用于无纺织物的连接元件结构的制作方法

专利名称：用于无纺织物的连接元件结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种构造无纺织物的元件结构，优选是由可锻材料制造，特别是可固相成型的热塑塑料。可锻材料和可固相成形热塑塑料是这样的材料，即当它们在低于该材料或热塑塑料熔点的温度下受到相当大的机械力时，它们能够流动并趋于与模具一致。更具体的说，所设计的形状使得它们可以被形成为预定的阵列，并通过在彼此之上直接形成邻接元件而相互连接。该元件也被提供用于四轴弯曲或旋转，以允许进行类似天然纤维的运动。
背景技术：
还不清楚一些无纺织物是如何形成为所需的二维或三维的最终形状。具体的说，不清楚材料的边缘是如何沿着接缝以经济、牢固并且保持无纺织物结构优点(例如耐切割和刺穿)的方式连接。将二维纤维物理切割成所需形状的一种方法是采用工业剪切、激光或其他传统的工业切割过程。但是据信这种过程使得它难以(如果不是不可能的)用经济的方式再将切割边缘连接至另一片织物上，并保持无纺织物益处。连接这种粗切割边缘的一种方法是采用传统的拉链技术。但是尽管这样将分开的无纺织物片连接在一起，也难以提供能保持无纺织物优点的接缝。
在无纺织物用于行李物品中时，采用蛤壳式开口框代替传统的拉链式开口框会避免采用传统拉链的牢固问题。但是这些方法都没有利用无纺织物本身固有的特性。
另外，当考虑沿着接缝连接纺织纤维时，重要的是考虑使元件之间的相互连接不在接缝处，以确保接缝不会因为与板间连接明显不同的负载而失效。在无纺织物的已知元件中，有一种沿着元件边缘的形状或结构，它与邻接元件的相应或互补形状机械互连。因此这些互连形状将使相邻的元件彼此保持，并且因此这些连接形状将整个纤维保持在一起。当对组配的纤维施加拉伸力时，这些形状响应应力而变形。
例如，在以金属板和环型锁子甲纤维为特征的Whiting & Davis袋或时装制品中，这种拉伸应力倾向于使形成在金属板的边角处的并将排列在相邻板之间的金属环啮合起来的小金属钩松开。在这个实施例中，纤维中的拉伸力导致作用在钩上的弯曲力。当纤维中的拉伸力超过了一定量时，失效的模式通常是钩被拉直，这样就滑出与环的接合。
在US5853863和5906873的无纺织物中，在这种拉伸过应力情况中的类似失效模式是板的钩状边缘彼此滑过之处的铆钉体的弯曲或拉伸。
在上述引作参考的美国专利申请中描述的倒钩和承窝互连板因为它们的互连形状而不太容易过早地失效，但是当承窝部分因为弯曲而展开并因此使得倒钩部分滑出时，它仍然容易失效。
在所有的这些情况中，互连形状容易是系统中的“弱连接”。因此本发明的目的是改善这种互连形状，以推迟或防止邻接元件在从普通到高拉伸负载下过早地脱开。
本发明是鉴于上述缺陷而作出的。

发明内容
由于本发明涉及两片无纺织物(NTF)沿着接缝或在构造无纺织物主体的各单个元件之间的连接，所述本发明不严格基于典型织物拉链结构的概念。通常，在典型的织物工业类型拉链中，通过利用相互连接的拉链带上的下一个齿而后定位(buttressing)或支撑的相邻互连齿，使塑料或金属齿避免了弯曲失败/失效的模式。当拉上拉链时，防止每个互连齿弯曲脱离与它前面的配对齿的接合，因为在它后面有另一个配对齿。因此拉上的拉链的失败模式很少是因为齿的弯曲。实际上，相对于拉上的拉链长度以直角施加的大拉伸力必然将相互啮合的齿剪切开，而导致失败。这种概念可以用于无纺织物，以易于这些织物片段沿着接缝连接，也使构造无纺织物的板元件连接。
在本发明中，连接结构具有铰接关节，或更具体地说，带有枢轴和相应的接纳穴的铰接关节可以用于NTF领域中板的连接结构，也可以用于沿着部分NTF自由边缘以使得其上形成有互补连接结构且分开的部分NTF其自由边缘容易地连接在一起。当通过交错关节连接时，板边缘上的相对指向的枢轴被接纳在相邻板边缘上形成的相对面对的孔穴内，因为孔穴尺寸和枢轴紧密配合，枢轴被保持在孔穴中。在前述引作参考的专利申请中的形成过程类型中发生这一切。另外，沿着枢轴和孔穴间连接线的板之间的界面形成了实心结构，它具有很小空间留给用于枢轴和孔穴或它们的支撑结构，从而放置它们彼此弯曲而使得枢轴脱离孔穴。这产生了基于普通织物拉链松散的“后定位”或支撑结构，并产生了极强的连接，在连接结构因为折曲或弯曲而彼此脱离之前通过剪切材料而使得这种强连接失败。
因此，我们发明了一种无纺织物，它包括具有至少三侧的至少一个第一元件类型。这些侧中的每一个限定了用于和织物中其他这种元件连接的连接结构。本发明的无纺织物也包括具有至少三侧的至少一个第二元件，这些侧中的每个也限定了连接结构。当组配时，第一和第二元件以重复的方式连接在一起，以形成具有至少三个主弯曲轴的无纺织物。这些连接结构包括限定枢轴并具有带接纳该枢轴用的凹槽的第二元件的至少一个关节，其中在相邻第一和第二元件的连接结构之间形成铰接连接。
此处还提出了一种无纺织物，它包括至少一个第一三角形元件，它通常具有三个侧面，这些侧中的每一个具有连接结构。该无纺织物具有第二三角形元件，它通常具有三个侧面，每个这些侧面具有互补的连接结构。在本发明的无纺织物中，至少第一和第二元件连接在一起以形成具有至少四个主弯曲轴的无纺织物。
另外，本发明提出一种用于形成无纺织物的元件，从而当织物平放时而将由此形成的无纺织物放置在平面内时，本发明的元件具有处于无纺织物平面内的一般几何形状。该几何形状由至少三个侧边缘所限定，这些侧边中的两个彼此相邻，这些相邻的侧边彼此大致形成直角。每个这些相邻的边缘包括用于将该元件与其他元件连接以形成无纺织物的连接结构。这些连接结构包括铰接部件，该部件具有通常在织物平面内旋转的轴。
本发明还提出一种用于形成上述无纺织物的元件，该元件具有至少三个侧边，其中两个相邻侧边彼此形成为基本90°。这两个相邻的侧边包括与其他类似形状元件接合的部件，以形成无纺织物，并与邻接元件所带有的类似连接部件形成机械铰接。优选的是，这些机械铰接结构包括铰接关节部件。这些铰接关节部件具有一个端部表面，该端部表面具有用于接合邻接元件上的类似铰接关节部件的端部表面的部件。
还提出了一种限定无纺织物接缝的结构。该接缝包括由元件阵列形成的无纺织物的第一部分，从而每个元件被连接部件连接至该第一部分无纺织物中的至少一个邻接元件。该部分无纺织物中的一系列元件具有不与该第一部分无纺织物中的邻接元件连接的连接部件。有其他部分的无纺织物，由与邻接元件连接在一起的元件制成。这部分无纺织物也具有不连接的一系列元件，包括多个铰接关节和关节上的凹槽。在第一部分无纺织物和第二部分无纺织物之间形成连接线，它包括第一部分和第二部分无纺织物的交错铰接关节，由此至少一些枢轴被容纳在这些交错关节的至少一些凹槽内。
还提出了一种无纺织物，包括多个第一元件，每个这些第一元件具有至少三个侧面，并且每个侧面限定了连接结构，三个连接结构中的至少两个包括至少一个铰接关节和至少一个间隙。该无纺织物也包括多个第二元件，每个具有至少三个侧面，这些侧面的每一个限定了连接结构。三个连接结构中的至少两个包括至少一个铰接关节和至少一个间隙。第一和第二元件具有彼此相邻的侧面，并沿着这些相邻的侧面通过第一和第二元件的相邻边缘上的交错关节和间隙而铰接相连。
从以下参考附图和所附权利要求对优选实施方案的详细描述中可以更加清楚的理解本发明的其他方面、特征和细节。
附图描述

图1是本发明用于直接形成无纺织物的第一元件或板的平面图，所述元件包括第一或凸形连接结构(具有相对向内的枢轴的关节)部分，用于连接至第二类型的元件；图2是图1的板的侧视图，表示该元件中央部分与连接结构相比的相对厚度；图3是本发明用于直接形成无纺织物的第二元件或板的平面图，所述板包括第二或凹形连接结构(在关节端面具有相对向外的凹槽)部分，用于连接至第一类型的元件；图4a是图3的板的侧视图，表示板的相对厚度；图4b是图3的板的侧视图，类似于图4a的视图，但是所显示的板围绕着板的侧向延伸纵轴弯曲；图5是四个板利用它们的连接结构连接在一起的平面图，形成一系列内锁环，两个板是图1中的第一类型，两个板是图3所示的第二类型；图5a是沿着图5的5a-5a线的截面图；图6是图5的典型连接结构的放大视图；
图6a是沿着图6的6a-6a线的截面图，表示支撑表面；图7是带有皱纹的中央部分的第一元件实施方案的平面图；图8是沿着图7的8-8线的截面图；图9是带有皱纹部分的第二元件实施方案的平面图；图10是沿着图9的10-10线的截面图；图11是沿着两部分无纺织物自由边缘的接缝结构的透视图，以使得它们相对无缝的连接在一起；图11a是连接结构沿着图11的自由边缘相互啮合的闭合截面图；图12是用于直接形成第二板或元件的膜具腔在直接形成之前的截面图，该第二板或元件具有带相对的面向外部的孔穴的连接结构；图13是在直接形成步骤之后类似与图12的视图；图14表示第一元件的三角形实施方案，用于根据本发明形成无纺织物；图15表示本发明无纺织物第二元件的互补三角形实施方案；图16表示本发明互连元件的小尺寸阵列或无纺织物的平面图；图17以大尺寸表示本发明的互连元件的阵列；图18表示由本发明的元件制成的无纺织物，表示平面构造的无纺织物；图19表示由本发明的元件制成的无纺织物，表示沿着纵向弯曲轴“A”垂下的无纺织物；图20表示沿着第二纵向弯曲轴“B”垂下的无纺织物；图21表示由本发明的元件制成的无纺织物，表示沿着第一对角线弯曲轴“C”垂下的无纺织物；图22表示由本发明的元件制成的无纺织物，表示沿着第二对角线弯曲轴“D”垂下的无纺织物；图23表示具有圆柱状阳连接部分的元件的顶视图，该连接部分覆盖无纺织物平面内的较少区域；图24表示具有阴连接部分的较大元件的顶视25表示沿着图23的I-I线截面图，表示在连接部分基础上的活动铰接，以允许在极限角度的额外弯曲；图26表示沿着图24的II-II线的截面图，表示沿着较大元件的边缘的阴接纳体槽；图27表示第一和第二元件的连接对；图28表示图27所示的元件对的移动范围；图29A和29B表示另一种三角形元件的平面视图和边缘视图；图30A和30B表示另一种三角形元件的平面视图和边缘视图；图31表示无纺织物元件的另一个三角形实施方案，每个三角形元件被设计为如图33所示互相连接，所示的三角形元件包括一个带有全部是凹形连接体部分的、一个带有全部是凸形连接体部分的、以及一个带有混合凹形和凸形连接体部分的。
优选实施方案的详细说明参考附图，本发明涉及板状元件1，2，51，52，61，62，71，72，73，74的连接结构，用于制造元纺织物片(图11，图16等)，可用于许多不同应用，包括行李物件、汽车内部、以及需要无纺织物优点的其他类型的用途。当选择性地沿着在被连接至其他片无纺织物边缘处的无纺织物片段边缘而使用时，连接结构4、8等以及其制造和使用的相关方法等同于用于构成板元件阵列的每个有益板元件，以形成无纺织物，因此形成两片无纺织物之间的接缝。在本说明书中，分开描述每个应用。
用于制造无纺织物的连接结构在所引用的申请中描述了直接形成过程中NTF的基本结构和形成。本发明描述用于连接结构的另一种结构选择，如图1、2、3、4a、4b和5等所示。
图1和2表示具有本发明连接结构的第一部分的第一板元件平视图和侧视图。主体3通常是薄、平的方形板。其他形状例如三角形、五角形、六角形、八角形或其他多角形状也是可以的。主体的每个边角限定了彼此以直角(在所示的方形板的情况下)模铸的圆柱状铰接关节4的特定形式互连形状。具有相对于两个关节以45°延伸的面或小平面7的小三角部分将关节连接在一起。在直接形成过程中，整个形状整体模铸至边角，并因此被利用平滑嵌缝法连接至板的薄片。
每个关节的端部终止于凸起或枢轴5。该枢轴可以具有任何形状，只要它是相对平滑并且是圆的、允许在直接形成步骤中从膜具中脱离即可。如在此处使用的，枢轴是一个凸起，无论是什么形状，它形成在连接结构部分或关节上，并连接至而且是容纳在第二连接结构部分的互补形状孔穴或凹槽中，如下所述。因此第一元件或板1的每一侧在其每个边缘上包括一对这样的凸起4，带有沿着每个边缘向内朝着彼此的枢轴5。沿着板的每个边缘在关节对之间形成弓形翼片6，它被用于覆盖相邻板的互连所暴露的区域，如下所详细描述。
图3和4a、4b表示具有本发明连接结构第二部分的第二板元件2的平视图和侧视图(直的和弯的)。如第一板所述，主体通常较薄、平的方形板10。其他形状例如三角形、五角形、六角形、八角形或其他多角形状也是可以的。
该第二元件的连接结构通常是单个的、圆柱状接纳关节8，沿着第二元件类型或板的每个边缘与中心整体模铸。该关节的主体较窄并与第一元件的翼片成互补形状，可以看出，该翼片与该较窄部分接合，以填充第一和第二板元件的连接而形成的任何开口。该关节的每个端部具有孔穴或凹槽9，它接纳第一连接部分或关节4的对应的枢轴5。第二部分的孔穴或凹槽9通常被形成为与该对应的枢轴形状紧密结合或匹配。更具体的说，凹槽的内直径密切匹配枢轴的外直径，而凹槽的深度应当恰好等于枢轴的自由长度。枢轴的自由长度是没有连接至板边缘的长度。而且，该凹槽通常是圆柱状的(具有通常由关于中心固定轴旋转的线所产生的表面形状)，以容易使得枢轴在容纳在其中时易于转动。但是根据相邻板之间所需相对运动量，在某些情况下可以使用其他抑制转动的形状。
图5表示采用本发明如上所述的连接结构连接在一起的四个元件。如果有两种不同但是互补的连接结构部分，则四个板中的两个是第一类型(即具有第一连接结构部分)，四个板中的两个是第二类型(即具有第二连接结构部分)。沿着左上和右上板的相邻边缘的啮合产生铰接，该铰接具有穿过关节和它们的枢轴以及凹槽的对准系列中心的支点或弯曲轴。例如见图5顶部至底部的线“A”。两个板可以围绕铰接枢轴相对于彼此移动。该旋转轴A也延伸穿过左下和右下板相邻边缘之间的连接。类似的，板可以围绕着从图5左方伸至右方的铰接枢轴(见轴B)、分别在左上和左下以及右上和右下板之间相对于彼此移动。
在图5中，在第二连接部分中沿着连接边缘的曲形虚线表示位于互补形状凹槽中的隐藏枢轴。第一连接部分的枢轴装配在第二连接部分的互补孔穴中，通常是在它们能够如上所述沿着旋转轴转动之外的地方固定。见图5A的截面视图。第一和第二部分能够彼此轻易的脱开，因为枢轴插入到孔穴中，并且如果要被除去，孔穴的侧壁必须要明显变形。当两个面向内部的枢轴位于两个相应的面向外部的凹槽内时，形成凹槽的关节被枢轴以及在枢轴之间被有效地捕获。
图6表示图5的竖直相邻边缘(沿着A线)的第一和第二连接部分的关闭。这表示部分板基体互连在一起以形成NTF。板包括第一连接结构部分(枢轴)，板使用第二连接结构部分(凹槽)。第一和第二连接部分在连接在一起时，形成实心结构，具有少量的或没有间隙或空间。这保持了连接部分不会相对于彼此弯曲，防止枢轴从凹槽中被拖出。更详细的说，例如沿着线A，连接部分或关节4上的每个枢轴被容纳在邻接元件的连接部分8的凹槽中，一个元件上的关节4的后端之间的45°小平面7与和该元件成对角线设置的另一个元件的45°小平面向啮合。当正常或极限使用的负载以直角施加在线A(一般是在NTF织物平面内的拉伸负载，例如左侧具有拉向左方的拉力Fl，右侧具有拉向右方的拉力Fr)，第一和第二连接结构互连而形成的实心结构不会使得枢轴相对于孔穴横向偏转并从孔穴中脱离。当负载极大地增加时，因为第一和第二连接结构被横向拉开，而使得连接结构易于失败，例如凹槽9的侧壁破裂或弯曲而使得枢轴脱出。
当负载沿着连接线施加时，例如关于A线的力Fu和Fd，该连接结构形式是实线材料，一个板的连接结构支撑在该线相邻的另一个板的连接结构。这种支撑不仅在枢轴5和凹槽9的啮合处发生，而且也在45°小平面部分7处发生，这是因为在该实施例中通常是直圆柱体连接结构在该区域是椭圆形状(图6A)。当负载明显增加时，因为第一和第二连接结构在剪切例如对抗折弯和脱离啮合方面失败，该连接结构易于失败。
由有角表面7穿过相邻枢轴圆柱体的后面而形成的支撑表面就这样形成图6a所示的椭圆形，但是它可以被其他形状的表面所代替，例如图14、15等中三角形元件51和52的圆形边缘57所示。这只简单的需要每个具有第一连接结构的模铸板具有在直接形成过程中形成的两个支撑表面中的一个以在Fr和Fl的结合之下彼此相啮合。只要代替45°部分7的支撑边缘彼此啮合并传递支撑力以保持枢轴和孔穴不会折弯和彼此脱离、并且通过直接形成而形成即可。因此这种连接结构可以用于非常强的NTF，它具有沿着铰接旋转轴所需的柔性。
参考图3、4a和4b的后面，第二连接部分8限定了更薄的腰部，它易于板在元件2的两个正交中心线方向的弯曲和伸张。图4b表示沿着水平中心线弯曲的元件2。当该元件与元件1设置成阵列并形成NTF时，这使得这些元件可以弯曲或扭曲，以按照需要吸收负载，同时将每个枢轴保持在各自的凹槽内。
参考图7、8、9和10，显示了在一个正交方向具有皱纹11的元件该皱纹可以在其他正交方向或在两个正交方向，或者在对角线方向或其他方向。当所组配的无纺织物受到拉伸力时，这种形状用于增强板伸张的能力。这会有益于整个结构整体性。该结构所允许的伸张不足以显著克服连接结构的结构刚性。该结构也可以是有圆顶的结构、一系列同心波纹或其他允许一些弯曲的这种结构，以改善该板材料的任何天然弹力或伸张。当邻接元件之间类似拉链的接点被施加应力时，通过增强板的其他小的伸张，板的皱纹(即波纹、圆顶或其他形状部分)也有助于防止这种脱位，可以通过组配无纺织物平面内的拉伸力，也可以通过沿着接点或与该接点成一角度的弯曲力。这种屈服会允许每个元件(尤其是类似于元件2的元件)增加它在该元件平面内的尺寸。当按照任何阵列组配时，这些轻微的屈服导致更多的元件分担遍及整个NTF区域的拉伸和/或弯曲力，减少NTF织物中的应力集中，因此增强了本发明的无纺织物的整体稳定性和刚性。
图7表示在具有第一连接结构的板上沿着板的一个正交线的皱纹。图8表示侧视图，尤其是皱纹的弯曲。图9表示在具有第二连接结构的板上沿着板的一个正交线的皱纹。图10表示侧视图，尤其是皱纹的弯曲。该皱纹会增强该第二连接部分的窄腰部折弯和拉伸的能力。在该板受到高拉伸和弯曲力的时候，这种现象会有助于确保枢轴保留在第二连接部分的孔穴中，而保持在原位。
在连接元件或关节4和8以及它们仔细匹配的配套或互补表面5、7和9之间的协作形成环绕着平板3和10的环状结构的精确连接部分。
用于接缝处的连接结构这种特定的枢轴和凹槽连接结构也可以用于NTF片的外边缘，以使得该片直接连接在具有对应形成的外边缘的另一片NTF上。在这种情况下，用于连接板而构成NTF的精确结构是不重要(Immaterial)的。例如倒钩和承窝结构可以用于连接NTF内的板(见所引作参考的申请中这种结构的描述)，枢轴和凹槽结构可以用于外边缘，以将两片NTF连接在一起。因为在没有连接在一起时，枢轴和凹槽结构不具有固体的和不弯折特性，当它们连接在一起时，两个连接的结构部分可以用手或通过后期形成而连接在一起，在直接形成过程中不必连接在一起。
直接成型的片20的外边缘(见图11)必须在直接形成的过程中被设计，以产生沿着外边缘交错的第一和第二连接部分。该外边缘可以利用互补的、交错的枢轴和凹槽结构被连接至具有相对应的外边缘的另一片NTF。这被称为将片“拉”在一起。一旦拉在一起之后，拉上的边缘具有上述强度和性能。
其他边缘可以用于在NTF的两个自由边缘之间形成“拉链”闭合。以上概述的形成和组配过程的延伸、NTF形状中的任何开口、或者形状之间的接缝可以被形成为如上概述的拉在一起。这种拉上的开口既不需要传统的纺织带，也不需要单独将拉链装在NTF。这种过程涉及采用带有暴露的连接结构(在形状之间拉链开口的情况下)而如此形成的自由板边缘或者不固定的铆钉(如果使用现有技术的板和铆钉方案)以形成拉链的齿。这一点可以通过至少两种方法来实现。
有拉链齿的板可以被用于该领域，以构造如上所述的整个NTF。在这种情况下，板22会利用已经具有大致拉链齿状形状24的端部来形成(图11A)。当这些形状被重叠并利用铆钉而保持在适当位置时，齿如同在上述所参考专利申请中所披露那样起作用-作为连接中的斜坡(slop)被拉紧或推在一起时，允许“拉伸”、扭曲等。但是，沿着未铆接的边缘，如传统的拉链一样，一个适当形状的滑动件可以使得齿形状拉在一起。这会使得两个NTF的自由边缘被连接在一起。这些拉链齿连接结构可以在直接形成过程中被制造出来。
或者，如果需要使用不同的连接结构用于连接NTF片主体中的板，可以只在自由边缘使用特别的拉链齿板。此处，代替用于板以在所有板上提供拉链齿的最佳形状的可能折衷方式，可以只沿着要被拉上的边缘而使用具有一个适当齿状臂的特定板。这需要将这些特定拉链元件或板只沿着边缘放置在组配过程的某些点处，优选是在采用所引用的专利申请的过程的位置处形成。
或者，可以在排列这些元件以形成片材或片的时候进行这项工作，或者在形状已经被选取好之后进行这项工作。如果将特定的拉链元件放置在片材上，需要隔离和精确放置的步骤，这可能会不适当使得这种最初的形成操作复杂化。如果在形状选取之后进行，特定板的铆接会直接使用来自齿状拉链工业的技术。该齿状板会被从供应源移动、取向、沿着形状边缘定位、并铆接或锻造在适当的位置。拉链齿状边缘24可以按照模具的辊压纸型的特定列来形成，如在引作参考的申请中所述。这样使得拉链边缘可以在所需边缘位置自动形成。重要的是确保拉链齿边缘是所需的NTF片的自由边缘。所得到的整体形成的拉链如图11和11a所示。此处显示了一系列连接结构或关节24，每一个带有相对面对的枢轴和凹槽。当关节被交错在一起时，枢轴和凹槽彼此接纳，行中的下一个关节支撑着下一个，以在NTF部分之间形成相当强的接点。尽管图11A显示了一系列一致的关节，但是可以理解每隔一个关节可以是凸形或第一连接元件，而每隔一个可以是凹形或第二类型的连接元件，这样交错的关节形成一系列内配合的连接。如上详细描述，这些内配合的关节自身在如此结合在一起的NTF部分之间形成铰接连接。在理论上，由两维NTF元件组配的产品应当没有接缝。该并置的边缘可以被形成为不可拆卸的，并与最终三维NTF形状中的其他NTF部分一样牢固。
在采用上述引作参考的申请中描述的直接形成方法来制造NTF时，此处描述的枢轴和凹槽连接结构会用于形成整个片，但是可以只沿着片的一个边缘使用，用于和其他的片拉上和结合。在下一个直接形成步骤中形成第二元件类型(限定了在每个边缘上具有面向外侧的孔穴的关节)。在第二元件类型的形成中，采用枢轴作为部分膜具腔来形成孔穴，类似于倒钩端和承窝连接结构实施方案的形成(见图12和13)。
更详细的说，利用第一直接形成步骤中的元件形成枢轴结构4。用于第二形成步骤中的膜具腔40不仅包括外壁，也包括由枢轴端限定的内壁，以限定孔穴，其中该第二步骤形成带有关节的第二元件，该关节在每个端部有面向外侧用于接纳枢轴的凹穴。见图12。在第二形成步骤中，直接在膜具腔中并按照膜具腔40(包围小球的端部)的形状形成小球。见图13。在这个阶段，第一和第二元件就通过直接形成方法而内部啮合，并等待进一步处理为最终产品。
在围绕着枢轴形成凹槽的过程中，侧壁沿着枢轴膨胀的量如图12和13所示，覆盖枢轴的半个长度。但是，重要的是枢轴位于凹槽内，从而它具有使得的轴承表面以在其中绕轴转动，而且侧壁沿着枢轴的延伸足以防止其滑动或折弯脱离凹槽。希望凹槽的侧壁一般只沿着枢轴延伸1/4长度或更多，并满足这些需要。当然，这取决于枢轴的形状，因为枢轴通常具有较大的曲率半径，侧壁需要沿着枢轴进一步延伸，如果枢轴通常具有较小的曲率半径，则侧壁会沿着枢轴延伸的较少。
当只沿着NTF的自由边缘形成枢轴和凹槽结构以易于连接至具有相同连接结构的另一个NTF的自由边缘时，在外边缘上具有孔穴的元件必须采用其中已经限定了枢轴的膜具腔来形成。换句话说，NTF部分的自由边缘不会使具有枢轴的相邻板来作为膜具腔的一部分(如在上述一般区域NTF阵列中所存在的)。在这种情况下，由于有凹进去的膜具部分，因此膜具腔的枢轴部分应当具有大的曲率半径，以及侧壁沿着枢轴长度的小的延伸。这会使得凹槽在关节中形成，由于材料是带有某种柔性和弹性的聚合物，因此膜具腔的枢轴部分可以通过弯折侧壁并且退出空穴而被从所形成的孔穴中抽出，优选的是不破坏凹槽结构。具有限定枢轴和凹槽连接结构的这种自由边缘的NTF可以被啮合(拉至)具有对应的枢轴和凹槽连接结构的另一部分NTF的自由边缘上，以形成所需的形状。
如图16-33的一般和具体所示，本发明的无纺织物(NTF)由互连元件构成。对特定图的具体参考只是因为相信这种参考与对本说明书每个参考的研究相比较而言更有帮助。
如前所述，优选有两个元件，第一元件和第二元件，它们以重复的图案互连而形成NTF。这两个元件的每一个具有的形状使得在互连时形成四个主弯曲轴。主弯曲轴的含义是在NTF元件之间的弯曲或铰接轴，它与其他的主弯曲轴不平行。实际上，适当形成的NTF面板具有许多弯曲轴，因为所提出的每个元件可以相对于它的邻接元件铰接，并且具有对准的连接结构的元件自身可以关于它们和其他元件的对准结构而移动。如果NTF只具有一个主弯曲轴，人们只能至多按照螺旋形或圆柱形来卷起NTF。两个主弯曲轴可允许将NTF弯折成两个正交圆柱形或螺旋形中的一个或另一个。具有三个主弯曲轴的NTF允许三个不同的圆柱取向。当将这些元件与其他的一起形成而结合所需的尺寸公差时，这些更大的弯曲自由度赋予了相当大的弯曲灵活性。这使得多个元件绕轴旋转或关于每个邻接元件旋转，其方式是使得NTF具有类似天然褶皱的纤维或羽毛，因为元件是由较硬的塑料(等)制成的，因此NTF也是刚性和耐磨损的。
通过使得元件具有整体三角形状，可以最佳地获得这种三轴灵活性，如下参考图14所述。每个元件51、52等具有主体53，它形成直角等腰三角形(两个侧边长度相等并且其中形成直角的三角形)。在相等长度侧边交点处的顶点被截去(当互连时，与另一个较大元件的类似截去的顶部相平接)。
第一元件的每个侧边限定了连接结构58，该结构容纳在第二元件52边缘上形成的相应的连接结构56。在第一元件的两个等长度侧边中每个侧边的每个端部处形成凸起部毂或关节58。凹槽59通常是圆柱形的，在每个凸起部毂58中形成，凹槽开口沿着侧边向内开至关节中形成的间隙。
在第一元件的较长侧边，形成连接结构，它居中在该侧边长度的中点。这种连接结构壁比在两个等长侧边的连接结构长。形成两个凸起部毂或关节58，优选在中点的两侧等距离间隔。在每个凸起部毂5 8中形成通常是圆柱形的凹槽59。每个凹槽的开口朝着在凹槽之间形成的开口间隙向内导向。在较大元件的边缘上形成的有凹槽的连接结构可以被称为是凹形连接元件，形成用于连接第二元件的部件。该凹槽可以具有其他形状，能够与容纳在该凹槽内的第二元件上的连接结构弯曲或(关于轴)旋转啮合。例如，该凹槽可以具有圆锥形状，从开口处的大直径(以及潜在的非常薄的凸起部毂壁)逐渐变细为小直径(以及非常厚的凸起部毂壁)。当然第二元件上的连接结构必须被构成为与凹槽的特定形状相合作。
每个元件是较为刚性和较平的，三个带有连接结构的侧边环绕着较平的中心部分。第一元件上的连接结构的凸起部毂优选在主体的平面之上和之下延伸，因此有助于在使用过程中从主体偏转磨损和撕裂。或者，主体可以包括直立的凸起部毂或凸起(例如图29A和29B所示)，它能够优选地吸收NTF所受到的磨损和撕裂。
第二元件52也通常是三角形的，沿着它的每个侧边形成连接结构54和55。见图15等。第二元件通常具有直角等腰三角形。沿着每个边缘的连接结构基本是圆柱形关节，在每端上形成中心柱或枢轴56，每个关节连接至中央的较平的板53。
在第二元件的等长度边缘上，连接结构55优选朝着不相交的端部偏移。靠近等长侧边相交点的每个关节的延伸部分彼此不相交，但是实际上形成间隙，从而当与第一元件连接在一起时，其顶端(交点)与第一元件上的截去点的对接端密切配合。这些连接结构彼此成90°，相对于连接结构54成45°。如图17-22所示。
连接结构54也沿着它的长度连接至主体。该连接结构具有延伸超过关节两端的柱或枢轴56。枢轴必须具有适当的长度和外形，以按照旋转的方式容纳在第一元件上的对应凹槽内。在优选的制造方法中，因为凹槽是直接按照枢轴的形状形成的，因此容易实现该精确度。
如果元件不是在直接形成过程中形成的，必须小心地确保第二元件上的枢轴适当地装配在第一元件上的凹槽内(或者更通常的说是第二元件上的连接部件旋转装配在第一元件的连接部件中)。例如，如果柱是圆锥状的，凹槽应当是圆锥状的。
如图23和25所示，元件的主体部分53和连接结构54及58之间的连接可以形成在一个薄片状物70上，它可以采用已知的技术形成活动铰接，以提供另外的灵活措施。当柱在凹槽内的相对旋转被连接结构之间的机械界面所停止时，该活动铰接可以是弯折的。然后该活动铰接沿着联锁的连接结构弯折或弯曲，以提供应力释放以及沿着弯曲轴弯折的强有力措施。第二元件52也可以包括较厚的主体中央部分。当元件是通过如此处所述的直接形成方法形成并且第二元件小于第一元件的时候，较厚的部分使得同样量的原料用于形成第一元件和第二元件。换句话说，由于第二元件在平面内小于第一元件，对于每种尺寸的元件采用同样体积(尺寸)的原料小球，较厚的中央区域使得多余的材料被用完。
在第一元件51的等长侧边上的连接结构是彼此为直角或接近90°的。在第一元件较长侧边上的连接结构58与等长侧边上的连接结构成45°。第二元件上等长侧边上的连接结构是彼此为直角的。在第二元件较长侧边上的连接结构与等长侧边上的连接结构成45°。
图16、17和18表示互连在一起的元件，以形成NTF。图17表示主弯曲轴A、B、C和D。由主弯曲轴的定义所构成，A、B、C和D彼此不平行。这些主弯曲轴中的每一个表示在整个NTF中产生的一系列平行弯曲轴，每一个对应于连接结构的每个对准。图18-22表示NTF面板如何沿着这些主弯曲轴以及与其平行的其他弯曲轴弯曲。当形成NTF时，第一和第二元件的连接结构连接在一起，形成四个主弯曲轴或旋转轴A、B、C和D。此处使用的弯曲和旋转是可以相互交换的，指一个或多个元件相对于其他一个或多个元件沿着轴的相对运动。第一弯曲轴A是处于关于第二元件长侧的旋转中。第二弯曲轴B是处于关于第二元件长侧的旋转中，偏离于构成第一弯曲轴的。弯曲轴A和弯曲轴B成90°。第三弯曲轴C处于关于在第二元件短侧边上形成的连接结构的旋转中，如图17所示，第四弯曲轴D是处于关于在第二元件另一短侧边上形成的连接结构的旋转中。弯曲轴C和D彼此成直角。
四个主弯曲轴使得互连元件相对彼此以片或阵列形式移动，来复制织物的褶皱特性。
图27表示一个第一元件51连接至一个第二元件52。在这种情况下，第一元件的长连接结构58与第二元件的长连接结构54相啮合。更详细地说，在长连接结构54两端的枢轴容纳在第一元件长侧边上形成的连接结构58的端面上形成的对应凹槽59内。这种连接结构使得每个元件相对于另一个元件关于连接结构所形成的轴旋转。见图28，示例了在两个部分之间允许移动的范围。该移动范围在两个方向被第二元件上的片53与第一元件的肩部的机械界面所限制。该肩部是沿着连接结构形成的，并沿着在第一元件长侧边上形成的凹口延伸。图24和26表示略为不同的肩部，它围绕着第一元件的关节或凸起部毂65形成并与其啮合。尽管这种结构在某种程度上减少了图28中的移动特征，但是在连接部分之间的强有力的抓紧可以提供更强的结合，因此提供更坚韧的NTF。
图31和32表示本发明的另一个实施方案。该实施方案的元件71、72、73和74都与前述实施方案一样是等腰直角三角形，但是有不同的连接结构的结合。例如元件71沿着它的所有边缘具有全部是柱、枢轴或凸形连接结构或关节。元件72具有沿着它的短边的带枢轴的关节以及具有沿着它的长边的带凹槽的关节。
元件73沿着它的短边具有凹槽或凹形连接结构，沿着它的长边具有枢轴连接结构。元件74沿着它的所有边缘在它的所有关节中均具有凹槽。图32表示所提出的连接结构的适用性。图31和32表示连接结构的中间现象-一系列铰接关节(具有适当形状的端面，以与互补形状端面相啮合)；这些关节中的每一个沿着三角元件的侧边隔有间隙的放置。在前面的实施方案中，至多有两个被一个间隙分开的关节，或者由一对间隙与侧边的交点或边角隔开的一个关节。此处我们看到每个侧边可以具有多个间隙和多个关节。根据元件的相对尺寸和以这种精确度和细节形成连接结构的能力，可以在每个元件的每个侧边形成多个关节和间隙。
而且，用于形成NTF的元件可以被构成为一个元件全具有凸形连接结构，而一个元件全具有凹形连接结构，或者每个元件具有两种类型的凹形连接结构，或者是上述的结合。
此处所述实施方案的制造通过直接形成方法来实施是理想的，其中没有元件由聚合物原料小球以需要非常少步骤的方法来形成。直接形成方法可以在其间限定了辊隙区域的一系列辊上形成(例如在别处所披露的)，或通过带辊来进行(也在别处披露)。带辊允许有更大的“辊系区域”，也需要更长的停留时间，以使得在直接形成步骤中形成的元件在被移送至下一步骤前固化。
在直接形成方法中，凹形连接结构可以只在相对应的凸形连接结构全部形成之后形成，因为凸形连接结构形成用于凹形连接结构的膜具的一部分。
本发明的元件连接所形成的弯曲轴(旋转轴)使得NTF被折叠，弯曲和褶皱，类似于织物，但是形成元件的较为刚性的材料使得NTF也非常结实。
尽管已经在一定程度上具体的描述了本发明，但是可以理解，本发明的公开只是作为示例，可以作出细节的改变或结构的改变，而不脱离本发明如权利要求所限定的精神。
权利要求
1.一种无纺织物，包括a.至少一个第一元件，该元件具有至少三个侧边，每个侧边限定了连接结构；b.至少一个第二元件，该元件具有至少三个侧边，每个侧边限定了连接结构；以及c.其中所述至少一个第一元件和第二元件以重复的方式连接在一起，以形成具有至少三个主弯曲轴的无纺织物。
2.如权利要求1的无纺织物，其特征在于，a.所述第一元件上的连接结构包括限定了枢轴的关节；b.所述第二元件上的连接结构包括用于容纳所述枢轴的凹槽，由此在第一和第二元件的连接结构之间形成铰接连接。
3.如权利要求2的无纺织物，其特征在于，所述凹槽是圆柱形的，所述枢轴是圆柱形的。
4.如权利要求2的无纺织物，其特征在于，所述凹槽是圆锥形的，所述枢轴是圆锥形的。
5.如权利要求2的无纺织物，其特征在于，在啮合时，所述凹槽和所述枢轴被形成为使得第一元件和第二元件能够在接合时围绕所述四个弯曲轴中的一个相对彼此旋转。
6.一种无纺织物，包括a.至少一个第一三角形元件，该元件具有至少三个侧边，每个侧边限定了连接结构；b.至少一个第二三角形元件，该元件具有至少三个侧边，每个侧边限定了互补连接结构；以及c.其中所述至少一个第一元件和第二元件连接在一起，以形成具有至少四个主弯曲轴的无纺织物。
7.一种无纺织物的元件，由其形成的无纺织物在织物被放平时通常处于一个平面内，所述元件具有在无纺织物平面内的一般几何形状，该几何形状由至少三个侧边所限定，其中两个侧边彼此相邻，两个相邻的侧边彼此大致成直角，两个相邻侧边中的每一个包括连接结构，用于将该元件与其他元件相连，以形成无纺织物，该连接结构包括具有通常在该平面内的旋转轴的铰接用部件。
8.如权利要求7的无纺织物元件，其特征在于，所包括的至少三个侧边中的第三边具有连接结构，该第三侧边与两个相邻侧边的每一个基本成45°。
9.如权利要求8的无纺织物元件，其特征在于，用于铰接的部件包括沿各个边缘设置的至少一个铰接关节和一个间隔，该间隔尺寸大小可适当地容纳无纺织物的相邻类似元件的铰接关节。
10.一种形成无纺织物的元件，由其形成的无纺织物在织物被放平时通常处于一个平面内，所述元件在无纺织物平面内具有一般几何形状，该几何形状由至少三个侧边所限定，其中两个侧边彼此相邻，两个相邻的侧边部分彼此形成为大致直角，两个相邻侧边包括用于和其他元件接合以形成无纺织物的部件，以及和邻接元件所带有的用于形成机械铰接的类似部件形成机械铰接的部件，该形成机械铰接的部件具有基本在无纺织物平面内的旋转轴。
11.如权利要求10的无纺织物元件，其特征在于，用于形成机械铰接的部件包括铰接关节部件，该铰接关节部件具有端面，该端面具有用于和邻接元件上的类似铰接关节的端面接合的部件。
12.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，端面通常垂直于无纺织物平面延伸。
13.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，铰接关节部件包括第二端面，它通常垂直于无纺织物平面延伸。
14.如权利要求13的无纺织物，其特征在于，第二端面面朝着与第一端面相对的方向。
15.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，端面包括通常是圆锥状的凸起，它的轴在织物的平面内延伸。
16.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，端面包括通常是圆锥状的凹陷，它的轴在织物的平面内延伸。
17.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，端面包括通常是半球形的凸起，它的极轴在织物的平面内延伸。
18.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，端面包括通常是圆柱状的凸起，它的中心轴在织物的平面内延伸。
19.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，端面包括通常是圆柱状的凹陷，它的中心轴在织物的平面内延伸。
20.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，用于形成机械铰接的部件包括用于定位铰接关节的部件。
21.如权利要求11的无纺织物元件，其特征在于，用于定位铰接关节的部件包括一个表面，它被形成为与邻接元件上的类似表面相接合，该表面被形成为当无纺织物围绕一个以上的弯曲轴弯曲时可使邻接元件的表面移动。
22.一种缝合的无纺织物，包括由元件阵列形成的第一部分无纺织物，每个元件被连接部件连接至该第一部分无纺织物中的至少一个邻接元件，沿着该第一部分无纺织物的边缘的一系列所述元件具有不连接至该第一部分无纺织物中的邻接元件的连接部件，该连接部件包括多个铰接关节和所述关节上的枢轴；由元件阵列形成的第二部分无纺织物，每个元件被连接部件连接至该第二部分无纺织物中的至少一个邻接元件，沿着该第二部分无纺织物的边缘的一系列所述元件具有不连接至该第二部分无纺织物中的邻接元件的连接部件，该连接部件包括多个铰接关节和所述关节上的凹槽，第一部分无纺织物和第二部分无纺织物之间的连接线包括相互交织的第一部分无纺织物的和第二部分无纺织物的铰接关节，由此至少一些枢轴被捕获在至少一些凹槽内。
23.一种无纺织物，包括A.多个第一元件，每个元件具有至少三个侧边，每个侧边限定了连接结构，三个连接结构中的至少两个包括至少一个铰接关节和至少一个间隙；B.多个第二元件，每个元件具有至少三个侧边，每个侧边限定了连接结构，三个连接结构中的至少两个包括至少一个铰接关节和至少一个间隙；C.其中至少一些所述第一元件和第二元件具有彼此相邻的侧边，并沿着相邻的侧边通过在所述第一和第二元件的所有相邻边缘上的交错的关节和间隙而彼此连接。
24.如权利要求23的无纺织物，其特征在于，所述元件具有被所述至少三个侧边所包围的较平的主体部分，关节在所述较平主体部分之上突出，当交错时，第一元件和第二元件的关节形成围绕着至少部分所述较平主体部分的基本连续的环。
25.如权利要求23的无纺织物，其特征在于，所述所述第一元件具有被所述至少三个侧边所包围的基本较平的主体部分，所述主体部分包括皱纹。
26.如权利要求23的无纺织物，其特征在于，所述所述第二元件具有被所述至少三个侧边所包围的基本较平的主体部分，所述主体部分包括皱纹。
27.如权利要求25的无纺织物，其特征在于，所述皱纹终止在间隙中的一个所述侧边处。
28.如权利要求25的无纺织物，其特征在于，所述皱纹终止在关节中的一个所述侧边处。
29.如权利要求23的无纺织物，其特征在于，一些所述关节包括枢轴，一些所述关节包括凹槽，其尺寸可容纳所述枢轴。
30.如权利要求23的无纺织物，其特征在于，所述第二元件侧边上的所述关节包括窄腰部，第一元件的主体部分终止在侧边处并带有其尺寸与窄腰部配合的翼片。
全文摘要
无纺织物面板(图17)是形成或接合而成，或通过使用板或元件1、2、51、52结合而成，这些板或元件的边缘带有彼此相互配合的关节54、55、58的连接结构。关节包括面56、57、59，它们与邻接元件或板上的类似结构相配合和接合。对准且相互配合的连接结构或关节可以沿着主弯曲轴铰接，使由此形成的无纺织物具有类似于织物或羽毛的弯折和弯曲能力。当无纺织物受到强度拉伸力时，位于相互连接的关节之间的支撑表面7、57有助于防止相互配合表面过早脱开。元件51、52在根据本发明制造的无纺织物平面内具有等腰直角三角形，它可以在随后制造过程中相互交织，以便在面板之间形成牢固并且基本看不见的接缝。
文档编号B29D5/08GK1396861SQ01804265
公开日2003年2月12日 申请日期2001年11月28日 优先权日2000年11月28日
发明者威廉·L·金, 格雷戈里·W·奥康纳, 伯克利·B·小桑顿 申请人:新秀丽公司