TW202417232A

TW202417232A - 具有切縫偏移配置之可膨脹片材

Info

Publication number: TW202417232A
Application number: TW112127278A
Authority: TW
Inventors: 湯瑪士瑞查德寇瑞根
Original assignee: 美商3M新設資產公司
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2023-07-21
Publication date: 2024-05-01

Abstract

一種可膨脹片材包括界定主表面之片材材料之基材及以切縫圖案在基材中所形成之複數個切縫，該切縫圖案界定沿著橫軸的寬度及沿著膨脹軸的長度。該切縫圖案至少包括第一區域及第二區域，各區域包含界定圖案特徵配置之切縫之至少兩個交錯列。該等區域之至少一者具有與另一區域不同的圖案特徵配置。切縫經組態以回應於在膨脹軸上施加至基材之最小張力而膨脹，以提供具有摺疊壁的膨脹組態。

Description

具有切縫偏移配置之可膨脹片材

本揭露關於一種可膨脹片材，且具體地是具有切縫偏移配置之可膨脹片材。

張力活化之可膨脹片材係例如紙或塑膠之片材，其經切割成具有切縫圖案，使其能夠在沿著片材之張力軸施加張力時膨脹。例示性張力活化之可膨脹片材可購自3M Company(St.Paul,Minnesota,USA)之SCOTCH^TM CUSHION LOCK^TM保護性包材，其係一種基於紙張力活化之可膨脹片材。一旦施加張力以使此類片材膨脹時，片材之部分旋轉以產生會吸收能量之互鎖摺疊壁結構，且可例如使用以在運送期間緩衝並保護物體。

在一個態樣中，一種可膨脹片材沿著一主表面界定一膨脹軸及一橫軸。該可膨脹片材包括界定該主表面之片材材料之一基材。該可膨脹片材亦包括複數個切縫，其以一切縫圖案形成於該基材中，該切縫圖案界定沿著該橫軸的一寬度及沿著該膨脹軸的一長度，該切縫圖案至少包括一第一區域及一第二區域。各區域延伸橫跨該寬度。各區域包括該等切縫之至少兩個交錯列，其界定一圖案特徵配置，其中該第一區域界定一第一圖案特徵配置，且該第二區域界定與該第一配置不同的一第二圖案特徵配置。該等切縫經組態以回應於在該膨脹軸上施加至該基材之一最小張力而膨脹，以提供一膨脹組態。

在一個態樣中，一種捲材包括該可膨脹片材。

在一個態樣中，一種旋轉模具包括切割表面，該等切割表面經組態以形成該可膨脹片材。

102:可膨脹片材

104:材料塊

200:可膨脹片材

202:切縫圖案

204:基材

206:切縫

208:區域

210:第一區域

212:第二區域

218:膨脹軸

220:橫軸

222:寬度

224:第三區域

226:第四區域

228:長度

232:列

234:材料束；束

236:部分

302:片材材料

304:旋轉模具

306:砧座

308:切割表面

310:捲材

312:捲材

400:切縫

402:直線或線性區段；區段

404:彎曲或非線性區段；區段

406:線性區段；區段

408:終端

410:終端

412:終端

414:終端

416:第一區段交點

418:第二區段交點

502:切縫圖案

504:第一區域

506:第二區域

508:第三區域

510:第四區域

512:切縫

514:膨脹軸

516:圓形部分

518:圓形部分

520:圓形部分

522:圓形部分

1002:可膨脹片材

1004:第一膨脹組態

1006:非旋轉束

1008:摺疊壁

1102:第二膨脹組態

1202:可膨脹片材

1302:切縫圖案

1304:垂直線

1306:第一區域

1310:第三區域

1402:切縫圖案

1404:垂直線

1406:第一區域

1408:第二區域

1502:切縫圖案

1504:垂直線

1506:第一區域

1508:第二區域

為易於識別任何特定元件或動作的討論，元件符號中之最顯著的一或多個數字係指首先引入該元件的圖式號碼。

〔圖1A〕及〔圖1B〕係捲材形式之現有可膨脹片材之透視端視圖的照片。

〔圖2〕係本揭露之可膨脹片材的俯視圖。

〔圖3〕係可用來形成圖2之可膨脹片材的設備的立視圖。

〔圖4〕係可搭配圖2之可膨脹片材使用的切縫的俯視圖。

〔圖5〕係可搭配圖2之可膨脹片材使用的切縫圖案之部分的俯視圖。

〔圖6〕係圖5中「516」所指示的圓形部分之擴展視圖。

〔圖7〕係圖5中「518」所指示的圓形部分之擴展視圖。

〔圖8〕係圖5中「520」所指示的圓形部分之擴展視圖。

〔圖9〕係圖5中「520」所指示的圓形部分之擴展視圖。

〔圖10〕係使用在第一膨脹組態中的圖5之切縫圖案的經膨脹片材之輪廓視圖。

〔圖11〕係在第二膨脹組態中的圖10之經膨脹片材之輪廓視圖。

〔圖12〕係本揭露之可膨脹切縫紙呈捲材形式之端視圖的相片。

〔圖13〕係可搭配圖2之可膨脹片材使用的切縫圖案的俯視圖，其具有相位偏移的圖案特徵。

〔圖14〕係可搭配圖2之可膨脹片材使用的切縫圖案的俯視圖，其具有定向偏移的圖案特徵。

〔圖15〕係可搭配圖2之可膨脹片材使用的切縫圖案的俯視圖，其具有相位偏移的圖案特徵。

本揭露關於一種可膨脹片材，其具有呈切縫圖案之切縫，該切縫圖案具有第一區域及第二區域，該第二區域界定與第一配置不同的圖案特徵配置。一般而言，切縫圖案之偏移允許視覺上一致之產品，其中當片材捲繞成捲時圖案很少與相鄰圖案匹配，其可促進可膨脹片材平滑捲繞成捲材形式及從捲材形式展開。在一些實施例中，可膨脹片材可係相位偏移張力活化之可膨脹片材。在一些實施例中，切縫圖案包括具有振盪的區域，振盪經相位偏移，使得其不能輕易地抓住相鄰層。

張力活化之可膨脹片材的蓬鬆及互鎖本質可藉由圖案之橫幅部分上的「指(fingers)」或振盪的存在而增強。隨著可膨脹片材捲繞至捲上，該捲之直徑緩慢增加。當用於可膨脹片材之切縫的配置係切縫圖案時，在捲圓周增加重複的周期時，片材的部分可頻繁地與具有相同圖案的一或多個相鄰層重疊。當圖案之相同部分在相鄰的層重疊時，彼等層傾向於彼此抓住且形成材料塊，而非平滑地捲繞至捲上。圖1A及圖1B顯示兩張照片，其顯示可膨脹片材102捲繞成具有材料塊104之捲的不同視圖，材料塊對應於已抓至相鄰層上之圖案的區域。似乎在此等影像中約5個層已抓在一起。

此種多個相鄰層相黏在較小直徑且當該捲繞較鬆時是特別有問題的，不過甚至亦出現在大而緊密捲繞的捲上。在較大的捲上，似乎更多是作為「採摘(picking)」效應，其中材料無法輕易自捲上取下。例如，在從分配器展開時，此可導致材料撕裂。

簡言之，對此及其他問題之解決方案可在於使用具有不同切縫配置的切縫圖案。例如，當紙捲繞在輥上時，改變切縫圖案並因此與相鄰圖案相位不同可減輕此類問題。

圖2根據本揭露顯示具有切縫圖案202的可膨脹片材200。可膨脹片材200界定膨脹軸218(或垂直軸)及沿著主表面正交於膨脹軸的橫軸220(或水平軸)。可膨脹片材200包括片材材料之基材204，其界定主表面及沿著主表面形成或界定在基材中之複數個切縫206。切縫圖案202沿著主表面對應於切縫206之配置。在一些實施例中，切縫圖案202可係重複的切縫圖案，其沿著膨脹軸218重複一或多次。

切縫圖案202界定沿著橫軸220的寬度222及沿著膨脹軸218的長度228。切縫圖案202可係重複的切縫圖案202，例如當可膨脹片材200具有大於切縫圖案202之長度228的長度時。如所繪示，為闡述之目的，僅顯示可膨脹片材200之切縫圖案202的部分。一般而言，切縫圖案202延伸至可膨脹片材200之邊緣(例如，橫跨其整個寬度且沿著其整個長度，或重複以沿著其整個長度延伸)，以促進可膨脹片材200展開並膨脹成可膨脹組態。

切縫206經組態以回應於在膨脹軸218上施加至基材204的最小張力而膨脹，以提供可形成摺疊壁之膨脹組態。摺疊壁可在相鄰列232中由附近切縫206之間的片材材料之部分236所形成。在相同列中，相鄰切縫206之間的是材料束234，其在膨脹時可不旋轉。具體地，當可膨脹片材200起初在未膨脹組態(實質上平坦的片材)中，隨後經張力活化(沿著膨脹軸218拉動)時，基材204之部分可自實質上二維(2D)的主表面向上及向下移動，且變成如本文中所詳述之三維(3D)物品(參見圖10及圖11)。

切縫圖案202經定義以包括多個區域208，具體地至少包括第一區域210及第二區域212。在所繪示之實施例中，切縫圖案202亦包括第三區域224及第四區域226。區域208之各者經定義以橫跨切縫圖案202之寬度222延伸。

區域208之各者包括切縫206之至少兩個交錯列232。切縫206之列232之各者實質上彼此平行，且列232之各者包括多個切縫206。列232之各者可實質上平行於橫軸220。區域208之一或多者可包括額外列232，其亦可為交錯的。各區域可具有二、三、四、或更多列232的交錯切縫206。在一些實施例中，至少一個區域包含三或更多個交錯列232的切縫206。在所繪示之實施例中，各區域包括四列232的交錯切縫206。

如本文中所使用，用語「交錯列(staggered row)」係指：在給定列中之實質上所有的切縫之位置，在相較於在直接相鄰列中之對應的切縫時，相位不同或沿著橫軸220相位偏移一設定量或最小距離。在所繪示之實施例中，相鄰列232具有在切縫206之間的水平節距的一半(例如，如藉由幾何之中心至中心距離所量測)的相位差距。

區域之配置之各者可描述為界定各種圖案特徵之位置及定向。一般而言，切縫圖案202包括至少一種配置，其與至少一種其他配置不同。在所繪示之實施例中，第一區域210界定第一圖案特徵配置，且第二區域212界定與第一配置不同的第二圖案特徵配置。此外，切縫圖案202可包括具有相同或不同配置的額外區域。在所繪示之實施例中，切縫圖案202包括第三區域224及第四區域226。此等額外區域之各者可包括與第一配置、第二配置、或兩者不同的其他配置。

如本文所用，用語「圖案特徵(pattern features)」係指沿著主表面之切縫或切縫特徵。如本文中所使用，用語「切縫特徵(slit feature)」係指切縫的區段、區段交點、或端點。配置之用語「偏移圖案特徵」係指：切縫或切縫特徵與在另一配置中之對應的切縫或切縫特徵相比的偏移位置或定向。用語「偏移切縫(shifted slit)」係指整個切縫在位置或定向上的偏移。用語「偏移切縫特徵(shifted slit feature)」係指在一切縫中的一切縫特徵在位置或定向上的偏移。可藉由覆疊一個區域在另一區域上並識別一或多個切縫或切縫特徵如何已經偏移來比較不同的配置。

在所繪示之實施例中，切縫圖案202至少界定第二區域212之第二配置，其與第一區域210之第一配置相比具有一或多個偏移圖案特徵。相較於第一配置、第二配置、或兩者，其他配置可具有一或多個偏移圖案特徵。在所繪示之實施例中，第三區域224具有與第一配置及第二配置不同的第三配置，且第四區域226具有與第一、第二、及第三配置不同的第四配置。

可用各種方式以切縫圖案來實施偏移圖案特徵。在配置之至少一列中之各切縫與另一配置相比可具有偏移圖案特徵之至少一者。具體地，在所繪示之實施例中，相較於第一配置，第二配置之至少一列中之各切縫206具有偏移圖案特徵之至少一者。此類偏移圖案特徵亦可施加至其他配置，諸如第三配置及第四配置。在一些實施例中，第二配置之各切縫206可具有偏移圖案特徵之至少一者。在所繪示之實施例中，相較於第一配置且亦相較於彼此，第二、第三、第四配置之各切縫206具有偏移圖案特徵之至少一者。

可以各種方式體現圖案特徵在位置上的偏移。在一些實施例中，偏移圖案特徵對應於相位偏移，具體地相較於在其他配置中的對應的切縫或切縫特徵，是在切縫或切縫特徵之位置上的偏移。可相對於各切縫之寬度或各切縫之間的水平節距來量測偏移圖案特徵之相位偏移。在一些實施例中，相位偏移可大於或等於對應於偏移圖案特徵之切縫寬度之1、2、3、4、5、10、15、20、或25百分比。在一些實施例中，相位偏移可小於或等於對應於偏移圖案特徵之切縫寬度之33、25、20、15、10、5、4、3、2、或1百分比。

在一些實施例中，相位偏移係沿著橫軸220(例如，在水平方向上)。例如，當在各區域中之至少一個切縫206包括至少部分地沿著膨脹軸218延伸的區段時，可使用沿著橫軸220的相位偏移。在所繪示之實施例中，第二配置包括在其切縫206中之切縫特徵，其與第一配置中之對應的切縫特徵相比係沿著橫軸220相位偏移，而切縫206之位置及定向未偏移。切縫特徵之相位偏移而未偏移切縫本身亦顯示於圖5中。

可以各種方式體現圖案特徵在定向上之偏移。在一些實施例中，偏移圖案特徵對應於切縫或切縫特徵中之反轉(參見圖14)。

如本文中所使用，用語「切縫(slit)」係指穿過物品形成至少一線或區段的狹窄切口，其可係直線的或彎曲的，或描述為線性或非線性，具有至少兩個終端。本文所述之切縫係離散的，意指個別切縫並未與其他切縫相交。切縫通常並非切斷，其中「切斷(cut-out)」經定義為當切縫本身相交時從片材移除的片材之表面區域。然而，實際上，許多成形技術導致片材之某一表面區域的移除，其並未被認為是為了本申請案的目的而「切斷」。具體地，許多切割技術製造出「截口(kerf)」或具有某一實體寬度的切口。例如，雷射切割器將消熔片材的某一表面區域以產生切縫，起槽機將切除材料的某一表面區域以產生切縫，且甚至牽切在材料邊緣上產生一些變形，其跨材料表面區域形成實體間隙。此外，模製技術需要切縫相對面之間的材料，在切縫處產生間隙或截口。在各種實施例中，切縫的間隙或截口將小於或等於材料厚度。例如，切入0.007"(大約18mm)厚的紙之切縫圖案可能具有具有大約0.007"或更小的間隙之切縫。然而，應瞭解，切縫寬度可增加至大於材料厚度的許多倍，並與本文所揭示之技術一致。

切縫可表徵為「簡單切縫(simple slit)」或「複合切縫(compound slit)」，其中「簡單切縫」經定義為具有恰好兩個終端，而「複合切縫」具有多於兩個終端。

切縫圖案亦可表徵為單切縫圖案或多切縫圖案。用語「單切縫圖案(single slit pattern)」係指形成個別列之個別切縫的圖案，各列沿著橫軸橫向地橫跨片材延伸，其中列沿著片材的軸向長度形成個別列的切縫圖案，且在各列中的切縫圖案與在直接相鄰列中的切縫圖案不同。例如，在一列中的切縫可與在直接相鄰列中的切縫交錯、或軸向偏移、或相位不同。「多切縫圖案(multi slit pattern)」係指形成第一組橫向相鄰列之個別切縫的圖案，其中在第一組相鄰列內之個別切縫橫向對準。第二組相鄰列可與第一組列交錯、或軸向偏移、或相位不同。多切縫圖案可包括雙切縫圖案、三切縫圖案、四切縫圖案等。

在所繪示之實施例中，切縫圖案202包括多個分離區域之切縫206。各區域包括多個交錯列232之切縫206。在圖2中，各區域具有四列切縫206，但數目可取決於圖案之大小及捲之預期大小而不同。切縫圖案202中之各切縫206含有第一區段，其大致係正弦或振盪的，且通常在橫向方向上延行。切縫206亦包括一或多個第二區段，其通常係線性的，且沿著膨脹軸218(其亦可描述為大約係在縱向或軸向方向上)延行。各區域之差異在於：一個區域之切縫206的第一(正弦)區段與其他區域之第一區段的相位不同。例如，在第一區域210中之四列232的特徵在於在正弦曲線之最大值附近與第二(線性)區段相交之第一(正弦)區段，而在第二區域212中之下一個四列的特徵在於在正弦曲線之最小值附近與第二(線性)區段相交之第一(正弦)區段。此等偏移之切縫特徵提供第一區域210之第一配置與第二區域212之第二配置的差異。正弦圖案之不同部分與切縫206之第二(線性)區段相交之相同原理亦適用於其他區域。

片材材料之基材204可由各種適合材料形成。例如，可形成本文所述之切縫圖案的一些例示性材料包括紙(包括卡紙板、波紋紙、經塗佈或未經塗佈的紙、牛皮紙、棉搭接、回收紙、原生紙、可延伸紙)；塑膠；織造及非織造材料及/或織品；彈性材料(包括橡膠，諸如天然橡膠、合成橡膠、腈橡膠、聚矽氧橡膠、胺甲酸酯橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯乙酸乙烯酯或EVA橡膠)；非彈性材料(包括聚乙烯及聚碳酸酯)；聚酯；丙烯酸；及聚碸。物品可係例如材料、片材、膜、或任何類似構造。如本文中所使用，用語「可延伸(extensible)」係指在張力下能夠伸長(例如，20%或更少)而無切縫之材料。

可使用之熱塑性材料的實例包括下列之一或多者：聚烯烴(例如聚乙烯(高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE))、茂金屬聚乙烯、及類似者、及其組合)、聚丙烯(例如雜排及對位性聚丙烯))、聚醯胺(例如尼龍)、聚胺甲酸酯、聚縮醛(諸如Delrin)、聚丙烯酸酯、及聚酯(諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、及脂族聚酯(諸如聚乳酸))、氟塑膠(諸如來自3M company,St.Paul,MN,US的THV)、及其組合。熱固性材料之實例可包括聚胺甲酸酯、聚矽氧、環氧化物、三聚氰胺、酚醛樹脂、及其組合之一或多者。生物可分解聚合物之實例可包括下列之一或多者：聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚(己內酯)、乳酸交酯及乙醇酸之共聚物、聚琥珀酸乙二醇酯)、聚羥基丁酯、及其組合。

如本文中所使用，「紙(paper)」係指織造或非織造的片狀產品或織品(其可折疊並可具有各種厚度)，其等係由纖維素(具體地是纖維素之纖維(無論天然或人工衍生者))製成，或者以其他方式可衍生自植物來源(諸如木、玉米、草、米、及類似者)的漿泥。紙包括由傳統及非傳統製紙程序兩者所製成的產品以及具有上述類型的材料，該等材料具有埋置於片材中之其他類型的纖維(例如，強化纖維)。紙亦包括由各種製程所製成之可延伸紙，製程包括起皺、雙輥壓實、CLUPAK壓實、EXPANDA雙輥製程、或任何其他製程、或添加劑，以增加紙之可延伸性。紙可在片材上或在纖維本身上具有塗層。在本揭露之背景下，「紙」之非傳統產品的實例包括可以商標名稱TRINGA購自PAPTIC(Espoo,Finland)之材料，及可以商標名稱SULAPAC購自SULAPAC(Helsinki,Finland)之片材形式的材料。

單切縫圖案經形成至其中的材料可具有任何所欲厚度。在一些實施例中，材料具有介於約0.001吋(0.025mm)與約5吋(127mm)之間的厚度。在一些實施例中，材料具有介於約0.01吋(0.25mm)與約2吋(51mm)之間的厚度。在一些實施例中，材料具有介於約0.1吋(2.5mm)與約1吋(25.4mm)之間的厚度。在一些實施例中，厚度係大於0.001吋(.025mm)、或0.01吋(.25mm)、或0.05吋(1.3mm)、或0.1吋(2.5mm)、或0.5吋(13mm)、或1吋(25mm)、或1.5吋(38mm)、或2吋(51mm)、或2.5吋(64mm)、或3吋(76mm)。在一些實施例中，厚度係小於5吋(127mm)、或4吋(101mm)、或3吋(76mm)、或2吋(51mm)、或1吋(25mm)、或0.5吋(13mm)、或0.25吋(6.3mm)、或0.1吋(2.5mm)。

在材料係紙的一些實施例中，厚度係介於約0.003吋(0.076mm)與約0.010吋(0.25mm)之間。在材料係塑膠的一些實施例中，厚度係介於約0.005吋(0.13mm)與約0.125吋(3.2mm)之間。

在一些實施例中，切縫或切口圖案實質上延伸至片材、膜、或材料的邊緣之一或多者。在一些實施例中，此允許材料具有不受限的長度，且亦藉由張力來展開，具體地是在由不可延伸或低度延伸的材料製成時。邊緣材料的量係環繞單切縫圖案而不包括該單切縫圖案的材料區域。在一些實施例中，邊緣材料的量(或順幅邊界)可經定義為矩形的寬度，該矩形的長軸平行於膨脹軸，並可在基材上拉伸而無重疊或觸碰任何切縫。在一些實施例中，邊緣材料的量小於0.010吋(0.25mm)或小於0.001吋(0.025mm)。在一些實施例中，順幅邊界的寬度小於0.010吋(0.25mm)或小於0.001吋(0.025mm)。在一些實施例中，邊緣材料的量係小於基材厚度的5倍。在一些實施例中，順幅邊界的寬度係小於基材厚度的5倍。

圖3顯示形成為可膨脹片材(諸如可膨脹片材200，圖2)之紙或其他片材材料302的實例。一般而言，切縫圖案及可膨脹片材可以若干種不同方式製作。例如，切縫圖案可藉由下列方式形成：擠製、模製、雷射切割、水射、機械加工、立體微影、或其他3D列印技術、雷射剝蝕、微影蝕刻、化學蝕刻、旋轉模切、衝壓、其他合適的負型或正型處理技術、或其組合。具體地，在所繪示之實施例中，可將紙或其他片材材料302饋入至由旋轉模具304及砧座306所組成的夾具中。在此實例中，片材材料302以捲材310之形式儲存，其中材料繞中心軸(其可包括或可省略中央核心)捲繞，且隨後展開以饋入夾具中。旋轉模具304在其上具有對應於切縫圖案(諸如切縫圖案202，圖2)之切割表面308，以切入片材材料302中。旋轉模具304切穿片材材料302且沿著主表面形成代表切縫圖案202之一或多者之切縫206的配置。具體地，切縫圖案202之長度228可對應於旋轉模具304之圓周，使得旋轉模具304之多次旋轉在可膨脹片材200中沿著膨脹軸218形成重複的切縫圖案。隨後，可膨脹片材200可以捲材 312之形式儲存，其中材料繞中心軸(其可包括或可省略中央核心)捲繞，且隨後展開以藉由張力活化而膨脹。相同程序可與平模及平坦砧座併用。

圖4顯示可使用在切縫圖案202中之切縫400的一個實例(圖2)。一般而言，各切縫包括下列中之一或多者：區段、區段交點、終端、或此等之任何組合。如所繪示，切縫400包括具有兩個相對終端408、414之直線或線性區段402及具有兩個相對終端412、410之線性區段406。切縫400亦包括彎曲或非線性區段404，其延伸於區段402與區段406之間，且分別在第一區段交點416與第二區段交點418連接區段402及區段406。區段404不包括切縫400之四個終端。

圖5顯示根據本揭露之切縫圖案的另一實例，其可搭配可膨脹片材200(圖2)使用。切縫圖案502類似於切縫圖案202(圖2)。在所繪示之實施例中，切縫圖案502包括多個分開的區域之切縫512，包括第一區域504、第二區域506、第三區域508、及第四區域510。各區域包括多個交錯列之切縫512。在切縫圖案502中之切縫512之各者含有第一區段，其大致係正弦或振盪的，且通常在橫向方向上延行。切縫512亦包括一或多個第二區段，其通常係線性的，且沿膨脹軸514(其亦可描述為大約在縱向或軸向方向上)延行。各區域之差異在於：一個區域之切縫512之各者的第一(正弦)區段與其他區域之第一(正弦)區段相位不同。例如，在第一區域504中之兩列之特徵在於在正弦曲線之最大值附近與第二(線性)區段相交之第一(正弦)區段，而在第二區域506中之下一個兩列之特徵在於在正弦曲線之最小值附近與第二(線性)區段相交之第一(正弦)區段。此等偏移之切縫特徵提供第一區域504之第一配置與第二區域506之第二配置的差異。正弦圖案之不同部分與切縫512之第二(線性)區段相交之相同原理亦適用於其他區域。

在一些實施例中，在切縫圖案202中之偏移圖案特徵之至少一者對應於在切縫之一者中的偏移切縫特徵，而不偏移在相同切縫中之至少一個其他切縫特徵。在切縫圖案202及切縫圖案502兩者中，各切縫之第一(正弦)區段經偏移，而其他(線性)區段則未經偏移。

在一些實施例中，切縫之各者可描述為具有相同形狀，除了偏移圖案特徵之至少一者與在第一配置中之對應的切縫特徵相比對應於偏移切縫特徵。例如，切縫的區段可具有相同區段形狀，但區段之一者可偏移。在切縫圖案202及切縫圖案502兩者中，各切縫之第一(正弦)區段經偏移，而其他(線性)區段則未經偏移。

此進一步繪示於圖6至圖9中，其分別對應於圖5所示之圓形部分516、518、520、522，其中各切縫之第一(正弦)區段與該切縫之一或多個第二(線性)區段相交。圖6至圖9顯示四個分開的方式，在其中切縫之振盪的第一區段可與該切縫的一或多個垂直區段相交。大致上，在圖2及圖5中所描繪之分開的圖案中，切縫之振盪區段經相位偏移。因為具有四個不同相位偏移之振盪與其他振盪之任一者的路徑不匹配，故當捲繞以形成捲材時，其不傾向於彼此黏在一起。

當含有切縫圖案202或切縫圖案502之片材在軸向方向上經受張力時，材料膨脹以形成三維圖案。圖10顯示具有切縫圖案502(圖5)的可膨脹片材1002處於第一膨脹組態1004中，其亦可描述為交替或上下(up-down)變體，其中相鄰的摺疊壁區段已向相反方向旋轉。圖11顯示相同之可膨脹片材1002(圖10)，但在第二膨脹組態1102中，其亦可描述為平行或上上(up-up)變體，其中所有的摺疊壁區段已向相同方向旋轉。除非小心地膨脹，否則有可能(且是很可能)在單一膨脹的片材內將會存在兩種變體。亦可能的是，單一摺疊壁可沿著其長度從向一個方向旋轉改變成向另一方向旋轉。所有此等變化係自然的，且通常歸因於材料之隨機性及為膨脹片材之張力施加。

如圖10及圖11中可見，膨脹組態中之可膨脹片材1002可提供片材材料之非旋轉束1006及摺疊壁1008。當暴露於張力時，在列中之相鄰切縫之間的束(諸如，圖2之束234)變成非旋轉束。各摺疊壁1008可描述為至少部分地被在不同列中之兩個相鄰切縫所限制。在所繪示之實施例中，各摺疊壁至少部分地被來自兩個相鄰切縫之各者的兩個區段所限制。

圖12顯示紙質可膨脹片材102，其特徵在於根據本揭露之相位偏移切縫圖案捲繞成捲材的形式。與圖1A及圖1B所示之可膨脹片材102的捲材相比，相位偏移切縫圖案可促進更平滑地捲繞可膨脹片材1202之捲材。

本揭露之各種切縫圖案，諸如複合切縫圖案，在可膨脹片材之膨脹組態中提供摺疊壁。本揭露之其他切縫圖案，諸如簡單切縫圖案，在可膨脹片材之膨脹組態中提供摺疊壁以外的開放3D結構，諸如圖13、圖14、及圖15中所示。

圖13根據本揭露顯示切縫圖案1302的另一實例。在所繪示之實施例中，在切縫圖案1302中，切縫之各者具有相同形狀，且偏移圖案特徵之至少一者代表偏移切縫特徵。具體地，在各區域中之切縫特徵相對於在另一區域中之切縫特徵相位偏移。在第一區域1306中，第一列中的第一切縫具有與垂直線1304(其可平行於對應的膨脹軸)對準的區段交點。相較於第一區域1306的配置，在第二區域1306中，在第一列中的第一切縫具有在第一水平方向(其可平行於對應的橫軸)(右側)上相位偏移的區段交點。在第三區域1310中，在第一列中的第一切縫具有在與第一方向相反的第二水平方向(左側)上相位偏移的區段交點。

圖14根據本揭露顯示切縫圖案1402的另一實例。在所繪示之實施例中，在切縫圖案1402中，偏移圖案特徵之至少一者代表切縫或切縫特徵之定向與另一配置中之對應的切縫或切縫特徵相比係反轉。具體地，在各相鄰區域中之切縫係橫跨膨脹軸或橫軸倒置。在第一區域1406中，在第一列中之各切縫沿著垂直線1404(其可平行於對應的膨脹軸)具有一個最大值及兩個最小值，且在第二列中之各切縫具有兩個最大值及一個最小值。在第二區域1408中，在第一列中之各切縫具有兩個最大值及一個最小值，且在第二列中之各切縫具有一個最大值及兩個最小值。

圖15根據本揭露顯示切縫圖案1502的又另一實例。切縫圖案1502類似於切縫圖案1302。在所繪示之實施例中，在切縫圖案1502中，切縫之各者具有相同形狀，且偏移圖案特徵之至少一者代表偏移切縫。具體地，在各區域中之切縫相對於在另一區域中之切縫相位偏移。在第一區域1506中，在第一列中之第一切縫具有與垂直線1504(其可平行於對應的膨脹軸)對準的終端。相較於第一區域1506的配置，在第二區域1508中，在第一列中的第一切縫具有在水平方向(其可平行於對應的橫軸)(右側)上相位偏移的終端。

在一些實施例中(未圖示)，偏移圖案特徵可包括在切縫之列之間的橫幅板材的不同高度，其切縫之位置沿著膨脹軸相位偏移。橫幅板材可經定義為具有長軸垂直於膨脹軸且寬度是某一有限數之矩形的矩形區域，且可在基材上拉伸而無重疊或觸碰任何切縫。在一些實施例中，具有任何寬度的橫幅板材可已作為圖案的整體部分而存在於物品內。在一些實施例中，可將具有任何寬度的橫幅板材加到有限長度物品之末端，以使物品更容易展開。在一些實施例中，可間歇地將具有任何寬度的橫幅板材加到經連續圖案化的物品。

在一些實施例中，單切縫之相隔最遠的終端之間的距離(亦稱為切縫長度)係介於約0.25吋(6.35mm)長與約3吋(76mm)長之間、或介於約0.5吋(13mm)與約2吋(51mm)之間、或介於約1吋(25mm)與約1.5吋(38mm)之間。在一些實施例中，單切縫的終端之間的最遠距離(亦稱為切縫長度)係介於基材厚度的50倍與基材厚度的1000倍之間或介於基材厚度的100倍與500倍之間。在一些實施例中，切縫長度小於基材厚度的1000倍、或小於900倍、或小於800倍、或小於700倍、或小於600倍、或小於500倍、或小於400倍、或小於500倍、或小於200倍、或小於基材厚度的100倍。在一些實施例中，切縫長度大於基材厚度的50倍、或大於100倍、或大於200倍、或大於500倍、或大於400倍、或大於500倍、或大於600倍、或大於700倍、或大於800倍、或大於基材厚度的900倍。

本文所述之物品及材料可以各種方式使用。在一實施例中，二維片材、材料、或物品具有沿著膨脹軸施加的張力，其導致切縫形成本文所述之開口及/或襟翼及/或動作。在一些實施例中，張力係藉由手或以機器施加。

本揭露描述始於平坦片材但一經施加力/張力即展開成三維構造的物品。在一些實施例中，此類構造形成能量吸收結構。本文所述之圖案、物品、及構造具有大量潛在用途，其等之至少一些係描述於本文中。

一種例示性用途係保護用於運送或儲存之物體。如上文所述，現存的運送材料具有各種缺點，包括例如，在使用前儲存時佔據太多空間(例如，氣泡包材、包裝填充物)且因此增加運送成本；其需要特殊裝備來製造(例如，可膨脹的空氣袋)；其不總是有效的(例如，弄皺的紙)；及/或其並非可廣泛回收(例如，氣泡包材、包裝填充物、充氣氣囊)。本文所述之以張力活化之膨脹膜、片材、及物品可用以在運送期間保護項目而無任何上述缺點。當以永續材料製成時，本文所述之物品係有效且具永續性的。由於本文所述之物品在製造、運送、販售、及儲存時係平坦的，且僅在使用者以張力/力活化時變成三維，這些物品在最佳利用儲存空間及最小化運送/運輸/包裝成本方面係更有效且有效率的。零售商及使用者可使用相對小的空間以容納將膨脹至其原始大小之10、或20、或30、或40、或更多倍的產品。進一步地，本文所述之物品在使用上係簡單且高度直覺性的。使用者僅將產品從捲拉下或取用平坦的產品片材，沿著膨脹軸跨物品施加張力(其可用手或以機器完成)，並隨後將產品圍繞待運送的品項捲繞。在許多實施例中，不需要膠帶，因為互鎖特徵使產品能夠與本身的另一層互鎖。

在一些實施例中，本文所述之切縫圖案產生包裝材料及/或緩衝膜，其等提供優於現有市售品的優點。例如，在一些實施例中，本揭露的包裝材料及/或緩衝膜提供增強的緩衝或產品保護。在一些實施例中，當與現有市售品相比時，本揭露的包裝材料及/或緩衝膜提供類似或增強的緩衝或產品保護，但係可回收及/或比現有市售品更具永續性或對環境友善。在一些實施例中，當與現有市售品相比時，本揭露的包裝材料及/或緩衝膜提供類似或增強的緩衝或產品保護，但可經膨脹並捲繞欲運送的項目。一旦施加張力即保持形狀的構造可係較佳的，因為其等可排除許多應用為了將材料保持在適當位置而對膠帶之需求。

因此，揭示具有切縫偏移配置之可膨脹片材的各種實施例。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易理解本揭露之範圍內的其他特徵及特徵組合，其具有圖式、實施方式、及申請專利範圍之優點。

關於定向之用語，諸如「垂直(vertical)」、「水平(horizontal)」、「軸向(axial)」、「縱向(longitudinal)、「橫向(transverse)」、及「端(end)」，係用來描述特徵的相對位置，且不意欲限制經設想的實施例之絕對定向。

如本文中所使用，除非本揭露之內容另有清楚規定，否則用語「經組態以(configured to)」可與用語「經調適以(adapted to)」或「經結構化以(structured to)」互換使用。

除非另有指明，否則在說明書及申請專利範圍中用以表達特徵之距離、大小、數量、及物理性質的所有數字，皆應理解為以用語「恰好(exactly)」或「約(about)」來修飾。

單數形式「一(a/an)」及「該(the)」涵蓋具有複數個指稱物(referent)的實施例，除非其上下文另有明確規定。

除非上下文另有明確規定，否則用語「或(or)」通常以其包含性意涵使用，例如意指「及/或(and/or)」。用語「及/或(and/or)」意指所列出的元件之一者或全部、或所列出的元件之至少兩者之組合。

用在清單之後的片語「之至少一者(at least one of)」、「包含...之至少一者(comprise at least one of)」、及「...之一或多者(one or more of)」指的是清單中項目之任一者以及清單中二個或更多個項目之任意組合。