JPH07502718A - 物品の保護方法及びその方法により保護された物品 - Google Patents

物品の保護方法及びその方法により保護された物品

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JPH07502718A JP5516663A JP51666393A JPH07502718A JP H07502718 A JPH07502718 A JP H07502718A JP 5516663 A JP5516663 A JP 5516663A JP 51666393 A JP51666393 A JP 51666393A JP H07502718 A JPH07502718 A JP H07502718A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 バッキング材料 [技術分野] 本発明は、一般的には包装用もしくは梱包用材料として使用される荷敷き(du nnage)もしくはクッション材料に関し、更に詳しくは梱包用輸送コンテナ ーの中空空間を充填し或いは物品を梱包するための、新規で且つ改良されたダン ネージ材料に関する。
[背景技術] 移動中の物品の保護の目的で、物品の梱包もしくは包装において中空空間を充填 するための材料は、従来より公知である。しかしながら、今日までこれらの材料 は、いずれも新聞印刷用紙のごとく効果が無いか或いはスチロール発泡体または プラスチックの半球状シー ト(bubble)のごとく生態学的に不健全であ る。スチロール発泡体とプラスチック半球状シートの製造は、有毒な廃棄物を生 じるとともに廃棄物の処理問題を生じる。これらの生成物のリサイクルは可能で あるものの、再利用の目的でこれらの生成物を貯蔵するのはかさばり過ぎるとと もに、自宅住居者及び一部の産業にとって一般的に実行可能でない。既存の充填 材料の別の欠点は、これらの材料が伸張しない状態で輸送不能でその結果容積の がさぼりにもとずく輸送コストが生じる。
従来の工夫は意図する分野において改善をもたらしているものの、一般的な輸送 と関連した諸問題を解決した従来技術は全く無い。従来の特許は、こわれ易い品 物に適合して包装できる、環境的に安全な材料を全く開示していない。
本願発明は、ユーザのニーズを満たし得るところの、各種寸法のリサイクル紙よ り製造された環境的に安全な充填材料を示す。充填用紙のクッション作用は使用 時の伸張により達成されるので、未伸張状態で輸送されることで輸送上及び貯蔵 上有利となる。
[発明の開示コ 本発明は、物品の包装および/または梱包等の中空空間の充填のため使用される 新規且つ改良された梱包包装材料を提供する。
エキスパンデッドクッション材料は、少なくとも一枚の事実上可撓性の不織繊維 材料のシートであって、生分解性のセルローズ繊維で作られているのが好ましい 。紙の使用は30ボンド(13,6kg)ル紙を使用するのが最も望ましい。非 リサイクル紙よりも腰が強く且つ非リサイクル紙のものよりも事実玉串さい平均 繊維長を持ったリサイクル紙が望ましい。リサイクル紙の列理配向性が実質的に 非リサイクル紙よりも劣るので、非リサイクル紙と比べて配向記憶性が小さく、 且つ未伸張形状に戻る傾向も低い。紙材の厚さは約0゜03吋(0,76mm) 未満が望ましく、且つ厚さは約0.02吋(0,5mm)位いであっても良い。
各シートはその未伸張状態で、複数の平行間隔の個別的スリットの列を有し、こ れら個別的スリットは実質的に約半吋(12,7mm)位いの長さの直線をなし 且つ紙材の一端から他端に横向きに延びている。前記列の各々は連続するスリッ ト間に間隔空間が設けられており、隣接する列のスリットは間隔空間に隣接した 位置にあり、一つの列のスリットは次の列の空間に実質的に対向するように配設 される。スリットは、−員した一様な反復パターンを形成して配置されるのが望 ましい。 ′ 可撓性シート紙材は、物品を紙で包装する以前において、または包装工程中にお いて伸張させる(expanded)ことが出来る。
シートは、開口列を形成しているスリット列に平行な各シートの両端を伸張する ことにより伸張できる。各々の開口部は形状も寸法も大体同様であり、全体的に 六角形であるのが望ましい。スリットの好ましいパターンによれば偶数の辺を持 った多角形が形成されるが、六角形が形成されるのが最も望ましい。充填材料は 、少なくともシートの非伸張厚さの約10倍の伸張厚さを有し、且つ、シートの 未伸張厚さの約20倍に伸張可能なことが望ましい。開口作用は、スリット間の ランド部すなわち実体部分を紙面に垂直な方向に曲げるため、紙の有効厚さを大 きく増大させる。エキスパンデッドシートは開口部とランド領域とが設けられ、 少なくともランド部の大半が複数の平行な面に配置されてシートの面と約45度 から90度(完全伸張時)未満の角度を成し、この角度は約79度位が望ましい 。
エキスパンデッドクッション材料、伸張材料の平方フィート当り少なくとも約1 50]、bの最小耐荷力を有する。この耐荷力は、少な(とも平方フィート当り 約2501bであるのが望ましい。少なくとも平方フィート当り約4501bの 耐荷力において、用途の万能性が増大され、且つ、2〜3層のエキスパンデッド シートを使用することで典型的な用途例において最適のクッション性が達成され る。
好ましい耐荷力範囲は平方フィート当り2501b乃至約20001bである。
極度に高い耐荷力において、エキスパンデッドクッション材料は効果的に衝撃を 吸収するには堅過ぎるので弾力性を示すよりもむしろ磨損を生ぜしめる。
充填材料を物品に巻き付けると、各層のシート中の隣接するシートのランド部が 互にしっくり重なり且つからみ合うため、複数のからみ合った伸張シートの状態 になり、伸張されたシートの縮みを防止または少なくとも抑制することになる。
充填材料はシートの積み重ねとして貯蔵できる。あるいは連続したロール状の単 一のシートとして貯蔵される。このロールは複数のシート層で形成できるので、 その巻き戻しの際に少なくとも一対のシートが一緒に巻き戻れる。平行なスリッ ト列は連続ロールの縦方向に平行であって、そのためスリットの形成後に伸張す ることなしに、製造中にシートの巻き込みが促進される。
紙材の繊維目は連続ロールの縦方向に平行なことが望ましくそれによって最大の 引裂抵抗を与えられるが、その理由は隣接する繊維間よりも繊維目を横切って引 裂く方が困難なためである。
平行なスリットの列が連続ロールの縦方向に対し横向きの場合、シートは連続ロ ールから巻き戻れる方向に伸張可能なため包装工程の際に取扱いが便利になる。
梱包材料は、スリット列に対し平行でない紙材の縁端に逆方向の収縮力を与えて 開口作用を逆向きにすることによりその原形に戻すことが出来る。収縮力はシー トを伸張するために与えられた力に対し直角に与えられる。尚、紙材は将来の再 使用のため平らな状態で貯蔵できる。
[図面の簡単な説明] 本発明の上記目的及び利点は以下の図面を参照して明細書を読むことにより明白 になろう。
第1図は本発明のスリットシートの上面図であり、第2図は第1図のスリットシ ートの積重ねの斜視図であり、第3図は第1図のエキスパンデッドスリットシー トの上面図であり、 第4図は第1図のスリットシートを利用したコンテナーの横断面図であり、 第5図は品物に巻かれた第1図のスリットシートを利用したコンテナーの横断図 であり、 第6図はスリットシートの拡大した断片的上面図であり、第7図は部分的に開口 された第6図のスリットシートの拡大された断片的上面図であり、 第8図は開口された第6図のスリットシートの拡大された断片的上面図であり、 第9図はほぼ180度開口開れた第6図のスリットシートの拡大された断片的上 面図であり、 第10図は本発明の突起した2つのセルの側面図であり、第11図は本発明の突 起した2つのセルの別の実施例の側面図であり、 第12図は厚さ0.078吋の非結合(unbound)紙の荷重・変形試験を 示し、 第13図は厚さ0.078吋の非結合紙の荷重・変形試験を示し、第14図は厚 さ0.078吋の非結合紙の荷重・変形試験を示し、第15図は厚さ0.078 吋の結合(bound)紙の荷重・変形試験を示し、 第16図は厚さ0.078吋の結合紙の荷重・変形試験を示し、第17図は厚さ 0.078吋の結合紙の荷重・変形試験を示し、第18図は厚さ0.030吋の 結合プラスチックの荷重・変形試験を示し、 第19図は厚さ0.030吋の結合プラスチックの荷重・変形試験を示し、 第20図は厚さo、oso吋の結合プラスチックの荷重・変形試験を示し、 第21図は厚さ0.080吋の結合プラスチックの荷重・変形試験を示し、 第22図は厚さ0.040吋の結合プラスチックの荷重・変形試験を示し、 第23図は厚さ0.040吋の結合プラスチックの荷重・変形試験を示し、 第24図は第15図と第18図との関係を示す。
本願開示において明確を維持するため、以下に特定の術語の定義を含んでいる。
これらの定義は、ニューシャーシー州のエングルウッドのプレンティス・ホール 社が出版した、ジー・ショートレイとディー・ウィリアムスの「エレメンツ・オ ブ・フィジックス」の第2版(1955年)より得た。(Elements o f Physics、 G、5hortley and D、ililliam s、 5econd E dition、 Prentice−Hall、In 、、 1955.)応力とは変形を生せしめる力に関する。ひずみとは変形量に 関する。
仕事とはその技術的な定義で用いられている。力にとっては物体に作用する必要 があり、物体にとっては力が作用する方向に平行な成分を有する変位を有する必 要がある。
エネルギーとは物体が仕事をなし得る能力または機能の尺度である。それはスカ ラー量であって、且つ仕事と同様な単位でもって測定される。その運動の結果と して物体が持つエネルギーは運動エネルギーと呼ばれる。その位置又は形状の結 果物体が持つエネルギーは位置エネルギーと呼ばれる。弾性体に関して言えば、 エネルギーは弾性ポテンシャルエネルギーと称する。クッション材料の弾性ポテ ンシャルエネルギーは、物品のエネルギーを吸収する際にクッション材料がなし 得る仕事の量である。
フックの法則−弾性限度内において、物体の変形は加えた力の大きさに直接比例 する。本発明の伸張材料は、変形と加えた力の大きさとの間に直接的な関係を示 されない。「エレメント・オブ・フィジックス」の第182頁に示すように、上 記関係はゴムの特性曲線により近い追従を示す。
弾性体とは、変形力が作用すると体積または形状が変化するものの、変形力の作 用が停止するとその最初の寸法または形状に復帰するものを言う。
弾力とは、その変形によって物体を働かせる力を言う。
降伏点とは、殆ど応力の増大を伴なわずにひずみが大きく増大した時の応力を越 える点を言う。
紙の強度は、破裂強さ、引裂強さ及び引張強さで測られる。伸張工程中にスリッ トの引裂きに抵抗する紙の能力に関して引裂強度は重要である。紙の引裂抵抗力 はTAPP I〜T−414−Om−88に従って測定される。この方法では、 エレメンドフ型の引裂試験機を用いて引裂きが開始された後に、特定の距離を介 して複数枚の紙を引裂くのに要する紙面に垂直な力を測定する。一枚の紙を引裂 く場合、引裂抵抗は直接測定される。スリットの引裂抵抗は繊維目方向よりも繊 維目方向を横切る方向の方がより大きい。これは、破れたり引裂かれる場合より も引離す時の繊維の抵抗力が弱いからである。長繊維または高配向性の繊維が高 い横方向引裂強さを示すが、曲げた際に「記憶力」すなわち繊維の最初の状態に 戻る傾向を示す。従って、長繊維の未使用紙は高い引裂き抵抗を与えるものの、 伸張工程後に再び戻る傾向が大き過ぎる、すなわち記憶力を示す。
引張りとは紙を引っ切るのに要する強さであって常に引裂強度に対し逆方向にあ る。引張強度はTAPPI−T4940m−88に従って測定される。リサイク ルクラフト紙を50%、未使用材を40%の紙は、繊維目では240gまた横方 向強度では120gの引裂強度を与える。
ミューレン試験では100%のミューレンであった。従って、70Ib紙では破 裂圧が701bである。ポストコンシューマ−量を有するリサイクル紙の破裂強 さは50%または60%ミューレンである。
701b試料において、破裂強さは(0,6X70)でグラム量(gramma ge)は−平メートル当り112gとなろう。701b紙の引裂強さは縦方向が 96gで横方向が120gである。引張強さは、縦方向が6.792g/cm  (381b/in)であり横方向が3.396 g/ c m (19lb/i n)である。本願発明で使用するためには、スリットが応力によって引裂かれる 傾向に打勝つため引裂強度は非常に重要である。本発明の紙は一旦伸張されると 、ミューレン強度または引張強さはクッション作用に全く影響が無い。しかしな がら、紙の剛性は性能に影響する。繊維目構造が主としてスリットに直角に配向 されれば、傾斜ランド領域に最適の引張強さ、引裂抵抗および剛性を与える利点 がある。
[実施例] 一例として、60%リサイクルクラフト紙と40%の未使用材とを配合したもの を利用して伸張可能なシート材料を製造した。引裂強さは、繊維目方向が240 1bであり横方向は120gであった。
この紙の破裂圧は70gであった(701b紙、100%ミューレン)。ポスト コンシ、−マー量を有するリサイクル紙の代表的な破裂強さは50乃至60%で ある。
例I 普通の701bクラフト紙をスリット加工機に供給して全部のスリットを同時に 形成しながら各シートを平らな台上に保持した。この紙の特性は下記の通りであ る。
重量701b C重量節mハロ4〜74)厚さくキャリパ−厚さ) 7.6ミル (7,4〜8.0ミルの範囲)引張り強度−常態MD 50 lb/in (最 小i;t441b)(縦方向) 引張り強度−常態CD 201b(最小は18 lb)(MD力方向対し横向き ) 湿度 5% 縦方向(MD)引裂強度 140g(最小+1130g)横方向(CD)引裂強 度 160g(最小ハ140g)ミュL/ン強度 55psi(最小は50 p si)仕上カレンダー 零ロール間隙(ON1p)製造されると、紙は一連のカ レンダーロールまたはロール間隙を通されて印刷のために上面を平らにする。0 から8迄のロール間隙によってかさのある繊維状紙が作られる。8つのロール間 隙により平らで、ごわごわした且つ堅い表面の紙を形成する。ロール間隙の数が 多ければそれだけ繊維が破砕され且つ紙の引裂強度が弱くなる。
本発明ではロール間隙が零の素材を利用するのが好ましく、それにより繊維はか さ張り強くなる。このことは、以下に説明するように、紙を手でまたは専用の機 械を使わずに広げる時に利点がある。専用の機械を用いる場合、より弱い紙が使 用されそれによってその剛性を高め、全体的な歩留を高め且つより仕上った製品 を増やす。より軽量の紙を利用する能力は、機械が各セルを円滑に且つ均一に広 げるとともに殆どセル毎にローラがあるために各セルを広げるのに必要な力が減 少される事実に基づく。一旦各セルが広げられると、各種の紙重量はその剛性に 応じて良好に作用する。しかしながら、リサイクル紙は、より短い繊維が伸張能 力に劣り従って一層容易に広げられる利点がある。明らかに、紙のスリット形成 が正確になればなる種紙を広げ易くなる。紙をリサイクルすることによって再生 時に繊維が破砕され且つ繊維の配向が減少する。リサイクルまたは型押しの結果 繊維が破砕されるので、極端な場合はティッシュペーパーの様なやわらかさを作 り出す結果となる。この様なやわらかさの度合いは最小限の磨耗を生じるものの 、クッション作用は殆どない。
紙の繊維目(強度が最大の方向)がスリットの方向と反対ならほぼ完全なリサイ クル紙を利用できる。繊維目がスリットの方向と同じ場合、紙を広げるのは困難 であり、紙は広がる前に破れ勝ちである。紙の強度は伸張方向になくてはならな いように思われるが、実際に必要なのはスリットの軸線における充分な強度であ りそれによってスリットの引裂きが防げる。紙が伸張されると、紙に加わってい る色々な力がスリットに接線方向に作用し紙が伸張されるにつれて増大する。リ サイクル紙は未使用の紙よりも伸縮性が小さく且つ完全に広げられる前に裂けて しまう。繊維目の方向がスリット方向に対し90度でなければ非常に弱いリサイ クル紙を使用できる、何故ならば一旦広げられれば六角形のセルは非常に剛くな るからである。
エキスパンデッドクッション材料の必要とされるクッション作用を与える能力を 測定する手段の一つは変形能力である。すなわち、エキスパンデッドシート材料 の荷重下の圧縮量である。その伸張厚さの少なくとも約25%の全変形能力が望 ましい。別の言い方では、エキスパンデッドクッション材料は、平方フィート当 り約5001bの荷重下で各層につき少なくとも約1/20吋の変形能力を有し 得る。荷重・変形比から見て、エキスパンデッドクッション材料は、少なくとも 0.05吋の変形に関し少なくとも40psf/ 0. 01inの圧縮変形比 を持つ利点がある。エキスパンデッドクッション材料は、少なくとも0.1吋の 変形中に少なくとも80psf10. 01inの平均圧縮変形比を有するのが 望ましい。
スリット紙10は機械から現われるような状態で第1図に示されている。可撓性 シート12は、繊維目が矢印Aの方向に向うようにしてもっばらリサイクル紙よ り製造されるのが好ましい。可撓性シート12には、その耳端22と24に平行 で且つ紙の繊維目に直交するスリット14と16とが設けられている。スリット 14と16とは列をなしており且つ互にランド部20で分離されている。ランド 部20は一様な寸法を有し且つ紙が広げられた時に紙が細片に引裂かれるのを防 ぐのに必要な支えを与える。従って、ランド部20は引裂を防止てきる充分な寸 法でなければならない。スリツト14と16との間の間隔は、紙が引裂かれるの を防ぐに足る寸法でなければならない。スリット14と16との列が食違って位 置されているのは、紙が広げられた時に紙に弾性を与えるものであり、以下に更 に詳細に説明する。可撓性シート12の両端部26と18とにおける部分スリッ ト14と16との存在はスリット紙10の効率を妨げるものではなく、可撓性シ ート12をロール紙から製造した後所望の寸法に切断可能にする。その平らな状 態で、シートは第1平面内にある。伸張されると、第3図に示すようにエキスパ ンデッドシートはセル26とランド20との領域が形成される。少なくともラン ド20の領域の大半が複数の平行平面内にあるのが望ましい。ランド20の領域 の平面は、平らな状態にあるシートの平面と少なくも約45度の角度を成す。
シート材料にスリットを切り開くスリット加工作業は幾つかの形を取ることが出 来る。一つの実施例において、長方形のシートは1回の作用で全部の数のスリッ トが形成される。長方形の語は、全部の辺が等しい角形、すなわち、正方形をも 含むものと解するべきである。シート材料がロークリカットまたはスリット加工 にかけられると、切断作用に要する圧力は平台切断に要するものより充分低く、 その理由は事実上単一または少数のスリット列が同時に開けられるからである。
スリットが縦方向に配向される場合、すなわち、ロータリーカッター内のシート 材料の進行方向に平行に配向される場合、引抜き力は早期伸張を生じることはな い。従来技術の構造やシステムとは異なって、スリット加工と同時に発生する伸 張は望ましくない。この様にしてシート材料は、エキスパンデッドシート材料の 厚さの]/20はどの有効厚さを有する。コンパクトで密な形状は輸送と貯蔵の 最適化を与える。
紙の繊維目方向へに直角にスリット14と16の列を置(ことは最適な強度にと り重大である。紙の構造上、繊維の大半は紙の強度が最大な方向である繊維目を 形成する単一の方向に向けられる。スリット14と16との列を繊維目方向Aに 直角に配設することは強度をスリットの軸線に置くことになる。紙が引き伸ばさ れると、紙に作用する色々な力がスリット14と16とに接線方向に到達し紙の 引き伸ばしにつれて増大する。繊維目Aはスリット14と16とが裂けてランド 部20内に達するのを防止するので、スリット14と16とは完全に紙を貫通し ていなければならない。スリット14と16とが部分的に切開されると、繊維が スリット14と16とを横切って残存することになり、スリット14と16との 完全な開口を妨げ且つ六角形の形成を妨げる。切断されてない繊維はセル26を 広げるのにより大きな力を必要とし、且つ、上向きの持上げを下向きの持上げに 変えてセルを変形させる。ランド部20の下向きの位置決めはさらに、一枚のシ ートを他のシートの上に置(時に格子模様のからみ合いを禁止する。これは、か らみ合わせる代りにシートを互から押し離すところの逆傾斜角の理由である。
第2図は、輸送用に切断され積み上げられたスリット紙10を示す。スリット紙 10は平らなシートとして製造されるので、比較的コンパクトに積重ねた状態で 大量に出荷できる。例えば、厚さ0゜015吋の紙はほぼ高さが15吋で重量が ほぼ501bの積重ねを生じ771枚のシートを含む。この材料のコンパクトな 性質は、他の大量の輸送材と同等のものを非常に狭いスペースで輸送可能にする 。
出荷された状態のスリット紙10とその伸張後の厚み比はほぼ20対1である。
これによって、輸送と貯蔵コストが大幅に節約される。
スリットシート10の伸張によって生じる充填スペースは、伸張されないシート のほぼ22倍である。
また、その使用後にスリットシート10はほぼその原形に「平た<」シ且つ貯蔵 し数回再使用可能である。これによって、新規の材料の購入費の節約だけでなく その必要を誰もが気付いている時間の実質的な節約がなされる。
第3図に伸張された状態のスリットシート10が示されている。
スリットシート10を伸張するには、単に両側の端部22と24を矢印BとCで 示す方向に引っ張れば良い。スリットシート12の伸張によってスリット14と 16の列が広げられて六角形のセル26の列が形成される。スリット紙が伸張さ れると、スペース20は持上げられて突出部分30.32と34が生じ各六角セ ルの同様な2つの辺を形成し、且つ上方及び水平方向に回動して持上り盛り上り 効果(paddingefect)を生じる。スリット14と16間のランド部 20の量とスリット14と16の間の距離とにより突起部分30゜32.34の 角度が決まる。角度が大きければ大きいほど支えも大きくなる。セル26の角度 はそのたわみ能力によって、純粋な垂直うねの全磨耗力を伴なわずに物体と接触 できる。突出部分30,32.34により生じた角度はスリットシート10をそ れ自身に固着する働きをもする。ランド部20は、紙の「記憶力」を保持するの を助けることで、紙がその原形に戻ろうとする際に引張り作用を生じる。垂直う ね部はその初期の位置に戻る迄の短時間の間「記憶力」を保持しようとする。紙 はひとたびその原位置に戻ってしまうといと物品上でゆるむため、最早クッショ ン作用を与えない。固着作用は締付けを容易にし且つテープによる締付けが任意 になる。ランド領域の傾斜は90度未満であるので、その表面に対し90度で剛 い支持材上に置かれた保護物体がでくわすような磨耗よりはるかに小さい磨耗と なる。従って、ランド領域は弾性の非磨耗性の支えを与える能力がある。
強度が適切に利用された場合、リサイクル紙の利用は広がりさえすれば非常に丈 夫な梱包用材料となる。繊維目Aがスリット14と16の列に直角に設けられて いないと、広げられる以前においてリサイクル紙は伸張性が低く且つ引裂を免れ ない。ひとたび広げられれば六角セルは薄さを補償するに足る剛性を有し得るの で、破砕強度のより低いサイクル紙を利用できる。この剛性は製造時にカレンダ ーロールの数によって変更できる。
スリットシート10を用いて物体42を梱包する方法の一つを第4図に示す。ス リットシート10は伸張されてコンテナ48内に「崩壊(crumbled)  J状態で配設されており、はぼコンテナー48の1/4を充填している。物体4 2はコンテナー48内に配置され、さらに別のスリットシート10が伸張され崩 されて、物体48の周囲と上部の空所40を充填する。スリットシート10の六 角セル26は物体42の周囲の空気を捕えてさらに物体を支える。突出部分30 .32.34は非剛性の支えを与え、これによって物体は外部の影響を受けずに 済む(Gの数で記録されている)。力が加えられると、本発明の内部梱包は、崩 れて平らになることはないものの、振動と衝撃とによって若干屈伏しそれによっ て物体42が固い表面に当ることは免れる。
スリットシート10の別の用法を第5図に示す。長尺のスリットシート10が用 いられ、このシート10は物体42のまわりに多数回巻き付けるのに充分な長さ を有する。スリットシート10は伸張されて突出部分30.32.34に保護用 六角形セル26を形成させる。スリットシート10は矢印BとCの方向に物体4 2のまわりに巻かれ、それによって六角セル26を連続的に伸張させてその下の 層に重なるようにする。突出部分30.32.34はクッション作用を生じ且つ 空気を封じ込める。コンテナー48内の空間40を充填するために充分な枚数の シートが使用される。突出部分30゜32.34で生じるからみ合せによって、 テープの使用を必要としないで、次のシートを巻き付け、シートに固着させ得る 。
伸張の好ましい進行状態を第6図と第7図と第8図とに示す。第6図は未だ広げ られてないスリット14と16とを示し、さらにスリット14と16とランド部 20との割合をより明確に示している。
スリット長さ16Lと14Lは切抜工程を通じて同じ長さに保持される。各スリ ット14と16との間のスリット間隔36も列間隔38と同様に等距離に保持さ れる。列間隔を狭くすればする程ランド部20が小さくなり且つ一層角度が付く ようになり、より多くの六角形が生じる。逆に、列間隔38を大きくすればそれ だけランド部20が大きくなり且つセル26が減少する。角度も列間隔38の寸 法によって調整されるので、間隔を小さくすればそれだけ形成される角度が鈍く なる。スリット間隔36は開口の容易さとセル26のセル数とに直接影響する。
第7図は部分的に開口された状態のスリット14と16とを示す。セル26は狭 く、またランド部2oは充分に反っていない。第8図においてスリット14と1 6とは充分に伸張されており、そのためランド部20は90%より若干少ない角 付けがなされている。
セル26の寸法が大きくなると、切抜きの質がより重要になる。
セル26が大きくなればなるほど、第9図に示すように、ランド部20が突起し た六角形を形成する代りに繊維目の縁部のまわりに平らに伸びるように変形しな い限り、変形は大きくなる。セル4oはその最大限迄伸張されていて六角形の代 りに正方形または長方形を形成する。この範囲までの伸張は、ランド部42によ るクッション作用を極わずかまたは全く与えない。所望の高さが高ければそれだ け切抜きはより鮮やかで且つより完全でなければならない。適切な反りを与える には、紙は伸張方向に90度移動する必要があり、且つ、同時に長さを増大しな ければならない。これによって、スリット14と16とが反対方向に伸張しよう とするとそれぞれの両端に大きな荷重が加わり、その結果紙の繊維目Aをスリッ ト14と16とに直角に配置する必要性を増大させる。
スリットの長さとスリットの間ランド間隔との比は、伸張工程中に形成される多 角形の寸法に影響する。間隔長さに対するスリット長の比が高ければ、シートの 平面とランド領域の平面との間に形成できる最大角度はより大きくなる。形成さ れた多角形の開口領域の形状と寸法及び平らなシートに対するランド領域の傾斜 角の均一性が高ければそれだけランド領域がからみ合う度合が大きくなる。ラン ド領域のからみ合い、すなわち、シート層がしっくり重なる、すなわち、ネスチ ングはシートの有効厚みを減少させる。しかしながら、正味の効果はそれでも有 効シート厚みの劇的な増大である。例えば、1/2′スリツト、1/16’ラン ドで1/8′列間隔のスリットパターンを有する。、oos吋厚みの紙の場合、 −吋厚さの約1/4まで伸張可能であり、しっくり重なった場合の正味有効厚み は約0.375吋である。
シート材料の剛性に対してスリットが長くなるとそれだけ、エキスパンデッド構 造の弱さのためからみ合い作用とクッション作用とが弱くなる。未伸張長さの1 00%以上の最大伸張を生じるセル寸法決定は、エキスパンデッド構造が弱くな り過ぎる結果となる。スリットが小さ過ぎると、エキスパンションすなわち伸張 は非常に限定されることになり、且つ、クッション性も非常に限定される。この ことは寸法が狭く限定されていることを意味せず、むしろ寸法は紙の特性、例え ば、必要とされる剛性度及びクッション作用またはエネルギー吸収作用に関連し て選択されねばならない。伸張に対する抵抗はランド領域の寸法の増大に関連し て増大する。広がりに対して成る程度の抵抗が望ましいことを理解すべきである 。物体は、開口部の周辺を上下の縁端に変えるところのランド領域の傾斜で形成 されるシートの縁部上に置かれまたは接触する。
金属と違って、紙は圧力を受けても流動しない。すなわち、金属は延性または展 延性を有し、且つ、必ずしもランド領域を生じてこれを持ち上げて金属シートの 平面に関して傾斜せずにスリットを形成し且つ伸張することが出来る。この点に 関し、付随的なシート幅の減少無しにエキスパンデッド薄板金の形成を開示して いる米国特許第4.089.090号を参照されたい。
以上述べたように、開口工程を容易にするためスリットの寸法を変えることが出 来る。5/8′スリツト、3/16’ランド部×3/16′列の場合、六角形の 数が減少するので非常に容易に開口できる。六角形の寸法を太き(、且つその数 を減らすと、伸張した厚さは増大し非常に活力のある包装材料が作られる。この 寸法規制によって紙の歩留りが向上し、且つ1/2′スリツトと殆ど同様な保護 を与える。この寸法規制により、包装製品の保全性を維持しながら大量の消費者 を経た廃品を大量に利用して安価な製品を提供できる。1/2′スリツト、1/ 16’ランド部X1/8’列のパターンは、同じ容積でより多数の包装材料を作 り出せるので保護力の増大した包装材料を製造する。従って、21/2 lbの 花びんを30吋の高さから守ることが出来る、また花びんのまわりに1/2′の ランド部だけの1/2′のスリットパターンで保護できる。
第10図と第11図とは端面図により、スリットシート10の突起効果をより詳 細に示している。突出部600は元の平面からほぼ30度の角度を成している。
突出部60は、第11図の突出部64よりも広い列間隔38を示している。列間 隔38が広ければそれだけ多くのランド部が反ることになり且つ角度は小さくな る。第11図の突出部64は45度以上の角度を持ち且つより狭い列間隔38を 用いて形成される。角度を太き(すると、反りが大きくなり且つセルが閉じる危 険が小さくなる。複数層の利用はしっくりした重なり作用を生じるのでセルの閉 鎖を防止し、一般的な用途において角度の重要性を小さくする。
伸張されると、紙は半剛性の篩部またはランド部を生じる。これらの篩部は、そ の弾性限度を越えない限りにおいて、力が加えられてそれが取り除かれるとその 元の位置に戻るという点でばねに似ている。紙の繊維の抵抗力で生じた弾力は力 の加速度を減速させる。
力が物品により加えられた際に半剛性の篩部の移動により実行された仕事は、エ キスパンデッド材料の弾性ポテンシャルエネルギーである。
第12図乃至第17図の図表は荷重を加えた時のエキスパンデッド材料の厚みの 変化に対しプロットされた、圧縮板によりエキスパンデッドシートに加えた荷重 を示す。圧縮板は全エキスパンデッドシートの表面を横切って力を加える。図表 に示す加荷重は、荷重が加えられる材料の寸法とは無関係である。本明細書中の 表■は、加荷重の平方フィート当りのポンドで示した荷重への変換を示している 。ここに示す試験結果は、寸法の異なったシート同志の比較の手段を与えるため にシート当りの全荷重から平方フィート当りのポンドに変換されている。表Iの 第1欄は加荷重で、第2欄は未エキスパンデッド材料の平方フィート当りのポン ドを定義し、第3欄はエキスパンデッド材料の平方フィート当りのポンドを定義 している。
表1より明らかなように、品物を保護するのに必要な耐荷重を決める場合、エキ スパンデッド材料または未エキスパンデッド材料の平方フィート数で決めること が出来る。試験はほぼ19.25吋×37.25吋のシートを用いて行なった。
シートの長さは約1.25吋のアンカットの材料を含んでおり、従ってスリット 領域は20吋×3フィートより若干小さい。シートは4フイートの長さに伸張さ れ、伸張前の約5平方フイートに対し約5.5フイートのエキスパンデッド表面 領域を生じる。普通の伸張によって全体で長さが約1/3in長くなり、−万福 が減少するため平方フィート数の増大は僅かに約10%である。シートは更に約 60吋伸張可能であったが、最大限度の伸張試験は行なわれながった。本発明の 独自な点は、表面領域の僅か10%という小さい伸張で達成されるクッション作 用の結果にある。この表面領域の増大は厚みの増大を伴う。劇的なりッション作 用を生じるのは少なくとも約10倍の厚みの増大である。
試験において、シートは安定化が達成される迄初期荷重が加えられた。
クッション作用のデータの重要性の分析において、コンクリートブロックは大き な耐荷重を持っているが衝撃を緩和する能力が無い、すなわち極最小の弾性しか 持たない点を理解すべきである。衝撃を緩和するためには、突然の停止は損傷を 与えるので、保護されるべき物体はその運動量を徐々にクッション材料の弾性で 吸収されねばならない。従って、クッション材料の歪抵抗力の弾力により物体の 重要且つ漸進的な減速が生じなければならない。衝撃を連続的に吸収するのに費 された仕事量が大きい程クッション作用の有効性も大きくなる。費された仕事は クッション材料の弾力に直接関係する。
米国特許第4.832.228号の軽量紙は、この特許の発明に使用される30 1b未満の紙の弱さのために弾力ポテンシャルエネルギーが殆ど無い。紙の重量 は伸張前の毎1000平方フィート当りの紙のポンド量であることに留意された い。この材料のスリットパターンでは、その未伸張長さの100%以上の量の伸 張が可能である。この材料は、減速度が過大になる点である接着材料の剛性に出 くわす迄は、保護されている物品の減速中は僅かな量のエネルギー吸収しか行え ない。更に、この材料はからみ合っていない状態で使用されており、また接着強 度または構造的強度に依存している。剛性接着済の存在はクッション材料の必要 条件にとって相反するものである。従って、この材料がクッション材料として使 用できないことは明白である。
更に、この材料は小さい力が加わってもつぶれてしまうので、輸送中の反復的な 衝撃に対し物品を保護できない。
本発明のエキスパンデッド紙は最初に変形し7それによって衝撃を吸収する。こ の点は第16図に示されており、同図の図表は41001bの荷重を用いた梱包 材料の変形を示している。この紙は、A点で弾性限度に達する迄は、荷重が下方 へ圧力を加えるにつれて徐々に衝撃を吸収する。A点よりも大きい応力に達する と、この梱包材料はその弾性限度に達し、変形力が取り除かれて最早その原形を 再現できない。力が弾性限界に達してしまうと、この材料は変形する。
応力が弾性限界を超えて増大すると、降伏点に達し繊維が破断される。しかしな がら、弾性限界と降伏点は区別するのが困難なまでに密接に関係しているので、 両点は以下弾性限度と称する。付加的な力は構造を潰すように作用し、紙はB点 でそれ自身をリセットして0点に達する迄若干の追加的なりッション作用を与え る、そして0点においては荷重が増大してもそれ以上の圧縮は殆どまたは全く生 じない。典型的に、荷重変形点Aに達すると、その後の吸収はいずれも大体にお いて必要なりッション作用を与えるにはあまりにも剛直である。リセット点Bで は追加的な支持またはクッション作用が行われるものの、以下に記載の試験では この要因は割り引いである。
既に留意したように、この材料の弾性限度を超えると、この紙は更にクッション 作用を与える能力を失ってしまう。
多層で利用された場合、荷重下で各層は互にしっくりと重なり合うので更に付加 的な利点が生じ、衝撃力の分布またはエネルギー吸収の分布が大きくなる。各層 がしっくり重なり合うので、各々の層の吸収特性が相乗効果的に影響される傾向 が生じる。多層システムにおいては、曲線領域A−Hのクッション作用は相当価 値があるものとなり得る、また各々の層はそれぞれ異なってまた独立的に修正さ れた荷重/変形点を持ち得る。従って、多層の利用は最大のクッション作用を与 える。
衝撃力の放散の見通しから見ると、エキスパンデッド紙の設計による利点は更に その真価が認め得る。紙白で常に伸張しているストランドの網状組織は、その運 動が減速中の物品のエネルギーを吸収し且つ放散する。紙は互に整列されていな い多数の繊維でなっていて、不織布と同等のものとなっている。衝撃を受けると 、整列されていない繊維は物体により多くの繊維とからみ合わせて、エネルギー を繊維の軸線に沿ってエネルギーが放散される交錯点に向けて分配する。繊維内 の結合剤は衝撃波が繊維をわきに押しやるのを防止して、より高い並進効率を生 じる。理想的には、組織が衝撃エネルギーをさえぎるよりはむしろ放散すべきで ある。繊維の摩擦は、繊維に沿って生じた力を移動させエネルギーの吸収に役立 つ。多層で利用された場合、小石を水に落した際の波紋作用と同様なパターンで エネルギーが層から層へと同時に放散されると広範な3次元作用が達成される。
各々の層に波動作用の存在が認められる。第18図乃至第23図で示す被試験プ ラスチックシートは比較的非弾性で、且つ可成りの程度の衝撃吸収を行なうのに 充分な弾力を持たない。
本質的に、薄いプラスチックフィルムは、耐荷力の最低限界を満たせなかった。
技術用語で再度述べると、プラスチックフィルムの弾性限度と弾性ポテンシャル エネルギーとは、この材料にとってクッション材料として有用性を有するには不 充分であった。特に、毎平方フィート当り(psf) 100 +b未満の耐荷 力は、最低限の所要結果を与えるには不充分である。多層の利用は、低耐荷力に よって遭遇する諸問題を相殺しまたは緩和するものの、この水準では実行不可能 な数の層が必要となり、従ってクッション材料としてのエキスパンデッドプラス チック材料の有用性は全面的に否定されている。
それ故に、米国特許第3.958.751号に開示されている種類のエキスパン デッドプラスチックシートは、輸送中の物品の衝撃を緩和するための包装または 梱包材料として機能するには不適切である。他方の極端な状態では、米国特許第 4.259.358号の補強用エキスパンデッドシート材はクッション材料とし て機能するにははるかに剛性過ぎる。米国特許第4.259.358号に開示さ れた材料は殆ど弾性を示さず・従って品物の衝撃を緩和するには最小限の弾性ポ テンシャルエネルギーを有する。ここで用いているクッション材料なる語は、米 国特許第4.937.131号において用いられている語と一致しており、この 特許の開示は本明細書中にあたかも全部列挙するように組み入れられており、そ の目的は梱包または包装材料として用いられる緩衝材または緩衝用ダンネージの 必要条件に関する背景と術語の定義を与えることにある。
従来技術、例えば米国特許第4.937.131号及び本明細書中で引用されて いる特許で使われているダンネージなる語及び本明細書中で使われているクッシ ョン材料なる語は、輸送中の物品を保護するに足る衝撃吸収能力を持った材料を 意味する。本質的に、クッション材料は衝撃のエネルギーを吸収しそれによって 物品の損傷を回避し得るものでなければならない。衝撃のエネルギーは典型的に 弾性位置エネルギーとして表わされる。低い耐荷力の故に成る程度のクッション 作用を与えるため過大な厚みで使用されねばならない材料、例えば米国特許第4 .832.228号及び第3.958.751号に開示された材料は、クッショ ン材料なる語の中には含まれない。更に、これら後半の材料はその弾性限界が非 常に小さいので、輸送中の物品を保護するのに要する反復的衝撃の吸収には使用 できない。例えば、64立方フイートの箱を成る材料で充填し直径2吋、長さ1 フイートで11bの物品を保護する場合、この材料はダンネージまたはクッショ ン材料なる語に含まれない。
平方フィート当り1501bの最小耐荷力において、多層は通常最小限の所要の 結果を出さねばならない。軽量の物体が包装され、或いは最小限の取扱上の問題 が予想される場合、少なくとも2層又は3層のエキスパンデッドシート材料が使 用される。
耐荷力が2501b/psfでは、普通のこわれやすい物体は妥当な層数のエキ スパンデッドシートで保護できる。典型的に、この最小レベルの層数では、こわ れやすい物体用には少なくとも3層が必要である。
約300 lb/psfの耐荷力では、適応性の増大が見られる。すなわち、3 001b/psfのレベルは重要な一般的適応力を有する。
約4001b/psfの耐荷力において、とりわけ複数の層の利用で達成される 相乗効果のために、実質的に全ての目的に適う万能適応性が達成される。
達成可能な結果に影響を与えるところの別の変数は、エキスパンデッド紙の厚さ である。より大きいシート当りの伸張またはエキスパンデッド厚さは弾力を増大 し、それによって力に対する抵抗力が増大し且つ弾性限度を上昇させる。所要の 厚みを達成するために複数の層を利用することは、隣接する層の間のネスチング と固着相互作用としっくり重なり合った層間の衝撃力の分配の向上との理由で望 ましい。上限は厳密に臨界的ではない、もつとも過大な剛性な当然反生産的であ る。層当り20001b/psfを超える耐荷力は、典型的に弾性が低く過度に 磨損性である剛性材料を示している。好ましい実施例において、最適の弾力を与 えるように耐荷力は500〜1500 psfの範囲内となる。多層の利用は、 クッションシステムから得られる1b当りの放散量を増大する。更に、高い荷重 において得られる相当量の移動によってより大きな有効耐荷力が達成され得る。
クッション作用の有効性を評価する別の方法は、移動に対しプロットされた線の 曲線の勾配に関連している。曲線が過度に急勾配な場合、材料は殆ど弾性を示さ ないので最小限の衝撃吸収が生じる。
耐荷力は、勾配が過度にきびしくなる以前にエキスパンデッドシートが支持でき る最大荷重である。以下の試験において、耐荷力は、弾性限度に達する以前に絶 えることのできる最大荷動として示されている。
別の表現をすれば、過度の勾配とは、不充分な衝撃吸収を与えるほどにきびしい 減速度を表わしている勾配である。過度に浅い勾配は、弾力があまりにも小さく て加えられた力に対し抵抗力が殆どまたは全く無い材料を示している。この弾力 の欠如または過大な弾性を克服するには、材料は過度の厚さを有していて、物体 とエキスパンデッド材料との間の衝撃力の有効な吸収を行なわねばならない。
約250〜約10001b psfの範囲内の耐荷力は、妥当な層数のエキスパ ンデッドシート、代表的には2〜4層のエキスパンデッドシートの利用と両立し なければならない。
材料の移動の点から見て、エキスパンデッドシートはそのエキスパンデッド厚さ の少なくとも約25%の全変形能力がなければならない。変形は、少なくとも約 500 psfの荷重の下で少なくとも約1/20吋であるのが望ましい。少な くとも約2000 psfの荷重の下で少なくとも1/20吋の変形は極めて効 果的な結果を与える。
3000psf以上の耐荷力は、エキスパンデッドシートクッション材料の有用 な用途の範囲を拡大する。
第15図の図表に示すように、約51251bの荷重の下で約0゜180吋の圧 縮距離にわたって1次変形が生じる。51251bの荷重において、シートは急 激に圧潰し、ついで約0.05吋の距離にわたって漸進的に圧縮を再開した。既 述のように、第2段階の圧縮は毎吋当りの圧縮に対する荷重psfで表わすとき びし過ぎる傾向があり、従って本明細書に記載の材料評価に当って考慮されてい ない。
第1段階の圧縮は重要な耐荷力が示される領域として定義される。
圧縮試験は下記の5種類の梱包用クッション材料について行なわれた。
数量 種類 厚み 取付手段 5 紙 0.078 非結合(unbound)5 紙 0.078 結 合( bound)4 プラスチック 0.030 結 合(bound)5 プラス チック 0.080 結 合(bound)5 プラスチック 0.040 結  合(bound)材料の試験は下記のデータを使って行なった。
試験準備温度 +23±−3℃ 試験準備相対湿度 50±−5% 試験準備期間 24時間(最低) 適用可能な仕様書 ASTM D642−90試験用機械 固定盤 加荷重の方向 上部から底部へ 機械の速度 0.5 吋/分 記録された試験データ 降伏強度(lb)における荷重たわみ(吋)装 置 製 造業者 形 式 %式% 温度/湿度 ATL 立入り外部装置室(walk−in external equipment chambe’r)振回し湿度計 Taylor N /  A試験の読出し値は定盤下の圧縮力の全ボンド数である。伸張可能なシートの 全平方フィート数は、その最大伸張長さにシートが伸張されると変化する。しか しながら、本発明の範囲に関しては100Q psfと900 psfとの間の 10%の差は重要ではない。従って、2枚のシート間の耐荷力の比較は、たとえ 一方が完全に伸張され他方が部分的に伸張されていても意味がある。
試験結果の大要を下記の表1に示す。
表 I 6 5150 0、190 7 5125 0、180 8 4950 0、205 11 58/260 0.170 12 55/225 0.145 13 58/175 0.160 14 57/150 0.140 15 55/175 0.215 16 55/190 0.230 17 57/175 0.260 18 55/210 0.230 19 58/200 0.260 20 55/125 0.085 21 59/125 0.120 22 60/150 0.140 23 63/155 0.140 24 60/180 0.140 試験2. 3. 5. 7. 1.0. 11. 14. 15. 19. 2 0及び23はそれぞれ第12図〜第22図として含まれている。過大な数の図面 の使用を回避するため全ての試験番号の全結果を上記の如く識別した。試験番号 11〜24については降伏強度に2組の数字が含まれている。低い方の値は材料 が押し潰される点を示し、高い方の値は最大荷重を示す。
第12図〜第14図は、厚さ0.078吋の非結合紙について行なわれた試験結 果を示す。第12図において、弾性限界点Aは0゜105吋の変位を伴なう29 751bの重さで達成される;第13図において、弾性限界点Aは0.1.90 吋の変位を伴なう32651bで達成される;第14図では、0.130吋の変 位を伴なう弾性限界は20621bである。非結合紙の試料は、圧縮が完了する と同時にそれらの以前の伸張されてない状態に戻る傾向を示した。
第15図〜第17図は0.078吋の結合紙について行なわれた試験を示してい る。第15図において、0.18吋の変位を伴なう51251bの重さで弾性限 界点Aに達している;第16図では0゜190吋変位を伴なう41001bで弾 性限界点Aに達しており;第17図では0.173吋の変位を伴なう26121 bが弾性限界である。結合紙の試料は圧縮試験の完了と同時に変形の形跡を示し た。
第18図と第19図とは厚さ0.030吋の結合プラスチックについて試験を行 なった。第18図において、0.170吋の変位を伴なう581bの重さで弾性 限界点Aに達した、また第19図では0゜160吋の変位で且つ581bで弾性 限界点へに達した。
第20図と第21図とは厚さo、oso吋の結合プラスチックについて試験が行 なわれた。第20図において、0.140吋の変位で571bの重さで弾性限界 点Aに達した、また第21図では0.260吋の変位で且つ581bで弾性限界 点Aに達した。
第22図と第23図とは厚さ0.040吋の結合プラスチックについて試験を行 なった。第22図において、0.085吋の変位で551bの重さで弾性限界点 Aに達した、また第23図では0.140吋の変位で631bの重さで弾性限界 点Aに達した。
以上の第12図乃至第23図の図表は、ゴムによって生じる曲線と同様の曲線を 示している。フックの法則で多くの材料が示す結果は、弾性伸張と加えた力との 間は直線関係でない点においてスリット材料には適用されない。従ってこの弾力 の減少は使用された材料により応答されねばならない。図示のように、プラスチ ックは作用した圧力に対する弾性または抵抗力が殆どない。本発明の紙は弾力の 減少に対応し、材料の抵抗によって物体の減速度を減速する。
第24図は第15図と第18図との関係を示す。ここでは、線Cのプラスチック のクッション作用が本発明の線りのクッション作用に及ばないことを明確に示し ている。
荷重の全ボンド量と伸張材料の毎平方フィート当り荷重と未伸張材料の毎平方当 り荷重との相関関係を下記の表に示す。
表 ■ 換 算 表 絶対荷重 荷重/ft 荷重/ ft2未イ申張 イ申張(エキスパンデツド) 6000 1200 、 1091 商業的に、物品の包装は次のような順序で出来る。シート材料は、物体を巻き、 且つ囲むにつれて材料の連続ロールから巻き出される。
次に、シート材料はロールから切り取りまたは裂き取って包装動作を完了する。
別の実施例において、材料はそのロールから、第1のロールの周辺速度よりも早 い速度で回転している第2のロールへ供給され、シート材料は巻き出されるのに つれて伸び広げられる。この機構によってシート材料はその最高の状態に伸張可 能にする、そしてこの状態では六角形は長方形状に伸張される。実質的に円柱状 の物体、例えば飲物用のビンの場合、シート材料はビンの長さ以上に伸張し、ビ ンの上部と底との外形線にならないそれによって物品を完全に包み込む。
シート材料は、従来の巻出し巻戻し装置と組み合せて改良回転カッターを利用し て製造される。回転カッターは2のスチールシリンダーを用いており、上部シリ ンダーは刃先を収容しているフライホイールを含んでいる。木製の打抜型を改良 して、木に予め切り出しであるスリット内に取付けられるナイフを含んでいる。
改良した木製打抜型の追加を促進し、且つ損傷したナイフの交換をより容易にす るため、上部シリンダーには一連のネジ付穴が機械加工されていて機械加工した ねじが入るようになっている。シリンダーには、切断ナイフを所定の位置に保持 するネジを用いた型入れ機構が取付けられている。下部シリンダーは、ブランケ ットと呼ばれるたわみ面を付加して改良されている。このブランケットは、上部 シリンダーのナイフが紙を貫通してブランケットの表面に貫入可能性にしている 。これによって紙に切目が形成され、且つ、各シリンダーが一様な丸みと圧力に 完全に一致する費用を無くしている。
巻出し巻返し装置は、連続工程でロール紙を直接抄紙機から利用することを可能 にしている。この巻出しによって、ロールの径が減少するにつれて紙ロールの定 張力を保持する。整列したスキッド通路が回転抜打台の両側に使われて紙を平た んな通路に保持する。巻戻し機は張力を利用して完成品を適切に巻き戻したり、 またはシーターにバイパスさせてロール材を所望の長さに切断させる。
[産業上の利用可能性] 本発明の充填材シートは、包装材の充填されるべき空間に応じていかなる所望の 、且つ適切な寸法にも形成可能であり、本発明の充填材シート部材の説明は寸法 と厚さに関して一例を述べているに過ぎず、これは本発明の範囲を限定するもの ではない。
O 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 平成 6年9月13 日1、事件の表示 国際出願番号 PCT/US93102369号2、発明の名称 バッキング材及びその使用方法(補正後)3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 リサイクルド ペーパー プロダクツ住 所 東京都港区虎ノ門−丁目 19番1o号第6セントラルビル 「発明の名称」及び「特許請求の範囲」の各欄特許請求の範囲(補正) 1、包装の空間を充填して輸送中の物品を保護するためのエキスパンデッドクッ ション材料の形成に使われる平らな伸張性シート材料であって:少なくとも一枚 の可撓性シート紙材料から成り: 前記少なくとも一枚のシートは、個別的スリットが前記少なくとも一枚の紙材の シートの一端から前記少なくとも一枚の紙材のシートの他端へ横方向に延びてい ることを特徴とするパターンの複数の間隔を置いたスリットを有し、前記列の各 々は連続するスリット間に間隔スペースを有し;各列の前記スリットは隣接する 平行なスリット列の連続するスリット間の間隔スペースに隣接して位置されてお り;前記可撓性紙材料と前記スリットパターンとの組合せは、前記平行なスリッ ト列に横向きの方向に伸張されると六角形の開口部の配列を形成し、前記開口部 はランド領域と脚領域とで境界が画定されており、前記スリット間のスペースの 前記スリットの長さに対する比はランド領域を生じ、且つ該ランド領域は重要な 大きさを有していて伸張の際に六角形の開口部を形成し、前記開口部は一貫した 一様な反復パターン状態で大体において同様な形状と寸法とを有し、前記ランド 領域は少なくとも約45度と90度未満との間の角度だけその未伸張位置から移 動し;前記スリットパターンは、少なくとも120g/cm2の耐荷力と、エキ スパンデッド材料の約250g/cm2の荷重の下で少なくとも約1.25mm の変形能力と、約0.25mm未満の未伸張厚さ及び前記未伸張厚さの少なくと も10倍の伸張厚さと、伸張厚さの少なくとも約25%の全変形能力とを有する エキスパンデッドシートを形成するところの平らな伸張性シート材料。
2、前記紙材料はその未伸張長さの約130%に伸張された際前記シートの未伸 張厚さの少なくとも約10倍の伸張厚さを有し、前記スリットは事実上約10m m長の直線状であり、各隣接スリットの端部間の前記間隔スペースはスリットの 約1/4すなわち1/4長であり、且つ平行な列間の間隔は約3mmであること を特徴とする請求項1記載の平らな伸張性シート材料。
3、前記少な(とも一枚のシートは未伸張の連続したロール状の単一のシートで あることを特徴とする請求項1記載の平らな伸張性シート材料。
4、輸送するための物品をエキスパンデッドシート材料で包んで衝撃を緩和し該 物品を保護する方法であって、前記材料は少なくとも一枚の伸張性シート材料を 含み、前記少なくとも一枚の伸張性シート材料は可撓性の不織繊維材料であって 、紙材の一端から前記少なくとも一枚のシートの他端へ横方向に延びているスリ ットパターンの個別的スリットの複数の間隔を置いた平行な列を有し、前記列の 各々は連続するスリット間に間隔スペースを有し、各列の前記スリットは隣接す る平行なスリット列の連続するスリット間の間隔スペースに隣接して位置されて いることを特徴とし、更に(イ)少なくとも一枚の伸張性シート材料の成る長さ を該少なくとも一枚のシートの対向する両端を伸び広げて伸張し、開口部の配列 を有する少なくとも一枚のエキスパンデッドシートを形成するステップと、前記 可撓性の不織繊維シート材料と前記スリットパターンの組合せによってその未伸 張長さの少なくとも約130%に伸張されると伸張性のシートを形成し、且つ、 前記可撓性材料は紙であり、前記シートは前記物品を六角形の開口部の配列を有 する前記紙で包む前に前記少なくとも一枚のシートの未伸張厚さの少なくとも約 10倍の厚さに伸張されており、前記開口部はランド領域と脚領域とにより境界 が画定されており、スリット間のスペースのスリット長さに対する比は重要な大 きさのランド領域を形成させ、それによって伸張されると六角形の開口部を形成 し、前記開口部は一貫した一様な反復的パターンにおいて大体同様な形状と寸法 とを有し、前記ランド領域はその未伸張位置から少なくとも約45度と90度未 満の間の角度だけ移動されており、(ロ)前記少なくとも一枚のエキスパンデッ ドシートを物品に巻き付けてシート材料の連続する層のランド領域がからみ合う よにし、それによって前記物品から該シート材料が解けるのを防ぐステップと、 ()\)前記包装された物品を梱包中に置くステップとを特徴とする物品の保護 方法。
5、前記少なくとも一枚のシートは連続したロール状の紙であり、該紙の繊維目 は前記連続ロールの縦方向に平行であることを特徴とする請求項4記載の物品の 保護方法。
6、前記少なくとも一枚のシートは、各スリットにおいて、スリットに直角な少 なくとも約401bの引張強さの引裂抵抗を有することを特徴とする請求項4記 載の物品の保護方法。
7、以下の組合せから成るクッション包装材料で包まれた物品。
エキスパンデッドクッション材料と物品とから成り、前記材料は少なくとも一枚 の可撓性の不織繊維シート材料から成っているものにおいて、前記少なくとも一 枚のシートは紙材の一端から前記少なくとも一枚のシートの他端へ横方向に延び ている個別的スリットの間隔を置いた平行な列のパターンの複数のスリットを有 し、かつ、前記列の各々は連続するスリット間に間隔スペースを有し;各列の前 記スリットは隣接する平行なスリット列の連続するスリット間の間隔スペースに 隣接して位置されており;前記可撓性の不織繊維シート材料と前記スリットパタ ーンの組合せは前記平行なスリット列に横向きの方向にその未伸張長さの少なく とも約130%に伸張されると六角形の開口部の配列を形成し、前記開口部はラ ンド領域と脚領域とにより境界を画定されており、スリット間のスペースのスリ ット長に対する比は重要な大きさのランド領域を生じ、それによって伸張される と六角形の開口部が生じ、前記開口部は一貫した一様な反復的パターンにおいて 大体同様な形状と寸法を有し、前記ランド領域はその未伸張位置から、少なくと も約45度から90度未満の角度だけ移動されており、前記可撓性のシート材料 は伸張されて前記物品に巻き付けられていてそれにより前記物品は保護クッショ ン包装材料で包装されていることを特徴とするもの。
8、前記材料は紙であって、該紙は約0.8mm未満の厚さと前記紙の未伸張厚 さの少なくとも約10倍の伸張厚さとを有することを特徴とする請求項7記載の クッション包装材料で包まれた物品。
9、前記繊維材料は、非リサイクル紙のものよりも事実上小さいところの平均繊 維長を有するリサイクル紙であることを特徴とする請求項7記載のクッション包 装材料で包まれた物品。
10、前記繊維材料は、非リサイクル紙のものよりも事実上小さい平均繊維長を 有するリサイクル紙であって、且つ、非リサイクル紙のものよりも事実上小さい 繊維目配向を有し、それによって前記紙は非リサイクル紙のものよりも小さい配 向記憶力と未伸張形状に戻る傾向とを有することを特徴とする請求項9記載のク ッション包装材料で包まれた物品。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 962,944(32)優先臼 1992年10月1 9日(33)優先権主張国 米国(US)

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.包装または梱包に用いられるエキスパンデッドクッション材料において、 少なくとも一枚の事実上可撓性のシート材料から成り、前記少なくとも一枚のシ ート材料の各々はその未伸張状態において、前記紙材の一端より前記少なくとも 一枚のシート材の他端へ横方向に伸びる複数の間隔を置いた平行な列をなした個 別的スリットを有し、前記列の各々は連続するスリット間に間隔スペースを有し 、前記各列のスリットは、隣接する平行スリット列の連続するスリット間の間隔 スペースに隣接して位置しており、前記少なくとも一枚のシートの各々は、前記 スリットの列に平行な各シートの対向した両端を伸び広げることで伸張されてお り、それによって前記スリットは開口の列を形成し、前記開口の各々は形状と寸 法が大体において同様であり、 ほぼ伸張された形態の前記少なくとも一枚のシート材は充分な耐荷力と充分な弾 性ポテンシャルエネルギーを有していて輸送中の物品を該物品の衝撃を緩和する ことで該物品を衝撃による損傷から保護するエキスパンデッドクッション材料。
  2. 2.前記耐荷力は、エキスパンデッド材料の少なくとも約4001b/ft2で ある請求項1記載のエキスパンデッドクッション材料。
  3. 3.前記耐荷力は、エキスパンデッド材料の約2501b/ft2から約200 01b/ft2の範囲内である請求項1記載のエキスパンデッドクッション材料 。
  4. 4.前記クッション材料は、事実上可撓性材料の前記少なくとも一枚のシートの 複数の層からなり、前記複数の層はエキスパンデッド材料の少なくとも約400 1b/ft2の耐荷力を有する請求項1記載のエキスパンデッドクッション材料 。
  5. 5.前記シート材料は約0.01吋未満の未伸張厚さを有し、前記クッション材 料は前記シートの未伸張厚さの少なくとも約10倍くらいの伸張厚さを有する請 求項1記載のエキスパンデッドクッション材料。
  6. 6.前記シート材料は、該シート材料の未伸張厚さの約20倍の伸張厚さを有す る請求項1記載のエキスパンデッドクッション材料。
  7. 7.前記シート材料は生分解性の紙であり、且つ401b紙より事実上重いもの である請求項1記載のエキスパンデッドクッション材料。
  8. 8.前記エキスパンデッドクッション材料は、少なくとも約25%の全変形能力 を持っている請求項1記載のエキスパンデッドクッション材料。
  9. 9.前記シート材料は、事実上非リサイクル紙のものより小さい平均繊維長を有 し、且つ非リサイクル紙のものよりも事実上小さい繊維目配向を有するリサイク ル紙であって、それによって該シート材料は非リサイクル紙のものよりも小さい 配向記憶力と未伸張形状に戻る傾向とを有する請求項1記載のエキスパンデッド クッション材料。
  10. 10.前記シート材料はセルローズ繊維で作られている請求項1記載のエキスパ ンデッドクッション材料。
  11. 11.前記エキスパンデッドシート材料は、前記平行なスリット列に横向きな方 向に伸張されており、その伸張量は前記シートのその未伸張形態における前記横 方向の長さよりも少なくとも約50%ほど大きい量であることを特徴とする請求 項1記載のエキスパンデッドクッション材料。
  12. 12.前記シート材料は個々の未エキスパンデッドシートの厚さの少なくとも約 10倍ほどの伸張厚さを有し、前記エキスパンデッドシートは前記スリットより 形成された開口部配列を有し、各開口部は少なくとも4つの辺を持つ多角形であ り、且つ事実上同一寸法であることを特徴とする請求項1記載のエキスパンデッ ドクッション材料。
  13. 13.前記シートは第1平面内にあって、前記エキスパンデッドシートは開口部 とランド領域とが設けられており、少なくとも前記ランド領域の大半は複数の平 行な第2平面内にあって、前記複数の平行な第2平面は前記第1平面と少なくと も約45度の再度を成していることを特徴とする請求項12記載のエキスパンデ ッドクッション材料。
  14. 14.前記複数の平行な第2平面は前記第1平面と90度未満の角度を成してい ることを特徴とする請求項13記載のエキスパンデッドクッション材料。
  15. 15.前記クッション材料は、複数のからみ合ったエキスパンデッドシートの層 から成り、隣接する層の前記複数の平行な第2平面の少なくとも大半が事実上互 に平行であることを特徴とする請求項14記載のエキスパンデッドクッション材 料。
  16. 16.前記クッション材料は複数のからみ合ったエキスパンデッドシートの層か ら成り、前記シート層の隣接するシートの前記ランド領域はしっくりと重なり合 い、且つからみ合っていることを特徴とする請求項1記載のエキスパンデッドク ッション材料。
  17. 17.前記シート材料の層の各々は約0.03吋未満の未伸張厚さを有し、且つ 、前記未伸張厚さの少なくとも約10倍の伸張厚さを有することを特徴とする請 求項16記載のエキスパンデッドクッション材料。
  18. 18.前記シート材料は事実上第1平面内にあり、前記エキスパンデッドシート は複数の開口とランド領域とが設けられており、前記ランド領域の少なくとも大 半は複数の平行な第2平面内にあって、前記複数の平行な第2平面は前記第1平 面と少なくとも約45度の角度を成していることを特徴とする請求項2記載のエ キスパンデッドクッション材料。
  19. 19.前記シートの眉の隣接するシートのランド領域はしっくり重なり合い、且 つからみ合っており、前記エキスパンデッドクッション材料は少なくともエキス パンデッド材料の約4001b/ft2の耐荷力を有することを特徴とする請求 項18記載のエキスパンデッドクッション材料。
  20. 20.前記エキスパンデッドクッションの材料は、エキスパンデッド材料の約5 001b/ft2の荷重の下に少なくとも一層当り1/20吋の変化計能力を有 することを特徴とする請求項1記載のエキスパンデッドクッション材料。
  21. 21.前記エキスパンデッドクッション材料は、少なくとも0.05吋の変形範 囲に関して少なくとも40psf/0.1inの圧縮変形比を有することを特徴 とする請求項2記載のエキスパンデッドクッション材料。
  22. 22.前記エキスパンデッドクッション材料は、少なくとも0.1吋の変形中に 少なくとも80psf/0.01inの平均圧縮変形比を有することを特徴とす る請求項21記載のエキスパンデッドクッション材料。
  23. 23.前記エキスパンデッドクッション材料は、エキスパンデッド材料の約20 001b/ft2迄の耐荷力を有することを特徴とする請求項19記載のエキス パンデッドクッション材料。
  24. 24.前記エキスパンデッドクッション材料は少なくとも約25%の全変形能力 を有することを特徴とする請求項23記載のエキスパンデッドクッション材料。
  25. 25.前記シート材料は生分解性の紙であり、前記紙は事実上401b紙よりも 重いものであることを特徴とする請求項24記載のエキスパンデッドクッション 材料。
  26. 26.前記シート材料は約0.01吋未満くらいの未伸張厚さを有し、前記充填 材料は前記シートの未伸張厚さの少なくとも約10倍くらいの伸張厚さを有する ことを特徴とする請求項25記載のエキスパンデッドクッション材料。
  27. 27.前記シート材料は事実上第1平面内にあり、前記エキスパンデッドシート は開口とランド領域とが形成されており、少なくとも前記ランド領域の大半は複 数の平行な第2平面内にあり、前記複数の平行な第2平面は前記第1平面と少な くとも約45度の角度を成しており、隣接する層の前記複数の平行な第2平面の 少なくとも大半は事実上互に平行であることを特徴とする請求項25記載のエキ スパンデッドクッション材料。
  28. 28.前記クッション材料は複数のエキスパンデッドシートの眉から成り、前記 シート層の隣接するシートの前記ランド領域はしっくりと重なり合い且つからみ 合っていることを特徴とする請求項27記載のエキスパンデッドクッション材料 。
  29. 29.前記エキスパンデッドクッション材料は、少なくとも0.05吋の変形距 離に関し少なくとも40psf/0.01inの圧縮変形率を存することを特徴 とする請求項28記載のエキスパンデッドクッション材料。
  30. 30.前記エキスパンデッドクッション材料は少なくとも約25%の全変形能力 を有することを特徴とする請求項29記載のエキスパンデッドクッション材料。
  31. 31.包装等の中空空間を充填するためのエキスパンデッドクッション材料を形 成するための伸張性充填材料であって:少なくとも一枚の可可撓性の不織繊維材 料から成り;前記少なくと一枚のシートの各々は前記紙材の一端から前記少なく とも一枚のシートの他端へ延びている個別的スリットの複数の間隔を置いた平行 な列を有し、前記列の各々は連続するスリット間に間隔スペースを有し; 各列の前記スリットは隣接するスリット列の連続するスリット間の間隔スペース に隣接して位置しており;前記少なくとも一枚のシートの各々は、前記スリット 列に平行な各シートの対向端を伸張することで伸張可能であり、それによって該 スリットは開口の配列を形成し、該各開口部は大体において形状及び寸法が同様 であり、 前記スリットは事実上約1/2吋くらいの長さの直線であり、連続スリットの端 部間の前記間隔スペースは約3/16吋であり、隣接する平行な列間の間隔は約 1/8吋であり、前記スリットは一貫した一様な反復パターン配列されており、 前記材料は、前記スリットの列の方向に横向きの方向に少なくとも約401bく らいの引張強さを有する紙であり、各スリットの引裂抵抗は少なくとも約100 gであり、前記繊維紙は、非リサイクル紙のものよりも事実上小さい平均繊維長 を有し且つリサイクル紙のものよりも事実上小さい繊維目配向を有するリサイク ル紙であって、それによって前記材料は非リサイクル紙のものよりも小さい配向 記憶力と未伸張形状に戻る傾向を有して いることを特徴とする伸張性充填材料。
  32. 32.前記少なくとも一枚のシートは連続ロールであることを特徴とする請求項 31記載の伸張性充填材料。
  33. 33.前記少なくとも一枚のシートは連続したロール状の複数の層のシートであ ることを特徴とする請求項32記載の伸張性充填材料。
  34. 34.前記少なくとも一枚のシートは連続したロールを成しており、且つ、前記 平行なスリット列は前記連続ロールの耐方向に対し横向きであり、それによって 前記シートは該シートが前記連続ロールから巻き出される方向に伸張可能である ことを特徴とする請求項31記載の伸張性充填材料。
  35. 35.輸送のため物品を保護する方法であって:前記物品を伸張した充填材料で 包む緩衝保護するステップと、前記充填材料は 少なくとも一枚の可撓性の不織繊維のシート材料であり、前記少なくとも一枚の シートの各々は前記紙材の一端から前記少なくとも一枚のシートの他端へ横方向 に延びている個別的スリットの複数の間隔を置いた平行な列を有し、前記列の各 々は連続するスリット間に間隔スペースを有し、各列の前記スリットは、隣接す る平行なスリット列において連続するスリット間の間隔スペースに隣接して位置 されており、前記スリットの列に平行な各シートの対向する両端を伸張して前記 少なくとも一枚のシートの各々を伸張し、それによって該スリットに開口の配列 を形成させ、各開口は大体において同様な形状と寸法であり、それによって充分 な耐荷力と充分な弾性ポテンシャルエネルギーを有し物品の衝撃を緩和すること で輸送中の該物品を衝撃による損傷から保護する事実上エキスパンデッドシート を形成するステップ とから成る物品の保護方法。
  36. 36.前記紙材料は約0.03吋未満の厚さを有し、前記充填材料は前記物品を 前記紙で包装する以前に前記シートの未伸張厚さの少なくとも約10倍くらいの 厚さに伸張されることを特徴とする請求項35記載の物品の保護方法。
  37. 37.前記繊維材料は、非リサイクル紙のものより事実上小さい平均繊維長を有 し、且つ非リサイクル紙のものよりも事実上小さい繊維目配向を有するリサイク ル紙であって、それにより前記繊維材料は非リサイクル紙のものよりも小さい配 向記憶力と未伸張形状に戻る傾向とを有することを特徴とする請求項36記載の 物品の保護方法。
  38. 38.前記繊維材料はセルローズ繊維から成っていることを特徴とする請求項3 6記載の物品の保護方法。
  39. 39.前記シートは収縮力を加えることによって事実上その未伸張形状に回復す ることを特徴とする請求項36記載の物品の保護方法。
  40. 40.前記シートは平らな状態では第1平面内にあり、前記エキスパンデッドシ ートは開口とランド領域とが形成されており、前記ランド領域の少なくとも大半 は複数の平行な第2平面内に置かれており、前記第2平面は前記第1平面と少な くとも約45度の角度を成し、少なくとも一枚のシートが前記物品に巻き付けら れてシート材料の連続する層のランド領域がからみ合いそれによって前記物品に 巻き付けられたシート材料が解けるのを防止することを特徴とする請求項36記 載の物品の保護方法。
  41. 41.前記少なくとも一枚のシートは複数のからみ合ったエキスパンデッドシー トの層から成ることを特徴とする請求項36記載の物品の保護方法。
  42. 42.前記少なくとも一枚のシートは連続したロール状であり、更にシート材料 の矩形断面を処理し伸張してエキスパンデッド包装材料を形成し、且つ前記エキ スパンデッド包装材料を前記物品に巻き付けてシート材料の連続する層のランド 領域をからみ合わせ、それによって前記物品に巻き付けられたシート材料が解か れるのを防ぐステップを含むことを特徴とする請求項36記載の物品の保護方法 。
  43. 43.前記少なくとも一枚のシートは連続したロール状の複数のシートの層であ ることを特徴とする請求項36記載の物品の保護方法。
  44. 44.下記の組合せから成る保護材料で包まれた物品:伸張された充填材料と; この材料は下記の構成を有する少なくとも一枚の可撓性を有する不織繊維材料の シート、前記少なくと一枚のシートの各々は紙材の一端から前記少なくとも一枚 のシートの他端へ向かって横方向に延びている個別的スリットの複数の間隔を置 いた平行な列を有し、前記列の端々は連続するスリット間に間隔スペースを有し ており、各列の前記スリットは隣接する平行なスリットの列における連続するス リット間の間隔スペースに隣接して位置されており、前記少なくとも一枚のシー トの各々は、スリットの列に平行な各シートの対向する両端を伸張することで伸 張可能であり、それによって該スリットは開口の配列を形成し、各開口は大体に おいて形状と寸法が同様であり、該スリットの寸法は各シートをその未伸張長さ の少なくとも約50%から100%未満で伸張可能にするような寸法になってい る、 物品とより成り; 前記可撓性シート材料は伸張されて前記物品に巻き付けられており、前記少なく とも一枚のシートは充分な耐荷力と充分な弾性ポテンシャルエネルギーを有して いて該物品の衝撃を緩和することで輸送中の前記物品を衝撃による損傷から保護 する。
  45. 45.前記材料は約0.03吋未満の厚さを有し、且つ、前記充填材料は前記シ ートの未伸張厚さの約10倍の伸張厚さを有することを特徴とする請求項44記 載の保護材料で包まれた物品。
  46. 46.前記繊維材料は、非リサイクル紙のものよりも事実上小さい平均繊維長を 有するリサイクル紙であることを特徴とする請求項44記載の保護材料で包まれ た物品。
  47. 47.前記繊維材料は、非リサイクル紙のものより事実上小さい平均繊維長さを 有し、且つ、非リサイクル紙のものよりも事実上小さい繊維目配向を有するリサ イクル紙であって、それによって前記繊維材料は非リサイクル紙のものよりも小 さい配向記憶力と未伸張形状に戻る傾向とを有することを特徴とする請求項44 記載の保護材料で包まれた物品。
  48. 48.前記繊維材料はセルローズ繊維で構成されていることを特徴とする請求項 44記載の保護材料で包まれた物品。
  49. 49.前記シートは事実上第1平面内に存在しており、前記エキスパンデッドシ ートは開口部とランド領域とが形成されており、少なくとも前記ランド領域の大 半は複数の平行な第2平面内にあり、前記複数の平行な第2平面は前記第1平面 内と少なくとも約45度の角度を成しており、隣接するシートの前記ランド部は しっくりと重なり合い且つからみ合っていることを特徴とする請求項44記載の 保護材料で包まれた物品。
  50. 50.前記複数の平行な第2平面は前記第1平面と90度未満の角度を成してい ることを特徴とする請求項49記載の保護材料で包まれた物品。
  51. 51.前記充填材料はネスチングによってからみ合った複数のエキスパンデッド シートの層から成っていることを特徴とする請求項50記載の保護材料で包まれ た物品。
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