均パーセンテージを測定することにより算出される。表１において見られるように、保護面積の平均パーセンテージは５３％から５７％の間である。第１のテクスチャのみを伴うクーポンは測定できなかった。なぜなら、観察された位置は、摩耗後に残る同定可能なマイクロパターンを有さなかったためである。

上に記載する全ての本発明のサンプルを、大腸菌ＣＤＣＰ株を用いた接触移動プロトコルＳＴＭ０３１に供し、保護された第１のテクスチャの４０％から５０％が、第１のテクスチャの微生物の有効性を維持するのに十分であるか否かを評価した。この実施例において、第１のテクスチャ（Ｓｈａｒｋｌｅｔ）が、表面の間での微生物の接触移動を防止することが公知である。この実験は、第１のテクスチャの摩耗を防止し、従って、微生物の移動を低下させる際でのその役割を保存する際での第２のテクスチャの有効性を決定するために設計した。

サンプルを室温のＤＩ（脱イオン）水中で１０分間にわたり超音波処理し、次にＤＩ水ですすぎ、拭いて、製造過程から任意の粒子を除去した。サンプルを両面テープでペトリ皿に貼り、ＵＶ（紫外線）光への少なくとも１５分間にわたる曝露により滅菌した。サンプルに、ＳＴＭ０３１において記載されているように、大腸菌の－１．０ｘ１０^７ＣＦＵ／ｍＬ（コロニー形成単位／ミリリットル）中に浸した濾紙を接種した。接種後、サンプルを乾燥させ、細菌を、ＲＯＤ ＡＣ（Ｒｅｐｌｉｃａｔｅ Ｏｒｇａｎｉｓｍ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ）プレートを使用して回収し、数えた。この方法によって、表面への及び表面からの微生物の接触移動を評価する。

滑らかな（第１のテクスチャ）マイクロパターンのみ－非摩耗及び（第１のテクスチャ）マイクロパターン－のみ－摩耗サンプルを、各々のグループのコントロールとしてテストした。棒グラフは、回復された平均ログＣＦＵを表し、エラーバーは平均値の標準誤差を表す。全ての滑らかなサンプルの平均と比較した細菌回収のパーセント低下が、各々の棒の上に示されている。同じパターンの摩耗及び非摩耗サンプルの間での有意差を両側スチューデントのｔ検定で決定した。（ｎｓ－有意ではない、＊ｐ＜０．０５、＊＊＊ｐ＜０．００１、＊＊＊＊ｐ＜０．０００１）

図５は、２つの異なる条件下での例示的な本発明のテクスチャについての微生物学的な接着傾向の試験を描写しており、それをコントロールと比較している。図５は、マイクロパターンのみ（非摩耗）を伴うサンプルが、滑らかな表面上にコロニー形成することができる大腸菌のパーセンテージを８７．４％だけ低下させたことを示している。数値データの全てを、滑らかな表面に関して比較する。しかし、マイクロパターンのみ（摩耗）のサンプルは、その表面にコロニー形成した大腸菌のパーセンテージにおける３２．５％だけの増加を示した。これは、第１のテクスチャのみを有するサンプル（第１のテクスチャ）が重度の摩耗を受けて、これによって、表面にコロニー形成する大腸菌の量における増加が起こることを示している。第１のテクスチャ（マイクロテクスチャ）及び第２のテクスチャ（マクロテクスチャ）の両方を有するサンプルの各々が、摩耗を受ける前後でその表面にコロニー形成する細菌（大腸菌）の量における減少を示した。

図５を参照すると、マクロパターン（第２のテクスチャ）を伴うマイクロパターン（第１のテクスチャ）を有する種々のサンプル上でのコロニー形成が、非摩耗条件下でのマイクロパターンのみのパーセント低下に類似していることを見ることができる。従って、マクロパターン（第２のテクスチャ）をマイクロパターン（第１のテクスチャ）でテクスチャリングすることによって、元のマイクロパターンの有効性には影響しなかったと結論付けることができる。

しかし、摩耗サンプルをテストした場合、両方のテクスチャ（第１のテクスチャ及び第２のテクスチャ）を伴うサンプルが、マイクロテクスチャを含むサンプルよりも大幅に少ないコロニー形成を有したことがわかるであろう。

例えば、マイクロパターンｗ／１０５５サンプルでは、滑らかなテクスチャリングされていない表面に比べて、コロニー形成の量が２６．２％だけ低下した一方で、マイクロテクスチャのみを含むサンプルは、それが摩耗された場合、滑らかなテクスチャリングされていない表面に比べて、３２．５％だけ増加したコロニー形成の量を有した。これは、２つのテクスチャ－第２の（マクロ）テクスチャの上に配置された第１の（マイクロ）テクスチャの使用によって、１年の期間にわたる連続的なシミュレートされた摩耗に供した場合にテクスチャの一部が保存されることを示す。第１のテクスチャの部分は、第１のテクスチャの元の量の合計量に基づいて、２５％から７５％の範囲でありうる。

Claims (12)

1. 物品であって、
   第１のテクスチャ及び第２のテクスチャを含む基板を含み、
   前記の第２のテクスチャが、前記の第１のテクスチャと保護関係にあり、前記の第１のテクスチャの要素が外部表面により摩耗されることから保護し、
   前記の第１のテクスチャが、それが配置される前記基板の底部から測定された第１の高さを有する第１の複数の特徴を含み、前記の第２のテクスチャが、前記基板の前記底部から測定された第２の高さを有する第２の複数の特徴を含み、
   前記の第２の高さが前記の第１の高さよりも大きく、
   前記の第２のテクスチャが、複数の不均一なセルを含み、
   前記の第１のテクスチャが、前記の第２のテクスチャの表面上に配置されている、物品。
2. 前記の第２のテクスチャが、前記基板の前記底部中に突出している、請求項１に記載の物品。
3. 前記の不均一なセルが、高さ及び幅において分布を有する、請求項１に記載の物品。
4. 前記の不均一なセルが、隆起及び谷を含む、請求項１に記載の物品。
5. 前記隆起が、互いに連続的に接触している、請求項４に記載の物品。
6. 前記谷が、前記隆起により互いに分離されている、請求項４に記載の物品。
7. 前記谷が、互いに連続的に接触している、請求項４に記載の物品。
8. 前記隆起が非ユークリッド幾何学的形状を有する、請求項１に記載の物品。
9. 前記の第１のテクスチャが、各々が実質的に異なる幾何学的形状を有する少なくとも１つの隣接する特徴を有する第１の複数の特徴を含み、隣接する離間した特徴の間の平均間隔が約１ナノメートルから約１ミリメートルである、請求項１に記載の物品。
10. 前記の第１の複数の特徴の間の平均間隔が、前記の第２の複数の特徴の間の平均間隔よりも小さい、請求項１に記載の物品。
11. 前記の第１の複数の特徴の間の前記平均間隔が、間隔分布を含まない一方で、前記の第２の複数の特徴の間の前記平均間隔が、間隔の分布を含む、請求項１に記載の物品。
12. 方法であって、
    基板上に第２のテクスチャを配置すること、及び
    前記第２のテクスチャの上に第１のテクスチャを配置することを含み、前記第２のテクスチャが、前記の第１のテクスチャと保護関係にあり、前記の第１のテクスチャの要素が外部表面により摩耗されることから保護し、
    前記の第１のテクスチャが、前記基板の底部から測定された第１の高さを有する第１の複数の特徴を含み、前記の第２のテクスチャが、前記基板の底部から測定された第２の高さを有する第２の複数の特徴を含み、
    前記の第２の高さが、前記の第１の高さよりも大きく、及び
    前記の第２のテクスチャが、複数の不均一なセルを含む、方法。

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