JP2023507844A - マルチスリット張力作動式拡張シート - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、概して、マルチスリットパターンを含む張力作動式拡張物品及び材料に関する。いくつかの実施形態では、これらの物品は、緩衝フィルム及び/又は包装材料として使用される。本開示はまた、概して、これらの張力作動式拡張物品の製造方法及び使用方法に関する。
2016年には、消費者は、店舗よりもオンラインで多くの製品を購入した。(Consumers Are Now Doing Most of their Shopping Online,Fortune Magazine紙,2016年6月8日)。具体的には、消費者は、買い物の51%をオンラインで、49%を実店舗で行った。同上。消費者行動のこの変化の1つの結果が、一日に郵送及び配送されるパッケージ数の増加である。134億個(米国郵便公社によって約52億個、Fed Exによって約33億個、及びUPSによって約49億個)を超えるパッケージが、一年に世界中の家庭及び事業所に配送される。パッケージ以外の郵便物の配送は年々減少しているが、パッケージの配送は年率約8%で成長している。この成長により、米国郵便公社のビジネスの25%が、パッケージ配送となっている。(Washington Examiner紙、「For every Amazon package it delivers,the Postal Service loses $1.46」、2017年9月1日)。Amazonは、一日に約300万個のパッケージを発送し、Alibabaは、一日に約1200万個のパッケージを発送する。
それは、事業所の発送パッケージだけではない。成長するメイカームーブメントは、Etsy(商標)のようなウェブサイトを通じて個人がハンドメイド製品を世界中に発送する機会を生み出す。更に、持続可能性に関する注目の高まりにより、多くの消費者は、中古製品を、ごみ処分場に投げ込むのではなく、eBay(商標)のようなサイトで再販売する。例えば、2500万人を超える人々が商品をeBay(商標)で販売し、1億7100万人を超える人々がこれらの商品を購入する。
これらの商品を発送する個人及び事業所は、それらの物品を、発送対象製品、緩衝材、及び空気を含め、典型的には箱である発送容器に入れて発送することが多い。箱は多くの利点を有する。例えば、箱は、直立可能であり、軽量で、平坦にして保管され、再生利用可能であり、比較的低コストである。しかしながら、箱は標準サイズで提供され、発送対象品のサイズと一致しないことが多く、そのため、ユーザは、大量のフィラー又は緩衝材で箱を満たして、大き過ぎる箱の中で輸送中の品物が周囲に衝突して損傷しないように保護する必要がある。
包装緩衝材は、輸送中の品物を保護する。輸送中及び荷積み/荷降ろし中の振動及び衝撃は、緩衝材によって制御され、製品が損傷する可能性を低減する。緩衝材は、多くの場合、発送容器の内側に配置され、そこで、緩衝材は、例えば、押されて変形することによって、並びに/もしくは振動を減少させることによって、又は衝撃及び振動を輸送中の品物ではなく緩衝材に伝えることによって、衝撃を吸収する。他の例では、包装材料は、箱内の発送対象品を動かないようにして所定の位置に固定するなど、緩衝以外の機能にも使用される。あるいは、包装材料は、例えば、発送対象品よりも著しく大きい箱が使用される場合などに、隙間を埋めるためにも使用される。
いくつかの例示的な包装材料としては、プラスチック気泡ラップ(商標)、気泡フィルム、クッションラップ、エアピロー、細断紙、しわ紙、細断ポプラ、バーミキュライト、クレイドル、及び波形気泡フィルムが挙げられる。これらの包装材料の多くは、再生利用可能ではない。
1つの例示的な包装材料を、図1A及び図1Bに示す。フィルム100は、一重スリットパターンの一種である「スキップスリットパターン」と呼ばれることが多い、複数の切り込み又はスリット110のパターンを含む紙シートで作製されている。フィルム100が張力作動される(切り込み又はスリット110に実質的に垂直である引張軸(T)に沿って引っ張られる)と、複数のビーム130が形成される。ビーム130は、隣接する、同軸のスリット行の間にある領域である。スリット110によって形成されたビーム130は、集合的に、ある程度の上向き及び下向きに動く(例えば、図1B及び図1Dを参照)。この上向き及び下向きの動きにより、図1Aの二次元物品(実質的に平坦なシート)が、張力作動されたときに、図1B及び図1Dの三次元物品になる。このフィルムが包装材料として使用されると、三次元構造が、二次元の平坦な構造と比較して、ある程度の緩衝作用をもたらす。
フィルム100の切り込み又はスリットパターンは、図1Cに示され、米国特許第4,105,724号(Talbot)及び同第5,667,871号(Goodrichら)に記載される。このパターンは、複数の個々の直線状スリット110からなる複数の実質的に平行な行112を含む。所与の行112内にある個々の直線状スリット110のそれぞれは、直接隣接する、実質的に平行な行112内にある個々の直線状スリット110のそれぞれと位相がずれている。図1A~図1Cの特定の構成では、隣接する行112同士は、水平方向の間隔の2分の1だけ位相がずれている。このパターンは、スリット110及び行112からなるアレイを形成し、アレイは、アレイ全体にわたって規則的な繰り返しパターンを有する。直接隣接するスリット110の行112間には、材料からなるビーム130が形成されている。
図2Aは、90°回転させた図1A~図1Cのフィルム100の切り込み又はスリットパターンを示す。各直線状スリット110は、第1の終端部114と第2の終端部116との間に延びている長さ(L)を有する。各直線状スリット110はまた、第1の終端部114と第2の終端部116との間の中間にある中点118を有する。中点118は、図2Aの各スリット110上に点によって示されている。平行かつ整列したスリット110の中点118同士は、互いに実質的に整列している。言い換えれば、個別の直線状スリット110の中点118は、引張軸(T)に沿って直接隣接するビーム130上の個別の直線状スリット110の中点118と実質的に整列している。このようなスリット110は、直接隣接するスリット行112内にはなく、代わりに、それらは、交互になっている行112上にある。更に、個別のスリット110の中点118は、引張軸(T)に沿って直接隣接するスリット又は切り込み110の終端部114と116との間にある。複数のスリット110の行112内の2つの直接隣接するスリット110の中心間の距離は、横方向間隔(H)として識別される。ビーム130の厚さ、又は隣接する直線状スリット110からなる2つの隣接する行112間の距離は、軸方向間隔(V)として特定される。
より具体的には、図2Aの実施形態では、スリット110Aの中点118Aは、スリット110Bの中点118Bと軸方向に整列しており、これは、中点118A、118Bが、軸方向に延びている軸線に沿って整列していることを意味する。スリット110Bは、スリット110Aが位置しているビーム130Aに直接隣接するビーム130B上にある。また、スリット110Aの中点118Aは、スリット110Cの終端部114Cとスリット110Dの終端部114Dとの間にある。スリット110C及び110Dは、横方向においてスリット110Aに直接隣接している。図2Aはまた、横方向に隣接する中点118間の横方向ピッチ(H)と、軸方向ピッチ(V)もしくはビーム130の高さと、スリット長(L)と、引張軸(T)を示し、引張軸(T)に沿って張力がかけられ、ビーム130の上向き及び下向きの動きをもたらし得る。
図2Bは、図2Aのスリットパターンを含む物品が引張軸Tに沿った張力により展開されたときに形成される一次張力線(例えば、最高引張応力経路を近似している線)を示している。図2Bは、最大引張応力が発生する一次張力線140を(赤い)点線で示している。張力線とは、張力が引張軸に沿って材料に加えられたときに、最大荷重を伝達する、材料を通る仮想経路である。張力が引張軸Tに沿って加えられると、一次張力線140は、張力が加えられた軸Tとほぼ一直線になるように動き、シートを歪ませる。一重スリットパターンを展開すると、一次張力線140に沿った張力がかかることにより、パターンの実質的に全ての領域が、いくらかの張力又は圧縮(引張応力又は圧縮応力)を受け、次いで、元の二次元フィルムの平面から面外へと座屈し、屈曲する。いくつかの実施形態では、フィルムが完全に展開されたとき、及び/又は張力が所望の程度加えられたとき、フィルムには、シートの元の平面に平行なままである領域は、実質的に存在しない。
例示的な二重スリットパターンの入った材料が、米国特許第8,613,993号(「‘993号特許」)に開示されており、図3A及び図3Bに示される。‘993号特許は、図3A及び図3Bの材料を使用して、製品(具体的には、レタスの玉)の上を覆うように配置される、透き通った、透明な、弾性プラスチック包装で形成された、単一層のラップを形成することを記載している。「二重スリットパターン」は、複数の個々のスリットを含む。複数のスリットのそれぞれは、スリット自体を横切らない又はスリット自体と交差しない、単一の連続した切り込みによって形成することができる。このパターンは、スリットの複数の行を含み、第1の行内にある個々のスリットは、直接隣接する第2の行内にある個々のスリットと実質的に整列している。このパターンの両側、すなわち、スリットの方向に垂直である両側にある、シートの対角線の角同士が、引き離されて、周囲及び下部を通って留められる。材料には、ループを形成する一連の対のスリットが含まれ、これらは、図3Bに示すように、スリットが作製されたシートが後者に垂直な方向に引き伸ばされると、表面から「飛び出す」ことになる。このパターンは、スリットのない実質的な境界線を含み、境界線によって画定された別個のサイズに作製される。
本開示の発明者らは、新規の二重スリット張力作動式拡張材料及び/又は物品を発明した。いくつかの実施形態では、二重スリット張力作動式拡張材料及び/又は物品は、輸送及び包装用途に使用される。しかしながら、二重スリット張力作動式拡張材料及び/又は物品はまた、多くの他の使用又は用途に使用することができる。したがって、本開示は、単に1つの例示的な使用又は用途である輸送又は包装材料の用途に限定されることを意味するものではない。
いくつかの実施形態は、拡張材料に関し、この拡張材料は、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料を含み、各スリットが、第1の終端部及び第2の終端部を含み、仮想直線が、1行内にある複数のスリットの各スリットの第1の終端部と第2の終端部とを接続しており、1行のスリットについての仮想直線が、全て互いに同一直線上にあるが、スリットとは、同一線上にない。
いくつかの実施形態は、拡張材料に関し、この拡張材料は、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料を含み、材料が、プレテンション形態では実質的に平面状であるが、引張軸に沿って張力が加えられると、マルチスリットパターンによって、材料の少なくとも一部分が、プレテンション形態にある材料の平面から45度以上回転することが可能になる。
いくつかの実施形態は、拡張材料に関し、この拡張材料は、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料を含み、各スリットが、第1の終端部及び第2の終端部を含み、第1の終端部又は第2の終端部の少なくとも一方が、湾曲している。
いくつかの実施形態は、拡張材料に関し、この拡張材料は、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料を含み、各スリットが、第1の終端部及び第2の終端部を含み、複数のスリットの各スリットが、2つ以上の極値を含む。
いくつかの実施形態は、拡張材料に関し、この拡張材料は、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料を含み、各スリットが、フック、ループ、正弦波、方形波、三角波、又は他の同様の形状の特徴のうちの少なくとも1つを含む。
いくつかの実施形態は、拡張材料に関し、この拡張材料は、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料を含み、複数のスリットの各スリットが、1つ以上のマルチビームを含む。
いくつかの実施形態は、拡張材料に関し、この拡張材料は、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料を含み、スリットパターンが、材料の縁部のうちの1つ以上を通って延びている。
これらの実施形態のいくつかでは、材料が、紙、段ボール紙、プラスチック、弾性材料、非弾性材料、ポリエステル、アクリル、ポリスルホン、熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマー、生分解性ポリマー、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、材料が紙であり、厚さが、約0.003インチ(0.076mm)~約0.010インチ(0.25mm)である。いくつかの実施形態では、材料がプラスチックであり、厚さが、約0.005インチ(0.13mm)~約0.125インチ(3.2mm)である。いくつかの実施形態では、材料が、本明細書に記載の相互連結試験に合格している。いくつかの実施形態では、スリットが、引張軸に対して略垂直である。いくつかの実施形態では、スリットが、半円形、U字形、V字形、凹状、凸状、湾曲状、直線状、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであるスリット形状を有する。いくつかの実施形態では、複数のスリットのスリットが、隣接する行においてスリットの横方向の長さの75%以下だけ互いにオフセットされている。いくつかの実施形態では、スリットが、スリット形状及びスリット向きを有し、スリット形状及び/又は向きが、1行のスリット内で異なっている。いくつかの実施形態では、スリットは、スリット形状及びスリット向きを有し、スリット形状及び/又は向きは、隣接する行で異なっている。いくつかの実施形態では、材料が、約0.001インチ(0.025mm)~約5インチ(127mm)の厚さを有する。いくつかの実施形態では、スリットパターンが、材料の縁部のうちの1つ以上を通って延びている。いくつかの実施形態では、複数のスリットの各スリットが、スリット長を有し、スリット長が、異なる又は同じのいずれかである。いくつかの実施形態では、複数のスリットの各スリットが、約0.25インチ(6.4mm)~約3インチ(76.2mm)のスリット長を有する。いくつかの実施形態では、複数のスリットの各スリットが、スリット長を有し、材料が、材料厚さを有し、スリット長の材料厚さに対する比が、約50~約1000である。いくつかの実施形態では、スリットの少なくとも一部分が、第1終端部と第2の終端部とを接続している仮想直線を通っている。
いくつかの実施形態は、本明細書に記載のスリットパターンのいずれかを形成することができるダイに関する。
いくつかの実施形態は、本明細書に記載の拡張材料のうちのいずれかで形成された包装材料に関する。
いくつかの実施形態は、本明細書に記載の拡張材料のうちのいずれかの製造方法であって、押出成形、成形、レーザー切断、ウォータージェット加工、機械加工、ステレオリソグラフィもしくは他の3D印刷技術、レーザーアブレーション、フォトリソグラフィ、化学エッチング、回転ダイカット、スタンピング、他の適切なネガティブもしくはポジティブ加工技術、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つによって、材料に一重スリットパターンを形成することを含む、方法に関する。いくつかのそのような実施形態では、本方法は、引張軸に沿って拡張材料に張力を加えることにより、材料を拡張させることを更に含む。いくつかの実施形態では、張力を加えることによって、(1)スリットが開口部を形成する、及び/又は(2)スリットに隣接する材料がフラップを形成する、のうちの1つ以上となる。いくつかの実施形態では、張力は、手又は機械によって加えられる。いくつかの実施形態では、引張軸に沿って拡張材料に張力を加えることにより、材料を二次元構造から三次元構造に変化させる。いくつかの実施形態では、引張軸に沿って張力がかけられると、(1)拡張材料のスリットの終端部同士が互いに向かって引き寄せられることにより、拡張材料のフラップが、プレテンション状態にある材料の平面に対して上向きに動く又は座屈する、及び/又は、(2)拡張材料のビームの一部分が、プレテンション状態にある材料の平面に対して下向きに動く又は座屈し、開口部を形成する、のうちの少なくとも一方となる。いくつかの実施形態では、フラップは、鱗形状、湾曲状、矩形、先端状、尖端形状状、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであるフラップ形状を有する。
いくつかの実施形態は更に、本明細書に記載の拡張材料のうちのいずれかを品物の周りに巻き付けることに関する。いくつかの実施形態では、拡張された材料は、品物の周りに少なくとも2回完全に巻き付けられて、第1の層又はラップ上のフラップ、開口部、及び/又は相互連結特徴部のうちの少なくとも1つが、第2の層又はラップ上のフラップ、開口部、及び/又は相互連結特徴部のうちの少なくとも1つと相互連結する。
図10Bは、図10Aの拡大部分を示す図である。
本開示の様々な実施形態は、マルチスリットパターン、及びこれらのマルチスリットパターンを含む物品に関する。「スリット」は、本明細書において、少なくとも2つの終端部を有し、直線状又は湾曲状であり得る、少なくとも1つの線を形成している、物品を貫通している狭い切り込みとして定義される。本明細書に記載のスリットは別個であり、これは、個々のスリットが他のスリットと交差しないことを意味する。スリットは一般に切り欠きではない。ここで、「切り欠き」とは、スリットがスリット自体と交差するときにシートから除去される、シートの表面領域として定義される。しかしながら、実際には、多くの形成技術では、シートの一部の表面領域が除去される結果となり、これは、本願の目的のための「切り欠き」とは見なされない。具体的には、多くの切断技術では、「カーフ」又はいくらかの物理的幅を有する切り込みが生成される。例えば、レーザーカッタは、シートの一部の表面領域を除去してスリットを作成し、ルータは、材料の一部の表面積を切り取ってスリットを作成し、クラッシュカットでも、材料の縁部にいくらかの変形を作成し、材料の表面領域にわたって物理的な間隙を形成する。更に、成形技術では、スリットの対向する面の間に材料を必要とし、スリットにおいて間隙又はカーフを作成する。様々な実施形態では、スリットの間隙又はカーフは、材料の厚さ以下となる。例えば、0.007インチの厚さの紙に切り込まれたスリットパターンは、約0.007インチ以下の間隙を有するスリットを有し得る。しかしながら、スリットの幅は、材料の厚さの何倍にも増加させることができ、かつ本明細書に開示される技術と整合性があることが理解される。
本明細書で使用される場合、「一重スリットパターン」という用語は、個々の行を形成している個々のスリットからなるパターンを指し、各行がシートにわたって横方向に延びており、これらの行は、シートの軸方向長さに沿って、個々の行からなる繰り返しパターンを形成しており、各行内のスリットのパターンは、直接隣接する行内のスリットのパターンとは異なる。例えば、1行内のスリットは、直接隣接する行のスリットと軸方向にオフセットされていてもよいし、又は位相がずれていてもよい。
「マルチスリットパターン」という用語は、本明細書では、シートの横方向yにわたって第1の隣接する行のセットを形成している個々のスリットのパターンとして定義され、ここで、第1の隣接する行のセット内にある個々のスリットは、横方向yに整列している。マルチスリットパターンでは、第1の隣接する行のセットは、シートの軸方向長さに沿って少なくとも第2の行と共に繰り返しパターンを形成しており、ここで、第1の隣接する同一行のセット内にあるスリットは、第2の行内のスリットから横方向yにオフセットされている。「マルチスリットパターン」という用語は、二重スリットパターン、三重スリットパターン、四重スリットパターンなどを含む。
本明細書で使用される場合、「二重スリットパターン」という用語は、複数の個々のスリットからなるパターンを指す。このパターンは、スリットの複数の行を含み、第1の行内にある個々のスリットは、直接隣接する第2の行内にある個々のスリットと実質的に整列している。二重スリットは、第2の行内のスリットと実質的に整列した第1の行内のスリットから構成される。これら2つの実質的に整列したスリットが共に、二重スリットパターンを形成する。
本明細書で使用される場合、「三重スリットパターン」という用語は、複数の個々のスリットからなるパターンを指す。このパターンは、スリットの複数の行を含み、第1の行内にある個々のスリットは、直接隣接する第2の行内の個々のスリットと実質的に整列している。第2の行内のスリットは、直接隣接する第3の行内にある個々のスリットと実質的に整列している。三重スリットは、第2の行内のスリットと実質的に整列した第1の行内のスリットで構成され、それら両方が、第3の行内のスリットと実質的に整列している。これら3つの実質的に整列したスリットが共に、三重スリットを形成する。
本明細書で使用される場合、「四重スリットパターン」という用語は、複数の個々のスリットからなるパターンを指す。このパターンは、スリットの複数の行を含み、第1の行内にある個々のスリットは、直接隣接する第2の行内の個々のスリットと実質的に整列している。第2の行内のスリットは、直接隣接する第3の行内にある個々のスリットと実質的に整列している。第3の行内のスリットは、直接隣接する第4の行内にある個々のスリットと実質的に整列している。四重スリットは、第2の行内のスリットと実質的に整列した第1の行内のスリットで構成され、それら両方が、第3の行内のスリットと実質的に整列し、それらのうちの3つ全てが、第4の行内のスリットと実質的に整列している。これら4つの実質的に整列したスリットが共に、四重スリットを形成する。
「マルチスリットパターン」という用語は、二重スリットパターン、三重スリットパターン、四重スリットパターンなどを含む。更に、「マルチスリットパターン」という用語は、それぞれが別々の直接隣接する行内にある2つ以上のスリットが、それらの終端部同士が実質的に整列するように、互いに実質的に整列している任意のスリットパターンを含むことを意味する。整列したマルチスリットの終端部の実質的な整列とは、マルチスリットの2つの隣接するスリットの2つの整列した終端部間に仮想線を引いた場合に、整列軸(行に垂直な軸)に対するその仮想線の角度が、+/-20度以下であることを意味する。いくつかの実施形態では、マルチスリットを形成する各スリットの長さは、最長又は最短スリットの全長の+/-20%以下だけ異なる。いくつかの実施形態では、スリットが直線状である場合、それらは互いに実質的に平行である。スリットが直線状ではないいくつかの実施形態では、整列したマルチスリットは全て、引張軸に対して+/-20度以内で実質的に平行に整列している。
横方向ビーム430のセクションの中点432は、横方向ビームのそのセクションの幾何学的中心(図4Aに示されるように)と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、1行内の個々のスリットは、2つ以上かつ100万未満の直接隣接する行内の個々のスリットと実質的に整列している。いくつかの実施形態では、スリットは、引張軸(T)に対して実質的に垂直である。
二重スリットパターン、三重スリットパターン、四重スリットパターン、又はマルチスリットパターンは、引張軸に沿って張力がかけられると、一重のスリットパターンよりも大幅に多くの面外波形を作り出す。材料のこの面外波形は、多くの用途に対して大きな価値を有する。例えば、これらの面外波形領域は、面外材料又は面外ループを作り出し、この面外材料又は面外ループは、材料の一部分同士が互いに隣接して配置される、又は一緒に巻き付けられると、面外材料又は面外ループの他の領域と相互連結することができる。このように、マルチスリットパターンは、本質的に相互連結する、及び/又は相互連結特徴部を含む。張力作動されると、これらの特徴部及びパターンが相互連結し、材料を実質的に所定の位置に保持する。
相互連結は、以下の試験方法により測定可能である。36インチ(0.91m)の長さ及び7.5インチ(19cm)の幅の試料を得た。試料を、引き裂くことなく完全に展開し、次いで、滑らかなPVCパイプ(例えば、外径(OD)3.15インチ(8cm)及び長さ23インチ(58.4cm)のもの)に直接隣接して配置し、巻いている間、試料が完全に展開されたままになるようにした。パイプの上を覆うように試料を巻き付けて、各後続の層が前の層の上を覆うように直接配置され、試料がパイプの(長さに沿った)中心に配置されるようにした。このことにより、パイプの周りに最低2回の完全な巻き付けをもたらすことになる。試料全部をパイプの周りに巻き付けたら、試料を放し、試料が展開していないか/解けていないかどうかを観察した。1分間の待機後、試料が展開していなければ/解けていなければ、試料を摺動させてパイプから外しテーブルトップなどの平滑な表面上においた。次いで、試料を後縁部で持ち上げて、試料が開いていないか/解けていないか、又はその形状を保持しているかを確認した。
試料を解放してから1分以内に、試料をパイプから摺動して外したときに、又は後縁部で持ち上げたときに、試料が開いた/展開した場合、試料は「相互連結していない」と見なした。試料をパイプから摺動して外す間及び外した後、並びに後縁部で持ち上げたときに、試料がその管状の形状を保持していた場合、試料は相互連結している、と見なした。この試験を試料毎に10回繰り返した。
波形はまた、著しい塑性変形なく、ばねのような様式でエネルギーを吸収することができる構造を作り出す。二次元物品(例えば、紙など)に二重スリットパターンを切り込み、その物品に引張軸(T)に沿って張力を加えると、二次元物品の一部分は、波立つ、又はz軸(二次元物品の元の平面に垂直な軸)へ動き、三次元物品の形成をもたらす。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のスリット又はフラップ形状は、図1A~図3Bの先行技術のスリット形状及び/又は向きと比較して、材料又は物品の面外への動きを増幅する。いくつかの実施形態では、二重スリットパターンが形成される材料は、実質的に非伸張性である。いくつかの実施形態では、二重スリットパターンは、中断及び変化することなく継続し、材料の少なくとも1つの縁部により途切れる。結果的に得られる材料及び/又は物品は、多種多様な利点を提供する。
図4Aは、例示的な二重スリットパターンの概略図である。パターン400は、スリットの行412内に複数のスリット410を含む。各スリット410は、第1の終端部414と第2の終端部416との間に中点418を含む。スリット410の第1の行412a及びスリット410の第2の行412bはそれぞれ、互いに間隔が空いた複数のスリット410を含む。行412内の直接隣接するスリット410間にある軸方向スペースは、横方向ビーム430の隣接する部分と組み合わせて、行412内の隣接するスリット410間に軸方向ビーム420を形成することができる。図4Aの例示的な実施形態では、直線状の仮想線が、終端部414と終端部416との間に延びており、それらを接続している。この例示的な実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、同じ行内の直接隣接する第2のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、単一行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
スリット410の行412a、412bは共に、横方向ビーム430を形成している。横方向ビーム430は、スリット410によって軸方向に画定されている。オーバーラップビーム436は、各横方向ビーム430に直接隣接しており、この実施形態では、各横方向ビーム430の両側にある。オーバーラップビーム436は、非整列スリットによって軸方向に画定されている。横方向ビーム430の縁部又は側部を形成する、直接隣接する各行412a、412b内のスリットは、実質的に平行になるように実質的に互いに整列しており、それらの終端部414、416は、その行の軸に対して実質的に垂直にかつ互いに等距離になるように整列している。いくつかの実施形態では、整列したスリット同士は、実質的に同じスリット長及びピッチ(引張軸に対するピッチ)を有する。
2つの平行で実質的に整列したスリット410によって画定された横方向ビーム430の各セクションは、中点432を含み、この中点432は、(1)横方向ビーム430の側部を形成しているスリット410の第1の終端部414と第2の終端416との間の中点(横方向)、かつ、(2)横方向ビーム430の側部を形成している2つのスリット410の間の中点(軸方向)にある。横方向ビーム430aの第1のセクションの中点432aは、直接隣接する横方向ビーム430bの直接隣接するセクションの中点432bとは、位相がずれている。図4Aの実施形態では、横方向ビーム430aの第1のセクションの中点432aは、横方向ビーム430cの第1のセクションの中点432cと、軸方向に実質的に整列しており、この横方向ビーム430cは、横方向ビーム430aから2番目の直接隣接する横方向ビームである。
図4Aはまた、図4Aの実施形態における、軸方向に実質的に平行であり、かつ横方向に実質的に垂直である引張軸(T)、及びスリットの行の方向を示している。引張軸(T)は、それに沿って張力を提供し、パターン400が形成された材料を展開することができる軸であり、横方向ビーム430の上向き及び下向きの動き、及びオーバーラップビーム436の回転を生じさせる。
図4Bは、図4Aのスリットパターンを含む物品が引張軸Tに沿った張力により展開されたときに形成される一次張力線440(例えば、最高引張応力経路を近似している線)を示している。図4Bは、最大引張応力が発生する一次張力線440を破線で示している。張力線とは、張力が引張軸に沿って材料に加えられたときに、最大荷重を伝達する、材料を通る仮想経路である。張力が引張軸(T)に沿って加えられると、一次張力線440は、張力が加えられた軸とほぼ一直線になるように動き、シートを歪ませる。マルチスリットパターンを展開すると、一次張力線440に沿った張力がかかることにより、パターンの実質的に全ての領域が、いくらかの張力又は圧縮(引張応力又は圧縮応力)を受け、次いで、それらの領域のうちの多くが、元の二次元フィルムの平面から面外へと座屈し、屈曲する。
二重スリットパターンを含む材料、シート、又はフィルムに張力を加えると、整列した対のスリット410間にある横方向ビーム430の一部分が、主に圧縮応力を受け、これにより、ビーム430が、引張軸に名目上平行に留まりながら、シートの元の平面から面外へと座屈し、波形又はループ形状を形成する。オーバーラップビーム436は、これらの引張力を受けるにつれて、元の材料又はシートの平面から面外へと座屈、及び屈曲する。横方向ビーム430では、軸方向ビーム420と呼ばれるスリット対の間の領域のみが、張力(及び引張応力)を受け、それをスリット410の次の行412に伝える。横方向ビーム430の隣接する部分と組み合わせた、単一の行412内の直接隣接するスリット410間にある軸方向ビーム420は、最大応力が発生する縁部上に破線で表されている。これらの張力支持領域は、張力が加えられたときに、材料又はシートのプレテンション平面に対して比較的平坦かつ平行なままである。これらの張力支持領域は、それらを通る張力線が一次引張軸(T)に実質的に平行であるため、回転しない。
二重スリットパターンの例を図5Aに示し、図5Aは、図4Aに示されるものと同様の二重スリットパターンを含む、材料の概略上面図である。材料500は、スリット510a、510b、510c、510dを含む。スリット510a及び510bは共に、二重スリットを形成している。また、スリット510c及び510dは共に、別の二重スリットを形成している。スリット510a及び510bは、第1の横方向ビーム530aの一部分の側部又は縁部を形成している。スリット510b及び510cは、オーバーラップビーム536の一部分の側部又は縁部を形成している。スリット510c及び510dは、第2の横方向ビーム530bの一部分の側部又は縁部を形成している。第1の横方向ビーム530aは、オーバーラップビーム536に直接隣接している。オーバーラップビーム536は、第2の横方向ビーム530bに直接隣接している。スリット510a及び510bは、互いに実質的に整列している。スリット510c及び510dは、互いに実質的に整列している。スリット510b及び510cは、互いに整列していない。代わりに、スリット510b及び510cは、位相が離れている、又は互いに間隔が空いている。図5Aの実施形態では、スリット510は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
図5B及び図5Cは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図5Aのスリットパターンを含む材料の図である。材料500が引張軸Tに沿って張力作動又は展開されると、材料500の一部分は、材料500を、張力がかけられていない状態にある材料500の元の平面から面外へと動かす張力及び/又は圧縮を受ける。引張軸に沿って張力がかけられると、終端部514、516が、圧縮され、互いに向かって引き寄せられることにより、材料500のフラップ領域550が、プレテンション状態(図5A)にある材料500の平面に対して上向きに動いて、又は座屈して、フラップ524を作り出す。実質的に整列した直接隣接するビーム間に存在している横方向ビーム530の一部分は、プレテンション状態(図5A)にある材料500の元の平面から面外へと波立ち、引張軸に名目上平行に留まりながら、ループを形成する。横方向ビーム530の隣接する部分と組み合わせた、行512内の隣接するスリット510間にある軸方向ビーム520は、プレテンション状態(図5A)にある材料500の元の平面に実質的に平行に留まる。オーバーラップビーム536は、元の材料又はシートの平面から面外へと座屈し、回転する。フラップ領域550の動きが、横方向ビーム530の波形と組み合わされて、開口部522を作り出す。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターン及び材料に加えられ得ることを認識するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
張力作動式材料500が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料500自体に直接隣接して配置されると、横方向ビーム530及び/もしくはフラップ524が、互いに、及び/もしくは開口部522と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
別の二重スリットパターンの1つの例示的な実施形態を図6Aに概略的に示す。二重スリットパターンが、材料600に形成され、複数のスリット610を含み、各スリットは、第1の終端部614、第2の終端部616、及び中点618を含む。複数の個々のスリット610は、引張軸Tに略垂直な行612を形成するように整列される。「略垂直」は、本明細書では、5度の誤差の範囲又は3度の誤差の範囲を含む角度として定義される。軸方向ビーム620を画定している材料は、横方向ビーム630の隣接する部分と組み合わせて、行612内の隣接するスリット610間に存在する。図6Aの例示的な実施形態では、スリット610は、(図5Aのスリットパターンのスリット510のような)直線ではないが、代わりに、2つの最大値602、604及び1つの最小値606を含む湾曲したスリットである。最大値及び最小値は、極値の例であり、極値は、軸方向ピーク602、604又は軸方向谷606を画定しているスリットの領域として定義される。最大値602、604、及び最小値606は、終端部614と終端部616との間に延びている仮想直線から間隔が空いている。フラップ領域626は、概して、スリット610の経路と、終端部614と終端部616との間の仮想直線と、によって囲まれた領域である。
材料600は、スリット610a、610b、610c、610dを含む。スリット610a及び610bは、第1の横方向ビーム630aの一部分の側部又は縁部を形成している。スリット610b及び610cは、オーバーラップビーム636の一部分の側部又は縁部を形成している。スリット610c及び610dは、第2の横方向ビーム630bの一部分の側部又は縁部を形成している。第1の横方向ビーム630aは、オーバーラップビーム636に直接隣接している。オーバーラップビーム636は、第2の横方向ビーム630bに直接隣接している。スリット610a及び610bは、互いに実質的に整列している。スリット610c及び610dは、互いに実質的に整列している。スリット610b及び610cは、互いに整列していない。代わりに、スリット610b及び610cは、位相が離れている、又は互いに間隔が空いている。図6Aの実施形態では、スリット610は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
この例示的な実施形態では、スリットは「単純なスリット」であり、これは、本明細書では、厳密に2つの終端部を有するスリットとして定義される。いくつかの他の実施形態では、スリットの少なくとも一部分は、3つ以上の終端部を有するスリットである「複合スリット」である場合がある。本実施例では、直線状の仮想線が、これらの終端部の間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、同じ行内の直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、単一行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
図6B及び図6Cは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図6Aのスリットパターンを含む材料を示す。材料600が引張軸Tに沿って張力作動又は展開されると、材料600の一部分は、材料600を、張力がかけられていない状態にある材料600の元の平面から面外へと動かす張力及び/又は圧縮を受ける。引張軸に沿って張力がかけられると、終端部614、616が、圧縮され、互いに向かって引き寄せられることにより、材料600のフラップ領域626が、プレテンション状態(図6A)にある材料600の平面に対して上向きに動いて、又は座屈して、フラップ624を作り出す。横方向ビーム630の一部分は、プレテンション状態(図6A)にある材料600の元の平面から面外へと波立ち、引張軸に名目上平行に留まりながら、ループを形成する。横方向ビーム630の隣接する部分と組み合わせた、行612内の隣接するスリット610間にある軸方向ビーム620は、プレテンション状態(図6A)にある材料600の元の平面に実質的に平行に留まる。オーバーラップビーム636は、元の材料又はシートの平面から面外へと座屈し、回転する。フラップ領域626の動きが、横方向ビーム630の波形と組み合わされて、開口部622を作り出す。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターン及び材料に加えられ得ることを認識するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。図6Aに示す湾曲度及びスリットの長さは、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
張力作動式材料600が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料600自体に直接隣接して配置されると、ビーム630及び/もしくはフラップ624が、互いに、及び/もしくは開口部622と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
材料シート700における別の二重スリットパターンの1つの例示的な実施形態を図7Aに概略的に示す。材料シート700は、軸方向x及び横方向yを画定しており、ここで、軸方向は、引張軸Tに平行である。図7Aのスリットパターンは、異なる行が、スリットを異なる位置に有し得ることを示している。この一般的な概念の実施例への実装を具体的に参照すると、図7Aの一重スリットパターンは、第1の形状及び位置のスリット710を含む第1の行712aのセットと、同じスリット形状を含むが、スリット710が異なる位置に配置され(この場合は、反転されている)、軸方向xにオフセットされている第2の行712bのセットと、を含む。第1の行712aのセット及び第2の行712bのセットの両方におけるスリット形状は、反転している以外は実質的に同じである。異なる位置に配置されることに加えて、図7Aのスリットは、隣接する行のスリット710の終端部同士が横軸に沿って整列するように入れ子になっている、又は1つの行のスリット710が、隣接する行のスリット710の終端部によって画定された軸を越えて延び、入れ子構成を作り出している。
二重スリットパターンが、材料700に形成され、複数のスリット710を含み、各スリットは、第1の終端部714、第2の終端部716、及び中点718を含む。複数の個々のスリット710は、引張軸Tに略垂直な行712を形成するように整列される。軸方向ビーム720を形成している材料は、横方向ビーム730の隣接する部分と組み合わせて、行712内の隣接するスリット710間に存在する。図7Aの例示的な実施形態では、スリット710は、(図6Aのスリットパターンのスリット610のような)別個の直線ではなく、代わりに、2つの概ね軸方向の部分721、723を含み、これらの部分721、723は、引張軸Tに略平行であり、かつ引張軸Tに略垂直な概ね横方向の部分725に接続されている。この実施形態では、スリット710は、略U字形であり、軸方向部分721、723と、概ね横方向の部分725との交点は、概ね互いに垂直である。
シート700を通る複数のスリット710が、シートの軸方向長さに沿って列に配置された、軸方向に延びた複数のビーム720を画定している。複数のスリット710は、第1の列702aを形成している第1の複数の軸方向ビーム720aを形成している。複数のスリット710のうちの1つのスリットの横方向部分725は、ビーム720a間に軸方向に配置されている。前述の実施例とは異なり、この実施例では、各ビームは、スリット710の横方向部分725によって分離されていない。むしろ、第1の列702a内の各一連の2つのビーム720aは、その列内の対応するスリット710の一連の2つの横方向部分725と交互になっている。したがって、第1の列702aは、第1のスリットグループ740aを有し、各スリットが、第1の複数のビーム720aのビーム間に軸方向に存在している横方向部分725aを有する。
複数のスリット710はまた、軸方向xに延びている第2の複数のビーム720bを画定している。第2の複数のビーム720bは、シート700にわたって軸方向xに延びている第2の列702bを形成している。第2の複数のビーム720bは、第1の複数のビーム720aから横方向yに間隔が空いている。軸方向xにおけるビーム720b間には、複数のスリット710のうちの第2のスリットグループ740b内のスリットの横方向部分725がある。第1の列702aと同様に、第2の列702bのこの例では、列702bの長さに沿って、スリットの2つの連続する横方向部分725と交互になっている一連の2つの連続するビーム720bがある。
第1の複数のビーム720aと第2の複数のビーム720bとは、軸方向及び横方向において互い違いになっている。本実施例では、第1のスリットグループ740a内の各スリットは、第2の複数のビーム720bにおいてビームを画定している軸方向部分721(第1の軸方向部分721)を有する。複数のスリット710のうちの第2のスリットグループ740b内の各スリットは、第1の複数のビーム720aにおいてビームを画定している軸方向部分723(第2の軸方向部分723)を有する。第1の複数のビーム720aの各ビームは、第2の複数のビーム720bうちの1つのビームの終端部724bによって画定される軸(一例として、i1)と整列している。
本実施形態では、材料シート700は、第1の列702a内の第1の複数のビーム720aと、第2の列702b内の第2の複数のビーム720bと、を画定している複数のスリット710を画定している。第1の列702a及び第2の列702bは、シートの幅にわたって横方向yに交互になっている。言い換えれば、第1の複数のビーム720a及び第2の複数のビーム720bは、材料シート700の横方向の幅にわたってビームの繰り返しパターンを形成している。いくつかの実施形態では、複数のスリット710は、シートの幅にわたって第1の列702a及び第2の列702bと交互になる第3の列を画定する第3の複数のビームを同様に画定することができる。いくつかの実施形態では、複数のスリット710は、シートの幅にわたって第1の列702a、第2の列702b、及び第3の列と交互になる第4の列を画定する第4の複数のビームを同様に画定することができる。
材料700は、第1のスリット710a、第2のスリット710b、第3のスリット710c、及び第4のスリット710dを含み、各スリットは、対応する第1の行712a、第2の行712b、第3の行712c、及び第4の行712dをそれぞれ形成している。各スリットの行は、材料シート700の幅にわたって横方向yに延びている。第1の行712a、第2の行712b、第3の行712c、及び第4の行712dは、材料シート700の軸方向の長さに沿って行の繰り返しパターンを形成している。本実施例では、第2のスリット710bは、第3のスリット710cと入れ子になっており、第1のスリット710aは、第4のスリット710dと入れ子になっている。したがって、第2の複数のスリット710bの各スリットの第1の終端部714を画定している第1の終端部セグメント(第1の軸方向部分721に対応している)は、第3の複数のスリット710cの1つのスリットの終端部714と終端部716とを接続している仮想線i1と交差している。より具体的には、第2の複数のスリット710bの各スリットの第1の終端部714は、第3の複数のスリット710cの1つのスリットの終端部714と終端部716とを接続している仮想線i1と整列している。同様に、第1の複数のスリット710aの各スリットの第1の終端部714を画定している第1の終端部セグメント(第1の軸方向部分721に対応している)は、第4の複数のスリット710dの1つのスリットの終端部714と終端部716とを接続している仮想線i2と交差している。具体的には、第1の複数のスリット710aの各スリットの第1の終端部714は、第4の複数のスリット710dの1つのスリットの終端部714、716を接続している仮想線i2と整列している。
第1のスリット710a及び第2のスリット710bは、第1の横方向ビーム730aの一部分の横方向側部又は縁部を形成している。第1の横方向ビーム730aは、材料700の横方向の幅にわたって延びている。材料の幅にわたる第1の横方向ビーム730aの長さは、介在するスリットによって中断されない。第2のスリット710b及び第3のスリット710cは、折り曲げ壁領域736を形成している。第3のスリット710c及び第4のスリット710dは、第2の横方向ビーム730bの一部分の横方向側部又は縁部を形成している。横方向ビーム730aは、折り曲げ壁領域736に直接隣接している。折り曲げ壁領域736は、第2の横方向ビーム730bに直接隣接している。折り曲げ壁領域は、概ね、隣接するスリット710bとスリット710cとの間にある軸方向ビーム720を除外した、第2のスリット710b及び第3のスリット710bによって囲まれた全ての領域を含む。横方向ビーム730a及び730bは、折り曲げ壁領域736に直接隣接している。具体的には、折り曲げ壁領域736は、第1の横方向ビーム730aと第2の横方向ビーム730bとの間にある。スリット710a及び710bは、互いに実質的に整列している。スリット710c及び710dは、互いに実質的に整列している。スリット710b及び710cは、互いに整列していない。代わりに、スリット710b及び710cは、位相が離れている、又は互いに間隔が空いている。図7Aの実施形態では、スリット710は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
スリット710が直接隣接する行同士において互いに対して反転する場合、これは、それらのスリットが、互いに整列する、又は互いを越え、1つのスリット710の1つ以上の終端部714、716が、直接隣接する行内の1つのスリット710の終端部714、716と横軸Tに沿って整列する状態を作り出す。これらの特有のパターンは、特有のビーム幅、サイズ、及び形状を作り出す。直接隣接する行712a及び712b内のスリット710の終端部714、716は、引張軸Tに垂直な、仮想の、本質的に直線状の単一線に近似するように横方向に整列するため、ビームのサイズ及び形状は、本明細書で前述した実施形態とは異なる。概ね横方向の部分725(引張軸Tに対して実質的に垂直である)間の連続した横方向領域が、横方向ビーム730を形成している。このビームは、横方向に整列した、直接隣接する行712aと712bとの2つのセットの間ごとに1つのみ生じている。横方向に整列した、直接隣接する行712a及び712bは、直接隣接する、横方向に整列した行内のスリット710の終端部714と終端部716との間に連続する横方向領域が存在しないように配置される。横方向に整列した終端部714、716を有するスリット710がその内部に延びている材料700の領域は、隣接するスリット710間にある軸方向ビーム720を除いて、折り曲げ壁領域736を構成する。折り曲げ壁領域736は、2つの略矩形領域731及び733を有するとして更に説明することができ、ここで、矩形領域731は、(1)引張軸に垂直な、直接隣接するスリット710の概ね横方向の部分725と、(2)直接隣接する対向するスリット710の隣接する軸方向部分721及び723とによって、画定されている。軸方向ビーム720は、単一行712内の隣接するスリット710間に存在する。領域733が、軸方向ビーム720に直接隣接しており、この領域733は、ビーム720と、概ね横方向の部分725とによって軸方向xに画定され、2つの略矩形領域731によって、より具体的には、隣接する軸方向部分721及び723の軸方向延長部によって、横方向yに画定された、折り曲げ壁領域736内の残りの材料である。
この例示的な実施形態では、スリットは、2つの終端部を有する。直線状の仮想線が、これらの終端部間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、単一行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
図7B~図7Dは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図7Aのスリットパターンを含む材料を示す。材料700が引張軸Tに沿って張力作動又は展開されると、材料700の一部分は、材料を、張力がかけられていない状態にある材料700の元の平面から面外へと動かす張力及び/又は圧縮を受ける。引張軸に沿って張力がかけられると、横方向ビーム730は、終端部714及び716を、プレテンション状態にある材料700の元の平面に平行な1つの平面内におおよそ維持しながら、波立つ形状に屈曲して、隣接するスリット間にある軸方向ビーム720を、同じ行内の隣接するビーム720に近付ける。波形になった横方向ビーム730は、引張軸に平行であり、具体的には、プレテンション状態にある横方向ビーム730上で引張軸に平行に引かれた任意の線は、張力がかけられた状態においても依然として引張軸に実質的に平行になる。言い換えれば、それぞれの波形になったスリット面は、実質的に、引張軸に沿って延びた単一曲線である。折り曲げ壁領域736は、回転して、アコーディオン状の形状に折れ曲がり、それにより、2つの略矩形領域731及び略矩形領域733の全てが、名目上平坦となり、全ての隣接する略矩形領域731と略矩形領域733との間に折り目を有し、全ての平坦な表面が、プレテンション状態にある材料700の元の平面に名目上直交する。行712内の隣接するスリット710間の軸方向ビーム720の部分は、主に、引張軸Tと一直線上の張力を受け、この張力は、同じ横方向ビーム730に隣接するビーム720の隣接部分によって平衡化されるので、この領域又は範囲は、プレテンション状態にある材料700の元の平面に対して平坦かつ平行に留まる傾向がある。材料700におけるこれらの動きは、図7Dに見られるように、1)引張軸に平行な波形になったビーム730と、2)プレテンション状態にある材料700の元の平面に直交する折り曲げ壁領域736と、の2つの異なる折り曲げられたビームを形成する。
図7A~図7Dの特定の実装のような実施形態は、独特の利点を有する。例えば、図7A~図7Dは、展開又は張力作動されたときに、材料の一部分が(プレテンション状態にある材料700の元の平面に対して実質的に90°である、又は直交する)垂直軸まで回転する1セットの実施形態を例示している。更に、これらの実施形態のいくつかは、他のマルチスリットパターン構造と比較して、垂直軸に加えられるより大きな負荷への曝露に、押しつぶされることなく耐えることができる。これは、輸送中のパッケージ及び他の用途などのために保護を向上又は強化することができることを意味する。図7A~図7Dに示される特定の実装のようなマルチスリットパターンの別の利点は、構造体が(張力を加えることにより)一度その展開位置になると、張力が加えられなくなった後でも、構造体がその伸展した/張力がかけられた位置に実質的に留まることである。この特徴は、より安定した構造をもたらすことができる。これらの利点のうちのいくつかは、折り曲げられた壁の形状の強度が増加したことによる。折り曲げられた壁もしくはアコーディオン形状の壁、又は回転している/折り曲げられているビームは、展開された(張力又は力の適用によって展開された)物品における大きな断面二次モーメント(area moment of inertia)(面積モーメント又は断面二次モーメント(second moment of inertia)とも呼ばれる)を有し、ここで、断面二次モーメントは、元のシートの平面にある。断面二次モーメントは、折り目のない直線状の垂直壁と比較して、増加している。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターン及び材料に加えられ得ることを認識するであろう。例えば、1列のスリットの終端部は、隣接する列のスリットの終端部と同一線上になる代わりに、隣接する列のスリットの終端部を越え、入れ子式又は重ね合せ式スリットパターンを作り出すことができる。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。湾曲度及びスリットの長さは、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。更に、パターンは、2行、3行、4行などで交互にすることができる。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
張力作動式材料700が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料700自体に直接隣接して配置されると、波形になったビーム730及び/もしくは折り曲げ壁領域736が、互いに、及び/もしくは開口部722と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
別の二重スリットパターンの1つの例示的な実施形態を図8Aに概略的に示す。図8Aのパターンは、行内においてスリットの位置又は形状が様々であってよいことを示す。言い換えれば、単一行内のスリットは、形状及び/又は位置が様々であるが、パターンは、隣接する行において繰り返される。この一般的な概念の実施例への実装を具体的に参照すると、図8Aのスリットパターンは、第1の行812のセットを含み、このセットは、第1の形状及び位置のスリット810、並びに第2の(反転した)形状及び位置のスリット810を含む。単一行内のスリット810は、第1の形状又は位置のスリットが、第2の形状又は位置のスリットの隣になるように、それらの形状/位置が交互になっており、このパターンは、行にわたって繰り返される。スリット形状は、反転している以外は実質的に同じである。
二重スリットパターンが、材料800に形成され、複数のスリット810を含み、各スリットは、第1の終端部814、第2の終端部816、及び中点818を含む。複数の個々のスリット810は、引張軸Tに略垂直な行812を形成するように整列される。軸方向ビーム820を形成している材料は、横方向ビーム830a、830bの隣接する部分と組み合わせて、行812内の隣接するスリット810間に存在する。図8Aの例示的な実施形態では、スリット810は、(図5Aのスリットパターンのスリット510のような)直線ではないが、代わりに略V字形又は尖端形である。スリット810は、湾曲した第1の部分821を含み、この第1の部分821は、引張軸Tに対して概ね45度の角度であり、湾曲した第2の部分823と概ね傾斜角度で接続している。第1の部分821と第2の部分823とは、中点818で接続している。
材料800は、スリット810a、810b、810c、810dを含む。スリット810a及び810bは、第1の横方向ビーム830aの一部分の側部又は縁部を形成している。スリット810b及び810cは、第1のオーバーラップビーム836aの一部分の側部又は縁部を形成している。スリット810c及び810dは、第2の横方向ビーム830bの一部分の側部又は縁部を形成している。第1の横方向ビーム830aは、第1のオーバーラップビーム836a及び第2のオーバーラップビーム836bに直接隣接している。第1のオーバーラップビーム836a及び第2のオーバーラップビームは、第2の横方向ビーム830bに直接隣接している。第1の横方向ビーム830a及び第2の横方向ビーム830bは、オーバーラップビーム836a、836bに直接隣接している。スリット810a及び810bは、互いに実質的に整列している。スリット810c及び810dは、互いに実質的に整列している。スリット810b及び810cは、互いに整列していない。代わりに、スリット810b及び810cは、位相が離れている、又は互いに間隔が空いている。図8Aの実施形態では、スリット810は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
尖端形スリット810間にある連続した横方向領域は、横方向ビーム830を形成している。このビームは、2つの隣接する行812と行812との間ごとに1つ生じている。オーバーラップビーム836a、836bは、行812内の隣接するスリット810間の領域を含む。軸方向ビーム820は、横方向ビーム830の隣接する部分と組み合わせて、単一行812内の隣接するスリット810間に存在する。
この例示的な実施形態では、スリットは、2つの終端部を有する。直線状の仮想線が、これらの終端部間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、単一行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
図8B~図8Dは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図8Aのスリットパターンを含む材料を示す。材料800が引張軸Tに沿って張力作動又は展開されると、材料800の一部分は、材料800を、張力がかけられていない状態にある材料800の元の平面から面外へと動かす張力及び/又は圧縮を受ける。引張軸に沿って張力がかけられると、終端部814、816が、圧縮され、互いに向かって引き寄せられることにより、横方向ビーム830の一部分を、プレテンション状態(図8A)にある材料800の元の平面から面外へと波立たせ、引張軸に名目上平行に留まりながら、ループを形成する。横方向ビーム830の隣接する部分と組み合わせた、行812内の隣接するスリット810間にある材料820は、プレテンション状態(図8A)にある材料800の元の平面に実質的に平行に留まる。オーバーラップビーム836は、元の材料又はシートの平面から面外へと座屈し、回転する。オーバーラップビーム836の動きが、横方向ビーム830の波形と組み合わされて、開口部822を作り出す。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターン及び材料に加えられ得ることを認識するであろう。例えば、1列のスリットの終端部は、隣接する列のスリットの終端部と同一線上になる代わりに、隣接する列のスリットの終端部を越え、入れ子式又は重ね合せ式スリットパターンを作り出すことができる。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。図8Aに示す湾曲度及びスリットの長さは、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。更に、パターンは、2行、3行、4行などで交互にすることができる。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
張力作動式材料800が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料800自体に直接隣接して配置されると、ループと波形とが、互いに、及び/もしくは開口部822と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
二重スリットパターンの別の例を図9Aに示し、図9Aは、スリットが直線状スリットである代わりに強化された相互連結構造又は特徴を含むことを除いて、図5Aに示されるものと同様の二重スリットパターンを含む、材料の概略上面図である。より具体的には、材料900は、スリット910a、910b、910c、910dを含む。スリット910a及び910bは、第1の横方向ビーム930aの一部分の側部又は縁部を形成している。スリット910b及び910cは、オーバーラップビーム936の一部分の側部又は縁部を形成している。スリット910c及び910dは、第2の横方向ビーム930bの一部分の側部又は縁部を形成している。第1の横方向ビーム930aは、オーバーラップビーム936に直接隣接している。オーバーラップビーム936は、第2の横方向ビーム930bに直接隣接している。スリット910a及び910bは、互いに実質的に整列している。スリット910c及び910dは、互いに実質的に整列している。スリット910b及び910cは、互いに整列していない。代わりに、スリット910b及び910cは、位相が離れている、又は互いに間隔が空いている。図9Aの実施形態では、スリット910は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。図9Aの特定の実施形態では、スリット910は、スリット910の上部及びスリット910の下部に、矩形形状のフックを含む、又は形成している。スリットの上部及び下部の両方に含まれる、これらの方形波フック特徴部は、優れた相互連結をもたらすことができる。これらの特徴部はまた、上部又は下部のうちの一方のみに含まれてもよく、それでも依然として優れた相互連結をもたらすことができる。
更に、この例示的な実施形態では、スリットは、2つの終端部を有する。直線状の仮想線が、これらの終端部間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、1行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。スリットの端部は、湾曲している。
図9B~図9Dは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図9Aのスリットパターンを含む材料の写真である。材料900が引張軸Tに沿って張力作動又は展開されると、材料900の一部分は、材料900を、張力がかけられていない状態にある材料900の元の平面から面外へと動かす張力及び/又は圧縮を受ける。引張軸に沿って張力がかけられると、終端部914、916は、圧縮され、互いに向かって引き寄せられる。横方向ビーム930の一部分は、プレテンション状態(図9A)にある材料900の元の平面から面外へと波立ち、引張軸に名目上平行に留まりながら、ループを形成する。横方向ビーム930の隣接する部分と組み合わせて、行912内の隣接するスリット910間に軸方向ビーム920を形成している材料は、プレテンション状態(図9A)にある材料900の元の平面に実質的に平行に留まる。オーバーラップビーム936は、元の材料又はシートの平面から面外へと座屈し、回転する。オーバーラップビーム936の動きが、横方向ビーム930の波形と組み合わされて、開口部922を作り出す。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターン及び材料に加えられ得ることを認識するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
張力作動式材料900が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料900自体に直接隣接して配置されると、フラップと、ループと、波形とが、互いに、及び/もしくは開口部922と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
二重スリットパターンの別の例を図10A及び図10Bに示し、図10A及び図10Bは、スリットが直線状スリットである代わりに強化された相互連結構造又は特徴を含むことを除いて、図5Aに示されるものと同様の二重スリットパターンを含む、材料の概略上面図である。より具体的には、材料1000は、スリット1010a、1010b、1010c、1010dを含む。スリット1010a及び1010bは、第1の横方向ビーム1030aの一部分の側部又は縁部を形成している。スリット1010b及び1010cは、オーバーラップビーム1036の一部分の側部又は縁部を形成している。スリット1010c及び1010dは、第2の横方向ビーム1030bの一部分の側部又は縁部を形成している。第1の横方向ビーム1030aは、オーバーラップビーム1036に直接隣接している。オーバーラップビーム1036は、第2の横方向ビーム1030bに直接隣接している。スリット1010a及び1010bは、互いに実質的に整列している。スリット1010c及び1010dは、互いに実質的に整列している。スリット1010b及び1010cは、互いに整列していない。代わりに、スリット1010b及び1010cは、位相が離れている、又は互いに間隔が空いている。図10Aの実施形態では、スリット1010は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。図10Aの特定の実施形態では、スリット1010は、スリット1010の上部及びスリット1010の下部に、錨形フックを含む、又は形成している。スリットの上部及び下部の両方に含まれる、これらの錨形フック特徴部は、優れた相互連結をもたらすことができる。これらの特徴部はまた、上部又は下部のうちの一方のみに含まれてもよく、それでも依然として優れた相互連結をもたらすことができる。
更に、この例示的な実施形態では、スリットは、2つの終端部を有する。直線状の仮想線が、これらの終端部間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、1行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。スリットの端部は、湾曲している。
図10C~図10Eは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図10Aのスリットパターンを含む材料の写真である。材料1000が引張軸Tに沿って張力作動又は展開されると、材料1000の一部分は、材料1000を、張力がかけられていない状態にある材料1000の元の平面から面外へと動かす張力及び/又は圧縮を受ける。引張軸に沿って張力がかけられると、終端部1014、1016は、圧縮され、互いに向かって引き寄せられる。横方向ビーム1030の一部分は、プレテンション状態(図10A)にある材料1000の元の平面から面外へと波立ち、引張軸に名目上平行に留まりながら、ループを形成する。横方向ビーム1030の隣接する部分と組み合わせた、行1012内の隣接するスリット1010間にある軸方向ビーム1020は、プレテンション状態(図10A)にある材料1000の元の平面に実質的に平行に留まる。オーバーラップビーム1036は、元の材料又はシートの平面から面外へと座屈し、回転する。オーバーラップビーム1036の動きが、横方向ビーム1030の波形と組み合わされて、開口部1022を作り出す。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターン及び材料に加えられ得ることを認識するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
張力作動式材料1000が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1000自体に直接隣接して配置されると、フラップと、ループと、波形とが、互いに、及び/もしくは開口部1022と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記の相互連結試験に明確に規定されているように測定することができる。
二重スリットパターンの別の例を図11Aに示し、図11Aは、スリットが、マルチビームスリットを含むことを除いて、図5Aに示されるものと同様の二重スリットパターンを含む材料の概略上面図である。「マルチビームスリット」は、一重スリットパターン又はマルチスリットパターンにおいて2つの隣接するスリット間に形成された1つ以上の単純なスリット(スリットが2つ以下の終端部を有することを意味する)として定義され、ここで、2つの隣接するスリットは、同じ行内又は隣接する行内のいずれかにある。ビーム領域、より具体的には、図11Aの端部1116a及び1114aなど、隣接する行の2つの隣接するスリットの最も近い終端部間にある直接経路には、一重スリットパターンの入った材料に張力が加えられると、力が最も集中する。したがって、これらのビーム領域には、材料の展開(又は張力適用又は作動)時に最大の応力が集中する。この高い応力の集中は、展開時に材料を引き裂く結果となることがある。隣接する行内の最も近い終端部間の直接経路を横切るこの領域に追加される追加のスリットは、1つ以上の追加の力伝達経路、又は追加のビームを作り出すことができ、これらは、材料の最大力支圧能力を高めることができる追加の応力集中終端部を有する。マルチビームスリットパターンを含む材料又は物品は、同じビームパターンを有するがマルチビームを有さない材料又は物品と比較して、より大きな最大張力を有する。本明細書で使用される場合、「最大張力」という用語は、スリットパターンの入った材料の試料が裂ける時点までその試料に加えることができる最大引張力を指す。一般に、最大張力は、スリットパターンの入った材料が裂ける直前に生じる。最大張力を測定するための試験方法は、本譲受人に譲渡された米国特許出願第62/953042号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。最大張力(例えば、引き裂き力)は、試料が引き伸ばされたときに、ロードセルによって測定される最大力である。これは、典型的には、材料が裂け始める直前である。いくつかの実施形態では、マルチビームスリットパターンを含む材料又は物品は、マルチビームがないことを除いて同じパターンを有する材料又は物品と比較して、裂けることなく、より大きな張力に耐えることができる。
いくつかの実施形態では、マルチビームスリットパターンを有する材料又は物品は、同じ又はより低い展開力を有する。本明細書で使用される場合、「展開力」という用語は、パターンの入ったシートを実質的に展開するのに必要な力を指す。
いくつかの実施形態では、最大張力(展開時又は引張軸Tに沿った張力適用時にスリットパターンの入った材料を引き裂くのに必要な張力)を、展開力(試料を展開するのに必要な力)よりも大きくすることが有利である。Max-Deploy比は、最大張力を展開力で割った比である。いくつかの実施形態では、その比が可能な限り大きく、パターンの入ったシートを展開するために加えられる力が、シートが耐えることができる最大の力よりもはるかに小さいことが有利である。これにより、シートのユーザが、シートを展開するときに誤って材料を引き裂くことを防止する。
図11Aは、図11Aの実施形態がマルチビームを含むことを除いて、図5Aに示される実施形態と実質的に同一であるため、ここでは、図5Aの説明が繰り返される。マルチビームスリット1180(この実施形態では、2つのマルチビームスリット)が、オーバーラップビーム1136内に形成されている。これらのマルチビームスリット1180が、材料1100が引張軸に沿って張力がかけられたときに、マルチビームの形成を可能にする。図11Aのマルチビームスリット1180、及び結果として生じるマルチビームは、実質的に直線状である。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターンに加えられ得ることを認識するであろう。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。マルチビームスリット及び/又はマルチビームの数、形状、サイズなどは、様々であってよい。あるいは、行のサイズ又は形状及びビームのサイズ又は形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
図11Bは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの図11Aの、スリットパターンを含む材料の図である。材料1100が引張軸Tに沿って張力作動又は展開されると、材料1100の一部分は、材料1100を、張力がかけられていない状態にある材料1100の元の平面から面外へと動かす張力及び/又は圧縮を受ける。横方向ビーム1130の一部分は、プレテンション状態(図11A)にある材料1100の元の平面から面外へと波立ち、引張軸に名目上平行に留まりながら、ループを形成する。横方向ビーム1130の隣接する部分と組み合わせた、行1112内の隣接するスリット1110間にある軸方向ビーム1120は、プレテンション状態(図11A)にある材料1100の元の平面に実質的に平行に留まる。オーバーラップビーム1136は、元の材料又はシートの平面から面外へと座屈し、回転する。2つのマルチビームスリット1180が追加されているために、各オーバーラップビーム1136は、3つの別個のマルチビーム1182に切り分けられており、それぞれが張力を伝達し、互いに名目上平行に留まり、グループとして動く、又は回転する。オーバーラップビーム1136の動きが、横方向ビーム1130の波形と組み合わされて、開口部1122を作り出す。したがって、材料1100は、マルチビーム1182が形成されることを除いて、図5Aのパターンに関して実質的に説明されたように展開する。
張力作動式材料1100が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1100自体に直接隣接して配置されると、ループと波形とが、互いに、及び/もしくは開口部1122と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記の相互連結試験に明確に規定されているように測定することができる。
マルチビームを含むスリットパターンの例示的な実施形態を図12A~図12Eに示す。図12Aは、図12Aの実施形態がマルチビームを含むことを除いて、図8Aに示される実施形態と実質的に同一である。したがって、ここでは、図8Aの説明が繰り返される。図12Bは、図12Aの拡大部分を示す図である。マルチビームスリット1280(この実施形態では、1つのマルチビームスリット)が、オーバーラップビーム836内に形成されている。これらのマルチビームスリット1280が、材料1200が引張軸に沿って張力がかけられたときに、マルチビームの形成を可能にする。図12Aのマルチビームスリット1280、及び結果として生じるマルチビームは、スリット810の湾曲に倣う又は湾曲を再現するように湾曲している。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターンに加えられ得ることを認識するであろう。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。マルチビームスリット及び/又はマルチビームの数、形状、サイズなどは、様々であってよい。あるいは、行のサイズ又は形状及びビームのサイズ又は形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
図12C~図12Eは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図12A及び図12Bのスリットパターンを含む材料を示す。材料は、マルチビーム1282が形成されることを除いて、図8Aのパターンに関して実質的に説明されたように展開する。
張力作動式材料1200が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1200自体に直接隣接して配置されると、フラップと、ループと、波形とが、互いに、及び/もしくは開口部1222と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
湾曲した端部を含むスリットパターンの例示的な実施形態を図13A~図13Dに示す。図13Aは、スリット510の終端部が湾曲していることを除いて、図5Aに示される実施形態と実質的に同一であり、スリットの終端部を形成しているスリットの端部領域が、スリットの隣接部分とは異なる曲率半径を有することを意味する。端部領域は、スリットの全長の概ね10%未満の長さを有する。したがって、ここでは、図5Aの説明が繰り返される。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターンに加えられ得ることを認識するであろう。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。終端部の湾曲度は、様々であってよい。あるいは、行のサイズ又は形状及びビームのサイズ又は形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
図13B~図13Dは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図13Aのスリットパターンを含む材料の写真及び写真から描かれた図である。材料は、図5Aのパターンに関して実質的に説明されたように展開する。スリット1310の湾曲した端部は、材料が裂けることなく受けることができる最大張力を増加させる。
張力作動式材料1300が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1300自体に直接隣接して配置されると、フラップと、ループと、波形とが、互いに、及び/もしくは開口部522と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
湾曲した縁部を含むスリットパターンの例示的な実施形態を図14A~図14Cに示す。図14Aは、スリット1410の終端部が湾曲していることを除いて、図5Aに示される実施形態と実質的に同一である。したがって、ここでは、図5Aの説明が繰り返される。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターンに加えられ得ることを認識するであろう。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。終端部の湾曲度は、様々であってよい。あるいは、行のサイズ又は形状及びビームのサイズ又は形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
図14B及び図14Cは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図14Aのスリットパターンを含む材料の写真である。材料は、図5Aのパターンに関して実質的に説明されたように展開する。スリット1410の湾曲した端部は、材料が裂けることなく受けることができる最大張力を増加させる。
張力作動式材料1400が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1400自体に直接隣接して配置されると、フラップと、ループと、波形とが、互いに、及び/もしくは開口部522と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
相互連結特徴部及びマルチビームを含むスリットパターンの例示的な実施形態を図15A~図15Bに示す。図15Aは、パターンがオーバーラップビーム1036内にマルチビームスリット1580を含むことを除いて、図10Aに示される実施形態と実質的に同一である。したがって、ここでは、図10Aの説明が繰り返される。図15Bは、図15Aの拡大部分を示す。材料は、図15Aのスリットパターンを含む材料が引張軸に沿って張力がかけられたときにマルチビームスリットがマルチビームを作り出すことを除いて、図10Aのパターンに関して実質的に説明されたように展開する。マルチビームは、材料が裂けることなく受けることができる最大張力を増加させ、また、材料を展開するのに必要な張力の量を低減する。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターンに加えられ得ることを認識するであろう。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。終端部の湾曲度は、様々であってよい。あるいは、行のサイズ又は形状及びビームのサイズ又は形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
張力作動式材料1500が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1500自体に直接隣接して配置されると、ループと波形とが、互いに、及び/もしくは開口部1022と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
図16は、例示的な三重スリットパターンを含む材料の概略図である。三重スリットパターンは、二重スリットの代わりに三重スリットを含むことを除いて、図5Aに示されるものと同様である。材料1600は、スリット1610a、1610b、及び1610cを含み、これらは共に、三重スリットを形成している。材料1600はまた、スリット1610d、1610e、1610fを含み、これらは別の三重スリットを形成している。各三重スリットは、2つの横方向ビーム1630a、1630bを含む。第1の横方向ビーム1630aは、スリット1610a及び1610bによって形成され、第2の横方向ビーム1630bは、1610b及び1610cによって形成されている。スリット1610c及び1610dは、オーバーラップビーム1636の一部分の側部又は縁部を形成している。横方向ビーム1630bは、オーバーラップビーム1636に直接隣接している。スリット1610a、1610b、及び1610cは、互いに実質的に整列している。スリット1610a、1610b、及び1610cの終端部1614、1616は、互いに実質的に整列している。スリット1610d、1610e、及び1610fは、互いに実質的に整列している。スリット1610d、1610e、及び1610fの終端部1614、1616は、互いに実質的に整列している。スリット1610a、1610b、及び1610cは、スリット1610d、1610e、及び1610fと整列していない。代わりに、スリット1610a、1610b、及び1610cは、スリット1610d、1610e、及び1610fと位相が離れている、又は間隔が空いている。言い換えれば、スリット1610a、1610b、及び1610cを含む三重スリットは、スリット1610d、1610e、及び1610fを含む三重スリットから位相が離れている。図16の実施形態では、スリット1610は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
各スリット1610は、2つの終端部1614、1616と、2つの終端部1614と1616との間の中点1618とを有する。直線状の仮想線が、これらの終端部1614と終端部1616との間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、横方向において、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、1行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
図17は、例示的な三重スリットパターンを含む材料の概略図である。三重スリットパターンは、各三重スリット内のスリットの長さが異なっていることを除いて、図16Aに示されるものと同様である。材料1700は、スリット1710a、1710b、及び1710cを含み、これらは共に、三重スリットを形成している。材料1700はまた、スリット1710d、1710e、1710fを含み、これらは共に、別の三重スリットを形成している。スリット1710b及び1010eは、スリット1710a、1710c、1710d、及び1710fよりも長い。しかしながら、この実装では、スリット1710a、1710bのそれぞれの中点1718は、実質的に整列しており、スリット1710c、1710d、1710e、及び1710fのそれぞれの中点1718は、実質的に整列している。各三重スリットは、2つの横方向ビーム1730a、1730bを含む。第1の横方向ビーム1730aは、スリット1710a及び1710bによって形成され、第2の横方向ビーム1730bは、1710b及び1710cによって形成されている。スリット1710c及び1710dは、オーバーラップビーム1736の一部分の側部又は縁部を形成している。横方向ビーム1730bは、オーバーラップビーム1736に直接隣接している。スリット1710a及び1710cの対応する終端部1714、1716は、互いに実質的に整列している。スリット1710d及び1710fの対応する終端部1714、1716は、互いに実質的に整列している。スリット1710a、1710b、及び1710cは、スリット1710d、1710e、及び1710fと整列していない。代わりに、スリット1710a、1710b、及び1710cは、スリット1710d、1710e、及び1710fから位相が離れている、又は間隔が空いている。言い換えれば、スリット1710a、1710b、及び1710cを含む三重スリットは、スリット1710d、1710e、及び1710fを含む三重スリットから位相が離れている。図17Aの実施形態では、スリット1710は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
各スリット1710は、2つの終端部1714、1716と、2つの終端部1714と1716との間の中点1718とを有する。直線状の仮想線が、各スリット1710の終端部1714と終端部1716の間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、横方向において、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、1行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターンに加えられ得ることを認識するであろう。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。終端部の湾曲度は、様々であってよい。あるいは、行のサイズ又は形状及びビームのサイズ又は形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
図17B~図17Dは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図17Aのスリットパターンを含む材料の写真である。材料は、図5Aのパターンに関して実質的に説明されたように展開する。ただし、ここでは、以前は単一の波形になった横方向ビーム530があった場所に、2つの横方向ビーム1730a及び1730bがある。
張力作動式材料1700が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1700自体に直接隣接して配置されると、フラップと、ループと、波形とが、互いに、及び/もしくは開口部1722と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
図18は、例示的な四重スリットパターンを含む材料の概略図である。四重スリットパターンは、二重スリット又は三重スリットの代わりに四重スリットを含むことを除いて、図5A又は図16に示されるものと同様である。材料1800は、スリット1810a、1810b、1810c、及び1810dを含み、これらは共に、四重スリットを形成している。材料1800はまた、スリット1810e、1810f、1810g、及び1810hを含み、これらは別の四重スリットを形成している。各四重スリットは、3つの横方向ビーム1830a、1830b、1830cを含む。第1の横方向ビーム1830aは、スリット1810a及び1810bによって形成されている。第2の横方向ビーム1830bは、1810b及び1810cによって形成されている。第3の横方向ビーム1830cは、1810c及び1810dによって形成されている。スリット1810d及び1810eは、オーバーラップビーム1836の一部分の側部又は縁部を形成している。横方向ビーム1830cは、オーバーラップビーム1836に直接隣接している。スリット1810a、1810b、1810c、及び1810dは、互いに実質的に整列している。スリット1810e、1810f、1810g、及び1810hは、互いに実質的に整列している。スリット1810a、1810b、1810c、及び1810dの終端部1814、1816は、互いに実質的に整列している。スリット1810e、1810f、1810g、及び1810hの終端部1814、1816は、互いに実質的に整列している。スリット1810a、1810b、1810c、及び1810dは、スリット1810e、1810f、1810g、及び1810hと整列してしない。代わりに、スリット1810a、1810b、1810c、及び1810dは、スリット1810e、1810f、1810g、及び1810hから位相が離れている、又は間隔が空いている。言い換えれば、スリット1810a、1810b、1810c、及び1810dを含む三重スリットは、スリット1810e、1810f、1810g、及び1810hを含む三重スリットから位相が離れている。図18の実施形態では、スリット1810は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
各スリット1810は、2つの終端部1814、1816と、2つの終端部1814と1816との間の中点1818とを有する。直線状の仮想線が、これらの終端部1814と終端部1816との間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、横方向において、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、1行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
図19Aは、例示的な四重スリットパターンを含む材料の概略図である。四重スリットパターンは、各四重スリット内のスリットの長さが異なっていることを除いて、図18に示されるものと同じである。材料1900は、スリット1910a、1910b、1910c、及び1910dを含み、これらは共に、四重スリットを形成している。材料1900はまた、スリット1910e、1910f、1910g、及び1910hを含み、これらは別の四重スリットを形成している。スリット1910b、1910c、1910f、及び1910gは、スリット1910a、1910d、1910e、及び1910hよりも長い。スリット1910b、1910c、1910f、及び1910gは全て、実質的に同じ長さである。この実装では、スリット1910a、1910b、1910c、及び1910dのそれぞれの中点は全て実質的に整列している。各四重スリットは、3つの横方向ビーム1930a、1930b、1930cを含む。第1の横方向ビーム1930aは、スリット1910a及び1910bによって形成されている。第2の横方向ビーム1930bは、1910b及び1910cによって形成されている。第3の横方向ビーム1930cは、1910c及び1910dによって形成されている。スリット1910d及び1910eは、オーバーラップビーム1936の一部分の側部又は縁部を形成している。横方向ビーム1930cは、オーバーラップビーム1936に直接隣接している。スリット1910a及び1910dの対応する終端部1914、1916は、互いに実質的に整列しており、スリット1910b及び1910cの対応する終端部1914、1916は、互いに実質的に整列している。スリット1910e及び1910hの終端部1914、1916は、互いに実質的に整列しており、スリット1910f及び1910gの終端部1914、1916は、互いに実質的に整列している。スリット1910a、1910b、1910c、及び1910dは、スリット1910e、1910f、1910g、及び1910hと整列していない。代わりに、スリット1910a、1910b、1910c、及び1910dは、スリット1910e、1910f、1910g、及び1910hから位相が離れている、又は間隔が空いている。言い換えれば、スリット1910a、1910b、1910c、及び1910dを含む四重スリットは、スリット1910e、1910f、1910g、及び1910hを含む四重スリットから位相が離れている。図19Aの実施形態では、スリット1910は、引張軸Tに対して実質的に垂直である。
各スリット1910は、2つの終端部1914、1916と、2つの終端部1914と1916との間の中点1918とを有する。直線状の仮想線が、これらの終端部1914と終端部1916との間に延びており、これらの終端部同士を接続している。この実施形態では、第1のスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線は、横方向において、直接隣接するスリットの終端部間に延びており、それらの終端部同士を接続している直線状の仮想線と、実質的に同一線上にある。この例示的な実施形態では、1行内のスリット終端部間に延びており、それらのスリット終端部同士を接続している全ての直線状の仮想線は、ほぼ同一直線上にある。
当業者であれば、多くの変更が、依然として本開示の範囲内に該当しつつ、このパターンに加えられ得ることを認識するであろう。いくつかの実施形態では、マルチスリットパターンは、二重スリットパターンではなく、三重スリット、四重スリット、又は他のマルチスリットである。あるいは、スリットの長さ、スリットのサイズ、スリットの厚さ、スリットの形状、行のサイズもしくは形状、横方向ビームのサイズもしくは形状、及び/又はオーバーラップビームのサイズもしくは形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。スリット、行、又はビームのピッチは、様々であってよい。引張軸とスリットとの間の角度は、様々であってよい。終端部の湾曲度は、様々であってよい。あるいは、行のサイズ又は形状及びビームのサイズ又は形状は、様々であってよい。更に、オフセット又は位相オフセットの程度は、図示されるものとは異なっていてもよい。これらの変更の多くは、展開パターンを変更する可能性がある。
図19B~図19Dは、引張軸Tに沿って張力がかけられたときの、図19Aのスリットパターンを含む材料の写真である。材料は、図5Aのパターンに関して実質的に説明されたように展開する。ただし、ここでは、以前は単一の波形になった横方向ビーム530があった場所に、3つの横方向ビーム1930a、1930b、及び1930cがある。
張力作動式材料1900が物品の周りに巻き付けられる、又は張力作動式材料1900自体に直接隣接して配置されると、フラップと、ループと、波形とが、互いに、及び/もしくは開口部1922と相互連結し、相互連結構造を作り出す。相互連結は、上記に明記した相互連結試験に規定されているように測定することができる。
一般情報
本明細書に示されるスリットパターンの大半が、張力が加えられるとシートの元の平面に対して上向き又は下向きのいずれかに動く又は座屈するとして説明される領域を有する。上向きの動きと下向きの動きとの区別は、添付の図面と実質的に一致するように明確にするために使用される任意の説明である。試料は、全て裏返して、下向きの動きを上向きの動きに(及びその逆に)変えることが可能である。更に、試料のそれらの領域が反転する場所において、時折反転が発生し、以前の領域では上向きに動いていた同様の特徴部が今度は下向きに動くこと、またその逆も同様に、正常であり、かつ予想されることである。これらの反転は、単一のスリットのような小さい領域で、又は材料の大きな部分で発生する可能性がある。これらの反転は、ランダムで自然なものであり、材料、製造、及び加えられた力の自然なばらつきの結果である。反転のない材料の領域を作製するための努力を行ったが、試験した結果、全ての試料にこれらの自然なばらつきが存在し、性能には、反転の数又は位置による大きな影響はなかった。
本明細書に示されるスリットパターンの全ては、引張軸に対して略垂直であるとして示されている。多くの実施形態では、このことは、優れた性能をもたらすことができるが、本明細書に図示又は記載されるスリットパターンのうちのいずれも引張軸に対してある角度で回転することが可能である。引張軸から45度未満の角度が好ましい。
更に、本明細書に示されるスリットパターンの全ては、直接隣接するスリット間の横方向の間隔の約2分の1(又は横方向間隔の50%)だけ互いに位相がずれている単一のスリットを含む。しかしながら、パターンは、例えば、横方向の間隔の3分の1、横方向の間隔の4分の1、横方向の間隔の6分の1、横方向の間隔の8分の1などを含む任意の所望の量だけ位相がずれていてもよい。いくつかの実施形態では、位相オフセットは、1行内にある直接隣接するスリットの横方向の間隔の、1未満もしくは4分の3未満、又は2分の1未満である。いくつかの実施形態では、位相オフセットは、1行内にある直接隣接するスリットの横方向の間隔の50分の1超、又は20分の1超、又は10分の1超である。
いくつかの実施形態では、最小位相オフセットは、交互になった行のスリットの終端部が、隣接する行のスリットの終端部を通る引張軸に平行な線と交差するようになっている。いくつかの実施形態では、最大位相オフセットは、材料の連続経路を作り出すことによって同様に制限される。引張軸に直交するスリットの幅が、全てのスリットで一定であり、値wを有し、引張軸に直交するスリット間の間隙が、一定であり、値gを有する場合、最小位相オフセット及び最大位相オフセットは次のようになる。
物品。本開示はまた、本明細書に記載のスリットパターンのうちのいずれかを含む1つ以上の物品又は材料に関する。本明細書に記載されるスリットパターンを形成することができるいくつかの例示的な材料としては、例えば、紙(厚紙、段ボール紙、コート紙又は非コート紙、クラフト紙、綿ボンド、リサイクル紙を含む);プラスチック;織布及び不織布材料及び/又は布地;弾性材料(天然ゴム、合成ゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレン系ゴム、エチレンビニルアセテート、又はEVAゴムなどのゴムを含む);非弾性材料(ポリエチレン及びポリカーボネートを含む);ポリエステル;アクリル;及びポリスルホンが挙げられる。物品は、例えば、材料、シート、フィルム、又は任意の同様の構造体であり得る。
仕様される熱可塑性材料の例としては、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン(高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線形低密度ポリエチレン(LLDPE))、メタロセンポリエチレンなど、及びそれらの組み合わせ)、ポリプロピレン(例えば、アタクチック及びシンジオタクチックポリプロピレン))、ポリアミド(例えば、ナイロン)、ポリウレタン、ポリアセタール(DuPont(Wilmington,DE,US)から入手可能なDELRINなど)、ポリアクリレート及びポリエステル(ポリエチレンテレフタレート(PET)など)、ポリエチレンテレフタレートグリコール(PETG)、ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステル)、フッ素樹脂(3M Company(St.Paul,MN,US)から入手可能なTHVシリーズなど)、及びそれらの組み合わせ、のうちの1種類以上を挙げることができる。熱硬化性材料の例としては、ポリウレタン類、シリコーン類、エポキシ類、メラミン、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂、及びそれらの組み合わせのうちの1種類以上を挙げることができる。生分解性ポリマーの例としては、ポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリ(カプロラクトン)、ラクチド及びグリコリドのコポリマー、ポリ(コハク酸エチレン)、ポリヒドロキシブチレート、及びそれらの組み合わせのうちの1種類以上を挙げることができる。
一重スリットパターンが形成される材料は、任意の所望の厚さとすることができる。いくつかの実施形態では、材料は、約0.001インチ(0.025mm)~約5インチ(127mm)の厚さを有する。いくつかの実施形態では、材料は、約0.01インチ(0.25mm)~約2インチ(51mm)の厚さを有する。いくつかの実施形態では、材料は、約0.1インチ(2.5mm)~約1インチ(25.4mm)の厚さを有する。いくつかの実施形態では、厚さは、0.001インチ超、0.01インチ超、0.05インチ超、0.1インチ超、0.5インチ超、1インチ超、1.5インチ超、2インチ超、2.5インチ超、又は3インチ(76.2mm)超である。いくつかの実施形態では、厚さは、5インチ未満、4インチ未満、3インチ(76.2mm)未満、2インチ未満、1インチ未満、0.5インチ未満、0.25インチ(6.4mm)未満、又は0.1インチ未満である。
材料が紙であるいくつかの実施形態では、厚さは、約0.003インチ(0.076mm)~約0.010インチ(0.25mm)である。材料がプラスチックであるいくつかの実施形態では、厚さは、約0.005インチ(0.13mm)~約0.125インチ(3.2mm)である。
いくつかの実施形態では、スリット又は切り込みパターンは、シート、フィルム、又は材料の縁部のうちの1つ以上を通って延びている。いくつかの実施形態では、これにより、材料が無制限の長さであることが可能になり、特に非伸張性材料で作製される場合、張力によって展開されることも可能になる。「非伸張性」材料とは、一般に、一体的に完全な(スリットがない)構成にあるときに、25%未満、10%以下の極限伸度値、又はいくつかの実施形態では5%以下の極限伸度値を有する材料として定義される。
いくつかの実施形態では、スリット又は切り込みパターンは、シート、フィルム、又は材料の縁部のうちの1つ以上を通って延びている。いくつかの実施形態では、これにより、材料が無制限の長さであることが可能になり、特に非伸張性材料で作製される場合、張力によって展開されることも可能になる。縁部材料の量とは、一重スリットパターンを包囲しているが一重スリットパターンを含まない材料の面積である。いくつかの実施形態では、縁部材料量又はダウンウェブ境界は、長軸が、引張軸に平行で、かつ材料と同じ長さであり得る、矩形の幅として定義することができ、いずれのスリットにも重なること、又は接触することなく基材上に設けることができる。いくつかの実施形態では、縁部材料量は、0.010インチ(0.25mm)未満、又は0.001インチ(0.025mm)未満である。いくつかの実施形態では、ダウンウェブ境界の幅は、0.010インチ(0.25mm)未満、又は0.001インチ(0.025mm)未満である。いくつかの実施形態では、縁部材料の量は、基材の厚さの5倍未満である。いくつかの実施形態では、ダウンウェブ境界の幅は、基材の厚さの5倍未満である。
クロスウェブスラブは、長軸が、引張軸に垂直で、かつ材料と同じ長さであり得、幅が有限であり得る、矩形を有する矩形領域として定義することができ、いずれのスリット又は切り込みにも重なること、又は接触することなく基材上に設けることができる。いくつかの実施形態では、任意の幅のクロスウェブスラブが、パターンの一体部分として物品内に既に存在してもよい。いくつかの実施形態では、任意の幅のクロスウェブスラブを、有限の長さの物品の端部に追加して、物品を展開し易くしてもよい。いくつかの実施形態では、任意の幅のクロスウェブスラブを、連続的なパターンの入った物品に断続的に追加してもよい。
いくつかの実施形態では、単一のスリットの終端部間の距離(スリット長とも呼ぶ)は、約0.25インチ(6.4mm)の長さ~約3インチ(76.2mm)の長さ、又は約0.5インチ~約2インチ、又は約1インチ~約1.5インチである。いくつかの実施形態では、単一のスリットの終端部間の距離(スリット長とも呼ぶ)は、基材厚さの50倍、基材厚さの1000倍、又は基材厚さの100~500倍である。いくつかの実施形態では、スリット長は、基材厚さの1000倍未満、900倍未満、800倍未満、700倍未満、600倍未満、500倍未満、400倍未満、300倍未満、200倍未満、又は基材厚さの100倍未満である。いくつかの実施形態では、スリット長は、基材厚さの50倍超、100倍超、200倍超、300倍超、400倍超、500倍超、600倍超、700倍超、800倍超、又は基材厚さの900倍超である。
製造方法。本明細書に記載のスリットパターン及び物品は、いくつかの異なる方法で製造することができる。例えば、スリットパターンは、押出成形、成形、レーザー切断、ウォータージェット加工、機械加工、ステレオリソグラフィもしくは他の3D印刷技術、レーザーアブレーション、フォトリソグラフィ、化学エッチング、回転ダイカット、スタンピング、他の適切なネガティブもしくはポジティブ加工技術、又はそれらの組み合わせによって形成することができる。具体的には、図20を参照すると、紙又は他のシート材料30を、回転ダイ20及びアンビル10からなるニップ内に供給することができる。この例では、材料30は、中心コアを含んでも含まなくてもよい中心軸の周りに材料が巻かれたロール構成で保管される。回転ダイ20は、その上に、シート材料30に切り込むことが望ましいスリットパターンに対応する切り込み面22を有する。ダイ20は、所望の位置で材料30を貫通するように切り込んで、本明細書に記載のスリットパターンを形成する。同じプロセスを、平坦なダイ及び平坦なアンビルを用いて使用することができる。
使用方法。本開示の物品及び材料は、様々な方法で使用することができる。一実施形態では、二次元シート、材料、又は物品は、引張軸に沿って張力が加えられ、これにより、スリットが、本明細書に記載の開口部及び/又はフラップを形成する、及び/又は動きをもたらす。いくつかの実施形態では、張力は、手又は機械によって加えられる。
用途。本開示は、始めは平坦なシートだが、力/張力が加えられると三次元構造に展開する物品について説明する。いくつかの実施形態では、このような構造は、エネルギー吸収構造を形成する。本明細書に記載のパターン、物品、及び構造は、多数の可能な用途を有し、それらのうちの少なくともいくつかは本明細書に記載されている。
1つの例示的な用途は、輸送又は保管のために物体を保護することである。上記のように、既存の発送資材には、様々な欠点があり、例えば、使用前の保管時にスペースを占有し過ぎる(例えば、気泡ラップ、パッキングピーナッツ)ため、輸送コストが高くなる;製造するのに特別な機器を必要とする(例えば、膨張式エアバッグ);常に効果的であるとは限らない(例えば、しわ紙);及び/又は、広くリサイクル可能ではない(例えば、気泡ラップ、パッキングピーナッツ、膨脹式エアバッグ)ことが挙げられる。本明細書に記載の張力作動式拡張フィルム、シート、及び物品は、上記のいずれの欠点もなく、輸送中に物品を保護するために使用することができる。持続可能な材料から製造される場合、本明細書に記載の物品は、効果的かつ持続可能である。本明細書に記載される物品は、製造、発送、販売、及び保管時には平坦であり、ユーザが張力/力で作動させたときにのみ三次元になるため、これらの物品は、保管スペースを最大限に活用し、発送/搬送/包装コストを最小限に抑える上で、より効果的かつ効率的である。小売業者及びユーザは、比較的小さいスペースを使用して、元のサイズの10倍、20倍、30倍、又は40倍以上に拡張する製品を収容することができる。更に、本明細書に記載される物品は、使用が、簡単かつ非常に容易である。ユーザは、単にロールから製品を引き出す、又は製品の平坦なシートを取り出し、引張軸に沿って物品全体に張力を加えて(これは手又は機械で行うことができる)から、発送対象品の周りに製品を巻き付ける。多くの実施形態では、相互連結特徴部により、製品はそれ自体の別の層と相互連結することが可能になるため、テープは必要ない。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のスリットパターンは、既存の提供物に勝る利点をもたらす包装材料及び/又は緩衝フィルムを作り出す。例えば、いくつかの実施形態では、本開示の包装材料及び/又は緩衝フィルムは、強化された緩衝能力又は製品保護を提供する。いくつかの実施形態では、本開示の包装材料及び/又は緩衝フィルムは、既存の提供物と比較して同様の又は強化された緩衝能力又は製品保護をもたらすが、既存の提供物よりも、再生利用可能である、及び/又はより持続可能である、もしくは環境に優しい。いくつかの実施形態では、本開示の包装材料及び/又は緩衝フィルムは、既存の提供物と比較して同様の又は強化された緩衝能力又は製品保護をもたらすが、拡張して、発送対象品の周りに巻き付けることができる。張力が加えられると形状を保持する構造が好まれる場合があるが、それは、多くの用途で、材料を所定の位置に保持するためのテープの必要性を排除することができるためである。
本文書において、用語「a」又は「an」は、特許文書において一般的であるように、任意の他の例、あるいは「少なくとも1つの(at least one)」又は「1つ以上の(one or more)」の使用と無関係に、1つ又は1つ以上を含むように用いられる。本文書において、用語「又は」は、非排他的な「又は」を指し、そのため、「A又はB」は、別途指示のない限り、「Aであるが、Bでない」、「Bであるが、Aでない」、及び「A及びB」を含む。本文書において、「含む(including)」及び「そこで(in which)」という用語は、対応する用語「備える/含む(comprising)」及び「そこで(wherein)」の平易な英語の同義語として使用される。また、添付の請求項において、用語「~を含む(including)」及び「~を備える(comprising)」はオープンエンドなものである。すなわち、請求項においてこのような用語の後に列挙された要素に加えて別の要素を含むシステム、装置、物品、組成物、調合物、又はプロセスは、依然として、その請求項の範囲内に含まれるとみなされる。更に、添付の請求項において、「第1の(first)」、「第2の(second)」、及び「第3の(third)」などの用語は、単に標示として使用され、それらの対象に数値的要件を課すことを意図していない。
上記の説明は例示であることが意図されており、限定的であるとは意図されていない。例えば、上述の実施形態(又はそれらの1つ以上の態様)は、互いに組み合わせて用いることができる。読者が技術的開示の本質を迅速に把握することを可能にするべく、米国特許法施行規則第1.72条(b)項に従うために要約書が提供されている。要約書は、請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するために用いられることはないという了解の下で提示される。また、上述の発明を実施するための形態では、本開示を合理化するために様々な特徴が1つにまとめられている場合がある。これは、クレームされていない開示された特徴がいずれかの請求項に必須であることを意図するものと解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴に存し得る。それゆえ、添付の請求項は本明細書において実施例又は実施形態として発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態として自立し、係る諸実施形態は様々な組み合わせ又は順列で互いに組み合わせることができることが企図されている。本明細書に図示又は記載される実施形態のいずれも、本明細書に図示又は記載される他の実施形態と組み合わせることができ、これは、本明細書に図示又は記載される任意の具体的な特徴、形状、構造、又は概念が、本明細書に図示又は記載される他の具体的な特徴、形状、構造、又は概念のいずれかと組み合わせることができることを含む。本発明の範囲は、添付の請求項を、係る請求項が主張する権利がある均等物の全範囲と併せて参照して決定することができる。
端点による値範囲の記載は全て、その範囲内に含まれる全ての数を含むよう意図される(すなわち、1~10の範囲には、例えば、1、1.5、3.33、及び10が含まれる)。
詳細な説明及び特許請求の範囲における、第1、第2、第3などの用語は、類似の要素同士を区別するために使用されるものであり、必ずしも順序又は時系列を説明するものとは限らない。そのように使用される用語は適切な状況下では互換的であること、及び本明細書に記載の本発明の実施形態は本明細書に記載又は例示したもの以外の順序で機能できるということを理解されたい。
更に、詳細な説明及び特許請求の範囲における、上部、底部、上、下などの用語は、説明の目的で使用されるものであり、必ずしも相対的な位置を説明するものとは限らない。そのように使用される用語は適切な状況下では互換的であること、及び本明細書に記載の本発明の実施形態は本明細書に記載又は例示したもの以外の向きで機能できるということを理解されたい。
当業者であれば、上述の実施形態及び実施態様の詳細には、それらの基礎をなす原理を逸脱することなく多くの変更が行われ得ることを理解するであろう。更に、本開示の趣旨及び範囲から逸脱しない、本開示に対する様々な改変及び変形が、当業者にとっては明らかであろう。したがって、本出願の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ決定されるべきである。
Claims (41)
- 拡張材料であって、
マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料であって、前記複数のスリットが複数行に並べられている、材料を含み、各スリットが、
第1の終端部及び第2の終端部を含み、
仮想直線が、1行内にある前記複数のスリットの各々の前記第1の終端部と前記第2の終端部とを接続しており、1行のスリットについての前記仮想直線が、全て互いに同一直線上にあるが、前記スリットの各々の前記終端部間にある領域とは、同一線上にない、
拡張材料。 - プレテンション平面を画定しているプレテンション状態を有する拡張材料であって、
マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料であって、前記複数のスリットが複数行に並べられている、材料を含み、前記材料が、引張軸を画定しており、
前記材料が、プレテンション形態では実質的に平面状であるが、前記引張軸に沿って張力が加えられると、前記マルチスリットパターンによって、前記材料の少なくとも一部分が前記プレテンション平面から45度以上回転することを可能にする、
拡張材料。 - 拡張材料であって、
マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料であって、前記複数のスリットが複数行に並べられている、材料を含み、各スリットが、第1の終端部及び第2の終端部を含み、
前記スリットが、前記第1の終端部及び前記第2の終端部のうちの少なくとも1つに向かって曲線を形成している、
拡張材料。 - 拡張材料であって、
マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料であって、前記複数のスリットが複数行に並べられている、材料を含み、
前記複数のスリットの各スリットが、2つ以上の極値を含む、
拡張材料。 - 張力作動式拡張シートであって、
紙を含み、前記紙が、マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを有し、前記複数のスリットが複数行に並べられている、
張力作動式拡張シート。 - 拡張材料であって、
マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料であって、前記複数のスリットが複数行に並べられている、材料を含み、
各スリットが、フック、ループ、正弦波、方形波、又は三角波のうちの少なくとも1つを含む、
拡張材料。 - 拡張材料であって、
マルチスリットパターンを形成している複数のスリットを含む材料であって、前記複数のスリットが複数行に並べられている、材料を含み、
前記スリットパターンが、前記材料の縁部のうちの1つ以上を通って延びている、
拡張材料。 - 前記材料が、紙、段ボール紙、プラスチック、弾性材料、非弾性材料、ポリエステル、アクリル、ポリスルホン、熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマー、生分解性ポリマー、織布材料、不織布材料、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~4及び請求項6~7のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記材料が、非伸張性であり、紙、ポリエステル、及びアクリルのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~4及び請求項6~7のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記材料が、紙であり、厚さが、約0.003インチ(0.076mm)~約0.010インチ(0.25mm)である、請求項1~7のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記材料が、プラスチックであり、厚さが、約0.005インチ(0.13mm)~約0.125インチ(3.2mm)である、請求項1~7のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記材料が、本明細書に記載の相互連結試験に合格している、請求項1~11のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記スリットのそれぞれが、前記引張軸に対して略垂直なスリット長を有する、請求項1~12のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記スリットが、半円形、U字形、V字形、凹状、凸状、湾曲状、直線状、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであるスリット形状を有する、請求項1~13のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記複数のスリットが、スリットの複数の行に並べられており、
スリットの第1の行内にあるスリットは、スリットの隣接する行内のスリットから、スリットの前記第1の行内にある各スリットの横方向の長さの75%以下だけオフセットされている、請求項1~14のいずれか一項に記載の拡張材料。 - 前記スリットのそれぞれが、スリット形状及びスリット向きを有し、前記スリット形状、前記スリット向き、又は前記スリット形状及び前記スリット向きの両方が、1行のスリット内で異なっている、請求項1~15のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記スリットのそれぞれが、スリット形状及びスリット向きを有し、前記スリット形状、前記スリット向き、又は前記スリット形状及び前記スリット向きの両方が、隣接する行で異なっている、請求項1~16のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記材料が、約0.001インチ(0.025mm)~約5インチ(127mm)の厚さを有する、請求項1~9及び請求項12~17のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記スリットパターンが、前記材料の前記縁部のうちの1つ以上を通って延びている、請求項1~18のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記複数のスリットの各スリットが、スリット長を有し、前記複数のスリットの第1のスリットグループのスリットが、前記複数のスリットの第2のスリットグループのスリットの前記スリット長とは異なるスリット長を有する、請求項1~19のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記複数のスリットの前記各スリットが、約0.25インチ(6.4mm)~約3インチ(76.2mm)のスリット長を有する、請求項1~20のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記複数のスリットの各スリットが、スリット長を有し、前記材料が、材料厚さを有し、スリット長の材料厚さに対する比が、約50~約1000である、請求項1~21のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記スリットの少なくとも一部分が、前記第1の終端部と前記第2の終端部とを接続している仮想直線を通っている、請求項1~22のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記マルチスリットが、二重スリット、三重スリット、又は四重スリットのうちの少なくとも1つである、請求項1~23のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記材料が、プレテンション形態では実質的に平面状であるが、前記引張軸に沿って張力が加えられると、前記マルチスリットパターンによって、前記材料の少なくとも一部分が、前記プレテンション形態の平面から60度以上回転することを可能にする、請求項1~24のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 前記材料が、プレテンション形態では実質的に平面状であるが、前記引張軸に沿って張力が加えられると、前記マルチスリットパターンによって、前記材料の少なくとも一部分が、前記プレテンション形態の平面から90度以上回転することを可能にする、請求項1~25のいずれか一項に記載の拡張材料。
- 請求項1~26のいずれか一項に記載のマルチスリットパターンを形成することができるダイ。
- 請求項1~26のいずれか一項に記載の拡張材料のうちのいずれかで形成された包装材料。
- 前記拡張材料が、ロール構成で保存されている、請求項28に記載の包装材料。
- 前記拡張材料が、1つ以上の個々のシートである、請求項28に記載の包装材料。
- エンベロープであって、前記エンベロープ内に配置された前記拡張材料を有する、エンベロープを更に備える、請求項30に記載の包装材料。
- 請求項1~26のいずれか一項に記載の拡張材料のうちのいずれかの製造方法であって、
押出成形、成形、レーザー切断、ウォータージェット加工、機械加工、ステレオリソグラフィ、レーザーアブレーション、フォトリソグラフィ、化学エッチング、回転ダイカット、スタンピング、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つによって、前記材料に前記マルチスリットパターンを形成することを含む、
製造方法。 - 請求項1~26のいずれか一項に記載の拡張材料のうちのいずれかの使用方法であって、引張軸に沿って前記拡張材料に張力を加えることにより、前記材料を拡張させることを含む、使用方法。
- 前記張力を加えることにより、(1)前記スリットが開口部を形成する、及び(2)前記スリットに隣接する前記材料が波形を形成する、のうちの1つ以上となる、請求項33に記載の方法。
- 前記張力が、手又は機械によって加えられる、請求項33又は34に記載の方法。
- 前記引張軸に沿って前記拡張材料に張力を加えることにより、前記材料を二次元構造から三次元構造に変化させる、請求項33~35のいずれか一項に記載の方法。
- 前記引張軸に沿って張力がかけられると、(1)前記拡張材料の前記スリットの前記終端部同士が、互いに向かって引き寄せられることにより、前記拡張材料のビームを、プレテンション状態にある前記材料の前記平面に対して上向きに波立たせる、及び、(2)前記拡張材料のビームの一部分を、プレテンション状態にある前記材料の前記平面に対して下向きに波立たせ、開口部を形成する、のうちの少なくとも一方となる、請求項33~36のいずれか一項に記載の方法。
- 前記張力を加えることにより、フラップを形成させ、前記フラップが、鱗形状、湾曲状、矩形、先端状、尖端形状、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであるフラップ形状を有する、請求項30又は31に記載の方法。
- 前記上向きの波形及び前記下向きの波形が、1つ以上のループを作り出す、請求項37に記載の方法。
- 品物の周りに前記拡張された材料を巻き付けること、
を更に含む、請求項33~39のいずれか一項に記載の方法。 - 前記拡張された材料が、1つ以上のフラップ、開口部、及び相互連結特徴部を画定しており、前記拡張された材料が、前記品物の周りに巻き付けられて、少なくとも2つの完全な層を形成し、それにより、第1の層の前記フラップ、前記ループ、前記開口部、及び前記相互連結特徴部のうちの少なくとも1つが、第2の層の前記フラップ、前記ループ、前記開口部、及び前記相互連結特徴部のうちの少なくとも1つと相互連結する、請求項40に記載の方法。
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