(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を形成させ、ついでこの溶融状態の線条にカール又はループを形成させ、隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなカール又はループからなる大きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション構造体の少なくとも一部を、水和水硬性の結合材を含み発泡硬化された充填材中に埋設し、前記充填材が前記クッション構造体の前記空隙内に侵入した状態で固化した衝撃緩衝材。
【請求項２】
前記クッション構造体の嵩比重が0.003〜0.3g/cm3である請求項１記載の衝撃緩衝材。
【請求項３】
前記クッション構造体の線径が0.1 〜3mm である請求項１又は２記載の衝撃緩衝材。
【請求項４】
前記衝撃緩衝材の比重が0.2 〜1.3である請求項１〜３いづれか１項記載の衝撃緩衝材。
【請求項５】
嵩比重又は線径の異なる数種のクッション構造体の組合せから成る請求項１記載の衝撃緩衝材。
【請求項６】
前記クッション構造体は、所定の厚みに形成された複数のクッション構造体を厚み方向に平行に重畳して形成されてなる請求項１〜５のいづれか１項記載の衝撃緩衝材。
【請求項７】
前記クッション構造体は、所定の厚みに形成されたクッション構造体を一端より巻き取って所定の太さに形成されてなる請求項１〜５のいづれか１項記載の衝撃緩衝材。
【請求項８】
前記衝撃緩衝材をプラスチック容器に収納して成る請求項１〜５いづれか１項記載の衝撃緩衝材。
【請求項９】
熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を形成し、ついでこの溶融状態の線条にカール又はループを形成させ、隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなカール又はループからなる大きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション構造体を型内に配置し、水和水硬性の結合材を含む発泡性の充填材を前記型内に注入し、前記クッション構造体の前記空隙内に侵入させた後養生してなることを特徴とする衝撃緩衝材の製造方法。
【請求項１０】
前記型は、それ自体衝撃緩衝材の外側面又は外壁を成すプラスチック容器である請求項９記載の衝撃緩衝材の製造方法。
【請求項１１】
隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなカール又はループからなる大きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション構造体の前記空隙を充填して、前記クッション構造体と共に衝撃緩衝材を構成する充填材であって、
前記充填材は、水和水硬性の結合材4.0〜33.3wt％、炭酸カルシウム2.7〜46.7wt％、骨材2.7〜53.3wt％、水13.3〜53.3wt％、発泡剤0.1〜0.4wt％、発泡剤の希釈水1.3〜9.6wt％を混練して形成されて成ることを特徴とする衝撃緩衝材用の充填材。
【請求項１２】
前記充填材は、乾燥、硬化後の破壊荷重が１０kg・f/cm2以下である請求項１１記載の衝撃緩衝材用の充填材。
【請求項１３】
前記水和水硬性の結合材が、石灰ばん土類、石灰けい酸類を化合成分に含むことを特徴とする請求項１１又は１２記載の衝撃緩衝材用の充填材。
【請求項１４】
前記結合材は、石灰ばん土類として3CaOAl2O3、石灰けい酸類として3CaOSiO2及び2CaOSiO2を含み、それぞれの化合割合が15〜18％の3CaOAl2O3、55〜60％の3CaOSiO2、10〜20％の2CaOSiO2 である請求項１３記載の衝撃緩衝材用の充填材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃緩衝材及びその製造方法に関し、より詳しくは、熱可塑性樹脂又はゴムとエンジニアリングプラスチックの両方の特性を有する高分子材料から成るポリエステル系、ナイロン系、ウレタン系、オレフィン系のエラストマー、例えばポリエステル系熱可塑性エラストマーを溶融押し出して連続線条を形成し、ついでこの溶融状態の線条にカール又はループを形成させ、例えば隣接する線条相互を絡合又は接触絡合させたランダムなループからなる好ましくは大きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション構造体で、圧縮変形により生じる梁屈曲部の塑性変形を抑えることができ、応力が解除されると梁のゴム弾性の回復力で構造全体が直ちに回復する大きいヘタリ特性を保持するクッション材料を発泡固化した充填材中に埋設した衝撃緩衝材およびその製造方法、並びに前記衝撃緩衝材に使用するに適した充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衝撃緩衝材として、例えば、従来からいわゆるクッションドラムとして提供されているものがあり、高速道路上の分岐点におけるバリヤーなどの施設に車両が衝突した際の衝撃を緩和吸収し、人身、施設双方の被害を小さくする目的で用いられており、100 〜400リッターの水袋を収納したドラム本体から成るものである。
【０００３】
また、高速道路等に設置されている衝撃吸収装置として、鋼製の蛇腹式衝撃吸収防護柵がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ドライバーの安全基準を定めた米国運輸省の「ドライバーの安全を確保する安全基準」によれば、衝突時の車輌が受ける重力加速度（前後方向の床Ｇ）が２０Ｇ以下の場合、乗員被害を生命に危険のないレベル（但し、３週間以上の入院加療を要し重い後遺症を残す）に止めることができ、また、１５Ｇ以下の場合、後遺症が残らないレベルの乗員被害（但し、入院加療を必要とする）とすることができ、さらに、１２Ｇ以下の場合には専門医の手当を必要とするが、かならずしも入院を必要としないレベルに止めることができるとされている。
【０００５】
これに対して、前述のクッションドラムにおいても、900×900×900mm、重量18kg、水袋400リットルのドラムが前記用途において衝突により65km/hの1.5tの自動車を衝突時45.7km/hに減速できる。
【０００６】
しかし、前述のクッションドラムは衝撃エネルギーを受けると変形、破裂し完全に飛散してしまうので、走行中の自動車等がこの衝撃緩衝材に衝突した場合完全に衝撃を吸収することができず、その背後にあるバリアー等に衝突することを避けられない。
【０００７】
また、前述のクッションドラムにあっては、前述したように水袋を収納したドラム本体より成るものであり、衝撃緩衝材自体を所望の形状に成形して例えば道路標識の基部を形成したり、カーブに形成された壁面を形成し、又は分岐点における分離体等を構築することはできない。
【０００８】
なお、前述のようなクッションドラムにおいて、水に代えて他の物質を充填することも考えられるが、このような衝撃緩衝材は道路上等の屋外に設置するものであることから、衝撃緩衝材自体が風や振動、又は人によるいたずら等によって移動しない重量を有すると共に、温度変化に対する耐久性や、燃焼し難い性質であること、紫外線による劣化を防止するための紫外線遮断性を有すること、および所定の耐久性を有しメンテナンスが不要であること等が要求されると共に、衝撃緩衝材自体が衝撃を吸収し得る所定の強度であることが要求される。
【０００９】
しかし、前述のクッションドラム本体内に例えば既知のコンクリート等を充填する場合には、重量や難燃性、耐久性等の条件は充足されるものの、充填されたコンクリートの強度が高く衝突時の重力加速度を前述した生命に危険のない２０Ｇ以下となし得ない。
【００１０】
一方、前述の鋼製の蛇腹式衝撃吸収防護柵にあっては、１．３ｔ、時速８０kmで衝突した車輛の衝撃を吸収し得るよう設計されているが、最も事故の多い排気量２０００cc以上の車輌が車重１．８ｔ前後であることを考えれば、これらの車輛の衝突に対して対応し得るものではない。また、蛇腹式衝撃吸収防護柵は、設置工事に多大な費用、時間、労力を必要とする。
【００１１】
そこで、本発明は上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、衝撃の吸収性能が高く、特に衝突物が車輌である場合、衝突した車輌が受ける重力加速度（前後方向の床Ｇ）を２０Ｇ以下、好ましくは１５Ｇ以下、より好ましくは１２Ｇ以下とすることができると共に、衝突物が衝突した際に衝撃緩衝材を構成する充填材が衝撃を吸収し、衝撃緩衝材として優れた性質を有し、さらに、保護物体に応じた任意の耐衝撃性を容易に得ることができると共に、用途に応じた形状ないし製造も容易である衝撃緩衝材及びその製造方法、並びに、前記衝撃緩衝材用の充填材を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の別の目的は、必要な重量、難燃性、耐候性、耐久性等の条件を備えつつ、所定以上の衝撃を受けた際に好適に破壊されて衝撃を吸収し得る破壊弱さを備えた衝撃緩衝材用の充填材を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するもので、本発明の衝撃緩衝材は、熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を形成させ、ついでこの溶融状態の線条にループを形成させ、隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなカール状、ループ状などからなる大きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション構造体( 以下、単に「クッション構造体」という。) の有する高いクッション性、耐ヘタリ性を利用し、例えば一定の厚みを有するクッション構造体を、厚み方向に平行に重畳し、または一辺を中心として巻き取って所定の太さに形成してクッション材とするなどした、前記クッション構造体を、例えば衝撃面に一部を露出させるなどして、水和水硬性の結合材を含み発泡硬化された充填材中に埋設し、前記充填材が前記クッション構造体の前記空隙内に侵入した状態で固化したものである。
【００１４】
前記クッション構造体の嵩比重が0.003 〜0.3g/cm3であることが好ましく、上記数値以下では衝撃吸収効果が薄く、以上では水及び発泡剤と混合された結合材ーのクッション構造体中への侵入量が不足し、耐衝撃性に欠ける。
【００１５】
また、前記クッション構造体の線径は、熱可塑性樹脂の種類及び嵩密度にもよるが、0.1mm〜3mmが好ましく、また、かようにして構成される前記衝撃緩衝材の比重は、衝撃吸収性の面で0.2〜1.3が好ましい。前記クッション構造体は、嵩比重又は線径の異なる数種のクッション構造体を厚み方向で重畳して構成することができる。
【００１６】
また、本発明の衝撃緩衝材の製造方法は、熱可塑性樹脂を溶融押し出して連続線条を形成し、ついでこの溶融状態の線条にカール又はループを形成させ、隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなカール又はループからなる大きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション構造体を型内に配置し、水及び発泡剤と共に混練した水和水硬作用を有する結合材を前記型内に注入し、前記クッション構造体の前記空隙内に侵入させた後養生してなることを特徴とする。前記型は、それ自体衝撃緩衝材の外側面又は外壁を成すプラスチックフィルム又はシートよりなる容器、その他プラスチック成型容器を利用することができる。
【００１７】
前記衝撃吸収材の強度を考える場合、衝撃緩衝材を車輌等の衝突物の剛性より弱くし、衝突エネルギーをすべて衝撃緩衝材に吸収させることも考えられるが、この場合衝撃緩衝材を長大なものとする必要があり、また、車輌等の衝突物の剛性より強くし、衝突物の剛性を超えた衝撃を受けた段階で衝撃を吸収する方法も考えられるが、この場合には衝突した車輌が受ける重力加速度（前後方向の床Ｇ）が３０Ｇ程度となり生命に危険のないレベルに乗員の被害を止めることができないことから、本発明の衝撃緩衝材は、衝撃緩衝材の剛性を車の剛性と同調させ、車と一体となって衝撃エネルギーを吸収させる強度であることが望ましい。
【００１８】
このような衝撃緩衝材の強度を実現するための本発明の衝撃緩衝材用の充填材は、水和水硬性の結合材4.0〜33.3wt％、炭酸カルシウム（石粉）2.7〜46.7wt％、骨材（砂）2.7〜53.3wt％、水13.3〜53.3wt％、発泡剤（希釈水含む）1.4〜10.0wt％を混練して形成する。
【００１９】
また、前記充填材は、乾燥、硬化後の破壊荷重が10kg・f/cm2以下、好ましくは4kg・f/cm2以下であり、より好ましくは2kg・f/cm2以下である。
【００２０】
さらに、前記充填材に含まれる前記水和水硬性の結合材は、石灰ばん土類、石灰けい酸類を化合成分に含み、石灰けい酸類として3CaOAl2O3、石灰けい酸類として3CaOSiO2及び2CaOSiO2を、それぞれの１５〜１８％の3CaOAl2O3 、５５〜６０％の 3CaOSiO2、１０〜２０％の 2CaOSiO2 化合割合で含むものとすることもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の衝撃緩衝材は、カールまたはループから成る大きな空隙を備える３次元スプリング構造としたクッション構造体と、このクッション構造体の少なくとも一部を埋設する充填材より成る。
【００２２】
〔クッション構造体〕
使用できる熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、アクリルなどのほか、ポリ塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエステルエラストマーがあり、特にペットボトルの回収により得られたポリエステルモノフィラメントの圧縮成形により得られたクッション構造体を用いて衝撃緩衝材とする。
【００２３】
上記樹脂を溶融押し出して連続線条を形成し、ついで溶融状態の直径約0.1 〜3mm程度の線条にループを形成させ、連続線条とした隣接する線条相互を絡合あるいは少なくとも部分的に接触絡合させたランダムなループからなる３次元クッション構造体を準備する。このクッション構造体は、圧縮成形などで予め所定の形状に成形されているものでも良い。あるいは、綿状凝集しているポリエステル単繊維のクッション構造体を一旦解綿し、任意形状としたものでも良い。
【００２４】
ここでは、熱可塑性エラストマーとしてポリエステル系熱可塑性エラストマーを溶融押し出して連続線条を形成し、ついで溶融状態の直径約3mm 程度の線条にループを形成させ、隣接する線条相互を接触絡合させたランダムなループからなる３次元スプリング構造としたW:D:H 30×30×10mm、嵩密度0.08g/cm3 のクッション構造体を準備する。
【００２５】
このクッション構造体は、例えば、特許第2548477 号に開示されるように、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維クッション構造体をマトリックスとし、密度が0.005 〜0.310g/cm3、厚さが5mm 以上であるクッション構造体において、該短繊維クッション構造体中には、短繊維を構成するポリエステルポリマーの融点より40℃以上低い融点を有する熱可塑性エラストマーと、非弾性ポリエステルとからなり、前者が少なくとも繊維表面に露出した弾性複合繊維が分散・混入され、その際、該クッション構造体中には、(A) 該弾性複合繊維同士が交叉した状態で互いに熱融着により形成されたアメーバー状全方位的可携性熱固着点、および(B) 該弾性複合繊維と該非弾性ポリエステル系短繊維とが交叉した状態で熱融着により形成された準全方位的可撓性熱固着点とが散在し、かつ隣り合う可撓性熱固着点の間((A)−(A) 間、(A)−(B) 間および(B)−(B) 間) に存在する複合繊維群にあって、一部の複合繊維には長手方向に沿って少なくとも１個の紡錘状の節部が存在するクッション構造体から成る。このクッション構造体を前述W:D:H 30×30×10mm等所望断面形状に切断し、３枚重ねW:D:H 30×30×30mmとしてW:D:H   35×35×35mmの型もしくは前記容積の型を兼用するプラスチックフィルム、シートあるいは金属製容器内にそれぞれ型内壁に対して5 mmの間隔をおいて配置する。
【００２６】
〔充填材〕
つぎに、前記型内に水和水硬性の結合材を含む発泡性の充填材を注入する。この水和水硬作用を有する結合材とは、例えば石灰ばん土類、石灰けい酸類のように水で練り合わすとその水の一部がこれと化学的に結合する性質（水和性）を有すると共に、水との結合により硬化する性質（水硬性）を有する結合材であり、本実施形態にあっては化合成分中に石灰けい酸類と石灰ばん土類を含む結合材を使用している。一例として、石灰ばん土類として１５〜１８％の 3CaOAl2O3 、石灰けい酸類として５５〜６０％の 3CaOSiO2、１０〜２０％の 2CaOSiO2 より成る結合材を使用している。
【００２７】
前記化合成分中、石灰ばん土類（3CaOAl2O3）は水和作用がもっとも早く、早期（約１週間以内）の強さを発生し、次いで 3CaOSiO2の水和作用が早く、１週間後から４〜１３週の強さ、そして 2CaOSiO2が最も水和作用が遅く、１ケ月以降の長期の強さ発生の主因となるものであることから、充填材の固化を早めて生産性の向上を図ると共に、長期的に強度の増加をが現れることを防止して衝撃緩衝材としての性能の低下を防止し得る充填材を得るためには、2CaOSiO2の化合量を比較的少なくする。
【００２８】
また、前記結合材は、石灰質原料及び粘土質原料を所定の割合で混合後・焼成して塊状となったものを破砕して形成することもでき、速硬性成分であるカルシウムアルミネードを11CaO7Al2O3CaF2として、前記焼成された塊中でアリット（アルミン酸三カルシウム：3CaOAl2O3）と共存させ、これにII型無水せっこうと少量の添加物を混合して速硬性を発揮させることもできる。
【００２９】
前述の充填材は、結合材を水及び発泡剤と共に混練して発泡させることで、所望の脆性を備えた充填材とすることもできるが、より好ましくは、骨材（砂）及び炭酸カルシウム（石粉）を結合材よりも多量に混入し結合力を弱め、衝撃を受けたとき容易に破壊される脆弱さに形成する。
【００３０】
前記結合材に混合される発泡剤は、主成分を硫酸エステル塩系アニオン海面活性剤となす化学混和剤0.1 〜0.4wt%に水〔13.3-(0.1〜0.4)〕〜〔53.3-(0.1〜0.4)〕wt% を混合又は混合攪拌したものをプランジャーで加圧し、且つ、好ましくは圧縮空気によりノズルへ圧送して例えば粒径9μ〜10mmの泡沫状としたものを用いる。
【００３１】
前記化学混和剤と混合する水は、前記〔13.3-(0.1 〜0.4)〕wt% 以下でも発泡率が良く、製品の破壊強度が得られ、衝撃吸収に勝る。〔53.3-(0.1 〜0.4)〕wt%以上でも製品の強度に対応することができる。
【００３２】
なお、上記発泡剤としては、前述の界面活性剤、または動物性蛋白質に界面活性剤を添加したものの他、動物性蛋白質のみからなる発泡剤を使用することもできる。
【００３３】
以上の通りである充填材の原料は、既知のミキサーにて混練、混合されて前記型内に注入される。この混練は、充填材が結合材を水と発泡剤と共に混練したものであるときには、まず結合材及び水をミキサー内に投入して撹拌すると共に、この混合体４０〜９０wt％に前記発泡剤を噴射して混練し、前記型内に注入する。また、砂、炭酸カルシウム（石粉）を含む場合には、ミキサ内で混練された結合材、水、砂、炭酸カルシウム８０〜９８wt％に対して前述の発泡剤を噴射して混練し、型枠内に注入する。
【００３４】
充填剤の注入時、型に対して振動を加え、前記クッション構造体の空間へ均一な密度となるよう充填材を注入する。その後、２８日程養生し、乾燥、固化する。
【００３５】
なお、前記結合材中の化合成分の配合が調整されて、本実施形態の充填材は、１〜２日程度の短期間で乾燥、固化するものとしているが、前述の成分中の２CaOSiO2 等が強さを発生するに比較的長期間を要することから、特に後述の衝撃緩衝材のテストピースにあっては、２８日間乾燥・固化させた後、衝撃緩衝材として試験に供している。
【００３６】
なお、本発明の衝撃緩衝材にあっては、水と混練された結合材に発泡剤を添加して形成された充填材を使用しても好適な衝撃緩衝性能を発揮するものであるが、衝撃緩衝時に粒子状に崩れて飛散して好適に衝撃を吸収し得る充填剤とするためには、より好ましくは水、結合材、発泡剤に加え、骨材として多量の砂、炭酸カルシウム（石粉）を添加している。
【００３７】
なお、前記充填材の配合は、一例として結合材4.0〜33.3wt％、炭酸カルシウム（石粉）2.7〜46.7wt％、骨材2.7〜53.3wt％、水13.3〜53.3wt％、発泡剤0.1〜0.4wt％、発泡剤の希釈水1.3〜9.6wt％である。
【００３８】
本実施形態において使用する炭酸カルシウム（石粉）は、その組成をCaO：53.94％、SiO2：1.88％、MgO：0.51％、Al2O3＋Fe2O3：0.09％、lg.loss：42.85％となし、比表面積：5,000（cm2/g）、比重（密度）：2.70、粒度分布300μm〜3μm、平均粒径9.8μmの白色粉体であり、この炭酸カルシウムを前記充填材中に添加することで、水和水硬性の結合材の粉体量の一部として置き換えることができる。
【００３９】
この炭酸カルシウムは、充填材の強度向上には寄与しないことから、前述のように結合材に置き換えて炭酸カルシウムを添加することにより、本発明の充填材を所定の脆性とすることができるとともに、この炭酸カルシウムは比表面積が大きく、形成された充填材の材料分離抵抗性が向上するために、脆く形成された本発明の充填材の保形性の向上に寄与する。
【００４０】
実施例
【００４１】
【表１】
0003992885.tif 000002
【００４２】
【表２】
0003992885.tif 000003
【００４３】
【表３】
0003992885.tif 000004
【００４４】
【表４】
0003992885.tif 000005
【００４５】
比較例１
300mm×300mm×280mmの型枠にクッション構造体なしでA,B,Cの充填材を流し込んだ。
【００４６】
比較例２
東洋紡のポリエステルエラストマー  P-280Bを用いてφ1mm の中空の糸を押し出し、（非延伸）３０cm×３０cmで、29本づつ直角に編んだものを９４枚重ね型枠の中に配置した。クッション構造体の重さは実施例１のブレスエアーの重さと同じ。
【００４７】
重量割合  充填材  11.46kg   P-280B  1.14kg
比較例３
比較例２の糸を長さ5mm以下、平均長3mmに粉砕し、充填材のミキシング時に混合した。
【００４８】
充填材11.56kg,  糸の重さは1.14kg
試験例１
上記実施例及び比較例について以下の試験を行った。
【００４９】
緩衝材落錘試験
１．試験方法
底辺直径400mm 長さ370mm,重量300kg の砲弾形重錘を高さ4ｍから自然落下させ、各緩衝材に衝突させる。
【００５０】
実施例１から比較例３までの試験片に上記落下実験させた後、
底面まで破壊しているか否か確認
試験片を逆さまにして、振動させくだけた充填材片を収集し
φ５以下（４メッシュパス）した粉を集めて測定し、粉砕した充填材の重量％を測定した。
【００５１】
【表５】
0003992885.tif 000006
【００５２】
【表６】
0003992885.tif 000007
【００５３】
【表７】
0003992885.tif 000008
【００５４】
【表８】
0003992885.tif 000009
【００５５】
【表９】
0003992885.tif 000010
【００５６】
【表１０】
0003992885.tif 000011
【００５７】
充填材Ｙは底づきこそはないが、底にクラックが発生するものがあり、ここが限界と思われる。  クッション構造体なしと短繊維のものは耐衝撃性に劣る。比較例２も底づきがあり、クッション構造体が立体をなす方が有効であることが判明した。
【００５８】
【表１１】
0003992885.tif 000012
【００５９】
【表１２】
0003992885.tif 000013
【００６０】
比較例１を見ると錘は下まで達していても、充填材はあまり粉になっていない。クッション構造体により衝撃力を分散して、全体が破壊しエネルギーを吸収している。比較例２はクッション構造ではなく、充填材をだき込んでいないため、衝撃力を分散しきれない。
【００６１】
さらに、以下の実験を行った。
【００６２】
目的、種類、太さの違う樹脂の一点に衝撃を受けた際のエネルギーの伝達の模様を観察した。
【００６３】
試験方法    30cm×30cmの大きさに縦、横２９本づつ編んでゆきそれが芯になるよう厚さ5mmの充填材Ａを流し込んで試験片をつくる。
【００６４】
φ16.5mm,18.4gの鉄球を落とす。
【００６５】
評価方法
１  鉄球が突き抜けるかどうか
２  充填材の破壊の面積（直径で示す）
実験１  下記の樹脂を用いてφ0.5mmの糸を用いた
ＰＶＣ；信越ポリマー（株）シンエツ塩ビコンパウンド電線  EW-702B
ＰＥ；  三井石油化学工業（株）ウルトデックス  4030
ＰＰ；  グランドポリマ−（株）グランドポリプロ J101
ナイロン；東レ（株）アミラン東レナイロン樹脂 CM1021TM
ポリエステルエラストマー；  東洋紡績（株）  P-208B
ポリエステル；三菱レーヨン（株）ダイヤナイト KR-461S
実験２  ポリエステルエラストマー  東洋紡績（株）  P-208B
線径  φ3, φ1,φ0.5, φ0.1, φ0.05
実験３    クッション構造体なし  φ0.05
実験４  実験２のφ0.1mm線径を編んだものを2mm間隔にクッション構造体を配置。
【００６６】
【表１３】
0003992885.tif 000014
【００６７】
ＰＶＣとポリエステルエラストマーのものが300kgの錘の試験でつき抜けなしなので他の樹脂も十分だと考えられる。
【００６８】
線径はφ3〜φ0.1ではつき抜けがない。
【００６９】
嵩比重は0.003以上で耐衝撃効果がみられた。嵩比重の上限は実施例２の塩ビマットの0.3となる。これ以上は充分なコンクリートの混入ができない。
【００７０】
全体の大きさとクッション材の大きさとの比較については、試験結果からみると、クッション構造体なしでは、大きな固まりで砕け散るが、衝撃緩衝材外側面と内部のクッション材外側面間の距離は５cm以内が好ましいことが判明した。
【００７１】
さらに、次の実施例について検討した。
実施例４
ポリプロピレン繊条をカールさせたまま、積み重ね、繊条相互の接点を溶着成形して一体化したものをクッション構造体とした。
【００７２】
新光ナイロン（株）ヘチマロン（土木用暗渠集排水材）マット型  35BF使用
300×60×300mmを４枚厚み方向で重ね型内に配置した。
【００７３】
Ａ，Ｂ，Ｃの条件のコンクリート中に埋設固化した。
【００７４】
【表１４】
0003992885.tif 000015
【００７５】
【表１５】
0003992885.tif 000016
【００７６】
全体の大きさとクッション材の大きさとの比較について、試験結果からみると、クッション構造体無しでは、エネルギーを分散できず大きな塊で砕け散ることになる。
【００７７】
実施例５
ブレスエアー  東洋紡績（株）
３００mm×３００mm×８０mmブレスエアー3 枚
衝撃面の対向底面４０mmを充填材のみとし、被衝撃面５０mmにクッション構造体を露出した。
【００７８】
Ａ，Ｂ，Ｃの条件の充填材中に埋設固化した
【００７９】
【表１６】
0003992885.tif 000017
【００８０】
【表１７】
0003992885.tif 000018
【００８１】
衝撃側に必要以上の損傷を与えることなく、衝撃吸収効果は、十分であり、用途に応じて有効であることが判った。
【００８２】
充填材の製造実施例
次に、本発明の衝撃緩衝材に使用する充填材の製造実施例を表１８に示す。
【００８３】
前述の表１に示す実施例にあっては、充填材は結合材に水、発泡剤を加えたのみの構成であつたが、本実施例にあっては骨材として結合材の２．５倍の砂と、結合材の１．５倍の炭酸カルシウム（石粉）を含み、結合材の強度を低下させるとともに、炭酸カルシウムの添加により、前述のように結合材の材料分離抵抗性を向上させて、硬化後の充填材の保形性が向上されている。
【００８４】
【表１８】
0003992885.tif 000019
【００８５】
表１８に示す配合により得られる充填材は、質量が60〜120kg/m3と、例えば一般の建築物等の構造体に使用されるコンクリートの200〜400kg/m3という質量に比較して軽量である。この充填材は空気量を40％以上含み、また、それぞれの破壊強度は2kgf/cm2、4kgf/cm2と、比較的弱い圧力で破壊される。また、破壊強度を超える衝撃を受けると、砂等の骨材間の結合が破壊され、充填材は骨材の周りに結合材及び炭酸カルシウムが付着した粒子状に崩れ得る状態となっている。
【００８６】
なお、前述のフロー値（150以上）は、クッション構造体に形成された空隙内に隙間なく充填するために必要な値である。
【００８７】
衝突試験
次に、前記表１８に示す配合にて製造された充填材を用いた衝撃緩衝材に対して、ムービングバリアによる衝突試験を行った。この衝突試験の方法を図１に示す。
【００８８】
図１に示すように、本衝突試験においては、側壁に衝撃緩衝材の背面を接して配置し、この衝撃緩衝材に対して車幅１．６５ｍのムービングバリアに１．８ｔのウエイトを載置して衝突試験を行った。なお、ムービングバリアに乗せるウエイトを１．８tとしたのは、事故率の高い、排気量２０００cc以上のクラスの乗用車の車輌重量が１．８t前後であり、この車輌重量の車輌が衝突した際の衝撃を緩衝し得るか否かをテストするためである。
【００８９】
各テストピースの配置と、ムービングバリアの衝突速度を表１９に示す。
【００９０】
なお、ムービングバリアとは、鋼構造で作られた車で、それ自体は衝突しても変形等が発生しない高剛性の衝突実験車輌である。
【００９１】
【表１９】
0003992885.tif 000020
【００９２】
上記表において、試料を示す記号中、数字の部分は使用した充填材の種類を示し、２は表１８中の２kg・f/cm2の配合、４は表１８中の４kg・f/cm2の配合であることを示す。
【００９３】
また、試料番号中の末尾のアルファベットは、使用したクッション構造体の種類を示し、各クッション構造体は下記の通りである。
【００９４】
クッション構造体Ａ（粗密度）
線径            φ1.0mm
重量               36kg
サイズ  厚さ1000×幅1000×高さ900mm
（＊厚さ：側壁と直交方向，幅：側壁と平行方向，以下同じ）
クッション構造体Ｂ（中間密度）
線径            φ1.0mm
重量               45kg
サイズ  厚さ1000×幅1000×高さ900mm
クッション構造体Ｃ（高密度）
線径            φ1.0mm
重量               63kg
サイズ  厚さ1000×幅1000×高さ900mm
クッション構造体Ｄ（超粗密度）
線径            φ1.0mm
重量               27kg
サイズ  厚さ1000＋300（半円弧状に膨出）×幅000×高さ900mm
尚、試験番号１３、１４のクッション構造体のみ300×1000×1000mmとした。
【００９５】
また、試験番号１０〜１４及び１６における衝撃緩衝材の配置は、図２に示す通りである。
【００９６】
以上の各番号の試験の結果、各試験におけるムービングバリアの最大加速度（Ｇ）を表２０に示す。
【００９７】
【表２０】
0003992885.tif 000021
【００９８】
以上の各試験において、本発明の衝撃緩衝材は、ムービングバリアの衝突により固形形状から粒体形状（砂状）に変化して、ムービングバリアの衝突の際の衝撃を好適に吸収している。
【００９９】
また、使用される充填材は、圧縮強度2kg・f/cm2のものが衝撃吸収性に優れ、クッション構造体は、2kg・f/cm2の充填材との組合せにおいては密度が粗になるに従って緩衝性能が向上し、また、4kg・f/cm2の充填材との組合せにあっては、クッション構造体の密度による著しい変化は見られなかった。
【０１００】
以上の結果から、本実施例においては2kg・f/cm2の充填材と、超粗密度のクッション構造体の組合せであって、その形状を図２（Ｆ）の形状とした試験番号１６の場合において、最も顕著な衝撃緩衝性能を発揮した。
【０１０１】
なお、ムービングバリアの時速を５０km/hとした衝突試験にあっては、ムービングバリアの最大加速度は、試験番号１６を除きいずれも２０Ｇを上回っているが、これは、ムービングバリアが衝突時の衝撃によっても変型しない剛性を備えるためであり、衝撃緩衝材による衝撃の緩衝と、車輛の変型による衝撃緩衝の相乗作用により２０Ｇ以下、好ましくは１５Ｇ以下、より好ましくは１２Ｇ以下の重力加速度とすることを目的とする本発明の衝撃緩衝材にあっては、実車による衝突の場合には衝突車輛もつぶれて衝撃が吸収されることから、試験番号７〜１０の衝撃緩衝材については、衝突車輛の時速が50km/hであつても衝突時の重力加速度を２０Ｇ以下とすることが可能であると考えられる。また、同様に実車による衝突試験では、試験番号１６の衝撃緩衝材は、衝突車輛の時速が50km/hであっても１５Ｇ以下に衝撃を緩衝し得るものと考える。
【０１０２】
なお、前記試験において、最も衝撃緩衝性に優れた試験番号１６により得られた時間−加速度曲線〔図３（Ａ）〕及び変位−荷重曲線〔図３（Ｂ）〕と、十分な衝撃緩衝性を発揮しなかった試験番号１２の試験の結果得られた時間−加速度曲線〔図４（Ａ）〕及び変位−荷重曲線〔図４（Ｂ）〕を比較のためそれぞれ示す。
【０１０３】
図４（Ａ）に示すように、十分な衝撃緩衝性を発揮し得なかった試験番号１２の時間−加速度曲線は右下がりに急激なカーブを描いており、衝突時の衝撃が約80msec程度の比較的短時間において吸収されていることが判る。これに対して、試験番号１６の時間−加速度曲線によれば、試験番号１２の場合に比較して緩やかなカーブを描いており、衝突時の衝撃が200msec以上の比較的長時間かけて吸収され、高い衝撃緩衝性を示している事が判る。
【０１０４】
また、試験番号１２の変位−荷重曲線〔図４（Ｂ）〕によれば、一旦240mm程度となった変位の数値が、最終的に120mm程度に戻っており、所謂「リバウンド」が生じた状態となっている。これに対して、試験番号１６の変位−荷重曲線〔図３（Ｂ）〕にあっては、このリバウンドが殆ど見られず、好適に衝撃が緩衝されていることが確認できる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上のように、本願発明によれば、極めて優れた衝撃緩衝性能を発揮すると共に、用途に応じた成形ないし製造も容易であり、各種の広範な用途に対応することができる衝撃緩衝材及び衝撃緩衝材用の充填材を提供することができた。
【０１０６】
特に、衝撃の吸収性能が高く、衝突物が車輌である場合衝突した車輌が受ける重力加速度（前後方向の床Ｇ）を２０Ｇ以下、好ましくは１５Ｇ以下、より好ましくは２０Ｇ以下とすることができ、死亡事故、重大に障害の残る深刻な事故の発生を可及的に防止し得る。
【０１０７】
また、このような衝撃緩衝材に使用する充填材として、必要な重量、難燃性、耐候性、耐久性等の条件を備えつつ、所定以上の衝撃を受けた際に好適に破壊されて衝撃を吸収し得る破壊弱さを備えた充填材を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】衝突試験の実施方法を示す説明図。
【図２】衝突試験における衝撃緩衝材の配置を示す説明図。
【図３】表１９中の試験番号１６の試験において得られた試験結果であり、（Ａ）は時間−加速度曲線、（Ｂ）は変位−荷重曲線。
【図４】表１９中の試験番号１２の試験において得られた試験結果であり、（Ａ）は時間−加速度曲線、（Ｂ）は変位−荷重曲線。
【図１】
0003992885.tif 000022
【図２】
0003992885.tif 000023
【図３】
0003992885.tif 000024
【図４】
0003992885.tif 000025