特許第5919056号(P5919056)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5919056
(24)【登録日】2016年4月15日
(45)【発行日】2016年5月18日
(54)【発明の名称】段ボール製緩衝材及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   B65D 81/107 20060101AFI20160428BHJP
【FI】
   B65D81/04
【請求項の数】7
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2012-67950(P2012-67950)
(22)【出願日】2012年3月23日
(65)【公開番号】特開2013-199291(P2013-199291A)
(43)【公開日】2013年10月3日
【審査請求日】2014年10月15日
(73)【特許権者】
【識別番号】595071405
【氏名又は名称】三菱電機ロジスティクス株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390014960
【氏名又は名称】シスメックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100131152
【弁理士】
【氏名又は名称】八島 耕司
(74)【代理人】
【識別番号】100165319
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 哲也
(72)【発明者】
【氏名】小林 武
(72)【発明者】
【氏名】荒川 浩司
(72)【発明者】
【氏名】金澤 純也
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 文也
【審査官】 結城 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−137665(JP,A)
【文献】 特開2005−153567(JP,A)
【文献】 実開昭51−066076(JP,U)
【文献】 特開2002−012270(JP,A)
【文献】 特開平08−164978(JP,A)
【文献】 実開昭57−067987(JP,U)
【文献】 特開2013−180789(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B65D 81/107
B65D 81/02
B65D 81/113
B65D 5/04
B65D 5/50
B65D 25/26
B65D 25/10
B65D 85/68
B65D 77/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記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
前記切り欠き部の頂部同士を結ぶ直線は、前記側面の切り欠き部が形成されていない辺に対して平行である、
ことを特徴とする段ボール製緩衝材。
【請求項2】
前記切り欠き部の頂部同士を結ぶ前記直線の長さLは、予め求められた前記収容物が破損する破損加速度より小さい、前記側面が座屈を開始する座屈開始加速度Gと、下記式(1)を満たす第1の比例関係にあ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。
G=a1×L+b1・・・(1)
【請求項3】
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の面を備えており、
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ΔHは、前記直線の長さLと、下記式(2)を満たす第2の比例関係にあ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。
ΔH=a2×L+b2・・・(2)
【請求項4】
前記切り欠き部の頂部同士を結ぶ前記直線は、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に記載の段ボール製緩衝材。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、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、
前記側面の両端部に楔状の切り欠き部を形成する工程を含み、
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の面と平行であり、
前記切り欠き部の頂部同士を結ぶ前記直線の長さLは、予め求められた前記収容物が破損する破損加速度より小さい、前記側面が座屈を開始する座屈開始加速度Gと、下記式(3)を満たす第1の比例関係にあり、
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ΔHは、前記直線の長さLと、下記式(4)を満たす第2の比例関係にある、ことを特徴とする段ボール製緩衝材の製造方法。
G=a1×L+b1・・・(3)
ΔH=a2×L+b2・・・(4)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、段ボール製緩衝材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−137665号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【0006】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、収容物に加わる荷重を抑制する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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、切り欠き部の頂部同士を結ぶ直線は、側面の切り欠き部が形成されていない辺に対して平行である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、輸送中の想定最大荷重に基づいて、切り欠き部の頂部の大きさを調整することにより、収容物に加わる荷重を調整することができる。結果として、収容物に加わる荷重を抑制する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。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】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。
図2】(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。
図3】本発明の実施の形態に係る緩衝材の展開図である。
図4】本発明の実施の形態に係る緩衝材の側面図である。
図5】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。
図6】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。
図7】(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。
図8】(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。
図9】(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。
図10】本発明の他の実施の形態に係る緩衝材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
(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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
緩衝材10は、以上の構成を有するように製造されている。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【実施例】
【0032】
[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。
【0033】
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。
【0034】
(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。
【0035】
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。
【0036】
[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。
【0037】
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。
【0038】
(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。
【0039】
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。
【0040】
[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。
【0041】
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。
【0042】
(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。
【0043】
図9(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。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と最大変位量は、概ね比例した。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【符号の説明】
【0055】
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
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10