CN219278301U - 限定张力轴线的扩展材料、模具和包装材料 - Google Patents

Abstract

本公开涉及限定张力轴线的扩展材料、模具和包装材料。所述扩展材料包括：材料片材，所述材料片材具有多个狭缝，所述多个狭缝限定包括狭缝的排的狭缝图案，其中所述多个狭缝包括一组狭缝，每个狭缝具有至少一个弯曲末端。本公开整体涉及张力激活的扩展制品，该扩展制品包括多个图案化狭缝。该多个狭缝中的至少一些狭缝包括弯曲末端。在一些实施方案中，这些制品用作缓冲膜和/或包装材料。本公开还涉及制备和使用这些张力激活的扩展制品的方法。

Description

限定张力轴线的扩展材料、模具和包装材料

技术领域

本公开整体涉及张力激活的扩展制品，其包括多个图案化狭缝。所述多个狭缝中的至少一些狭缝包括弯曲末端。在一些实施方案中，这些制品用作缓冲膜和/或包装材料。本公开还涉及制备和使用这些张力激活的扩展制品的方法。

背景技术

2016年，消费者在网上购买的产品多于商店。(《财富》杂志于2016年6月8日提到，消费者现在大部分都在网上购物)。具体地讲，消费者在网上购物占51％，在实体商店购物占49％。同样出于上述杂志。消费者行为的这种变化的一个结果是每天邮寄和递送包裹数量的不断增长。每年有超过134亿件包裹被递送到全世界的家庭和企业(美国邮政服务约52亿件，联邦快递约33亿件，美国联合包裹运送服务公司(UPS)约49亿件)。尽管非包裹邮件的递送每年减少，但包裹递送以每年约8％的比率增长。这种增长导致美国邮政服务25％的业务为包裹递送。(《华盛顿观察家报》于2017年9月1日提到，“每递送一个亚马逊包裹，邮政服务就会损失1.46美元”)。亚马逊每天装运约300万个包裹，阿里巴巴每天装运约1200万个包裹。

不仅仅是商业装运包裹。不断发展的制造商文化为个体创造了通过像Etsy^TM的网站将他们的手工产品装运到世界各地的机会。此外，对可持续性的日益关注使得许多消费者在eBay^TM等网站上转售二手产品，而不是将它们扔到垃圾填埋场。例如，超过2500万人在eBay^TM上出售货物，并且超过1.71亿人购买这些货物。

装运这些货物的个体和企业通常用装运容器装运它们，装运容器通常是包括要装运的产品、缓冲物和空气的箱。箱具有许多优点，包括例如箱可直立、重量轻、平放储存、可回收并且成本相对较低。然而，箱的标准尺寸通常与被装运物品的尺寸不匹配，因此用户必须用大量的填充物或缓冲材料填充箱，以试图保护被装运物品不在过大的箱中来回推挤并且变得损坏。

包裹缓冲材料在装运期间保护物品。装运和装载/卸载过程期间的振动和冲击的影响被缓冲材料减轻，以减少产品损坏的机会。缓冲材料通常放置在装运容器内部，在装运容器内缓冲材料通过例如屈曲和变形以及/或者通过衰减振动或将冲击和振动传递到缓冲材料而不是被装运的物品来吸收能量。在其他情况下，包装材料还用于除缓冲以外的功能，诸如将待装运的物品固定在箱中并将其安放在适当的位置。另选地，包装材料还用于填充空隙，诸如当使用显著大于待装运物品的箱时。

一些示例性包装材料包括塑料Bubble Wrap^TM、气泡膜、缓冲缠绕物、空气枕头、碎纸、皱纹纸、碎杨木、蛭石、吊架和波纹气泡膜。这些包装材料中的许多包装材料是不可回收的。

一种示例性的包装材料如图1A和图1B所示。膜100由包括多个切缝或狭缝110的图案的纸片制成，该图案通常被称为“跳跃狭缝图案”，是一种单狭缝图案。当膜100被张力激活时(沿着基本上垂直于切缝或狭缝110的张力轴线(T)牵拉)，形成多个梁130。梁130是相邻的同轴狭缝排之间的区域。由狭缝110形成的梁130共同经受一定程度的向上和向下移动(例如，参见图1B和图1C)。这种向上和向下移动导致图1A的二维制品(基本上平坦的片材)在张力激活时变成图1B和图1C的三维制品。当这种膜用作包装材料时，与二维平面结构相比，该三维结构提供了一定程度的缓冲。

膜100的切缝或狭缝图案如图1A所示，并在美国专利4,105,724(Talbot)和5,667,871(Goodrich等人)中有所描述。该图案包括多个单独的线性狭缝110的多个基本上平行的排112。给定排112中的每个单独的线性狭缝110与直接相邻且基本上平行的排112中的每个单独的线性狭缝110异相。在图1A至图1C的具体构造中，相邻排112的相位相差水平间距的一半。该图案形成狭缝110和排112的阵列，并且该阵列在整个阵列上具有规则的重复图案。在狭缝110的直接相邻的排112之间形成材料的梁130。

图2A示出了旋转90°的图1A至图1C的膜100的切缝或狭缝图案。每个线性狭缝110具有在第一末端114与第二末端116之间延伸的长度(L)。每个线性狭缝110还具有位于第一末端114和第二末端116中间的中点118。中点118由图2A的狭缝110中的一些狭缝上的小圆点示出。平行且对准的狭缝110的中点118基本上彼此对准。换句话讲，单独的线性狭缝110的中点118基本上与沿着张力轴线(T)的直接相邻的梁130上的单独的线性狭缝110的中点118对准。此类狭缝110不在直接相邻的狭缝排112中；相反，它们在交替排112上。此外，单独狭缝110的中点118位于沿着张力轴线(T)直接相邻的狭缝或切缝110的末端114、116之间。狭缝110的排112中两个直接相邻的狭缝110的中心之间的距离被标识为横向间距(H)。梁130的厚度或相邻线性狭缝110的两个相邻排112之间的距离被标识为轴向间距(V)。

更具体地，在图2A的实施方案中，狭缝110A的中点118A与狭缝110B的中点118B轴向对准，这意味着中点118A、118B与沿轴向方向延伸的轴线对准。狭缝110B在与狭缝110A所在的梁130A直接相邻的梁130B上。另外，狭缝110A的中点118A位于狭缝110C的末端114C和狭缝110D的末端116D之间。狭缝110C和110D与狭缝110A轴向直接相邻。图2A还示出了横向相邻中点118之间的横向节距(H)、轴向节距(V)或梁130的高度、狭缝长度(L)和张力轴线(T)，沿着该张力轴线可以提供张力以引起梁130的向上和向下移动。

图2B示出了当包括图2A的狭缝图案的制品以沿着张力轴线T的张力展开时形成的主张力线(例如，接近最高张应力路径的线)。图2B以虚线示出了主张力线140，其是将出现最大张应力的地方。张力线是当张力沿着张力轴线施加到材料上时承载最大负载的穿过材料的假想路径。当沿着张力轴线(T)施加张力时，主张力线140移动得更接近与所施加的张力轴线对准，从而导致图案已经被形成在其中的材料或片材扭曲。当单狭缝图案被展开时，沿着主张力线140的张力的激活导致图案的基本上所有区域经受一些张紧或压缩(张应力或压缩应力)，然后屈曲并弯出原始二维膜的平面。在一些实施方案中，当膜被完全展开和/或将张力施加到期望程度时，膜中基本上不存在保持平行于片材的原始平面的区域。

实用新型内容

具体地，本实用新型的一个方面提供了一种限定张力轴线的扩展材料，其特征在于，所述扩展材料包括：

材料片材，所述材料片材具有多个狭缝，所述多个狭缝限定包括狭缝的排的狭缝图案，其中所述多个狭缝包括一组狭缝，每个狭缝具有至少一个弯曲末端，

其中所述一组狭缝中的每个狭缝包括形成所述狭缝的至少一个末端的端部区域，并且其中所述端部区域具有不同于所述狭缝的相邻部分的曲率半径，

其中所述材料当处于不存在狭缝的构型时具有小于25％的极限伸长率值，和

其中所述材料以预张紧形式限定平面，并且其中当沿所述张力轴线施加张力时，所述材料的部分从所述平面旋转45度或更大。

根据本实用新型的某些实施方案，所述狭缝是由以下各项组成的组中的至少一者：单狭缝图案、多狭缝图案和复合狭缝。

根据本实用新型的某些实施方案，所述材料是纸，并且厚度在0.003英寸和0.010英寸之间。

根据本实用新型的某些实施方案，狭缝的所述排大致垂直于所述张力轴线。

根据本实用新型的某些实施方案，第一排狭缝中的狭缝与相邻排狭缝中的狭缝偏移所述第一排狭缝中的狭缝的横向长度的75％或更少。

根据本实用新型的某些实施方案，所述狭缝具有狭缝形状和狭缝取向，并且其中所述狭缝形状或所述狭缝取向在狭缝的排内变化。

根据本实用新型的某些实施方案，所述狭缝具有狭缝形状和狭缝取向，并且其中所述狭缝形状或所述狭缝取向在相邻排中变化。

根据本实用新型的某些实施方案，所述材料具有在0.001英寸和5英寸之间的厚度。

本实用新型的另一个方面提供了一种模具，其特征在于，所述模具能够形成以上任一项所述的多个狭缝。

本实用新型的再一个方面提供了一种包装材料，其特征在于，所述包装材料由以上任一项所述的扩展材料形成。

另外，本公开的发明人发明了新颖的狭缝图案，其包括具有弯曲末端边缘的至少一些狭缝。与具有相同图案的梁但没有弯曲末端边缘的材料或制品相比，包括弯曲末端狭缝图案的材料或制品具有增加的最大张紧力。这种增加的最大张紧力导致材料或制品能够承受增加的展开力或张力而不撕裂。在一些实施方案中，包括弯曲末端狭缝图案的材料或制品与除了没有弯曲末端之外具有相同图案的材料或制品相比能够承受更大的张紧力而不会撕裂。

这些狭缝图案可用于形成张力激活的扩展制品。在一些实施方案中，制品可用于装运和包装应用。然而，制品和图案也可以用于多种其他用途或应用。因此，本公开不意味着局限于装运或包装材料应用，这仅仅是一种示例性的用途或应用。

附图说明

结合附图来考虑本公开的以下各个实施例的详细描述可以更全面地理解本公开。

图1A是示例性现有技术狭缝图案的顶视线条图。

图1B是包括图1A的狭缝图案的示例性现有技术包装材料的顶视图照片。

图1C是图1B的照片的一部分的放大视图。

图2A是用于形成旋转90度的图1B和图1C的包装材料的狭缝图案的顶视线条图。

图2B示出了图2A所示的狭缝图案的主张力线。

图3A是示例性单狭缝图案的顶视图示意图。

图3B是从形成在纸片中并暴露于沿张力轴线的张力的图3A所示图案的照片得到的透视图。

图3C是图3B的制品在暴露于沿着张力轴线的张力时的照片的近似顶视图。

图3D是图3B所示制品的侧视图。

图4A是示例性单狭缝图案的顶视图示意图。

图4B是从形成在纸片中并暴露于沿张力轴线的张力的图4A所示图案的照片得到的透视图。

图4C是图4B的制品在暴露于沿着张力轴线的张力时的照片的近似顶视图。

图4D是图4B所示制品的侧视图。

图5A是示例性双狭缝图案的顶视图示意图。

图5B是当暴露于张力时图5A所示的双狭缝图案的主张力线的顶视图示意图。

图5C是图5A的示例性双狭缝图案的顶视图示意图。

图5D是从形成在纸片中并暴露于沿张力轴线的张力的图5A的双狭缝图案的照片得到的近似顶视图。

图5E是从形成在纸片中并暴露于沿张力轴线的张力的图5A的双狭缝图案的照片得到的近似侧视图。

图6A是包括弯曲边缘的示例性双狭缝图案的顶视图示意图。

图6B是从形成在纸片中并暴露于沿张力轴线的张力的图6A的双狭缝图案的照片得到的近似侧视图。

图7是包括弯曲边缘的示例性双狭缝图案的顶视图示意图。

图8A是示例性复合狭缝图案的顶视图示意图。

图8B示出了当图8A的复合狭缝图案暴露于张力时该复合狭缝图案中的主张力线。

图8C至图8E示出了当材料暴露于张力时，图8A的狭缝图案已经形成在其中的材料的移动的顶视图示意图。

图8F是当材料暴露于张力时，图8A的狭缝图案已经形成在其中的材料的一部分的透视侧视图示意图。

图8G是当材料暴露于张力时，图8A的狭缝图案已经形成在其中的材料的透视侧视图示意图。

图9是示例性复合狭缝图案的顶视图示意图。

图10至图17是示例性部分中讨论的示例性狭缝图案的示意图。

图18是与本文公开的技术一致的用于制造材料的示例性系统。

具体实施方式

在以下详细说明中，可参考形成本说明一部分的一组附图，并且其中通过图示示出多个具体实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，能够设想并作出其他实施方案。

本公开的各种实施方案涉及狭缝图案并且涉及包括狭缝图案的制品。“狭缝”在本文中定义为穿过制品形成至少一条线的窄切缝，该至少一条线可以是直的或弯曲的，其具有至少两个末端。本文描述的狭缝是分立的，这意味着单独狭缝不与其他狭缝相交。狭缝通常不是切口，其中“切口”被定义为当狭缝与其自身相交时从片材上去除的片材的表面区间。然而，实际上，许多成形技术导致去除片材的一些表面区间，该表面区间对于本申请的目的而言不被认为是“切口”。特别地，许多切割技术产生“切槽”或具有一定物理宽度的切缝。例如，激光切割器将烧蚀片材的一些表面区域以产生狭缝，刳刨机(router)将切除材料的一些表面区域以产生狭缝，甚至挤压切割在材料的边缘上产生一些变形，这种变形在材料的表面区域上形成物理间隙。此外，模制技术需要狭缝相对面之间的材料，从而在狭缝处产生间隙或切槽。在各种实施方案中，狭缝的间隙或切槽将小于或等于材料的厚度。例如，切入0.007"厚的片材的狭缝图案可具有间隙大约为0.007"或更小的狭缝。然而，应当理解，狭缝的宽度可以增加到材料厚度的许多倍，并且与本文公开的技术一致。

狭缝可被表征为“简单狭缝”或“复合狭缝”，其中“简单狭缝”被定义为恰好具有两个末端，而“复合狭缝”具有多于两个末端。如本文所用，术语“单狭缝图案”是指形成单独排的单独狭缝的图案，每个排横向延伸穿过片材，其中这些排沿着片材的轴向长度形成单独排的重复图案，并且每个排中狭缝的图案不同于直接相邻的排中狭缝的图案。例如，一个排中的狭缝可以与直接相邻的排中的狭缝轴向偏移或异相。

狭缝/翼片形状的增强的维度与图1A和图1B的现有技术狭缝/翼片形状相比产生了互锁特征。材料是否互锁可通过以下测试方法确定。

获得长36英寸(0.91m)和宽7.5英寸(19cm)的样品。样品完全展开而不撕裂，然后直接放置在光滑的PVC管(例如，外径(OD)为3.15英寸(8cm)和长度为23英寸(58.4cm)的PVC管)附近，从而确保样品在滚动期间保持完全展开。将样品缠绕在管上，确保每个连续层直接放置在前一层上，并且样品放置在管的中心(沿长度)。相同的操作将提供围绕管的最少两个完整缠绕。当所有样品都缠绕在管周围时，释放样品并观察样品是否展开/解缠。如果样品在1分钟等待后没有展开/解开，样品从管滑落到平滑的表面(诸如桌面)上。然后通过后缘提升样品，以观察其是否铺开/解缠或保持其形状。

如果样品在释放后的一分钟内打开/解缠，在样品从管滑落期间，或者当被后缘提升时，样品被认为“没有互锁”。如果样品在样品从管滑落期间和之后以及被后缘提升时保持其管状形状，则样品被认为是互锁的。针对每个样品重复10次测试。

在一些实施方案中，狭缝中的一个或多个狭缝包括一个或多个弯曲末端。如果狭缝的形成狭缝的末端的区域具有不同于狭缝的相邻部分的曲率半径，则狭缝具有弯曲末端，其中端部区域通常小于狭缝总长度的10％。与具有相同图案的梁但没有弯曲末端边缘的材料或制品相比，包括弯曲末端狭缝图案的材料或制品具有增加的最大张紧力。这种增加的最大张紧力导致材料或制品能够承受增加的展开力或张力而不撕裂。在一些实施方案中，包括弯曲末端狭缝图案的材料或制品与除了没有弯曲末端之外具有相同图案的材料或制品相比能够承受更大的张紧力而不会撕裂。

单狭缝图案

图3A至图3D和图4A至图4D示出了具有弯曲末端的单狭缝图案的两个示例性实施方案。

图3A示出了包括单狭缝图案的材料300，其中每个狭缝310包括向上弯曲的第一末端314、向上弯曲的第二末端316和中点318。多个单独狭缝310对准以形成大致垂直于张力轴线T的排312。“大致垂直”在本文中被定义为包含5度误差范围内或3度误差范围内的角度。梁330形成在狭缝310的直接相邻的排312之间的材料中。该实施方案示出了两个末端可以在相同方向或相似方向上弯曲。

本领域的技术人员将理解，可以对图案进行许多改变，同时仍然落入本公开的范围内。本领域技术人员将理解，形状和狭缝长度可以变化。例如，在一些实施方案中，形状是u形的，具有比图3A中所示更多的倒圆边缘。另选地，狭缝长度、排尺寸或形状以及梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。

图3B至图3D示出了在纸的片材上形成并暴露于沿张力轴线T的张力的图3A的图案。当材料300被张力激活或沿张力轴线T展开时，材料300的部分经受张紧和/或压缩，该张紧和/或压缩导致材料300的部分以其非张紧形式移出材料300的原始平面。当暴露于沿张力轴线的张力时，末端314、316经受压缩并被拉向彼此，从而导致材料300的翼片区域350相对于处于预张紧状态(图3A)的材料500的平面向上移动或屈曲，从而产生翼片324。梁330的部分相对于处于预张紧状态(图3A)的材料300的平面向下移动或屈曲，从而形成开口部分322。排312中的相邻狭缝310之间的材料形成轴向梁320，该轴向梁主要经受与张力轴线T对准的张力，因此该区域或区间基本上不移出原始平面，而是与图3A的预张紧形式相比略微弯曲。材料300中的这些移动形成一系列弯曲的矩形突出部，如图3D所示。

当张力激活材料300缠绕在制品周围或直接邻近本身放置时，翼片324彼此互锁和/或与开口部分322互锁，以产生互锁结构。互锁可以按照上述互锁测试中的说明进行测量。

图4A示出了包括单狭缝图案的材料400，其中每个狭缝410包括向下弯曲的第一末端414、向上弯曲的第二末端416和中点418。多个单独狭缝410被对准以形成大致垂直于张力轴线T的排412。梁430形成于狭缝410的直接相邻的排412之间的材料中。该实施方案示出了两个末端可以在不同方向上弯曲。材料400沿张力轴线T的展开与上文关于图3A至图3D所述的基本上相同。

本领域的技术人员将理解，可以对图案进行许多改变，同时仍然落入本公开的范围内。本领域技术人员将理解，形状和狭缝长度可以变化。另选地，狭缝长度、排尺寸或形状以及梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。

图4B至图4D示出了在纸的片材上形成并暴露于沿张力轴线T的张力的图4A的图案。当材料400被张力激活或沿张力轴线T展开时，材料400的部分经受张紧和/或压缩，该张紧和/或压缩导致材料400的部分以其非张紧形式移出材料400的原始平面。当暴露于沿张力轴线的张力时，末端414、416经受压缩并被拉向彼此，从而导致材料400的翼片区域450相对于处于预张紧状态(图4A)的材料400的平面向上移动或屈曲，从而产生翼片424。梁430的部分相对于处于预张紧状态(图4A)的材料400的平面向下移动或屈曲，从而形成开口部分422。排412中的相邻狭缝410之间的轴向梁420主要经受与张力轴线T对准的张力，因此该区域或区间基本上不移出原始平面，而是与图4A的预张紧形式相比略微弯曲。材料400中的这些移动形成一系列弯曲的矩形突出部，如图4D所示。

当张力激活材料400缠绕在制品周围或直接邻近本身放置时，翼片424彼此互锁和/或与开口部分422互锁，以产生互锁结构。互锁可以按照上述互锁测试中的说明进行测量。

在例如转让给本受让人的美国专利申请62/952789中示出了另外的单狭缝图案，该专利申请的全部内容并入本文。

多狭缝图案

本公开的各种实施方案涉及多狭缝图案并且涉及包括这些多狭缝图案的制品。术语“多狭缝图案”包括双狭缝图案、三狭缝图案、四狭缝图案等。此外，术语“多狭缝图案”意在包括任何狭缝图案，其中各自在不同的直接相邻的排中的两个或更多个狭缝基本上彼此对准，使得它们的末端基本上对准。对准的多狭缝的末端基本上对准意味着如果在多狭缝的两个相邻狭缝中的两个对准的末端之间画一条假想线，则该假想线相对于对准轴线(垂直于排的轴线)的角度不大于+/-20度。在一些实施方案中，形成多狭缝的每个狭缝的长度相差不超过最长狭缝或最短狭缝的总长度的+/-20％。在一些实施方案中，在狭缝是线性的情况下，它们基本上彼此平行。在狭缝不是线性的一些实施方案中，对准的多狭缝都基本上在+/-20度内平行于张力轴线对准。

如本文所用，术语“双狭缝图案”是指多个单独狭缝的图案。多个狭缝中的每个狭缝可以由自身不交叉或相交的单个连续切缝形成。该图案包括狭缝的多个排，并且第一排中的单独狭缝与直接相邻的第二排中的单独狭缝基本上对准。双狭缝由第一排中的狭缝构成，该狭缝与第二排中的狭缝基本上对准。这两个基本上对准的狭缝一起形成双狭缝。

双狭缝图案、三狭缝图案、四狭缝图案或多狭缝图案在暴露于沿张力轴线的张力时与单狭缝图案相比产生显著更多的平面外起伏。这种材料的平面外起伏对于许多应用具有很大的价值。例如，这些平面外起伏区间产生平面外的材料或环，当材料的部分彼此相邻放置或缠绕在一起时，该平面外材料或环可与平面外材料或环的其他区间互锁。因此，多狭缝图案固有地互锁和/或包括互锁特征部。一旦张力激活，这些特征部和图案互锁并将材料基本保持在适当的位置。互锁可以如上所述进行测量。

该起伏还产生可以类似弹簧的方式吸收能量而没有显著塑性变形的结构。当双狭缝图案被切割成二维制品(诸如纸)并且张力沿着张力轴线(T)被施加到制品上时，二维制品的部分波动或移动到z轴(垂直于二维制品的原始平面的轴线)中，从而导致三维制品的形成。在一些实施方案中，与图1A至图2B的现有技术狭缝形状和/或取向相比，本文所述的狭缝或翼片形状放大了材料或制品的平面外运动。在一些实施方案中，双狭缝图案形成在其中的材料是基本上不可延展的。“不可延展的”材料通常被定义为当处于内聚的、无掺杂的构型(不存在狭缝)时具有小于25％、小于或等于10％，或在一些实施方案中小于或等于5％的极限伸长率值的材料。在一些实施方案中，双狭缝图案连续通过并被材料的至少一个边缘截断，而不停止或改变。所得的材料和/或制品提供了各种各样的优点。

图5A是示例性双狭缝图案的示意图。图案500包括狭缝512的排中的多个狭缝510。每个狭缝510包括在第一末端514与第二末端516之间的中点518。狭缝510的第一排512a和狭缝510的第二排512b各自包括彼此间隔开的多个狭缝510。排512中直接相邻的狭缝510之间的空间与横向梁530的相邻部分的组合可以被称为排512中相邻狭缝510之间的轴向梁520。在图5A的示例性实施方案中，直的假想线在末端514、516之间延伸并且连接末端。在该示例性实施方案中，在第一狭缝的末端之间延伸并连接该第一狭缝的末端的直的假想线与在同一排中直接相邻的第二狭缝的末端之间延伸并连接该第二狭缝的末端的假想线基本上共线。在该示例性实施方案中，在单排中的狭缝末端之间延伸并连接狭缝末端的所有直的假想线大致共线。

狭缝510的排512a、512b一起形成横向梁530。横向梁530在轴向方向上由在轴向方向上对准的狭缝510界定。重叠梁536与每个横向梁530直接相邻，并且在该实施方案中，在每个横向梁的两侧上。重叠梁536在轴向方向上由未对准的狭缝界定。形成横向梁530的边缘或侧面的每个直接相邻的排512a、512b中的狭缝基本上彼此对准，使得它们基本上平行，并且它们的末端514、516基本上垂直于该排的轴线对准并且彼此等距。在一些实施方案中，对准的狭缝具有基本上相同的狭缝长度和节距(节距相对于张力轴线)。

横向梁530的由两个平行且基本上对准的狭缝510界定的每个区段包括中点532，该中点在：(1)在形成横向梁530的侧面的狭缝510的第一末端514和第二末端516之间的中点(图5A中横向地)，以及(2)在形成横向梁530的侧面的两个狭缝510之间的中点(图5A中轴向地)。横向梁530a的第一区段的中点532a与直接相邻的横向梁530b的直接相邻的区段的中点532b异相。在图5A的实施方案中，横向梁530a的第一区段的中点532a与横向梁530c(其是横向梁530a的第二直接相邻的横向梁530c)的第一区段的中点532c基本上轴向对准。

图5A还示出了在图5A的实施方案中基本上平行于轴向方向并且基本垂直于横向方向以及狭缝的排的方向的张力轴线(T)。张力轴线(T)是这样的轴线，沿着该轴线可以提供张力以展开图案500已经形成在其中的材料，这产生横向梁530的向上移动和向下移动以及重叠梁536的旋转。

图5B示出了当包括图5A的狭缝图案的制品被沿着张力轴线T的张力展开时形成的主张力线540(例如，接近最高张应力路径的线)。图5B以虚线示出了主张力线540，其是将出现最大张应力的地方。张力线是当张力沿着张力轴线施加到材料上时承载最大负载的穿过材料的假想路径。当沿着张力轴线(T)施加张力时，主张力线540移动得更接近与所施加的张力轴线对准，从而导致片材扭曲。当多狭缝图案被展开时，沿着主张力线540的张力的激活导致图案的基本上所有区域经受一些张紧或压缩(张应力或压缩应力)，然后这些区域中的许多区域屈曲并弯出原始二维膜的平面。

当张力被施加到包括双狭缝图案的材料、片材或膜时，一对对准的狭缝510和沿着张力轴线(T)的路径的直接相邻的排512中的狭缝510之间的横向梁530区域主要经受压缩应力。当重叠梁536经受这些张紧力时，它们屈曲并弯出原始材料或片材的平面。在对准的一对狭缝510之间的横向梁530的区域中，只有成对狭缝之间的区域(称为轴向梁520)经受张力(和张应力)并将其传递到狭缝510的下一排512。在单排512中直接相邻的狭缝510之间的材料520与横向梁530的相邻部分结合，在出现最大应力的边缘上用虚线标记。当施加张力时，这些张力支承区域保持相对平坦并且平行于材料或片材的预张紧平面。这些张力支承区域不旋转，因为通过其的张力线基本上平行于主张力轴线(T)。在横向梁530中的成对狭缝之间的材料主要经受压缩应力，这导致横向梁530屈曲出片材的原始平面，形成起伏或环形，同时保持名义上平行于张力轴线。

当张力激活材料500缠绕在制品周围或直接邻近本身放置时，起伏和翼片524彼此互锁和/或与开口部分522互锁，以产生互锁结构。互锁可以按照上述互锁测试中的说明进行测量。

图5C示出了双狭缝图案的示例，其是包括与图5A所示的双狭缝图案相似的双狭缝图案的材料的顶视图示意图。材料500包括狭缝510a、510b、510c、510d。狭缝510a和510b一起形成双狭缝。另外，狭缝510c和510d一起形成另一个双狭缝。狭缝510a和510b形成第一横向梁530a的一部分的侧面或边缘。狭缝510b和510c形成重叠梁536的一部分的侧面或边缘。狭缝510c和510d形成第二横向梁530b的一部分的侧面或边缘。第一横向梁530a直接邻近重叠梁536。重叠梁536直接邻近第二横向梁530b。狭缝510a和510b基本上彼此对准。狭缝510c和510d基本上彼此对准。狭缝510b和510c彼此不对准。相反，狭缝510b和510c彼此相位分离或间隔开。在图5C的实施方案中，狭缝510基本上垂直于张力轴线T。

图5D和图5E是当暴露于沿着张力轴线T的张力时，从包括图5A或图5C的狭缝图案的材料的照片得到的图。当材料500沿着张力轴线T被张力激活或展开时，材料500的部分经受张紧和/或压缩，这导致材料500以其非张紧形式移出材料500的原始平面。当暴露于沿张力轴线的张力时，末端514、516经受压缩并被拉向彼此，从而导致材料500的翼片区域550相对于处于预张紧状态(图5A或图5C)的材料500的平面向上移动或屈曲，从而产生翼片524。横向梁530的直接位于基本上对准的相邻梁之间的部分从处于其预张紧状态(图5A或图5C)的材料500的原始平面起伏出，从而形成环，同时保持名义上平行于拉伸轴线。排512中的相邻狭缝510之间的轴向梁520与横向梁530的相邻部分结合保持基本上平行于处于其预张紧状态(图5A或图5C)的材料500的原始平面。重叠梁536屈曲并旋转出原始材料或片材的平面。翼片区域550的运动与横向梁530的起伏相结合产生开口部分522。

本领域的技术人员将理解，可以对图案和材料进行许多改变，同时仍然落入本公开的范围内。例如，在一些实施方案中，多狭缝图案将是三狭缝、四狭缝或其他多狭缝而不是双狭缝图案。另选地，狭缝长度、狭缝尺寸、狭缝厚度、狭缝形状、排尺寸或形状、横向梁尺寸或形状和/或重叠梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。狭缝、排或梁节距可以变化。张力轴线和狭缝之间的角度可以变化。这些变化中的许多变化可以改变展开图案。

当张力激活材料500缠绕在制品周围或直接邻近本身放置时，横向梁530和/或翼片524彼此互锁和/或与开口部分522互锁，以产生互锁结构。互锁可以按照上述互锁测试中的说明进行测量。

图6A至图6B示出了包括弯曲边缘的双狭缝图案的示例性实施方案。除了狭缝610的末端是弯曲的之外，图6A与图5A所示的实施方案基本上相同。因此，本文重复图5A的描述。

本领域的技术人员将理解，可以对图案进行许多改变，同时仍然落入本公开的范围内。在一些实施方案中，多狭缝图案将是三狭缝、四狭缝或其他多狭缝，而不是双狭缝图案。另选地，狭缝长度、狭缝尺寸、狭缝厚度、狭缝形状、排尺寸或形状、横向梁尺寸或形状和/或重叠梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。狭缝、排或梁节距可以变化。张力轴线和狭缝之间的角度可以变化。末端的弯曲程度可以变化。另选地，排尺寸或形状以及梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。这些变化中的许多变化可以改变展开图案。

图6B是包括图6A的狭缝图案的材料在暴露于沿张力轴线T的张力时的图示。该材料基本上如关于图5A的图案所描述的那样展开。狭缝610上的弯曲边缘增加了材料在不撕裂的情况下所能经受的最大张力。

当张力激活材料600缠绕在制品周围或直接邻近本身放置时，翼片、环和起伏彼此互锁和/或与开口部分622互锁，以产生互锁结构。互锁可以按照上述互锁测试中的说明进行测量。

图7示出了包括弯曲边缘的双狭缝图案的另一个示例性实施方案。除了狭缝710的末端是弯曲的之外，图7与图5A所示的实施方案基本上相同。因此，本文重复图5A的描述。

本领域的技术人员将理解，可以对图案进行许多改变，同时仍然落入本公开的范围内。在一些实施方案中，多狭缝图案将是三狭缝、四狭缝或其他多狭缝，而不是双狭缝图案。另选地，狭缝长度、狭缝尺寸、狭缝厚度、狭缝形状、排尺寸或形状、横向梁尺寸或形状和/或重叠梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。狭缝、排或梁节距可以变化。张力轴线和狭缝之间的角度可以变化。末端的弯曲程度可以变化。另选地，排尺寸或形状以及梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。这些变化中的许多变化可以改变展开图案。

在例如转让给本受让人的美国专利申请62/952806中示出了另外的多狭缝图案，该专利申请的全部内容并入本文。

复合狭缝图案

本公开的各种实施方案涉及复合狭缝图案并且涉及包括复合狭缝图案的制品。如本文所用，术语“复合狭缝”是指具有多于两个末端的连续切口。复合狭缝具有带有至少一个片段交叉的至少两个狭缝片段。因此，“复合狭缝图案”是包括多个单独狭缝的图案，其中至少一些狭缝是复合狭缝。在一些实施方案中，该图案包括彼此相位偏移的狭缝的多个排。在一些实施方案中，狭缝基本上垂直于张力轴线(T)。

当暴露于沿着张力轴线的张力时，复合狭缝图案比单狭缝图案产生显著更多的平面外旋转。这种材料的平面外旋转对于许多应用具有很大的价值。例如，旋转区间形成当材料的部分彼此相邻放置或缠绕在一起时可与平面外材料的其他区间互锁的平面外材料。因此，复合狭缝图案固有地互锁和/或包括互锁特征部。一旦张力激活，这些特征部和图案互锁并将材料基本保持在适当的位置。互锁可以如上所述进行测量。

平面外旋转也产生非常刚性的结构，因此它们可以抵抗显著的力。该结构可以以类似弹簧的方式吸收能量，而没有明显的塑性变形，并且还可以通过塑性变形屈曲和吸收能量。当复合狭缝图案被切割成二维制品(诸如纸)并且张力沿着张力轴线(T)被施加到制品上时，二维制品的部分旋转并移动到z轴(垂直于二维制品的原始平面的轴线)中，从而导致三维制品的形成。在一些实施方案中，与图1A至图2B的现有技术狭缝形状和/或取向相比，本文所述的狭缝形状使得材料或制品能够进行独特的平面外运动。在一些实施方案中，复合狭缝图案形成在其中的材料是基本上不可延展的。在一些实施方案中，复合狭缝图案连续通过并被材料的至少一个边缘截断，而不停止或改变。所得的材料和/或制品提供了各种各样的优点。

图8A是示例性复合狭缝图案800的顶视图示意图。“复合狭缝”在本文中被定义为具有多于两个末端的狭缝，其与“简单狭缝”形成对比，所述“简单狭缝”在本文中被定义为具有恰好两个末端的狭缝。复合狭缝图案可以与单狭缝图案或多狭缝图案一致。在该示例中，图案800包括狭缝812的排中的多个狭缝810。每个狭缝810包括第一轴向部分821、与第一轴向部分821间隔开并且大致平行于第一轴向部分的第二轴向部分823、以及连接第一轴向部分821和第二轴向部分823的大致横向部分825。每个狭缝810包括四个末端：第一末端814、第二末端815、第三末端816和第四末端817。每个狭缝810具有中点818。

第一末端814和第二末端815是狭缝810的第一轴向部分821的相对的末端。第三末端816和第四末端817是狭缝810的第二轴向部分823的相对的末端。第一末端814和第二末端816沿着轴向方向x上的轴线(在当前示例中平行于第一轴向部分821)对准，并且第三末端816与第四末端817沿着轴向方向上的轴线(在当前示例中平行于第二轴向部分823)对准。第一末端814和第三末端816沿着横向方向y上的轴线i1对准，并且第二末端815和第四末端817沿着横向方向上的轴线i2对准。排812a、812b中直接相邻的狭缝810之间的空间可称为轴向梁820。当暴露于张力时，排812a、812b中的相邻狭缝810之间的轴向梁820变成非旋转梁820(在图8C至图8E和图8G中可见)。由大致横向部分825减去非旋转梁820所界定的空间限定折叠壁区域830a、830b。

折叠壁区域830a、830b可进一步描述为具有两个大致矩形的区域831和833，其中矩形区域831由以下项界定：(1)狭缝810的垂直于张力轴线的直接相邻的大致横向部分825，以及(2)直接相邻的相对狭缝810上的相邻轴向部分821和823。轴向梁820在单排812a、812b中的相邻狭缝810之间，更具体地，在相邻轴向部分821和823之间。直接邻近梁820的是区域833，该区域是折叠壁区域830a、830b中在轴向方向上由梁820和大致横向部分825界定，并且在横向方向上由两个大致矩形的区域831界定(更具体地由相邻轴向部分821和823的轴向延伸部界定)的剩余材料。狭缝810的直接相邻的排彼此相位偏移。

在图8A的实施方案中，张力轴线T基本上平行于轴向方向x，并且基本上垂直于横向方向y。张力轴线T大致垂直于狭缝810的排812a、812b的方向。张力轴线T是这样的轴线，沿着该轴线可以提供张力以展开图案800已经形成在其中的材料，这产生材料部分的旋转和向上和向下移动。

在当前示例中，与先前的示例不同，没有横向梁在横向方向y上横跨材料片材的宽度延伸。相反，在当前示例中，存在横跨材料800的横向宽度限定的折叠壁区域830a、830b，所述折叠壁区域沿着材料800的片材的轴向长度交替。类似于一些先前示例，在当前示例中，材料的片材中的狭缝图案限定沿着材料800的片材的轴向长度交替的第一排812a和第二排812b。材料的片材中的多个狭缝810限定了类似于已经讨论过的梁的列和梁的行。然而，在当前示例中，轴向梁820中的每个轴向梁从第一折叠壁区域830a延伸到相邻的第二折叠壁区域830b。此外，轴向梁820中的每个轴向梁限定对应于排中的相邻狭缝的末端的两个终点824a、824b。

图8B示出了当包括图8A的狭缝图案的制品被沿着张力轴线T的张力展开时形成的主张力线840(例如，接近最高张应力路径的线)。图8B以点划线示出了主张力线840，其是将出现最大张应力的地方。张力线是当张力沿着张力轴线施加到材料上时承载最大负载的穿过材料的假想路径。当沿着张力轴线(T)施加张力时，主张力线840移动得更接近与所施加的张力轴线对准，从而导致片材扭曲。张力线840聚焦在同一排中的相邻狭缝之间的轴向梁820中。当暴露于张力时，这些梁820变成非旋转梁820。在图8A的实施方案中，这些轴向梁820或非旋转梁820大致平行于张力轴线。在图8A的实施方案中，这些梁820或非旋转梁820是大致轴向的。当沿着张力轴线T(在该实施方案中是名义上平行于非旋转梁的轴线)施加张力时，张力(或由该张力引起的最高应力集中)稍微均匀地存在于所有非旋转梁820上，但是穿过折叠壁区域830a、830b的截面，如虚线所示。

图8C至图8G是顶视图示意图，示出了当沿着张力轴线T施加张力时，包括图8A的狭缝图案的材料如何在空间中移动。当展开复合狭缝图案时，沿主张力线840的张力的激活导致图案的基本上所有区域经受一些张紧或压缩(张应力或压缩应力)，并且区域中的一些区域旋转和/或弯曲出原始二维膜的平面。穿过折叠壁区域830a、830b的张力导致梁同时旋转和折叠，以将非旋转梁820移动得更靠近在一起，从而变得与张力轴线T更加对准。在图8A至图8E中，非旋转梁820被表示为断开并与力矢量(箭头)连接。这有助于可视化不同区域中的力的相互作用以阐明材料的运动。由于经受力的材料800相对薄，所以折叠壁区域830a、830b将响应于张紧力的施加而旋转出平面并在非旋转梁820的基部处折叠。具体地，图8C示出了具有作用在折叠壁区域830a、830b上的力矢量的非旋转梁820。此动作致使材料800移动到图8D示意性地示出的位置中，其中折叠壁区域830a、830b由于图8D所示的力矢量而旋转。如图8E所示，折叠壁区域830a、830b也响应于图8A至图8E所示的力矢量折叠或弯曲。折叠或弯曲程度将根据许多因素而变化，包括例如材料的刚度或模量、张紧力的量值、元件的尺寸和比例、非旋转梁的宽度、非旋转梁之间的跨度等。

图8D是折叠壁区域830a、830b的顶视图示意图，仅示出了从图8C的顶视透视图的旋转。图8E是示出当完全张紧和展开时同时旋转和弯曲的旋转梁的顶视图的示意图。从顶视图看，折叠壁区域830a、830b一旦旋转，就形成可抵抗Z轴(正交于x-y平面)上的显著压缩力的手风琴式折叠竖直壁。使折叠壁屈曲所需的能量是该结构可以吸收以防止损坏其所缠绕的物体的能量。非旋转梁820连接折叠壁区域830a、830b。图8A的复合狭缝图案导致非旋转梁820交错，这进一步有助于材料在展开时的强度。非旋转梁820和折叠壁区域830a、830b的运动产生在图8G中可见的开口区域822。

返回图8A，大致矩形的区域833具有等于非旋转梁820的宽度或横向尺寸的宽度或横向尺寸。在一些实施方案中，优选地，该宽度相对于矩形区域831的宽度或横向尺寸较小。当矩形区域833的横向宽度相对于矩形区域831的横向宽度较小时，则矩形区域833在展开时将基本上起皱，并且不能与折叠壁区域830a、830b的其余部分清楚地独立地区分开，如图8F的图所示。特别地，在材料的面向视图(顶部或底部)中，开口822的形状看起来大致为六边形。如果矩形区域833足够宽，则另一平坦的竖直区段将存在于图8F和图8G所示的旋转/折叠梁的折叠部处。视觉上，这将使六边形看起来像八边形。

图9是另一个示例性复合狭缝图案的顶视图示意图，除了具有弯曲的末端之外，该复合狭缝图案与图8A的复合狭缝图案基本上相同。

更具体地，图案900包括狭缝912的排中的多个狭缝910。每个狭缝910包括第一轴向部分921、与第一轴向部分921间隔开并且大致平行于第一轴向部分的第二轴向部分923、以及连接第一轴向部分921和第二轴向部分923的大致横向部分925。每个狭缝910包括四个末端914、915、916和917以及中点918。每个轴向部分921和923包括邻近末端的弯曲部分。第一末端914、915是第一轴向部分921的末端。末端916、917是第二轴向部分923的末端。排912中直接相邻的狭缝910之间的空间可以被称为排912中相邻狭缝910之间的轴向梁920。当暴露于张力时，排912中的相邻狭缝910之间的轴向梁920变成非旋转梁932。由大致横向部分925减去非旋转梁932界定的空间包括旋转/折叠壁930。旋转/折叠壁930可以进一步描述为具有两个大致矩形的区域931和933，其中矩形区域931由以下项界定：(1)狭缝910的垂直于张力轴线的直接相邻的大致横向部分925，以及(2)直接相邻的相对狭缝910上的相邻轴向部分921和923。轴向梁920存在于单排912中的相邻狭缝910之间，更具体地，在相邻轴向部分921和923之间。直接邻近轴向梁920的是区域933，该区域是旋转/折叠壁930中在轴向方向上由轴向梁920和大致横向部分925界定，并且在横向方向上由两个大致矩形的区域931界定(更具体地由相邻轴向部分921和923的末端914、915、916和917的轴向延伸部界定)的剩余材料。狭缝910的直接相邻的排彼此相位偏移。

在图9的实施方案中，张力轴线(T)基本上平行于轴向方向，并且基本上垂直于横向方向和狭缝910的排912的方向。张力轴线(T)是这样的轴线，沿着该轴线可以提供张力以展开图案900已经形成在其中的材料，这产生材料部分的旋转和向上和向下移动。

材料基本上如上文关于图8A至图8G所述展开。将弯曲末端914、915、916和917添加到轴向部分921和923上增加了材料在撕裂之前可能经受的最大力，但其不会显著改变材料的展开。

在例如转让给本受让人的美国专利申请62/952815和63/05808463/058084中示出了另外的复合狭缝图案，所述专利申请的全部内容并入本文。

本文示出或描述的实施方案中的任一个可以与本文示出或描述的其他实施方案组合，包括本文所示或描述的任何特定特征、形状、结构或概念可以与本文所示或所述的任何其他特定特征、形状、结构或概念组合。本领域技术人员将理解，可对复合狭缝图案进行许多改变、将图案形成到材料中以及这些材料的展开，同时仍然落入本公开的范围内。例如，在示出双狭缝图案的实施方案中，图案可以是三狭缝、四极狭缝或其他多狭缝图案而不是双狭缝图案。另选地，狭缝长度、狭缝尺寸、狭缝厚度、狭缝形状、排尺寸或形状、横向梁尺寸或形状和/或重叠梁尺寸或形状可以变化。此外，偏移程度或相位偏移可与图中所示不同。狭缝、排或梁节距可以变化。张力轴线和狭缝之间的角度可以变化。图案相对于张力轴线和/或材料的侧面的对准可以变化。这些变化中的一些变化可以改变展开图案。

本文所示的大多数狭缝图案具有被描述为在施加张力时相对于片材的原始平面向上或向下移动或屈曲的区域。向上运动和向下运动之间的区别是为了清楚起见基本上与附图匹配而使用的任意描述。样品可以全部翻转，从而将向下运动变成向上运动，反之亦然。另外，在样品的区域将翻转使得在先前区域中已经向上移动的类似特征部现在向下移动并且反之亦然的情况下，偶尔发生反转是正常的和期望的。这些反转可以发生在小到单狭缝的区域，或者材料的大部分。这些反转是随机的和自然的，它们是材料、制造和所施加的力自然变化的结果。尽管做了一些努力来拍摄没有反转的材料区域，但所有样品都在这些自然变化存在的情况下进行了测试，并且反转的数量或位置对性能没有显著影响。

本文所示的所有狭缝图案均显示为大致垂直于张力轴线。虽然在许多实施方案中，这可以提供优异的性能，但是本文所示或所述的狭缝图案中的任一者都可以相对于张力轴线旋转某个角度。优选与张力轴线的角度小于45度。

此外，本文所示的所有狭缝图案包括彼此相位相差大约为直接相邻狭缝之间的横向间距的一半(或横向间距的50％)的单狭缝。然而，图案相位相差可为任何期望的量，包括例如横向间距的三分之一、横向间距的四分之一、横向间距的六分之一、横向间距的八分之一等。在一些实施方案中，相位偏移小于排中直接相邻的狭缝的横向间距的1倍或小于3/4，或小于1/2。在一些实施方案中，相位偏移是排中的直接相邻狭缝的横向间距的多于1/50，或多于1/20，或多于1/10。

在一些实施方案中，最小相位偏移使得交替排中的狭缝的末端与穿过相邻排中的狭缝的末端的平行于张力轴线的线相交。在一些实施方案中，最大相位偏移通过产生连续的材料路径类似地限制。如果正交于张力轴线的狭缝的宽度对于所有狭缝都是恒定的并且具有值w，并且正交于张力轴线的狭缝之间的间隙是恒定的并且具有值g，那么最小相位偏移和最大相位偏移是：

制品。本公开还涉及包括本文所述的任何狭缝图案的一种或多种制品或材料。本文所述的狭缝图案可以形成在其中的一些示例性材料包括例如纸(包括硬纸板、瓦楞纸、涂覆或未涂覆纸、牛皮纸、棉纱纸、回收纸)；塑料；织造和非织造材料和/或织物；弹性材料(包括橡胶诸如天然橡胶、合成橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、乙烯乙酸乙烯酯或EVA橡胶)；非弹性材料(包括聚乙烯和聚碳酸酯)；聚酯；丙烯酸类树脂；以及聚砜。制品可以是例如材料、片材、膜或任何类似的构造。

可以使用的热塑性材料的示例可包括以下所述中的一者或多者：聚烯烃(例如，聚乙烯(高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、金属聚乙烯等，以及它们的组合)、聚丙烯(例如，无规和间规聚丙烯))、聚酰胺(例如，尼龙)、聚氨酯、聚缩醛(诸如迭尔林)、聚丙烯酸酯和聚酯(诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二酯乙二醇(PETG)和诸如聚乳酸的脂肪族聚酯)、氟塑料(诸如，购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3Mcompany,St.Paul,MN,US)的THV)及其组合。热固性材料的实例可包括聚氨酯、硅酮、环氧化物、三聚氰胺、酚醛树脂以及它们的组合中的一个或多个。可生物降解性聚合物的实例可包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚(己内酯)、丙交酯和乙交酯的共聚物、聚(乙烯琥珀酸)、聚羟基丁酸盐以及它们的组合中的一个或多个。

本文所用的“纸”是指由纤维素(特别是纤维素的纤维(无论是天然的还是人工衍生的))制成的或以其他方式能够从植物来源诸如木材、玉米、草、大米等的纸浆中衍生的织造或非织造片材状产品或织物(其可以折叠，并且可以具有各种厚度)。纸包括由传统和非传统造纸工艺两者制成的产品，以及上述类型的具有嵌入在片材中的其他类型纤维(例如增强纤维)的材料。纸可以在片材上或在纤维本身上具有涂层。在本公开的上下文中为“纸”的非传统产品的示例包括以商品名TRINGA购自芬兰艾斯堡的PAPTIC(PAPTIC,Espoo,Finland)的材料和以商品名SULAPAC购自芬兰赫尔辛基的SULAPAC(SULAPAC,Helsinki,Finland)的片材形式的材料。

单狭缝图案形成在其中的材料可以具有任何期望的厚度。在一些实施方案中，该材料具有在约0.001英寸(0.025mm)和约5英寸(127mm)之间的厚度。在一些实施方案中，该材料具有在约0.01英寸(0.25mm)和约2英寸(51mm)之间的厚度。在一些实施方案中，该材料具有在约0.1英寸(2.5mm)和约1英寸(25.4mm)之间的厚度。在一些实施方案中，厚度大于0.001英寸(0.025mm)，或0.01英寸(0.25mm)，或0.05英寸(1.3mm)，或0.1英寸(2.5mm)，或0.5英寸(13mm)，或1英寸(25mm)，或1.5英寸(38mm)，或2英寸(51mm)，或2.5英寸(64mm)，或3英寸(76mm)。在一些实施方案中，厚度小于5英寸(127mm)或4英寸(101mm)，或3英寸(76mm)，或2英寸(51mm)，或1英寸(25mm)，或0.5英寸(13mm)，或0.25英寸(6.3mm)，或0.1英寸(2.5mm)。

在一些实施方案中，在材料为纸的情况下，厚度在约0.003英寸(0.076mm)和约0.010英寸(0.25mm)之间。在材料为塑料的一些实施方案中，厚度在约0.005英寸(0.13mm)和约0.125英寸(3.2mm)之间。

在一些实施方案中，狭缝或切割图案基本上延伸到片材、膜或材料的边缘的一个或多个边缘。在一些实施方案中，这允许该材料具有无限的长度并且还通过张力展开，特别是当用不可延伸的材料制成时。边缘材料的量是包围而不包括单狭缝图案的材料的面积。在一些实施方案中，边缘材料或纵维(down-web)边界的量可以被定义为矩形的宽度，该矩形的长轴平行于张力轴线并且是无限长的，并且可以在基底上被拉伸而不重叠或接触任何狭缝。在一些实施方案中，边缘材料的量小于0.010英寸(0.25mm)或小于0.001英寸(0.025mm)。在一些实施方案中，纵维边界的宽度小于0.010英寸(0.25mm)或小于0.001英寸(0.025mm)。在一些实施方案中，边缘材料的量小于基底厚度的5倍。在一些实施方案中，纵维边界的宽度小于基底厚度的5倍。

横维平板(slab)可被定义为矩形区域，该矩形区域具有这样的矩形，该矩形的长轴垂直于张力轴线并且是无限长的，并且该矩形的宽度是某个有限数，并且可以在基底上被拉伸而不重叠或接触任何狭缝或切缝。在一些实施方案中，任何宽度的横维平板可能已经作为图案的整体部分存在于制品内。在一些实施方案中，可以将任何宽度的横维平板添加到有限长度制品的端部，以使制品更容易展开。在一些实施方案中，任何宽度的横维平板可以间歇地添加到连续图案化的制品上。

在一些实施方案中，单狭缝的最远间隔末端之间的距离(也称为狭缝长度)在约0.25英寸(6.35毫米)和约3英寸(76毫米)之间，或者在约0.5英寸(13毫米)和约2英寸(51毫米)之间，或者在约1英寸(25毫米)和约1.5英寸(38毫米)之间。在一些实施方案中，单狭缝的末端之间的最远距离(也称为狭缝长度)在基底厚度的50倍和基底厚度的1000倍之间，或在基底厚度的100倍与500倍之间。在一些实施方案中，狭缝长度小于基底厚度的1000倍，或小于基底厚度的900倍，或小于基底厚度的800倍，或小于基底厚度的700倍，或小于基底厚度的600倍，或小于基底厚度的500倍，或小于基底厚度的400倍，或小于基底厚度的300倍，或小于基底厚度的200倍，或小于基底厚度的100倍。在一些实施方案中，狭缝长度大于基底厚度的50倍，或大于基底厚度的100倍，或大于基底厚度的200倍，或大于基底厚度的300倍，或大于基底厚度的400倍，或大于基底厚度的500倍，或大于基底厚度的600倍，或大于基底厚度的700倍，或大于基底厚度的800倍，或大于基底厚度的900倍。

制作方法。本文所述的狭缝图案和制品可以多种不同方式制成。例如，狭缝图案可以通过挤压、模制、激光切削、水冲法、机械加工、立体光刻或其他3D打印技术、激光烧蚀、光刻、化学蚀刻、旋转模切、冲压、其他合适的负或正处理技术或它们的组合来形成。特别地，参考图18，纸或其他片材材料30可以被馈送到由旋转模具20和砧座10组成的辊隙中。在该示例中，材料30以卷构型储存，其中材料围绕中心轴线卷绕，该中心轴线可以包括或可以省略中心芯。旋转模具20在其上具有切割表面22，该切割表面对应于期望切割到片材材料中的狭缝图案。模具20在期望的位置切割穿过材料30并形成本文所述的狭缝图案。相同的过程可与平坦模具和平坦砧座一起使用。

使用方法。本文所述的制品和材料可以多种方式使用。在一个实施方案中，二维片材、材料或制品具有沿着张力轴线施加的张力，这使得狭缝形成本文所述的开口和/或翼片和/或运动。在一些实施方案中，手动或使用机器施加张力。

用途。本公开描述了以平坦片材开始但在施加力/张力时展开成三维构造的制品。在一些实施方案中，此类构造形成能量吸收结构。本文所述的图案、制品和构造具有大量潜在用途，其中至少一些在本文中描述。

一个示例性的用途是为了装运或储存而保护物体。如上所述，现有的装运材料具有各种缺点，包括例如在使用前储存时它们占据太多的空间(例如，气泡缠绕物、包装花生)，从而增加了装运成本；它们需要特殊的制造设备(例如，可充气气囊)；它们并不总是有效的(例如，揉皱纸)；以及/或者它们不是广泛可回收的(例如，气泡缠绕物、包装花生、可充气气囊)。本文所述的张力激活的扩展膜、片材和制品可以用于在装运期间保护物品，而不具有任何上述缺点。当由可持续材料制成时，本文所述的制品是有效的且可持续的。因为本文所述的制品在制造、装运、销售和储存时是平的，并且只有当由用户用张力/力激活时才变成三维的，所以这些制品在最佳利用储存空间和最小化装运/运输/包装成本方面更有效和高效。零售商和用户可以使用相对较小的空间来存放将扩展至其原始尺寸的10倍、20倍、30倍、40倍或更多倍的产品。此外，本文所述的制品简单且使用起来非常直观。用户仅将产品从卷中拉出或取产品的平坦片材，沿张力轴线在制品上施加张力(这可以用手或用机器进行)，然后将产品缠绕在待装运的物品周围。在许多实施方案中，不需要胶带，因为互锁特征部使得产品能够与其自身的另一层互锁。

在一些实施方案中，本文所述的狭缝图案产生包装材料和/或缓冲膜，其提供优于现有产品的优点。例如，在一些实施方案中，本公开的包装材料和/或缓冲膜提供增强的缓冲或产品保护。在一些实施方案中，当与现有产品相比时，本公开的包装材料和/或缓冲膜提供类似或增强的缓冲或产品保护，但是与现有产品相比是可回收的和/或更可持续的或环境友好的。在一些实施方案中，当与现有产品相比时，本公开的包装材料和/或缓冲膜提供类似或增强的缓冲或产品保护，但是可以被展开并包裹在待装运的物品周围。一旦施加张力就能保持其形状的构造可能是优选的，因为对于许多应用来说，它们可以不需要胶带来将材料保持在适当的位置。

以下实施例描述了一些示例性构造以及在本申请的范围内构造各种实施方案的方法。以下实施例旨在为例示性的，但不旨在限制本申请的范围。

实施例

撕裂测试：

对于该测试，使用包括重复狭缝图案和任一端没有狭缝图案的夹紧区域的矩形测试样本。测试样本的宽度和长度根据基于相应狭缝图案和它们对应的展开距离的实施例或对比实施例而变化。重要的是注意到可以产生许多独特的样品，但是当直接比较两个样品时应当小心。例如，如果样品的宽度不相同，那么撕裂力应该通过除以宽度来归一化。

为了执行测试，将测试样品沿其短轴的每个边缘夹紧在夹紧区域中，一个边缘夹紧在机械负载框架[MTS标准型号C43 104E，来自美国明尼苏达州伊甸草原的机械测试系统公司(MTS Criterion Model C43 104E,from Mechanical Testing SystemsCorporation,Eden Prairie,MN,US)]的固定夹具上，并且一个边缘固定在移动夹具上。然后将样品以1mm/s的速率沿其长轴拉伸，直到样品被撕成两半，同时记录力、距离和时间。分析数据以确定最大张紧力。最大张紧力(例如，撕裂力)当样品被拉伸时由负载框架测量的最大力。这通常刚好在材料开始撕裂之前。

比较例1和实施例1-7

通过在基底上激光切割狭缝图案来制备比较例1和实施例1-7样品。基底是从伊利诺伊州莱克福里斯特的博伊西纸业(Boise Paper,Lake Forest,IL)获得的白纸。该纸由100％原生纤维制成，其具有在根据测试方法TAPPI T410 om-13测量时的约82g/m²的基重，在根据测试方法TAPPI T411 om-10测量时的约0.0048英寸(0.12mm)的厚度，在根据测试方法T414 om-12测量时的纵向约50g/ply、横向约60g/ply的撕裂强度。上述所提及的测试方法由美国佐治亚州亚特兰大的纸浆和造纸业技术协会(Technical Association of thePulp and Paper Industry(TAPPI))提供。激光切割方法涉及使用XLS 10.150D型激光切割器(从美国亚利桑那州斯科茨代尔的优利激光公司(Universal Laser Systems,Inc.,Scottsdale,AZ,US)获得)以80％-100％的功率切割，其中z高度设置为0。使用“连续浇注压克力”的默认设置。

根据上面提供的撕裂测试来测试每个样品。针对对比例1和实施例1-7测量的最大张紧力总结在下表1中。

如在以上撕裂测试中所述，如果要比较具有不同样品宽度的两个样品的撕裂测试结果，应注意通过将测量的力除以宽度来归一化撕裂力。例如，为了比较实施例6和7(它们具有不同的宽度)的撕裂测试结果，必须通过将每个除以宽度来归一化数据，如下表2所示。

表1.撕裂测试结果

	最大张紧力[N]	附图
			比较例1	6.98	10
实施例1	7.68	11
			实施例2	9.33	12
实施例3	1.77	13
			实施例4	2.07	14
实施例5	1.90	15
			实施例6	1.45	16
实施例7	1.52	17

表2.实施例6和7的归一化撕裂测试结果

在本文档中，术语“一个”或“一种”在专利文献中是通用的，以包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实施例或用法。”在本文档中，除非另外指明，术语“或”用于指非排他性的，或者使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在本文档中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“其中”的纯中文等同物。另外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是可广泛解释的，即系统、装置、制品、组合物、配制物或过程，其包括除了在权利要求中的此类术语仍然被认为落入该权利要求的范围内之后列出的那些元件之外的元件。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在将数字要求强加在其对象上。

上面的描述旨在为例示性的而非限制性的。例如，上述实施方案(或其一个或多个方面)可彼此结合使用。提供摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，从而让读者快速确定技术公开的性质。认为其不会用来解释或限制权利要求的范围或含义。再者，在上面的具体实施方式中，可将各种特征分组在一起以简化本公开。这不应被理解为旨在表示未要求保护的公开的特征对于任何权利要求都是必不可少的。相反，本发明主题可在于少于特定公开实施方案的所有特征。因此，在此将以下权利要求并入具体实施方式中作为实施例或实施方案，其中每个权利要求其自身作为单独的实施方案，并且预期此类实施方案可在各种组合或排列中彼此组合。本发明的范围可参考所附的权利要求连同所赋予此类权利要求的等同物的全部范围来确定。

通过端点的所有数值范围的表述旨在包括归入该范围内的所有数字(即，1至10的范围包括例如1、1.5、3.33、和10)。

说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分相似元件，并且不一定用于描述顺序或时间顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施方案能够以不同于本文所述或所示的其它顺序操作。

此外，说明书和权利要求书中的术语顶部、底部、之上、之下等用于描述的目的并且不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施方案能够以不同于本文所述或所示的其它取向操作。

本领域中的技术人员将会知道，可在不脱离本公开基本原理的前提下对上述实施方案和具体实施的细节做出许多改变。另外，在不脱离本公开的实质和范围的前提下，对本公开的各种修改和更改对本领域技术人员将是显而易见的。因此，本申请的范围应当仅由以下权利要求书以及其等同物所确定。

Claims (10)

1.一种限定张力轴线的扩展材料，其特征在于，所述扩展材料包括：

材料片材，所述材料片材具有多个狭缝，所述多个狭缝限定包括狭缝的排的狭缝图案，其中所述多个狭缝包括一组狭缝，每个狭缝具有至少一个弯曲末端，

其中所述一组狭缝中的每个狭缝包括形成所述狭缝的至少一个末端的端部区域，并且其中所述端部区域具有不同于所述狭缝的相邻部分的曲率半径，

其中所述材料当处于不存在狭缝的构型时具有小于25％的极限伸长率值，和

其中所述材料以预张紧形式限定平面，并且其中当沿所述张力轴线施加张力时，所述材料的部分从所述平面旋转45度或更大。

2.根据权利要求1所述的扩展材料，其中所述狭缝是由以下各项组成的组中的至少一者：单狭缝图案、多狭缝图案和复合狭缝。

3.根据权利要求1所述的扩展材料，其中所述材料是纸，并且厚度在0.003英寸和0.010英寸之间。

4.根据权利要求1所述的扩展材料，其中狭缝的所述排大致垂直于所述张力轴线。

5.根据权利要求1所述的扩展材料，其中第一排狭缝中的狭缝与相邻排狭缝中的狭缝偏移所述第一排狭缝中的狭缝的横向长度的75％或更少。

6.根据权利要求1所述的扩展材料，其中所述狭缝具有狭缝形状和狭缝取向，并且其中所述狭缝形状或所述狭缝取向在狭缝的排内变化。

7.根据权利要求1所述的扩展材料，其中所述狭缝具有狭缝形状和狭缝取向，并且其中所述狭缝形状或所述狭缝取向在相邻排中变化。

8.根据权利要求1所述的扩展材料，其中所述材料具有在0.001英寸和5英寸之间的厚度。

9.一种模具，其特征在于，所述模具能够形成根据权利要求1至8中任一项所述的多个狭缝。

10.一种包装材料，其特征在于，所述包装材料由根据权利要求1至8中任一项所述的扩展材料形成。

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