JPH07504392A - 漸次且つ不可逆的に変形し得る対衝撃保護系 - Google Patents

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】 漸次且つ不可逆的に変形し得る対衝撃保護系本発明の主体は、特に包装材料の形 態の、衝撃から生じるエネルギーを復元することなく散逸する、物品の対衝撃保 護系である。

有効な保護系（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）を構築し、従って保護すべき対象物が損 傷するのを防止するためには、衝撃から生じたエネルギーを保護材料が漸次吸収 し得る必要があり、−気に吸収したり突然破壊することがなければ、保護される べき装置は損傷しない。

例えば、特にパラシュート降下または物資投下の際の減衰材を必要とする軍需用 途において通常使用される材料は、格子をなす六角形セルによって形成されたボ ール紙製のハニカムである。この材料は、相互に接着され、パラシュート投下さ れる装置と該装置が載せられた台座との間に配置された厚い数層として使用され 得る。この材料は幾つかの欠点を有する。高度の水分にさらされると、該材料は その機械的特性の大部分を失うが故に無効となる。更に、衝撃の作用下に圧縮さ れると、ハニカムの板張りされた壁が陥没し、場合によっては、圧縮強さが突然 に、即ち一気に低下する。ハニカムのトレードインは、結果的に漸次には行なわ れず、減衰が突然変化する。その結果、保護されるべき装置は、損傷の危険性を 与える震動にさらされる。

衝撃防止包装を行なうための他の材料も既に提案されている。

最も良く知られているものにポリスチレンが挙げられる。

しかしながらこれは生分解性でなく、熱の作用下または燃焼時に毒性物質を放出 し得る。現在、はとんどの包装材料が使用後は家庭廃棄物と一緒に廃棄され、焼 却処理されることが多い。

繊維強化フオームまたは発泡体も良く知られている。

欧州特許第２４２．３６１号に記載の発泡体は、セルロース系繊維であり得る繊 維の分散系に数種の有機物質、即ち第１に表面張力を低下するためのもの、第２ に膨張させるためのもの、及び可溶性または著しく膨潤し得る１種以上の増粘用 ポリマーを添加することにより得られる。嵩高のフオームボディが所望される故 に多量の有機物質が存在すると、ここでもポリスチレンについて上述した毒性及 び汚染の問題に突き当たる。

更にかかる発泡体またはフオームボディは、無視し得ない量の高価な原料を使用 する必要があるが故に高いものとなる。

本発明の主要な目的は、上述の従来の欠点をもたない、有効な対衝撃保護系を提 供することである。

即ち、漸次且つ不可逆的に変形し得る上に、同時に、−高価でない、 一環境に害を与えず無毒性であり、 −激しい衝撃に対して有効であり、 一対衝撃保護系として例えば包装材料に使用された場合に有効であり、 一成形によって実現するのが容易である対衝撃保護系がめられている。

広義には本発明は、漸次且つ不可逆的に変形し得る、物品の新規の対衝撃保護系 であって、少な（とも１種の非水和水硬結合剤１００重量部と、水硬結合剤が硬 化した結果マトリックス中に分散されたセルロース系繊維２．５〜７５重量部と からなる材料から製造されており、前記材料が乾燥後に０．１５〜０．６０の密 度を有することを特徴とする保護系に係わる。

実際、本発明の軽量及び繊維質の材料は、圧縮作用下で、陥没する際に実質的に 一定であるかまたは徐々に僅かに増加する抵抗力を生成し、これが、材料の厚さ が２分の１以下になるまで続くことが見い出された。かかる材料の実に興味深い 圧縮挙動をグラフにプロットすると（図１）、圧縮の際にかかる材料は、（１〜 ２％の大きさの）極めて小さな圧縮歪に対する小さな弾性領域（部分ＡＢ）のあ と、緩やかな傾斜をなす直線を示しく部分ＢＣ）、次いで上向きに湾曲しく部分 ＣＤ）、最後に、試験体の当初厚さの半分以上の圧縮歪に対しては常により顕著 に増加する（部分ＤＥ）という荷重／変性曲線を有する。即ち本発明の材料は、 変形するにつれて運動体の運動エネルギーを漸次吸収し得、突然または一気に降 伏することはない。このために、衝撃の作用下で本発明の保護系によると、単一 インノくクトではなくて数回にわたるインパクトが保護すべき装置に作用する。

これは、本発明材料の可塑性（即ち不可逆性）、特に特別な変形性から生じる。

かかる材料は、変形に比例する抵抗力を生成し、荷重が止んだときに蓄積された エネルギーを回復する弾性体とは極めて異なる。

本発明の保護系の材料は、図１にプロットした曲線上のＤ点に対応する圧縮歪を 超えない比較的穏当な変形範囲で働くとき最も適正に使用される。

本発明の保護系は、等方性材料で製造されるのが有利である。即ちこれは、全て の方向において挙動が等しいという利点を有する。実際、その均一性から、圧縮 歪は均等に分配されて釣り合いがとられる。即ち、耐衝撃材料が等方性であるな らば、保護すべき装置を傾斜させたり、保護すべき装置にインパクトを惹起する であろう圧縮歪が、所定のより高感度な領域に優先的に生じることはない。

本発明の好ましい実施態様によれば、有効な対衝撃保護系を製造する材料は、少 な（とも１種の水硬結合剤１００重量部と、水硬結合剤が硬化した結果マトリッ クス中に分散されたセルロース系繊維５〜５０重量部とからなり、乾燥後に０． １５〜０．６０の密度を有する。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、有効な対衝撃保護系を製造する材料は 、少なくとも１種の水硬結合剤１００重量部と、水硬結合剤が硬化した結果マト リックス中に分散されたセルロース系繊維１０〜２５重量部とからなり、乾燥後 に０．２〜０．４の密度を有する。

本発明の保護系の材料の物理化学的特性（水硬結合剤の特性、繊維含有量及び密 度）を変えることにより、一般には０．１〜４ＭＰａの変化の幅が極めて広い圧 縮強さプラトーレベルを有する製品が得られる。かかる製品の寸法は、圧潰の過 程で製品が散逸すべきエネルギーに応じて最適化され得る。種々の選択（結合剤 の特性、繊維含有量、密度、表面積及び保護部材の高さ）により、本発明によっ て、予定される特定の用途に適した圧縮強さを有する保護系を製造し得る。

水硬結合剤としては、ポルトランドセメント、高アルミナセメントなどのセメン トまたは石膏を使用し得る。

本発明によれば、対衝撃保護系を製造するのに有効な材料は、優れた凝集力を与 えるセルロース系繊維で強化される。

必要によっては、特別の品質を与えるために、本発明の材料の調製に有用な物質 を組成物中に配合する。この点に関して、耐水性を向上するために撥水剤を添加 することができる。実際、苛酷な条件下、例えば水没した場合、細孔に水が含浸 し、圧縮挙動を変化させることがあり得る。しかしながら、乾燥後、本発明の保 護系の材料はその圧縮特性を回復することに留意されたい。

水が含浸するのを防止するため、例えば脂肪酸塩またはシリコーンを用いて全体 を処理するかまたはシリコーンを用いて表面処理することで単に撥水性処理する ことにより、耐水性を向上し得る。例えばセメントスラリー中に浸漬するかまた は塗料、ワニスなどを添加することにより、材料を不透過性にする他の処理を実 施してもよい。

本発明に適したセルロース系繊維は任意の供給源のものとし得る。経済的な理由 により、古紙を回収して得られたセルロース系繊維を選択するのが好ましい。セ ルロース系繊維と一緒に、例えばガラス繊維のごとき無機繊維や有機ポリマー繊 維といった他の繊維を使用してもよい。

（例えば密度が０．２０未満の）軽量材料を製造するため、調製物中に発泡剤を 配合してもよい。

水１リットル当たりセルロースが３０ｇ以上ある場合、バルブは一般にブリージ ングまたは沈殿現象を防止するのに十分な増粘性を示すので、沈殿を防ぎ得る薬 剤（即ち増粘剤）を添加する必要はない。しかしながら、セメントが硬化する前 に例えば下記の増粘剤によって混合物を安定化することにより、かかる現象をい っそう阻止し得るニーセルロース系エーテル、例えばカルボキシメチルセルロー ス、カルボキシメチル澱粉、メチルヒドロキシエチルセルロースまたはメチルヒ ドロキシプロピルセルロース； 一多糖類、例えばグアーゴムまたはキサンタンゴム；−ポリアクリルアミド； 一増粘充填剤、例えば膨潤性クレー、または超微粉末、例えばエアロジル −その他 本発明の保護系の１つの利点はコストにある。実際それらは安価な原料から製造 され、その製造は、単純である上に、実質的に材料を乾燥するだけなので、あま り高いエネルギーコストを必要としない。

更に本発明の保護系は下記の他の利点を有するニー汚染を起こさない原料からな る本発明の保護系は環境に害を与えない。実際、本発明の保護系が実質的に１回 しか使用されないことは上記説明から十分に理解される。かかる保護系は通常、 有害となりそうな有機物質を含有せず、含有するとしても極めて少量であるが故 に、使用後、制限を受けずに廃棄したり、環境に有害な気体を発生することなく 焼却処理に当て得る。

一本発明の保護系は優れた火炎挙動を有する。実際、難燃性であり、ＭＯに分類 される。

−最後に、０．０５〜０．１４　Ｊ／ｍ、に、ｓ、の熱伝導率を有するが故に、 優れた断熱性を有する。

衝撃吸収性、耐火性及び断熱性の組合せは、容器が不慮に爆発した場合、隣の容 器内に含まれている資材は無傷のままであることが所望される資材包装用途には 特に好ましい。

本発明の保護系を製造するのに有用な材料は、水中にセルロース系繊維を含む濃 厚パルプを少な（とも１種の水硬結合剤と混合することにより得られる紙料から 調製するのが好ましい。

かかる材料を製造する方法の１つの好ましい実施態様は、例えばパルパーを用い て古紙を水中に離解することによりバルブを製造することからなる。そうして、 水１リットル当たり１０ｇ〜６０ｇ、好ましくは２０ｇ〜５０ｇのセルロース系 繊維を含み得るかなり濃厚なバルブを得る。次いで結合剤を、最終製品に所望の 密度に従ってより多くまたはより少な（添加する。結合剤は、バルブを製造する のに使用したのと同じタイプの撹拌装置かまたはそれより出力の小さい撹拌装置 を使用してバルブと混合するとよい。次いで、得られた紙料を、最終製品の寸法 を有する型内に注ぎ込み、紙料を平らにならす。

結合剤が硬化したら、例えば型の側壁を剥ぎ取ることにより製品を型から出し、 得られた製品を、好ましくは換気オーブンまたは乾燥機内で乾燥する。換気オー ブンまたは乾燥機の温度は使用した結合剤に従う。試験体が一定重量に達したら 乾燥を停止する。

上記方法により、種々の寸法のブロック、特に起こり得る衝撃を漸次有効に減衰 することを保証するのに適した厚さ及び表面積のブロックを製造することができ る。かかるダンパーブロックは、単に種々の密度を有する本発明の材料を組み合 わせることにより、種々の密度を有する幾つかの部分からなってもよい。

本発明のダンパーは、損傷の危険性があるが故に衝撃にさらされてはいけない装 置を部分的にまたは完全に包装するために備えられる。このために本発明の保護 材料は、精密機器（家庭用電気製品、ステレオ装置など）を、完全包装の形態ま たは精密機器を外側包装在材料から分離するのに有効な楔形かど材もしくはシー トの形態で保護するよう、特に起こり得る衝撃のエネルギーを受容及び吸収する よう特にうまく設置される。

他の動作パラメーター及び詳細は、本発明を示す非限定的な実施例に関連する以 下の説明において明らかとなろう。

実施例１〜１０ 実施例１〜１０に記載の保護系は以下のように製造した。

１）セルロース系繊維懸濁液の調製： 該懸濁液は、水と古紙、例えば古新聞紙の混合物を撹拌することによりパルプ化 して得た。製紙過程で得られる繊維を使用することも考えられる。本発明者らの 製品においては、２０ｇ／ｌ〜５０ｇ／ｌの繊維濃度において最良の結果が得ら れる。沈殿防止剤を含む配合物においては、メチルヒドロキシプロピルセルロー スを使用することとし、これを繊維懸濁液に添加した。この生成物は保水増粘剤 （ｗａｔｅｒ−ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ）として挙動する。

２）懸濁液１）への水硬結合剤の添加：水硬結合剤は、石膏、高アルミナセメン トまたはポルトランドセメントとし得る。

混合物は、この場合にはパドル式撹拌装置を用いて撹拌することにより得た。

添加する結合剤の量は、製品の経密度が０．１５〜０．６となるような量とした 。

３）得られた紙料の注型 ４）周囲温度における硬化：実施時間は、−石膏に対しては数時間； 一高アルミナセメントに対しては１日；−ポルトランドセメントに対してはまず ２０℃で２４時間、そして７０℃、１００％相対湿度で４８時間とした。

°　５）離型。

６）４５℃でオープン乾燥。

各実施例における他の特定の作業条件を以下の表に与える。

（ａ）これはＣＰＡ　５５ポルトランドセメントである。

（ｂ）これはＬＡＦＡＲＧＥ　ＦＯＮＤＵ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬによっ て市販されている商品名５ＥＣＡＲ７１を有する高アルミナセメントである。

（Ｃ）この材料を製造するのに有効な配合物は更にガラス繊維４４ｇをも含む。

（ｄ）この材料を製造するのに有効な配合物は更にガラス繊維５５ｇをも含む。

（ｅ）この材料を製造するのに有効な配合物は更にメチルヒドロキシプロピルセ ルロース２．７ｇをモ含む。

（ｆ）この材料を製造するのに有効な配合物は更にメチルヒドロキシプロピルセ ルロース１．７ｇをも含む。

（ｇ）この材料を製造するのに有効な配合物は更にメチルヒドロキシプロピルセ ルロース１２ｇ及び発泡剤４ｇをも含む。この製品は、回転する陶製ジャー内で ７５０ｇのアルミナボールの存在下に６０分間撹拌することにより発泡させた。

下記の表に、実施例に示した材料の圧縮強さを、比較的低速度で生成した圧縮歪 の関数として与える。

パーセントで表わされる圧縮歪は、Ｈｏを試験体の当初高さとし、Ｈを圧縮試験 中の高さとすると、１００（Ｈｏ−Ｈ）／Ｈｏである。試験体の寸法は、切り出 しブロックで約５．０　ｔａ飄×５０ｍ１×８０１１■であった。

下記の表において、圧縮強さはＭＰａ（ＩＭＰａ−１０バール）で表わされてい る。

（本）図１に再現されたグラフは試験体番号１０の圧縮曲線に相当する。

補正口の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成６年９月２Ｂシ田

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．漸次且つ不可逆的に変形し得る、物品の対衝撃保護系であって、少なくとも １種の非水和水硬結合剤１００重量部と、前記水硬結合剤が硬化した結果マトリ ックス中に分散されたセルロース系繊維２．５〜７５重量部とを含む材料から製 造されており、前記材料が乾燥後に密度０．１５〜０．６０を有することを特徴 とする保護系。
2. ２．少なくとも１種の非水和水硬結合剤１００重量部と、前記水硬結合剤が硬化 した結果マトリックス中に分散されたセルロース系繊維５〜５０重量部とを含み 、乾燥後に密度０．１５〜０．６０を有する材料から製造されることを特徴とす る請求項１に記載の保護系。
3. ３．少なくとも１種の水硬結合剤１００重量部と、前記水硬結合剤が硬化した結 果マトリックス中に分散されたセルロース系繊維１０〜２５重量部とを含み、乾 燥後に密度０．２〜０．４を有する材料から製造されることを特徴とする請求項 ２に記載の保護系。
4. ４．前記水硬結合剤が、ボルトランドセメント及び高アルミナセメントのごとき セメントまたは石膏から選択されることを特徴とする請求項１から３のいずれか 一項に記載の保護系。
5. ５．紙料の沈殿を防止し得る物質が、 −カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチル澱粉、メチルヒドロキシエチ ルセルロースまたはメチルヒドロキシプロピルセルロースのごときセルロース系 エーテル； −グァーゴムまたはキサンタンゴムのごとき多糖類；−ポリアクリルアミド； −膨潤性クレーのごとき増粘充填剤またはエアロジルのごとき超微粉末 のごときセルロースエーテルから選択されることを特徴とする請求項１から４の いずれか一項に記載の保護系。
6. ６．等方性材料から製造されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項 に記載の保護系。
7. ７．請求項１から６のいずれか一項に記載の保護系を製造する材料を調製する方 法であって、前記材料が、水中にセルロース系繊維を含む濃厚なパルプを少なく とも１種の水硬結合剤と混合することにより得られる紙料から調製されることを 特徴とする方法。
8. ８．・水１リットル当たり１０ｇ〜６０ｇ、好ましくは２０ｇ〜５０ｇのセルロ ース系繊維を含むパルプを調製し；・水硬結合剤を、最終製品に所望の密度に従 ってより多くのまたはより少ない量添加し； ・材料全体を混合し； ・得られた均一紙料を、所望の寸法を有する型内に流し込み； ・硬化したら製品を型から出し； ・型から出した製品を乾燥する ことからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ９．異なる密度を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の保護系の層を少 なくとも２つ組み合わせることにより得られることを特徴とするブロックの形態 の衝撃吸収材。
10. １０．請求項１から６のいずれか一項に記載の保護系によって製造された包装材 料。