KR102186676B1 - 양면 구조화 필름 용품 - Google Patents

Abstract

양면 구조를 가진 필름 용품은 필름의 양쪽 주표면이 구조화 표면을 갖는 것들이다. 구조화 필름 용품은 제1 주표면 및 제2 주표면을 가지며, 여기서 각각의 표면은 반복 패턴을 형성하는 복수의 이격된 돌출부를 갖는다. 각각의 반복 패턴은 주축을 가지며, 여기서 주축은 반복 패턴의 병진 방향의 주축 중의 하나이다. 제2 주표면 상의 반복 패턴의 주축은 제1 주표면 상의 주축과 경사각을 형성하며, 여기서 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위이다. 구조화 필름은 일체형 기재이다. 구조화 필름 용품은 2개의 주표면을 갖는 유동성 재료 조성물을 제공하는 단계 및 주표면을 제1 미세구조화 공구 및 제2 미세구조화 공구와 동시에 접촉시키는 단계에 의해 제조된다. 각각의 미세구조화 공구는 복수의 함몰부의 패턴을 포함하는 구조화 표면을 갖는다.

Description

양면 구조화 필름 용품{DUAL-SIDED STRUCTURED FILM ARTICLES}

본 개시는 일반적으로 양면 구조를 가진 필름 용품, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

필름, 시트 등과 같은 광범위한 용품은 2개의 주표면을 갖는다. 이러한 용품의 제작에는 흔히 양쪽 주표면 상에 구조화 표면을 생성시키는 것이 바람직하다. 용품의 양쪽 주표면 상에 구조화 표면을 생성시키기 위한 다양한 기술이 개발되어 왔다.

미국 특허 제7,165,959호(Humlicek et al.)에는 웨브의 양쪽 측면 상에 패턴화된 표면을 주조하는 기구가 기재되어 있다. 그 기구는 적어도 100 마이크로미터 이내에서 연속 정합으로 유지되는 2개의 패턴화된 롤을 포함한다. 마찬가지로, 미국 특허 제7,484,950호(Mizunuma et al.)에는 이중-표면이 형성된 시트를 형성하는 정렬 장치가 기재되어 있다. 이 장치에는 제1 형성 롤 및 제2 형성 롤이 서로 대향하여 평행하게 제공되며, 2개의 표면 상에 형성되는 형상 사이의 위상차를 감소시키는 제어 장치가 제공된다.

미국 특허 공개 제2012/0156777호(Rangarajan et al.)에는 성장하는 부착 세포용 담체가 기재되어 있으며, 이는 하나 이상의 외측 표면, 및 외측 표면 중 하나 이상 위에 하나 이상의 구조화 만입부를 포함한다.

본 명세서에는 양면 구조를 가진 구조화 기재인 필름 용품, 및 이들의 제조 방법이 기재된다. 양면 구조를 가진 구조화 기재는 기재의 양쪽 주표면이 구조화 표면, 일반적으로는 미세구조화 표면을 갖는 것들이다.

일부 실시 형태에서, 구조화 기재는 제1 주표면 및 제2 주표면을 포함하며, 여기서 제1 주표면 및 제2 주표면 각각은 반복 패턴을 형성하는 복수의 이격된 돌출부를 포함한다. 각각의 반복 패턴은 주축을 가지며, 여기서 주축은 반복 패턴의 병진 방향(translational direction)으로 주축 중의 하나를 포함한다. 제2 주표면 상의 반복 패턴의 주축은 제1 주표면 상의 주축과 경사각을 형성하며, 여기서 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위이다. 구조화 기재는 일체형(unitary) 기재이다. 일부 실시 형태에서, 제1 주표면 및/또는 제2 주표면 상의 반복 패턴은 주기적인 기하학적 패턴을 포함한다.

본 명세서에는 양면 구조를 가진 구조화 용품의 제조 방법 또한 개시된다. 일부 실시 형태에서, 용품의 제조 방법은 제1 주표면 및 제2 주표면을 갖는 유동성 재료 조성물을 제공하는 단계, 제1 미세구조화 공구를 제공하며, 제1 미세구조화 공구는 복수의 함몰부를 포함하는 패턴을 포함하는 구조화 표면을 포함하는 단계, 제2 미세구조화 공구를 제공하며, 제2 미세구조화 공구는 복수의 함몰부를 포함하는 패턴을 포함하는 구조화 표면을 포함하는 단계, 및 제1 미세구조화 공구를 유동성 재료 조성물의 제1 주표면에 접촉시킴과 동시에 제2 미세구조화 공구를 유동성 재료 조성물의 제2 주표면에 접촉시켜 유동성 재료 조성물 상에 구조화 제1 및 제2 주표면을 형성시키는 단계를 포함한다. 구조화 제1 주표면 및 구조화 제2 주표면 각각은 반복 패턴을 형성하는 복수의 이격된 돌출부를 포함하며, 각각의 반복 패턴은 주축을 갖는다. 주축은 반복 패턴의 병진 방향으로 주축 중의 하나를 포함한다. 제2 주표면 상의 반복 패턴의 주축은 제1 주표면 상의 주축과 경사각을 형성한다. 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위이다.

본 출원은 첨부 도면과 관련하여 본 개시의 다양한 실시 형태의 하기의 상세한 설명을 고려할 때 더 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 양면 구조화 용품을 형성하는 본 개시의 공정의 개략도를 나타낸다.
도 2는 양면 구조화 용품을 형성하는 비교 공정의 개략도를 나타낸다.
도 3은 양면 구조화 용품을 형성하는 본 개시의 공정의 개략도를 나타낸다.
도 4는 본 개시의 양면 구조화 용품의 일부의 단면도를 나타낸다.
도 5는 비교 양면 구조화 용품의 사시도를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 양면 구조화 용품의 사시도를 나타낸다.
기재된 실시 형태의 하기의 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시 형태가 예로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 그 실시 형태들이 이용될 수 있고, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 구조적 변화가 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 도면들은 반드시 축척에 따라 도시된 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지시하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표기된 다른 도면의 그 구성요소를 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.

양쪽 주표면 상에 구조화 표면을 갖는 용품을 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 구조화 표면은 이들 상에 도입된 패턴을 갖는 것들로 잘 이해되며, 모든 표면에 내재하는 천연 표면 조도와는 상이하다. 양쪽 주표면 상에 구조화 표면을 가진 용품을 형성하기 위해 다양한 방법이 가능하며 사용되어 왔다. 일 방법은 한쪽 측면 상에 구조화 표면을 가진 2개의 필름을 제조하고 이들을 함께 적층하여 2개의 구조화 표면을 가진 용품을 형성하는 것이다. 개재된 층 또는 필름의 존재 또는 부재 하에 2개의 필름을 함께 적층하여, 하나 이상의 계면을 갖는 용품을 제공할 수 있다. 이러한 기술은 매우 노동 집약적일 수 있으며, 적층 전에 필름이 적절하게 정렬되는 것을 보장하기 위해서는 일반적으로 상당한 주의가 필요하다. 부가적으로, 하나 이상의 계면의 존재는 용품 내에 잠재적으로 약한 지점, 용품의 탈층이 발생할 수 있는 지점을 제공한다. 다른 한계는, 취급하기 위해서 각각의 필름이 충분한 두께를 가져야 한다는 것이며, 이는 이 기술에 의한 얇은 용품의 형성을 불가능하게 한다. 다른 고려사항은, 재료가 함께 결합되는 경우에 층을 함께 결합하기 위해서는 접착제와 같은 결합제가 필요하다는 것이다. 이는 부가적인 비용 및 가공 단계를 추가할 뿐 아니라, 예를 들어 감압 접착제의 사용이 첨가제(예를 들어, 점착부여제 또는 가소제) 또는 중합되지 않은 단량체와 같은 저분자량 오염물을 함유할 수 있다. 이들 저분자량 오염물은 결합된 조립체의 에지로부터 이탈할 수 있다. 부가적으로, 광학 특성이 중요한 실시 형태에서는, 결합 재료가 광학 특성에 악영향을 줄 수 있다.

양쪽 주표면 상에 구조화를 가진 용품을 형성하기 위해 사용될 수 있는 다른 기술은 각각의 표면에 별도로 구조화를 부여하는 것이다. 용융된 필름과 같은 유동성 재료를 먼저 제1 구조화 공구에 의해 하나의 표면 상에 접촉시킨 후, 이후에 제2 구조화 공구로 다른 하나의 표면 상에 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 연속식 공정에서는, 압출된 필름이 그의 상부 표면 상에서 구조화 공구에 접촉된 후, 필름이 라인 아래로 통과함에 따라 그의 하부 표면 상에서 제2 구조화 공구에 의해 접촉될 수 있다. 이 공정에 대한 다수의 단점이 있다. 2개의 상이한 시점 및/또는 위치에서의 구조화는 필름이 더 긴 기간 동안 용융된 상태로 유지되는 것을 필요로 한다. 이는 비용 및 에너지 소비의 관점에서 바람직하지 않을 뿐 아니라, 제1 구조가 부여된 후에 필름을 용융된 채로 유지하는 것은, 용융된 재료가 그의 원래 구성으로 다시 재유동할 수 있으므로 그 구조가 상실되는 것을 야기할 수 있다. 대안적인 접근법에서는, 필름의 제1 표면이 구조화된 후에, 필름 재료의 Tg 미만의 온도로 필름을 냉각시킬 수 있으며, 이어서 제2 표면을 필름 재료의 Tg 이상의 온도로 가열하여 필름의 제2 표면에 구조가 부여되는 것을 허용할 수 있다. 그러나, 이 접근법은 유사한 단점을 갖는다(필름을 2회 가열하기 위해 필요한 증가된 비용, 제2 구조를 부여하기 위해 필름을 재가열할 때 제1 구조가 변화할 높은 가능성 등). 특히, 이러한 순차적 공정에서 제2 표면 상에 구조를 형성하기 위해 필요한 압력은 제1 표면 상의 구조에 손상을 유발할 수 있다.

용품의 양쪽 주표면 상에 구조화 표면을 형성하기 위해 특히 바람직한 일 방법은, 용품이 용융된 유동성 상태인 동안에 용품의 양쪽 주표면을 구조화 공구에 동시에 접촉시키는 것이다. 이러한 방식으로, 단일 공정에서 양쪽 구조화 표면이 형성된다.

그러나, 구조화 표면이 돌출부를 포함해야 하는 경우, 이 공정은 복잡해질 수 있다. 구조화 표면 상에 돌출부를 형성하기 위하여, 구조화 공구는 함몰부를 함유한다. 용품의 유동성 재료, 전형적으로는 용융된 재료가 구조화 공구의 함몰부 내로 유동하여 원하는 표면 돌출부를 형성한다. 용품의 양쪽 주표면 상에 동시에 구조가 형성되는 경우, 다량의 용융된 재료가 2개의 상이한 방향으로 유동해야 한다. 구조화되는 용품의 두께에 따라, 패턴의 현저한 중첩이 있는 경우, 용융된 재료는 구조화 공구 상의 양쪽 함몰부 내로 유동하기에 충분한 부피를 갖지 않을 수 있다. 이러한 공구 내의 함몰부의 충전의 결여는 불완전한 돌출부, 즉, 의도된 만큼 높거나 넓지 않은 돌출부를 유발한다. 불완전한 돌출부를 가진 용품은 일반적으로 허용가능하지 않다.

유동성 재료 조성물, 특히 용융된 재료 조성물의 양쪽 측면 상에 동일한 구조를 동시에 부여하는 것에 대한 다른 문제점은, 패턴화 후에 용융된 재료 조성물로부터 공구를 제거하는 단계에 관한 것이다. 이는 용융된 재료 조성물이 2개의 구조화 공구 롤 사이로 통과하는 경우에 특히 문제가 된다. 용융된 재료 조성물의 단일 측면이 구조화되는 경우, 즉, 용융된 재료 조성물이 구조화 공구 롤과 평평한 공구 롤 사이로 통과하는 경우, 패턴화 중에 냉각되는 용융된 재료 조성물이 패턴화된 롤과 접촉된 채로 유지되는 것을 선호함이 관찰되었다. 패턴화로 인해, 패턴화된 롤과 냉각되는 용융된 재료 사이의 접촉 면적이 평평한 롤과 냉각되는 용융된 재료 사이의 접촉 면적보다 크며, 따라서 냉각되는 용융된 재료를 패턴화된 롤로부터 떼어내기 위해 필요한 에너지가 냉각되는 용융된 재료를 평평한 롤로부터 떼어내기 위해 필요한 에너지보다 크므로, 이를 이해할 수 있다. 그러나, 용융된 재료 조성물의 양쪽 측면 상에 동일한 구조가 형성되는 경우, 용융된 재료 조성물은 하나의 공구 또는 다른 하나의 공구에 대한 선호도를 갖지 않는다. 일부 경우에, 이는 용융된 재료 조성물이 양쪽 공구와 접촉된 채로 유지되는 것을 유발할 수 있으며, 이는 패턴화된 표면 상에 형성된 마루-유사(ridge-like) 구조와 같은 패턴화된 표면에 결함을 야기할 수 있다.

양쪽 표면 상에 정확하게 일치하는 패턴을 갖는 필름 용품을 형성하는 단계로부터 유발되는 다른 복잡한 문제점은, 이러한 필름의 필름 인성이다. 형성된 필름의 양쪽 표면 상에서 패턴이 일치하는 경우, 중첩되는 돌출부는 필름 내에 약한 지점을 형성한다. 예를 들어, 필름의 슬리팅(slitting)과 같은 다운스트림 공정에서, 이들 약한 지점의 존재는 에지 균열이 구조화 필름 용품을 통해 용이하게 전파될 수 있게 한다.

이들 난점은 2개의 구조화 공구 사이에 재료의 웨브를 통과시키는 단계와 같이 연속식 공정에서 구조화를 실행하는 경우 뿐 아니라, 스탬핑(stamping) 유형 작업과 같은 회분식 공정에서도 관찰된다. 이러한 효과는 특히 더 얇은 용품의 형성에 존재한다. 그러나, 다수의 경우에 바람직한 것은 더 얇은 용품이다.

상기 기재된 난점에 대한 단순한 해결책은 웨브 하류(down web) 방향으로 정렬되지 않은 패턴을 형성하도록 공구를 오프셋(offset)하는 것으로 보일 수 있다. 다시 말해서, 웨브 하류 및 웨브 횡단(cross web) 방향으로 관찰할 경우에는 양쪽 패턴이 완벽하게 평행할 것이지만, 단면을 웨브 횡단 방향으로 관찰할 경우에는, 돌출부가 정렬되지 않는다. 그러나, 이러한 공정은 실제로 전혀 단순하지 않다. 예를 들어, 용융된 재료와 같은 유동성 재료를 2개의 공구 롤 사이에 통과시킴으로써 2개의 패턴을 부여하는 연속 방식으로 공정을 실행하는 경우, 이러한 공정은 사실상 실시하기가 매우 어렵다는 것이 금방 분명해진다. 이러한 체제에서는, 심지어 가공 조건의 매우 작은 변화도 패턴이 다시 중첩되는 것을 야기하여 상기 기재된 모든 난점을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 공구 롤 내의 매우 작은 직경 차이에 의해 반복 패턴의 중첩되는 영역이 야기될 수 있다. 일정한 속도에서, 직경 불일치로 인해 2개의 패턴이 동위상 및 역위상(중첩)으로 표류할 것이다. 이를 경감시키기 위해서는, 복잡한 제어 시스템을 사용하여 패턴 중첩을 방지해야 한다. 중첩되는 패턴은 또한 2개의 롤의 서로에 대한 횡방향 이동으로부터 생성될 수 있으며, 한쪽 또는 양쪽 공구 롤에서 횡방향 이동을 최소화하기 위한 정밀 설계 제어가 다시 필요하다. 패턴의 크기가 감소함에 따라, 상대적 정렬을 제어하는 능력이 점점 더 어려워진다.

본 명세서에는 양쪽 주표면 상에 구조화된 용품 및 이들 용품의 제조 방법이 개시된다. 상이한 표면 상의 패턴은 소정의 각도로 오프셋되며, 이는 이들이 완벽하게 정렬되지는 않음을 의미한다. 공구 패턴을 의도적으로 오정렬하여 구조의 중첩을 최소화하는 것은 엄격한 공정 제어에 대한 필요성을 감소시킨다. 오프셋 패턴은 하기에 더 상세하게 기재되어 있다.

본 개시의 각도 오프셋(angled offset) 패턴화 방법의 결과는, 패턴화의 성질, 즉, 2개의 구조화 공구 내의 함몰부가 구조 내의 모든 지점에서 동시에 충전될 필요가 없다는 점이, 양쪽 표면 내에 완전한 돌출부의 형성을 허용하고 불완전한 돌출부의 존재를 감소시키거나 제거한다는 것이다. 부가적으로, 각도 오프셋은 유동성 재료 조성물이 하나의 공구를 다른 하나의 공구에 비해 선호하는 것을 야기하므로, 각도 오프셋 패턴화는 양쪽 공구에 점착되는 유동성 재료 조성물에 의해 야기되는 결함을 제거하는 것을 지원한다. 또한, 2개의 구조화 표면 상의 대부분의 돌출부는 중첩되지 않으므로, 필름 인성 문제점 또한 최소화되거나 제거된다.

도 1, 도 2, 및 도 3은 상기 기재된 2개의 공정을 예시한다. 도 1은 유동성 재료 조성물, 특히 용융된 재료 조성물의 양쪽 측면을 동시에 구조화함으로써 필름 용품을 형성하는 연속식 공정의 개요를 나타낸다. 도 2 및 도 3은 2개의 공구 구조가 유동성 재료 조성물에 접촉되는 공정의 부분의 도면을 나타낸다. 도 2는 오프셋되지 않은 양면 패턴을 형성하는 비교 공정을 나타낸다. 도 3은 본 개시의 공정의 실시 형태를 나타낸다.

도 1에서, (110)은 유동성 재료 조성물(120)을 공급하기 위한 압출기 또는 유사한 장치이다. 유동성 재료 조성물(120)은 유동성 재료 조성물이 제2 구조화 공구 롤(105)에 접촉되어 유동성 재료 조성물(120)의 동시 미세구조화가 야기되는 지점까지 제1 구조화 공구 롤(115) 상에서 운반된다. 비-구조화 롤(125)은 구조화 롤(115)로부터 이중 구조화 필름을 제거하는 단계를 보조하는 임의의 권취(take-up) 롤이다. 미세구조화 공정(100)을 예시하는 도 2에서, 유동성 재료 조성물(120)은 2개의 미세구조화 공구 사이를 통과하며, 공구 1은 (130)이고 도 1의 공구 롤(105)에 상응하며, 공구 2는 (140)이고 도 1의 공구 롤(115)에 상응한다. 유동성 재료 조성물(120)은 공구(130 및 140) 내의 함몰부를 완전히 충전하지 않으며, 불완전한 충전 영역(150)을 제공한다. 공구(130 및 140)의 제거시에, 형성된 이중-구조화 용품은 불완전한 돌출부(160)와 함께 돌출부 사이의 랜드(land)(170)를 포함한다. 돌출부의 기부와 미세구조화 표면 내의 제2 주표면 사이의 두께를 흔히 "랜드"라고 기재한다. 돌출부의 높이는 흔히 랜드의 상부 표면에 대해 측정된다. 도면이 축척에 따라 도시된 것은 아니지만, 유동성 재료 조성물(120)의 일부가 돌출부(160)로 형성되었으므로 돌출부(170) 사이의 랜드는 유동성 재료 조성물(120)보다 얇다.

도 3에는, 본 개시의 공정(200)이 예시되어 있다. 이 공정에서, 유동성 재료 조성물(120)은 2개의 미세구조화 공구에 의해 동시에 접촉되며, 공구 1은 (230)이고 도 1의 공구 롤(105)에 상응하며, 공구 2는 (240)이고 도 1의 공구 롤(115)에 상응한다. 유동성 재료 조성물(120)은 공구(230 및 240) 내의 함몰부를 완전히 충전하며, 도 2에서 불완전하게 충전되었던 영역(250)을 충전한다. 공구(230 및 240)의 제거시에, 형성된 이중-구조화 용품은 완전한 돌출부(260)와 함께 돌출부 사이의 랜드(270)를 포함한다. 도면이 축척에 따라 도시된 것은 아니지만, 유동성 재료 조성물(120)의 일부가 돌출부(260)로 형성되었으므로 돌출부(270) 사이의 랜드는 유동성 재료 조성물(120)보다 얇다. 또한, 도 2 및 도 3의 유동성 재료 조성물(120)이 동일한 두께인 경우, 도 3의 돌출부(260)가 도 2의 돌출부(160)보다 크므로(따라서 유동성 재료 조성물(120)로부터의 더 많은 질량을 함유함) 도 3의 랜드(270)는 도 2의 랜드(170)보다 얇을 것으로 예상됨에 유의해야 한다. 도 2 및 도 3은 임의의 유형의 패턴화 공구를 나타내도록 일반화되며, 도 2 및 도 3의 공구가 도 1에 나타내어진 것과 같은 공구 롤인 경우, 구조(160 또는 260) 및 랜드(170 또는 270)를 포함하는 구조화 필름은 구조화 후에 공구 롤 중 하나와 접촉된 채로 유지될 것임에 또한 유의해야 한다.

달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 상기 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 기재된 수치 파라미터들은 본 명세서에 개시된 교시를 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치들이다. 종점들에 의한 수치 범위의 설명은 범위 내에 포함되는 모든 숫자를 포함하며(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함), 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태는, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시대상들을 갖는 실시 형태들을 포함한다. 예를 들어, "층"에 대한 언급은 1개, 2개 또는 그 초과의 층을 갖는 실시 형태들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 그의 의미에 있어서 "및/또는"을 포함하는 것으로 채용된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "중합체"는 단일중합체 또는 공중합체인 중합체 재료를 말한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "단일중합체"는 1종의 단량체의 반응 생성물인 중합체 재료를 말한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "공중합체"는 2종 이상의 상이한 단량체의 반응 생성물인 중합체 재료를 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 미세구조 특징부, 특히 복수의 미세구조를 기재하기 위해 사용되는 경우에 용어 "정돈된 배열"은, 천연 표면 조도 또는 다른 천연 특징부와는 상이한 부여된 패턴을 의미하며, 여기서 배열은 연속적이거나 불연속적일 수 있고, 반복 패턴, 비-반복 패턴 등일 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "미세구조"는, 특징부의 2개 이상의 치수가 미시적인, 특징부의 형태를 의미한다. 특징부의 부분도 및/또는 단면도가 미시적이어야 한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "미시적"은 그 형상을 결정하기 위하여 임의의 시계 면으로부터 볼 때 육안에 광학적 도움이 필요할 정도로 충분히 작은 치수의 특징부를 말한다. 일 표준은 문헌[Modern Optic Engineering by W. J. Smith, McGraw-Hill, 1966, pages 104-105]에서 확인되며, 이에 의해 시력, "...은 인식될 수 있는 최소 캐릭터(character)의 각도 크기(angular size)의 관점에서 정의되고 측정된다". 정상 시력은 최소 인식가능 문자가 망막 상에서 호의 각도 높이 5분에 대응할 때인 것으로 고려된다. 250 mm(10 인치)의 전형적인 작업 거리에서, 이는 이 물체에 대해 0.36 mm(0.0145 인치)의 측면 치수를 생성한다.

2개의 층을 지칭하는 경우에 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "인접한"은 2개의 층이 이들 사이에 개재된 개방 공간 없이 서로 근접하여 존재함을 의미한다. 이들은 서로 직접 접촉할(예를 들어, 함께 적층될) 수 있거나 개입층이 있을 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 기재 또는 필름을 기재하기 위해 사용되는 경우에 용어 "일체형"은 단일 단계에서 제조된 기재 또는 필름을 의미한다. 일체형 기재 또는 필름은 단일 재료 또는 다중 재료로부터 제조될 수 있다. 일체형 기재 또는 필름은 단일체(monolithic) 기재 또는 필름으로서 제조할 수 있거나(예를 들어, 압출과 같음), 다층 기재 또는 필름으로서 그것을 제조할 수 있다(예를 들어, 공압출에 의한 것과 같음).

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "열가소성"은 중합체성 재료의 특성을 지칭한다. 열가소성 물질은 열의 적용시에 용융 및/또는 유동되고, 냉각시에 재고화되고, 열의 적용시에 다시 용융 및/또는 유동되는 물질이다. 열가소성 물질은 가열 및 냉각시에 단지 물리적 변화만을 겪으며, 인식가능할 정도의 화학적 변화는 일어나지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "주축"은 정규 형상의 패턴에 존재하는 병진 대칭의 축을 지칭한다. 소정의 방향의 변위-예를 들어 수평 또는 수직 변위-가 형상을 본질적으로 그의 원래 구성으로 복귀시키는 경우, 형상의 패턴은 병진 대칭을 나타낸다. 예를 들어, 정사각형 패턴에는 2개의 병진 대칭 주축이 존재하며, 하나는 x 방향이고 하나는 y 방향이다. 육각형으로 패킹된 어레이에는, 3개의 병진 대칭 주축이 존재한다.

본 명세서에는 2개의 미세구조화 표면을 가진 용품의 제조 방법이 개시된다. 이들 방법은 제1 주표면 및 제2 주표면을 포함하는 유동성 재료 조성물을 제공하는 단계, 제1 미세구조화 공구를 제공하며, 제1 미세구조화 공구는 복수의 함몰부를 포함하는 패턴을 포함하는 구조화 표면을 포함하는 단계, 제2 미세구조화 공구를 제공하며, 제2 미세구조화 공구는 복수의 함몰부를 포함하는 패턴을 포함하는 구조화 표면을 포함하는 단계, 및 제1 미세구조화 공구를 유동성 재료 조성물의 제1 주표면에 접촉시킴과 동시에 제2 미세구조화 공구를 유동성 재료 조성물의 제2 주표면에 접촉시켜 유동성 재료 조성물 상에 구조화 제1 및 제2 주표면을 형성시키는 단계를 포함한다. 2개의 구조화 공구의 구성에 따라, 2개의 구조화 공구는 정확하게 동일한 순간에 유동성 조성물에 접촉되지 않을 수 있지만, 이들이 유동성 조성물에 실질적으로 동일한 시점에 접촉되는 것이 전형적이며, 용어 "동시에"는 이러한 개념 및 또한 2개의 공구가 동일한 시점에 유동성 조성물과 접촉됨을 전달하고자 하는 것이다.

구조화 제1 및 제2 주표면은, 각각이 반복 패턴을 형성하는 복수의 이격된 돌출부를 포함하고, 각각의 반복 패턴은 주축을 가지며, 여기서 주축은 반복 패턴의 병진 방향으로 주축 중의 하나를 포함하고, 여기서 제2 주표면 상의 반복 패턴의 주축은 제1 주표면 상의 주축과 경사각을 형성하며, 여기서 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위이도록 형성된다. 일부 실시 형태에서, 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 20 내지 80%의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 반복 패턴은 반복 정사각형 패턴을 포함하며 제1 주표면 상의 반복 패턴 상의 주축과 제2 주표면 상의 반복 패턴 상의 주축 사이의 각도는 20 내지 70°의 범위이다.

전형적으로, 유동성 재료 조성물은 간혹 일체형 기재라고 불리는 일체형 필름을 포함한다. 일체형 필름은 단일 재료를 포함할 수 있는 것이거나 그것이 다중 재료를 포함할 수 있지만, 일체형 필름은 단일 단계에서 형성되는 것이다. 일부 실시 형태에서, 일체형 필름은 단일체 구조물을 포함한다. 이는 일체형 필름이 종종 압출과 같은 공정에 의해 단일 재료로 형성됨을 의미한다. 이들 실시 형태에서, 전형적으로 유동성 재료 조성물은 압출기의 산출물이다. 다른 실시 형태에서, 일체형 필름은 재료의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서는, 일체형 필름이 단일 단계에서 제조되더라도 일체형 필름은 다층 구조물을 포함한다. 따라서, 개별적인 필름 층의 적층에 의한 다층 필름 또는 기재의 형성은 전형적으로 일체형 필름 또는 기재를 제공하지 않는다. 본 개시의 실시 형태에서, 전형적으로 유동성 재료 조성물은 압출 또는 공압출의 산출물이며 압출되거나 공압출된 층은 단일 재료를 포함할 수 있거나 재료의 블렌드일 수 있다.

광범위한 재료가 유동성 재료 조성물로 사용하기에 적합하다. 전형적으로 이들 재료는 열가소성 중합체성 재료이다. 유용한 열가소성 중합체성 재료의 예에는 폴리비닐 클로라이드, 폴리설폰, 폴리알킬렌, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리부틸렌, 폴리에스테르, 예를 들어 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 코폴리에스테르, 예를 들어 PETG, 폴리카르보네이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 예를 들어 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 나일론, TPO(열가소성 폴리올레핀 블렌드), TPU(열가소성 폴리우레탄 재료)를 포함하는 폴리우레탄, 폴리스티렌, 충격-개질 폴리스티렌 등이 포함된다. 특히 적합한 재료에는 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 충격-개질 폴리스티렌이 포함된다.

상기 언급된 바와 같이, 다수의 실시 형태에서 유동성 재료 조성물은 일체형 필름이다. 이러한 일체형 필름은 압출, 단일 층의 압출 또는 다중 층의 공압출에 의해 제조될 수 있다. 전형적으로 이러한 일체형 필름의 두께는 25 내지 203 마이크로미터(1 내지 8 밀)이다. 일체형 필름의 두께가 구조의 높이를 포함하는 경우에 두께는 심지어 더 클 수 있다(25 내지 1,016 마이크로미터(1 내지 40 밀)).

유동성 재료 조성물의 양쪽 주표면은 미세구조화 공구에 의해 동시에 접촉된다. 미세구조화 공구는 열 및 압력의 조건 하에 구조화가능한 표면에 접촉되는 경우에 표면에 구조를 부여하는 것으로 당업자에게 잘 이해된다. 본 개시에서, 유동성 재료 조성물의 주표면은 구조화가능한 표면이며, 미세구조화 공구의 이형시에, 유동성 재료 조성물의 표면은 구조화 표면이다. 구조화 표면 상의 구조는 공구 표면 상의 구조의 역상이며, 즉, 공구 표면 상의 돌출부는 구조화 표면 상에 함몰부를 형성할 것이고, 공구 표면 상의 함몰부는 구조화 표면 상에 돌출부를 형성할 것이다. 미세구조 특징부는 다양한 형상을 취할 수 있지만, 미세구조화 공구 상의 미세구조 특징부의 적어도 일부는 함몰부이다.

전형적으로, 미세구조화 공구는 성형 공구이다. 구조화 성형 공구는 평면형 스탬핑 프레스, 가요성 또는 비가요성 벨트, 또는 롤러의 형태일 수 있다. 추가로, 성형 공구는 일반적으로 엠보싱, 코팅, 주조, 또는 평압 프레싱(platen pressing)에 의해 표면 내에 미세구조화 패턴을 생성시키는 공구인 것으로 간주되며, 완성된 용품의 일부가 되지 않는다.

미세구조화 성형 도구를 생성하기 위한 광범위한 방법이 당업자에게 알려져 있다. 이들 방법의 예에는 포토리소그래피, 에칭, 방전 가공(discharge machining), 이온 밀링(ion milling), 미세가공(micromachining), 및 전기주조(electroforming)가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다. 미세구조화 성형 도구는 또한 가교결합성 액체 실리콘 고무, 방사선 경화성 우레탄 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것과 같은 성형성 재료를 이용하여 불규칙적인 형상과 패턴을 비롯한 다양한 미세구조화 표면을 복제하거나, 음각 또는 양각 복제 중간체 또는 최종 엠보싱 도구 주형을 생성하기 위하여 전기주조하여 다양한 미세구조를 복제함으로써 제조될 수 있다. 또한, 랜덤하고 불규칙적인 형상과 패턴을 갖는 미세구조화 주형은 화학적 에칭, 샌드블라스팅, 숏피닝 또는 성형성 재료 내로의 별개의 구조화 입자의 침투에 의해 생성될 수 있다. 부가적으로 임의의 미세구조화 성형 공구는 미국 특허 제5,122,902호(Benson)에 교시된 절차에 따라 변경되거나 수정될 수 있다. 금속, 예를 들어 니켈, 구리, 강철, 또는 금속 합금, 또는 중합체성 재료를 포함하는 광범위한 재료로부터 공구를 제조할 수 있다.

다양한 패턴이 미세구조화 공구의 구조화 표면 내에 존재할 수 있다. 본 개시에 기재된 방법에 의해 생성되는 것과 같은 구조의 양면 어레이를 가진 용품에서, 구조의 패턴이 동일한 것이 흔히 바람직하다. 이러한 방식으로, 필름의 양쪽 측면을 동일한 목적으로 사용할 수 있다. 그러나, 상기 기재된 바와 같이, 유동성 재료 조성물이 양쪽 세트의 돌출부를 동시에 완전히 형성하지 못할 수 있고, 이는 불완전한 구조 특징부의 형성을 유발할 수 있으므로, 동일한 돌출부 구조를 양쪽 주표면 내에 동시에 형성하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 본 개시에서, 구조의 패턴은 각도 오프셋되며, 이는 이들이 완벽하게 정렬되지 않음을 의미한다. 이러한 방식으로, 심지어 구조의 패턴이 동일한 크기 및 형상을 갖는 경우에도, 이들이 오프셋되기 때문에, 유동성 재료 조성물의 양쪽 주표면 상의 표면적의 큰 인접 부분 위에 돌출부의 세트를 동시에 형성하는 단계로 인한 문제를 방지한다. 닙을 형성하는 롤인 공구의 경우, 가공 중에 공구 롤의 상대 위치가 변화함에 따라, 동위상 및 역위상 중첩이 최소화된다.

오프셋 패턴을 기재할 수 있는 몇몇 방식이 있다. 일반적으로, 패턴의 주축에 의해 패턴을 기재할 수 있다. 본 명세서에서, 구조화 제1 및 제2 주표면은 반복 패턴을 형성하는 복수의 이격된 돌출부를 포함하고, 각각의 반복 패턴은 주축을 가지며, 여기서 주축은 반복 패턴의 병진 방향으로 주축 중의 하나를 포함하고, 여기서 제2 주표면 상의 반복 패턴의 주축은 제1 주표면 상의 주축과 경사각을 형성하며, 여기서 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 20 내지 80%의 범위이다. 이러한 패턴의 예는 반복 정사각형 패턴이다. 이러한 예에서, 회전 대칭 각도는 90°이며, 따라서 오프셋 각도는 9 내지 81°, 또는 18 내지 72°의 범위이다. 선택된 특정 각도는 패턴의 특이적 설계 뿐 아니라 다른 다양한 요인에 따라 달라진다. 예를 들어, 도 6에 나타낸 정사각형 패턴 설계에서, 패턴을 형성하는 각각의 돌출부의 너비 및 깊이 또한 오프셋 각도를 확립할 때 고려될 요인이다. 일부 실시 형태에서, 반복 패턴은 반복 정사각형 패턴을 포함하며 제1 주표면 상의 반복 패턴 상의 주축과 제2 주표면 상의 반복 패턴 상의 주축 사이의 각도는 20 내지 70°의 범위이다.

다수의 실시 형태를 기재하기 위해 사용될 수 있는, 오프셋 패턴을 기재하는 다른 방식은 유동성 재료 조성물의 주표면 내에 형성된 돌출부가 마루를 형성하는 것이다. 예를 들어, 제1 및 제2 구조화 표면 각각이 제1 방향에 대해 직각인 제2 방향을 따라 연장된 복수의 평행한 이격된 마루와 교차하는 제1 방향을 따라 연장된 복수의 평행한 이격된 마루를 포함하여 캐비티(cavity)의 어레이를 형성하고, 각각의 캐비티는 4개의 벽에 의해 정의되며, 제1 및 제2 구조화 표면 상의 캐비티의 벽은 동일한 높이 및 너비를 갖는 경우이다. 제1 구조화 표면 내의 제1 방향은 제2 구조화 표면의 제1 방향과 20° 내지 70° 범위의 경사각을 형성한다.

오프셋 패턴을 기재하는 또 다른 방식은 형성된 일체형 필름 용품의 단면, 특히 상기 기재된 바와 같이 제1 방향을 따라 취한 단면을 고려하는 것이다. 단면은 제1 주표면 상의 복수의 이격된 이산 구조(제1 구조) 및 제2 주표면 내의 복수의 이격된 이산 구조(제2 구조)를 포함한다. 제1 구조 중 하나 이상은 제2 구조에 완전히 중첩되고, 하나 이상의 제1 구조는 제2 구조에 완전히 중첩되지 않는다. 이는, 상부 및 하부 구조 모두가 완전히 중첩될, 구조가 오프셋되지 않은 상황과는 대조적이다.

일부 실시 형태에서는, 제1 및 제2 구조화 표면 내에 형성된 돌출부가 마루가 아닌 것이 바람직할 수 있다. 이들 실시 형태에서 오프셋 패턴은, 대향하는 제1 및 제2 주표면을 포함하고, 제1 및 제2 주표면 각각은 제1 방향을 따라 연장된 돌출 구조의 행 및 제1 방향에 대해 직각인 제2 방향을 따라 연장된 돌출 구조의 열을 형성하는 실질적으로 동일한 이격된 이산 돌출 구조의 정규 2-차원 어레이를 포함하며, 상부 및 하부 표면 내의 돌출 구조는 실질적으로 동일한 것으로 기재될 수 있다. 이들 실시 형태에서, 제1 구조화 표면 내의 제1 방향은 제2 구조화 표면의 제1 방향과 20° 내지 70° 범위의 경사각을 형성한다.

전형적으로, 구조화 제1 및 제2 표면의 돌출부는 캐비티의 어레이를 형성하도록 배열된다. 일부 실시 형태에서, 캐비티의 어레이는 캐비티의 정사각형 어레이를 포함한다. 캐비티는 또한 다양한 다른 형상, 예를 들어 육각형, 삼각형, 및 원을 포함할 수 있다. 캐비티는 돌출부, 및 형성된 돌출부 사이의 랜드 면적에 의해 형성된 하부에 의해 형성된 벽을 갖는 것으로 기재될 수 있다. (캐비티 하부를 형성하는 랜드는 도 2 및 도 3에 관해 상기 기재되어 있다.) 본 개시의 방법의 한가지 이점은 돌출부 사이의 랜드가 상대적으로 얇을 수 있다는 것이다. 전형적으로, 이 두께는 5 내지 200 마이크로미터, 5 내지 100 마이크로미터, 또는 심지어 10 내지 50 마이크로미터이다. 돌출부 사이의 랜드가 상대적으로 얇은 것이 바람직하며, 이는 그것이 전체 용품이 상대적으로 얇아지도록 허용하고 이는 양면 구조 용품이 더 적은 재료로부터 제조됨으로써 덜 고가이도록 허용하기 때문이다. 부가적으로, 얇은 랜드 두께를 갖는 것은 광학 선명도에 도움이 될 수 있으며, 이는 예를 들어 DNA 미세시험 웰에 양면 구조화 필름을 사용하는 경우에 바람직하고, 구조화-후 화염 처리(post-structuring flame treating)에 의해 필름-관통 천공(through-film perforation)을 제조하여 여과 매체를 형성하는 단계와 같은 필름의 가공을 보조할 수 있다.

캐비티 하부의 상대적 두께를 기재하는 다른 방식은 도 4에 예시되어 있다. 이 도면에는, 본 개시의 용품의 단면을 나타낸다. 이 단면에는, 돌출부(160)와 더불어 랜드(170)를 나타낸다. 돌출부(160) 및 그것이 정의하는 캐비티는 면적(A) 및 면적(B)로 나타낸다. 이러한 조합된 표면적을 면적(C)인 랜드의 면적에 비교한다. 따라서 면적(A)와 면적(B)의 합 대 면적(C)의 비는 1:1을 초과한다. 일부 실시 형태에서 면적(A)와 면적(B)의 합 대 면적(C)의 비는 1:1 내지 20:1의 범위이다.

전형적으로 제1 및 제2 구조화 주표면 상의 돌출부의 높이는 랜드 두께보다 전형적으로 훨씬 크다. 부가적으로, 구조화 기재를 단면으로 관찰할 경우, 마루의 단면은 단면적을 가질 것이다(제1 단면적). 이러한 제1 단면적을 마루 아래의 랜드의 단면적에 비교할 경우, 제1 단면적 대 랜드 단면적의 비는 1 이상이다.

본 명세서에는 구조화 기재라고 불리는, 양쪽 주표면 상에 미세구조를 가진 용품 또한 개시된다. 이들 용품은 일체형 용품이며, 상기 기재된 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 제1 주표면 상의 미세구조화 패턴은 제2 주표면의 미세구조화 패턴으로부터 오프셋된다.

일부 실시 형태에서, 용품은 대향하는 제1 및 제2 주표면을 가진 일체형 기재를 포함하며, 제1 및 제2 주표면 각각은 반복 패턴을 형성하는 복수의 평행한 이격된 돌출부를 포함하고, 각각의 반복 패턴은 주축을 가지며, 여기서 주축은 반복 패턴의 병진 방향으로 주축 중의 하나를 포함하고, 여기서 제2 주표면 상의 반복 패턴의 주축은 제1 주표면 상의 주축과 경사각을 형성하며, 여기서 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위이고, 여기서 구조화 기재는 일체형 기재이다. 일부 실시 형태에서, 각도는 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 20 내지 80%의 범위이다.

일부 실시 형태에서, 제1 주표면 및/또는 제2 주표면 상의 반복 패턴은 주기적인 기하학적 패턴을 포함한다. 매우 다양한 주기적인 기하학적 패턴이 적합하다. 적합한 주기적인 기하학적 패턴의 예에는 정사각형 패턴, 육각형 패턴, 삼각형 패턴, 또는 원 패턴이 포함된다. 이들 기하학적 패턴은 구조화 표면 내에 캐비티의 어레이를 형성한다. 그러므로, 이러한 어레이에는 정사각형 캐비티, 육각형 캐비티, 삼각형 캐비티, 또는 원형 캐비티의 어레이가 포함된다. 일부 실시 형태에서, 반복 패턴은 반복 정사각형 패턴을 포함하며 제1 주표면 상의 반복 패턴 상의 주축과 제2 주표면 상의 반복 패턴 상의 주축 사이의 각도는 20 내지 70°의 범위이다.

캐비티는 돌출부, 및 형성된 돌출부 사이의 랜드 면적에 의해 형성된 하부에 의해 형성된 벽을 갖는 것으로 기재될 수 있다. (캐비티 하부를 형성하는 랜드는 도 2 및 도 3에 관해 상기 기재되어 있다.) 본 개시의 방법의 한가지 이점은 돌출부 사이의 랜드가 상대적으로 얇을 수 있다는 것이다. 전형적으로, 이 두께는 5 내지 200 마이크로미터, 5 내지 100 마이크로미터, 또는 심지어 10 내지 50 마이크로미터이다. 돌출부 사이의 랜드가 상대적으로 얇은 것이 바람직하며, 이는 그것이 전체 용품이 상대적으로 얇아지도록 허용하고 이는 양면 구조 용품이 더 적은 재료로부터 제조됨으로써 덜 고가이도록 허용하기 때문이다. 부가적으로, 얇은 랜드 두께를 갖는 것은 광학 선명도에 도움이 될 수 있으며, 이는 예를 들어 DNA 미세시험 웰에 양면 구조화 필름을 사용하는 경우에 바람직하고, 예를 들어, 구조화-후 화염 처리에 의해 필름-관통 천공을 제조하여 여과 매체를 형성하는 단계와 같은 필름의 가공을 보조할 수 있다.

캐비티 하부의 상대적 두께를 기재하는 다른 방식은 도 4에 예시되어 있다. 이 도면에는, 본 개시의 용품의 단면을 나타낸다. 이 단면에는, 돌출부(160)와 더불어 랜드(170)를 나타낸다. 돌출부(160) 및 그것이 정의하는 캐비티는 면적(A) 및 면적(B)로 나타낸다. 이러한 조합된 표면적을 면적(C)인 랜드의 면적에 비교한다. 따라서 면적(A)와 면적(B)의 합 대 면적(C)의 비는 1:1을 초과한다. 일부 실시 형태에서 면적(A)와 면적(B)의 합 대 면적(C)의 비는 1:1 내지 20:1의 범위이다.

전형적으로 제1 및 제2 구조화 주표면 상의 돌출부의 높이는 랜드 두께보다 전형적으로 훨씬 크다. 부가적으로, 구조화 기재를 단면으로 관찰할 경우, 마루의 단면은 단면적을 가질 것이다(제1 단면적). 이러한 제1 단면적을 마루 아래의 랜드의 단면적에 비교할 경우, 제1 단면적 대 랜드 단면적의 비는 1 이상이다.

제1 및 제2 구조화 표면의 패턴의 오프셋은 각도 오프셋이며, 횡방향 또는 종방향 오프셋이 아니다. 이를 도 5 및 도 6에 나타낸다. 도 5는 비교 이중 구조화 기재이다. 도 5에서 실선은 제1 주표면 내의 패턴을 기재하고 점선은 제2 주표면 내의 패턴을 기재한다. 실선 패턴에 대한 주축은 (510)으로 나타내고, 점선 패턴에 대한 주축은 (520)으로 나타낸다. 패턴은 오프셋되지만 횡방향으로만 오프셋된다. (510) 및 (520)에 의해 기재된 바와 같이 각도 오프셋 각도가 0°이므로 각도 오프셋이 없다는 것이 명확하다. 이들 패턴은 본 개시의 패턴이 그러하듯이 각도 오프셋되는 대신에 각도 정렬된 것으로 기재될 수 있다.

도 6은 본 개시의 이중 구조화 기재를 나타낸다. 도 6에서 실선은 제1 주표면 내의 패턴을 기재하고 점선은 제2 주표면 내의 패턴을 기재한다. 실선 패턴에 대한 주축은 (610)으로 나타내고, 점선 패턴에 대한 주축은 (620)으로 나타낸다. (610) 및 (620)에 의해 기재된 바와 같이 각도 오프셋 각도가 0° 초과이지만 90° 미만이므로 패턴은 각도 오프셋된다.

실시예

일련의 컴퓨터 모델화 연구를 실행하여 양면 미세구조화 기재에 대해 상이한 각도 오프셋에서 정규 구조의 어레이를 모델화하였다.

실시예 1: 정사각형 어레이 패턴의 모델화

컴퓨터 모델화 소프트웨어 패키지 블렌더(Blender)(http://www.blender.org로부터 입수가능함)를 사용하여 기재 상의 돌출부의 2 차원 묘사를 생성시켰다.

각각 외부 측면 길이가 1 유닛이고 측면 두께 또는 너비, W가 0.05 유닛인 정사각형의 64 × 64 조밀(close-packed) 어레이의 메쉬에 의해 기재의 한쪽 측면 상의 패턴을 나타내었다. 반복 거리 또는 피치, P가 1 유닛인 이러한 타일형 어레이(tiled array)는, 어레이의 평면에 대해 직각으로 관찰할 경우에 수평 및 수직 직사각형의 어레이처럼 보인다. 기재의 제2 측면 상의 패턴은 제1 측면으로부터 복제된 동일한 어레이였다. 이러한 제2 메쉬 물체를 병진 또는 회전에서 0의 오프셋으로 제1 어레이의 상부 상에 중첩시켰다.

적합한 설정을 가진 내부 블렌더 렌더러(Blender Renderer)를 사용하여 재구성할 경우에 2개의 패턴의 중첩이 있는 면적과 없는 면적 사이에 영상의 명도 값의 정량화가능한 차이가 있도록, 양쪽 어레이에 색상(이 경우에는 적색(RGB 255,0,0)) 및 50%의 투명도(알파) 값을 제공하였다.

재구성 영상이 40 유닛과 동일한 너비 및 높이를 가진 면적을 덮도록, 사실상 직교 카메라(orthogonal camera)를 직사각형의 평면에 대해 직각으로 위치시켰다. 어레이 중 하나의 중심에서 에지가 4개의 이웃하는 정사각형을 연결하는 교차 중심 상에 영상의 중심을 맞추었다. 24 비트/픽셀, 72 dpi의 마이크로소프트(Microsoft) 비트맵 포맷에 1600 × 1600 픽셀의 크기로 재구성 영상을 저장하였다.

2개의 어레이의 중첩 비율을 평가하기 위하여, 하나의 "유닛 셀" 면적, 즉, 400개의 고유 위치(unique position)를 덮도록, X- 및 Y-방향 양쪽으로 0.05 유닛의 단계로, X- 및 Y-방향 양쪽으로 0.95 유닛의 최대 오프셋까지, 어레이 중 하나를 격자-유사 방식으로 병진시켰다. 각각의 오프셋 위치에 대해 상기 기재된 바와 같이 재구성 영상을 저장한 후에 영상 분석 소프트웨어 패키지 이미지J(ImageJ)(http://rsbweb.nih.gov/ij/로부터 입수가능함)에서 열었다. 히스토그램(Histogram) 기능을 사용하여 영상으로부터 256 레벨의 히스토그램 데이터를 생성시켰다. 상기 사용된 조건의 경우, 영상의 중첩된 면적 및 비-중첩된 면적은 각각 75 및 63의 값을 가졌다. 이러한 표로 만든 히스토그램 데이터를 기록하였다.

400개 위치 모두를 기록한 후에, 병진 오프셋을 0으로 재설정하고 하나의 어레이의 회전을 수정하고 400개 병진 오프셋 위치 각각에 대해 데이터의 생성 및 기록을 반복하였다. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 및 45 도의 회전 오프셋에 대해 이 공정을 완료하였다. 회전의 중심은 에지가 4개의 이웃하는 정사각형을 연결하는 교차 중심에 위치하였다.

하기 표 1은 분석 결과를 나타낸다. 가능한 최대 중첩은 0 도의 회전 오프셋 및 0의 위치 오프셋에서 패턴이 완전히 정렬되는 경우에 발생했다. 제1 열은 하나의 패턴의 다른 하나에 대한 각도 오프셋의 정도를 나타낸다. 제2 열은 가능한 최대 중첩에 비례하는 모든 가능한 병진 오프셋 위치의 평균 중첩을 나타낸다. 제2 및 제3 열은 가능한 최대 중첩에 비례하는 모든 가능한 병진 오프셋 위치에 걸쳐 중첩의 최소 및 최대 값을 나타낸다. 제5 열은 제3 및 제4 열의 차이를 나타낸다. 45 내지 90°의 각도 오프셋에 대한 값은 대칭에 의해 추론하였다.

[표 1]

실시예 2: 삼각형 어레이 패턴의 모델화

하기의 변화를 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차에 따랐다. 삼각형의 에지 중 하나를 X-방향으로 하여 조밀 어레이 내에 외부 에지 길이가 1 유닛이고, 에지 너비, W가 0.028875 유닛인 삼각형으로 2개의 동일한 어레이가 구성되었다. 이 경우에 어레이 중 하나를 X-방향으로 0.05 유닛 만큼 최대 1.5 유닛까지, 그리고 Y-방향으로 0.050943 유닛 만큼 최대 0.815088 유닛까지 병진시켰다.

0, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 및 30 도의 회전 각도가 평가되었다. 회전의 중심은 에지가 6개의 이웃하는 삼각형을 연결하는 교차 중심에 위치하였다.

실시예 1에 기재된 데이터의 경우와 동일한 방식으로 하기 표 2에 데이터가 제공되어 있다. 30 내지 60°의 각도 오프셋에 대한 값은 대칭에 의해 추론하였다.

[표 2]

실시예 3: 육각형 어레이 패턴의 모델화

하기의 변화를 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차에 따랐다. 최소 직경의 배향을 X-방향으로 하여 육각형 조밀 어레이 내에 육각형의 외부 에지의 최소 직경이 1 유닛이고, 에지 너비, W가 0.05 유닛인 육각형으로 2개의 동일한 어레이가 구성되었다. 이 경우에 어레이 중 하나를 X-방향으로 0.05 유닛 만큼 최대 1.5 유닛까지, 그리고 Y-방향으로 0.050943 유닛 만큼 최대 0.815088 유닛까지 병진시켰다. 이는 패턴의 유닛 셀을 정의하였다.

0, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 및 60 도의 회전 각도가 평가되었다. 회전의 중심은 에지가 3개의 이웃하는 육각형을 연결하는 교차 중심에 위치하였다.

실시예 1에 기재된 데이터의 경우와 동일한 방식으로 하기 표 3에 데이터가 제공되어 있다. 30 내지 60°의 각도 오프셋에 대한 값은 대칭에 의해 추론하였다.

[표 3]

Claims (24)

1. 제1 주표면 및 제2 주표면을 포함하는 구조화 기재로서,
   상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면 각각은 반복 패턴을 형성하는 복수의 이격된 돌출부를 포함하고, 각각의 반복 패턴은 주축을 가지며, 상기 주축은 상기 반복 패턴의 병진 방향(translational direction)으로 상기 주축 중의 하나를 포함하고, 상기 제2 주표면 상의 상기 반복 패턴의 상기 주축은 상기 제1 주표면 상의 상기 주축과 경사각을 형성하며, 상기 경사각은 상기 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위이고, 상기 구조화 기재는 일체형(unitary) 기재인, 구조화 기재.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 주표면 상의 상기 반복 패턴 및 상기 제2 주표면 상의 상기 반복 패턴이 캐비티(cavity)의 어레이를 형성하며, 여기서 상기 돌출부가 상기 캐비티의 벽을 형성하는, 구조화 기재.
3. 용품의 제조 방법으로서,
   제1 주표면 및 제2 주표면을 포함하는 유동성 재료 조성물을 제공하는 단계;
   제1 미세구조화 공구를 제공하며, 상기 제1 미세구조화 공구는 복수의 함몰부를 포함하는 패턴을 포함하는 구조화 표면을 포함하는 단계;
   제2 미세구조화 공구를 제공하며, 상기 제2 미세구조화 공구는 복수의 함몰부를 포함하는 패턴을 포함하는 구조화 표면을 포함하는 단계; 및
   상기 제1 미세구조화 공구를 상기 유동성 재료 조성물의 상기 제1 주표면에 접촉시킴과 동시에 상기 제2 미세구조화 공구를 상기 유동성 재료 조성물의 상기 제2 주표면에 접촉시켜 상기 유동성 재료 조성물 상에 구조화 제1 및 제2 주표면을 형성하며, 상기 구조화 제1 주표면 및 상기 구조화 제2 주표면 각각이 반복 패턴을 형성하는 복수의 이격된 돌출부를 포함하고, 각각의 반복 패턴이 주축을 가지며, 상기 주축이 상기 반복 패턴의 병진 방향으로 상기 주축 중의 하나를 포함하고, 상기 제2 주표면 상의 상기 반복 패턴의 상기 주축이 상기 제1 주표면 상의 상기 주축과 경사각을 형성하며, 상기 경사각이 상기 반복 패턴의 회전 대칭 각도의 10 내지 90%의 범위인 단계를 포함하는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구조화 표면 각각이 제1 방향에 대해 직각인 제2 방향을 따라 연장된 복수의 평행한 이격된 마루와 교차하는 상기 제1 방향을 따라 연장된 복수의 평행한 이격된 마루를 포함하여 캐비티의 어레이를 형성하고, 각각의 캐비티가 4개의 벽에 의해 정의되며, 상기 제1 및 제2 구조화 표면 상의 상기 캐비티의 상기 벽이 동일한 높이 및 너비를 가지며, 상기 제1 주표면 내의 상기 제1 방향이 상기 제2 주표면 내의 상기 제1 방향과 20° 내지 70° 범위의 경사각을 형성하는, 방법.
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