DE212020000794U1

DE212020000794U1 - Spannungsaktivierte, sich ausdehnende Erzeugnisse mit Mehrfachträgerschlitzen

Info

Publication number: DE212020000794U1
Application number: DE212020000794.2U
Authority: DE
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: US20220379575A1; WO2021130659A1

Abstract

Ein sich ausdehnendes Material mit einer Spannungsachse, aufweisend:
einen Materialbogen mit einer Mehrzahl von Schlitzen, die ein Schlitzmuster definieren, das einen oder mehrere Mehrfachstrahlschlitze einschließt, wobei jeder Mehrfachstrahlschlitz nicht mehr als zwei Abschlussenden aufweist und zwischen zwei benachbarten Schlitzen in dem Schlitzmuster ausgebildet ist, wobei die beiden benachbarten Schlitze entweder in der gleichen Reihe oder in benachbarten Reihen liegen,
wobei das Material einen Bruchdehnungswert von unter 25 % aufweist, wenn es sich in einer Konfiguration befindet, in der keine Schlitze vorhanden sind, wobei das sich ausdehnende Material ein Polsterungsartikel ist,
wobei sich mindestens Abschnitte des Materials um 45 Grad oder mehr aus der Ebene drehen, wenn Spannung entlang der Spannungsachse ausgeübt wird, und
wobei der Materialbogen eine Ebene in einer vorgespannten Form definiert und dreidimensional ist, wenn Spannung auf die Spannungsachse ausgeübt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf spannungsaktivierte, sich ausdehnende Erzeugnisse, die eine Mehrzahl von gemusterten Schlitzen aufweisen. Mindestens einige der Mehrzahl von Schlitzen sind Mehrfachträgerschlitze, die einen oder mehrere Mehrfachträger bilden, wenn das Material, in das die Schlitze eingearbeitet sind, durch Spannung aktiviert wird. In einigen Ausführungsformen werden diese Erzeugnisse als Polsterfolien und/oder Verpackungsmaterialien verwendet. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf Verfahren zum Herstellen und Verwenden dieser spannungsaktivierten, sich ausdehnenden Erzeugnisse.
HINTERGRUND
Im Jahr 2016 kauften Verbraucher mehr Waren Online als in Ladengeschäften. (Consumers Are Now Doing Most of their Shopping Online, Fortune Magazine, 8. Juni 2016). Genauer gesagt tätigten Verbraucher 51 % ihrer Käufe Online und 49 % in Ladengeschäften. Ebd. Ein Ergebnis dieser Änderung des Verbraucherverhaltens ist die wachsende Anzahl von Paketen, die täglich versendet und zugestellt werden. Über 13,4 Milliarden Pakete werden jedes Jahr an Haushalte und Unternehmen zugestellt (ca. 5,2 Milliarden durch den Postdienst der Vereinigten Staaten, ca. 3,3 Milliarden mit Fed Ex und ca. 4.9 Milliarden mit UPS). Während die Zustellung von Nicht-Paketsendungen jährlich abnimmt, wächst der Paketversand mit einer Rate von etwa 8 % jährlich. Dieses Wachstum führte dazu, dass 25 % des Geschäfts des US-Postdienstes Paketzustellungen waren. (Washington Examiner, „For every Amazon package it delivers, the Postal Service loses $1,46“, 1. September 2017). Amazon versendet täglich ca. 3 Millionen Pakete und Alibaba über 12 Millionen Pakete täglich.
Nicht nur Unternehmen versenden Pakete. Die wachsende Produzenten-Kultur bietet Chancen für Personen, ihre handgefertigten Gegenstände über Websiten wie Etsy™ in die ganze Welt zu verschicken. Darüber hinaus führt der erhöhte Fokus auf Nachhaltigkeit dazu, dass viele Verbraucher gebrauchte Gegenstände auf Seiten wie eBay™ weiterverkaufen, anstatt sie in den Müll zu werfen. Beispielsweise verkaufen über 25 Millionen Menschen Waren auf eBay™ und über 171 Millionen Menschen kaufen diese Waren.
Personen und Unternehmen, die diese Waren versenden, versenden sie häufig in Versandbehältern, in der Regel Kartons, einschließlich des zu versendenden Gegenstands, Polsterung und Luft. Kartons haben viele Vorteile, einschließlich dass ein Karton beispielsweise aufrecht stehen kann, er leicht, flach zu lagern, recycelbar und relativ kostengünstig ist. Kartons haben jedoch Standardgrößen, die oft nicht mit der Größe des Versandguts übereinstimmen, sodass der Benutzer den Karton mit einer großen Menge an Füllstoff oder Polstermaterial füllen muss, um zu versuchen, das Versandgut davor zu schützen, in einem zu großen Karton zu verrutschen und beschädigt zu werden.
Paketpolstermaterialien schützen Artikel während des Versands. Die Auswirkungen von Vibrationen und Stößen während des Versandes und der Be- und Entladung werden durch die Polstermaterialien gemildert, um das Risiko von Produktschäden zu verringern. Die Polstermaterialien werden meist im Inneren des Versandbehälters platziert, wo sie Energie absorbieren, indem sie sich beispielsweise verformen und/oder indem sie Vibrationen dämpfen oder Stöße und Vibrationen auf das Polstermaterial übertragen, anstatt auf den zu versendenden Artikel. In anderen Fällen werden Verpackungsmaterialien auch für andere Funktionen als zur Polsterung verwendet, um den zu versendenden Artikel in dem Karton zu immobilisieren und an Ort und Stelle zu halten. Alternativ werden Verpackungsmaterialien auch zum Befüllen eines Hohlraums verwendet, wie beispielsweise, wenn ein Karton verwendet wird, der wesentlich größer als der zu versendende Artikel ist.
Einige beispielhafte Verpackungsmaterialien schließen Bubble Wrap™, Luftpolsterfolie, Polsterverpackung, Luftkissen, zerkleinertes Papier, zerknüllltes Papier, zerkleinerte Espen-Holzstücke, Vermiculit, Halterungen und gewellte Luftpolsterfolie. Viele dieser Verpackungsmaterialien sind nicht recycelbar.
Ein beispielhaftes Verpackungsmaterial wird in den 1A und 1B dargestellt. Die Folie 100 besteht aus einem Papierbogen, der Muster aus mehreren Schnitten oder Schlitzen 110 einschließt, das oft als „Sprungschlitzmuster“ bezeichnet wird, eine Art von Einzelschlitzmuster. Wenn die Folie 100 spannungsaktiviert ist (entlang der Spannungsachse (T) gezogen wird, die im Wesentlichen senkrecht zu den Schnitten oder Schlitzen 110 ist), wird eine Mehrzahl von Trägern 130 ausgebildet. Die Träger 130 sind Bereiche zwischen benachbarten koaxialen Reihen von Schlitzen. Die durch die Schlitze 110 ausgebildeten Träger 130 erfahren gemeinsam einen gewissen Grad an Aufwärts- und Abwärtsbewegung (siehe beispielsweise 1B). Diese Aufwärts- und Abwärtsbewegung führt dazu, dass das zweidimensionale Erzeugnis (ein im Wesentlichen flacher Bogen) von 1A zu dem dreidimensionalen Erzeugnis von 1B wird, wenn er spannungsaktiviert wird. Wenn diese Folie als Verpackungsmaterial verwendet wird, bietet die dreidimensionale Struktur einen gewissen Grad an Polsterung im Vergleich zu einer zweidimensionalen flachen Struktur.
Das Schnitt- oder Schlitzmuster der Folie 100 ist in 1C gezeigt und wird in den US-Patenten Nr. 4.105.724 (Talbot) und 5.667.871 (Goodrich et al.) beschrieben. Das Muster weist eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Reihen 112 von mehreren einzelnen linearen Schlitzen 110 auf. Jeder der einzelnen linearen Schlitze 110 in einer gegebenen Reihe 112 ist gegenüber den einzelnen linearen Schlitze 110 in der direkt benachbarten und im Wesentlichen parallelen Reihe 112 versetzt. In der spezifischen Konstruktion der 1A bis 1C sind die benachbarten Zeilen 112 um eine Hälfte des horizontalen Abstands versetzt. Das Muster bildet eine Anordnung von Schlitzen 110 und Reihen 112 aus, und die Anordnung weist ein regelmäßiges, sich wiederholendes Muster über die Anordnung hinweg auf. Zwischen direkt benachbarten Reihen 112 von Schlitzen 110 sind Träger 130 aus Material ausgebildet.
2A zeigt das Schnitt- oder Schlitzmuster der Folie 100 der 1A bis 1C um 90° gedreht. Jeder lineare Schlitz 110 weist eine Länge (L) auf, die sich zwischen einem ersten abschließenden Ende 114 und einem zweiten abschließenden Ende 116 erstreckt. Jeder lineare Schlitz 110 weist auch einen Mittelpunkt 118 auf, der in der Mitte zwischen den ersten und zweiten abschließenden Enden 114,116 liegt. Der Mittelpunkt 118 ist auf dem Schlitz 110A von 2A durch einen Punkt dargestellt. Die Mittelpunkte 118 von parallelen und aneinander ausgerichteten Schlitzen 110 sind im Wesentlichen aneinander ausgerichtet. Mit anderen Worten ist der Mittelpunkt 118 eines einzelnen linearen Schlitzes 110 im Wesentlichen an dem Mittelpunkt 118 eines einzelnen linearen Schlitzes 110 auf einem direkt benachbarten Träger 130 entlang der Spannungsachse (T) ausgerichtet. Solche Schlitze 110 befinden sich nicht in den direkt benachbarten Schlitzreihen 112; stattdessen befinden sie sich auf den abwechselnden Reihen 112. Ferner befindet sich der Mittelpunkt 118 eines einzelnen Schlitzes 110 zwischen den abschließenden Enden 114, 116 der direkt benachbarten Schlitze oder Schnitte 110 entlang der Spannungsachse (T). Der Abstand zwischen der Mitte zweier direkt benachbarter Schlitze 110 in einer Reihe 112 von Schlitzen 110 wird als transversaler Abstand (H) identifiziert. Die Dicke des Trägers 130 oder der Abstand zwischen zwei benachbarten Reihen 112 benachbarter linearer Schlitze 110 wird als axialer Abstand (V) identifiziert.
Genauer gesagt richtet sich der Mittelpunkt 118A des Schlitzes 110A in der Ausführungsform von 2A axial mit dem Mittelpunkt 118B des Schlitzes 110B aus. Der Schlitz 110B befindet sich auf dem Träger 130B direkt neben dem Träger 130A, auf dem der Schlitz 110A liegt. Außerdem befindet sich der Mittelpunkt 118A des Schlitzes 110A zwischen dem abschließenden Ende 114C des Schlitzes 110C und dem abschließenden Ende 116D des Schlitzes 110D. Die Schlitze 110C und 110D liegen in axialer Richtung direkt neben Schlitz 110A. 2A zeigt auch den transversalen Zwischenraum (H) zwischen transversal benachbarten Mittelpunkten 118, dem axialen Zwischenraum (V) oder die Höhe des Trägers 130, die Schlitzlänge (L) und die Spannungsachse (T), entlang der Spannung bereitgestellt werden kann, um eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Träger 130 zu bewirken.
2B zeigt die primären Spannungslinien (z. B. die Linien, die sich an den höchsten Zugspannungspfad annähern), die entstehen, wenn ein Erzeugnis, welches das Schlitzmuster aus 2A aufweist, unter Spannung entfaltet wird. 2B zeigt mit rot gestrichelten Linien die primären Spannungslinien 140, bei denen die größte Zugspannung auftritt. Spannungslinien sind imaginäre Pfade durch das Material, die die größte Last tragen, wenn Spannung auf das Material entlang der Spannungsachse angelegt wird. Wenn Spannung entlang der Spannungsachse (T) angelegt wird, bewegen sich die primären Spannungslinien 140 näher in Ausrichtung mit der angelegten Spannungsachse, wodurch bewirkt wird, dass sich das Material oder der Bogen, in dem/den das Muster gebildet wurde, verzieht. Bei der Verwendung von Einzelschlitzmustem, bewirkt die Aktivierung der Spannung entlang der primären Spannungslinien 140, dass im Wesentlichen alle Bereiche des Musters eine gewisse Spannung oder Kompression (Zugspannung oder Kompressionsbelastung) erfahren und sich dann aus der Ebene der ursprünglich zweidimensionalen Folie herauswölben und biegen. In einigen Ausführungsformen sind, wenn die Folie vollständig aufgefaltet wird und/oder Spannung in dem gewünschten Ausmaß angelegt wird, im Wesentlichen keine Bereiche in der Folie vorhanden, die parallel zur ursprünglichen Ebene der Folie bleiben.
KURZDARSTELLUNG
Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben neuartige Schlitzmuster erfunden, die mindestens einige Mehrfachträgerschlitze aufweisen, die, wenn das Material, in das die Schlitze eingearbeitet sind, durch Spannung aktiviert wird, einen oder mehrere Mehrfachträger bilden. In einigen Ausführungsformen weisen Materialien oder Erzeugnisse, die Mehrfachträgerschlitzmuster einschließen, eine größere maximale Spannkraft auf im Vergleich zu einem Material oder Erzeugnis mit dem gleichen Muster von Trägern, außer das diesem Mehrfachträger fehlen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „maximale Spannkraft“ auf die maximale Spannkraft, die auf eine Probe des mit Schlitzmustern versehenen Materials ausgeübt werden kann, bevor es reißt. Im Allgemeinen tritt die maximale Spannkraft auf, unmittelbar bevor ein mit Schlitzmustern versehenes Material reißt. Nachstehend wird ein Testverfahren zum Messen der maximalen Spannkraft beschrieben. In einigen Ausführungsformen können Materialien oder Erzeugnisse, die ein Mehrfachträgerschlitzmuster einschließen, im Vergleich zu einem Material oder Erzeugnis mit dem gleichen Muster, jedoch ohne Mehrfachträger, größeren Spannkräften standhalten, ohne zu reißen.
In einigen Ausführungsformen weisen Materialien oder Erzeugnisse mit Mehrfachträgerschlitzmuster die gleiche oder eine geringere Entfaltungskraft auf. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Entfaltungskraft“ auf die Kraft, die erforderlich ist, um den gemusterten Bogen im Wesentlichen zu entfalten. Sie wird in dem nachstehenden Testverfahren definiert.
In einigen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die maximale Spannkraft (die Spannkraft, die erforderlich ist, um das mit Schlitzmustern versehene Material während der Entfaltung oder des Spannens entlang der Spannungsachse T zu zerreißen) größer ist als die Entfaltungskraft (die Kraft, die erforderlich ist, um die Probe zu entfalten). Das Max-Entfaltungsverhältnis ist das Verhältnis der maximalen Spannkraft dividiert durch die Entfaltungskraft. In einigen Ausführungsformen ist es von Vorteil, wenn dieses Verhältnis so groß wie möglich ist, so dass die Kraft, die ausgeübt wird, um einen gemusterten Bogen zu entfalten, wesentlich niedriger ist als die maximale Kraft, welcher der Bogen standhalten kann. Dadurch wird verhindert, dass die Benutzer des Bogens das Material beim Entfalten versehentlich zerreißen.
Diese Schlitzmuster können verwendet werden, um spannungsaktivierte, sich ausdehnende Erzeugnisse zu bilden. In einigen Ausführungsformen können die Erzeugnisse für Versand- und Verpackungsanwendungen verwendet werden. Die Erzeugnisse und Muster können jedoch auch für eine Fülle anderer Verwendungen oder Anwendungen verwendet werden. Somit soll die vorliegende Offenbarung nicht auf Versand- oder Verpackungsmaterialanwendungen beschränkt sein, die lediglich eine beispielhafte Verwendung oder Anwendung sind.
Figurenliste
Die Offenbarung kann unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vollständig verstanden werden.

1A ist eine Linienzeichnung der Draufsicht auf ein beispielhaftes Schlitzmuster nach dem Stand der Technik, das zum Herstellen des Verpackungsmaterials aus 1B und 1C verwendet wird.
1B ist eine Zeichnung des in 1A gezeigten Musters, das in einem Bogen Papier ausgebildet ist und entlang der Spannungsachse Spannung ausgesetzt wird.
1C ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Fotografie von 1B.
2A ist eine um 90 Grad gedrehte Linienzeichnung der Draufsicht auf das Schlitzmuster, das zum Herstellen des Verpackungsmaterials aus 1A und 1B verwendet wird.
2B zeigt die primären Spannungslinien des in 2A gezeigten Schlitzmusters.
3A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Einzelschlitzmuster.
3B ist eine Zeichnung einer perspektivischen Ansicht die anhand einer Fotografie des in 3A gezeigten Musters erstellt wurde, das in einem Bogen Papier gebildet und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt wurde.
3C ist eine Zeichnung einer nahezu Draufsicht einer Fotografie des Erzeugnisses von 3B, wenn dieses entlang der Spannungsachse Spannung ausgesetzt ist.
3D ist eine erhöhte Seitenansicht des in 3B gezeigten Erzeugnisses.
4A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Einzelschlitzmuster.
4B ist eine Zeichnung einer perspektivischen Ansicht einer Fotografie des in
4A gezeigten Musters, das in einem Bogen Papier ausgebildet ist und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist.
5A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Doppelschlitzmuster.
5B ist eine Zeichnung einer nahezu Draufsicht einer Fotografie des Doppelschlitzmusters von 5A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist.
5C ist eine Zeichnung einer nahezu Draufsicht einer Fotografie des Doppelschlitzmusters von 5A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist.
6A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Doppelschlitzmuster.
6B ist ein vergrößerter Abschnitt von 6A.
6C ist eine Zeichnung einer perspektivischen Ansicht einer Fotografie des in
6A gezeigten Musters, das in einem Bogen Papier ausgebildet und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist.
6D ist eine Fotografie einer nahezu Draufsicht auf das Doppelschlitzmuster von
6A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist.
6E ist eine Fotografie einer nahezu Seitenansicht des Doppelschlitzmusters von
6A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist.
7A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Doppelschlitzmuster.
7B ist eine Zeichnung einer nahezu Seitenansicht einer Fotografie eines Materials, in dem sich das Schlitzmuster von 7A gebildet hat, nachdem es durch Anwendung von Spannung entlang der Spannungsachse entfaltet wurde.
8A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht eines beispielhaften Verbundschlitzmusters.
8B zeigt die primären Spannungslinien im Verbundschlitzmuster von 8A, wenn es Spannung ausgesetzt ist.
8C bis 8E sind schematische Zeichnungen von Draufsichten, die die Bewegung des Materials zeigen, in dem sich das Schlitzmuster von 8A gebildet hat, wenn das Material Spannung ausgesetzt ist.
8F ist eine schematische Zeichnung einer perspektivischen Seitenansicht eines Abschnitts des Materials, in dem sich das Schlitzmuster von 8A gebildet hat, wenn das Material Spannung ausgesetzt ist.
8G ist eine schematische Zeichnung einer perspektivischen Seitenansicht des Materials, in dem sich das Schlitzmuster von 8A gebildet hat, wenn das Material Spannung ausgesetzt ist.
8H bis 8J sind Aufnahmen des Verbundschlitzmusters von 8A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist. 8H ist eine nahezu Seitenansicht, 8I ist eine nahezu Draufsicht und 8J ist eine Draufsicht.
9 ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Verbundschlitzmuster.
10 ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Verbundschlitzmuster.
11A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein beispielhaftes Verbundschlitzmuster.
11B bis 11E sind Zeichnungen anhand von Fotografien, die das Muster von
11A zeigen, das in ein Material geschnitten und entlang der Spannungsachse entfaltet wurde, jeweils aus der Perspektive, nahezu seitlich, perspektivisch, nahezu von oben und von oben gezeigt.
12 bis 21 sind schematische Zeichnungen von beispielhaften Schlitzmustern in der Draufsicht.
22A und 22B sind schematische Zeichnungen jeweils einer Draufsicht und einer Dreiviertelansicht eines beispielhaften Verbundschlitzmusters.
22C bis 22E sind jeweils eine Dreiviertel-, Vorder-, Seiten- und Draufsicht auf einen Abschnitt eines Bogens, in dem sich das Schlitzmuster von 8A gebildet hat, wenn das Material einer Spannung ausgesetzt ist.
23 ist ein beispielhaftes System zum Herstellen von Materialien, die mit der hierin offenbarten Technologie übereinstimmen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung kann auf den beigefügten Satz von Zeichnungen Bezug genommen werden, die einen Teil hiervon ausbilden und in denen eine Veranschaulichung mehrerer spezifischer Ausführungsformen gezeigt ist. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen in Betracht gezogen und ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang oder der Wesensart der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Schlitzmuster und auf Erzeugnisse, die Schlitzmuster einschließen. Ein „Schlitz“ ist hierin als ein schmaler Schnitt durch das Erzeugnis definiert, der mindestens eine Linie ausbildet, die gerade oder gekrümmt sein kann, die mindestens zwei abschließende Enden beinhaltet. Die hierin beschriebenen Schlitze sind diskret, was bedeutet, dass einzelne Schlitze sich nicht mit anderen Schlitzen überkreuzen. Ein Schlitz ist im Allgemeinen kein Ausschnitt, wobei ein „Ausschnitt“ als eine Oberfläche des Bogens definiert ist, die von dem Bogen entfernt wird, wenn ein Schlitz sich selbst kreuzt. In der Praxis führen viele Formungsverfahren jedoch zur Entfernung von Oberfläche des Bogens, die für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung nicht als „Ausschnitt“ betrachtet wird. Insbesondere erzeugen viele Schnitttechnologien eine „Kerbe“ oder einen Schnitt, der eine gewisse physikalischen Breite beinhaltet. Beispielsweise wird ein Laserschneider Oberfläche des Bogens abtragen, um den Schlitz zu erzeugen, ein Router wird Oberfläche des Materials wegschneiden, um den Schlitz zu erzeugen, und sogar das Schneiden erzeugt eine gewisse Verformung an den Kanten des Materials, die einen physischen Spalt über die Oberfläche des Materials ausbildet. Darüber hinaus erfordern Formungsverfahren Material zwischen gegenüberliegenden Flächen des Schlitzes, wodurch ein Spalt oder eine Kerbe am Schlitz erzeugt wird. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Spalt oder die Kerbe des Schlitzes kleiner oder gleich der Dicke des Materials. Beispielsweise kann ein Schlitzmuster, das in Papier geschnitten wird, das 0,007 Zoll dick ist, Schlitze mit einem Spalt aufweisen, der ungefähr 0,007 Zoll oder weniger beträgt. Es versteht sich jedoch, dass die Breite des Schlitzes um einen Faktor erhöht werden könnte, der viel größer als die Dicke des Materials und mit der hierin offenbarten Technologie im Einklang ist.
Schlitze können als „einfache Schlitze“ oder „Verbundschlitze“ bezeichnet werden, wobei ein „einfacher Schlitz“ so definiert ist, dass er genau zwei abschließende Enden beinhaltet und ein „Verbundschlitz“ mehr als zwei abschließende Enden aufweist. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Einzelschlitzmuster“ auf ein Muster einzelner Schlitze, die einzelne Reihen ausbilden, die sich jeweils transversal über den Bogen erstrecken, wobei die Reihen ein sich wiederholendes Muster einzelner Reihen entlang der axialen Länge des Bogens ausbilden, und sich das Muster von Schlitzen in jeder Reihe von dem Muster von Schlitzen in den direkt benachbarten Reihen unterscheidet. Beispielsweise können die Schlitze in einer Reihe mit den Schlitzen in den direkt benachbarten Reihen axial versetzt oder phasenverschoben sein.
In einigen Ausführungsformen verstärken die hierin beschriebenen Schlitz- oder Laschenformen die aus der Ebene hervortretende Bewegung der Materialien oder Erzeugnisse im Vergleich zu den Schlitzformen nach dem Stand der Technik von 1A und 1B. Die verbesserte Dimensionalität der Schlitz-/Laschenformen im Vergleich zu Schlitz-/Laschenformen nach dem Stand der Technik von 1A und 1B erzeugt ineinandergreifende Elemente. Ob ein Material ineinander greift kann durch das folgende Testverfahren bestimmt werden.
Es wurde eine Probe mit einer Länge von 36 Zoll (0,91 m) und einer Breite von 7,5 Zoll (19 cm) genommen. Die Probe wurde vollständig aufgefaltet ohne zu zerreißen und wurde dann direkt benachbart zu einem glatten PVC-Rohr platziert (beispielsweise eines, das einen Außendurchmesser (OD) von 3,15 Zoll (8 cm) und eine Länge von 23 Zoll (58,4 cm) aufweist), um sicherzustellen, dass die Probe während des Rollens vollständig aufgefaltet blieb. Die Probe wurde um das Rohr gewickelt, um sicherzustellen, dass jede aufeinanderfolgende Schicht direkt über der vorherigen Schicht platziert wird und dass die Probe in der Mitte (entlang der Länge) des Rohres platziert wird. Sie bietet mindestens zwei vollständige Umwicklungen um das Rohr. Als die gesamte Probe um das Rohr gewickelt war, wurde die Probe freigegeben und beobachtet, ob sich die Probe ausfaltet/abwickelt. Wenn sich die Probe nach einem einminütigen Warten nicht ausgefaltet/abgewickelt hat, wurde die Probe von dem Rohr auf eine glatte Oberfläche wie eine Tischplatte gleiten gelassen. Die Probe wurde dann an der hinteren Kante angehoben, um zu sehen, ob sie sich abrollt/abwickelt oder in Form gehalten wird.
Wenn sich die Probe während des Gleitens von dem Rohr oder wenn sie an der hinteren Kante angehoben wurde, innerhalb von einer Minute öffnete/abwickelte, wurde die Probe als „nicht ineinandergreifend“ angesehen. Wenn die Probe während und nach dem Abgleiten von dem Rohr, und wenn sie an der hinteren Kante angehoben wurde, ihre rohrförmige Form behielt, wurde sie als ineinandergreifend angesehen. Der Test wurde für jede Probe 10-mal wiederholt.
In einigen Ausführungsformen weist das Schlitzmuster einen oder mehrere Mehrfachträgerschlitze auf, die, wenn das Material, in das die Schlitze eingearbeitet sind, spannungsaktiviert wird, einen oder mehrere Mehrfachträger bilden. Materialien oder Erzeugnisse, die Mehrfachträgerschlitzmuster einschließen, weisen eine größere maximale Spannkraft auf im Vergleich zu einem Material oder Erzeugnis mit dem gleichen Muster von Trägern aber ohne Mehrfachträger. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „maximale Spannkraft“ auf die maximale Spannkraft, die auf eine Probe des mit Schlitzmustern versehenen Materials ausgeübt werden kann, bevor es reißt. Im Allgemeinen tritt die maximale Spannkraft auf, unmittelbar bevor ein mit Schlitzmustern versehenes Material reißt. Nachstehend wird ein Testverfahren zum Messen der maximalen Spannkraft beschrieben. In einigen Ausführungsformen können Materialien oder Erzeugnisse, die ein Mehrfachträgerschlitzmuster einschließen, im Vergleich zu einem Material oder Erzeugnis mit dem gleichen Muster, jedoch ohne Mehrfachträger, größeren Spannkräften standhalten, ohne zu reißen.
In einigen Ausführungsformen weisen Materialien oder Erzeugnisse mit Mehrfachträgerschlitzmuster die gleiche oder eine geringere Entfaltungskraft auf. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Entfaltungskraft“ auf die Kraft, die erforderlich ist, um den gemusterten Bogen im Wesentlichen zu entfalten.
In einigen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die maximale Spannkraft (die Spannkraft, die erforderlich ist, um das mit Schlitzmustern versehene Material während der Entfaltung oder des Spannens entlang der Spannungsachse T zu zerreißen) größer ist als die Entfaltungskraft (die Kraft, die erforderlich ist, um die Probe zu entfalten). Das Max-Entfaltungsverhältnis ist das Verhältnis der maximalen Spannkraft dividiert durch die Entfaltungskraft. In einigen Ausführungsformen ist es von Vorteil, wenn dieses Verhältnis so groß wie möglich ist, so dass die Kraft, die ausgeübt wird, um einen gemusterten Bogen zu entfalten, wesentlich niedriger ist als die maximale Kraft, welcher der Bogen standhalten kann. Dadurch wird verhindert, dass die Benutzer des Bogens das Material beim Entfalten versehentlich zerreißen.
Einzelschlitzmuster
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Einzelschlitzmusters ist in 3A schematisch dargestellt. Das Einzelschlitzmuster ist in Material 300 gebildet und weist eine Mehrzahl von Schlitzen 310 auf, die jeweils ein erstes abschließendes Ende 314, ein zweites abschließendes Ende 316 und einen Mittelpunkt 318 aufweisen. Eine Mehrzahl einzelner Schlitze 310 sind so ausgerichtet, dass sie Reihen 312 ausbilden, die im Allgemeinen senkrecht zur Spannungsachse T sind. „Im Allgemeinen senkrecht“ ist hierin so definiert, dass die Winkel innerhalb eines 5-Grad-Fehlerbereichs oder innerhalb eines 3-Grad-Fehlerbereichs liegen. Der transversale Abstand zwischen den Schlitzen führt dazu, dass das Material in einer Reihe 312 einen axialen Träger 320 zwischen benachbarten Schlitzen 310 bildet. Das Material zwischen direkt benachbarten Reihen 312 von Schlitzen 310 bildet transversale Träger 330. In der beispielhaften Ausführungsform von 3A sind die Schlitze 310 keine geraden Linien (wie die Schlitze 110 des Schlitzmusters von 1A und 2A). Stattdessen sind die Schlitze 310 im Allgemeinen v-förmig oder sichelförmig. Die Schlitze 310 umfassen einen gekrümmten ersten Abschnitt 321, der im Allgemeinen in einem Winkel von 45 Grad zur Spannungsachse T steht und sich mit einem gekrümmten zweiten Abschnitt 323 in einem im Allgemeinen schiefen Winkel verbindet. Die ersten und zweiten Abschnitte 321, 323 verbinden sich am Mittelpunkt 318. Der Laschenbereich 350 ist im Allgemeinen der Bereich, der von dem Verlauf des Schlitzes 310 und der imaginären geraden Linie zwischen den abschließenden Enden 314 und 316 umschlossen wird.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schlitze „einfache Schlitze“, die hierin als Schlitze mit zwei abschließenden Enden definiert sind. Eine gerade, imaginäre Linie verläuft zwischen diesen abschließenden Enden und verbindet sie miteinander. In dieser Ausführungsform ist die gerade, imaginäre Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines ersten Schlitzes erstreckt und diese verbindet, im Wesentlich koliniar mit der geraden, imaginären Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines direkt benachbarten Schlitzes erstreckt und diese verbindet. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind alle geraden, imaginären Linien, die sich zwischen den abschließenden Enden der Schlitze in einer Reihe erstrecken und sie verbinden, annähernd kolinear.
Fachleute werden erkennen, dass viele Änderungen an dem Muster vorgenommen werden können, während sie immer noch in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Die ersten und zweiten Abschnitte 321, 323 können beispielsweise in Länge, Krümmung, Form oder Winkel relativ zur Spannungsachse T variieren. Die ersten und zweiten Abschnitte 321, 323 können sich in einem anderen Winkel als einem schrägen Winkel (z. B. spitzen oder rechten Winkel) schneiden. Alternativ können die Schlitzlänge, die Reihengröße oder -form und die Trägergröße oder -form variieren. Der Fachmann wird auch erkennen, dass der Schnittpunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 321, 323 abgerundet sein kann. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen.
3B bis 3D zeigen das Muster von 3A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und Spannung entlang der Spannungsachse T ausgesetzt ist. Wenn das Material 300 entlang der Spannungsachse T spannungsaktiviert oder entfaltet wird, erfahren Abschnitte des Materials 300 Spannung und/oder Kompression, die bewirkt, dass sich das Material aus der ursprünglichen Ebene des Materials 300 in sein vorgespanntes Format bewegt. Wenn sie Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt sind, erfahren die abschließenden Enden 314, 316 Kompression und werden zueinander gezogen, was bewirkt, dass sich ein Laschenbereich 350 des Materials 300 relativ zur Ebene des Materials 300 in seinem vorgespannten Zustand (3A) nach oben bewegt oder wölbt, wodurch die Lasche 324 entsteht. Abschnitte der Träger 330 bewegen oder wölben sich in ihrem vorgespannten Zustand (3A) relativ zur Ebene des Materials 300 nach unten, wodurch ein Öffnungsabschnitt 322 ausgebildet wird. Der axiale Träger 320 zwischen benachbarten Schlitzen 310 in einer Reihe 312 erfährt Spannung in erster Linie senkrecht zur Spannungsachse T. Dieser Bereich oder diese Fläche bewegt sich nicht wesentlich aus der ursprünglichen Ebene heraus und biegt sich stattdessen leicht im Vergleich zu der vorgespannten Form von 3A. Diese Bewegungen im Material 300 bilden eine Reihe von spitz zulaufenden Ausbuchtungen, wie in 3D zu sehen ist.
Wenn das spannungsaktivierte Material 300 um einen Artikel gewickelt oder direkt neben sich selbst platziert wird, greifen die Laschen 324 ineinander und/oder in die Öffnungsabschnitte 322 ein, um eine ineinandergreifende Struktur zu erzeugen. Das Ineinandergreifen kann so wie in dem vorstehend erklärten Test zum Ineinandergreifen gemessen werden.
Wenn der Begriff „Mehrfachträgerschlitze“ hier in Bezug auf Einzelschlitzmuster und Mehrfachschlitzmuster (wie unten definiert) verwendet wird, ist er definiert als ein oder mehrere einfache Schlitze (zusätzlich zu den Schlitzen, die das Einzelschlitz- oder Mehrfachschlitzmuster bilden), die zwischen zwei benachbarten Schlitzen gebildet werden, wobei die beiden benachbarten Schlitze entweder in der gleichen Reihe oder in benachbarten Reihen liegen. Der Trägerbereich und spezifischer der direkte Pfad zwischen den nächstgelegenen abschließenden Enden zweier benachbarter Schlitze in benachbarten Reihen, wie den Enden 316a und 314a von 3A, erfahren die höchste Konzentration von Kräften, wenn Spannung auf ein mit Einzelschlitzen gemustertes Material ausgeübt wird. Daher sind diese Trägerbereiche während der Entfaltung (oder der Anwendung oder Aktivierung der Spannung) des Materials der größten Belastungskonzentration ausgesetzt. Diese hohe Spannungskonzentration kann dazu führen, dass das Material während des Entfaltens reißt. Zusätzliche in diesem Bereich hinzugefügte Schlitze, die sich durch den direkten Pfad zwischen den nächstgelegenen abschließenden Enden in benachbarten Reihen kreuzen, können einen oder mehrere zusätzliche krafttragende Pfade oder zusätzliche Träger erzeugen, die zusätzliche spannungskonzentrierende abschließende Enden aufweisen, welche die maximale Kraftaufnahmefähigkeit des Materials erhöhen können.
Ein beispielhaftes Einzelschlitzmuster mit Mehrfachträgerschlitzen ist in 4A und 4B gezeigt.
4A ist im Wesentlichen identisch mit der in 3A gezeigten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die Ausführungsform von 4A Mehrfachträger aufweist, die durch Mehrfachträgerschlitze gebildet werden. Daher wird die Beschreibung von 3A hierin wiederholt. Mehrfachträgerschlitze 480 werden zwischen benachbarten Schlitzen 410 gebildet. Genauer gesagt, liegt ein erster Mehrfachträgerschlitz 480 oberhalb und neben dem gekrümmten ersten Abschnitt 421. Ein zweiter Mehrfachträgerschlitz 480 liegt oberhalb und neben dem gekrümmten zweiten Abschnitt 423. Während die ersten und zweiten Abschnitte 421, 423 am Mittelpunkt 418 miteinander verbunden sind, sind die ersten und zweiten Mehrfachträgerschlitze nicht miteinander verbunden.
Fachleute werden erkennen, dass viele Änderungen an dem Muster vorgenommen werden können, während sie immer noch in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Fachleute werden erkennen, dass die Form und die Schlitzlänge variieren können. Die Anzahl der Mehrfachträgerschlitze kann variieren. Alternativ können die Reihengröße oder -form und die Trägergröße oder -form variieren. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen.
4B zeigt das Muster von 4A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und Spannung entlang der Spannungsachse T ausgesetzt ist. Wenn das Material 400 entlang der Spannungsachse T spannungsaktiviert oder entfaltet wird, erfahren Abschnitte des Materials 400 Spannung und/oder Kompression, die bewirkt, dass sich das Material aus der ursprünglichen Ebene des Materials 400 in sein vorgespanntes Format bewegt. Wenn sie Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt sind, erfahren die abschließenden Enden 414, 416 Kompression und werden zueinander gezogen, was bewirkt, dass sich ein Laschenbereich 450 des Materials 400 relativ zur Ebene des Materials 400 in seinem vorgespannten Zustand (4A) nach oben bewegt oder wölbt, wodurch die Lasche 424 erzeugt wird. Abschnitte von Trägern 430 bewegen oder wölben sich in ihrem vorgespannten Zustand (4A) relativ zur Ebene des Materials 400 nach unten, wodurch ein Öffnungsabschnitt 422 ausgebildet wird. Der Abschnitt des Trägers 430, der den Mehrfachträgerschlitz 480 zwischen den abschließenden Enden 416a und 414a enthält, bildet zwei parallele Trägerabschnitte 482, die sich bewegt haben, um sich näher an der Spannungsachse T auszurichten. Wenn Spannung ausgeübt wird, erfahren beide Trägerabschnitte in dieser Ausführungsform eine gewisse Spannung. Der axiale Träger 420 zwischen benachbarten Schlitzen 410 in einer Reihe 412 erfährt Spannung in erster Linie senkrecht zur Spannungsachse T. Dieser Bereich oder diese Fläche bewegt sich nicht wesentlich aus der ursprünglichen Ebene heraus und biegt sich stattdessen leicht im Vergleich zu der vorgespannten Form von 4A. Diese Bewegungen im Material 400 bilden eine Reihe von spitz zulaufenden Ausbuchtungen, wie in 4B zu sehen ist.
In dieser beispielhaften Ausführungsform weisen die Schlitze 410 zwei abschließende Enden auf. Eine gerade, imaginäre Linie verläuft zwischen diesen abschließenden Enden und verbindet sie miteinander. In dieser Ausführungsform ist die gerade, imaginäre Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines ersten Schlitzes erstreckt und diese verbindet, im Wesentlich koliniar mit der geraden, imaginären Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines direkt benachbarten Schlitzes erstreckt und diese verbindet. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind alle geraden, imaginären Linien, die sich zwischen den abschließenden Enden der Schlitze in einer Reihe erstrecken und sie verbinden, annähernd kolinear.
Wenn das spannungsaktivierte Material 400 um einen Artikel gewickelt oder direkt neben sich selbst platziert wird, greifen die Laschen 424 ineinander und/oder in die Öffnungsabschnitte 422 ein, um eine ineinandergreifende Struktur zu erzeugen. Das Ineinandergreifen kann so wie in dem vorstehend erklärten Test zum Ineinandergreifen gemessen werden.
Weitere Einzelschlitzmuster werden beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 62/952789 gezeigt, die dem vorliegenden Patentinhaber zugeordnet ist, die in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
Mehrfachschlitzmuster
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Mehrfachschlitzmuster und auf Erzeugnisse, die diese Mehrfachschlitzmuster einschließen. Der Begriff „Mehrfachschlitzmuster“ schließt Doppelschlitzmuster, Dreifachschlitzmuster, Vierfachschlitzmuster usw. ein. Ferner soll der Begriff „Mehrfachschlitzmuster“ jedes Schlitzmuster einschließen, wobei zwei oder mehr Schlitze, die sich jeweils in verschiedenen, direkt benachbarten Reihen befinden, im Wesentlichen aneinander ausgerichtet sind, sodass ihre abschließenden Enden im Wesentlichen aneinander ausgerichtet sind. Ausrichtung im Wesentlichen der abschließenden Enden aneinander von aneinander ausgerichteten Mehrfachschlitzen bedeutet, dass, wenn Sie eine imaginäre Linie zwischen zwei aneinander ausgerichteten abschließenden Enden in zwei benachbarten Schlitzen des Mehrfachschlitzes ziehen, der Winkel dieser imaginären Linie relativ zur Ausrichtungsachse (die Achse, die senkrecht zu der bzw. den Reihen ist) nicht größer als +/- 20 Grad ist. In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich die Länge jedes Schlitzes, der einen Mehrfachschlitz bildet, um nicht mehr als +/-20 % der Gesamtlänge des längsten oder kürzesten Schlitzes. In einigen Ausführungsformen, in denen die Schlitze linear sind, sind sie im Wesentlichen parallel zueinander. In einigen Ausführungsformen, in denen die Schlitze nicht linear sind, sind die aneinander ausgerichteten Mehrfachschlitze alle im Wesentlichen parallel zu der Spannungsachse innerhalb von +/- 20 Grad ausgerichtet.
Der Mittelpunkt eines transversalen Trägers kann als geometrischer Mittelpunkt dieses Abschnitts des transversalen Trägers bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen sind die einzelnen Schlitze in einer Reihe im Wesentlichen mit den einzelnen Schlitzen in mehr als einer und weniger als einer Million direkt benachbarter Reihen ausgerichtet. In einigen Ausführungsformen sind die Schlitze im Wesentlichen senkrecht zu der Spannungsachse (T).
Doppel-, Dreifach-, Vierfach- oder Mehrfachschlitzmuster erzeugen deutlich mehr aus der Ebene hervortretende Wellungen als Einzelschlitzmuster, wenn sie einer Spannung entlang einer Spannungsachse ausgesetzt werden. Diese aus der Ebene hervortretende Wellung hat für viele Anwendungen einen großen Wert. Beispielsweise erzeugen diese aus der Ebene hervortretenden Wellungsbereiche aus der Ebene hervortretendes Material oder Schlaufen, die mit anderen Bereichen von aus der Ebene hervortretendem Material oder Schlaufen ineinandergreifen können, wenn Abschnitte des Materials benachbart zueinander platziert oder zusammen gewickelt werden. Als solche greifen Mehrfachschlitzmuster inhärent ineinander und/oder weisen ineinandergreifende Elemente auf. Nach der Spannungsaktivierung greifen diese Elemente und Muster ineinander und halten das Material im Wesentlichen an Ort und Stelle.
Der Trägerbereich und spezifischer der direkte Pfad zwischen den nächstgelegenen abschließenden Enden zweier benachbarter Schlitze in benachbarten Reihen erfahren die höchste Konzentration von Kräften, wenn Spannung auf ein mit Einzelschlitzen gemustertes Material ausgeübt wird. Daher sind diese Trägerbereiche während der Entfaltung (oder der Anwendung oder Aktivierung der Spannung) des Materials der größten Belastungskonzentration ausgesetzt. Diese hohe Spannungskonzentration kann dazu führen, dass das Material während des Entfaltens reißt. Zusätzliche in diesem Bereich hinzugefügte Schlitze, die sich durch den direkten Pfad zwischen den nächstgelegenen abschließenden Enden in benachbarten Reihen kreuzen, können einen oder mehrere zusätzliche krafttragende Pfade oder zusätzliche Träger erzeugen, die zusätzliche spannungskonzentrierende abschließende Enden aufweisen, welche die maximale Kraftaufnahmefähigkeit des Materials erhöhen können.
5A ist eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Doppelschlitzmusters. Das Muster 500 weist eine Mehrzahl von Schlitzen 510 in Reihen von Schlitzen 512 auf. Jeder Schlitz 510 weist einen Mittelpunkt 518 zwischen einem ersten abschließenden Ende 514 und einem zweiten abschließenden Ende 516 auf. Eine erste Reihe 512a von Schlitzen 510 und eine zweite Reihe 512b von Schlitzen 510 weist jeweils eine Mehrzahl von Schlitzen 510 auf, die voneinander beabstandet sind. Der Raum zwischen direkt benachbarten Schlitzen 510 in einer Reihe 512 in Kombination mit den benachbarten Abschnitten des transversalen Trägers 530 kann als axialer Träger 520 bezeichnet werden. In der beispielhaften Ausführungsform von 5A erstreckt sich eine gerade, imaginäre Linie zwischen den abschließenden Enden 514, 516. In diesem Ausführungsbeispiel ist die gerade, imaginäre Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines ersten Schlitzes erstreckt mit der geraden, imaginäre Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines direkt benachbarten zweiten Schlitzes in derselben Reihe erstreckt, im Wesentlichen kolinear. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind alle geraden, imaginären Linien, die zwischen den abschließenden Enden der Schlitze in einer einzelnen Reihe verlaufen und sie verbinden, annähernd kolinear.
Zusammen bilden die Reihen 512a, 512b von Schlitzen 510 einen transversalen Träger 530. Der transversale Träger 530 wird axial durch die Schlitze 510 begrenzt. Ein Überlappungsträger 536 ist direkt benachbart zu und, in dieser Ausführungsform, auf beiden Seiten jedes transversalen Trägers 530. Der Überlappungsträger 536 wird durch nicht ausgerichtete Schlitze begrenzt. Die Schlitze in jeder direkt benachbarten Reihe 512a, 512b, die eine Kante oder eine Seite des transversalen Trägers 530 ausbilden, sind im Wesentlichen so aneinander ausgerichtet, dass sie im Wesentlichen parallel sind und ihre abschließende Enden 514, 516 im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Reihe und äquidistant zueinander ausgerichtet sind. In einigen Ausführungsformen weisen die Schlitze, die aneinander ausgerichtet sind, im Wesentlichen die gleiche Schlitzlänge und den gleichen Schlitzzwischenraum (ein Zwischenraum, der relativ zur Spannungsachse liegt) auf.
Genauer gesagt, enthält das Material 500 die Schlitze 510a, 510b, 510c, 510d. Zusammen bilden die Schlitze 510a und 510b einen Doppelschlitz. Außerdem bilden die Schlitze 510c und 510d einen anderen Doppelschlitz. Die Schlitze 510a und 510b bilden Seiten oder Kanten eines Abschnitts eines ersten transversalen Trägers 530a. Die Schlitze 510b und 510c bilden Seiten oder Kanten eines Abschnitts des Überlappungsträgers 536. Die Schlitze 510c und 510d bilden Seiten oder Kanten eines Abschnitts eines zweiten transversalen Trägers 530b. Der transversale Träger 530a liegt direkt neben dem Überlappungsträger 536. Der Überlappungsträger 536 liegt direkt neben dem transversalen Träger 530b. Die Schlitze 510a und 510b sind im Wesentlichen aneinander ausgerichtet. Die Schlitze 510c und 510d sind im Wesentlichen aneinander ausgerichtet. Die Schlitze 510b und 510c sind nicht aneinander ausgerichtet. Stattdessen sind die Schlitze 510b und 510c voneinander phasengetrennt oder beabstandet. In der Ausführungsform von 5A sind die Schlitze 510 im Wesentlichen senkrecht zur Spannungsachse T.
Jeder Abschnitt des transversalen Trägers 530, der durch zwei parallele und im Wesentlichen ausgerichtete Schlitze 510 begrenzt ist, weist einen Mittelpunkt 532 auf, der (1) in der Mitte (in Querrichtung) zwischen dem ersten abschließenden Ende 514 und einem zweiten abschließenden Ende 516 der Schlitze 510, welche die Seiten des transversalen Trägers 530 ausbilden und (2) in der Mittel (in Axialrichtung) zwischen den zwei Schlitzen 510, welche die Seiten des transversalen Trägers 530 ausbilden, liegt. Ein Mittelpunkt 532a eines ersten Abschnitts des transversalen Trägers 530a ist phasenverschoben mit einem Mittelpunkt 532b des direkt benachbarten Abschnitts des direkt benachbarten transversalen Trägers 530b. In der Ausführungsform von 5A richtet sich der Mittelpunkt 532a eines ersten Abschnitts des transversalen Trägers 530a im Wesentlichen axial mit dem Mittelpunkt 532c eines ersten Abschnitts des transversalen Trägers 530c aus, der der zweite direkt benachbarte transversaler Träger 530c vom transversalen Träger 530a ist.
5A zeigt auch die Spannungsachse (T), die im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung und im Wesentlichen senkrecht zur transversalen Richtung ist, und die Richtung der Reihen von Schlitzen in der Ausführungsform von 5A. Die Spannungsachse (T) ist eine Achse, entlang welcher Spannung bereitgestellt werden kann, um das Material, in dem das Muster 500 gebildet ist, zu entfalten, wodurch die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des transversalen Trägers 530 und die Drehung der Überlappungsträger 536 entsteht.
5B und 5C sind Zeichnungen von Fotografien eines Materials, das das Schlitzmuster von 5A enthält, wenn es einer Spannung entlang der Spannungsachse T ausgesetzt ist. Wenn das Material 500 entlang der Spannungsachse T spannungsaktiviert oder entfaltet wird, erfahren Abschnitte des Materials 500 Spannung und/oder Kompression, die bewirkt, dass sich das Material 500 aus der ursprünglichen Ebene des Materials 500 in sein vorgespanntes Format bewegt. Wenn sie entlang der Spannungsachse Spannung ausgesetzt werden, erfahren die abschließenden Enden 514, 516 Kompression und werden zueinander gezogen, was bewirkt, dass sich ein Laschenbereich 550 des Materials 500 relativ zur transversalen Ebene des Materials 500 in seinem vorgespannten Zustand nach oben bewegt oder wölbt (5A), wodurch eine Lasche 524 erzeugt wird. Abschnitte der transversalen Träger 530 wellen sich im vorgespannten Zustand (5A) aus der ursprünglichen Ebene des Materials 500 heraus und bilden Schlaufen, während sie nominell parallel zur Spannungsachse bleiben. Der axiale Träger 520 zwischen benachbarten Schlitzen 510 in einer Reihe 512 einschließlich des angrenzenden Abschnitts des transversalen Trägers 530 bleibt in seinem vorgespannten Zustand (5A) im Wesentlichen parallel zur ursprünglichen Ebene des Materials 500. Die Überlappungsträger 536 wölben und drehen sich aus der ursprünglichen Ebene des Materials oder des Bogens. Die Bewegung des Laschenbereichs 550 in Kombination mit der Wellung des transversalen Trägers 530 erzeugt offene Abschnitte 522.
Fachleute werden erkennen, dass viele Änderungen an dem Muster und Material vorgenommen werden können, während sie immer noch in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Beispielsweise ist in einigen Ausführungsformen ein Mehrfachschlitzmuster ein Dreifachschlitzmuster, ein Vierfachschlitzmuster oder ein anderes Mehrfachschlitzmuster anstelle eines Doppelschlitzmusters. Alternativ können die Schlitzlänge, Schlitzgröße, Schlitzdicke, Schlitzform, Reihengröße oder -form, Größe oder Form des transversalen Trägers und/oder die Größe oder Form des Überlappungsträgers variieren. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen. Der Schlitz, die Reihe oder der Trägerzwischenraum können variieren. Der Winkel zwischen der Spannungsachse und den Schlitzen kann variieren. Viele dieser Änderungen könnten das Auffaltungsmuster ändern.
Wenn das spannungsaktivierte Material 500 um einen Artikel gewickelt oder direkt neben sich selbst platziert wird, greifen der transversaler Träger 530 und/oder die Laschen 524 ineinander und/oder in die Öffnungsabschnitte 522 ein, um eine ineinandergreifende Struktur zu erzeugen. Das Ineinandergreifen kann so wie in dem vorstehend erklärten Test zum Ineinandergreifen gemessen werden.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Schlitzmusters mit Mehrfachträgerschlitzen ist in 6A bis 6E gezeigt. Das Schlitzmuster von 6A und 6B enthält einen ersten Satz von Reihen 612, die Schlitze 610 einer ersten Form und Position und einer zweiten (invertierten) Form und Position einschließen. Die Schlitze 610 in einer einzelnen Reihe wechseln in ihrer Form/Position, so dass der Schlitz mit der ersten Form oder Position neben dem Schlitz mit der zweiten (invertierten) Form oder Position liegt und dieses Muster wiederholt sich die Reihe entlang. Die Schlitzform bleibt mit Ausnahme der Invertierung im Wesentlichen gleich.
Das im Material 600 gebildete Doppelschlitzmuster weist eine Mehrzahl von Schlitzen 610 auf, die jeweils ein erstes abschließendes Ende 614, ein zweites abschließendes Ende 616 und einen Mittelpunkt 618 aufweisen. Eine Mehrzahl einzelner Schlitze 610 ist so ausgerichtet, dass sie Reihen 612 bilden, die im Allgemeinen senkrecht zur Spannungsachse T verlaufen. Ein axialer Träger 620 wird zwischen benachbarten Schlitzen 610 in einer Reihe 612 in Kombination mit benachbarten Abschnitten des transversalen Trägers 630 definiert. In der beispielhaften Ausführungsform von 6A sind die Schlitze 610 keine geraden Linien (wie die Schlitze 510 des Schlitzmusters von 5A), sondern sind im Allgemeinen v-förmig oder sichelförmig. Die Schlitze 610 umfassen einen gekrümmten ersten Abschnitt 621, der im Allgemeinen in einem Winkel von 45 Grad zur Spannungsachse T steht und sich mit einem gekrümmten zweiten Abschnitt 623 in einem im Allgemeinen schiefen Winkel verbindet. Die ersten und zweiten Abschnitte 621, 623 verbinden sich am Mittelpunkt 618.
Das Material 600 schließt die Schlitze 610a, 610b, 610c, 610d ein. Die Schlitze 610a und 610b bilden Seiten oder Kanten eines Abschnitts eines ersten transversalen Trägers 630a. Die Schlitze 610b und 610c bilden Seiten oder Kanten eines Abschnitts des Überlappungsträgers 636. Die Schlitze 610c und 610d bilden Seiten oder Kanten eines Abschnitts eines zweiten transversalen Trägers 630b. Ein erster transversaler Träger 630a liegt direkt neben dem Überlappungsträger 636. Der Überlappungsträger 636 liegt direkt neben dem transversalen Träger 630b. Die transversalen Träger 630a und 630b sind direkt benachbarte transversale Träger. Die Schlitze 610a und 610b sind im Wesentlichen aneinander ausgerichtet. Die Schlitze 610c und 610d sind im Wesentlichen aneinander ausgerichtet. Die Schlitze 610b und 610c sind nicht aneinander ausgerichtet. Stattdessen sind die Schlitze 610b und 610c voneinander phasengetrennt oder beabstandet. In der Ausführungsform von 6A sind die Schlitze 610 im Wesentlichen senkrecht zur Spannungsachse T.
Der durchgehende transversale Bereich zwischen den sichelförmigen Schlitzen 610 bildet einen transversalen Träger 630. Dieser Träger kommt nur einmal zwischen jeweils zwei direkt benachbarten Reihen 612 vor. Der Überlappungsträger 636 umfasst den Bereich zwischen den benachbarten Schlitzen 610 in einer Reihe 612. Der axiale Träger 620 befindet sich in Kombination mit den benachbarten Abschnitten des transversalen Trägers 630 zwischen benachbarten Schlitzen 610 in einer einzelnen Reihe 612.
In dieser beispielhaften Ausführungsform weisen die Schlitze zwei abschließende Enden auf. Eine gerade, imaginäre Linie verläuft zwischen diesen abschließenden Enden und verbindet sie miteinander. In dieser Ausführungsform ist die gerade, imaginäre Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines ersten Schlitzes erstreckt und diese verbindet, im Wesentlich koliniar mit der geraden, imaginären Linie, die sich zwischen den abschließenden Enden eines direkt benachbarten Schlitzes erstreckt und diese verbindet. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind alle geraden, imaginären Linien, die zwischen den abschließenden Enden der Schlitze in einer einzelnen Reihe verlaufen und sie verbinden, annähernd kolinear.
Mehrfachträgerschlitze 680 (in dieser Ausführungsform ein Mehrfachträgerschlitz) werden im Überlappungsträger 636 gebildet. Diese Mehrfachträgerschlitze 680 ermöglichen die Bildung von Mehrfachträgern 682, wenn das Material 600 entlang der Spannungsachse Spannung ausgesetzt wird. Die Mehrfachträgerschlitze 680 und die daraus resultierenden Mehrfachträger von 6A sind gekrümmt, um der Krümmung der Schlitze 610 zu folgen oder diese nachzuahmen.
Fachleute werden erkennen, dass viele Änderungen an dem Muster vorgenommen werden können, während es immer noch in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fällt. In einigen Ausführungsformen ist ein Mehrfachschlitzmuster ein Dreifachschlitzmuster, ein Vierfachschlitzmuster oder ein anderes Mehrfachschlitzmuster anstelle eines Doppelschlitzmusters. Alternativ können die Schlitzlänge, Schlitzgröße, Schlitzdicke, Schlitzform, Reihengröße oder -form, Größe oder Form des transversalen Trägers und/oder die Größe oder Form des Überlappungsträgers variieren. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen. Der Schlitz, die Reihe oder der Trägerzwischenraum können variieren. Der Winkel zwischen der Spannungsachse und den Schlitzen kann variieren. Die Anzahl, Form, Größe usw. der Mehrfachträgerschlitze und/oder der Mehrfachträger können variieren. Alternativ können die Reihengröße oder -form und die Trägergröße oder -form variieren. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen. Viele dieser Änderungen könnten das Auffaltungsmuster ändern.
6C ist eine Zeichnung, die nach einer Fotografie erstellt wurde, und 6D-6E sind Fotografien eines Materials, das das Schlitzmuster von 6A enthält, wenn es entlang der Spannungsachse T einer Spannung ausgesetzt wird. Das Material entfaltet sich im Wesentlichen wie in Bezug auf das Muster von 5A beschrieben, mit der Ausnahme, dass sich Mehrfachträger 682 bilden.
Wenn das spannungsaktivierte Material 600 um einen Artikel gewickelt oder direkt neben sich selbst platziert wird, greifen die Laschen, Schlaufen und Wellungen ineinander und/oder in die Öffnungsabschnitte 622 ein, um eine ineinandergreifende Struktur zu erzeugen. Das Ineinandergreifen kann so wie in dem vorstehend erklärten Test zum Ineinandergreifen gemessen werden.
Ein weiteres Beispiel für ein Doppelschlitzmuster ist in 7A gezeigt, die eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein Material mit einem Doppelschlitzmuster ist, das dem in 5A gezeigten ähnelt, mit dem Unterschied, dass die Schlitze Mehrfachträgermerkmale enthalten. Der Trägerbereich und spezifischer der direkte Pfad zwischen den nächstgelegenen abschließenden Enden zweier benachbarter Schlitze in benachbarten Reihen, wie den Enden 716a und 714a von 7A, erfahren die höchste Konzentration von Kräften, wenn Spannung auf ein mit Einzelschlitzen gemustertes Material ausgeübt wird. Daher sind diese Trägerbereiche während der Entfaltung (oder der Anwendung oder Aktivierung der Spannung) des Materials der größten Belastungskonzentration ausgesetzt. Diese hohe Spannungskonzentration kann dazu führen, dass das Material während des Entfaltens reißt. Zusätzliche in diesem Bereich hinzugefügte Schlitze, die sich durch den direkten Pfad zwischen den nächstgelegenen abschließenden Enden in benachbarten Reihen kreuzen, können einen oder mehrere zusätzliche krafttragende Pfade oder zusätzliche Träger erzeugen, die zusätzliche spannungskonzentrierende abschließende Enden aufweisen, welche die maximale Kraftaufnahmefähigkeit des Materials erhöhen können. Materialien oder Erzeugnisse, die Mehrfachträgerschlitzmuster enthalten, haben im Vergleich zu einem Material oder Erzeugnis mit dem gleichen Strahlenmuster, aber ohne Mehrfachträger, eine größere maximale Spannkraft. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „maximale Spannkraft“ auf die maximale Spannkraft, die auf eine Probe des mit Schlitzmustern versehenen Materials ausgeübt werden kann, bevor es reißt. Im Allgemeinen tritt die maximale Spannkraft auf, unmittelbar bevor ein mit Schlitzmustern versehenes Material reißt. Ein Testverfahren zum Messen der maximalen Spannkraft ist in US-Patentanmeldung Nr. 62/953042 beschrieben, die dem vorliegenden Patentinhaber zugeordnet sind, deren Gesamtheit hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die maximale Spannkraft (z. B. Reißkraft) ist die maximale Kraft, die vom Lastrahmen gemessen wird, wenn die Probe gedehnt wird. Dies tritt üblicherweise unmittelbar vor dem Zerreißen des Materials auf. In einigen Ausführungsformen können Materialien oder Erzeugnisse, die ein Mehrfachträgerschlitzmuster einschließen, im Vergleich zu einem Material oder Erzeugnis mit dem gleichen Muster, jedoch ohne Mehrfachträger, größeren Spannkräften standhalten, ohne zu reißen.
In einigen Ausführungsformen weisen Materialien oder Erzeugnisse mit Mehrfachträgerschlitzmuster die gleiche oder eine geringere Entfaltungskraft auf. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Entfaltungskraft“ auf die Kraft, die erforderlich ist, um den gemusterten Bogen im Wesentlichen zu entfalten.
In einigen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die maximale Spannkraft (die Spannkraft, die erforderlich ist, um das mit Schlitzmustern versehene Material während der Entfaltung oder des Spannens entlang der Spannungsachse T zu zerreißen) größer ist als die Entfaltungskraft (die Kraft, die erforderlich ist, um die Probe zu entfalten). Das Max-Entfaltungsverhältnis ist das Verhältnis der maximalen Spannkraft dividiert durch die Entfaltungskraft. In einigen Ausführungsformen ist es von Vorteil, wenn dieses Verhältnis so groß wie möglich ist, so dass die Kraft, die ausgeübt wird, um einen gemusterten Bogen zu entfalten, wesentlich niedriger ist als die maximale Kraft, welcher der Bogen standhalten kann. Dadurch wird verhindert, dass die Benutzer des Bogens das Material beim Entfalten versehentlich zerreißen.
Da 7A im Wesentlichen mit der in 5A gezeigten Ausführungsform identisch ist, mit dem Unterschied, dass die Ausführungsform von 7A Mehrfachträger aufweist, wird die Beschreibung von 5A hierin wiederholt. Mehrfachträgerschlitze 780 (in dieser Ausführungsform zwei Mehrfachträgerschlitze) werden im Überlappungsträger 736 gebildet. Diese Mehrfachträgerschlitze 780 ermöglichen die Bildung von Mehrfachträgern 782, wenn das Material 700 entlang der Spannungsachse Spannung ausgesetzt wird. Die Mehrfachträgerschlitze 780 und die daraus resultierenden Mehrfachträgerschlitze 782 von 7A und 7B sind im Wesentlichen linear.
Fachleute werden erkennen, dass viele Änderungen an dem Muster vorgenommen werden können, während es immer noch in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fällt. In einigen Ausführungsformen ist ein Mehrfachschlitzmuster ein Dreifachschlitzmuster, ein Vierfachschlitzmuster oder ein anderes Mehrfachschlitzmuster anstelle eines Doppelschlitzmusters. Alternativ können die Schlitzlänge, Schlitzgröße, Schlitzdicke, Schlitzform, Reihengröße oder -form, Größe oder Form des transversalen Trägers und/oder die Größe oder Form des Überlappungsträgers variieren. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen. Der Schlitz, die Reihe oder der Trägerzwischenraum können variieren. Der Winkel zwischen der Spannungsachse und den Schlitzen kann variieren. Die Anzahl, Form, Größe usw. der Mehrfachträgerschlitze und/oder der Mehrfachträger können variieren. Alternativ können die Reihengröße oder -form und die Trägergröße oder -form variieren. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen. Viele dieser Änderungen könnten das Auffaltungsmuster ändern.
7B ist eine Zeichnung, die anhand einer Fotografie eines Materials mit dem Schlitzmuster von 7A erstellt wurde, das einer Spannung entlang der Spannungsachse T ausgesetzt ist. Wenn das Material 700 entlang der Spannungsachse T spannungsaktiviert oder entfaltet wird, erfahren Abschnitte des Materials 700 Spannung und/oder Kompression, die bewirkt, dass sich das Material 700 aus der ursprünglichen Ebene des Materials 700 in sein vorgespanntes Format bewegt. Abschnitte der transversalen Träger 730 wellen sich im vorgespannten Zustand (7A) aus der ursprünglichen Ebene des Materials 700 heraus und bilden Schlaufen, während sie nominell parallel zur Spannungsachse bleiben. Der axiale Träger 720 zwischen den benachbarten Schlitzen 710 in einer Reihe 712 und dem benachbarten Abschnitt des transversalen Trägers 730 bleibt in seinem vorgespannten Zustand (7A) im Wesentlichen parallel zur ursprünglichen Ebene des Materials 700. Die Überlappungsträger 736 wölben und drehen sich aus der ursprünglichen Ebene des Materials oder des Bogens heraus. Durch das Hinzufügen von zwei Mehrfachträgerschlitzen 780 wird jeder Überlappungsträger 736 in drei unterschiedliche Mehrfachträger 782 unterteilt, die jeweils Spannung tragen und nominell parallel zueinander bleiben und sich als Gruppe bewegen oder drehen. Die Bewegung der Überlappungsträger 736 in Kombination mit der Wellung der transversalen Träger 730 erzeugt offene Abschnitte 722. Somit entfaltet sich das Material 700 im Wesentlichen so, wie in Bezug auf das Muster von 5A beschrieben, mit dem Unterschied, dass sich Mehrfachträger 782 bilden.
Wenn das spannungsaktivierte Material 700 um einen Artikel gewickelt oder direkt neben sich selbst platziert wird, greifen die Schlaufen und Wellungen ineinander und/oder in die Öffnungsabschnitte 722 ein, um eine ineinandergreifende Struktur zu erzeugen. Das Ineinandergreifen kann so wie in dem vorstehend erklärten Test zum Ineinandergreifen gemessen werden.
Weitere Mehrfachschlitzmuster werden beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 62/952806 gezeigt, die dem vorliegenden Patentinhaber zugeordnet ist, deren Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
Verbundschlitzmuster
8A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht eines beispielhaften Verbundschlitzmusters 800. Ein „Verbundschlitz“ ist hierin als ein Schlitz definiert, der mehr als zwei abschließende Enden aufweist, der einem „einfachen Schlitz“ gegenübersteht, der hierin als ein Schlitz mit genau zwei abschließenden Enden definiert ist. Verbundschlitzmuster können mit Einzelschlitzmustern oder Mehrfachschlitzmustern konsistent sein. In diesem Beispiel weist das Muster 800 eine Mehrzahl von Schlitzen 810 in Reihen von Schlitzen 812 auf. Jeder Schlitz 810 weist einen ersten axialen Abschnitt 821, einen zweiten axialen Abschnitt 823, der von und im Allgemeinen parallel zu dem ersten axialen Abschnitt 821 ist, und einen allgemeinen Querabschnitt 825, der den ersten und den zweiten axialen Abschnitt 821, 823 verbindet, auf. Jeder Schlitz 810 weist vier abschließende Enden auf: ein erstes abschließendes Ende 814, ein zweites abschließendes Ende 815, ein drittes abschließendes Ende 816 und ein viertes abschließendes Ende 817. Jeder Schlitz 810 weist einen Mittelpunkt 818 auf.
Das erste abschließende Ende 814 und das zweite abschließende Ende 815 sind gegenüberliegende abschließende Enden eines ersten axialen Abschnitts 821 des Schlitzes 810. Das dritte abschließende Ende 816 und das vierte abschließende Ende 817 sind gegenüberliegende abschließende Enden des zweiten axialen Abschnitts 823 des Schlitzes 810. Das erste abschließende Ende 814 ist mit dem zweiten abschließenden Ende 816 entlang einer Achse in der axialen Richtung x (die parallel zum ersten axialen Abschnitt 821 im aktuellen Beispiel ist) ausgerichtet, und das dritte abschließende Ende 816 ist mit dem vierten abschließenden Ende 817 entlang einer Achse in der axialen Richtung (die im aktuellen Beispiel parallel zu dem zweiten axialen Abschnitt 823 ist) ausgerichtet. Das erste abschließende Ende 814 ist mit dem dritten abschließenden Ende 816 entlang einer Achse i1 in der transversalen Richtung y ausgerichtet, und das zweite abschließende Ende 815 ist mit dem vierten abschließenden Ende 817 entlang einer Achse i2 die in der transversalen Richtung ausgerichtet. Der Raum zwischen direkt benachbarten Schlitzen 810 in einer Reihe 812a, 812b kann als axialer Träger 820 bezeichnet werden. Wenn er Spannung ausgesetzt ist, wird der axiale Träger 820 zwischen den benachbarten Schlitzen 810 in einer Reihe 812a, 812b zu einem nicht drehenden Träger 820 (sichtbar in 8C bis 8E und 8G). Der durch die im Allgemeinen transversalen Abschnitte 825 begrenzte Raum, der die nicht drehenden Trägern 820 schmälert, definiert einen Faltwandbereich 830a, 830b.
Die Faltwandbereiche 830a, 830b können ferner als zwei im Allgemeinen rechteckige Bereiche 831 und 833 beinhaltend beschrieben werden, wobei der rechteckige Bereich 831 durch (1) direkt benachbarte im Allgemeinen transversale Abschnitte 825 von Schlitzen 810, die senkrecht zur Spannungsachse verlaufen, und (2) die benachbarten axialen Abschnitte 821 und 823 an direkt benachbarten, gegenüberliegenden Schlitzen 810 begrenzt wird. Die axialen Träger 820 befinden sich zwischen benachbarten Schlitzen 810 in einer einzelnen Reihe 812a, 812b, insbesondere zwischen den benachbarten axialen Abschnitten 821 und 823. Direkt benachbart zu dem Träger 820 ist ein Bereich 833, der das verbleibende Material im Faltwandbereich 830a, 830b ist, der in axialer Richtung durch den Träger 820 und den im Allgemeinen transversalen Abschnitt 825 und in der transversalen Richtung durch die zwei im Allgemeinen rechteckigen Bereiche 831 begrenzt ist, insbesondere durch die axialen Verlängerungen der benachbarten axialen Abschnitte 821 und 823. Direkt benachbarte Reihen von Schlitzen 810 sind voneinander phasenversetzt.
In der Ausführungsform von 8A ist die Spannungsachse T im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung x und im Wesentlichen senkrecht zu der transversalen Richtung y. Die Spannungsachse T steht im Allgemeinen senkrecht zur Richtung der Reihen 812a, 812b der Schlitze 810. Die Spannungsachse T ist eine Achse, entlang welcher Spannung bereitgestellt werden kann, um das Material, in dem das Muster 800 gebildet wurde, zu entfalten, wodurch die Drehung und Aufwärts- und Abwärtsbewegung von Abschnitten des Materials entsteht.
Im aktuellen Beispiel gibt es im Gegensatz zu vorherigen Beispielen keine transversalen Träger, die sich über die Breite des Materialbogens in der transversalen Richtung y erstrecken. Vielmehr gibt es im aktuellen Beispiel Faltwandbereiche 830a, 830b, die über die transversale Breite des Materials 800 definiert sind, die sich entlang der axialen Länge des Materialbogens 800 abwechseln. Ähnlich zu einigen vorherigen Beispielen definiert im aktuellen Beispiel das Muster von Schlitzen in dem Materialbogen eine erste Reihe 812a und eine zweite Reihe 812b, die sich entlang der axialen Länge des Materialbogens 800 abwechseln. Die Mehrzahl von Schlitzen 810 in dem Materialbogen definieren Spalten von Trägern und Reihen von Trägern, die den bereits besprochenen ähnlich sind. Im aktuellen Beispiel erstreckt sich jedoch jeder der axialen Trägern 820 von einem ersten Faltwandbereich 830a zu einem benachbarten zweiten Faltwandbereich 830b. Außerdem definiert jeder der axialen Träger 820 zwei Termini 824a, 824b, die den abschließenden Enden benachbarter Schlitze in einer Reihe entsprechen.
8B zeigt die primären Spannungslinien 840 (z. B. die Linien, die sich an den höchsten Zugbeanspruchungspfad annähern), die entstehen, wenn ein Erzeugnis, welches das Schlitzmuster von 8A einschließt, unter Spannung entlang der Spannungsachse T aufgefaltet wird. 8B zeigt mit gestrichelten Linien die primären Spannungslinien 840, an denen die größte Zugspannung auftritt. Spannungslinien sind imaginäre Pfade durch das Material, die die größte Last tragen, wenn Spannung auf das Material entlang der Spannungsachse angelegt wird. Wenn die Spannung entlang der Spannungsachse (T) angelegt wird, bewegen sich die primären Spannungslinien 840 stärker in Richtung der angelegten Spannungsachse, wodurch sich der Bogen verzieht. Spannungslinien 840 werden in den axialen Trägern 820 zwischen benachbarten Schlitzen in derselben Reihe fokussiert. Wenn sie Spannung ausgesetzt sind, werden diese Träger 820 zu den nicht drehenden Trägern 820. In der Ausführungsform von 8A befinden sich diese Träger 820 oder nicht drehenden Träger 820 im Allgemeinen parallel zur Spannungsachse. In der Ausführungsform von 8A sind diese Träger 820 oder nicht drehenden Träger 820 im Allgemeinen axial. Wenn die Spannung entlang der Spannungsachse T angelegt wird (die in dieser Ausführungsform eine Achse nominell parallel zu den nicht drehenden Trägern ist), liegt die Spannung (oder die höchste Belastungskonzentration, die durch diese Spannung bewirkt wird) auf allen nicht drehenden Trägern 820 einigermaßen gleichmäßig, jedoch über Abschnitte des Faltwandbereichs 830a, 830b, wie durch die gepunkteten Linien gezeigt.
8C bis 8G sind schematische Zeichnungen in Draufsicht, die zeigen, wie sich ein Material mit dem Schlitzmuster aus 8A im Raum bewegt, wenn eine Spannung entlang der Spannungsachse T angelegt wird. Wenn Verbundschlitzmuster entfaltet werden, bewirkt die Aktivierung der Spannung entlang der primären Spannungslinien 840, dass im Wesentlichen alle Bereiche des Musters eine gewisse Spannung oder Kompression (Zugspannung oder Kompressionsbelastung) erfahren und einige der Bereiche sich drehen und/oder sich aus der Ebene der ursprünglichen zweidimensionalen Folie herausbiegen. Die Spannung, die durch den Faltwandbereich 830a, 830b verläuft, bewirkt, dass sich die Träger gleichzeitig drehen und falten, wodurch die nicht drehenden Träger 820 näher zusammen bewegt werden, damit sich diese stärker mit der Spannungsachse T ausrichten. In 8C bis 8E sind die nicht drehenden Träger 820 als gebrochen und mit Kraftvektoren (Pfeilen) verbunden dargestellt. Dies hilft, die Wechselwirkung von Kräften in verschiedenen Bereichen zu visualisieren, um die Bewegung des Materials zu verdeutlichen. Da das Material 800, das die Kräfte erfährt, relativ dünn ist, dreht sich der Faltwandbereich 830a, 830b aus der Ebene hervor und faltet sich an der Basis der nicht drehenden Träger 820 als Reaktion auf das Anlegen von Spannungskräften. Insbesondere zeigt 8C nicht drehende Träger 820 mit Kraftvektoren, die auf den Faltwandbereich 830a, 830b wirken. Diese Maßnahme bewirkt, dass sich das Material 800 in die in 8D schematisch dargestellte Position bewegt, in die sich der Faltwandbereich 830a, 830b als Folge der in 8D gezeigten Kraftvektoren gedreht hat. Wie in 8E gezeigt, falten oder biegen sich die Faltwandbereiche 830a, 830b auch als Reaktion auf die in 8C bis 8E gezeigten Kraftvektoren. Der Grad der Faltung oder Biegung variiert abhängig von vielen Faktoren, einschließlich beispielsweise der Steifigkeit oder des Moduls des Materials, der Größe der Spannkräfte, der Abmessungen und der Skala der Elemente, der Breite der nicht drehenden Träger, der Spannweite zwischen den nicht drehenden Trägern usw.
8D ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht des Faltwandbereichs 830a, 830b, die nur die Drehung aus einer Draufsichtperspektive in 8C zeigt. 8E ist eine schematische Zeichnung, die eine Draufsicht der drehenden Träger zeigt, die beide gedreht und gebogen sind, wenn sie vollständig gespannt und aufgefaltet werden. Aus einer Draufsicht bildet der Faltwandbereich 830a, 830b nach dem Drehen ziehharmonikaförmig gefaltete vertikale Wände, die einer erheblichen Kompressionskraft in der Z-Achse (orthogonal zur x-y-Ebene) widerstehen können. Die Energie, die es benötigt, um die gefalteten Wände zu wölben, ist die Energie, die von der Struktur absorbiert werden kann, um Schäden an einem Objekt zu verhindern, um das es gewickelt ist. Nicht drehende Träger 820 verbinden die Faltwandbereiche 830a, 830b. Das Verbundschlitzmuster von 8A führt dazu, dass die nicht drehenden Träger 820 versetzt sind, was weiter zur Stärke des Materials beiträgt, wenn es aufgefaltet ist. Durch die Bewegung der nicht drehenden Träger 820 und der Faltwandbereiche 830a, 830b entstehen die offenen Bereiche 822, die in 8G bis 8J sichtbar sind.
Zurückkehrend zu 8A weist der im Allgemeinen rechteckige Bereich 833 eine Breite oder Querabmessung auf, die gleich der Breite oder Querabmessung des nicht drehenden Trägers 820 ist. In einigen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass diese Breite relativ zur Breite oder Querabmessung des rechteckigen Bereichs 831 klein ist. Wenn die transversale Breite des rechteckigen Bereichs 833 im Verhältnis zur transversalen Breite des rechteckigen Bereichs 831 klein ist, wird sich der rechteckige Bereich 833 beim Entfalten stark knicken und sich nicht deutlich von den restlichen Faltwandbereichen 830a, 830b unterscheiden lassen, wie es die Zeichnung von 8F annähernd zeigt und wie es in 8I zu sehen ist. Insbesondere in der Frontansicht (von oben oder unten) des Materials von 8I erscheint die Form der Öffnungen 822 im Allgemeinen sechseckig zu sein, wohingegen im Gegensatz dazu in der Modellansicht von 8J in der Frontansicht deutlicher zu erkennen ist, dass die Form der Öffnungen 822 achteckig ist. Wenn der rechteckige Bereich 833 breit genug ist, wird ein weiterer flacher vertikaler Abschnitt an den Falten des in 8J gezeigten drehenden/faltenden Trägers vorhanden sein. Visuell sehen dadurch die Sechsecke wie Achtecke aus.
8H bis 8J sind Zeichnungen von Fotografien des Verbundschlitzmusters von 8A, das in einem Bogen Papier ausgebildet und einer Spannung entlang der Spannungsachse ausgesetzt ist. 8H ist eine perspektivische Seitenansicht, und 8I ist eine nahezu Draufsicht, und 8J ist eine schematische Zeichnung entsprechend zu 8I.
9 ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein weiteres beispielhaftes Verbundschlitzmuster, das im Wesentlichen dasselbe ist wie das Verbundschlitzmuster aus 8A, mit dem Unterschied, dass es eine beispielhafte Variante zeigt, bei der zwei Mehrfachträgerschlitze 980 in dem Material (axialer Träger 920) zwischen benachbarten Schlitzen 910 in einer Reihe 912 gebildet sind. Die Mehrfachträgerschlitze 980 erzeugen drei Mehrfachträger 982, wenn das Material, in dem das Muster gebildet ist, unter Spannung entfaltet wird.
Insbesondere weist das Muster 900 eine Mehrzahl von Schlitzen 910 in Reihen von Schlitzen 912 auf. Jeder Schlitz 910 weist einen ersten axialen Abschnitt 921, einen zweiten axialen Abschnitt 923, der von dem ersten axialen Abschnitt 921 beabstandet ist und im Allgemeinen parallel dazu verläuft, und einen im Allgemeinen transversalen Abschnitt 925, der den ersten und den zweiten axialen Abschnitt 921, 923 verbindet, auf. Jeder Schlitz 910 weist vier abschließende Enden 914, 915, 916 und 917 und einen Mittelpunkt 918 auf. Die ersten abschließenden Enden 914, 915 sind die abschließenden Enden des ersten axialen Abschnitts 921. Abschließende Enden 916, 917 sind die abschließenden Enden des zweiten axialen Abschnitts 923. Der Raum zwischen direkt benachbarten Schlitzen 910 in einer Reihe 912 kann als axialer Träger 920 zwischen benachbarten Schlitzen 910 in einer Reihe 912 bezeichnet werden. Wenn der axiale Träger 920 zwischen benachbarten Schlitzen 910 in einer Reihe 912 Spannung ausgesetzt wird, wird dieser zu einem nicht drehenden Träger 932, der drei Mehrfachträger 982 enthält. In dieser Ausführungsform sind zwei Mehrfachträgerschlitze 980 in dem axialen Träger 920 zwischen benachbarten Schlitzen 910 in Reihe 912 gebildet. Die Mehrfachträgerschlitze 980 sind etwas kürzer als die im Allgemeinen axialen Schlitze 921, 923 der direkt benachbarten Schlitze 910, zwischen denen sie positioniert sind. Die Mittelpunkte des Mehrfachträgerschlitzes 980 fluchten im Allgemeinen mit dem Mittelpunkt der im Allgemeinen axialen Schlitzabschnitte 921, 923 und mit dem im Allgemeinen transversalen Schlitzabschnitt 925. Die Mehrfachträgerschlitze 980 erzeugen drei Mehrfachträger 982, wenn das Material, in dem das Muster gebildet ist, unter Spannung entfaltet wird.
Der durch die im Allgemeinen transversalen Abschnitte 925 begrenzte Raum, der die nicht drehenden Träger 932 schmälert, weist eine Dreh-/Faltwand 930 auf. Die Dreh-/Faltwände 930 können ferner als zwei im Allgemeinen rechteckige Bereiche 931 und 933 beinhaltend beschrieben werden, wobei der rechteckige Bereich 931 durch (1) direkt benachbarte im Allgemeinen transversale Abschnitte 925 der Schlitze 910, die senkrecht zur Spannungsachse verlaufen, und (2) die benachbarten axialen Abschnitte 921 und 923 an direkt benachbarten, gegenüberliegenden Schlitzen 910 begrenzt wird. Der axiale Träger 920 ist zwischen benachbarten Schlitzen 910 in einer einzelnen Reihe 912, insbesondere zwischen den benachbarten axialen Abschnitten 921 und 923, vorhanden. Direkt neben dem axialen Träger 920 befindet sich ein Bereich 933, der das in der Dreh-/Faltwand 930 verbleibende Material ist, das in der axialen Achse durch den axialen Träger 920 und den im Allgemeinen transversalen Abschnitt 925 begrenzt ist und in der transversalen Achse durch die zwei im Allgemeinen rechteckige Bereiche 931, genauer gesagt durch die axialen Verlängerungen der benachbarten axialen Abschnitte 921 und 923, begrenzt ist. Direkt benachbarte Reihen von Schlitzen 910 sind voneinander phasenversetzt.
In der Ausführungsform von 9 ist die Spannungsachse (T) im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung und im Wesentlichen senkrecht zur transversalen Richtung und zur Richtung der Reihen 912 der Schlitze 910. Die Spannungsachse (T) ist eine Achse, entlang welcher Spannung bereitgestellt werden kann, um das Material, in dem das Muster 900 gebildet wurde, zu entfalten, wodurch die Drehung und Aufwärts- und Abwärtsbewegung von Abschnitten des Materials entsteht.
Das Material entfaltet sich im Wesentlichen wie vorstehend in Bezug auf 8A bis 8I beschrieben. Durch die drei Mehrfachträger 982 im nicht drehenden Träger 932 kann das Material größeren Spannkräften ausgesetzt werden, ohne zu reißen. Dies liegt daran, dass die Mehrfachträger 982 zusätzliche Pfade und Ecken erzeugen, um die Spannungsbelastung zu verteilen, wodurch die Spitzenbelastung verringert wird, die zur Bildung eines Risses führen könnte.
10 ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht auf ein weiteres beispielhaftes Verbundschlitzmuster, das im Wesentlichen dasselbe ist wie das Verbundschlitzmuster aus 9, mit dem Unterschied, dass es eine beispielhafte Variante zeigt, bei der ein Mehrfachträgerschlitz 1080 in dem axialen Träger 1020 zwischen benachbarten Schlitzen 1010 in einer Reihe 1012 (dem nicht drehenden Träger) gebildet ist. Der Mehrfachträgerschlitz 1080 erzeugt zwei Mehrfachträger 1082, wenn das Material, in dem das Muster gebildet ist, unter Spannung entfaltet wird.
Genauer gesagt weist das Muster 1000 eine Mehrzahl von Schlitzen 1010 in Reihen von Schlitzen 1012 auf. Jeder Schlitz 1010 weist einen ersten axialen Abschnitt 1021, einen zweiten axialen Abschnitt 1023, der von dem ersten axialen Abschnitt 1021 beabstandet ist und im Allgemeinen parallel dazu verläuft, und einen im Allgemeinen transversalen Abschnitt 1025, der den ersten und den zweiten axialen Abschnitt 1021, 1023 verbindet, auf. Jeder Schlitz 1010 weist vier abschließende Enden 1014, 1015, 1016 und 1017 und einen Mittelpunkt 1018 auf. Die ersten abschließenden Enden 1014, 1015 sind die abschließenden Enden des ersten axialen Abschnitts 1021. Die abschließenden Enden 1016, 1017 sind die abschließenden Enden des zweiten axialen Abschnitts 1023. Der Raum zwischen direkt benachbarten Schlitzen 1010 in einer Reihe 1012 kann als axialer Träger 1020 zwischen benachbarten Schlitzen 1010 in einer Reihe 1012 bezeichnet werden. Wenn das Material 1020 zwischen benachbarten Schlitzen 1010 in einer Reihe 1012 einer Spannung ausgesetzt wird, wird es zu einem nicht drehenden Träger 1032, der zwei Mehrfachträger 1082 enthält. In dieser Ausführungsform wird ein Mehrfachträgerschlitz 1080 in dem axialen Träger 1020 zwischen benachbarten Schlitzen 1010 in Reihe 1012 gebildet. Der Mehrfachträgerschlitz 1080 ist etwas länger als die im Allgemeinen axialen Schlitze 1021, 1023 der direkt benachbarten Schlitze 1010, zwischen denen er positioniert ist. Die Mittelpunkte des Mehrfachträgerschlitzes 1080 fluchten im Allgemeinen mit dem Mittelpunkt der im Allgemeinen axialen Schlitzabschnitte 1021, 1023 und mit dem im Allgemeinen transversalen Schlitzabschnitt 1025. Der Mehrfachträgerschlitz 1080 erzeugt zwei Mehrfachträger 1082, wenn das Material, in dem das Muster gebildet ist, unter Spannung entfaltet wird.
Der durch die im Allgemeinen transversalen Abschnitte 1025 begrenzte Raum, der die nicht drehenden Träger 1032 schmälert, weist eine Dreh-/Faltwand 1030 auf. Die Dreh-/Faltwände 1030 können ferner als zwei im Allgemeinen rechteckige Bereiche 1031 und 1033 beinhaltend beschrieben werden, wobei der rechteckige Bereich 1031 durch (1) direkt benachbarte im Allgemeinen transversale Abschnitte 1025 der Schlitze 1010, die senkrecht zur Spannungsachse verlaufen, und (2) die benachbarten axialen Abschnitte 1021 und 1023 an direkt benachbarten, gegenüberliegenden Schlitzen 1010 begrenzt wird. Der axiale Träger 1020 ist zwischen benachbarten Schlitzen 1010 in einer einzelnen Reihe 1012, insbesondere zwischen den benachbarten axialen Abschnitten 1021 und 1023, vorhanden. Direkt neben dem axialen Träger 1020 befindet sich ein Bereich 1033, der das in der Dreh-/Faltwand 1030 verbleibende Material ist, das in der axialen Achse durch den axialen Träger 1020 und den im Allgemeinen transversalen Abschnitt 1025 begrenzt ist und in der transversalen Achse durch die zwei im Allgemeinen rechteckige Bereiche 1031, genauer gesagt durch die axialen Verlängerungen der benachbarten axialen Abschnitte 1021 und 1023, begrenzt ist. Direkt benachbarte Reihen von Schlitzen 1010 sind voneinander phasenversetzt.
In der Ausführungsform von 10 verläuft die Spannungsachse (T) im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung und im Wesentlichen senkrecht zur transversalen Richtung und zur Richtung der Reihen 1012 der Schlitze 1010. Die Spannungsachse (T) ist eine Achse, entlang welcher Spannung bereitgestellt werden kann, um das Material, in dem das Muster 1000 gebildet wurde, zu entfalten, wodurch die Drehung und Aufwärts- und Abwärtsbewegung von Abschnitten des Materials entsteht.
Das Material entfaltet sich im Wesentlichen wie vorstehend in Bezug auf 8A bis 8I beschrieben. Durch die zwei Mehrfachträger 1082 im nicht drehenden Träger 1032 kann das Material größeren Spannkräften ausgesetzt werden, ohne zu reißen. Dies liegt daran, dass die Mehrfachträger 1082 zusätzliche Pfade und Ecken erzeugen, um die Spannungsbelastung zu verteilen, wodurch die Spitzenbelastung verringert wird, die zur Bildung eines Risses führen könnte.
11A ist eine schematische Zeichnung einer Draufsicht eines weiteren beispielhaften Verbundschlitzmusters, das im Wesentlichen dasselbe ist wie das Verbundschlitzmuster aus 10, mit dem Unterschied, dass der Mehrfachträgerschlitz 1180 die gleiche Länge hat wie die im Allgemeinen axialen Schlitze 1121, 1123.
Genauer gesagt weist das Muster 1100 eine Mehrzahl von Schlitzen 1110 in Reihen von Schlitzen 1112 auf. Jeder Schlitz 1110 weist einen ersten axialen Abschnitt 1121, einen zweiten axialen Abschnitt 1123, der von dem ersten axialen Abschnitt 1121 beabstandet ist und im Allgemeinen parallel dazu verläuft, und einen im Allgemeinen transversalen Abschnitt 1125, der den ersten und den zweiten axialen Abschnitt 1121, 1123 verbindet, auf. Jeder Schlitz 1110 weist vier abschließende Enden 1114, 1115, 1116 und 1117 und einen Mittelpunkt 1118 auf. Die ersten abschließenden Enden 1114, 1115 sind die abschließenden Enden des ersten axialen Abschnitts 1121. Die abschließende Enden 1116, 1117 sind die abschließenden Enden des zweiten axialen Abschnitts 1123. Der Raum zwischen direkt benachbarten Schlitzen 1110 in einer Reihe 1112 kann als axialer Träger 1120 zwischen benachbarten Schlitzen 1110 in einer Reihe 1112 bezeichnet werden. Wenn das Material 1120 zwischen benachbarten Schlitzen 1110 in einer Reihe 1112 einer Spannung ausgesetzt wird, wird es zu einem nicht drehenden Träger 1132, der zwei Mehrfachträger 1182 einschließt. In dieser Ausführungsform wird ein Mehrfachträgerschlitz 1180 in dem axialen Träger 1120 zwischen benachbarten Schlitzen 1110 in Reihe 1112 gebildet. Der Mehrfachträgerschlitz 1180 hat ungefähr die gleiche Länge wie die im Allgemeinen axialen Schlitze 1121, 1123 der direkt benachbarten Schlitze 1110, zwischen denen er positioniert ist. Außerdem fluchtet der Mittelpunkt des Mehrfachträgerschlitzes 1180 im Allgemeinen mit dem Mittelpunkt der im Allgemeinen axialen Schlitzabschnitte 1121, 1123 und mit dem im Allgemeinen transversalen Schlitzabschnitt 1125. Der Mehrfachträgerschlitz 1180 erzeugt zwei Mehrfachträger 1182, wenn das Material, in dem das Muster gebildet ist, unter Spannung entfaltet wird.
Der durch die im Allgemeinen transversalen Abschnitte 1125 begrenzte Raum, der die nicht drehenden Träger 1132 schmälert, weist eine Dreh-/Faltwand 1130 auf. Die Dreh-/Faltwände 1130 können ferner als zwei im Allgemeinen rechteckige Bereiche 1131 und 1133 beinhaltend beschrieben werden, wobei der rechteckige Bereich 1131 durch (1) direkt benachbarte im Allgemeinen transversale Abschnitte 1125 der Schlitze 1110, die senkrecht zur Spannungsachse verlaufen, und (2) die benachbarten axialen Abschnitte 1121 und 1123 an direkt benachbarten, gegenüberliegenden Schlitzen 1110 begrenzt wird. Der axiale Träger 1120 ist zwischen benachbarten Schlitzen 1110 in einer einzelnen Reihe 1112, insbesondere zwischen den benachbarten axialen Abschnitten 1121 und 1123, vorhanden. Direkt neben dem axialen Träger 1120 befindet sich ein Bereich 1133, der das in der Dreh-/Faltwand 1130 verbleibende Material ist, das in der axialen Achse durch den axialen Träger 1120 und den im Allgemeinen transversalen Abschnitt 1125 begrenzt ist und in der transversalen Achse durch die zwei im Allgemeinen rechteckige Bereiche 1131, genauer gesagt durch die axialen Verlängerungen der benachbarten axialen Abschnitte 1121 und 1123, begrenzt ist. Direkt benachbarte Reihen von Schlitzen 1110 sind voneinander phasenversetzt.
Die Spannungsachse (T) verläuft im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung und im Wesentlichen senkrecht zur transversalen Richtung und zur Richtung der Reihen 1112 der Schlitze 1110. Die Spannungsachse (T) ist eine Achse, entlang der Spannung bereitgestellt werden kann, um das Material, in dem das Muster 1100 gebildet wurde, zu entfalten, wodurch die Drehung und Aufwärts- und Abwärtsbewegung von Abschnitten des Materials entsteht.
11B bis 11E sind Zeichnungen von Fotografien, die das Verbundschlitzmuster von 11A zeigen, das in ein Material eingearbeitet oder geschnitten wurde und dann einer Spannung entlang der Spannungsachse T ausgesetzt wurde. Das Material entfaltet sich im Wesentlichen wie vorstehend in Bezug auf 8A bis 8I beschrieben. Durch die zwei Mehrfachträger 1182 im nicht drehenden Träger 1132 kann das Material größeren Spannkräften ausgesetzt werden, ohne zu reißen. Dies liegt daran, dass die Mehrfachträger 1182 zusätzliche Pfade und Ecken erzeugen, um die Spannungsbelastung zu verteilen, wodurch die Spitzenbelastung verringert wird, die zur Bildung eines Risses führen könnte.
Weitere Verbundschlitzmuster werden beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 62/952815 gezeigt, die dem vorliegenden Patentinhaber zugeordnet ist, und die in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
Noch ein weiteres Verbundschlitzmuster in einem Materialbogen 2200, das keine Mehrfachträgerschlitze enthält, ist in 22A bis 22B dargestellt. Das aktuelle Beispiel weist ineinandergreifende Merkmale auf, die einen transversalen Abschnitt 2225 eines jeden der Schlitze definieren. Der transversale Abschnitt 2225 eines jeden der Schlitze definiert eine gekrümmte Linie. Insbesondere definieren die transversalen Abschnitte 2225 der Schlitze in einer Reihe 2212 im Allgemeinen eine wellenförmig verlaufende Welle oder eine Sinuswelle, die zwischen jedem der Schlitze 2210 durch axiale Träger 2220 unterbrochen ist. 22C bis 22E zeigen einen Bogen Material mit dem Verbundschlitzmuster von 22A bis 22B, wenn das Material gedehnt wird, nachdem es in der Spannungsachse unter Spannung gesetzt wurde. In einigen Ausführungsformen können in das Muster von 22A bis 22E mehrere Mehrfachträgerschlitze eingearbeitet sein. Zum Beispiel kann ein Mehrfachträgerschlitz in jeder Reihe zwischen benachbarten Schlitzen angeordnet sein.
Jede der hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen kann mit anderen hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden, einschließlich dass beliebige spezifische Elemente, Formen, Strukturen oder Konzepte, die hierin gezeigt oder beschrieben werden, mit einem der anderen spezifischen Elemente, Formen, Strukturen oder Konzepte kombiniert werden können, die hierin gezeigt oder beschrieben werden. Fachleute werden erkennen, dass viele Änderungen an den Verbundschlitzmustern, der Ausbildung der Muster in Materialien und dem Auffalten dieser Materialien vorgenommen werden können, während sie immer noch in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen. Beispielsweise könnte in Ausführungsformen, die ein Doppelschlitzmuster zeigen, das Muster ein Dreifachschlitz-, ein Vierfachschlitz- oder ein anderes Mehrfachschlitzmuster anstelle eines Doppelschlitzmusters sein. Alternativ können die Schlitzlänge, Schlitzgröße, Schlitzdicke, Schlitzform, Reihengröße oder -form, Größe oder Form des transversalen Trägers und/oder die Größe oder Form des Überlappungsträgers variieren. Ferner kann der Grad des Versatzes oder Phasenversatzes von dem, was gezeigt wird, abweichen. Der Schlitz, die Reihe oder der Trägerzwischenraum können variieren. Der Winkel zwischen der Spannungsachse und den Schlitzen kann variieren. Die Ausrichtung des Musters relativ zur Spannungsachse und/oder Seiten des Materials kann variieren. Einige dieser Änderungen könnten das Auffaltungsmuster ändern.
Die meisten der hierin gezeigten Schlitzmuster weisen Bereiche auf, die beschrieben werden, um sich entweder nach oben oder nach unten relativ zur ursprünglichen Ebene des Bogens zu bewegen oder zu wölben, wenn Spannung angelegt wird. Die Unterscheidung zwischen Aufwärts- und Abwärtsbewegung ist eine beliebige Beschreibung, die zur Verdeutlichung verwendet wird, um im Wesentlichen den beigefügten Figuren zu entsprechen. Die Proben könnten alle umgedreht werden, um die Abwärtsbewegungen in Aufwärtsbewegungen zu verwandeln und umgekehrt. Darüber hinaus ist es normal und erwartet, dass gelegentliche Umkehrungen auftreten, bei denen die Bereiche der Probe so umdrehen, dass ähnliche Elemente, die sich in früheren Bereichen nach oben bewegt hatten, sich nun nach unten bewegen und umgekehrt. Diese Umkehrungen können für Bereiche kleiner als ein einzelner Schlitz oder große Abschnitte des Materials auftreten. Diese Umkehrungen sind zufällig und natürlich, sie sind das Ergebnis natürlicher Variationen in Materialien, Fertigung und angelegten Kräften. Obwohl einige Anstrengungen unternommen wurden, um Bereiche von Material ohne Umkehrungen zu fotografieren, wurden alle Proben mit dem Vorhandensein dieser natürlichen Variationen getestet und die Leistung wird von der Anzahl oder dem Ort der Umkehrungen nicht signifikant beeinflusst.
Alle hierin gezeigten Schlitzmuster sind als im Allgemeinen senkrecht zur Spannungsachse dargestellt. Während dies in vielen Ausführungsformen eine überlegene Leistung bereitstellen kann, kann jedes der hierin gezeigten oder beschriebenen Schlitzmuster in einem Winkel zu der Spannungsachse gedreht werden. Winkel von weniger als 45 Grad zu der Spannungsachse sind bevorzugt.
Ferner weisen alle hierin gezeigten Schlitzmuster einen Einzelschlitz auf, der um ungefähr eine Hälfte des transversalen Abstands zwischen direkt benachbarten Schlitzen (oder 50 % des transversalen Abstands) phasenverschoben zueinander ist. Die Muster können jedoch um jede gewünschte Menge phasenverschoben sein, einschließlich beispielsweise eines Drittels des transversalen Abstands, eines Viertels des transversalen Abstands, eines Sechstels des transversalen Abstands, eines Achtels des transversalen Abstands usw. In einigen Ausführungsformen beträgt der Phasenversatz weniger als 1 oder weniger als drei Viertel oder weniger als eine Hälfte des transversalen Abstands direkt benachbarter Schlitze in einer Reihe. In einigen Ausführungsformen beträgt der Phasenversatz mehr als ein Fünfzigstel oder mehr als ein Zwanzigstel oder mehr als ein Zehntel des transversalen Abstands direkt benachbarter Schlitze in einer Reihe.
In einigen Ausführungsformen ist der minimale Phasenversatz derart, dass die abschließenden Enden von Schlitzen in abwechselnden Reihen eine Linie parallel zur Spannungsachse durch die abschließenden Enden der Schlitze in den benachbarten Reihen schneiden. In einigen Ausführungsformen ist der maximale Phasenversatz in ähnlicher Weise durch die Erzeugung eines kontinuierlichen Materialpfads begrenzt. Wenn die Breite der Schlitze orthogonal zur Spannungsachse für alle Schlitze konstant ist und einen Wert w aufweisen und der Spalt zwischen Schlitzen orthogonal zur Spannungsachse konstant ist und einen Wert g aufweisen, dann sind dies die minimalen und maximalen Phasenversätze: $m i n i m a l e r P h a s e n v e r s a t z = \frac{g}{w + g}, m a x i m a l e r P h a s e n v e r s a t z = \frac{w}{w + g}$
Erzeugnisse. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf einen oder mehrere Erzeugnisse oder Materialien, die eines der hierin beschriebenen Schlitzmuster einschließen. Zu einigen beispielhaften Materialien, in die die hierin beschriebenen Schlitzmuster ausgebildet werden können, gehören beispielsweise Papier (einschließlich Karton, gewelltes Papier, beschichtetes oder unbeschichtetes Papier, Kraftpapier, Baumwollbindung, recyceltes Papier); Kunststoff; gewebte und nicht gewebte Materialien und/oder Stoffe; elastische Materialien (einschließlich Gummi wie Naturgummi, synthetisches Gummi, Nitrilgummi, Silikongummi, Urethangummi, Chloroprengummi, Ethylenvinylacetat oder EVA-Gummi); unelastische Materialien (einschließlich Polyethylen und Polycarbonat); Polyester; Acrylsäure; und Polysulfone. Das Erzeugnis kann beispielsweise ein Material, ein Bogen, eine Folie oder eine ähnliche Konstruktion sein.
Beispiele für thermoplastische Materialien, die verwendet werden können, schließen ein oder mehrere von Polyolefinen (z. B. Polyethylen (Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE)), Metallocen-Polyethylen und dergleichen und Kombinationen davon), Polypropylen (z. B. ataktisches und syndiotaktisches Polypropylen), Polyamide (z. B. Nylon), Polyurethan, Polyacetal (wie Delrin), Polyacrylate und Polyester (wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenterephthalat-Glycol (PETG) und aliphatische Polyester wie Polymilchsäure), Fluorkunststoffe (wie THV von dem Unternehmen 3M, St. Paul, MN, US) und Kombinationen davon ein. Beispiele für duroplastische Materialien können eines oder mehrere von Polyurethanen, Silikonen, Epoxiden, Melamin, Phenol-Formaldehyd-Harz und Kombinationen davon einschließen. Beispiele für biologisch abbaubare Polymere können eine oder mehrere Polymilchsäuren (PLA), Polyglykolsäure (PGA), Poly(caprolacton), Copolymere aus Lactid und Glycolid, Poly(ethylensuccinat), Polyhydroxybutyrat und Kombinationen davon einschließen.
„Papier“ wie hierin verwendet, bezieht sich auf gewebte oder nicht gewebte, bogenförmige Produkte oder Stoffe (die gefaltet werden und verschiedene Dicken aufweisen können) aus Zellulose (insbesondere Fasern aus Zellulose (ob natürlich oder künstlich gewonnen)) oder anderweitig aus dem Zellstoff von Pflanzenquellen wie Holz, Mais, Gras, Reis und dergleichen gewonnen werden können. Papier schließt Produkte aus sowohl herkömmlichen als auch nicht traditionellen Papierherstellungsprozessen sowie Materialien der oben beschriebenen Art ein, die andere Arten von Fasern aufweisen, die in den Bogen eingebettet sind, beispielsweise Verstärkungsfasern. Papier kann Beschichtungen auf dem Bogen oder auf den Fasern selbst aufweisen. Beispiele für nicht traditionelle Produkte, die „Papier“ im Rahmen dieser Offenbarung sind, schließen das unter der Handelsbezeichnung TRINGA von PAPTIC (Espoo, Finnland) erhältliche Material und Bogenformen des unter der Handelsbezeichnung SULAPAC von SULAPAC erhältlichen Materials (Helsinki, Finnland) ein.
Das Material, in dem das Einzelschlitzmuster ausgebildet wird, kann jede gewünschte Dicke aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist das Material eine Dicke zwischen etwa 0,001 Zoll (0,025 mm) und etwa 5 Zoll (127 mm) auf. In einigen Ausführungsformen weist das Material eine Dicke zwischen etwa 0,01 Zoll (0,25 mm) und etwa 2 Zoll (51 mm) auf. In einigen Ausführungsformen weist das Material eine Dicke zwischen etwa 0,1 Zoll (2,5 mm) und etwa 1 Zoll (25,4 mm) auf. In einigen Ausführungsformen ist die Dicke größer als 0,001 Zoll (0,025 mm) oder 0,01 Zoll (0,25 mm) oder 0,05 Zoll (1,3 mm) oder 0,1 Zoll (2,5 mm) oder 0,5 Zoll (13 mm) oder 1 Zoll (25 mm) oder 1,5 Zoll (38 mm) oder 2 Zoll (51 mm) oder 2,5 Zoll (64 mm) oder 3 Zoll (76 mm). In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke weniger als 5 Zoll (127 mm) oder 4 Zoll (101 mm) oder 3 Zoll (76 mm) oder 2 Zoll (51 mm) oder 1 Zoll (25 mm) oder 0,5 Zoll (13 mm) oder 0,25 Zoll (6,3 mm) oder 0,1 Zoll (2,5 mm).
In einigen Ausführungsformen, in denen das Material Papier ist, liegt die Dicke zwischen etwa 0,003 Zoll (0,076 mm) und etwa 0,010 Zoll (0,25 mm). In einigen Ausführungsformen, in denen das Material Kunststoff ist, liegt die Dicke zwischen etwa 0,005 Zoll (0,13 mm) und etwa 0,125 Zoll (3,2 mm).
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich der Schlitz oder das Schnittmuster im Wesentlichen bis zu einer oder mehreren der Kanten des Bogens, der Folie oder des Materials. In einigen Ausführungsformen ermöglicht dies, dass das Material unbegrenzt lang ist und auch durch Spannung aufgefaltet werden kann, insbesondere wenn es nicht dehnbar ist. Ein „nicht dehnbares“ Material ist im Allgemeinen definiert als ein Material, das, wenn es in einer kohäsiven, unverfälschten Konfiguration (fehlende Schlitze) einen letzten Dehnungswert von unter 25 %, weniger als oder gleich 10 % oder in einigen Ausführungsformen weniger als oder gleich 5 % aufweist. Die Menge an Kantenmaterial ist die Materialfläche, die das Einzelschlitzmuster umgibt und nicht einschließt. In einigen Ausführungsformen kann die Menge an Kantenmaterial oder unterem Stegrand als die Breite des Rechtecks definiert sein, dessen lange Achse parallel zur Spannungsachse und unendlich lang ist und auf dem Substrat angelegt werden kann, ohne zu überlappen oder Schlitze oder Schnitte zu berühren. In einigen Ausführungsformen beträgt die Menge des Kantenmaterials weniger als 0,010 Zoll (0,25 mm) oder weniger als 0,001 Zoll (0,025 mm). In einigen Ausführungsformen beträgt die Breite des unteren Stegrands weniger als 0,010 Zoll (0,25 mm) oder weniger als 0,001 Zoll (0,025 mm). In einigen Ausführungsformen beträgt die Menge an Kantenmaterial weniger als das 5-fache der Dicke des Substrats. In einigen Ausführungsformen ist die Breite des unteren Stegrands weniger als das 5-fache der Dicke des Substrats.
Querstegplatten können als rechteckige Bereiche mit einem Rechteck definiert werden, dessen lange Achse senkrecht zur Spannungsachse und unendlich lang ist und dessen Breite eine endliche Zahl ist und auf dem Substrat angelegt werden kann, ohne zu überlappen oder Schlitze oder Schnitte zu berühren. In einigen Ausführungsformen können Querstegplatten jeder Breite als integraler Bestandteil des Musters bereits im Erzeugnis vorhanden sein. In einigen Ausführungsformen können Querstegplatten beliebiger Breite an den Enden eines Erzeugnisses mit endlicher Länge hinzugefügt werden, um das Entfalten des Erzeugnisses zu erleichtern. In einigen Ausführungsformen können Querstegplatten beliebiger Breite intermittierend zu einem kontinuierlich gemusterten Erzeugnis hinzugefügt werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Abstand zwischen den am weitesten voneinander beabstandeten abschließenden Enden eines einzelnen Schlitzes (auch als Schlitzlänge bezeichnet) zwischen etwa 0,25 Zoll (001 mm) und etwa 3 Zoll (76 mm) lang oder zwischen etwa 0,5 Zoll (13 mm) und etwa 2 Zoll (51 mm) lang oder zwischen etwa 1 Zoll (25 mm) und etwa 1,5 Zoll (38 mm) lang. In einigen Ausführungsformen liegt der am weitesten entfernte Abstand zwischen den abschließenden Enden eines einzelnen Schlitzes (auch als Schlitzlänge bezeichnet) zwischen dem 50-fachen der Substratdicke und dem 1000-fachen der Substratdicke oder zwischen dem 100- und 500-fachen der Substratdicke. In einigen Ausführungsformen beträgt die Schlitzlänge weniger als das 1000-fache der Substratdicke oder weniger als das 900-fache oder weniger als das 800-fache oder weniger als das 700-fache oder weniger als das 600-fache oder weniger als das 500-fache oder weniger als das 400-fache oder weniger als das 300-fache oder weniger als das 200-fache oder weniger als das 100-fache der Substratdicke. In einigen Ausführungsformen ist die Schlitzlänge größer als das 50-fache der Substratdicke oder größer als das 100-fache oder größer als das 200-fache oder größer als das 300-fache oder größer als das 400-fache oder größer als das 500-fache oder größer als das 600-fache oder größer als das 700-fache oder größer als das 800-fache oder größer als das 900-fache der Substratdicke.
Herstellungsverfahren. Die hierin beschriebenen Schlitzmuster und Erzeugnisse können auf verschiedene Arten hergestellt werden. Beispielsweise können die Schlitzmuster durch Extrusion, Formen, Laserschneiden, Wasserstrahlen, maschinelle Bearbeitung, Stereolithographie oder andere 3D-Drucktechniken, Laserablation, Fotolithografie, chemisches Ätzen, Rotationstanzen, Prägung, andere geeignete negative oder positive Verarbeitungstechniken oder Kombinationen davon ausgebildet werden. Insbesondere kann unter Bezugnahme auf 23 Papier oder anderes Bogenmaterial 30 in einen Walzenspalt eingespeist werden, der aus einer Rotationsstanze 20 und einem Amboss 10 besteht. In diesem Beispiel wird das Material 30 in einer Rollenkonfiguration gelagert, bei der das Material um eine Mittelachse aufgerollt wird, die einen zentralen Kern einschließen oder weglassen kann. Die Rotationsstanze 20 weist Schnittflächen 22 auf, die dem in das Bogenmaterial 30 zu schneidenden Schlitzmuster entsprechen. Die Stanze 20 schneidet das Material 30 an gewünschten Stellen und bildet das hierin beschriebene Schlitzmuster aus. Der gleiche Prozess kann mit einer flachen Stanze und einem flachen Amboss verwendet werden.
Verwendungsverfahren. Die hierin beschriebenen Erzeugnisse und Materialien können auf verschiedene Weise verwendet werden. In einer Ausführungsform weist der zweidimensionale Bogen, das Material oder das Erzeugnis eine Spannung auf, die entlang der Spannungsachse ausgeübt wird, was bewirkt, dass die Schlitze die hierin beschriebenen Öffnungen und/oder Laschen und/oder Bewegungen bilden. In einigen Ausführungsformen wird die Spannung von Hand oder mit einer Maschine angelegt.
Verwendungen. Die vorliegende Offenbarung beschreibt Erzeugnisse, die als ein flacher Bogen beginnen, sich aber beim Anlegen von Kraft/Spannung in eine dreidimensionale Konstruktion entfalten. In einigen Ausführungsformen bilden solche Konstruktionen energieabsorbierende Strukturen aus. Die hierin beschriebenen Muster, Erzeugnisse und Konstruktionen weisen eine große Anzahl von möglichen Verwendungen auf, von denen mindestens einige hierin beschrieben sind.
Ein beispielhafter Gebrauch besteht darin, Gegenstände für den Versand oder die Lagerung zu schützen. Wie oben erwähnt, weisen bestehende Versandmaterialien eine Mehrzahl von Nachteilen auf, einschließlich dass sie beispielsweise zu viel Platz beanspruchen, wenn sie vor der Verwendung gelagert werden (z. B. Luftpolsterfolie, Verpackungschips) und somit die Kosten für die Lieferung erhöhen; eine spezielle Ausrüstung zur Herstellung erfordern (z. B. aufblasbare Lufttaschen); nicht immer effektiv sind (z. B. zerknülltes Papier); und/oder nicht umfassend recycelbar sind (z. B. Luftpolsterfolie, Verpackungschips, aufblasbare Lufttaschen). Die hierin beschriebenen spannungsaktivierten, sich ausdehnenden Folien, Bögen und Erzeugnisse können zum Schutz von Gegenständen während des Versands verwendet werden, ohne dass sie einen der vorstehend genannten Nachteile aufweisen. Wenn sie aus nachhaltigen Materialien hergestellt sind, sind die hierin beschriebenen Erzeugnisse effektiv und nachhaltig. Da die hierin beschriebenen Erzeugnisse bei der Herstellung, dem Versand, dem Verkauf und der Lagerung flach sind und erst dann dreidimensional werden, wenn sie vom Benutzer mit Spannung/Kraft aktiviert werden, sind diese Artikel effektiver und effizienter bei der optimalen Nutzung des Lagerraums und der Minimierung der Versand-/Transport-/Verpackungskosten. Einzelhändler und Benutzer können relativ wenig Platz verwenden, um ein Produkt zu lagern, das sich auf das 10- oder 20- oder 30- oder 40-fache oder mehr seiner Originalgröße ausdehnen kann. Ferner sind die hierin beschriebenen Erzeugnisse einfach und äußerst intuitiv in der Verwendung. Der Benutzer zieht das Erzeugnis lediglich von der Rolle ab oder nimmt flache Produktbögen, legt entlang der Spannungsachse Spannung an das Erzeugnis an (was von Hand oder mit einer Maschine geschehen kann), und wickelt das Erzeugnis dann um einen zu versendenden Artikel. In vielen Ausführungsformen ist kein Klebeband erforderlich, da die ineinandergreifenden Elemente ermöglichen, dass das Produkt mit einer anderen Schicht von sich selbst ineinandergreift.
In einigen Ausführungsformen erzeugen die hierin beschriebenen Schlitzmuster Verpackungsmaterialien und/oder Polsterfolien, die Vorteile gegenüber den bestehenden Angeboten bereitstellen. Beispielsweise bieten in einigen Ausführungsformen die Verpackungsmaterialien und/oder Polsterfolien der vorliegenden Offenbarung eine verbesserte Polsterung oder einen verbesserten Produktschutz. In einigen Ausführungsformen bieten die Verpackungsmaterialien und/oder Polsterfolien der vorliegenden Offenbarung im Vergleich zu den bestehenden Angeboten eine ähnliche oder verbesserte Polster- oder Produktsicherheit, sind aber recycelbar und/oder nachhaltiger oder umweltfreundlicher als bestehende Angebote. In einigen Ausführungsformen bieten die Verpackungsmaterialien und/oder Polsterfolien der vorliegenden Offenbarung im Vergleich zu den bestehenden Angeboten eine ähnliche oder verbesserte Polster- oder Produktsicherheit, können jedoch um einen zu versendenden Artikel gespannt und gewickelt werden. Konstrukte, die ihre Form nach dem Anlegen von Spannung halten, können bevorzugt sein, da sie den Bedarf beseitigen können, Klebeband zu verwenden, um das Material für viele Anwendungen an Ort und Stelle zu halten.
Die folgenden Beispiele beschreiben einige beispielhafte Konstruktionen und Verfahren zum Konstruieren verschiedener Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung. Die folgenden Beispiele sollen veranschaulichend sein, sollen jedoch den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung nicht einschränken.
Beispiele
Zerreißtest:
Für diesen Test wurden rechteckige Proben mit sich wiederholenden Schlitzmustern und Einspannbereichen ohne Schlitzmuster an beiden Enden verwendet. Die Breite und Länge der Testproben variiert je nach Beispiel basierend auf den jeweiligen Schlitzmustern und ihren entsprechenden Entfaltungsabständen. Es ist wichtig zu beachten, dass viele einzigartige Proben erstellt werden können, doch beim direkten Vergleich zweier Proben ist Vorsicht geboten. Wenn beispielsweise die Breiten der Proben nicht gleich sind, sollten die Reißkräfte durch Teilen durch die Breite normalisiert werden.
Zur Durchführung des Tests wurden die Testproben in den Einspannbereichen entlang jeder Kante ihrer kurzen Achse eingespannt, mit einer Kante in einer festen Einspannung und mit einer Kante in einer beweglichen Einspannung in einem mechanischen Lastrahmen [MTS Criterion Modell C43 104E, von dem Unternehmen Mechanical Testing Systems Corporation, Eden Prairie, MN]. Die Proben wurden dann entlang ihrer langen Achse mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/s gedehnt, bis die Probe in zwei gerissen wurde, während die Kraft, Entfernung und Zeit aufgezeichnet wurden. Die Daten wurden analysiert, um die Entfaltungskraft, die maximale Spannkraft und das Verhältnis von maximaler Spannkraft zu Entfaltungskraft zu bestimmen. Die maximale Spannkraft, oder Reißkraft, ist die maximale Kraft, die vom Lastrahmen gemessen wird, wenn die Probe gedehnt wird. Dies tritt üblicherweise unmittelbar vor dem Zerreißen des Materials auf. Die Entfaltungskraft ist die maximale Kraft, die auf den Lastrahmen vom Beginn der Streckung bis zu einer Ausdehnung, die auf halbem Weg zu dem Punkt liegt, an dem dieser die maximale Spannkraft erfährt, aufgezeichnet wird. Das Max-Entfaltungsverhältnis ist das Verhältnis der maximalen Spannkraft dividiert durch die Entfaltungskraft.
Beispiele 1-10
Die Proben der Beispiele 1 bis 10 wurden mittels Laserschneiden eines Schlitzmusters auf ein Substrat hergestellt. Das Substrat war ein weißes Papier von Boise Paper, Lake Forst, IL, US. Das Papier besteht aus 100 % neuer Fasern mit einem Flächengewicht von etwa 82 g/m², gemessen gemäß Testmethode TAPPI T410 om-13, einer Dicke von etwa 0,0048 Zoll (0,12 mm), gemessen gemäß Testmethode TAPPI T411 om-10, einer Zerreißfestigkeit gemessen gemäß Testmethode T414 om-12 von etwa 50 g/Lage in Maschinenrichtung und etwa 60 g/Lage in der transversalen Richtung. Für das Laserschneidverfahren wurde ein Laserschneider Modell XLS 10.150D (von Universal Laser Systems, Inc., Scottsdale, AZ, US) verwendet, der mit einer Leistung von 80 bis 100 % arbeitet, wobei die z-Höhe auf 0 eingestellt ist. Es wurde die Standardeinstellung „Strangguss-Acryl“ verwendet.
Die in 12 bis 21 gezeigten Schlitzmuster wurden verwendet, um jeweils die Beispiele 1 bis 10 zu bilden.
Jede Probe wurde gemäß dem vorstehend bereitgestellten Zerreißtest getestet. Die Entfaltungskraft, die maximale Spannkraft und das Verhältnis von maximaler Spannkraft zu Entfaltungskraft sind für jedes der Beispiele 1-10 nachstehend in der Tabelle 1 zusammengefasst.

Wie oben beschrieben, sollte, wenn die Zerreißtestergebnisse für zwei Proben mit unterschiedlichen Probenbreiten verglichen werden, darauf geachtet werden, die Reißkräfte durch Division der gemessenen Kraft durch die Breite zu normalisieren. Beispielsweise müssen zum Vergleichen von Zerreißtestergebnissen für die Beispiele 6 und 7 (die unterschiedliche Breiten aufweisen) die Daten normalisiert werden, indem sie jeweils durch die Breite dividiert werden, wie in Tabelle 2 nachstehend gezeigt. Tabelle 1. Ergebnisse des Zerreißtests.

	Entfaltungskraft (N)	Maximale Spannkraft (N)	Max. Spannkraft/ Entfaltungskraft	Figur
Beispiel 1	10,36	11,34	1,1	12
Beispiel 2	9,48	16,07	1,7	13
Beispiel 3	0,29	1,81	6,7	14
Beispiel 4	0,29	3,60	13,0	15
Beispiel 5	0,26	4,73	20,0	16
Beispiel 6	0,75	1,77	2,31	17
Beispiel 7	0,42	2,61	6,23	18
Beispiel 8	0,29	1,45	5,0	19
Beispiel 9	0,32	1,61	5,0	20
Beispiel 10	0,33	1,74	5,3	21

Tabelle 2. Normalisierte Zerreißtestergebnisse für die Beispiele 6 und 7

	Entfaltungskraft pro Breite (N/m)	Maximale Spannkraft pro Breite (N/m)	Max. Spannkraft/ Entfaltungskraft	Figur
Beispiel 6	36,4	85,8	2,31	17
Beispiel 7	17,6	109,5	6,23	18

In diesem Dokument werden die Begriffe „ein“ oder „eine“ verwendet, wie sie in Patentdokumenten üblich sind, um ein/eine oder mehr als ein/eine einzuschließen, unabhängig von allen anderen Fällen oder Verwendungen von „mindestens ein/eine“ oder „ein/eine oder mehrere“. In diesem Dokument wird der Begriff „oder“ verwendet, um sich auf ein nicht exklusives oder zu beziehen, sodass „A oder B“ „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A,“ und „A und B“ einschließt, sofern nicht anders angegeben. In diesem Dokument werden die Begriffe „einschließlich“ und „in dem/in denen“ als einfache Äquivalente der jeweiligen Begriffe „aufweisend“ und „wobei“ verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „einschließend“ und „umfassend“ offen, d. h. ein System, eine Vorrichtung, ein Gegenstand, eine Zusammensetzung, eine Formel oder ein Prozess, der oder das Elemente zusätzlich zu den aufgelisteten einschließt, die nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufgeführt sind, gelten weiterhin als in den Schutzumfang dieses Anspruchs fallend. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erste“, „zweite“ und „dritte“ usw. lediglich als Bezeichner verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen an ihre Objekte aufstellen.
Die vorstehende Beschreibung soll veranschaulichend und nicht einschränkend sein. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (oder ein oder mehrere Gesichtspunkte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Die Zusammenfassung dient zur Einhaltung von 37 C.F.R. § 1.72(b), damit der Leser schnell die Art der technischen Offenbarung ermitteln kann. Es wird mit dem Verständnis eingereicht, dass es nicht verwendet wird, den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder einzuschränken. Außerdem können in der vorstehenden detaillierten Beschreibung verschiedene Merkmale gruppiert werden, um die Offenbarung zu optimieren. Dies sollte nicht so interpretiert werden, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für jeden Anspruch wesentlich ist. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform liegen. Somit werden die folgenden Ansprüche als Beispiele oder Ausführungsformen hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch allein als eine separate Ausführungsform steht, und es wird in Betracht gezogen, dass solche Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert werden können. Der Schutzumfang der Erfindung kann unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollen Schutzumfang der Äquivalente, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.
Die Angabe aller numerischen Bereiche durch Endpunkt soll alle Zahlen einschließen, die innerhalb des Bereichs subsumiert werden (d. h., der Bereich 1 bis 10 schließt beispielsweise 1, 1,5, 3,33 und 10 ein).
Die Begriffe erste, zweite, dritte und dergleichen in der Beschreibung und in den Ansprüchen werden zum Unterscheiden zwischen ähnlichen Elementen und nicht notwendigerweise zur Beschreibung einer sequentiellen oder chronologischen Reihenfolge verwendet. Es ist zu verstehen, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind und dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auch in anderen Abfolgen als den hier beschriebenen oder abgebildeten betriebsfähig sein können.
Darüber hinaus werden die Begriffe oben, unten, über, unter und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen für beschreibende Zwecke verwendet und nicht notwendigerweise zur Beschreibung von relativen Positionen. Es ist zu verstehen, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind und dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auch in anderen Richtungen als den hier beschriebenen oder abgebildeten betriebsfähig sein können.
Fachleute werden erkennen, dass viele Änderungen an den Details der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Implementierungen vorgenommen werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien abzuweichen. Ferner werden verschiedene Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Offenbarung Fachleuten offensichtlich werden, ohne vom Schutzumfang und Geist dieser Offenbarung abzuweichen. Der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung sollte daher nur durch die folgenden Ansprüche und Äquivalente davon bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4105724 [0008]
US 5667871 [0008]
US 62952789 [0038]
US 62953042 [0060]
US 62952806 [0067]
US 62952815 [0093]

Claims

Ein sich ausdehnendes Material mit einer Spannungsachse, aufweisend: einen Materialbogen mit einer Mehrzahl von Schlitzen, die ein Schlitzmuster definieren, das einen oder mehrere Mehrfachstrahlschlitze einschließt, wobei jeder Mehrfachstrahlschlitz nicht mehr als zwei Abschlussenden aufweist und zwischen zwei benachbarten Schlitzen in dem Schlitzmuster ausgebildet ist, wobei die beiden benachbarten Schlitze entweder in der gleichen Reihe oder in benachbarten Reihen liegen, wobei das Material einen Bruchdehnungswert von unter 25 % aufweist, wenn es sich in einer Konfiguration befindet, in der keine Schlitze vorhanden sind, wobei das sich ausdehnende Material ein Polsterungsartikel ist, wobei sich mindestens Abschnitte des Materials um 45 Grad oder mehr aus der Ebene drehen, wenn Spannung entlang der Spannungsachse ausgeübt wird, und wobei der Materialbogen eine Ebene in einer vorgespannten Form definiert und dreidimensional ist, wenn Spannung auf die Spannungsachse ausgeübt wird.
Das sich ausdehnende Material nach Anspruch 1, wobei die Schlitze mindestens eines von einem Einzelschlitzmuster, einem Mehrfachschlitzmuster und von Verbundschlitzen definieren.
Das sich ausdehnende Material nach Anspruch 2, wobei die Schlitze ein Doppelschlitzmuster definieren.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Mehrzahl von Schlitzen ein Muster definiert, das sich durch eine oder mehrere der Kanten des Materials erstreckt.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Material Papier mit einer Dicke zwischen etwa 0,003 Zoll (0,076 mm) und etwa 0,010 Zoll (0,25 mm) ist.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Material Kunststoff mit einer Dicke zwischen etwa 0,005 Zoll (0,13 mm) bis etwa 0,125 Zoll (3,2 mm) ist.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Material den hierin beschriebenen Ineinandergreiftest besteht.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-7, wobei jeder der Schlitze eine Schlitzlänge definiert, die senkrecht zur Spannungsachse verläuft.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Mehrzahl von Schlitzen in Reihen angeordnet ist und die Schlitze in einer ersten Reihe von Schlitzen gegenüber einer benachbarten Reihe von Schlitzen um 75 % oder weniger der Querlänge eines Schlitzes in der ersten Reihe von Schlitzen versetzt sind.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Mehrzahl von Schlitzen in Reihen angeordnet ist und jeder der Schlitze eine Schlitzform und eine Schlitzausrichtung aufweist und wobei die Schlitzform oder -ausrichtung innerhalb einer Reihe von Schlitzen variiert.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Mehrzahl von Schlitzen in Reihen angeordnet ist und jeder der Schlitze eine Schlitzform und eine Schlitzausrichtung aufweist und wobei die Schlitzform oder -ausrichtung in benachbarten Reihen variiert.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-11, wobei das Material eine Dicke zwischen etwa 0,001 Zoll (0,025 mm) und etwa 5 Zoll (127 mm) aufweist.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-12, wobei jeder Schlitz der Mehrzahl von Schlitzen eine Schlitzlänge aufweist, die etwa 0,25 Zoll (6,35 mm) bis etwa 3 Zoll (76,2 mm) beträgt.
Das sich ausdehnende Material nach einem der Ansprüche 1-13, wobei jeder Schlitz der Mehrzahl von Schlitzen eine Schlitzlänge aufweist und das Material eine Materialdicke aufweist, und wobei das Verhältnis von Schlitzlänge zu Materialdicke etwa 50 bis etwa 1000 beträgt.
Eine Stanze, die in der Lage ist, die Mehrzahl von Schlitzen in dem sich ausdehnenden Material nach einem der Ansprüche 1-14 zu bilden.
Ein Verpackungsmaterial, umfassend eines der sich ausdehnenden Materialien nach einem der Ansprüche 1-14.
Das Verpackungsmaterial nach Anspruch 16, wobei das sich ausdehnende Material in einer Rollenkonfiguration vorliegt.
Das Verpackungsmaterial nach Anspruch 16, wobei das sich ausdehnende Material eine oder mehrere einzelne Bögen ist.
Das Verpackungsmaterial nach Anspruch 18, ferner aufweisend eine Hülle, die das sich ausdehnende Material in der Hülle angeordnet aufweist.