JP6868939B2 - 非ニュートン流体のパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、非ニュートン流体のパッケージに関する。すなわち、ダイラタンシー性を備えた非ニュートン流体の、パッケージ技術に関するものである。

《技術的背景および従来の技術》
ダイラタンシーの性質を備えた非ニュートン流体は、遅い剪断刺激の場合は液体の挙動を示し、速い剪断刺激の場合は固体の挙動を示す。すなわち、外力無の場合は液化しており、強い外力が加わった場合は瞬時に固化する。
このような非ニュートン液体は、液体と固体粉末粒子との混合体よりなり、従来より、専用パッケージに収納されているが、従来は、その用途に合わせた大きな専用パッケージ容器に、全体的，一体的に一括して封入されていた。

ところで、このような従来の非ニュートン流体のパッケージについては、次の問題が課題として指摘されていた。
すなわち非ニュートン流体が、ダイラタンシーの性質を継続的に発揮できなくなることがある、という問題が指摘されていた。その原因については、次の第１，第２のとおり。

《１．非ニュートン流体の外部流出》
第１に、非ニュートン流体が、パッケージから外部流出してしまうことがあった。
例えば、弾丸を防ぎ捕捉する装甲用に使用された場合、弾丸によりパッケージが損傷して穴があき、そこから、収納されていた非ニュートン流体が、液漏れ，漏出し，外部流出，喪失してしまうことが多々あった。
従って、継続的なダイラタンシーの性質発揮が損なわれる、という指摘があった。

《２．固体粉末粒子の沈殿》
第２に、非ニュートン流体の固体粉末粒子が、収納されたパッケージ内で濃密に沈殿し易かった。
非ニュートン流体は、液体と固体粉末粒子との混合体よりなるが、大きな１個の容器をパッケージとして、全体的，一体的に一括収納されていたので、時間経過と伴に、その固体粉末粒子が、液体と分離し重力により沈殿する。一括収納により重力による沈殿ストロークが長く、沈殿が助長，促進される。
もってパッケージ上部に、固体粉末粒子の混合が少ない液体のみが残り、パッケージ下部に、固体粉末粒子の沈殿層が形成され易かった。そして沈殿層は、沈殿上層の重量により、濃密な沈殿下層が多量に形成され易かった。
このような固体粉末粒子の沈殿により、非ニュートン流体の混合体としてのバランス，均一性が損なわれ、もって継続的なダイラタンシーの性質発揮も損なわれてしまう、という指摘があった。

《本発明について》
本発明の非ニュートン流体のパッケージは、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、非ニュートン流体の外部流出が抑制され、第２に、その固体粉末粒子の沈殿も抑制される、非ニュートン流体のパッケージを提案することを目的とする。

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲の請求項１に記載したように、次のとおりである。
この非ニュートン流体のパッケージは、ハニカムコアとポリウレア被覆体とを有している。該非ニュートン流体は、液体と固体粉末粒子との混合体よりなり、ダイラタンシー性を備えている。
該ハニカムコアは、該非ニュートン流体を内部収納する。該ポリウレア被覆体は、ポリウレア樹脂製よりなり、該ハニカムコアの外側を覆い密閉することにより、該非ニュートン流体を内部封入する。
該ハニカムコアは、該非ニュートン流体を各セル空間内に分散収納，均一保持することにより、沈殿抑制機能を発揮する。該ポリウレア被覆体は、ポリウレア樹脂の靭性に基づく損傷修復性により、内部封入された該非ニュートン流体の外部流出抑制機能を発揮する。

そして該パッケージは、弾丸を防ぐ装甲用に使用される。該非ニュートン液体は、該ポリウレア被覆体を前側から被弾，貫通し減速せしめられた該弾丸を、ダイラタンシー性に基づく固化抵抗により、捕捉する。
該非ニュートン流体を内部収納する該ハニカムコアは、セル軸方向を前後に向けて配設されており、該非ニュートン流体による該弾丸の捕捉を、その強度，剛性によってサポートする。
該ポリウレア被覆体は、貫通する該弾丸により発生した損傷個所の開口穴を、その損傷修復性により閉鎖，補修する。又、該弾丸の捕捉による該パッケージの体積増加分を、その靭性に基づく伸び変形性により吸収すること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）このパッケージでは、非ニュートン流体を収納したハニカムコアが、ポリウレア被覆体にて覆われている。
（２）非ニュートン流体は、ハニカムコアの各セル空間内に分散収納されている。
（３）そこでハニカムコアは、非ニュートン流体の固体粉末粒子が液体と分離して、濃密沈殿することを抑制する。
（４）もって非ニュートン流体は、混合体としての均一性，バランスが保持され、ダイラタンシーの性質が維持される。
（５）又、ポリウレア被覆体は、非ニュートン流体の外部流出を抑制する。
（６）すなわちポリウレア被覆体は、靱性に基づく損傷修復性により、発生した損傷箇所を直ちに補修，復元する。
（７）そこで非ニュートン流体は、漏出が直ちに阻止され、この面からもダイラタンシーの性質が維持される。
（８）このパッケージは、装甲用に使用される。そして弾丸を、非ニュートン流体のダイラタンシーの性質に基づく固化により、捕捉する。非ニュートン流体を内部収納するハニカムコアは、このような非ニュートン流体による弾丸の捕捉を、その強度，剛性によりサポートする。
弾丸の捕捉によるパッケージの体積増加分は、ポリウレア被覆体の靭性に基づく伸び変形性により、吸収，対応される。
（９）そこで、本発明は次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、非ニュートン流体の外部流出が、抑制される。
本発明の非ニュートン流体のパッケージは、非ニュートン流体を収納したハニカムコアを、ポリウレア被覆体が覆っている。そしてポリウレア被覆体が、その損傷修復性により、非ニュートン流体の外部流出を抑制する。
装甲用に使用された場合、ポリウレア被覆体は、弾丸による損傷箇所を直ちに補修する。前述したこの種従来例のように、非ニュートン流体が損傷により、外部流出して喪失する事態発生は回避される。
従って、本発明のパッケージによると、非ニュートン流体が、ダイラタンシーの性質を継続的に発揮することができる。もって弾丸を、非ニュートン流体のダイラタンシー性に基づく固化抵抗と、非ニュートン流体を内部収納するハニカムコアの強度，剛性によるサポートと、により捕捉する。
なお、弾丸捕捉によるパッケージの体積増加分は、ポリウレア被覆体の伸び変形にて、吸収される。

《第２の効果》
第２に、非ニュートン流体の固体粉末粒子の沈殿が、抑制される。
本発明の非ニュートン流体のパッケージにおいて、非ニュートン流体は、ハニカムコアの各セル空間内に分散収納されることにより、混合体としての均一性が保持される。
前述したこの種従来例のように、非ニュートン流体の固体粉末粒子が、液体と分離して濃密沈殿する事態は回避される。
従って本発明のパッケージによると、この面からも、非ニュートン流体が、ダイラタンシーの性質を継続的に発揮することができる。もって弾丸を、非ニュートン流体のダイラタンシー性に基づく固化抵抗と、非ニュートン流体を内部吸収するハニカムコアの強度，剛性によるサポートと、により捕捉する。
なお、弾丸捕捉によるパッケージの体積増加分は、ポリウレア被覆体の伸び変形にて、吸収される。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

本発明に係る非ニュートン流体のパッケージについて、発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、正断面説明図、（２）図は、要部の斜視説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、使用例の正断面説明図である。そして（１）図は、被弾直前の状態を示し、（２）図は、その要部拡大図である。（３）図は、被弾直後の状態を示し、（４）図は、その要部拡大図である。（５）図は、損傷箇所が修復された状態を示し、（６）図は、その要部拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
《本発明の概要》
まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非ニュートン流体１のパッケージ２は、ハニカムコア３とポリウレア被覆体４とを有している。非ニュートン流体１は、液体５と固体粉末粒子６との混合体よりなり、ダイラタンシー性を備えている。
そしてハニカムコア３は、非ニュートン流体１を内部収納する。ポリウレア被覆体４は、ポリウレア樹脂製よりなり、ハニカムコア３の外側を覆い密閉することにより、非ニュートン流体１を内部封入する。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。

《非ニュートン流体１について》
まず、非ニュートン流体１について、図１を参照して説明する。
本発明のパッケージ対象である非ニュートン流体１は、ニュートン流体とは異なり、ダイラタンシーの性質を備えている。
すなわち、遅い剪断刺激，遅い剪断速度，小さい剪弾応力の場合には、粘度が増加し流動性のある状態にあり、液体の挙動を示し液体のようにふるまう。これに対し、速い剪断刺激，速い剪断速度，大きい剪断応力の場合には、粘度が減少し乾いた状態となり、硬化して固体の挙動を示し固体のようにふるまう。
すなわち、この非ニュートン流体１は、ダイラタンシーの性質を備えており、外力無の場合は液化しており、強い外力が急激に加わった場合は、瞬時に固化し塊となる。外力を除くと、再び元に戻り液化する。
このような非ニュートン流体１は、液体５と固体粉末粒子６との混合体よりなる。水，その他の液体５に、砂，セラミック粉，土質材料，岩石材料，その他の固体粉末粒子６が、均一に分散して混じり合い、懸濁された混合体よりなる。
非ニュートン流体１については、以上のとおり。

《ハニカムコア３について》
次に、ハニカムコア３について、図１を参照して説明する。
本発明のパッケージ２において、非ニュートン流体１は、ハニカムコア３に内部収納されている。
そしてハニカムコア３は、非ニュートン流体１の液体５と固体粉末粒子６を、各セル空間７内に分散収納，均一保持することにより、沈殿抑制機能を発揮する。

このようなハニカムコア３について、更に詳述する。ハニカムコア３は、セル壁８にて区画形成された、中空柱状の多数のセル空間７の平面的集合体よりなる。もって重量比強度に優れ、軽量であると共にセル軸方向９の圧縮強度，剛性に優れており、更に平面精度にも優れる、その他の特性を備えている。
ハニカムコア３の母材としては、アルミニウム，その他の金属や、プラスチックや、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等が用いられる。セル壁８そしてセル空間７の断面形状は、図示の正六角形が代表的であるが、略三角形，略四角形，その他各種形状のものも可能である。
なおハニカムコア３は、そのセル空間７やセル壁８の開口端面に、スキン表面板が接着等により接合されたハニカムサンドイッチパネルとして、使用されるケースもある。勿論、図示のようにハニカムコア３が単独使用されるケースも多い。

そして、このパッケージ２では、このようなハニカムコア３の各セル空間７に、非ニュートン流体１が収納されている。均一に区画された多数の各セル空間７内に、これをネストとして、非ニュートン流体１の液体５と固体粉末粒子６とが、それぞれ内部収納されている。
このように非ニュートン流体１は、ハニカムコア３の各セル空間７に、分散収納されている。その液体５と固体粉末粒子６とは、多数の狭く小さなセル空間７の各々に、子分けされている。
このように子分けせずに全体的，一体的に一括収納された場合（前述した従来例を参照）に比し、時間経過による濃密沈殿発生が回避されるようになる。発生しても粗沈殿に過ぎない。すなわち、固体粉末粒子６が液体５と分離され重力にて沈殿されるストロークが、分散収納により短く押え込まれ、もって沈殿が抑制される次第である。
このように、このパッケージ２のハニカムコア３は、非ニュートン流体１の沈殿抑制機能を発揮する。そこで非ニュートン流体１は、その液体５と固体粉末粒子６との、混合体としての混合均一性，混合バランスが保持される。
ハニカムコア３については、以上のとおり。

《ポリウレア被覆体４について》
次に、ポリウレア被覆体４について、図１を参照して説明する。
本発明のパッケージ２において、非ニュートン流体１を内部収納したハニカムコア３は、ポリウレア被覆体４により、覆われている。
ハニカムコア３に収納された非ニュートン流体１は、このようなポリウレア被覆体４にて、内部封入されている。

このようなポリウレア被覆体４について、更に詳述する。ポリウレア被覆体４は、ポリウレア樹脂製よりなる。ポリウレア樹脂は、ウレア結合が主体となった化合物よりなり、耐衝撃性，高強度，強靭性，付着性等々の特性が、知られている。
特に、耐衝撃性と共に靱性に優れており、ねばり強さ，伸び変形性，柔軟性，弾性変形性を備えていることを特徴とする高強度材である。形を変え、変形し，撓むが壊れにくい、靱性に優れた高強度材である。
このようなポリウレア樹脂製のポリウレア被覆体４が、非ニュートン流体１を内部収納したハニカムコア３を、外側から覆い密閉している。もって非ニュートン流体１は、ポリウレア被覆体４により内部封入されている。
図示例のハニカムコア３、又は図示例によらずハニカムコア３を芯材としたハニカムサンドイッチパネルは、その開口端面，両側面，上下面等のすべての外表面が、ポリウレア被覆体４で覆われている。

ポリウレア被覆体４は、ポリウレア樹脂の靱性に基づく損傷修復性により、内部封入された非ニュートン流体１の外部流出抑制機能を発揮する。
すなわち、ポリウレア樹脂製のポリウレア被覆体４は、前述したように靱性に優れた高強度材であり、靱性に基づき損傷修復性を有している。損傷箇所Ｂ（図２の（２）図を参照）の自己補修性，復元性を有している。
例えば、損傷により開口穴が生じた場合は、直ちにその開口穴を、押し戻し，埋め戻すように部分的に動いて閉鎖する等、損傷箇所Ｂを元通りの修復箇所Ｃ（図２の（３）図を参照）として補修，復元する。
そこで、ポリウレア被覆体４にて内部封入されていた非ニュートン流体１が、損傷箇所の開口穴等から漏出する事態発生は、抑制される。非ニュートン流体１の外部流出は、直ちにシャットアウトされる。このようにポリウレア被覆体４は、非ニュートン流体１の外部流出抑制機能を発揮する。
ポリウレア被覆体４については、以上のとおり。

《使用例について》
次に、この非ニュートン流体１のパッケージ２の代表的な使用例について、図２を参照して説明する。
本発明の非ニュートン流体１のパッケージ２は、弾丸Ａを防ぐ装甲用に使用され、収納された非ニュートン流体１のダイラタンシー性に基づく固化により、飛来した弾丸Ａを捕捉する。

このような使用例について、更に詳述する。まず、図２の（１）図，（２）図は、飛来した弾丸Ａが、パッケージ２に被弾する直前の状態を示す。

次に、図２の（３）図，（４）図は、飛来した弾丸Ａが、パッケージ２に被弾した直後の状態を示す。被弾した弾丸Ａは、パッケージ２の前側のポリウレア被覆体４を貫通し、減速せしめられた後、後側の非ニュートン流体１にて捕捉される。
その際、ポリウレア被覆体４は、貫通する弾丸Ａにて損傷し、図示例では開口穴よりなる損傷箇所Ｂが発生する。
貫通した弾丸Ａは、非ニュートン流体１のダイラタンシーの性質に基づく固化抵抗により、非ニュートン流体１にて捕捉される。非ニュートン流体１は、弾丸Ａによって外力が急激に加わり、速い剪断刺激，速い剪断速度，大きい剪断応力に基づき、瞬時に固化して弾丸Ａを捕捉する。
なお、非ニュートン流体１を内部収納するハニカムコア３も、このような非ニュートン流体１による捕捉を、サポートする。ハニカムコア３は、セル軸方向９を前後方向に向けて配設されており、その強度，剛性により捕捉をサポートする。

そして、図２の（５）図，（６）図は、パッケージ２について、直後に損傷箇所Ｂが修復された状態を示す。
ポリウレア被覆体４は、貫通する弾丸Ａにて発生した上述した損傷箇所Ｂの開口穴が、その靱性に基づく損傷修復性により、直ちに補修される。損傷箇所Ｂは、ポリウレア被覆体４により矢示のように元通りに閉鎖され、修復箇所Ｃとして復元される。そこで、ポリウレア被覆体４にて内部封入されていた非ニュートン流体１の損傷箇所Ｂからの漏出は、直ちにシャットアウトされる。
このように、このパッケージ２のポリウレア被覆体４は、その靱性に基づく損傷修復性により、内部封入された非ニュートン流体１の外部流出抑制機能を発揮する。
なおポリウレア被覆体４は、弾丸Ａの捕捉によるパッケージ２の体積増加分を、その靱性に基づく伸び変形性により吸収，対応する。
使用例については、以上のとおり。

《作用等》
本発明の非ニュートン流体１のパッケージ２は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）このパッケージ２では、非ニュートン流体１が、ハニカムコア３に内部収納されると共に、このように非ニュートン流体１を内部収納したハニカムコア３を、ポリウレア被覆体４が覆い密閉している（図１を参照）。

（２）非ニュートン流体１は、液体５と固体粉末粒子６との混合体よりなる。そしてハニカムコア３は、その各セル空間７内に、このような非ニュートン流体１を子分けして、分散収納，均一保持している（図１を参照）。

（３）そこでハニカムコア３は、沈殿抑制機能を発揮する。すなわち、非ニュートン流体１の固体粉末粒子６が、液体５と分離して濃密沈殿層を多量に形成することは、抑制される。

（４）もってこのパッケージ２によると、非ニュートン流体１は、混合体としての混合均一性，混合バランスが保持され、ダイラタンシーの性質を損なわれることなく維持，発揮可能である。

（５）他方、このパッケージ２によると、ポリウレア被覆体４が、内部封入された非ニュートン流体１の外部流出抑制機能を発揮する。

（６）すなわちポリウレア被覆体４は、非ニュートン流体１を内部収納したハニカムコア３を、覆い密閉している。そして、その靱性に基づく損傷修復性により、開口穴等の損傷個所Ｂが発生した場合は、直ちに補修し元通りに復元する（図２を参照）。

（７）そこで、内部封入された非ニュートン流体１の漏出は、直ちに阻止される。もって非ニュートン流体１は、この面からも、ダイラタンシーの性質を損なわれることなく維持，発揮可能である。

（８）このパッケージ２は、例えば、弾丸Ａを防ぐ装甲用に使用される（図２を参照）。そして被弾した弾丸Ａを、非ニュートン流体１のダイラタンシー性に基づく固化抵抗と、非ニュートン流体１を内部吸収するハニカムコアの強度，剛性によるサポートと、により捕捉する。
弾丸Ａの捕捉によるパッケージ２の体積増加分は、ポリウレア被覆体４の靭性に基づく伸び変形性により、吸収される。
本発明の作用等については、以上のとおり。

１ 非ニュートン流体
２ パッケージ
３ ハニカムコア
４ ポリウレア被覆体
５ 液体
６ 固体粉末粒子
７ セル空間
８ セル壁
９ セル軸方向
Ａ 弾丸
Ｂ 損傷箇所
Ｃ 修復箇所

Claims (1)

1. 非ニュートン流体のパッケージであって、ハニカムコアとポリウレア被覆体とを有しており、該非ニュートン流体は、液体と固体粉末粒子との混合体よりなり、ダイラタンシー性を備えており、
   該ハニカムコアは、該非ニュートン流体を内部収納し、該ポリウレア被覆体は、ポリウレア樹脂製よりなり、該ハニカムコアの外側を覆い密閉することにより、該非ニュートン流体を内部封入し、
   該ハニカムコアは、該非ニュートン流体を各セル空間内に分散収納，均一保持することにより、沈殿抑制機能を発揮し、
   該ポリウレア被覆体は、ポリウレア樹脂の靭性に基づく損傷修復性により、内部封入された該非ニュートン流体の外部流出抑制機能を発揮し、
   該パッケージは、弾丸を防ぐ装甲用に使用され、該非ニュートン流体は、該ポリウレア被覆体を前側から被弾，貫通し減速せしめられた該弾丸を、ダイラタンシー性に基づく固化抵抗により、捕捉し、
   該非ニュートン流体を内部収納する該ハニカムコアは、セル軸方向を前後に向けて配設されており、該非ニュートン流体による該弾丸の捕捉を、その強度，剛性によってサポートし、
   該ポリウレア被覆体は、貫通する該弾丸により発生した損傷個所の開口穴を、その損傷修復性により閉鎖，補修し、又、該弾丸の捕捉による該パッケージの体積増加分を、その靭性に基づく伸び変形性により吸収すること、を特徴とする非ニュートン流体のパッケージ。

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