JP2013199291A - 段ボール製緩衝材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輸送中の想定最大荷重がかかった場合でも、収容物に許容最大荷重以上の荷重がかからず、かつ、その場合に緩衝能力を残すことができる段ボール製緩衝材を提供する。
【解決手段】四角筒の緩衝材１０は、外箱と収容物との間に配設される。緩衝材１０の、収容物が力を加える方向に沿った面の両端部には、楔状の切り欠き４５が形成されている。緩衝材１０の各側面は、その側面の最小幅が、その側面が座屈を開始する加速度と第１の比例関係を有し、かつ、その側面が座屈を開始する加速度が予め求められた収容物が破損する加速度より小さく形成されている。また、各側面の最小幅は、第１の比例関係に基づいて、収容物が破損する加速度に対応する長さより短い第１の長さとされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、段ボール製緩衝材及びその製造方法に関する。

従来、運搬される物品に衝撃が加わることを防止するため、該物品と該物品が収容された外箱との間に緩衝材が配設されている。

物品の荷重が加わる方向に沿った面に切込みを設け、当該面が座屈することによって、物品に加わった衝撃や荷重を緩和する段ボール製緩衝材が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１３７６６５号公報

緩衝材が完全につぶれると、衝撃が物品に伝わってしまい物品が破損してしまうが、特許文献１の段ボール製緩衝材では、輸送中の想定最大荷重でも、収容物に許容最大荷重以上の荷重がかからず、かつ、その場合に緩衝能力を残すことについて具体的な検討がなされていない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、輸送中の想定最大荷重がかかった場合でも、収容物に許容最大荷重以上の荷重がかからず、かつ、その場合に緩衝能力を残すことができる段ボール製緩衝材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る段ボール製緩衝材は、外箱と収容物との間に配設される四角筒の段ボール製緩衝材であって、収容物が力を加える方向に沿った面の両端部には楔状の切り欠き部が形成されている。

本発明によれば、輸送中の想定最大荷重がかかった場合でも、収容物に許容最大荷重以上の荷重がかからず、かつ、その場合に緩衝能力を残すことができる段ボール製緩衝材を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る緩衝材の使用状態を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の実施の形態に係る緩衝材の上方からの斜視図であり、（ｂ）は下方からの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る緩衝材の展開図である。 本発明の実施の形態に係る緩衝材の側面図である。 本発明の実施の形態に係る緩衝材の座屈した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る緩衝材の緩衝特性評価試験の試験方法の概要を説明した説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る緩衝材の実施例１の緩衝特性評価試験の結果を示すグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る緩衝材の実施例２の緩衝特性評価試験の結果を示すグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る緩衝材の実施例３の緩衝特性評価試験の結果を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態に係る緩衝材の斜視図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態に係る緩衝材１０は、外箱７０に収容される収容物８０の上側と下側、すなわち、外箱７０と収容物８０との間に配設される。緩衝材１０は、収容物８０が輸送されている時に破損等しないように、外部からの衝撃を低減させるための緩衝材である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、緩衝材１０は、２つの四角筒の側面を当接させて構成されている。緩衝材１０は、収容物８０と当接する第１の上面２１及び第２の上面２２と、外箱７０と当接する下面３０と、第１の上面２１及び第２の上面２２と下面３０とを接続する第１〜第４の側面４１〜４４と、を備えている。尚、緩衝材１０の長手方向をＹ方向、下面３０と同一面内であってＹ方向に垂直な方向をＸ方向、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向をＺ方向と定義する。

図２（ａ）に示すように、第１の上面２１及び第２の上面２２は、矩形状に形成されている。また、第１の上面２１及び第２の上面２２は、Ｘ方向の長さが等しく形成されている。尚、収容物８０に注ぎ口などの突起が形成されている場合には、第１の上面２１、または第２の上面２２に、緩衝材１０の強度が低下しない程度の大きさの、突起を貫通させるための孔が形成されていてもよい。

図２（ｂ）に示すように、下面３０は、矩形状に形成されている。また、下面３０は、Ｘ方向の長さが、第１の上面２１のＸ方向の長さと第２の上面２２のＸ方向の長さとを合計した長さと等しくなるように形成されている。尚、下面３０には、緩衝材１０の軽量化のため、緩衝材１０の強度が低下しない程度の大きさの孔が形成されていてもよい。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１〜第４の側面４１〜４４は、それぞれＺ方向の長さが等しい略矩形状に形成されている。

第１〜第４の側面４１〜４４の＋Ｙ側及び−Ｙ側端部には、大きさ及び形状が等しい楔状の切り欠き４５が形成されている。切り欠き４５は、例えば、頂角が６０°の二等辺三角形で形成されている。また、切り欠き４５は、その頂部のＺ方向の位置が、各側面のＺ方向の長さの中央に位置するように形成されている。

緩衝材１０は、例えば、図３に示す、略矩形状の段ボールシート１０’が折り畳まれて形成されている。段ボールシート１０’は、第１の側面４１、第１の上面２１、第２の側面４２、底面３０、第３の側面４３、第２の上面２２、第４の側面４４が、図３の左側から順に配設されて形成されている。また、面と面との間には、折り目４６が形成されている。尚、段ボールシート１０’には、ＪＩＳＺ１５１６に準拠した所望の段ボールを使用することができる。

段ボールシート１０’は、段が、面が配設されている方向、すなわち図３の横方向と平行になるように形成されている。これにより、緩衝材１０は、段の向きと、第１〜第４の側面４１〜４４に加わる荷重の向きとが一致するように、構成されている。

緩衝材１０は、以上のように構成された段ボールシート１０’の各折り目４６を、図３の紙面手前側に直角に折り曲げて、中央で側面４１と側面４４とを当接させて、側面４１と側面４４の端部を下面３０に接着剤等で固定することによって、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように組み立てられる。尚、図示していないが、側面４１と側面４４の左右の端部に小さな差し込み片を形成し、下面３０にスリットを形成し、差し込み片をスリットに差し込んで固定してもよい。

緩衝材１０は、以上のように構成されているので、図４に示すように、各側面の中で、一方の切り欠き４５の頂部と他方の切り欠き４５の頂部とを結ぶ領域Ｓが、Ｚ方向の力に対して最も弱くなるように形成されている。これにより、各側面は、Ｚ方向に加わる力が所定の力Ｆより大きい場合には、領域Ｓ及びその近傍が座屈する。

尚、詳細は後述するが、緩衝材１０は、領域Ｓ及びその近傍を座屈させるために、第１〜第４の側面４１〜４４が以下のように形成されている。

第１〜第４の側面４１〜４４は、その側面の座屈を開始する加速度Ｇが、予め求められた収容物８０が破損する加速度αより小さく形成されている。また、第１〜第４の側面４１〜４４は、その側面の最小幅である、上面２１、２２と各側面の交わる線に平行な方向の長さのうち最も短い長さＬ（図４参照）、例えば一方の切り欠き４５と他方の切り欠き４５の頂部間の距離が、座屈を開始する加速度Ｇと第１の比例関係を有するように形成されている。また、第１〜第４の側面４１〜４４は、最も短い長さＬが、各側面が座屈して上面２１、２２が下面３０に最も近づいたときの上面２１、２２の最大変位量ΔＨと第２の比例関係を有するように形成されている。

最も短い長さＬは、収容物８０が破損する加速度αを受けても収容物８０が破損する前に側面が座屈する長さで形成されており、第１の比例関係に基づいて、収容物８０が破損する加速度αに対応する長さより短く形成されている。また、第１〜第４の側面４１〜４４の高さ、すなわち第１の面から前記第２の面までの距離Ｈ（図４参照）は、収容物８０に形成された突起が底付きしない長さと緩衝能力が残る長さとを加えた長さで形成されており、第２の比例関係に基づいて、最も短い長さＬに対応する最大変位量ΔＨより長く形成されている。

緩衝材１０は、以上の構成を有するように製造されている。

緩衝材１０は、以上のように構成されているので、最小限の大きさで、収容物８０の輸送中に通常加わると想定される最大の衝撃でも完全につぶれることはなく、収容物８０が底付きせずに、緩衝力を残すことができる。

次に、緩衝材１０がどのようにして収容物８０に伝わる力を減少させるかについて説明する。

まず、図１のように、外箱７０に、収容物８０と緩衝材１０とを収容する。尚、説明を簡単にするため、図１の下側に配設された緩衝材１０についてのみ説明する。

このとき、緩衝材１０の第１〜第４の側面４１〜４４は、第１及び第２の上面２１、２２と下面３０から、Ｚ方向の、所定の力Ｆより小さい力Ｆ０（収容物の質量×重力）を受ける。しかし、第１〜第４の側面４１〜４４は、Ｚ方向の所定の力Ｆに耐えることができるように形成されているため、座屈しない。

外箱７０が輸送されると、外箱７０及び収容物８０は、輸送過程でＺ方向の加速度を受ける。このとき、緩衝材１０の第１〜第４の側面４１〜４４は、第１及び第２の上面２１、２２と下面３０からＺ方向の力Ｆ１（収容物の質量×加速度）を受ける。

力Ｆ１が所定の力Ｆより小さいとき、第１〜第４の側面４１〜４４は座屈しない。一方、力Ｆ１が所定の力Ｆ以上のとき、図５に示すように、第１〜第４の側面４１〜４４の領域Ｓ及びその近傍は座屈する。このとき、第１〜第４の側面４１〜４４は、Ｚ方向に所定の量ΔＨだけ座屈する。

以上のように、緩衝材１０は、Ｚ方向に座屈することにより、収容物８０に伝わる力を減少させる。

[緩衝特性評価試験とその結果]
［実施例１］
（座屈を開始する加速度の計測）
緩衝材の側面が座屈を開始する加速度を計測するため、ＪＩＳＺ０２３５の「包装用緩衝材料―評価試験方法」に準拠した緩衝特性評価試験を行った。緩衝材の作成には、段の数が３０ｃｍあたり約３４段ある、ＪＩＳＺ１５１６に準拠したＡフルートの段ボールを使用した。段ボールを、カッターで切り抜き、折り曲げて、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように形成し、Ｘ方向の長さ１０ｃｍ、Ｙ方向の長さ２０ｃｍ、Ｚ方向の長さ３ｃｍのものを１２個用意した。それらの側面の両端部に頂角６０°の二等辺三角形の切り欠きを形成し、一方の切り欠きの頂部から他方の切り欠きの頂部まで距離Ｌ（図４参照）を１７０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９０ｍｍとした緩衝材１０を４個ずつ作成した。また、段ボールの水分率を約１０％とした。緩衝材評価試験装置として神栄テクノロジー製ＡＣＳＴ−２００を使用した。図６に示すように、試験装置１００のテーブル１０１の上に収容物に見立てたブロック１０２を載せ、そのブロック１０２の上に緩衝材１０を載せた。緩衝材１０の上方９２ｃｍから、測定装置１０３に接続された加速度センサー１０４を備えた３ｋｇのおもり１０５を自由落下させ、テーブル１０１が受ける衝撃加速度、すなわち緩衝材１０の側面が座屈を開始する加速度を計測した。

図７（ａ）は、この実験結果（頂部間の距離Ｌ−加速度）を示している。図７（ａ）の第１の一次関数ｆ１（Ｌ）に示すように、頂部間の距離Ｌと加速度は、概ね比例した。

（座屈の最大変位量の計測）
緩衝材の側面における座屈の最大変位量を計測するため、ＪＩＳＺ０２３５の「包装用緩衝材料―評価試験方法」に準拠した緩衝特性評価試験を行った。緩衝材として、上記試験と同じものを同じ数、用意した。また、段ボールの水分率を１０％とした。上記試験と同様の試験装置１００を使用し、上記試験と同様の試験方法で、３ｋｇのおもり１０３を自由落下させて、緩衝材１０の側面の最大変位量を計測した。

図７（ｂ）は、この実験結果（頂部間の距離Ｌ−最大変位量）を示している。図７（ｂ）の第２の一次関数ｆ２（Ｌ）に示すように、頂部間の距離Ｌと最大変位量とは、概ね比例した。

［実施例２］
（座屈を開始する加速度の計測）
緩衝材１０は、金型によって打ち抜かれた段ボールで形成されている以外は、実施例１と同様に形成されている。実施例１と同様の試験方法で、緩衝材１０の側面が座屈を開始する加速度を計測した。尚、段ボールは、金型によって打ち抜かれると、圧縮されて一部がつぶれた状態となる。

図８（ａ）は、この実験結果（頂部間の距離Ｌ−加速度）を示している。緩衝材１０の側面が座屈を開始する加速度は、実施例１より小さかった。また、図８（ａ）の第３の一次関数ｆ３（Ｌ）に示すように、頂部間の距離Ｌと加速度は、概ね比例した。

（座屈の最大変位量の計測）
緩衝材１０は、金型によって打ち抜かれた段ボールで形成されている以外は、実施例１と同様に形成されている。実施例１と同様の試験方法で、緩衝材１０の側面の最大変位量を計測した。

図８（ｂ）は、この実験結果（頂部間の距離Ｌ−加速度）を示している。緩衝材１０の側面の最大変位量は、実施例１より大きかった。また、図８（ｂ）の第４の一次関数ｆ４（Ｌ）に示すように、頂部間の距離Ｌと加速度は、概ね比例した。

［実施例３］
（座屈を開始する加速度の計測）
緩衝材１０は、段ボールの水分率が約１５％である以外は、実施例２と同様に形成されている。実施例１と同様の試験方法で、緩衝材１０の側面が座屈を開始する加速度を計測した。

図９（ａ）は、この実験結果（頂部間の距離Ｌ−加速度）を示している。緩衝材１０の側面が座屈を開始する加速度は、実施例２とほぼ同じであった。また、図９（ａ）の第５の一次関数ｆ５（Ｌ）に示すように、頂部間の距離Ｌと加速度は、概ね比例した。

（座屈の最大変位量の計測）
緩衝材１０は、段ボールの水分率が約１５％である以外は、実施例２と同様に形成されている。実施例１と同様の試験方法で、緩衝材１０の側面の最大変位量を計測した。

図９（ｂ）は、この実験結果（頂部間の距離Ｌ−加速度）を示している。緩衝材１０の側面の最大変位量は、実施例２より大きかった。また、図９（ｂ）の第６の一次関数ｆ６（Ｌ）に示すように、頂部間の距離Ｌと加速度は、概ね比例した。

以上の試験結果に基づけば、以下のように適切な寸法の緩衝材を得ることができる。

例えば、収容物のＸ方向の長さが１００ｍｍ、Ｙ方向の長さが２００ｍｍ、収容物が破損するときの加速度を７０Ｇとする。この場合、まず、緩衝材のＸ方向の長さを１００ｍｍ、緩衝材のＹ方向の長さ、すなわち全長Ａ（図４参照）を２００ｍｍとする。そして、加速度が７０Ｇの場合、図７（ａ）の第１の一次関数ｆ１（Ｌ）によれば、座屈が始まる頂部間の距離Ｌはおよそ１８２ｍｍであるので、緩衝材の頂部間の距離Ｌを１８２ｍｍ以下、例えば１８０ｍｍとする。これにより、収容物が７０Ｇの加速度を受けても、収容物が破損する前に緩衝材が座屈して、収容物に伝わる力を減少させる。

次に、頂部間の距離Ｌが１８０ｍｍの場合、図７（ｂ）の第２の一次関数ｆ２（Ｌ）によれば、最大変位量は約１０．８ｍｍである。この最大変位量の１０．８ｍｍに、収容物が破損しないように緩衝能力を残すため、予め設定された所定の係数を加える。これにより、緩衝材の高さＨが求まる。

以上のようにして、輸送試験を行うことなく、緩衝材の全長Ａ、頂部間の距離Ｌ、及び緩衝材の高さＨを求めることができる。また、段ボールの製造条件を考慮する場合は、図８（ａ）及び図８（ｂ）の各一次関数を利用し、段ボールの水分率を考慮する場合は、図９（ａ）及び図９（ｂ）の各一次関数を利用することで、適切な寸法の緩衝材を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態の段ボール緩衝材１０は、側面の両端部に、楔状の切り欠きを形成しているので、一方の切り欠きの頂部と他方の切り欠きの頂部とを結ぶ領域Ｓで確実に座屈させることができる。

本実施の形態の段ボール緩衝材１０は、側面の両端部に、楔状の切り欠きを形成しているので、側面が座屈を開始する加速度と、側面の最小幅とが比例することになり、輸送中の想定最大荷重がかかった場合でも、収容物に許容最大荷重以上の荷重がかからず、かつ、その場合に緩衝能力を残すことができる段ボール製緩衝材を提供することができる。

頂部間の距離Ｌと、段ボール緩衝材１０の座屈が始まる加速度は、概ね比例する。また、頂部間の距離Ｌと、段ボール緩衝材１０の座屈の最大変位量は、概ね比例する。これにより、輸送試験を行わなくても、最小限の大きさで、収容物８０の輸送中に通常加わると想定される最大の衝撃でも完全につぶれることはなく、収容物８０が底付きせずに、緩衝力を残すことができる緩衝材を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上述した実施の形態に限定されず、種々の変形および応用が可能である。例えば、上述した実施の形態では、緩衝材１０は、２つの四角筒の側面を当接させて構成されていたが、図１０に示すように、緩衝材１００は、１つの四角筒で構成されていてもよい。

上述した実施の形態では、切り欠き４５は、頂角が６０°であったが、これに限定されるものではない。切り欠き４５は頂角を有していればよく、頂角は６０°〜１２０°であってもよい。切り欠きが頂角を有していれば、切り欠きの頂角を挟む両辺は、直線でなくても構わない。その場合、頂角は、頂点における両辺の接線のなす角度である。本発明では、切り欠きの両辺が曲線、例えば円弧の場合も、楔状の範疇に含むものとする。

また、上述した実施の形態では、最大変位量に収容物が破損しないように予め設定された所定の係数を加えたが、これに限定されるものではなく、最大変位量に所定の係数を乗じてもよい。

尚、上述した実施の形態では、緩衝材１０の第１の上面２１及び第２の上面２２を収容物８０と当接する面としたが、これに限定されるものではなく、下面３０を収容物８０と当接する面としてもよい。

１０ 緩衝材
１０’ 段ボールシート
２１ 第１の上面
２２ 第２の上面
３０ 下面
４１ 第１の側面
４２ 第２の側面
４３ 第３の側面
４４ 第４の側面
４５ 切り欠き
４６ 折り目
７０ 外箱
８０ 収容物
１００ 緩衝材

Claims (7)

1. 外箱と収容物との間に配設される四角筒の段ボール製緩衝材であって、
   収容物が力を加える方向に沿った面の両端部には楔状の切り欠き部が形成されている、
   ことを特徴とする段ボール製緩衝材。
2. 前記収容物と当接する第１の面と、前記外箱と当接し前記第１の面と対向する第２の面と、前記切り欠き部が形成され前記第１の面と前記第２の面とを接続する側面と、を備え、
   前記側面は、前記側面の、前記第１の面と前記側面の交わる線に平行な方向の長さのうち最も短い長さが前記側面が座屈を開始する加速度と第１の比例関係を有し、かつ、前記側面が座屈を開始する加速度が予め求められた前記収容物が破損する加速度より小さく形成され、
   前記最も短い長さは、前記第１の比例関係に基づいて、前記収容物が破損する加速度に対応する長さより短い第１の長さとされていることを特徴とする請求項１に記載の段ボール製緩衝材。
3. 前記側面は、さらに、前記最も短い長さが前記側面が座屈して前記第１の面が前記第２の面に最も近づいたときの第１の面の最大変位量と第２の比例関係を有するように形成され、
   前記第１の面から前記第２の面までの長さは、前記第２の比例関係に基づいて、前記第１の長さに対応する前記最大変位量より長い第２の長さとされていることを特徴とする請求項２に記載の段ボール製緩衝材。
4. 前記切り欠き部の頂部同士を結ぶ直線は、前記第１の面及び前記第２の面と平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の段ボール製緩衝材。
5. 前記切り欠き部は、二等辺三角形であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の段ボール製緩衝材。
6. 前記切り欠き部の頂角は６０°〜１２０°であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の段ボール製緩衝材。
7. 外箱と収容物との間に配設され、前記収容物と当接する第１の面と、前記外箱と当接し前記第１の面と対向する第２の面と、両端部に楔状の切り欠き部が形成されている前記第１の面と前記第２の面とを接続する側面とを備える四角筒の段ボール製緩衝材の製造方法であって、
   前記側面を、その面が座屈を開始する加速度が予め求められた前記収容物が破損する加速度より小さく、かつ、前記側面の、前記第１の面と前記側面の交わる線に平行な方向の長さのうち最も短い長さが前記座屈を開始する加速度と第１の比例関係を有し、かつ、前記最も短い長さが前記側面が座屈して前記第１の面が前記第２の面に最も近づいたときの第１の面の最大変位量と第２の比例関係を有するように形成する工程と、
   前記最も短い長さを、前記第１の比例関係に基づいて、前記収容物が破損する加速度に対応する長さより短い第１の長さとする工程と、
   前記第１の面から前記第２の面までの長さを、前記第２の比例関係に基づいて、前記第１の長さに対応する前記最大変位量より長い第２の長さとする工程と、
   を有する段ボール製緩衝材の製造方法。

Images