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緩衝材の選定 |
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一般にクッション材の性能データは、材料メーカーから入手することができます。しかしながら、この種のデータを作成しなければならない場合もあります。この場合、クッション材の衝撃吸収特性と振動伝達特性の両方を検証する必要があります。
そしてこの特性試験で得られたデータは、クッション材料のみに適用できるもので、実際に完成されたパッケージ品の応答とは、必ずしも一致しないという点に注意して下さい。さらに、試料のエリア、厚さ、負荷レートその他の要因も、実際のクッション材の性能に影響してきます。つまり、クッション材の特性データは、パッケージ・デザインの初期段階における特別かつ最適な推測を行うためには使用できますが、実際にはいくつかの点で調整が必要であるということを意味しています。 |
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| 衝 撃: |
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衝撃クッションカーブは、クッション材の静的負荷(static loading)を変化させ、このクッション材上に負荷を落下させたときに伝達される加速度を計測して作成されます。そして、このクッションカーブは、材料の材質、厚み、落下高さの組み合わせにごとに作成されます。
テスト手順は、基本的には特定の重さを持ったプラテンを設定した高さから、予め決定されているベアエリアと厚みを持ったクッション上に落下させ、プラテンが衝撃によって受ける加速度を加速度センサーを使って計測します。プラテンは特定の落下高さから５回落下し、最初の１回を除く残り４回のデータを平均し、この値をそれぞれのクッションカーブポイントとしてプロットしていきます。次に、プラテンに重量を追加して静的負荷を変化させ同じ試験を繰り返します。静的負荷に対する応答加速度としてクッションカーブが作成されます（FIGURE 10参照）。それぞれのカーブをプロットするには、最低でも５つの静的負荷を使用します。 |
これらのカーブが「適合させた」カーブである点に注意して下さい。これは、特定のクッションサンプル上でそれぞれの静的応力ポイントにおける落下データの平均から作成されているからです。通俗的なデータからカーブを作成するためある種の判断が加わり、材料メーカーによって異なる傾向を持つ場合があります。それぞれのデータには、ばらつきのあるサンプルの平均値が使用されていること、カーブフィッティングによる影響は無視できないということなどを考慮して使用する必要があります。
一般的に、ほとんどのクッションカーブは Figure 10のようにスマイルシェープになる傾向があります。低い静的負荷では、材料は比較的高い加速度を伝達します。このエリアでは衝撃が材料を変形させるための十分な力を持っていません。このためクッション材は、緩衝材としての働きをしません。静的負荷が増すにつれて伝達される加速度は下降する傾向にあります。この範囲では衝撃で材料を歪ませることができます。そして緩衝材としての働きをします。静的負荷が大きくなると、衝撃は材料を最大まで歪ませ、伝達加速度をカーブの右端に向かって上昇させます。 |
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| 振 動: |
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増幅／減衰カーブは、入力振動に対してクッション材が振動／減衰する振動数を決定します。ひとつの増幅／減衰カーブは、材料のタイプと厚みの組み合わせに対してそれぞれ作成されます。
テストはブロックの応答加速度をモニターし、希望する静的ストレスレベルに達するまでクッションサンプル上に錘りを置き負荷をかけていきます。クッションサンプルをテストブロックの下側に置いた状態で段ボール箱に入れ、振動試験機テーブルに取り付けます。共振点探知テストを行ない、クッション応答の伝達特性プロットを作成します。次に、静的ストレスを変えるためにテストブロックの錘りを交換します。この場合、クッションサンプルを新しいものに変えて、これらの試験を繰り返します。このプロセスは、希望する静的ストレスの範囲で行います。増幅／減衰カーブは、少なくとも５つの静的負荷で行います。
全ての伝達プロットが作成されると、Figure 11に示すようにデータは増幅／減衰カーブ上にプロットされます。増幅／減衰カーブは、静的負荷の関数としてプロットされ、材料の振動特性を示す一連の相関伝達関数プロットとなります。
一般に増幅／減衰カーブの形状は、静的負荷の増加に伴い下側方向に傾斜します。これはバネ-質量系の基本的特性によるものです。静的負荷が増加すると、与えられたクッションエリアでサポートされている重量の総量が増加します。クッション／バネ特性が変化しないため、システムの固有振動数は減少傾向を示します。 |
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