KR20220116007A - 복합 슬릿을 갖는 장력-활성화 확장성 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로, 복합 슬릿 패턴을 포함하는 장력-활성화 확장성 물품에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 이들 물품은 완충 필름 및/또는 패키징 재료로서 사용된다. 본 발명은 또한 이들 장력-활성화 확장성 물품의 제조 및 사용 방법들에 관한 것이다.

Description

복합 슬릿을 갖는 장력-활성화 확장성 시트

본 발명은 일반적으로, 복합 슬릿(slit) 패턴을 포함하는 장력-활성화 확장성 물품(tension-activated, expanding article)에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 이들 물품은 완충 필름 및/또는 패키징(packaging) 재료로서 사용된다. 본 발명은 또한 이들 장력-활성화 확장성 물품의 제조 및 사용 방법들에 관한 것이다.

2016년에, 소비자들은 상점에서보다 온라인으로 더 많은 제품을 구매하였다. (문헌[Consumers Are Now Doing Most of their Shopping Online, Fortune Magazine, June 8, 2016]). 구체적으로, 소비자들은 그들의 구매 중 51%를 온라인으로 하고 49%를 오프라인 상점에서 하였다. Id. 소비자 거동에서의 이러한 변화의 하나의 결과는 매일 우편 발송 및 배달되는 패키지들의 증가하는 개수이다. 134억개 초과의 패키지가 매년 전세계에서 가정 및 기업으로 배달된다(미국 우정 공사(United States Postal Service)에 의해 약 52억개, 페덱스(Fed Ex)에 의해 약 33억개, 및 UPS에 의해 약 49억개). 비-패키지 우편의 배달은 매년 감소하지만, 패키지 배달은 매년 약 8%의 비율로 성장하고 있다. 이러한 성장은 미국 우정 공사의 업무의 25%가 패키지 배달이 되게 하였다. (문헌[Washington Examiner, "For every Amazon package it delivers, the Postal Service loses $1.46," September 1, 2017]). 아마존(Amazon)은 하루에 약 300만개의 패키지를 배송하고, 알리바바(Alibaba)는 하루에 약 1200만개의 패키지를 배송한다.

기업만이 패키지를 배송하는 것은 아니다. 성장하는 메이커(Maker) 문화는 개인들이 엣시(Etsy)™와 같은 웹사이트를 통해 그들의 핸드메이드 제품을 전세계에 배송할 기회를 생성한다. 또한, 지속가능함(sustainability)에 대한 증가된 관심은 많은 소비자가 중고 제품을 쓰레기 매립지에 버리기보다는 이베이(eBay)™와 같은 사이트에서 중고 제품을 재판매하게 한다. 예를 들어, 2,500만명 초과의 사람들이 이베이™ 상에서 상품들을 판매하고, 17,100만명 초과의 사람들이 이들 상품을 구매한다.

이들 제품을 배송하는 개인 및 기업은 종종 제품들을, 배송될 제품, 완충재 및 공기를 포함하는 배송 용기, 전형적으로 상자(box) 내에서 배송한다. 상자는, 예를 들어, 상자가 직립할 수 있고, 경량이며, 납작하게 보관되고, 재활용가능하며, 상대적으로 저가임을 포함한 많은 이점을 갖는다. 그러나, 상자는 종종 배송되는 아이템의 크기와 일치하지 않는 표준 크기로 제공되어, 사용자는 배송되는 아이템이 너무 큰 상자 내에서 이리저리 부딪쳐 손상되는 것으로부터 보호하고자 상자를 대량의 충전재 또는 완충 재료로 채워야 한다.

패키지 완충 재료는 배송 동안에 아이템을 보호한다. 배송 및 선적/하역 동안의 진동 및 충돌 충격의 영향은 완충 재료에 의해 완화되어 제품 손상의 가능성을 감소시킨다. 완충 재료는 종종 배송 용기의 내부에 배치되는데, 여기서 완충 재료는, 예를 들어, 좌굴 및 변형에 의해, 그리고/또는 진동을 감쇠시키거나 충격 또는 진동을 배송되는 아이템보다는 완충 재료로 전달하는 것에 의해, 에너지를 흡수한다. 다른 경우에, 배송될 아이템을 상자 내에서 움직이지 못하게 하고 이를 제자리에 고정시키는 것과 같은 완충 이외의 기능을 위해 패키징 재료가 또한 사용된다. 대안적으로, 패키징 재료는 또한, 예를 들어 배송될 물품보다 상당히 더 큰 상자가 사용될 때와 같이, 공극을 채우기 위해 사용된다.

일부 예시적인 패키징 재료는 플라스틱 버블 랩(Bubble Wrap)^TM, 버블 필름, 쿠션 랩, 에어 필로우(air pillow), 잘게 썬 종이(shredded paper), 주름 종이(crinkle paper), 대패밥(shredded aspen), 질석(vermiculite), 크래들(cradle), 및 파형(corrugated) 버블 필름을 포함한다. 이들 패키징 재료들 중 많은 것은 재활용가능하지 않다.

하나의 예시적인 패키징 재료가 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 필름(100)은, 일 유형의 단일 슬릿 패턴인 "스킵 슬릿 패턴(skip slit pattern)"으로 종종 지칭되는, 복수의 절결부(cut) 또는 슬릿(110)의 패턴을 포함하는 종이 시트(sheet)로 제조된다. 필름(100)이 장력-활성화될 때(절결부 또는 슬릿(110)에 실질적으로 직각인 장력축(T)을 따라 당겨질 때), 복수의 빔(beam)(130)이 형성된다. 빔(130)은 슬릿들의 인접한 동축 행(row)들 사이의 영역이다. 슬릿(110)들에 의해 형성된 빔(130)들은 집합적으로 어느 정도의 상향 및 하향 이동을 경험한다(예를 들어, 도 1b 및 도 1c 참조). 이러한 상향 및 하향 이동은 도 1a의 2차원 물품(실질적으로 편평한 시트)이 장력-활성화될 때 도 1b 및 도 1d의 3차원 물품이 되게 한다. 이러한 필름이 패키징 재료로서 사용될 때, 3차원 구조물은 2차원의 편평한 구조물과 비교하여 어느 정도의 완충을 제공한다.

필름(100)의 절결부 또는 슬릿 패턴이 도 1a에 도시되어 있으며, 미국 특허 제4,105,724호(탤벗(Talbot)) 및 제5,667,871호(굿리치(Goodrich) 등)에 기술되어 있다. 패턴은 다수의 개별 선형 슬릿(110)의 복수의 실질적으로 평행한 행(112)을 포함한다. 주어진 행(112) 내의 개별 선형 슬릿(110)들의 각각은, 바로 인접하고 실질적으로 평행한 행(112) 내의 개별 선형 슬릿(110)들의 각각과 이상(out of phase)이다. 도 1a 내지 도 1c의 특정 구성에서, 인접한 행(112)들은 수평 간격의 1/2만큼 이상이다. 패턴은 슬릿(110)들과 행(112)들의 어레이를 형성하고, 어레이는 어레이에 걸쳐 규칙적인 반복 패턴을 갖는다. 슬릿(110)들의 바로 인접한 행(112)들 사이에 재료의 빔(130)들이 형성된다.

도 2a는 90° 회전된, 도 1a 내지 도 1c의 필름(100)의 절결부 또는 슬릿 패턴을 도시한다. 각각의 선형 슬릿(110)은 제1 말단 단부(114)와 제2 말단 단부(116) 사이에서 연장되는 길이(L)를 갖는다. 각각의 선형 슬릿(110)은 또한 제1 말단 단부(114)와 제2 말단 단부(116) 사이의 중간에 있는 중간점(118)을 갖는다. 중간점(118)은 도 2a의 슬릿(110)들 중 2개 상에 점으로 도시되어 있다. 평행하고 정렬된 슬릿(110)들의 중간점(118)들은 서로 실질적으로 정렬된다. 다시 말하면, 개별 선형 슬릿(110)의 중간점(118)은 장력축(T)을 따라 바로 인접한 빔(130) 상의 개별 선형 슬릿(110)의 중간점(118)과 실질적으로 정렬된다. 그러한 슬릿(110)들은 바로 인접한 슬릿 행(112)들 내에 있지 않으며; 대신에, 이들은 하나씩 거른 행(112)들 상에 있다. 또한, 개별 슬릿(110)의 중간점(118)은 장력축(T)을 따라 바로 인접한 슬릿 또는 절결부(110)의 말단 단부(114, 116)들 사이에 있다. 슬릿(110)들의 행(112) 내의 2개의 바로 인접한 슬릿(110)들의 중심 사이의 거리는 횡방향 간격(H)으로서 식별된다. 빔(130)의 두께 또는 인접한 선형 슬릿(110)들의 2개의 인접한 행(112) 사이의 거리는 축방향 간격(V)으로서 식별된다.

보다 구체적으로, 도 2a의 실시예에서, 슬릿(110A)의 중간점(118A)은 슬릿(110B)의 중간점(118B)과 축방향으로 정렬되는데, 이는 중간점(118A, 118B)들이 축방향으로 연장되는 축을 따라 정렬됨을 의미한다. 슬릿(110B)은 슬릿(110A)이 놓인 빔(130A)에 바로 인접한 빔(130B) 상에 있다. 또한, 슬릿(110A)의 중간점(118A)은 슬릿(110C)의 말단 단부(114C)와 슬릿(110D)의 말단 단부(116D) 사이에 있다. 슬릿(110C, 110D)들은 축방향으로 슬릿(110A)에 바로 인접한다. 도 2a는 또한 횡방향으로 인접한 중간점(118)들 사이의 횡방향 피치(pitch)(H), 축방향 피치 또는 빔(130) 높이, 슬릿 길이(L), 및 장력축(T)(장력축을 따라 장력이 제공되어 빔(130)들의 상향 및 하향 이동을 야기할 수 있음)을 도시한다.

도 2b는 도 2a의 슬릿 패턴을 포함하는 물품이 장력축(T)을 따라 장력에 의해 전개될 때 형성되는 주 장력선(primary tension line)(예컨대, 최고 인장 응력 경로에 근사한 선)들을 도시한다. 도 2b는 최대 인장 응력이 발생할 곳인 주 장력선(140)들을 점선들로 도시한다. 장력선은 장력이 장력축을 따라 재료에 인가될 때 최대 하중을 전달하는, 재료를 통한 가상 경로이다. 장력이 장력축(T)을 따라 인가될 때, 주 장력선(140)들은 인가된 장력축과의 정렬 상태로 더 가깝게 이동하여, 패턴이 형성되어 있는 재료 또는 시트가 왜곡되게 한다. 단일 슬릿 패턴들이 전개될 때, 주 장력선(140)들을 따른 장력의 활성화는 패턴의 실질적으로 모든 영역이 어느 정도의 장력 또는 압축력(인장 응력 또는 압축 응력)을 겪게 하고 이어서 본래의 2차원 필름의 평면 밖으로 좌굴 및 굴곡되게 한다. 일부 실시예에서, 필름이 완전히 전개되고/되거나 장력이 원하는 정도로 인가될 때, 시트의 본래 평면에 평행하게 유지되는 영역이 필름에 실질적으로 존재하지 않는다.

본 발명의 발명자들은 신규한 복합 슬릿 패턴들을 발명하였다. 이들 복합 슬릿 패턴은 장력-활성화 확장성 물품들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이 물품들은 배송 및 패키징 응용들에 사용될 수 있다. 그러나, 이 물품들 및 패턴들은 또한 다양한 다른 용도 또는 응용을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 단지 하나의 예시적인 용도 또는 응용인 배송 또는 패키징 재료 응용들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

일부 실시예는 복수의 복합 슬릿들을 포함하는 재료를 포함하는 확장성 재료에 관한 것이다.

일부 실시예에서, 재료는 사전 인장된(pretensioned) 형태에서 실질적으로 평면이지만, 장력축을 따라 장력이 인가될 때 재료의 적어도 일부분들이 사전 인장된 형태의 평면으로부터 90도 이상 회전된다. 일부 실시예에서, 복합 슬릿들은 2개 초과의 말단 단부들을 포함하고, 말단 단부들 중 적어도 하나는 만곡된다. 일부 실시예에서, 복합 슬릿들 중 적어도 일부는 후크(hook), 루프(loop), 사인파, 구형파(square-wave), 삼각파, 십자 슬릿, 또는 다른 유사한 특징부 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 슬릿 패턴은 재료의 에지들 중 하나 이상까지 실질적으로 연장된다. 일부 실시예에서, 재료는 종이, 골판지, 직조 또는 부직 재료, 플라스틱, 탄성 재료, 비탄성 재료, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리설폰, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 생분해성 중합체, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 재료는 종이이고, 두께가 약 0.003 인치(0.076 mm) 내지 약 0.010 인치(0.25 mm)이다. 일부 실시예에서, 재료는 플라스틱이고, 두께가 약 0.005 인치(0.13 mm) 내지 약 0.125 인치(3.2 mm)이다. 일부 실시예에서, 재료는 본 명세서에 기술된 상호 로킹 시험(interlocking test)을 통과한다. 일부 실시예에서, 슬릿들은 장력축에 대체로 직각이다. 일부 실시예에서, 복수의 슬릿들에서의 슬릿들은 인접한 행들 내에서 서로로부터 슬릿의 횡방향 길이의 75% 이하만큼 오프셋된다. 일부 실시예에서, 슬릿들은 슬릿 형상 및 슬릿 배향을 가지며, 슬릿 형상 및/또는 배향은 슬릿들의 행 내에서 변한다. 일부 실시예에서, 슬릿들은 슬릿 형상 및 슬릿 배향을 가지며, 슬릿 형상 및/또는 배향은 인접한 행들 내에서 변한다. 일부 실시예에서, 재료는 약 0.001 인치(0.025 mm) 내지 약 5 인치(127 mm)의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복수의 슬릿들 내에서의 각각의 슬릿은 약 0.25 인치 내지 약 3 인치인 슬릿 길이를 갖는다. 일부 실시예에서, 복수의 슬릿들 내에서의 각각의 슬릿은 슬릿 길이를 갖고, 재료는 재료 두께를 가지며, 슬릿 길이 대 재료 두께의 비가 약 50 내지 약 1000이다.

일부 실시예는 본 명세서에 기술된 복합 패턴들 중 임의의 것을 형성할 수 있는 다이(die)에 관한 것이다.

일부 실시예는 본 명세서에 기술된 확장성 재료들 중 임의의 것으로 형성된 패키징 재료에 관한 것이다.

일부 실시예는 본 명세서에 기술된 확장성 재료들 중 임의의 것을 제조하는 방법으로서, 압출, 성형(molding), 레이저 절삭, 워터 제팅(water jetting), 기계가공, 스테레오리소그래피(stereolithography) 또는 다른 3D 인쇄 기법들, 레이저 융삭(ablation), 포토리소그래피(photolithography), 화학 에칭, 회전식 다이 커팅(rotary die cutting), 스탬핑, 다른 적합한 네가티브 또는 포지티브 가공 기법들, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나에 의해 상기 재료에 복합 슬릿 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다.

일부 실시예는 본 명세서에 기술된 확장성 재료들 중 임의의 것을 사용하는 방법으로서, 장력축을 따라 확장성 재료에 장력을 인가하여 재료가 확장되게 하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 장력의 인가는 (1) 슬릿들 중 하나 이상이 개구들을 형성하게 하고/하거나 (2) 슬릿들에 인접한 재료가 기복(undulation)들을 형성하게 한다. 일부 실시예에서, 장력은 손으로 또는 기계로 인가된다. 일부 실시예에서, 장력축을 따라 확장성 재료에 장력을 인가하는 단계는 재료가 2차원 구조물로부터 3차원 구조물로 변화하게 한다.

본 발명은 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시예에 대한 하기의 상세한 설명을 고려하여 더욱 완전하게 이해될 수 있다.
도 1a는 예시적인 단일 슬릿 패턴의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 패키징 재료를 형성하는 데 사용되는 슬릿 패턴의 평면도이다.
도 1c는 도 1b의 도면의 일부분의 확대도이다.
도 2a는 90도 회전된, 도 1a 및 도 1b의 패키징 재료를 형성하는 데 사용되는 슬릿 패턴의 평면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 슬릿 패턴의 주 장력선들을 도시한다.
도 3a는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 3b는 장력에 노출될 때 도 3a의 복합 슬릿 패턴에서의 주 장력선들을 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 재료가 장력에 노출될 때의, 도 3a의 슬릿 패턴이 형성되어 있는 재료의 이동을 도시하는 개략 평면도이다.
도 4d는 재료가 장력에 노출될 때의, 도 3a의 슬릿 패턴이 형성되어 있는 재료의 일부분의 개략 사시 측면도이다.
도 4e는 재료가 장력에 노출될 때의, 도 3a의 슬릿 패턴이 형성되어 있는 재료의 개략 사시 측면도이다.
도 4f 내지 도 4i는 재료가 장력에 노출될 때의, 도 3a의 슬릿 패턴이 형성되어 있는 재료를 보여주는 이미지들이다. 도 4f는 사진으로부터의 거의 측면도이고, 도 4g는 사진으로부터의 평면도이며, 도 4h는 거의 사시도 사진이고, 도 4i는 사진으로부터의 평면도이다.
도 5a는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 5b 내지 도 5d는 거의 측면도, 사시도, 및 거의 평면도로부터 각각 보여지는, 재료 내로 절삭되고 장력축을 따라 전개된 도 5a의 패턴을 보여주는, 사진들로부터 생성된 선도들이다.
도 6은 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 7은 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 8은 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 9는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 10a는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 10b 내지 도 10e는 사시도, 거의 측면도, 사시도, 거의 평면도 및 평면도로부터 각각 보여지는, 재료 내로 절삭되고 장력축을 따라 전개된 도 10a의 패턴을 보여주는, 사진들로부터 생성된 선도들이다.
도 11은 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 12는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 13은 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 14는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 15는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 16은 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 17a는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 17b 내지 도 17d는 거의 평면도, 평면도, 및 거의 측면도로부터 각각 보여지는, 재료 내로 절삭되고 장력축을 따라 전개된 도 17a의 패턴을 보여주는, 사진들로부터 생성된 선도들이다.
도 18a는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 18b와 도 18c 및 도 18d 및 도 18e는, 사시도, 장력축과 정렬된 횡방향으로부터 대략 45도의 도면, 거의 평면도, 및 거의 측면도로부터 각각 보여지는, 재료 내로 절삭되고 장력축을 따라 전개된 도 18a의 패턴을 보여주는, 사진들로부터의 선도들 및 사진들이다.
도 19는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 20은 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.
도 21a 및 도 21b는 예시적인 복합 슬릿 패턴의 각각 개략 평면도 및 개략 반측면도(three-quarter view)이다.
도 21c 내지 도 21e는 재료가 장력에 노출될 때의, 도 21a 및 도 21b의 슬릿 패턴이 형성되어 있는 재료의 일부분의 각각 반측면도, 정면도, 측면도, 및 평면도이다.
도 22는 본 명세서에 개시된 기술과 일치하는 재료를 제조하기 위한 예시적인 시스템이다.

본 발명의 다양한 실시예는 복합 슬릿 패턴들, 및 복합 슬릿 패턴들을 포함하는 물품들에 관한 것이다. "슬릿"은 본 명세서에서, 적어도 2개의 말단 단부를 갖는, 직선형 또는 곡선형일 수 있는 적어도 하나의 선을 형성하는, 물품을 통한 좁은 절결부로서 정의된다. 본 명세서에 기술된 슬릿들은 개별 슬릿들이 다른 슬릿들을 가로지르지 않음을 의미한다. 슬릿은 일반적으로 절제부(cut-out)가 아닌데, 여기서 "절제부"는 슬릿이 자체로 가로지를 때 시트로부터 제거되는 시트의 표면 영역으로서 정의된다. 그러나, 실제로, 많은 형성(forming) 기법은 본 출원의 목적을 위해 "절제부"로 간주되지 않는 시트의 일부 표면 영역의 제거를 초래한다. 특히, 많은 절삭 기술은 "커프(kerf)", 또는 약간의 물리적 폭을 갖는 절결부를 생성한다. 예를 들어, 레이저 커터는 슬릿을 생성하기 위해 시트의 일부 표면 영역을 융삭할(ablate) 것이고, 라우터(router)는 슬릿을 생성하기 위해 재료의 일부 표면 영역을 잘라내며(cut away), 심지어 크러시 커팅(crush cutting)은 재료의 표면 영역에 걸쳐 물리적 간극을 형성하는 일부 변형을 재료의 에지 상에 생성한다. 또한, 성형(molding) 기법은 슬릿의 대향 면들 사이에 재료를 필요로 하여, 슬릿에서 간극 또는 커프를 생성한다. 다양한 실시예에서, 슬릿의 간극 또는 커프는 재료의 두께 이하일 것이다. 예를 들어, 0.007" 두께의 종이에 절삭된 슬릿 패턴은 대략 0.007" 이하인 간극을 갖는 슬릿들을 가질 수 있다. 그러나, 슬릿의 폭이 재료의 두께보다 수 배 더 큰 비율까지 증가될 수 있고, 본 명세서에 개시된 기술과 일치될 수 있는 것으로 이해된다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "단일 슬릿 패턴"은 시트를 횡방향으로 가로질러 각각 연장되는 개별 행들을 형성하는 개별 슬릿들의 패턴을 지칭하는데, 여기서 행들은 시트의 축방향 길이를 따라 개별 행들의 반복 패턴을 형성하고, 각각의 행 내의 슬릿들의 패턴은 바로 인접한 행들 내의 슬릿들의 패턴과 상이하다. 예를 들어, 하나의 행 내의 슬릿들은 바로 인접한 행들 내의 슬릿들과 축방향으로 오프셋되거나 이상일 수 있다.

용어 "다중-슬릿 패턴"은 본 명세서에서 시트의 횡방향(y)을 가로질러 제1 세트의 인접한 행들을 형성하는 개별 슬릿들의 패턴으로서 정의되는데, 여기서 제1 세트의 인접한 행들 내의 개별 슬릿들은 횡방향(y)으로 정렬된다. 다중-슬릿 패턴에서, 제1 세트의 인접한 행들은 시트의 축방향 길이를 따라 적어도 제2 행과 함께 반복 패턴을 형성하는데, 여기서 제1 세트의 인접한 동일한 행들은 횡방향(y)으로 제2 행 내의 슬릿들로부터 오프셋된다. 용어 "다중-슬릿 패턴"은 이중 슬릿 패턴, 삼중 슬릿 패턴, 사중 슬릿 패턴 등을 포함한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "복합 슬릿"은, 정확히 2개의 말단 단부를 갖는 슬릿으로서 본 명세서에서 정의된 "단순 슬릿"과 구별되는, 2개 초과의 말단 단부를 갖는 슬릿을 지칭한다. 복합 슬릿은 적어도 하나의 세그먼트 교차점을 갖는 적어도 2개의 슬릿 세그먼트를 갖는다. 이와 같이, "복합 슬릿 패턴"은 적어도 일부가 복합 슬릿인 복수의 개별 슬릿을 포함하는 패턴이다. 일부 실시예에서, 패턴은 서로로부터 위상-오프셋된 슬릿들의 복수의 행을 포함한다. 일부 실시예에서, 슬릿들은 장력축(T)에 실질적으로 직각이다.

복합 슬릿 패턴은 장력축을 따라 장력에 노출될 때 단일 슬릿 패턴보다 상당히 더 많은 평면 이탈 회전(out of plane rotation)을 생성하도록 구성될 수 있다. 재료의 이러한 평면 이탈 회전은 많은 응용을 위해 큰 값을 갖는다. 예를 들어, 회전된 영역들은, 재료의 일부분들이 서로 인접하게 배치되거나 함께 휘감길 때, 평면 이탈 재료의 다른 영역들과 상호 로킹할 수 있는 평면 이탈 재료를 생성한다. 이와 같이, 복합 슬릿 패턴들은 본질적으로 상호 로킹하고/하거나, 상호 로킹 특징부들을 포함한다. 일단 장력-활성화되면, 이들 특징부 및 패턴은 상호 로킹하여 재료를 실질적으로 제자리에 유지한다.

재료가 상호 로킹하고 있는지 여부는 하기의 시험 방법에 의해 결정될 수 있다. 36 인치(0.91 m) 길이 및 7.5 인치(19 cm) 폭의 샘플을 얻었다. 샘플을 인열 없이 완전히 전개시켰고, 이어서 매끄러운 PVC 파이프(예를 들어, 3.15 인치(8 cm)의 외경(OD) 및 23 인치(58.4 cm)의 길이를 갖는 것)에 바로 인접하게 배치하여, 샘플이 롤링 동안 완전히 전개된 상태로 유지되는 것을 보장하였다. 각각의 연이은 층이 이전 층 바로 위에 배치되는 것과 샘플이 파이프의 (길이를 따른) 중심에 배치되는 것을 보장하면서 샘플을 파이프 위에 감았다. 이는 파이프 둘레에 최소 2개의 완전한 랩(warp)을 제공할 것이다. 모든 샘플을 파이프 둘레에 감았을 때, 샘플을 해제시켰고, 샘플이 펼쳐졌는지/풀렸는지 여부를 관찰하였다. 샘플이 1분 대기 후에 펼쳐지지/풀리지 않았다면, 샘플을 파이프로부터 테이블 상부와 같은 매끄러운 표면 상으로 활주시켰다. 이어서, 샘플을 후단 에지에 의해 들어올려, 샘플이 감김해제되었는지/풀렸는지 또는 그의 형상을 유지하였는지 여부를 확인하였다.

샘플이 방출되고 1분 이내에, 샘플을 파이프로부터 활주시키는 동안에, 또는 후단 에지에 의해 들어올린 때 샘플이 펴진다면/풀린다면, 샘플을 "상호 로킹하지 않음"으로 간주하였다. 샘플을 파이프로부터 활주시키는 동안 및 그 후에 그리고 후단 에지에 의해 들어올린 때 샘플이 그의 관형 형상을 유지하였다면, 샘플을 "상호 로킹함"으로 간주하였다. 이 시험을 각각의 샘플에 대해 10회 반복하였다.

평면 이탈 회전은 또한 매우 강성인 구조물을 생성하여서, 구조물은 상당한 힘에 저항할 수 있다. 구조물은 상당한 소성 변형 없이 스프링-유사 방식으로 에너지를 흡수할 수 있고, 또한 좌굴되어 소성 변형에 의해 에너지를 흡수할 수 있다. 복합 슬릿 패턴들이 (예를 들어, 종이와 같은) 2차원 물품 내로 절삭되고 장력이 장력축(T)을 따라 물품에 인가될 때, 2차원 물품의 일부분들이 회전하여 z-축(2차원 물품의 본래 평면에 수직인 축)으로 이동하여, 3차원 물품을 형성한다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 기술된 슬릿 형상은, 도 1a 내지 도 2b의 선행 기술의 슬릿 형상 및/또는 배향과 비교하여, 재료 또는 물품의 특유한 평면 이탈 움직임을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 복합 슬릿 패턴이 형성되는 재료는 실질적으로 비-확장성이다. 일부 실시예에서, 복합 슬릿 패턴은 내내 이어지고, 멈춤 또는 변화 없이 재료의 적어도 하나의 에지에 의해 끝이 잘린다. 생성된 재료 및/또는 물품은 매우 다양한 이점을 제공한다.

도 3a는 예시적인 복합 슬릿 패턴(300)의 개략 평면도이다. 복합 슬릿 패턴은 단일-슬릿 패턴 또는 다중-슬릿 패턴과 일치할 수 있다. 이러한 예에서, 패턴(300)은 슬릿들의 행(312)들 내에서 복수의 슬릿(310)을 포함한다. 각각의 슬릿(310)은 제1 축방향 부분(321), 제1 축방향 부분(321)으로부터 이격되고 이에 대체로 평행한 제2 축방향 부분(323), 및 제1 및 제2 축방향 부분(321, 323)들을 연결하는 대체로 횡방향인 부분(325)을 포함한다. 각각의 슬릿(310)은 4개의 말단 단부, 즉 제1 말단 단부(314), 제2 말단 단부(315), 제3 말단 단부(316), 및 제4 말단 단부(317)를 포함한다. 각각의 슬릿(310)은 중간점(318)을 갖는다.

제1 말단 단부(314) 및 제2 말단 단부(315)는 슬릿(310)의 제1 축방향 부분(321)의 반대편의 말단 단부들이다. 제3 말단 단부(316) 및 제4 말단 단부(317)는 슬릿(310)의 제2 축방향 부분(323)의 반대편의 말단 단부들이다. 제1 말단 단부(314)는 (본 예에서의 제1 축방향 부분(321)에 평행한) 축방향(x)으로 축을 따라 제3 말단 단부(316)와 정렬되고, 제3 말단 단부(316)는 (본 예에서의 제2 축방향 부분(323)에 평행한) 축방향으로 축을 따라 제4 말단(317)과 정렬된다. 제1 말단 단부(314)는 횡방향(y)으로 축(i1)을 따라 제3 말단 단부(316)와 정렬되고, 제2 말단 단부(315)는 횡방향으로 축(i2)을 따라 제4 말단(317)과 정렬된다. 행(312a, 312b) 내의 바로 인접한 슬릿(310)들 사이의 공간은 축방향 빔(320)으로 지칭될 수 있다. 장력에 노출될 때, 행(312a, 312b) 내의 인접한 슬릿(310)들 사이의 축방향 빔(320)은 비-회전 빔(320)(도 3c 내지 도 3e 및 도 3g에서 볼 수 있음)이 된다. 비-회전 빔(320)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(325)들에 의해 경계지어지는 공간은 절첩 벽 영역(330a, 330b)들을 한정한다.

절첩 벽 영역(330a, 330b)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(331, 333)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(331)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(310)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(325) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(310)들 상의 인접한 축방향 부분(321, 323)들에 의해 경계가 이루어진다. 축방향 빔(320)은 단일 행(312a, 312b) 내의 인접한 슬릿(310)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(321, 323)들 사이에 있다. 빔(320) 및 대체로 횡방향인 부분(325)에 의해 축방향으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(331)에 의해, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(321, 323)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향으로 경계가 이루어지는 절첩 벽 영역(330a, 330b) 내의 잔류 재료인 영역(333)이 빔(320)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(310)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

도 3a의 실시예에서, 장력축(T)은 축방향(x)에 대해 실질적으로 평행하고 횡방향(y)에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 슬릿(310)들의 행(312a, 312b)들의 방향에 대체로 직각이다. "대체로 직각"은 본 명세서에서 5도 오차 범위 내의 또는 3도 오차범위 내의 각도들을 포함하는 것으로서 정의된다. 장력축(T)은 패턴(300)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

본 예에서, 다른 예와 달리, 횡방향(y)으로 재료 시트의 폭을 가로질러 연장되는 횡방향 빔이 없다 오히려, 본 예에서, 재료(300) 시트의 축방향 길이를 따라 교번하는, 재료(300)의 횡방향 폭에 걸쳐 한정된 절첩 벽 영역(330a, 330b)들이 있다. 일부 다른 예와 유사하게, 본 예에서, 재료 시트 내의 슬릿들의 패턴은 재료(300) 시트의 축방향 길이를 따라 교번하는 제1 행(312a) 및 제2 행(312b)을 한정한다. 재료 시트 내의 복수의 슬릿(310)은 빔들의 열(column)들 및 빔들의 행들을 한정하는데, 여기서, 축방향 빔(320)들의 각각은 제1 절첩 벽 영역(330a)으로부터 인접한 제2 절첩 벽 영역(330b)으로 연장된다. 또한, 축방향 빔(320)들의 각각은 행 내의 인접한 슬릿들의 말단 단부들에 대응하는 2개의 말단부(324a, 324b)를 한정한다.

도 3b는 도 3a의 슬릿 패턴을 포함하는 물품이 장력축(T)을 따라 장력에 의해 전개될 때 형성되는 주 장력선(340)(예컨대, 최고 인장 응력 경로에 근사한 선)들을 도시한다. 도 3b는 최대 인장 응력이 발생할 곳인 주 장력선(340)들을 점선들로 도시한다. 장력선은 장력이 장력축을 따라 재료에 인가될 때 최대 하중을 전달하는, 재료를 통한 가상 경로이다. 장력이 장력축(T)을 따라 인가될 때, 주 장력선(340)들은 적용된 장력축과의 정렬 상태로 더 가깝게 이동하여, 시트가 왜곡되게 한다. 장력선(340)들은 동일한 행 내의 인접한 슬릿들 사이의 축방향 빔(320)들에 집중된다. 장력에 노출될 때, 이들 빔(320)은 비-회전 빔(320)들이 된다. 도 3a의 실시예에서, 이들 비-회전 빔(320)은 장력축에 대체로 평행하다. 도 3a의 실시예에서, 이들 비-회전 빔(320)은 대체로 축방향이다. 장력이 장력축(T)(이 실시예에서, 비-회전 빔(320)들에 공칭적으로 평행한 축임)을 따라 인가될 때, 장력(또는 그 장력에 의해 야기되는 최고 응력 집중)이 점선으로 도시된 바와 같이 모든 비-회전 빔(320) 상에 다소 균일하게 존재하지만, 절첩 벽 영역(330a, 330b)의 섹션들을 가로질러 존재한다.

도 4a 내지 도 4e는, 장력이 장력축(T)을 따라 인가될 때 도 3a의 슬릿 패턴을 포함하는 재료가 공간에서 어떻게 이동하는지를 도시하는 개략 평면도이다. 복합 슬릿 패턴이 전개될 때, 주 장력선(340)을 따른 장력의 활성화는 패턴의 실질적으로 모든 영역이 어느 정도의 장력 또는 압축력(인장 응력 또는 압축 응력)을 겪게 하고, 영역들 중 일부가 본래의 2차원 필름의 평면의 밖으로 회전 및/또는 굴곡되게 한다. 절첩 벽 영역(330)을 통해 진행되는 장력은 빔들이 회전되게 하고 동시에 절첩되게 하여 비-회전 빔(320)들을 함께 더 가깝게 이동시켜 장력축(T)과 더욱 정렬되게 한다. 도 4a에서, 비-회전 빔(320)들은 파단되어 힘 벡터(화살표)들과 연결된 것으로서 표시되어 있다. 이는 상이한 영역들에서의 힘의 상호 작용을 시각화하여 재료의 움직임을 명확하게 하는 것을 돕는다. 힘을 겪는 재료(300)가 비교적 얇기 때문에, 절첩 벽 영역(330)은 인장력의 인가에 응답하여 비-회전 빔(320)들의 기부에서 평면 밖으로 회전되고 절첩될 것이다. 구체적으로, 도 4a는 절첩 벽 영역(330)에 작용하는 힘 벡터들과 비-회전 빔(320)들을 도시한다. 이 동작은 재료(300)가 도 4b에 개략적으로 도시된 위치로 이동하게 하는데, 여기서 절첩 벽 영역(330a, 330b)들은 도 4a에 도시된 힘 벡터들의 결과로서 회전되어 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 절첩 벽 영역(330)들은 또한 도 4a, 도 4b, 도 4c에 도시된 힘 벡터들에 응답하여 절첩되거나 굴곡된다. 절첩 또는 굴곡의 정도는, 예를 들어 재료의 강성 또는 모듈러스(modulus), 인장력의 크기, 요소의 치수 및 척도, 비-회전 빔의 폭, 비-회전 빔들 사이의 경간(span) 등을 포함한 많은 요인에 따라 달라질 것이다.

도 4b는 도 4a의 사시 평면도로부터의 회전만을 보여주는, 절첩 벽 영역(330)의 개략 평면도이다. 도 4c는 완전히 인장되고 전개된 때, 회전되고 굴곡된 회전 빔들의 평면도를 도시하는 개략도이다. 평면도로부터, 절첩 벽 영역(330)은, 일단 회전되면, (x-y 평면에 직교하는) Z-축으로의 상당한 압축력에 저항할 수 있는 아코디언형으로 절첩된 수직 벽들을 형성한다. 절첩된 벽들을 좌굴시키는 데 소요되는 에너지는 구조물이 둘레에 감싸여진 물체에 대한 손상을 방지하기 위해 구조물에 의해 흡수될 수 있는 에너지이다. 비-회전 빔(320)들은 절첩 벽 영역(330)들을 연결한다. 도 3a의 복합 슬릿 패턴은 비-회전 빔(320)들이 엇갈려 배열되게 하고, 이는 전개된 때의 재료의 강도에 추가로 기여한다. 비-회전 빔(320)들 및 절첩 벽 영역(330a, 330b)들의 움직임은 도 4e 내지 도 4i에서 볼 수 있는 개방 영역(322)들을 생성한다.

도 3a로 돌아가면, 대체로 직사각형인 영역(333)은 비-회전 빔(320)의 폭 또는 횡방향 치수와 동일한 폭 또는 횡방향 치수를 갖는다. 일부 실시예에서, 이 폭을 직사각형 영역(331)의 폭 또는 횡방향 치수에 비해 작게 하는 것이 바람직하다. 직사각형 영역(333)의 횡방향 폭이 직사각형 영역(331)의 횡방향 폭에 비해 작을 때, 직사각형 영역(333)은 전개될 때 실질적으로 주름질 것이고, 도 4d의 도면에 의해 근사된 바와 같이 그리고 도 4g에서 볼 수 있는 바와 같이 절첩 벽 영역(330a, 330b)들의 나머지와 명확하게 독립적으로 구별가능하지 않을 것이다. 특히, 도 4g의 재료의 대면 도면(평면도 또는 저면도)에서, 개구(322)들의 형상은, 개구(322)들의 형상이 팔각형임이 대면 도면에서 더 명확하게 보이는 도 4i의 모델 도면과 비교하여, 대체로 육각형인 것으로 보인다. 직사각형 영역(333)이 충분히 넓은 경우, 도 4i에 도시된 회전/절첩 빔의 절첩부에 다른 편평한 수직 섹션이 존재할 것이다. 시각적으로, 이는 개구(322)들이 육각형이라기보다 팔각형과 유사할 것임을 의미한다.

도 4f 내지 도 4i는 종이 시트 내로 형성 또는 절삭되고 장력축(T)을 따라 장력에 노출된 때의 도 3a의 복합 슬릿 패턴을 보여주는 사진들 및 사진들로부터의 도면들이다. 이들 도면은 전술된 원리가 재료에서 어떻게 작동하는지를 시각적으로 보여준다. 도 4f는 사진으로부터의 거의 사시 측면도이고, 도 4g는 사진으로부터의 거의 평면도이며, 도 4h는 사시도 사진이고, 도 4i는 사진으로부터의 평면도이다 .

일부 실시예에서, 굴곡된 벽 섹션들 또는 직사각형 영역(331)의 높이 및 폭을 절첩된 벽에서 정사각형 섹션들을 생성하도록 공칭적으로 동일하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 주어진 단면적에 대해, 정사각형 플레이트가 최대 좌굴 저항을 가질 것이다.

일부 실시예에서, 절첩된 벽들에서의 급격한 절첩부들뿐만 아니라 벽들과 비-회전 빔들 사이의 계면은 슬릿 패턴이 형성되어 있는 재료를 소성 변형시키기에(또는 주름지게 하기에) 충분히 높은 응력(인열 없음)을 생성하는 경향이 있다. 결과적으로, 일단 전개되면, 구조물은 매우 작은 장력으로, 전개된(벌집) 형상을 유지하는 경향이 있어, 많은 경우에 물체를 감싸는 것을 더 용이하게 한다.

도 3a 내지 도 4i의 특정 구현예와 같은 실시예들은 특유한 이득을 갖는다. 예를 들어, 도 3a 내지 도 4i는, 전개되거나 장력-활성화될 때, (사전 인장된 상태에서의 재료(300)의 본래 평면에 대해 실질적으로 90°인 또는 직교하는) z-축으로 재료의 일부분들이 회전하는 일 세트의 실시예들을 예시한다. 부가적으로, 이들 실시예 중 일부는 찌부러짐 없이 다른 패턴화된 구조물들에 비해 법선축에 인가되는 더 큰 하중에의 노출을 견딜 수 있다. 이는 이들이 배송되는 패키지와 같은 사물 및 다른 응용 분야를 위해 증가되거나 향상된 보호를 제공할 수 있음을 의미한다. 이들 이득 중 일부는 절첩된 벽 기하학적 구조의 증가된 강도의 결과이다. 절첩된 벽, 또는 아코디언 형상의 벽, 또는 회전/절첩 벽은 (장력 또는 힘의 인가를 통해 전개된) 전개된 물품에서 큰 면적 관성 모멘트(면적 모멘트 또는 제2 관성 모멘트로도 불림)를 갖는데, 여기서 면적 관성 모멘트는 본래의 시트의 평면 내에 있고, 상대 굴곡 축은 장력축에 직각이고 행들의 축에 평행하다. 면적 관성 모멘트는 절첩부가 없는 직선형 수직 벽에 비해 증가된다.

장력-활성화 재료(300)가 물품 둘레에 감싸여지거나 그 자체에 바로 인접하여 배치될 때, 회전된/절첩된 벽 영역(330)들은 서로 및/또는 개구 부분(322)들과 상호 로킹하여 상호 로킹 구조물을 생성한다. 상호 로킹은 위에서 표현된 상호 로킹 시험에서 언급된 바와 같이 측정될 수 있다.

도 5a는, 슬릿들이 회전 빔(530) 영역들에서 중첩 거리(535)만큼 서로 중첩되는 것을 제외하고는, 도 3a의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 구체적으로, 패턴(500)은 슬릿들의 행(512)들 내에서 복수의 슬릿(510)을 포함한다. 각각의 슬릿(510)은 제1 축방향 부분(521), 제1 축방향 부분(521)으로부터 이격되고 이에 대체로 평행한 제2 축방향 부분(523), 및 제1 및 제2 축방향 부분(521, 523)들을 연결하는 대체로 횡방향인 부분(525)을 포함한다. 각각의 슬릿(510)은 4개의 말단 단부(514, 515, 516, 517) 및 중간점(518)을 포함한다. 제1 말단 단부(514, 515)들은 제1 축방향 부분(521)의 말단 단부들이다. 말단 단부(516, 517)들은 제2 축방향 부분(523)의 말단 단부들이다. 행(512) 내의 바로 인접한 슬릿(510)들 사이의 공간은 행(512) 내의 인접한 슬릿(510)들 사이에서 축방향 빔(520)을 형성하는 재료이다. 장력에 노출될 때, 행(512) 내의 인접한 슬릿(510)들 사이의 축방향 빔(520)은 비-회전 빔(532)(도 5b 내지 도 5d에 도시됨)이 된다. 비-회전 빔(532)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(525)들에 의해 경계지어지는 공간은 회전/절첩 벽(530)을 포함한다. 회전/절첩 벽(530)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(531, 533)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(531)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(510)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(525) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(510)들 상의 인접한 축방향 부분(521, 523)들에 의해 경계가 이루어진다. 축방향 빔(520)은 단일 행(512) 내의 인접한 슬릿(510)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(521, 523)들 사이에 존재한다. 축방향 빔(520) 및 대체로 횡방향인 부분(525)에 의해 축방향 축으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(531)에 의해, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(521, 523)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향 축으로 경계가 이루어지는 회전/절첩 벽(530) 내의 잔류 재료인 영역(533)이 축방향 빔(520)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(510)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

도 5a의 실시예에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(510)들의 행(512)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(500)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

도 5b 내지 도 5d는 재료 내로 형성 또는 절삭되고 장력축(T)을 따라 장력에 노출된 도 5a의 복합 슬릿 패턴을 보여주는, 사진들로부터 생성된 도면들이다. 재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 중첩 거리(535)의 존재는 전개된 재료에 대한 적어도 두 가지의 개선에 기여한다: 1) 이는 회전/절첩 벽(530)이 사전 인장된 재료(500)의 평면으로부터 90도 초과로 회전되게 하고, 2) 이는 비-회전 빔(532)들과 회전/절첩 벽(530)들의 연결부에서 소성 변형을 증가시켜, 외부 인장력이 제거된 때, 전개된 재료가 더 완전히 전개된 채로 유지되게 한다.

도 6은, 비-회전 빔의 축방향 대칭에서의 예시적인 변형을 보여주는 것을 제외하고는, 도 3a의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 보다 구체적으로, 대체로 횡방향인 부분(625)은 각각 말단 단부(614, 615; 616, 617)들의 각각 사이의 중간에 위치되지 않는다. 대신에, 대체로 횡방향인 부분(625)은 말단 단부(614, 616)들보다 말단 단부(615, 617)들에 훨씬 더 가깝게 위치된다.

보다 구체적으로, 패턴(600)은 슬릿들의 행(612)들 내에서 복수의 슬릿(610)을 포함한다. 각각의 슬릿(610)은 제1 축방향 부분(621), 제1 축방향 부분(621)으로부터 이격되고 이에 대체로 평행한 제2 축방향 부분(623), 및 제1 및 제2 축방향 부분(621, 623)들을 연결하는 대체로 횡방향인 부분(625)을 포함한다. 각각의 슬릿(610)은 4개의 말단 단부(614, 615, 616, 617) 및 중간점(618)을 포함한다. 제1 말단 단부(614, 615)들은 제1 축방향 부분(621)의 말단 단부들이다. 말단 단부(616, 617)들은 제2 축방향 부분(623)의 말단 단부들이다. 행(612) 내의 바로 인접한 슬릿(610)들 사이의 공간은 행(612) 내의 인접한 슬릿(610)들 사이에서 축방향 빔(620)을 형성한다. 장력에 노출될 때, 행(612) 내의 인접한 슬릿(610)들 사이의 축방향 빔(620)은 비-회전 빔이 된다. 축방향 빔(620)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(625)들에 의해 경계지어지는 공간은 회전/절첩 벽(630)을 포함한다. 회전/절첩 벽(630)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(631, 633)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(631)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(610)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(625) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(610)들 상의 인접한 축방향 부분(621, 623)들에 의해 경계가 이루어진다. 축방향 빔(620)은 단일 행(612) 내의 인접한 슬릿(610)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(621, 623)들 사이에 존재한다. 축방향 빔(620) 및 대체로 횡방향인 부분(625)에 의해 축방향 축으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(631)에 의해, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(621, 623)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향 축으로 경계가 이루어지는 회전/절첩 벽(630) 내의 잔류 재료인 영역(633)이 축방향 빔(620)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(610)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

도 6a의 실시예에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(610)들의 행(612)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(600)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 대체로 횡방향인 부분(625)에 대한 비-회전 빔의 대칭에서의 변화는 비-회전 빔들이 회전되게 하는데, 그 이유는 일 단부가 하나의 회전/절첩 벽(630)에서 더 높게 연결되고 인접한 회전/절첩 벽(630)에서 더 낮게 연결되면서 횡방향 축(또는 장력축에 직각인 선)에 평행하게 유지될 것이기 때문이다.

도 7은, 곡선형 말단 단부들을 보여주는 것을 제외하고는, 도 3a의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 곡선형 말단 단부들은 슬릿의 인접한 부분들과는 다르게 곡률 반경을 갖는 슬릿의 말단 단부들을 형성하는 슬릿의 단부 영역들이다. 단부 영역은 슬릿의 총 길이의 10% 미만일 수 있는데, 여기서 슬릿의 길이는 횡방향으로 연장된다.

보다 구체적으로, 패턴(700)은 슬릿들의 행(712)들 내에서 복수의 슬릿(710)을 포함한다. 각각의 슬릿(710)은 제1 축방향 부분(721), 제1 축방향 부분(721)으로부터 이격되고 이에 대체로 평행한 제2 축방향 부분(723), 및 제1 및 제2 축방향 부분(721, 723)들을 연결하는 대체로 횡방향인 부분(725)을 포함한다. 각각의 슬릿(710)은 4개의 말단 단부(714, 715, 716, 717) 및 중간점(718)을 포함한다. 각각의 축방향 부분(721, 723)은 말단 단부들에 인접하여 만곡된 부분을 포함한다. 제1 말단 단부(714, 715)들은 제1 축방향 부분(721)의 말단 단부들이다. 말단 단부(716, 717)들은 제2 축방향 부분(723)의 말단 단부들이다. 행(712) 내의 바로 인접한 슬릿(710)들 사이의 공간은 행(712) 내의 인접한 슬릿(710)들 사이에서 축방향 빔(720)을 형성한다. 장력에 노출될 때, 행(712) 내의 인접한 슬릿(710)들 사이의 축방향 빔(720)은 비-회전 빔(732)이 된다. 비-회전 빔(732)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(725)들에 의해 경계지어지는 공간은 회전/절첩 벽(730)을 포함한다. 회전/절첩 벽(730)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(731, 733)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(731)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(710)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(725) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(710)들 상의 인접한 축방향 부분(721, 723)들에 의해 경계가 이루어진다. 축방향 빔(720)은 단일 행(712) 내의 인접한 슬릿(710)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(721, 723)들 사이에 존재한다. 축방향 빔(720) 및 대체로 횡방향인 부분(725)에 의해 축방향 축으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(731)에 의해, 보다 구체적으로, 축방향 부분(721, 723)들에 인접한 말단 단부(714, 715, 716, 717)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향 축으로 경계가 이루어지는 회전/절첩 벽(730) 내의 잔류 재료인 영역(733)이 축방향 빔(720)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(710)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

도 7a의 실시예에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(710)들의 행(712)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(700)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 축방향 부분(721, 723)들에의 곡선형 말단 단부(714, 715, 716, 717)들의 추가는 재료가 인열되기 전에 겪을 수 있는 최대 힘을 증가시키지만, 이는 재료의 전개를 유의하게 변화시키지 않는다.

도 8은, 행(812) 내의 인접한 슬릿(810)들 사이의 재료에 2개의 다중-빔 슬릿(880)들이 있는 예시적인 변형을 보여주는 것을 제외하고는, 도 3a의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. "다중-빔 슬릿"은 단일 슬릿 또는 다중-슬릿 패턴에서 2개의 인접한 슬릿 사이에 형성된 하나 이상의 단순한 슬릿(슬릿이 2개 이하의 말단 단부를 갖는 것을 의미함)으로서 정의되는데, 여기서 2개의 인접한 슬릿은 동일한 행 또는 인접한 행들 내에 있다. 다중-빔 슬릿(880)들은 패턴이 형성된 재료가 장력-전개될 때 3개의 다중 빔(882)을 생성한다.

보다 구체적으로, 패턴(800)은 슬릿들의 행(812)들 내에서 복수의 슬릿(810)을 포함한다. 각각의 슬릿(810)은 제1 축방향 부분(821), 제1 축방향 부분(821)으로부터 이격되고 이에 대체로 평행한 제2 축방향 부분(823), 및 제1 및 제2 축방향 부분(821, 823)들을 연결하는 대체로 횡방향인 부분(825)을 포함한다. 각각의 슬릿(810)은 4개의 말단 단부(814, 815, 816, 817) 및 중간점(818)을 포함한다. 제1 말단 단부(814, 815)들은 제1 축방향 부분(821)의 말단 단부들이다. 말단 단부(816, 817)들은 제2 축방향 부분(823)의 말단 단부들이다. 행(812) 내의 바로 인접한 슬릿(810)들 사이의 공간은 행(812) 내의 인접한 슬릿(810)들 사이에서 축방향 빔(820)을 형성한다. 장력에 노출될 때, 행(812) 내의 인접한 슬릿(810)들 사이의 축방향 빔(820)은 3개의 다중-빔(882)을 포함하는 비-회전 빔(832)이 된다. 이 실시예에서, 행(812) 내의 인접한 슬릿(810)들 사이의 축방향 빔(820)에 2개의 다중-빔 슬릿(880)이 형성된다. 다중-빔 슬릿(880)은 이것이 사이에 위치되는 바로 인접한 슬릿(810)들의 대체로 축방향인 슬릿(821, 823)들보다 길이가 약간 더 짧다. 다중-빔 슬릿(880)의 중간점은 대체로 축방향인 슬릿 부분(821, 823)들의 중간점 및 대체로 횡방향인 슬릿 부분(825)과 대체로 정렬된다. 다중-빔 슬릿(880)들은 패턴이 형성된 재료가 장력-전개될 때 3개의 다중 빔(882)을 생성한다.

비-회전 빔(832)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(825)들에 의해 경계지어지는 공간은 회전/절첩 벽(830)을 포함한다. 회전/절첩 벽(830)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(831, 833)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(831)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(810)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(825) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(810)들 상의 인접한 축방향 부분(821, 823)들에 의해 경계가 이루어진다. 축방향 빔(820)은 단일 행(812) 내의 인접한 슬릿(810)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(821, 823)들 사이에 존재한다. 축방향 빔(820) 및 대체로 횡방향인 부분(825)에 의해 축방향 축으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(831)에 의해, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(821, 823)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향 축으로 경계가 이루어지는 회전/절첩 벽(830) 내의 잔류 재료인 영역(833)이 축방향 빔(820)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(810)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

도 8의 실시예에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(810)들의 행(812)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(800)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 비-회전 빔(832) 내의 3개의 다중-빔(882)은 재료가 인열 없이 더 큰 인장력을 겪게 한다. 이는 다중-빔(882)들이 장력 하중을 분배하기 위한 추가 경로들 및 코너들을 생성하여, 인열을 개시할 수 있을 피크 응력을 감소시키기 때문이다.

도 9는, 행(912) 내의 인접한 슬릿(910)들 사이의 축방향 빔(920)에 형성된 하나의 다중-빔 슬릿(980)이 있는 예시적인 변형을 보여주는 것을 제외하고는, 도 8의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 다중-빔 슬릿(980)은 패턴이 형성된 재료가 장력-전개될 때 2개의 다중 빔(982)을 생성한다.

보다 구체적으로, 패턴(900)은 슬릿들의 행(912)들 내에서 복수의 슬릿(910)을 포함한다. 각각의 슬릿(910)은 제1 축방향 부분(921), 제1 축방향 부분(921)으로부터 이격되고 이에 대체로 평행한 제2 축방향 부분(923), 및 제1 및 제2 축방향 부분(921, 923)들을 연결하는 대체로 횡방향인 부분(925)을 포함한다. 각각의 슬릿(910)은 4개의 말단 단부(914, 915, 916, 917) 및 중간점(918)을 포함한다. 제1 말단 단부(914, 915)들은 제1 축방향 부분(921)의 말단 단부들이다. 말단 단부(916, 917)들은 제2 축방향 부분(923)의 말단 단부들이다. 행(912) 내의 바로 인접한 슬릿(910)들 사이의 공간은 행(912) 내의 인접한 슬릿(910)들 사이에서 축방향 빔(920)을 형성한다. 장력에 노출될 때, 행(912) 내의 인접한 슬릿(910)들 사이의 축방향 빔(920)은 2개의 다중-빔(982)을 포함하는 비-회전 빔(932)이 된다. 이 실시예에서, 행(912) 내의 인접한 슬릿(910)들 사이의 축방향 빔(920)에 다중-빔 슬릿(980)이 형성된다. 다중-빔 슬릿(980)은 이것이 사이에 위치되는 바로 인접한 슬릿(910)들의 대체로 축방향인 슬릿(921, 923)들보다 길이가 약간 더 길다. 다중-빔 슬릿(980)의 중간점은 대체로 축방향인 슬릿 부분(921, 923)들의 중간점 및 대체로 횡방향인 슬릿 부분(925)과 대체로 정렬된다. 다중-빔 슬릿(980)은 패턴이 형성된 재료가 장력-전개될 때 2개의 다중 빔(982)을 생성한다.

비-회전 빔(932)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(925)들에 의해 경계지어지는 공간은 회전/절첩 벽(930)을 포함한다. 회전/절첩 벽(930)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(931, 933)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(931)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(910)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(925) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(910)들 상의 인접한 축방향 부분(921, 923)들에 의해 경계가 이루어진다. 축방향 빔(920)은 단일 행(912) 내의 인접한 슬릿(910)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(921, 923)들 사이에 존재한다. 축방향 빔(920) 및 대체로 횡방향인 부분(925)에 의해 축방향 축으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(931)에 의해, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(921, 923)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향 축으로 경계가 이루어지는 회전/절첩 벽(930) 내의 잔류 재료인 영역(933)이 축방향 빔(920)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(910)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

도 9의 실시예에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(910)들의 행(912)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(900)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 비-회전 빔(932) 내의 2개의 다중-빔(982)은 재료가 인열 없이 더 큰 인장력을 겪게 한다. 이는 다중-빔(982)들이 장력 하중을 분배하기 위한 추가 경로들 및 코너들을 생성하여, 인열을 개시할 수 있을 피크 응력을 감소시키기 때문이다.

도 10a는, 다중-빔 슬릿(1080)이 대체로 축방향인 슬릿(1021, 1023)들과 동일한 길이인 것을 제외하고는, 도 9의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.

보다 구체적으로, 패턴(1000)은 슬릿들의 행(1012)들 내에서 복수의 슬릿(1010)을 포함한다. 각각의 슬릿(1010)은 제1 축방향 부분(1021), 제1 축방향 부분(1021)으로부터 이격되고 이에 대체로 평행한 제2 축방향 부분(1023), 및 제1 및 제2 축방향 부분(1021, 1023)들을 연결하는 대체로 횡방향인 부분(1025)을 포함한다. 각각의 슬릿(1010)은 4개의 말단 단부(1014, 1015, 1016, 1017) 및 중간점(1018)을 포함한다. 제1 말단 단부(1014, 1015)들은 제1 축방향 부분(1021)의 말단 단부들이다. 말단 단부(1016, 1017)들은 제2 축방향 부분(1023)의 말단 단부들이다. 행(1012) 내의 바로 인접한 슬릿(1010)들 사이의 공간은 행(1012) 내의 인접한 슬릿(1010)들 사이에서 축방향 빔(1020)을 형성한다. 장력에 노출될 때, 행(1012) 내의 인접한 슬릿(1010)들 사이의 축방향 빔(1020)은 2개의 다중-빔(1082)(도 10b 내지 도 10d에 도시됨)을 포함하는 비-회전 빔(1032)이 된다. 이 실시예에서, 행(1012) 내의 인접한 슬릿(1010)들 사이의 축방향 빔(1020)에 다중-빔 슬릿(1080)이 형성된다. 다중-빔 슬릿(1080)은 이것이 사이에 위치되는 바로 인접한 슬릿(1010)들의 대체로 축방향인 슬릿(1021, 1023)들과 대략 동일한 길이를 갖는다. 또한, 다중-빔 슬릿(1080)의 중간점은 대체로 축방향인 슬릿 부분(1021, 1023)들의 중간점 및 대체로 횡방향인 슬릿 부분(1025)과 대체로 정렬된다. 다중-빔 슬릿(1080)은 패턴이 형성된 재료가 장력-전개될 때 2개의 다중 빔(1082)을 생성한다.

비-회전 빔(1032)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(1025)들에 의해 경계지어지는 공간은 회전/절첩 벽(1030)을 포함한다. 회전/절첩 벽(1030)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(1031, 1033)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(1031)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(1010)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(1025) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(1010)들 상의 인접한 축방향 부분(1021, 1023)들에 의해 경계가 이루어진다. 재료(1020)가 단일 행(1012) 내의 인접한 슬릿(1010)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(1021, 1023)들 사이에 존재한다. 축방향 빔(1020) 및 대체로 횡방향인 부분(1025)에 의해 축방향 축으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(1031)에 의해, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(1021, 1023)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향 축으로 경계가 이루어지는 회전/절첩 벽(1030) 내의 잔류 재료인 영역(1033)이 축방향 빔(1020)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(1010)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

도 10의 실시예에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(1010)들의 행(1012)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(1000)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

도 10b 내지 도 10e는 재료 내로 형성 또는 절삭되고 장력축(T)을 따라 장력에 노출된 도 10a의 복합 슬릿 패턴을 보여주는, 사진들로부터의 도면들이다. 재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 비-회전 빔(1032) 내의 2개의 다중-빔(1082)은 재료가 인열 없이 더 큰 인장력을 겪게 한다. 이는 다중-빔(1082)들이 장력 하중을 분배하기 위한 추가 경로들 및 코너들을 생성하여, 인열을 개시할 수 있을 피크 응력을 감소시키기 때문이다.

도 11 및 도 12는, 대체로 횡방향인 부분(1125, 1225)이 상호 로킹 구조물들 또는 특징부들을 포함하는 것을 제외하고는, 도 3a의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도들이다. 이들 특징부는 재료가 재료의 다른 층에 인접하게 배치될 때 및/또는 물품 둘레에 감싸여진 때 재료의 상호 로킹을 증가시킬 수 있다. 또한, 이들 특징부는 재료의 에지들을 연화시킬 수 있다. 도 11에서, 대체로 횡방향인 부분(1125)은 파형의 또는 v-파(wave) 형상을 갖는다. 파의 "v" 부분은 상호 로킹 특징부를 생성한다. 도 12에서, 대체로 횡방향인 부분(1225)은 십자-슬릿 구조를 갖는다. 십자-슬릿 부분은 상호 로킹 특징부를 생성한다.

도 11 및 도 12의 실시예들에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿들의 행들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(1100, 1200)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 재료의 다수의 층이 접촉한 때, 예를 들어 물체 둘레에 감싸여진 때, 상호 로킹 특징부들은 층들이 서로 더 강하게 그리고/또는 상이한 방식들로 상호 로킹되게 한다.

도 21a 및 도 21b는, 상호 로킹 구조물들 또는 특징부들이 다소 상이한 형상을 갖는 것을 제외하고는, 도 11의 패턴과 유사한 재료(2100) 시트 내의 복합 슬릿 패턴을 도시한다. 슬릿들의 각각의 횡방향 부분(2125)은 곡선을 한정한다. 특히, 행(2112) 내의 슬릿들의 횡방향 부분(2125)들은 슬릿(2110)들의 각각 사이에서 축방향 빔(2120)들에 의해 중단된 기복파(undulating wave) 또는 사인파를 한정한다. 도 21c 내지 도 21e는, 재료가 장력축으로의 장력 하에 놓인 후에 확장될 때의 도 21a 및 도 21b의 복합 슬릿 패턴을 갖는 재료 시트를 도시한다.

도 13은, 대체로 횡방향인 슬릿 부분(1325)과 2개의 대체로 축방향인 슬릿 부분(1321, 1323) 사이의 교차부들이 둥글게 되거나 둥근 코너들을 갖는 것을 제외하고는, 도 3a 의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 동일한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 이들 특징부는 재료의 사용 동안에 사용자가 직면할 수 있을 날카로운 코너들을 제거함으로써 재료의 에지들을 연화시킬 수 있다. 이 실시예에서, 장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿들의 행들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(1300)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다. 재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다.

도 14는 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 패턴(1400)은 슬릿들의 행(1412)들 내에서 복수의 슬릿(1410)을 포함한다. 각각의 슬릿(1410)은 4개의 말단 단부(1414, 1415, 1416, 1417)에서 종료하는 대체로 횡방향인 부분(1425)을 포함하고, 중간점(1418)을 갖는다. 말단 단부(1414, 1415, 1416, 1417)들의 각각은 횡방향 부분(1425)으로부터 약간 멀리 만곡된다. 행(1412) 내의 바로 인접한 슬릿(1410)들 사이의 공간은 행(1412) 내의 인접한 슬릿(1410)들 사이에서 축방향 빔(1420)을 형성한다. 장력에 노출될 때, 행(1412) 내의 인접한 슬릿(1410)들 사이의 축방향 빔(1420)은 비-회전 빔(1432)이 된다.

비-회전 빔(1432)들을 뺀 대체로 횡방향인 부분(1425)들에 의해 경계지어지는 공간은 회전/절첩 벽(1430)을 포함한다. 회전/절첩 벽(1430)들은 2개의 대체로 직사각형인 영역(1431, 1433)을 갖는 것으로 추가로 기술될 수 있는데, 여기서 직사각형 영역(1431)은 (1) 장력축에 직각인 슬릿(1410)들의 바로 인접한 대체로 횡방향인 부분(1425) 및 (2) 바로 인접한 대향하는 슬릿(1410)들 상의 (말단 단부(1414, 1415; 1416, 1417)들을 통한 가상 축방향 선들인) 인접한 축방향 부분들에 의해 경계가 이루어진다. 축방향 빔(1420)은 단일 행(1412) 내의 인접한 슬릿(1410)들 사이에, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(1421, 1423)들 사이에 존재한다. 축방향 빔(1420) 및 대체로 횡방향인 부분(1425)에 의해 축방향 축으로 경계가 이루어지고, 2개의 대체로 직사각형인 영역(1431)에 의해, 보다 구체적으로, 인접한 축방향 부분(1421, 1423)들의 축방향 연장부들에 의해 횡방향 축으로 경계가 이루어지는 회전/절첩 벽(1430) 내의 잔류 재료인 영역(1433)이 축방향 빔(1420)에 바로 인접하여 있다. 슬릿(1410)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(1410)들의 행(1412)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(1400)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

축방향 부분(1421, 1423)들이 정렬 또는 중첩하기에 충분하게 멀리 연장되지 않기 때문에, 재료는 도 3a 내지 도 4i와 상이하게 전개된다. 이들은 정렬 또는 중첩되지 않기 때문에, 회전/절첩 벽(1430)들은 사전 인장된 시트(1400)의 본래 평면에 대해 90도 회전될 수 없을 것이다. 대신에, 회전/절첩 벽은 좌굴되고 약간 회전할 것이다. 축방향 부분(1421, 1423)들이 축방향 피치에 비해 매우 짧은 경우, 재료는 도 1a 내지 도 1c의 단순한 슬릿 패턴과 더 유사하게 전개될 것이다. 축방향 부분(1421, 1423)들의 만곡된 단부들은 재료가 인열 없이 겪을 수 있는 최대 인장력을 증가시킬 것이다. 최대 인장력을 측정하기 위한 시험 방법은, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된, 본 양수인에게 양도된 미국 가특허 출원 제62/953042호에 기술되어 있다. 최대 인장력(예컨대, 인열 힘)은 샘플이 신장될 때 하중 프레임에 의해 측정된 최대 힘이다. 이는 전형적으로 재료가 인열되기 시작하기 직전이다.

도 15는 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 패턴(1500)은 슬릿들의 행(1512)들 내에서 복수의 슬릿(1510)을 포함한다. 각각의 슬릿(1510)은 2개의 말단 단부(1514, 1516)에서 종료하는 대체로 횡방향인 부분(1525)을 포함하고, 중간점(1518)을 가지며, 대체로 횡방향인 부분(1525)을 통해 절삭되어 이와 교차하며 장력축(T)에 대체로 평행한 복수의 십자 슬릿(1590)을 포함한다. 각각의 십자 슬릿(1590)은 2개의 추가 말단 단부를 생성하는 것으로 해석될 수 있다. 이와 같이, 도 15의 실시예는 30개의 말단 단부(14개 십자 슬릿으로부터의 14 x 2 = 28개의 말단 단부 + 대체로 횡방향인 부분(1525) 상의 2개의 말단 단부)를 갖는 것으로 해석될 수 있다. 십자 방격(cross-hatch) 슬릿들은 향상된 상호 로킹 특징부들을 추가로 제공한다. 행(1512) 내의 인접한 슬릿(1510)들 사이에 재료(1520)가 존재한다. 슬릿(1510)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(1510)들의 행(1512)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(1500)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

재료는 도 1a 내지 도 1c와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 재료의 다수의 층이 접촉한 때, 예를 들어 물체 둘레에 감싸여진 때, 십자 슬릿들은 층들이 서로 상호 로킹하게 하는 반면, 직선 슬릿(예를 들어 도 1a 내지 도 1c)들은 상호 로킹하지 않는다.

도 16은, 슬릿들이 이중 슬릿들인 것을 제외하고는, 도 15의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 유사한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "이중 슬릿 패턴"은 복수의 개별 슬릿의 패턴을 지칭한다. 패턴은 슬릿들의 복수의 행을 포함하고, 제1 행 내의 개별 슬릿들은 바로 인접한 제2 행 내의 개별 슬릿들과 실질적으로 정렬된다. 이중 슬릿은 제2 행 내의 슬릿과 실질적으로 정렬된, 제1 행 내의 슬릿으로 구성된다. 더불어, 이들 2개의 실질적으로 정렬된 슬릿이 이중 슬릿을 형성한다. 바로 인접한 행들(축방향으로 바로 인접함) 내의 이중 슬릿들은 서로 위상-오프셋된다. 이중 슬릿 패턴에 대한 더 많은 정보를, 예를 들어 그 내용이 본 명세서에 전체적으로 포함된 미국 가특허 출원 제62/952806호에서 볼 수 있다.

장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(1610)들의 행(1612)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(1600)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

재료(1600)가 장력축(T)을 따라 장력-활성화되거나 전개될 때, 재료(1600)의 일부분들은 재료(1600)가 비-인장된 형태의 재료(1600)의 본래 평면의 밖으로 이동하게 하는 장력 및/또는 압축력을 겪는다. 장력축을 따라 장력에 노출될 때, 말단 단부(1614, 1616)들은 압축력을 겪고 서로를 향해 당겨져, 재료(1600)의 플랩(flap) 영역(1650)이 사전 인장된 상태에서의 재료(1600)의 평면에 대해 상향으로 이동되게 하거나 좌굴되게 하여 플랩을 생성한다. 플랩 영역(1650)은 십자 슬릿 말단 단부들의 일부분을 포함한, 십자 슬릿들의 일부분을 포함한다. 횡방향 빔(1630)들의 일부분들은 사전 인장된 상태에서의 재료(1600)의 본래 평면의 밖으로 기복을 이루어 루프들을 형성하면서, 장력축에 대해 공칭적으로 평행하게 유지된다. 기복을 이루는 횡방향 빔(1630)들의 일부분들은 십자-슬릿 말단 단부들의 일부분을 포함한 십자 슬릿들의 일부분을 포함한다. 행(1612) 내의 인접한 슬릿(1610)들 사이의 축방향 빔(1620)은 사전 인장된 상태에서의 재료(1600)의 본래 평면에 실질적으로 평행하게 유지된다. 중첩 빔(1636)들은 본래의 재료 또는 시트의 평면의 밖으로 좌굴 및 회전된다. 횡방향 빔(1630)들의 기복과 조합된 플랩 영역(1650)의 움직임은 개방 부분(1622)들을 생성한다. 이러한 전개 과정은, 본 명세서에 전체적으로 포함된, 미국 가특허 출원 제62/952806호의 도 5a 내지 도 5c와 관련하여 기술된 과정과 실질적으로 유사하다.

도 17a는, 대체로 횡방향인 슬릿 부분(1725)이 파형의 형태 또는 구조물을 갖는 것을 제외하고는, 도 3a의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 유사한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 그러한 슬릿 패턴은 큰 벽 섹션 및 작은 벽 섹션을 생성한다(아코디언형 벽은 높은 섹션 및 짧은 섹션을 가질 것임).

장력축(T)은 축방향에 대해 실질적으로 평행하고, 횡방향에 대해 그리고 슬릿(1710)들의 행(1712)들의 방향에 대해 실질적으로 직각이다. 장력축(T)은 패턴(1700)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 축인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

도 17b 내지 도 17d는 재료 내로 형성 또는 절삭되고 장력축(T)을 따라 장력에 노출된 도 17a의 복합 슬릿 패턴을 보여주는, 사진들로부터의 도면들이다. 재료는 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다. 재료의 다수의 층이 접촉한 때, 예를 들어 물체 둘레에 감싸여진 때, 회전/절첩 벽(1730)의 변화하는 높이들은 층들이 서로 더 강하게 상이한 방식들로 상호 로킹되게 할 수 있다.

도 18a는, 횡방향 슬릿 부분(1725) 내의 파의 진동 움직임이 변화하는 것을 제외하고는, 도 17a의 복합 슬릿 패턴과 실질적으로 유사한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다.

도 18b 내지 도 18e는 재료 내로 형성 또는 절삭되고 장력축(T)을 따라 장력에 노출된 도 18a의 복합 슬릿 패턴을 보여주는, 사진들 및 사진들로부터의 도면들이다. 재료는 도 17a 내지 도 17d 및 도 3a 내지 도 4i와 관련하여 전술된 바와 같이 실질적으로 전개되어 있다.

도 19는 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 패턴(1900)은 슬릿들의 행(1912)들 내에서 복수의 슬릿(1910)을 포함한다. 슬릿(1910)들은 3개의 직선 부분(1921, 1922, 1923)들의 단부에 있는 3개의 말단 단부(1914, 1915,1916)들을 갖는다. 직선 부분(1921,1922, 1923)들 모두는 점(1918)에서 교차한다. 행(1912) 내의 바로 인접한 슬릿(1910)들 사이의 공간은 행(1912) 내의 인접한 슬릿(1910)들 사이에서 축방향 빔(1920)을 형성한다. 슬릿(1910)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

슬릿(1910)들의 특유한 기하학적 구조는 재료가 하나 초과의 장력축에 응답하게 한다. 구체적으로, 재료는 3개의 직선 부분 중 임의의 것에 실질적으로 직각으로(3개의 주 장력축(T1, T2, T3)으로 표시됨) 장력이 인가될 때 확장될 수 있다. 주 장력축(T1, T2, T3)들은 패턴(1900)이 형성되어 있는 재료를 전개시키기 위해 장력이 그에 따라 제공될 수 있는 주 축들인데, 장력은 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다. 주 축들이 모든 평면 각도에서 성분들을 갖기 때문에, 임의의 방향으로의 장력은 재료의 일부 전개를 이끌어낼 것이다.

도 20은 도 19에 도시된 패턴과 유사한 다른 예시적인 복합 슬릿 패턴의 개략 평면도이다. 패턴(2000)은 슬릿들의 행(2012)들 내에서 복수의 슬릿(2010)을 포함한다. 슬릿(2010)들은 3개의 직선 부분(2021, 2022, 2023)들의 단부에 있는 3개의 말단 단부(2014, 2015, 2016)들을 갖는다. 직선 부분(2021, 2022)들은 동일 선 상에 있다. 직선 부분(2021, 2022, 2023)들 모두는 점(2018)에서 교차한다. 행(2012) 내의 바로 인접한 슬릿(2010)들 사이의 공간은 행(2012) 내의 인접한 슬릿(2010)들 사이에서 축방향 빔(2020)을 형성한다. 슬릿(2010)들의 바로 인접한 행들은 서로 위상-오프셋된다.

슬릿(2010)들의 특유한 기하학적 구조는 재료가 하나 초과의 장력축에 응답하게 한다. 구체적으로, 재료는 2개의 직선 부분 중 임의의 것에 실질적으로 직각으로(2개의 주 장력축(T1, T2)으로 표시됨) 장력이 인가될 때 확장될 수 있다. 장력축(T1, T2)들은 주 장력축들이다. 주 장력축들이 직교하기 때문에, 임의의 축에서의 장력은 패턴(2000)이 형성되어 있는 재료의 일부 전개를 야기할 것이고, 이는 재료의 일부분들의 회전과 상향 및 하향 이동을 생성한다.

본 명세서에 도시되거나 기술된 실시예들 중 임의의 것은, 본 명세서에 도시되거나 기술된 임의의 특정 특징부, 형상, 구조 또는 개념이 본 명세서에 도시되거나 기술된 다른 특정 특징부, 형상, 구조 또는 개념과 조합될 수 있다는 것을 포함하여, 본 명세서에 도시되거나 기술된 다른 실시예들과 조합될 수 있다. 당업자는, 본 발명의 범주 내에 여전히 속하면서, 복합 슬릿 패턴, 재료 내로의 패턴의 형성, 및 이들 재료의 전개에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 이중 슬릿 패턴을 보여주는 실시예들에서, 패턴은 이중 슬릿 패턴 대신에 삼중 슬릿, 사중 슬릿, 또는 다른 다중-슬릿 패턴일 수 있다. 대안적으로, 슬릿 길이, 슬릿 크기, 슬릿 두께, 슬릿 형상, 행 크기 또는 형상, 횡방향 빔 크기 또는 형상, 및/또는 중첩 빔 크기 또는 형상이 변할 수 있다. 또한, 오프셋 또는 위상 오프셋의 정도는 도시된 것과 다를 수 있다. 슬릿, 행, 또는 빔 피치가 변할 수 있다. 장력축과 슬릿 사이의 각도가 변할 수 있다. 재료의 면 및/또는 장력축에 대한 패턴의 정렬이 변할 수 있다. 이들 변경 중 일부는 전개 패턴을 변경시킬 수 있다.

본 명세서에 도시된 슬릿 패턴들 중 대부분은 장력이 인가될 때 시트의 본래 평면에 대해 상향 또는 하향으로 이동하거나 좌굴되는 것으로 기술되는 영역들을 갖는다. 상향 움직임과 하향 움직임 사이의 구별은 첨부 도면과 실질적으로 부합하도록 명확성을 위해 사용되는 임의적인 설명이다. 샘플 전체가 뒤집혀 하향 움직임을 상향 움직임으로 전환시킬 수 있고 그 반대도 마찬가지이다. 게다가, 이전 영역들에서 상향으로 이동된 유사한 특징부들이 이제 하향으로 이동하고 있도록 그리고 그 반대도 마찬가지이도록 샘플의 영역들이 뒤집힐 곳에서 가끔의 역전들이 일어나는 것은 정상적이고 예상된다. 이들 역전은 단일 슬릿만큼 작은 영역들 또는 재료의 대부분에 대해 발생할 수 있다. 이들 역전은 랜덤이고 자연적이며, 이들은 재료, 제조 및 인가된 힘에서의 자연적인 변동의 결과이다. 역전이 없는 재료의 영역들을 촬영하려는 일부 노력이 이루어졌지만, 모든 샘플은 이들 자연적인 변동의 존재 하에 시험되었고, 성능은 역전의 횟수 또는 위치에 의해 유의하게 영향을 받지 않는다.

본 명세서에 도시된 슬릿 패턴들 모두는 장력축에 대체로 직각인 것으로 도시되어 있다. 많은 실시예에서, 이는 우수한 성능을 제공할 수 있지만, 본 명세서에 도시되거나 기술된 슬릿 패턴들 중 임의의 것은 장력축에 대해 일정 각도로 회전될 수 있다. 장력축으로부터 45도 미만의 각도가 바람직하다.

또한, 본 명세서에 도시된 슬릿 패턴들 모두는 바로 인접한 슬릿들 사이의 횡방향 간격의 대략 1/2(또는 횡방향 간격의 50%)만큼 서로 이상인 슬릿들을 포함한다. 그러나, 패턴들은 예를 들어 횡방향 간격의 1/3, 횡방향 간격의 1/4, 횡방향 간격의 1/6, 횡방향 간격의 1/8 등을 포함한 임의의 원하는 양만큼 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 오프셋은 행 내의 바로 인접한 슬릿들의 횡방향 간격의 1 미만 또는 3/4 미만 또는 1/2 미만이다. 일부 실시예에서, 위상 오프셋은 행 내의 바로 인접한 슬릿들의 횡방향 간격의 1/50 초과 또는 1/20 초과 또는 1/10 초과이다.

일부 실시예에서, 최소 위상 오프셋은 하나씩 거른 행들 내의 슬릿의 말단 단부들이 인접한 행들 내의 슬릿들의 말단 단부들을 통한 장력축에 평행한 선과 교차하도록 하는 것이다. 일부 실시예에서, 최대 위상 오프셋은 재료의 연속적인 경로의 생성에 의해 유사하게 제한된다. 장력축에 직교하는 슬릿들의 폭이 모든 슬릿에 대해 일정하고 값(w)을 가지며 장력축에 직교하는 슬릿들 사이의 간극이 일정하고 값(g)을 갖는 경우, 최소 및 최대 위상 오프셋들은 다음과 같다:

물품 본 발명은 또한 본 명세서에 기술된 슬릿 패턴들 중 임의의 것을 포함하는 하나 이상의 물품 또는 재료에 관한 것이다. 본 명세서에 기술된 슬릿 패턴이 형성될 수 있는 일부 예시적인 재료는, 예를 들어, 종이(판지, 골판지, 코팅된 또는 코팅되지 않은 종이, 크라프트지(kraft paper), 코튼 본드(cotton bond), 재생지); 플라스틱; 직조 및 부직 재료 및/또는 천(fabric); 탄성 재료(천연 고무, 합성 고무, 니트릴 고무, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트 또는 EVA 고무와 같은 고무를 포함함); 비탄성 재료(폴리에틸렌 및 폴리카르보네이트를 포함함); 폴리에스테르; 아크릴; 및 폴리설폰을 포함한다. 물품은, 예를 들어, 재료, 시트, 필름, 또는 임의의 유사한 구성물일 수 있다.

사용될 수 있는 열가소성 재료의 예는 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌(고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 메탈로센 폴리에틸렌 등, 및 이들의 조합), 폴리프로필렌(예컨대, 어택틱 및 신디오택틱 폴리프로필렌)), 폴리아미드(예컨대, 나일론), 폴리우레탄, 폴리아세탈(예를 들어, 델린(Delrin)), 폴리아크릴레이트, 및 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG), 및 지방족 폴리에스테르, 예를 들어 폴리락트산), 플루오로플라스틱(예를 들어, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M company)로부터의 THV), 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 열경화성 재료의 예는 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시, 멜라민, 페놀-포름알데히드 수지 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 생분해성 중합체의 예는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리(카프로락톤), 락타이드와 글리콜라이드의 공중합체, 폴리(에틸렌석시네이트), 폴리하이드록시부티레이트 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같은 "종이"는 셀룰로오스(특히, 셀룰로오스의 섬유(자연적으로 또는 인공적으로 유래되든지 간에))로 제조되거나 목재, 옥수수, 풀(grass), 쌀 등과 같은 식물 공급원의 펄프로부터 달리 유래될 수 있는 직조 또는 부직 시트-형상 제품 또는 천(이는 절첩될 수 있고 다양한 두께의 것일 수 있음)을 지칭한다. 종이는 전통적인 제지 공정 및 비전통적인 제지 공정 둘 모두로부터 제조된 제품뿐만 아니라, 시트 내에 매립된 다른 유형의 섬유, 예를 들어 강화 섬유를 갖는 전술된 유형의 재료를 포함한다. 종이는 시트 상에 또는 섬유 자체 상에 코팅을 가질 수 있다. 이러한 개시 내용의 맥락 내에서 "종이"인 비전통적인 제품의 예는 팹틱(PAPTIC)(핀란드 에스포 소재)으로부터 상표명 트린가(TRINGA)로 입수가능한 재료; 및 술라팩(SULAPAC)(핀란드 헬싱키 소재)으로부터 상표명 술라팩으로 입수가능한 재료 시트 형태를 포함한다.

단일 슬릿 패턴이 형성되는 재료는 임의의 원하는 두께의 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 재료는 약 0.001 인치(0.025 mm) 내지 약 5 인치(127 mm)의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 재료는 약 0.01 인치(0.25 mm) 내지 약 2 인치(51 mm)의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 재료는 약 0.1 인치(2.5 mm) 내지 약 1 인치(25.4 mm)의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 두께는 0.001 인치(0.025 mm), 또는 0.01 인치(0.25 mm), 또는 0.05 인치(1.3 mm), 또는 0.1 인치(2.5 mm), 또는 0.5 인치(13 mm), 또는 1 인치(25 mm), 또는 1.5 인치(38 mm), 또는 2 인치(51 mm), 또는 2.5 인치(64 mm), 또는 3 인치(76 mm) 초과이다. 일부 실시예에서, 두께는 5 인치(127 mm) 또는 4 인치(101 mm), 또는 3 인치(76 mm), 또는 2 인치(51 mm), 또는 1 인치(25 mm), 또는 0.5 인치(13 mm), 또는 0.25 인치(6.3 mm), 또는 0.1 인치(2.5 mm) 미만이다.

일부 실시예에서, 재료가 종이인 경우, 두께는 약 0.003 인치(0.076 mm) 내지 약 0.010 인치(0.25 mm)이다. 재료가 플라스틱인 일부 실시예에서, 두께는 약 0.005 인치(0.13 mm) 내지 약 0.125 인치(3.2 mm)이다.

일부 실시예에서, 슬릿 또는 절결부 패턴은 시트, 필름 또는 재료의 에지들 중 하나 이상까지 실질적으로 연장된다. 일부 실시예에서, 이는 재료가 무제한 길이의 것이게 하고, 또한 특히 비-신장성 재료로 제조될 때 장력에 의해 전개되게 한다. "비-신장성" 재료는 일반적으로, 응집성의 순수한 구성(슬릿 없음)에 있을 때 25% 미만, 10% 이하, 또는 일부 실시예에서 5% 이하의 최대 연신율(ultimate elongation) 값을 갖는 재료로서 정의된다. 에지 재료의 양은 단일 슬릿 패턴을 둘러싸고 이를 포함하지 않는 재료의 면적이다. 일부 실시예에서, 에지 재료 또는 웨브 하류측으로 따르는 가장자리(down-web border)의 양은, 그 장축이 장력축에 평행하고 무한히 길며 임의의 슬릿과 중첩하거나 접촉함이 없이 기재(substrate) 상에 그려질 수 있는 직사각형의 폭으로서 정의될 수 있다. 일부 실시예에서, 에지 재료의 양은 0.010 인치(0.25 mm) 미만 또는 0.001 인치(0.025 mm) 미만이다. 일부 실시예에서, 웨브 하류측으로 따르는 가장자리의 폭은 0.010 인치(0.25 mm) 미만 또는 0.001 인치(0.025 mm) 미만이다. 일부 실시예에서, 에지 재료의 양은 기재의 두께의 5배 미만이다. 일부 실시예에서, 웨브 하류측으로 따르는 가장자리의 폭은 기재의 두께의 5배 미만이다.

웨브 횡단 슬래브(cross-web slab)는, 그 장축이 장력축에 직각이고 무한히 길며 그 폭이 일부 한정된 수치이고 임의의 슬릿 또는 절결부와 중첩하거나 접촉함이 없이 기재 상에 그려질 수 있는 직사각형을 갖는 직사각형 영역으로서 정의될 수 있다. 일부 실시예에서, 임의의 폭의 웨브 횡단 슬래브들이 패턴의 일체형 부분으로서 물품 내에 이미 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 물품을 전개하기 더 쉽게 만들기 위해 유한 길이의 물품의 단부들에 임의의 폭의 웨브 횡단 슬래브들이 추가될 수 있다. 일부 실시예에서, 임의의 폭의 웨브 횡단 슬래브들은 연속적으로 패턴화된 물품에 간헐적으로 추가될 수 있다.

일부 실시예에서, 단일 슬릿의 가장 멀리 이격된 말단 단부들 사이의 거리(슬릿 길이로도 지칭됨)는 약 0.25 인치(0.001 mm) 길이 내지 약 3 인치(76 mm) 길이, 또는 약 0.5 인치(13 mm) 내지 약 2 인치(51 mm), 또는 약 1 인치(25 mm) 내지 약 1.5 인치(38 mm)이다. 일부 실시예에서, 단일 슬릿의 말단 단부들 사이의 가장 먼 거리(슬릿 길이로도 지칭됨)는 기재 두께의 50배 내지 기재 두께의 1000배, 또는 기재 두께의 100 내지 500배이다. 일부 실시예에서, 슬릿 길이는 기재 두께의 1000배 미만, 또는 기재 두께의 900배 미만, 또는 800배 미만, 또는 700배 미만, 또는 600배 미만, 또는 500배 미만, 또는 400배 미만, 또는 300배 미만, 또는 200배 미만, 또는 100배 미만이다. 일부 실시예에서, 슬릿 길이는 기재 두께의 50배 초과, 또는 기재 두께의 100배 초과, 또는 200배 초과, 또는 300배 초과, 400배 초과, 또는 500배 초과, 또는 600배 초과, 또는 700배 초과, 또는 800배 초과, 또는 900배 초과이다.

제조 방법 본 명세서에 기술된 슬릿 패턴 및 물품은 다수의 상이한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 슬릿 패턴은 압출, 성형, 레이저 절삭, 워터 제팅, 기계가공, 스테레오리소그래피 또는 다른 3D 인쇄 기법, 레이저 융삭, 포토리소그래피, 화학 에칭, 회전식 다이 커팅, 스탬핑, 다른 적합한 네가티브 또는 포지티브 가공 기법, 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 특히, 도 22를 참조하면, 종이 또는 다른 시트 재료(30)가 회전식 다이(20) 및 앤빌(anvil)(10)로 이루어진 닙(nip) 내로 공급될 수 있다. 이 예에서, 재료(30)는 중심 코어를 포함하거나 이를 생략할 수 있는 중심축 둘레에 재료가 말려 있는 롤 구성으로 보관된다. 회전식 다이(20)는 시트 재료(30) 내로 절삭되도록 요구되는 패턴에 대응하는 절삭 표면(22)을 회전식 다이 상에 갖는다. 다이(20)는 요구되는 장소들에서 재료(30)를 통해 절삭하고 본 명세서에 기술된 슬릿 패턴을 형성한다. 동일한 공정이 편평한 다이 및 편평한 앤빌을 가지고 사용될 수 있다.

사용 방법 본 명세서에 기술된 물품 및 재료는 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 2차원 시트, 재료 또는 물품은 장력축을 따라 인가되는 장력을 가지며, 장력은 슬릿들이 본 명세서에 기술된 개구 및/또는 플랩 및/또는 움직임을 형성하게 한다. 일부 실시예에서, 장력은 손으로 또는 기계로 인가된다.

용도 본 발명은 편평한 시트로서 시작하지만 힘/장력의 인가 시 3차원 구성으로 전개되는 물품을 기술한다. 일부 실시예에서, 그러한 구성물은 에너지 흡수 구조물을 형성한다. 본 명세서에 기술된 패턴, 물품 및 구성물은 적어도 그 일부가 본 명세서에 기술된 많은 잠재적 용도를 갖는다.

하나의 예시적인 용도는 배송 또는 보관을 위한 물체를 보호하는 것이다. 위에서 언급된 바와 같이, 기존의 배송 재료들은, 예를 들어 이들이 사용 전에 보관될 때 너무 많은 공간을 차지하여서 배송 비용을 증가시킨다는 것(예컨대, 버블 랩, 패킹 피넛(packing peanut)); 이들이 제조하기 위해 특수 장비를 요구한다는 것(예컨대, 팽창성 에어백); 이들이 항상 효과적인 것은 아니라는 것(예컨대, 구겨진 종이); 및/또는 이들이 널리 재활용가능하지 않다는 것(예컨대, 버블 랩, 패킹 피넛, 팽창성 에어백)을 포함한, 다양한 단점을 갖는다. 본 명세서에 기재된 장력-활성화 확장성 필름, 시트 및 물품은 상기 단점들 중 어느 것도 없이 배송 동안에 물품을 보호하는 데 사용될 수 있다. 지속가능한 재료로 만들어질 때, 본 명세서에 기술된 물품은 효과적이고 지속가능하다. 본 명세서에 기술된 물품들은 제조, 배송, 판매 및 보관될 때 편평하고, 사용자에 의해 장력/힘으로 활성화될 때만 3차원으로 되기 때문에, 이들 물품은 보관 공간을 최상으로 이용하고 배송/운송/패키징 비용을 최소화함에 있어서 더 효과적이고 효율적이다. 소매업자 및 사용자는 본래 크기의 10배 또는 20배 또는 30배 또는 40배 이상으로 확장될 제품을 수용하기 위해 상대적으로 적은 공간을 사용할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 물품은 사용하기에 간단하고 매우 직관적이다. 사용자는 단지 롤로부터 제품을 끌어당기거나 편평한 제품 시트를 취하고, 장력축을 따라 물품을 가로질러 장력을 인가하며(이는 손으로 또는 기계로 행해질 수 있음), 이어서 배송될 아이템 둘레에 제품을 감싼다. 많은 실시예에서, 상호 로킹 특징부가 제품이 제품 자체의 다른 층과 상호 로킹될 수 있게 하기 때문에 테이프가 필요하지 않다.

일부 실시예에서, 본 명세서에 기술된 슬릿 패턴은 기존 제공품에 비해 이점을 제공하는 패키징 재료 및/또는 완충 필름을 생성한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 본 발명의 패키징 재료 및/또는 완충 필름은 향상된 완충 또는 제품 보호를 제공한다. 일부 실시예에서, 본 발명의 패키징 재료 및/또는 완충 필름은 기존 제공품과 비교할 때 유사하거나 향상된 완충 또는 제품 보호를 제공하지만, 재활용가능하고/하거나 기존 제공품보다 더 지속가능하거나 환경친화적이다. 일부 실시예에서, 본 발명의 패키징 재료 및/또는 완충 필름은 기존 제공품과 비교할 때 유사하거나 향상된 완충 또는 제품 보호를 제공하지만, 배송될 아이템 둘레에서 확장되어 감싸여질 수 있다. 일단 장력이 인가되면, 그들의 형상을 유지하는 구성물이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 많은 응용을 위해 재료를 제자리에 유지시키는 테이프에 대한 필요성을 제거할 수 있기 때문이다.

본 명세서에서, 단수 형태("a" 또는 "an")의 용어는 특허 문헌에서 통상적인 바와 같이, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 임의의 다른 사례 또는 사용에 관계없이, 하나 또는 하나보다 많은 것을 포함하도록 사용된다. 본 명세서에서, 용어 "또는"은 달리 지시되지 않는 한, 비배타적인 것 또는 "A 또는 B"가 "A이지만 B는 아닌 것", "B이지만 A는 아닌 것", 및 "A 및 B"를 포함하도록 하는 것을 지칭하도록 사용된다. 본 명세서에서, 용어 "구비하는" 및 "이 경우(in which)"는 각각의 용어 "포함하는" 및 "여기서(wherein)"의 평이한 동등어(plain-English equivalent)로서 사용된다. 또한, 하기의 청구범위에서, 용어 "구비하는" 및 "포함하는"은 개방적(open-ended)인데, 즉 청구항에서 그러한 용어 뒤에 열거되는 것에 추가되는 요소를 포함하는 시스템, 장치, 물품, 조성물, 제형, 또는 과정이 여전히 그 청구항의 범주 내에 속하는 것으로 여겨진다. 또한, 하기의 청구범위에서, 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등은 단지 라벨(label)로서 사용되며, 그들의 대상에 대한 수치적 요건을 부과하는 것으로 의도되지 않는다.

위의 설명은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 예를 들어, 전술된 실시예(또는 그의 하나 이상의 태양)는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 요약서는 독자가 기술적 개시 내용의 특성을 신속하게 확인하는 것을 허용하도록 37 C.F.R. §1.72(b)를 준수하여 제공된다. 그것은 청구범위의 범주 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해를 갖고서 제출된다. 또한, 위의 상세한 설명에서, 다양한 특징부가 개시 내용을 간소화하기 위해 함께 그룹화될 수 있다. 이는 청구되지 않은 개시된 특징부가 임의의 청구항에 필수적이라는 의도로서 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 발명 요지는 특정한 개시된 실시예의 모든 특징부보다 적은 것에 있을 수 있다. 따라서, 하기의 청구범위는 이로써 상세한 설명에 예 또는 실시예로서 포함되며, 이때 각각의 청구항은 별개의 실시예로서 단독으로 독립적이고, 그러한 실시예가 다양한 조합 또는 치환으로 서로 조합될 수 있는 것이 고려된다. 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위가 부여되는 등가물의 전체 범주와 함께 그러한 첨부된 청구범위를 참조하여 결정될 수 있다.

종점에 의한 모든 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함하도록 의도된다(즉, 범위 1 내지 10은, 예를 들어 1, 1.5, 3.33, 및 10을 포함함).

상세한 설명 및 청구범위에서 용어 '제1', '제2', '제3' 등은 유사한 요소들을 구별하기 위해 사용되며, 반드시 순차적 또는 발생적 순서를 설명하기 위한 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 적절한 상황 하에서 상호교환 가능하며 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예는 본 명세서에 기술되거나 예시된 것 이외의 순서로 작용할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

더욱이, 상세한 설명 및 청구범위에서 용어 '상부', '하부', '위', '아래' 등은 설명적인 목적으로 사용되며 반드시 상대적인 위치를 설명하기 위한 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 적절한 상황 하에서 상호교환 가능하며 본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예는 본 명세서에 기재되거나 예시된 것 이외의 배향으로 작용할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

당업자는 전술된 실시예 및 구현예의 기본 원리로부터 벗어남이 없이 그러한 실시예 및 구현예의 상세 사항에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서 당업자에게 명백해질 것이다. 그러므로, 본 출원의 범주는 오직 하기의 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (26)

1. 확장성 재료(expanding material)로서,
   슬릿(slit)들의 복수의 행(row)들 내에 배열된 복수의 슬릿들을 갖는 재료 시트(sheet)를 포함하고,
   상기 행 내의 상기 슬릿들의 각각은 상기 행 내의 바로 인접한 슬릿들로부터 횡방향으로 이격되어 축방향 빔(beam)을 형성하며,
   상기 축방향 빔은 인접한 행들 내의 슬릿들 사이에서 연장되고,
   상기 복수의 슬릿들은 복합 슬릿들의 반복 패턴을 포함하는, 확장성 재료.
2. 제1항에 있어서, 상기 재료는 사전 인장된(pretensioned) 형태에서 평면을 한정하고, 장력축을 한정하며,
   상기 재료의 적어도 일부분들은 상기 장력축을 따라 장력이 인가될 때 상기 평면으로부터 45도 이상 회전되는, 확장성 재료.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합 슬릿들은 2개 초과의 말단 단부들을 포함하고, 상기 말단 단부들 중 적어도 하나는 만곡된, 확장성 재료.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 슬릿들 중 적어도 일부는 후크(hook), 루프(loop), 사인파, 구형파(square-wave), 삼각파, 및 십자 슬릿 중 적어도 하나를 포함하는, 확장성 재료.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 복합 슬릿들은 상기 재료의 에지(edge)들 중 하나 이상을 통해 연장되는 슬릿 패턴을 한정하는, 확장성 재료.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 종이, 골판지, 플라스틱, 탄성 재료, 비탄성 재료, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리설폰, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 생분해성 중합체, 직조 재료, 부직 재료, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 확장성 재료.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 종이이고, 두께가 약 0.003 인치(0.076 mm) 내지 약 0.010 인치(0.25 mm)인, 확장성 재료.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 플라스틱이고, 두께가 약 0.005 인치(0.13 mm) 내지 약 0.125 인치(3.2 mm)인, 확장성 재료.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 본 명세서에 기술된 상호 로킹 시험(interlocking test)을 통과하는, 확장성 재료.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿들의 각각은 상기 장력축에 직각인 횡방향 길이를 갖는, 확장성 재료.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 슬릿은 횡방향 길이를 갖고, 슬릿들의 제1 행 내의 슬릿들은 상기 슬릿들의 제1 행 내의 각각의 슬릿의 상기 횡방향 길이의 75% 이하만큼 슬릿들의 인접한 행 내의 슬릿들로부터 오프셋되는, 확장성 재료.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿들의 각각은 슬릿 형상 및 슬릿 배향을 가지며, 상기 슬릿 형상, 상기 슬릿 배향, 또는 상기 슬릿 형상과 상기 슬릿 배향 둘 모두는 슬릿들의 행 내에서 변하는, 확장성 재료.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿들은 슬릿 형상 및 슬릿 배향을 가지며, 상기 슬릿 형상, 슬릿 배향, 또는 슬릿 형상과 슬릿 배향 둘 모두는 인접한 행들 내에서 변하는, 확장성 재료.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 약 0.001 인치(0.025 mm) 내지 약 5 인치(127 mm)의 두께를 갖는, 확장성 재료.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 슬릿들 내에서의 각각의 슬릿은 약 0.25 인치(6.35 mm) 내지 약 3 인치(76.2 mm)인 슬릿 길이를 갖는, 확장성 재료.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 슬릿들 내에서의 각각의 슬릿은 슬릿 길이를 갖고, 상기 재료는 재료 두께를 가지며, 슬릿 길이 대 재료 두께의 비가 약 50 내지 약 1000인, 확장성 재료.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 복합 패턴을 형성할 수 있는 다이(die).
18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 확장성 재료들 중 임의의 것으로 형성된 패키징(packaging) 재료.
19. 제18항에 있어서, 상기 확장성 재료는 롤(roll) 구성으로 보관되는, 패키징 재료.
20. 제18항에 있어서, 상기 확장성 재료는 하나 이상의 개별 시트인, 패키징 재료.
21. 제20항에 있어서, 상기 확장성 재료가 내부에 배치된 봉투(envelope)를 더 포함하는, 패키징 재료.
22. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 확장성 재료들 중 임의의 것을 제조하는 방법으로서,
    압출, 성형(molding), 레이저 절삭, 워터 제팅(water jetting), 기계가공, 스테레오리소그래피(stereolithography), 레이저 융삭(ablation), 포토리소그래피(photolithography), 화학 에칭, 회전식 다이 커팅(rotary die cutting), 스탬핑 또는 이들의 조합 중 적어도 하나에 의해 상기 재료에 복합 슬릿 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
23. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 확장성 재료들 중 임의의 것을 사용하는 방법으로서,
    장력축을 따라 상기 확장성 재료에 장력을 인가하여 상기 재료가 확장되게 하는 단계를 포함하는, 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 장력의 인가는 (1) 상기 슬릿들 중 하나 이상이 개구들을 형성하게 하고/하거나 (2) 상기 슬릿들에 인접한 상기 재료가 기복들을 형성하게 하는, 방법.
25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 장력은 손으로 또는 기계로 인가되는, 방법.
26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장력축을 따라 상기 확장성 재료에 장력을 인가하는 단계는 상기 재료가 2차원 구조물로부터 3차원 구조물로 변화하게 하는, 방법.

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