基于高强度纤维/织物/薄膜的动物玩具

摘要

提供了一种基于织物、纤维或薄膜的动物玩具，其具有提高的断裂阻力和撕裂阻力。动物玩具包括本体，该本体包括可压缩材料和织物或薄膜材料，该织物或薄膜材料置于至少一部分可压缩材料之上。织物材料包括高强度纤维，该高强度纤维的抗拉强度大于或等于50,000psi，模数值等于或大于500,000psi。薄膜材料包括抗拉强度等于或大于20,000psi，模数值等于或大于500,000psi的薄膜。另外，这儿采用的纤维和/或薄膜是相对较高的单轴或双轴聚合物链取向的纤维和/或薄膜材料。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2003年9月5日申请的、申请序列号为USNo.10/656464的美国申请的优先权，其教导在此加入，以供参考。

技术领域

本发明涉及一种动物玩具，尤其涉及一种包括具有改进的击穿阻力和抗扯强度的纤维/织物/薄膜材料组成的动物玩具。动物咀嚼物包括织物材料，该织物材料包括具有与例如抗拉强度和高模数相关的机械性能的纤维，并且该机械性能以由具有高度分子取向度的聚合物制成的纤维材料族为基础。

背景技术

许多家庭宠物如狗和猫喜欢通过咀嚼、抓、推拉玩具或者用鼻子、牙齿和前腿或后腿(对于猫来说)使这些玩具在其周围移动而与这些玩具一起玩耍。这种行为是动物的天性，保持了动物的活泼性，同时有助于发展其运动协调性。而且，与这些玩具一起玩耍为宠物提供了释放其天性的方法，有助于防止厌倦情绪，并且是一种心理上的褒奖。在动物不可得到这种玩具时，动物就会在任何可得到的物品上行使这些自然趋向。不可控的“玩”因此可导致宠物周围的物品的损害。例如，家庭宠物可损害家具、地毯、墙壁和鞋子。

除了为宠物提供练习和为动物的咀嚼、抓等自然趋向提供释放的方法之外，玩具也总是在主人和宠物之间的交互作用中扮演重要的角色。例如，主人和宠物可参加取回、拔河之类的游戏。已经发现这种型式的交互玩耍对于开发主人和宠物之间的积极关系是非常有用的。

当然，现有技术中具有足够多的用于动物的各种玩具。动物可得到的咀嚼物和玩具的一些示例为生皮咀嚼物或骨头、布料拉绳或绳索以及各种乙烯基树脂、塑料、橡胶和胶乳玩具。在这种可选物中，织物或填充的动物玩具经常是用于主人和宠物之间的交互玩耍的多种选择中的一种玩具。织物和填充玩具也是柔软的，且通常能够引起宠物和消费者的兴趣。

不利地，织物和填充玩具总是具有不利方面，其中之一是相对较短的使用寿命。一个原因是咀嚼或抓这种产品趋于撕裂织物并破坏任何有效寿命。同样地，对填充的动物玩具的拖拉也趋于将织物材料扯成若干小块。在任一情况下，填充的玩具迅速地破坏、放松了填充料且甚至有一些部分撕裂而完全脱离玩具。实际上，这些破坏方式通常是每天玩耍的结果，更不用说特别猛烈的玩耍会加速这种毁坏从而导致更短的玩具使用寿命的情况了。

另外，尽管现有技术总体上披露了特定型式的具有击穿阻力的织物材料，在美国专利摘要数据库中以术语“击穿阻力”和“织物”为关键词进行检索，检索出下述专利：美国专利US4923105；4980228；4997688；5087499；5100724；5149582；5996255；6052829；6094748；6167639；6280547和6368989，这些专利中没有一件与动物咀嚼玩具直接相关。

因而，本发明的目的是提供一种织物或填充动物玩具，其在咀嚼时或者连续和/或猛烈的玩耍时降低了撕裂或损害。

更具体地说，本发明的目的是采用高性能纤维/织物材料(以机织织物形式)用于动物玩具，这样，消费者就提供有另外的“软”咀嚼玩具，对宠物主人来说，该玩具维持了较长的使用寿命。

在这点上，本发明的一个特殊目的是可选择地采用由高度取向的聚合物树脂制成的纤维材料，其中，在应用于单层或多层型式的织物结构时，聚合物链的高度单轴取向(如取向级高于50％，通常高于75％，并优选高于90％)赋予其用于动物咀嚼玩具应用的极好的抗拉强度，以及模数值。

发明内容

依照一个方面，本发明包括具有一个本体部分的动物玩具，其中，该本体部分包括可压缩材料和第一纤维、织物或薄膜型式的材料，该第一纤维织物或薄膜型式的材料至少局部或全部覆盖可压缩材料。第一纤维或织物材料包括纤维，该纤维的抗拉强度大于或等于50,000psi和/或模数大于或等于500,000psi。纤维/织物也可可选择地构造成改善击穿阻力和总机械强度，并可选择地置于玩具上的易于受到咀嚼的部位上，如该部位为周界部分或端部，这视具体情况而定。可替换地，织物由纤维材料组成，该纤维材料来源于相对高的单轴取向度的聚合物树脂，其中，单轴取向级高于至少50％。另外，如指出的，本发明这儿可适用于薄膜材料，该薄膜材料带有相应的机械性能或者聚合物取向特性。

具体实施方式

依照本发明，披露了一种耐久性提高且抗损害能力增强的动物玩具。本发明的动物玩具总体上包括本体，该本体具有由织物或薄膜材料制成的至少一层，该织物或薄膜材料防止撕裂和断裂。因而，该动物玩具增强了对于撕咬、撕裂、抓伤等的阻力。通过包括高抗拉强度和高模数的纤维或薄膜提供对这些作用的阻力，并提高了总击穿阻力。

如这儿所使用的，织物材料预期包括机织、非织造和针织材料，以及其他纤维材料。用于增加动物玩具耐久性的织物材料这儿包括高抗拉强度和/或高模数的纤维组分。在这种纤维加入织物材料中时，织物材料可显示出增强的抗扯强度，和/或抗撕裂阻力和/或冲击阻力。所述织物也可具有增强的断裂强度，并且也可具有改善的抗磨损性。包括高抗拉强度和高模数的纤维的织物材料通常可称作高性能织物。可通过使用全部由这种高强度纤维制成的织物材料来获得本发明的益处。可替换地，织物材料可以包括与传统的纤维材料混合或交织等的高强度纤维。可替换地，具有前述特征的织物材料科选择性地置于咀嚼物上的易于受到动物咀嚼或者撕咬的那些位置。

用于织物材料中的高强度纤维优选是高性能聚合物纤维。纤维的特征在于高机械强度特性。特别地，抗拉强度和模数是用于本发明的显著特性之一。符合本发明的纤维具有至少50,000psi或更高的抗拉强度。优选地，纤维的抗拉强度大于至少100,000psi，更优选纤维显示出200,000psi或更高的抗拉强度。当然，这儿包括从50,000psi向上的所有增加。

织物材料中包含的纤维这儿也可以具有500,000psi或更高的模数。优选地，证实纤维具有1Mpsi(1,000,000psi)和更高的模数值。最优选地，这儿纤维具有至少在1Mpsi到30Mpsi之间的范围内的模数。这儿包括从500000psi及以上的所有模数增加。

可替换地，本发明的纤维的特征在于纤维具有相对较高程度的单轴聚合物取向度。在上下文中，取向是指聚合物链的对齐程度，由此赋予增强的抗拉强度或模数值，如上文所指出的。如所指出的，纤维的单轴取向这儿至少是50％或更高，更优选为75％，在最优选定实施例中，单轴取向为90％或更高。另外，本领域技术人员理解，本发明这儿预期包括对聚合物树脂的使用，其中，该树脂自然地包含聚合物的高度取向，以及其中可通过可控拉伸型式的工艺来发展取向的聚合物树脂，且特别地，在Tg和Tm的值之间进行所述拉伸，之后进行冷却。然而，这儿包括Tg之下的冷拉伸。

关于这一点，尽管本发明这儿披露了取向的纤维材料，可以理解，本发明这儿可适用于取向的薄膜材料，且在上下文中，单轴或双轴薄膜材料与可压缩材料一起使用，形成软咀嚼玩具。这种薄膜材料将因此优选包括这些薄膜材料，即取向方向上的抗拉强度等于或高于20,000psi，优选高于30,000psi，该取向方向可替换地称作“机器方向”或者“MD”。另外，本发明这儿预期包括双轴取向薄膜的使用，其中，聚合物链位于机器方向横向的方向上或者“TD”方向上的取向，也等于或高于20,000psi值，并优选为30,000psi。关于模数值，优选沿着机器方向上的模数值等于或高于500,000psi，并优选高于700,000psi。在横向方向，优选模数值等于或高于500,000psi，并优选高于700,000psi。因而，这种双轴取向的薄膜提供了极好的击穿阻力和撕裂阻力。

另外，这儿所用的术语“纤维”指细长的、独立单位的物质，其为自然的或者合成的，形成了织物的基本元素。纤维因此可包括由各种材料制成的通常为0.10到0.13mm(0.004到0.005英寸)的非常小的横截面的细丝状结构。纤维可以具有一个这样的长度，该长度典型地是其直径的100倍。纤维可以是连续的或者由短或切短的纤维段制成。这儿所用的术语“织物”可包括任何机织、制毡、粘结、粘合或者编结的纺织材料，且可以理解，这儿包括机织的和非织造的织物。这儿的术语“薄膜”指通常厚度达到约0.050英寸的材料，且可由压延操作挤出以及溶剂法浇注(solvent casting)、化学转换、从实心卷装切片等形成。另外，本领域技术人员可以理解，这儿的术语“薄膜”包括其他的叙述为片材的材料，其包括塑料材料，该塑料材料的厚度相对较小或者长宽的大小比例降低。

借助于具体示例，符合本发明的动物咀嚼物可包括一层织物，该织物包括芳族聚酰胺纤维，如DuPont Chemical Co.的Kevlar。芳族聚酰胺纤维的抗拉强度通常在大约475,000psi到650,000psi的范围内。芳族聚酰胺纤维的模数通常在12Mpsi到27Mpsi的范围内。包括加入了带有这些性能的芳族聚酰胺纤维的织物层的动物玩具将提供改进的撕裂阻力或断裂阻力。此外，尽管这儿没有示出数值，芳族聚酰胺纤维的特征通常是具有高的抗磨损性。

连同以上叙述，利用术语“聚芳基酰胺”，其意味着包括聚酰胺，其中，至少85％的酰胺键(-CO-NH-)直接连接到两个芳环上。在美国专利US4172938；3869429；3819587；3673143；3354127和3094511中叙述了适当的芳族聚酰胺纤维。

在另一个示例中，符合本发明的动物玩具可包括织物层，该织物层包括高度线性和高度取向的聚乙烯，如Honeywell International Inc.的以商标名Spectra^TM所销售的聚乙烯。线性聚乙烯的抗拉强度通常在大约300,000psi到475,000psi之间的范围内。线性聚乙烯的模数在大约9Mpsi到16Mpsi之间的范围内。

本领域技术人员可以理解，其他类似的高强度纤维可适用于生产符合本发明的动物玩具。除了上述的芳族聚酰胺纤维和线性聚乙烯纤维之外，示范性的可替换材料例如可包括纺成的液晶聚合物，如可自Celanese AG得到的Vectran^TM；以及聚(对亚苯基-2，6-苯并二唑)纤维，如可从Toyobo Co.，Ltd.得到的Zylon^TM纤维。对本领域技术人员来说，符合本发明的各种其他纤维将是显而易见的。

依照本发明的一个方面，动物玩具可以是填充的玩具。填充的玩具可包括由高性能织物的外层覆盖的弹性材料或可压缩材料。弹性材料或可压缩材料可包括传统的填充材料，如泡沫聚合物材料、基于纤维的絮片或装填物(fill)、弹性体材料、切碎材料等。本领域技术人员将易于理解，具有相对较高的体积密度的各种附加材料也可用作填料。

符合本发明的动物玩具不限于特定的形状或结构。例如，动物玩具可包括填充的狗骨。填充的狗骨的外层可由机织的芳族聚酰胺纤维织物形成。填料可以是传统的自然或合成的毛絮或装填物如聚酯、尼龙、棉或羊毛。填充的或可压缩的材料可存在于整个玩具中，或者可隔离地存在于特定区域内。因而，在动物玩具在宠物的嘴里可具有柔软的感觉的同时，优选的芳族聚酰胺纤维织物外层将防止被咬破，并将防止因猛烈的拖拉而撕裂或断裂。可替换的形状可包括填充的环、球、其他动物等。

作为又一个替换，这儿所述的动物玩具可以是折叠、卷拢、扭曲等的结构，而不是填充的玩具。例如，动物咀嚼物可由高性能织物形成，该织物可卷拢形成圆柱形部件。动物玩具的形状可通过系住圆柱形部件的端部而维持，或者通过将高性能织物缝合而维持，因此其保持形状。当然，若干其他结构也在本发明的构思范围内。

如前文所提到的，这儿的动物玩具不必全部由高性能织物制成。例如，动物咀嚼物可包括第一层织物，该层织物包含高强度纤维，如前文所披露的。至少一部分动物咀嚼物可包括第二外层，该层不是高性能织物。在这个意义上，这种非高性能纤维是机械性能比这儿所述的高性能织物差的那些纤维。这就将包括脂肪族尼龙、特定的聚酯(如PET)、纤维素材料(棉)等，但不限于此。第二层可覆盖第一层的至少一部分，且可用于提供特殊的视觉或触觉特征。例如，第二层可包括长毛绒材料或者仿制的头发或绒毛。第二层可简单地置于第一层之上。可替换地，第二层可缝合或粘合到第一层上。因而，尽管第二层可不包括高强度纤维，动物玩具可因高性能织物的第一层而仍具有改进的抗咬、抗抓或者抗撕裂的阻力。

依照另一个方面，动物玩具的总耐久性还可通过动物咀嚼物而得到改善，该动物咀嚼物具有多层高性能织物。也就是说，第二层高性能织物可至少局部覆盖第一层高性能织物。多层结构还可提高动物玩具的耐久性，特别是击穿/断裂阻力。附加地，通过使用多层结构，动物玩具的机械性能可以提高，而没有使得织物材料的单个厚层变硬。

依照相关的方面，高性能织物可包括取向轴，即，织物可在与另一个方向相对的一个方向上具有较高的强度。动物玩具可包括多层高性能织物，其中，一层高性能织物的取向轴不与邻接的一层高性能织物的取向轴相对齐，即，邻接层的取向轴之间相互成一角度，且这种角度可在1-179度之间变化，包括其间的所有1.0度增量。在这一方面的最极端的示例中，邻接层的取向轴可设置成相互垂直(即90度)。然而，这种垂直的结构不是必须的，但只是优选的。

与上述有关，应该可以理解，本发明的优选纤维或薄膜材料包括单轴取向级高于至少50％的纤维或薄膜。更优选地，单轴取向度在50-100％之间，包括其间的所有1.0％增量，且包括其间的所有范围。例如，纤维或薄膜的单轴取向可在70-90％、或者80-95％、或者90-95％等之间。

本发明已经参考各种示范性的优选实施例进行了叙述，但是本领域技术人员应该可以理解，这种示范性实施例仅仅是说明目的。各种优化和改变因此将是显而易见的，并可进行分类，而不偏离本发明的精神和等同物的范围。因而，这种优化和等同物应该认为在本发明如附属权利要求书所述的范围内。