JP2000120743A

JP2000120743A - 衝撃緩衝材及びその製造方法並びに衝撃緩衝材用の充填材

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Publication number: JP2000120743A
Application number: JP11201847A
Authority: JP
Inventors: Sadao Nishibori; 貞夫西堀; Hideji Hoshimura; 秀次干村
Original assignee: AIN KOSAN KK
Current assignee: AIN KOSAN KK
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: US6347790B1; JP3992885B2

Abstract

(57)【要約】【課題】衝突物体及び被衝突物体の損傷を軽減する事の
出来る衝撃緩衝材を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を
形成させ、ついでこの溶融状態の線条にループを形成さ
せ、隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなカー
ル状、ループ状などからなる大きな空隙を備える３次元
スプリング構造としたクッション構造体の有する高いク
ッション性、耐ヘタリ性を利用し、一定の厚みを有する
クッション構造体を例えば厚み方向に平行に重畳してク
ッション材とするなどした、前記クッション構造体を、
衝撃面に一部を露出させるなどして、水和水硬性の結合
材を水、発泡剤と共に混練して乾燥固化した充填材中に
埋設したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃緩衝材及びそ
の製造方法に関し、より詳しくは、熱可塑性樹脂又はゴ
ムとエンジニアリングプラスチックの両方の特性を有す
る高分子材料から成るポリエステル系、ナイロン系、ウ
レタン系、オレフィン系のエラストマー、例えばポリエ
ステル系熱可塑性エラストマーを溶融押し出して連続線
条を形成し、ついでこの溶融状態の線条にカール又はル
ープを形成させ、例えば隣接する線条相互を絡合又は接
触絡合させたランダムなループからなる好ましくは大き
な空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション
構造体で、圧縮変形により生じる梁屈曲部の塑性変形を
抑えることができ、応力が解除されると梁のゴム弾性の
回復力で構造全体が直ちに回復する大きいヘタリ特性を
保持するクッション材料を発泡固化した充填材中に埋設
した衝撃緩衝材およびその製造方法、並びに前記衝撃緩
衝材に使用するに適した充填材に関する。

【０００２】

【従来の技術】衝撃緩衝材として、例えば、従来からい
わゆるクッションドラムとして提供されているものがあ
り、高速道路上の分岐点におけるバリヤーなどの施設に
車両が衝突した際の衝撃を緩和吸収し、人身、施設双方
の被害を小さくする目的で用いられており、100 〜400
リッターの水袋を収納したドラム本体から成るものであ
る。

【０００３】また、高速道路等に設置されている衝撃吸
収装置として、鋼製の蛇腹式衝撃吸収防護柵がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ドライバーの安全基準
を定めた米国運輸省の「ドライバーの安全を確保する安
全基準」によれば、衝突時の車輌が受ける重力加速度
（前後方向の床Ｇ）が２０Ｇ以下の場合、乗員被害を生
命に危険のないレベル（但し、３週間以上の入院加療を
要し重い後遺症を残す）に止めることができ、また、１
５Ｇ以下の場合、後遺症が残らないレベルの乗員被害
（但し、入院加療を必要とする）とすることができ、さ
らに、１２Ｇ以下の場合には専門医の手当を必要とする
が、かならずしも入院を必要としないレベルに止めるこ
とができるとされている。

【０００５】これに対して、前述のクッションドラムに
おいても、900×900×900mm、重量18kg、水袋400リット
ルのドラムが前記用途において衝突により65km/hの1.5t
の自動車を衝突時45.7km/hに減速できる。

【０００６】しかし、前述のクッションドラムは衝撃エ
ネルギーを受けると変形、破裂し完全に飛散してしまう
ので、走行中の自動車等がこの衝撃緩衝材に衝突した場
合完全に衝撃を吸収することができず、その背後にある
バリアー等に衝突することを避けられない。

【０００７】また、前述のクッションドラムにあって
は、前述したように水袋を収納したドラム本体より成る
ものであり、衝撃緩衝材自体を所望の形状に成形して例
えば道路標識の基部を形成したり、カーブに形成された
壁面を形成し、又は分岐点における分離体等を構築する
ことはできない。

【０００８】なお、前述のようなクッションドラムにお
いて、水に代えて他の物質を充填することも考えられる
が、このような衝撃緩衝材は道路上等の屋外に設置する
ものであることから、衝撃緩衝材自体が風や振動、又は
人によるいたずら等によって移動しない重量を有すると
共に、温度変化に対する耐久性や、燃焼し難い性質であ
ること、紫外線による劣化を防止するための紫外線遮断
性を有すること、および所定の耐久性を有しメンテナン
スが不要であること等が要求されると共に、衝撃緩衝材
自体が衝撃を吸収し得る所定の強度であることが要求さ
れる。

【０００９】しかし、前述のクッションドラム本体内に
例えば既知のコンクリート等を充填する場合には、重量
や難燃性、耐久性等の条件は充足されるものの、充填さ
れたコンクリートの強度が高く衝突時の重力加速度を前
述した生命に危険のない２０Ｇ以下となし得ない。

【００１０】一方、前述の鋼製の蛇腹式衝撃吸収防護柵
にあっては、１．３ｔ、時速８０kmで衝突した車輛の衝
撃を吸収し得るよう設計されているが、最も事故の多い
排気量２０００cc以上の車輌が車重１．８ｔ前後である
ことを考えれば、これらの車輛の衝突に対して対応し得
るものではない。また、蛇腹式衝撃吸収防護柵は、設置
工事に多大な費用、時間、労力を必要とする。

【００１１】そこで、本発明は上記従来技術の欠点を解
消するためになされたものであり、衝撃の吸収性能が高
く、特に衝突物が車輌である場合、衝突した車輌が受け
る重力加速度（前後方向の床Ｇ）を２０Ｇ以下、好まし
くは１５Ｇ以下、より好ましくは１２Ｇ以下とすること
ができると共に、衝突物が衝突した際に衝撃緩衝材を構
成する充填材が衝撃を吸収し、衝撃緩衝材として優れた
性質を有し、さらに、保護物体に応じた任意の耐衝撃性
を容易に得ることができると共に、用途に応じた形状な
いし製造も容易である衝撃緩衝材及びその製造方法、並
びに、前記衝撃緩衝材用の充填材を提供することを目的
とする。

【００１２】また、本発明の別の目的は、必要な重量、
難燃性、耐候性、耐久性等の条件を備えつつ、所定以上
の衝撃を受けた際に好適に破壊されて衝撃を吸収し得る
破壊弱さを備えた衝撃緩衝材用の充填材を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するもので、本発明の衝撃緩衝材は、熱可塑性樹脂を溶
融押し出して連続線条を形成させ、ついでこの溶融状態
の線条にループを形成させ、隣接する線条相互を接触絡
合させたランダムなカール状、ループ状などからなる大
きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッショ
ン構造体( 以下、単に「クッション構造体」という。)
の有する高いクッション性、耐ヘタリ性を利用し、例え
ば一定の厚みを有するクッション構造体を、厚み方向に
平行に重畳し、または一辺を中心として巻き取って所定
の太さに形成してクッション材とするなどした、前記ク
ッション構造体を、例えば衝撃面に一部を露出させるな
どして、水和水硬性の結合材を含み発泡硬化された充填
材中に埋設したものである。

【００１４】前記クッション構造体の嵩比重が0.003 〜
0.3g/cm³であることが好ましく、上記数値以下では衝撃
吸収効果が薄く、以上では水及び発泡剤と混合された結
合材ーのクッション構造体中への侵入量が不足し、耐衝
撃性に欠ける。

【００１５】また、前記クッション構造体の線径は、熱
可塑性樹脂の種類及び嵩密度にもよるが、0.1mm〜3mmが
好ましく、また、かようにして構成される前記衝撃緩衝
材の比重は、衝撃吸収性の面で0.2〜1.3が好ましい。前
記クッション構造体は、嵩比重又は線径の異なる数種の
クッション構造体を厚み方向で重畳して構成することが
できる。

【００１６】また、本発明の衝撃吸収材の製造方法は、
熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を形成し、つい
でこの溶融状態の線条にカール又はループを形成させ、
隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなカール又
はループからなる大きな空隙を備える３次元スプリング
構造としたクッション構造体を型内に配置し、水及び発
泡剤と共に混練した水和水硬作用を有する結合材を注入
後養生してなることを特徴とする。前記型は、それ自体
衝撃緩衝材の外側面又は外壁を成すプラスチックフィル
ム又はシートよりなる容器、その他プラスチック成型容
器を利用することができる。

【００１７】前記衝撃吸収材の強度を考える場合、衝撃
緩衝材を車輌等の衝突物の剛性より弱くし、衝突エネル
ギーをすべて衝撃緩衝材に吸収させることも考えられる
が、この場合衝撃緩衝材を長大なものとする必要があ
り、また、車輌等の衝突物の剛性より強くし、衝突物の
剛性を超えた衝撃を受けた段階で衝撃を吸収する方法も
考えられるが、この場合には衝突した車輌が受ける重力
加速度（前後方向の床Ｇ）が３０Ｇ程度となり生命に危
険のないレベルに乗員の被害を止めることができないこ
とから、本発明の衝撃緩衝材は、衝撃緩衝材の剛性を車
の剛性と同調させ、車と一体となって衝撃エネルギーを
吸収させる強度であることが望ましい。

【００１８】このような衝撃緩衝材の強度を実現するた
めの本発明の衝撃緩衝材用の充填材は、水和水硬性の結
合材4.0〜33.3wt％、炭酸カルシウム（石粉）2.7〜46.7
wt％、骨材（砂）2.7〜53.3wt％、水13.3〜53.3wt％、
発泡剤（希釈水含む）1.4〜10.0wt％を混練して形成す
る。

【００１９】また、前記充填材は、乾燥、硬化後の破壊
荷重が10kg・f/cm²以下、好ましくは4kg・f/cm²以下であ
り、より好ましくは2kg・f/cm²以下である。

【００２０】さらに、前記充填材に含まれる前記水和水
硬性の結合材は、石灰ばん土類、石灰けい酸類を化合成
分に含み、石灰けい酸類として3CaOAl₂O₃、石灰けい酸
類として3CaOSiO₂及び2CaOSiO₂を、それぞれの１５〜１
８％の3CaOAl₂O₃ 、５５〜６０％の 3CaOSiO₂、１０〜
２０％の 2CaOSiO₂ 化合割合で含むものとすることもで
きる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の衝撃緩衝材は、カールま
たはループから成る大きな空隙を備える３次元スプリン
グ構造としたクッション構造体と、このクッション構造
体の少なくとも一部を埋設する充填材より成る。

【００２２】〔クツション構造体〕使用できる熱可塑性
樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポ
リエステル、ナイロン、アクリルなどのほか、ポリ塩化
ビニール、ポリプロピレン、ポリエステルエラストマー
があり、特にペットボトルの回収により得られたポリエ
ステルモノフィラメントの圧縮成形により得られたクッ
ション構造体を用いて衝撃緩衝材とする。

【００２３】上記樹脂を溶融押し出して連続線条を形成
し、ついで溶融状態の直径約0.1 〜3mm程度の線条にル
ープを形成させ、連続線条とした隣接する線条相互を絡
合あるいは少なくとも部分的に接触絡合させたランダム
なループからなる３次元クッション構造体を準備する。
このクッション構造体は、圧縮成形などで予め所定の形
状に成形されているものでも良い。あるいは、綿状凝集
しているポリエステル単繊維のクッション構造体を一旦
解綿し、任意形状としたものでも良い。

【００２４】ここでは、熱可塑性エラストマーとしてポ
リエステル系熱可塑性エラストマーを溶融押し出して連
続線条を形成し、ついで溶融状態の直径約3mm 程度の線
条にループを形成させ、隣接する線条相互を接触絡合さ
せたランダムなループからなる３次元スプリング構造と
したW:D:H 30×30×10mm、嵩密度0.08g/cm³ のクッショ
ン構造体を準備する。

【００２５】このクッション構造体は、例えば、特許第
2548477 号に開示されるように、非弾性ポリエステル系
捲縮短繊維クッション構造体をマトリックスとし、密度
が0.005 〜0.310g/cm³、厚さが5mm 以上であるクッショ
ン構造体において、該短繊維クッション構造体中には、
短繊維を構成するポリエステルポリマーの融点より40℃
以上低い融点を有する熱可塑性エラストマーと、非弾性
ポリエステルとからなり、前者が少なくとも繊維表面に
露出した弾性複合繊維が分散・混入され、その際、該ク
ッション構造体中には、(A) 該弾性複合繊維同士が交叉
した状態で互いに熱融着により形成されたアメーバー状
全方位的可携性熱固着点、および(B) 該弾性複合繊維と
該非弾性ポリエステル系短繊維とが交叉した状態で熱融
着により形成された準全方位的可撓性熱固着点とが散在
し、かつ隣り合う可撓性熱固着点の間((A)−(A) 間、
(A)−(B) 間および(B)−(B) 間) に存在する複合繊維群
にあって、一部の複合繊維には長手方向に沿って少なく
とも１個の紡錘状の節部が存在するクッション構造体か
ら成る。このクッション構造体を前述W:D:H 30×30×10
mm等所望断面形状に切断し、３枚重ねW:D:H 30×30×30
mmとしてW:D:H 35×35×35mmの型もしくは前記容積の
型を兼用するプラスチックフィルム、シートあるいは金
属製容器内にそれぞれ型内壁に対して5 mmの間隔をおい
て配置する。

【００２６】〔充填材〕つぎに、前記型内に水和水硬性
の結合材を含む発泡性の充填材を注入する。この水和水
硬作用を有する結合材とは、例えば石灰ばん土類、石灰
けい酸類のように水で練り合わすとその水の一部がこれ
と化学的に結合する性質（水和性）を有すると共に、水
との結合により硬化する性質（水硬性）を有する結合材
であり、本実施形態にあっては化合成分中に石灰けい酸
類と石灰ばん土類を含む結合材を使用している。一例と
して、石灰ばん土類として１５〜１８％の 3CaOAl₂O
₃ 、石灰けい酸類として５５〜６０％の 3CaOSiO₂、１
０〜２０％の 2CaOSiO₂ より成る結合材を使用してい
る。

【００２７】前記化合成分中、石灰ばん土類（3CaOAl₂O
₃）は水和作用がもっとも早く、早期（約１週間以内）
の強さを発生し、次いで 3CaOSiO₂の水和作用が早く、
１週間後から４〜１３週の強さ、そして 2CaOSiO₂が最
も水和作用が遅く、１ケ月以降の長期の強さ発生の主因
となるものであることから、充填材の固化を早めて生産
性の向上を図ると共に、長期的に強度の増加をが現れる
ことを防止して衝撃緩衝材としての性能の低下を防止し
得る充填材を得るためには、2CaOSiO₂の化合量を比較的
少なくする。

【００２８】また、前記結合材は、石灰質原料及び粘土
質原料を所定の割合で混合後・焼成して塊状となったも
のを破砕して形成することもでき、速硬性成分であるカ
ルシウムアルミネードを11CaO7Al₂O₃CaF₂として、前記
焼成された塊中でアリット（アルミン酸三カルシウム：
3CaOAl₂O₃）と共存させ、これにII型無水せっこうと少
量の添加物を混合して速硬性を発揮させることもでき
る。

【００２９】前述の充填材は、結合材を水及び発泡剤と
共に混練して発泡させることで、所望の脆性を備えた充
填材とすることもできるが、より好ましくは、骨材
（砂）及び炭酸カルシウム（石粉）を結合材よりも多量
に混入し結合力を弱め、衝撃を受けたとき容易に破壊さ
れる脆弱さに形成する。

【００３０】前記結合材に混合される発泡剤は、主成分
を硫酸エステル塩系アニオン海面活性剤となす化学混和
剤0.1 〜0.4wt%に水〔13.3-(0.1〜0.4)〕〜〔53.3-(0.1
〜0.4)〕wt% を混合又は混合攪拌したものをプランジャ
ーで加圧し、且つ、好ましくは圧縮空気によりノズルへ
圧送して例えば粒径9μ〜10mmの泡沫状としたものを用
いる。

【００３１】前記化学混和剤と混合する水は、前記〔1
3.3-(0.1 〜0.4)〕wt% 以下でも発泡率が良く、製品の
破壊強度が得られ、衝撃吸収に勝る。〔53.3-(0.1 〜0.
4)〕wt%以上でも製品の強度に対応することができる。

【００３２】なお、上記発泡剤としては、前述の界面活
性剤、または動物性蛋白質に界面活性剤を添加したもの
の他、動物性蛋白質のみからなる発泡剤を使用すること
もできる。

【００３３】以上の通りである充填材の原料は、既知の
ミキサーにて混練、混合されて前記型内に注入される。
この混練は、充填材が結合材を水と発泡剤と共に混練し
たものであるときには、まず結合材及び水をミキサー内
に投入して撹拌すると共に、この混合体４０〜９０wt％
に前記発泡剤を噴射して混練し、前記型内に注入する。
また、砂、炭酸カルシウム（石粉）を含む場合には、ミ
キサ内で混練された結合材、水、砂、炭酸カルシウム８
０〜９８wt％に対して前述の発泡剤を噴射して混練し、
型枠内に注入する。

【００３４】充填剤の注入時、型に対して振動を加え、
前記クッション構造体の空間へ均一な密度となるよう充
填材を注入する。その後、２８日程養生し、乾燥、固化
する。

【００３５】なお、前記結合材中の化合成分の配合が調
整されて、本実施形態の充填材は、１〜２日程度の短期
間で乾燥、固化するものとしているが、前述の成分中の
２CaOSiO₂等が強さを発生するに比較的長期間を要する
ことから、特に後述の衝撃緩衝材のテストピースにあっ
ては、２８日間乾燥・固化させた後、衝撃緩衝材として
試験に供している。

【００３６】なお、本発明の衝撃緩衝材にあっては、水
と混練された結合材に発泡剤を添加して形成された充填
材を使用しても好適な衝撃緩衝性能を発揮するものであ
るが、衝撃緩衝時に粒子状に崩れて飛散して好適に衝撃
を吸収し得る充填剤とするためには、より好ましくは
水、結合材、発泡剤に加え、骨材として多量の砂、炭酸
カルシウム（石粉）を添加している。

【００３７】なお、前記充填材の配合は、一例として結
合材4.0〜33.3wt％、炭酸カルシウム（石粉）2.7〜46.7
wt％、骨材2.7〜53.3wt％、水13.3〜53.3wt％、発泡剤
0.1〜0.4wt％、発泡剤の希釈水1.3〜9.6wt％である。

【００３８】本実施形態において使用する炭酸カルシウ
ム（石粉）は、その組成をCaO：53.94％、SiO₂：1.88
％、MgO：0.51％、Al₂O₃＋Fe₂O₃：0.09％、lg.loss：4
2.85％となし、比表面積：5,000（cm²/g）、比重（密
度）：2.70、粒度分布300μm〜3μm、平均粒径9.8μmの
白色粉体であり、この炭酸カルシウムを前記充填材中に
添加することで、水和水硬性の結合材の粉体量の一部と
して置き換えることができる。

【００３９】この炭酸カルシウムは、充填材の強度向上
には寄与しないことから、前述のように結合材に置き換
えて炭酸カルシウムを添加することにより、本発明の充
填材を所定の脆性とすることができるとともに、この炭
酸カルシウムは比表面積が大きく、形成された充填材の
材料分離抵抗性が向上するために、脆く形成された本発
明の充填材の保形性の向上に寄与する。

【００４０】実施例

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】比較例１ 300mm×300mm×280mmの型枠にクッション構造体なしで
A,B,Cの充填材を流し込んだ。

【００４６】比較例２東洋紡のポリエステルエラストマー P-280Bを用いてφ
1mm の中空の糸を押し出し、（非延伸）３０cm×３０cm
で、29本づつ直角に編んだものを９４枚重ね型枠の中に
配置した。クッション構造体の重さは実施例１のブレス
エアーの重さと同じ。

【００４７】重量割合充填材 11.46kg P-280B 1.14kg 比較例３比較例２の糸を長さ5mm以下、平均長3mmに粉砕し、充填
材のミキシング時に混合した。

【００４８】充填材11.56kg, 糸の重さは1.14kg 試験例１上記実施例及び比較例について以下の試験を行った。

【００４９】緩衝材落錘試験１．試験方法底辺直径400mm 長さ370mm,重量300kg の砲弾形重錘を高
さ4ｍから自然落下させ、各緩衝材に衝突させる。

【００５０】実施例１から比較例３までの試験片に上記
落下実験させた後、底面まで破壊しているか否か確認試
験片を逆さまにして、振動させくだけた充填材片を収集
しφ５以下（４メッシュパス）した粉を集めて測定し、
粉砕した充填材の重量％を測定した。

【００５１】

【表５】

【００５２】

【表６】

【００５３】

【表７】

【００５４】

【表８】

【００５５】

【表９】

【００５６】

【表１０】

【００５７】充填材Ｙは底づきこそはないが、底にクラ
ックが発生するものがあり、ここが限界と思われる。
クッション構造体なしと短繊維のものは耐衝撃性に劣
る。比較例２も底づきがあり、クッション構造体が立体
をなす方が有効であることが判明した。

【００５８】

【表１１】

【００５９】

【表１２】

【００６０】比較例１を見ると錘は下まで達していて
も、充填材はあまり粉になっていない。クッション構造
体により衝撃力を分散して、全体が破壊しエネルギーを
吸収している。比較例２はクッション構造ではなく、充
填材をだき込んでいないため、衝撃力を分散しきれな
い。

【００６１】さらに、以下の実験を行った。

【００６２】目的、種類、太さの違う樹脂の一点に衝撃
を受けた際のエネルギーの伝達の模様を観察した。

【００６３】試験方法 30cm×30cmの大きさに縦、横
２９本づつ編んでゆきそれが芯になるよう厚さ5mmの充
填材Ａを流し込んで試験片をつくる。

【００６４】φ16.5mm,18.4gの鉄球を落とす。

【００６５】評価方法１鉄球が突き抜けるかどうか２充填材の破壊の面積（直径で示す）実験１下記の樹脂を用いてφ0.5mmの糸を用いたＰＶＣ；信越ポリマー（株）シンエツ塩ヒ゛コンハ゜ウント゛電線 EW
-702B ＰＥ；三井石油化学工業（株）ウルトテ゛ックス 4030 ＰＰ；グランドポリマ−（株）ク゛ラント゛ホ゜リフ゜ロ J101 ナイロン；東レ（株）アミラン東レナイロン樹脂 CM1021TM ポリエステルエラストマー；東洋紡績（株） P-208B ポリエステル；三菱レーヨン（株）タ゛イヤナイト KR-461S 実験２ポリエステルエラストマー東洋紡績（株）
P-208B 線径 φ3, φ1,φ0.5, φ0.1, φ0.05 実験３クッション構造体なし φ0.05 実験４実験２のφ0.1mm線径を編んだものを2mm間隔に
クッション構造体を配置。

【００６６】

【表１３】

【００６７】ＰＶＣとポリエステルエラストマーのもの
が300kgの錘の試験でつき抜けなしなので他の樹脂も十
分だと考えられる。

【００６８】線径はφ3〜φ0.1ではつき抜けがない。

【００６９】嵩比重は0.003以上で耐衝撃効果がみられ
た。嵩比重の上限は実施例２の塩ビマットの0.3とな
る。これ以上は充分なコンクリートの混入ができない。

【００７０】全体の大きさとクッション材の大きさとの
比較については、試験結果からみると、クッション構造
体なしでは、大きな固まりで砕け散るが、衝撃緩衝材外
側面と内部のクッション材外側面間の距離は５cm以内が
好ましいことが判明した。

【００７１】さらに、次の実施例について検討した。実施例４ポリプロピレン繊条をカールさせたまま、積み重ね、繊
条相互の接点を溶着成形して一体化したものをクッショ
ン構造体とした。

【００７２】新光ナイロン（株）ヘチマロン（土木用暗渠集
排水材）マット型 35BF使用300×60×300mmを４枚厚み
方向で重ね型内に配置した。

【００７３】Ａ，Ｂ，Ｃの条件のコンクリート中に埋設
固化した。

【００７４】

【表１４】

【００７５】

【表１５】

【００７６】全体の大きさとクッション材の大きさとの
比較について、試験結果からみると、クッション構造体
無しでは、エネルギーを分散できず大きな塊で砕け散る
ことになる。

【００７７】実施例５ブレスエアー東洋紡績（株）３００mm×３００mm×８０mmフ゛レスエアー3 枚衝撃面の対向底面４０mmを充填材のみとし、被衝撃面５
０mmにクッション構造体を露出した。

【００７８】Ａ，Ｂ，Ｃの条件の充填材中に埋設固化し
た

【００７９】

【表１６】

【００８０】

【表１７】

【００８１】衝撃側に必要以上の損傷を与えることな
く、衝撃吸収効果は、十分であり、用途に応じて有効で
あることが判った。

【００８２】充填材の製造実施例次に、本発明の衝撃緩衝材に使用する充填材の製造実施
例を表１８に示す。

【００８３】前述の表１に示す実施例にあっては、充填
材は結合材に水、発泡剤を加えたのみの構成であつた
が、本実施例にあっては骨材として結合材の２．５倍の
砂と、結合材の１．５倍の炭酸カルシウム（石粉）を含
み、結合材の強度を低下させるとともに、炭酸カルシウ
ムの添加により、前述のように結合材の材料分離抵抗性
を向上させて、硬化後の充填材の保形性が向上されてい
る。

【００８４】

【表１８】

【００８５】表１８に示す配合により得られる充填材
は、質量が60〜120kg/m³と、例えば一般の建築物等の構
造体に使用されるコンクリートの200〜400kg/m³という
質量に比較して軽量である。この充填材は空気量を40％
以上含み、また、それぞれの破壊強度は2kgf/cm²、4kgf
/cm²と、比較的弱い圧力で破壊される。また、破壊強度
を超える衝撃を受けると、砂等の骨材間の結合が破壊さ
れ、充填材は骨材の周りに結合材及び炭酸カルシウムが
付着した粒子状に崩れ得る状態となっている。

【００８６】なお、前述のフロー値（150以上）は、ク
ッション構造体に形成された空隙内に隙間なく充填する
ために必要な値である。

【００８７】衝突試験次に、前記表１８に示す配合にて製造された充填材を用
いた衝撃緩衝材に対して、ムービングバリアによる衝突
試験を行った。この衝突試験の方法を図１に示す。

【００８８】図１に示すように、本衝突試験において
は、側壁に衝撃緩衝材の背面を接して配置し、この衝撃
緩衝材に対して車幅１．６５ｍのムービングバリアに
１．８ｔのウエイトを載置して衝突試験を行った。な
お、ムービングバリアに乗せるウエイトを１．８tとし
たのは、事故率の高い、排気量２０００cc以上のクラス
の乗用車の車輌重量が１．８t前後であり、この車輌重
量の車輌が衝突した際の衝撃を緩衝し得るか否かをテス
トするためである。

【００８９】各テストピースの配置と、ムービングバリ
アの衝突速度を表１９に示す。

【００９０】なお、ムービングバリアとは、鋼構造で作
られた車で、それ自体は衝突しても変形等が発生しない
高剛性の衝突実験車輌である。

【００９１】

【表１９】

【００９２】上記表において、試料を示す記号中、数字
の部分は使用した充填材の種類を示し、２は表１８中の
２kg・f/cm²の配合、４は表１８中の４kg・f/cm²の配合で
あることを示す。

【００９３】また、試料番号中の末尾のアルファベット
は、使用したクツション構造体の種類を示し、各クッシ
ョン構造体は下記の通りである。

【００９４】クッション構造体Ａ（粗密度）線径 φ1.0mm 重量 36kg サイズ厚さ1000×幅1000×高さ900mm（＊厚さ：側壁
と直交方向，幅：側壁と平行方向，以下同じ）クッション構造体Ｂ（中間密度）線径 φ1.0mm 重量 45kg サイズ厚さ1000×幅1000×高さ900mm クッション構造体Ｃ（高密度）線径 φ1.0mm 重量 63kg サイズ厚さ1000×幅1000×高さ900mm クッション構造体Ｄ（超粗密度）線径 φ1.0mm 重量 27kg サイズ厚さ1000＋300（半円弧状に膨出）×幅000×高
さ900mm 尚、試験番号１３、１４のクッション構造体のみ300×1
000×1000mmとした。

【００９５】また、試験番号１０〜１４及び１６におけ
る衝撃緩衝材の配置は、図２に示す通りである。

【００９６】以上の各番号の試験の結果、各試験におけ
るムービングバリアの最大加速度（Ｇ）を表２０に示
す。

【００９７】

【表２０】

【００９８】以上の各試験において、本発明の衝撃緩衝
材は、ムービングバリアの衝突により固形形状から粒体
形状（砂状）に変化して、ムービングバリアの衝突の際
の衝撃を好適に吸収している。

【００９９】また、使用される充填材は、圧縮強度2kg・
f/cm²のものが衝撃吸収性に優れ、クツション構造体
は、2kg・f/cm²の充填材との組合せにおいては密度が粗
になるに従って緩衝性能が向上し、また、4kg・f/cm²の
充填材との組合せにあっては、クッション構造体の密度
による著しい変化は見られなかった。

【０１００】以上の結果から、本実施例においては2kg・
f/cm²の充填材と、超粗密度のクツション構造体の組合
せであって、その形状を図２（Ｆ）の形状とした試験番
号１６の場合において、最も顕著な衝撃緩衝性能を発揮
した。

【０１０１】なお、ムービングバリアの時速を５０km/h
とした衝突試験にあっては、ムービングバリアの最大加
速度は、試験番号１６を除きいずれも２０Ｇを上回って
いるが、これは、ムービングバリアが衝突時の衝撃によ
っても変型しない剛性を備えるためであり、衝撃緩衝材
による衝撃の緩衝と、車輛の変型による衝撃緩衝の相乗
作用により２０Ｇ以下、好ましくは１５Ｇ以下、より好
ましくは１２Ｇ以下の重力加速度とすることを目的とす
る本発明の衝撃緩衝材にあっては、実車による衝突の場
合には衝突車輛もつぶれて衝撃が吸収されることから、
試験番号７〜１０の衝撃緩衝材については、衝突車輛の
時速が50km/hであつても衝突時の重力加速度を２０Ｇ以
下とすることが可能であると考えられる。また、同様に
実車による衝突試験では、試験番号１６の衝撃緩衝材
は、衝突車輛の時速が50km/hであっても１５Ｇ以下に衝
撃を緩衝し得るものと考える。

【０１０２】なお、前記試験において、最も衝撃緩衝性
に優れた試験番号１６により得られた時間−加速度曲線
〔図３（Ａ）〕及び変位−荷重曲線〔図３（Ｂ）〕と、
十分な衝撃緩衝性を発揮しなかった試験番号１２の試験
の結果得られた時間−加速度曲線〔図４（Ａ）〕及び変
位−荷重曲線〔図４（Ｂ）〕を比較のためそれぞれ示
す。

【０１０３】図４（Ａ）に示すように、十分な衝撃緩衝
性を発揮し得なかった試験番号１２の時間−加速度曲線
は右下がりに急激なカーブを描いており、衝突時の衝撃
が約80msec程度の比較的短時間において吸収されている
ことが判る。これに対して、試験番号１６の時間−加速
度曲線によれば、試験番号１２の場合に比較して緩やか
なカーブを描いており、衝突時の衝撃が200msec以上の
比較的長時間かけて吸収され、高い衝撃緩衝性を示して
いる事が判る。

【０１０４】また、試験番号１２の変位−荷重曲線〔図
４（Ｂ）〕によれば、一旦240mm程度となった変位の数
値が、最終的に120mm程度に戻っており、所謂「リバウ
ンド」が生じた状態となっている。これに対して、試験
番号１６の変位−荷重曲線〔図３（Ｂ）〕にあっては、
このリバウンドが殆ど見られず、好適に衝撃が緩衝され
ていることが確認できる。

【０１０５】

【発明の効果】以上のように、本願発明によれば、極め
て優れた衝撃緩衝性能を発揮すると共に、用途に応じた
成形ないし製造も容易であり、各種の広範な用途に対応
することができる衝撃緩衝材及び衝撃緩衝材用の充填材
を提供することができた。

【０１０６】特に、衝撃の吸収性能が高く、衝突物が車
輌である場合衝突した車輌が受ける重力加速度（前後方
向の床Ｇ）を２０Ｇ以下、好ましくは１５Ｇ以下、より
好ましくは２０Ｇ以下とすることができ、死亡事故、重
大に障害の残る深刻な事故の発生を可及的に防止し得
る。

【０１０７】また、このような衝撃緩衝材に使用する充
填材として、必要な重量、難燃性、耐候性、耐久性等の
条件を備えつつ、所定以上の衝撃を受けた際に好適に破
壊されて衝撃を吸収し得る破壊弱さを備えた充填材を得
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】衝突試験の実施方法を示す説明図。

【図２】衝突試験における衝撃緩衝材の配置を示す説明
図。

【図３】表１９中の試験番号１６の試験において得られ
た試験結果であり、（Ａ）は時間−加速度曲線、（Ｂ）
は変位−荷重曲線。

【図４】表１９中の試験番号１２の試験において得られ
た試験結果であり、（Ａ）は時間−加速度曲線、（Ｂ）
は変位−荷重曲線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を
形成させ、ついでこの溶融状態の線条にカール又はルー
プを形成させ、隣接する線条相互を接触絡合させたラン
ダムなカール又はループからなる大きな空隙を備える３
次元スプリング構造としたクッション構造体の少なくと
も一部を、水和水硬性の結合材を含み発泡硬化された充
填材中に埋設固化した衝撃緩衝材。
【請求項２】前記クッション構造体の嵩比重が0.003〜
0.3g/cm³である請求項１記載の衝撃緩衝材。
【請求項３】前記クッション構造体の線径が0.1 〜3mm
である請求項１又は２記載の衝撃緩衝材。
【請求項４】前記衝撃緩衝材の比重が0.2 〜1.3である
請求項１〜３いづれか１項記載の衝撃緩衝材。
【請求項５】嵩比重又は線径の異なる数種のクッション
構造体の組合せから成る請求項１記載の衝撃緩衝材。
【請求項６】前記クッション構造体は、所定の厚みに形
成された複数のクツション構造体を厚み方向に平行に重
畳して形成されてなる請求項１〜５のいづれか１項記載
の衝撃緩衝材。
【請求項７】前記クッション構造体は、所定の厚みに形
成されたクツション構造体を一端より巻き取って所定の
太さに形成されてなる請求項１〜５のいづれか１項記載
の衝撃緩衝材。
【請求項８】前記衝撃緩衝材をプラスチック容器に収納
して成る請求項１〜５いづれか１項記載の衝撃緩衝材。
【請求項９】熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を
形成し、ついでこの溶融状態の線条にカール又はループ
を形成させ、隣接する線条相互を接触絡合させたランダ
ムなカール又はループからなる大きな空隙を備える３次
元スプリング構造としたクッション構造体を型内に配置
し、水和水硬性の結合材を含む発泡性の充填材を注入後
養生してなることを特徴とする衝撃緩衝材の製造方法。
【請求項１０】前記型は、それ自体衝撃緩衝材の外側面
又は外壁を成すプラスチック容器である請求項９記載の
衝撃緩衝材の製造方法。
【請求項１１】隣接する線条相互を接触絡合させたラン
ダムなカール又はループからなる大きな空隙を備える３
次元スプリング構造としたクッション構造体の前記空隙
を充填して、前記クッション構造体と共に衝撃緩衝材を
構成する充填材であって、前記充填材は、水和水硬性の結合材4.0〜33.3wt％、炭
酸カルシウム2.7〜46.7wt％、骨材2.7〜53.3wt％、水1
3.3〜53.3wt％、発泡剤0.1〜0.4wt％、発泡剤の希釈水
1.3〜9.6wt％を混練して形成されて成ることを特徴とす
る衝撃緩衝材用の充填材。
【請求項１２】前記充填材は、乾燥、硬化後の破壊荷重
が１０kg・f/cm²以下である請求項１１記載の衝撃緩衝材
用の充填材。
【請求項１３】前記水和水硬性の結合材が、石灰ばん土
類、石灰けい酸類を化合成分に含むことを特徴とする請
求項１１又は１２記載の衝撃緩衝材用の充填材。
【請求項１４】前記結合材は、石灰ばん土類として3CaO
Al₂O₃、石灰けい酸類として3CaOSiO₂及び2CaOSiO₂を含
み、それぞれの化合割合が15〜18％の3CaOAl₂O₃、55〜6
0％の 3CaOSiO₂、10〜20％の 2CaOSiO₂ である請求項１
３記載の衝撃緩衝材用の充填材。