梱包材

梱包材は、輸送中の商品を保護するために使用されます。輸送中や積み下ろし時の振動や衝撃を緩衝材で抑制することで、製品の損傷リスクを軽減します。

緩衝材は通常、段ボール箱などの輸送用コンテナの中に設置されます。衝撃や振動を保護対象物に伝えるのではなく、圧縮や変形によって衝撃を吸収し、振動を減衰させるように設計されています。状況にもよりますが、梱包用緩衝材の厚さは50～75mm （2～3インチ）程度です。  

内部包装材は、緩衝材としての機能以外にも、箱の中の製品を固定して所定の位置に留めたり、隙間を埋めたりするなど、様々な用途に使用されます。

パッケージを設計する際、緩衝材の選択は、以下のような多くの要因によって左右されます（ただし、これらに限定されません）。

• 衝撃や振動から製品を効果的に保護します。
• 回復力（複数の衝撃に対して機能するかどうか）
• クリープ耐性– 静荷重下での変形を緩和する
• 材料費
• 労働コストと生産性
• ^{温度、 [ 1 ]}湿度、および気圧がクッション性に及ぼす影響
• クッション材の清潔さ（ほこり、虫など）
• 外部輸送コンテナのサイズへの影響
• 環境問題とリサイクル問題
• 製品の静電気に対する感度

緩い充填材

クッション材の中には流動性のあるものがあり、箱の中の商品の周りに緩く詰められています。箱を閉じてパックを締めます。これには発泡ポリスチレンフォーム片（発泡ピーナッツ）、デンプンベースのフォームで作られた同様のピース、一般的なポップコーンが含まれます。必要な緩衝材の量と伝達される衝撃レベルは、材料の種類によって異なります。^{[ 2 ]}

紙

紙は手作業または機械で丸めて緩衝材として使用できます。厚手の紙は古新聞よりも耐荷重性に優れています。クレープ状のセルロース綿も入手可能です。引越し業者は、荷物を箱に入れる前に、クラフト紙やエンボス加工されたパルプを何層にも重ねて包むことがよくあります。

段ボールパッド

段ボールの多層構造や切断・折り畳み構造は緩衝材として使用できます。^{[ 3 ] [ 4 ]}これらの構造は衝撃応力下で潰れて変形し、ある程度の緩衝効果を発揮するように設計されています。紙板複合ハニカム構造も緩衝材として使用されます。^{[ 5 ]}

発泡構造

緩衝材として使用されるポリマーフォームにはいくつかの種類があり、最も一般的なのは発泡ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタンです。これらは成形加工された形状、またはシート状にカットして接着してクッション構造にすることができます。^{[ 6 ]}波型（またはフィンガー型）フォームが使用されることもあります。^{[ 7 ]}生分解性フォームもいくつかあります。^{[ 8 ]}ポリウレタンフォームを使用するもう1つの方法は、発泡成形です。これらは箱を満たし、製品を完全に包み込んで固定します。また、エンジニアリング構造を形成するためにも使用されます。

成形パルプ

パルプは、緩衝材として、また包装内の製品を固定するのに適した形状に成形することができる。成形パルプは再生新聞紙から作られており、リサイクル可能である。

膨張した製品

プチプチは、空気の「気泡」が閉じ込められたプラスチックフィルムのシートで構成されています。これらのシートは、重ねたり、発送する物品を包んだりすることができます。また、様々な種類の空気注入式エアクッションも市販されています。なお、隙間を埋めるために使用される空気注入式枕は、緩衝材としては適していません。

他の

サスペンションクッション、バイオフォーム、熱成形エンドキャップ^{[ 9 ] [ 10 ]} 、粘弾性材料^{[ 11 ]} 、およびさまざまなタイプのショックマウントなど、他のいくつかのタイプのクッション材が利用可能です。

緩衝材の適切な性能は、その適切な設計と使用方法に依存します。多くの場合、訓練を受けた包装エンジニア、信頼できるベンダー、コンサルタント、または独立した研究所を利用するのが最善です。エンジニアは、保護すべき衝撃の深刻度（落下高さなど）を把握する必要があります。これは、既存の仕様、公表されている業界標準や出版物、現場調査などに基づいて判断できます。

梱包する製品に関する知識は非常に重要です。現場での経験から、過去に発生した損傷の種類がわかる場合があります。実験室での分析は、製品の脆弱性^{[ 12 ]}を定量化するのに役立ち、多くの場合、 g単位で報告されます。工学的判断も優れた出発点となります。製品をより頑丈にしたり、破損しにくくするために補強したりできる場合もあります。

特定の緩衝材が伝達する衝撃の量は、主に緩衝材の厚さ、落下高さ、および緩衝材の荷重支持面積（静的荷重）に依存します。緩衝材が機能するためには、衝撃を受けて変形する必要があります。製品が大きな荷重支持面積の上に置かれている場合、緩衝材は変形せず、衝撃を緩和しない可能性があります。荷重支持面積が小さすぎると、衝撃を受けた際に製品が底付きし、衝撃が緩和されない可能性があります。エンジニアは、緩衝材の最適な厚さと荷重支持面積を選択するために、「緩衝曲線」を使用します。 壊れやすい製品を保護するには、通常、2～3インチ（50～75mm）の緩衝材が必要です。

コンピュータシミュレーションや有限要素解析も利用されている。実験室での落下試験との相関関係もいくつか成功している。^{[ 13 ]}

クッションの設計では、クッションされた衝撃パルスの持続時間がクッションされた物の固有振動数に近いことによる衝撃増幅を防ぐよう注意が必要です。^{[ 14 ]}

振動保護（または振動遮断）のプロセスは、衝撃保護と同様の考慮事項を伴います。クッションはバネのように機能すると考えることができます。クッションの厚さ、荷重支持面積、および強制振動周波数に応じて、クッションは1）入力振動に全く影響を与えない、2）共振時に入力振動を増幅する、または3）製品を振動から遮断する、のいずれかになります。クッションの性能には、適切な設計が不可欠です。

試作設計の検証と妥当性確認が不可欠です。パッケージとその緩衝材の設計は、多くの場合、複数の設計、評価、再設計などを含む反復的なプロセスとなります。提案されたパッケージの性能を評価するために、ASTM、ISTAなどの複数の規格に準拠したパッケージ試験プロトコルが公開されています。設計プロセスへのフィードバックとして、現場での性能を監視する必要があります。

• D1596 包装材料の動的衝撃緩衝特性に関する標準試験方法
• D2221 包装緩衝材のクリープ特性に関する標準試験方法
• D3332 衝撃試験機を用いた製品の機械的衝撃脆弱性試験方法
• D3580 製品の振動（垂直直線運動）試験に関する標準試験方法
• D4168 発泡成形緩衝材の衝撃伝達特性に関する標準試験方法
• D4169 輸送コンテナおよびシステムの性能試験に関する標準実施方法
• D6198 輸送用包装設計に関する標準ガイド
• D6537 計測機器を用いたパッケージ衝撃試験によるパッケージ性能判定のための標準実施方法
• その他

• ベタゲルは、ゲルとシリコンを用いて激しい衝撃を吸収します。
• バッファ（曖昧さ回避）
• 反発係数
• 減衰波
• ダンパー（曖昧さ回避）
• 減衰比
• インパクトフォース
• 包装とラベル表示
• ショック
• ショックアブソーバー
• 衝撃検出器
• 衝撃応答スペクトル
• 振動
• 振動遮断

• MIL-HDBK 304C、「パッケージ緩衝設計」、1997年、
• Russel, PG、および Daum, MP、「製品保護試験マニュアル」、包装専門家協会
• Root, D、「クッション付きパッケージ開発のための6段階メソッド」、Lansmont、1997年、 http://www.lansmont.com/
• Yam, KL、「包装技術百科事典」、John Wiley & Sons、2009年、ISBN 978-0-470-08704-6
• Singh, J.、Ignatova, L.、Olsen, E.、Singh, P.、「発泡クッションを介した衝撃伝達を予測するための応力エネルギー法の評価」、ASTM Journal of Testing and Evaluation、第38巻、第6号、2010年11月

• 包装専門家協会
• 国際安全交通協会
• Westpakによる保護包装に関するウェビナー