JP3853201B2 - 爆発物収納容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には複合材料に関し、特に、犯罪現場における爆弾処理時の耐爆発性能に優れた耐衝撃用繊維強化複合材にて作製された爆発物収納容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐爆発、耐弾用の材料としては、特殊鋼、チタンなどの金属が主として使用されている。しかし、金属を使用した材料では、爆発物の性能向上に対応するには、その厚みを増やすことが要求され、その結果、重量が重くなり、容易に移送するのが困難となり、取扱性、操作性において問題が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、現在、繊維強化複合材が注目を浴びている。繊維強化複合材としては、例えば、アラミド繊維などの高張力繊維の織布を積層して樹脂を含浸させたもの、或いは、繊維強化プラスチック板をチタン板などの金属板或いは合成樹脂板と貼り合わせたものなどが提案されている。
【０００４】
しかしながら、これら従来の繊維強化複合材は、金属より優れた耐衝撃性を十分に発揮するまでには至っていない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、爆発物に対する耐爆性、爆発破片に対する耐弾性能を有し、しかも軽量で移送が容易な、耐衝撃用繊維強化複合材にて作製した爆発物収納容器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る爆発物収納容器にて達成される。要約すれば、本発明は、円筒形状の周壁と、前記周壁の下方端に一体に形成された底壁とを有する爆発物収納容器であって、
前記周壁及び／又は底壁の全部或いは一部を、繊維強化プラスチック層と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層とを積層して形成された耐衝撃用繊維強化複合材にて作製し、
前記樹脂未含浸繊維層は、引張強度が２００ｋｇ／ｍｍ ^２ 以上、破断伸度が１％以上とされる高強度繊維を一方向に配列して形成される繊維層を複数層積層して構成され、
前記各繊維層の繊維の配向角度は互いに異なるように配列し、前記各繊維層にて網目構造が形成される、
ことを特徴とする爆発物収納容器である。
【００１０】
本発明の一実施態様によると、前記樹脂未含浸繊維層の両面に前記繊維強化プラスチック層を配置するか、或いは、前記樹脂未含浸繊維層の片面に前記繊維強化プラスチック層を配置する。
【００１３】
本発明の他の実施態様によると、前記高強度繊維は、アラミド繊維、高分子ポリアリレート、高分子ポリエチレン繊維、高分子ポリビニルアルコール繊維、ＰＢＯ繊維、炭素繊維、及び高強度ガラス繊維を、単独で、或いは、複数種の繊維を組み合わせて使用する。
【００１４】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック層は、引張強度が２００ｋｇ／ｍｍ²以上、破断伸度が１％以上とされる高強度繊維に、マトリクス樹脂を含浸して構成される。前記高強度繊維は、アラミド繊維、高分子ポリアリレート、高分子ポリエチレン繊維、高分子ポリビニルアルコール繊維、ＰＢＯ繊維、炭素繊維、及び高強度ガラス繊維を、単独で、或いは、複数種の繊維を組み合わせて使用することができる。前記マトリクス樹脂は、フェノール樹脂又はポリイミド樹脂が好ましい。又、前記マトリクス樹脂は、前記強化繊維に対して、２０〜８０体積％の範囲で含浸される。
【００１５】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック層は、前記高強度繊維を一方向に配列して形成される樹脂含浸された繊維層を複数層積層して形成される。好ましくは、前記各繊維層の繊維の配向角度が互いに異なるように配列し、前記各繊維層にて網目構造が形成される。
【００１６】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック層と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層との積層トータル厚み（Ｔ）は１０ｍｍ〜５０ｍｍであり、前記樹脂未含浸繊維層の厚み（ｔ）は２ｍｍ〜３０ｍｍである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る耐衝撃用繊維強化複合材にて作製される爆発物収納容器を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１８】
実施例１
図１に、本発明に係る耐衝撃用繊維強化複合材の一実施例の断面構成を示す。本実施例にて、耐衝撃用繊維強化複合材１は、繊維強化プラスチック層２と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層３との積層体とされる。
【００１９】
図１に示す第１の実施例では、耐衝撃用繊維強化複合材１は、樹脂未含浸繊維層３の両面に、繊維強化プラスチック層２（２ａ、２ｂ）が配置された構成とされる。
【００２０】
樹脂未含浸繊維層３は、引張強度２００ｋｇ／ｍｍ^２以上、破断伸度が１％以上とされる高強度繊維ｆにて構成される。引張強度が２００ｋｇ／ｍｍ^２未満では、爆発時の破片の衝撃により繊維強化プラスチック層２や樹脂未含浸繊維層３の繊維が破断してしまう。又、破断伸度が１％未満では、衝撃時に受ける伸びに耐えることができず、やはり繊維が破断する。
【００２１】
又、樹脂未含浸繊維層３は、一実施例によれば、図２に示すように、高強度繊維ｆを一方向に配列して形成される繊維層を複数層、例えば、３層以上積層した繊維層積層体（繊維層３ａ、３ｂ、３ｃ）とされる。このとき、各繊維層３ａ、３ｂ、３ｃは、好ましくは、各繊維層積層体にて網目構造が形成されるように、各繊維層３ａ、３ｂ、３ｃの繊維の配向角度αａ、αｂ、αｃが互いに異なる角度とされる。
【００２２】
繊維強化プラスチック層２と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層３との積層トータル厚み（Ｔ）は１０ｍｍ〜５０ｍｍとされ、樹脂未含浸繊維層３の厚み（ｔ）は２ｍｍ〜３０ｍｍとされる。トータル厚み（Ｔ）が１０ｍｍ未満では、耐爆性能が弱く、５０ｍｍを超えると重くなり移動が困難となる。
【００２３】
高強度繊維ｆとしては、アラミド繊維、高分子ポリアリレート、高分子ポリエチレン繊維、高分子ポリビニルアルコール繊維、ＰＢＯ繊維などの高強度有機繊維、及び、炭素繊維、高強度ガラス繊維などの高強度無機繊維を、単独で、或いは、複数種の繊維を組み合わせて使用することができる。
【００２４】
繊維強化プラスチック層２は、上記樹脂未含浸繊維層３と同様の構成とされる繊維層に、マトリクス樹脂を含浸させたものとされる。
【００２５】
つまり、繊維強化プラスチック層２の強化繊維としては、上記高強度繊維を使用することができ、又、上記樹脂未含浸繊維層３と同様に、高強度繊維を一方向に配列して形成される繊維層を複数層、例えば、３層以上積層した繊維層積層体とされ、このとき、各繊維層は、好ましくは、各繊維層積層体にて網目構造を形成させる。
【００２６】
又、このような構成とされる繊維層に含浸されるマトリクス樹脂としては、不燃性の樹脂が使用され、好ましくは、フェノール樹脂とされる。樹脂は、強化繊維に対して、２０〜８０体積％の範囲で含浸される。フェノール樹脂以外には、ポリイミド樹脂などが使用できる。
【００２７】
本実施例の耐衝撃用繊維強化複合材は、詳しくは後述するように、爆発物等不審物処理のための円筒形状、即ち、収納容器状に成形することができる。又、上記構成の耐衝撃用繊維強化複合材は、円筒材の全部を構成しても良く、又、これら部材の一部を構成することもできる。
【００２８】
本発明の耐衝撃用繊維強化複合材１によれば、高強度繊維からなる樹脂未含浸繊維層３が、繊維強化プラスチック層２により挟持した積層構造とされるので、外部より繊維強化プラスチック層２に加えられた、爆発破片による衝撃が、内部の高強度繊維からなる樹脂未含浸繊維層３により十分に吸収され、爆発物に対する耐爆性、爆発破片に対する耐弾性能を有している。しかも、本発明の耐衝撃用繊維強化複合材は、軽量で移送が容易である。
【００２９】
実施例２
図３に、本発明に係る耐衝撃用繊維強化複合材の他の実施例の断面構成を示す。図１に示す第１の実施例では、耐衝撃用繊維強化複合材１は、樹脂未含浸繊維層３の両面に、繊維強化プラスチック層２（２ａ，２ｂ）が配置されたが、本実施例では、樹脂未含浸繊維層３の片方の面にのみ繊維強化プラスチック層２が配置される点で、実施例１と異なる。
【００３０】
樹脂未含浸繊維層３及び繊維強化プラスチック層２は、実施例１と同様に構成することができる。従って、再度の説明は省略する。
【００３１】
ただ、本実施例の耐衝撃用繊維強化複合材１では、爆発物などには、樹脂未含浸繊維層３を対向させるのが好ましい。
【００３２】
実施例３
図４に、本発明の耐衝撃用繊維強化複合材１を使用した爆発物収納容器１０の一実施例を示す。
【００３３】
本実施例にて、爆発物収納容器１０は、高さＨ、内径Ｄとされる円筒形状の周壁１１と、周壁１１の下方端に一体に形成された底壁１２とを有する。
【００３４】
本実施例によると、周壁１１は、実施例１で説明した本発明の耐衝撃用繊維強化複合材１にて形成される。必要に応じて周壁１１のみならず底壁１２をも、場合によっては底壁１２のみを、耐衝撃用繊維強化複合材１にて形成することも可能である。
【００３５】
つまり、周壁１１は、繊維強化プラスチック層２と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層３との積層体にて形成され、特に、本実施例では、樹脂未含浸繊維層３の両面に、繊維強化プラスチック層２ａ、２ｂが配置される。
【００３６】
樹脂未含浸繊維層３は、図２に示すように、引張強度２８０ｋｇ／ｍｍ²、破断伸度が２．５％とされるアラミド繊維を一方向に配列して形成される繊維層３ａ、３ｂ、３ｃを、３層積層して作製した。このとき、各繊維層３ａ、３ｂ、３ｃの繊維の配向角度αａ、αｂ、αｃは、即ち、容器内部に位置する第１層３ａの配向角度αａが容器の軸線方向に対して±３０度、その外側の第２層３ｂの配向角度αｂが±４５度、更にその外側の第３層３ｃの配向角度αｃが±６０度とされ、その結果、各繊維層３（３ａ、３ｂ、３ｃ）にて網目構造が形成された。各繊維層３ａ、３ｂ、３ｃの厚みは各々２ｍｍ以上とした。
【００３７】
本実施例にて、樹脂未含浸繊維層３は、最も耐爆性、耐弾性が要求される領域に配置された。勿論、これに限定されるものではなく、必要に応じて、実質的に全領域に配置することもできる。
【００３８】
斯かる樹脂未含浸繊維層３の内周部及び外周部に位置して積層された繊維強化プラスチック層２ａ、２ｂは、強化繊維としては、樹脂未含浸繊維層３と同じアラミド繊維を使用し、このアラミド繊維からなる３層の繊維層にて網目構造を形成し、この繊維層積層体に、マトリクス樹脂としてのフェノール樹脂を含浸させた。フェノール樹脂は、強化繊維に対して、５０体積％で含浸した。
【００３９】
周壁１１の上端領域及び下端領域、即ち、樹脂未含浸繊維層３の下方領域及び上方領域は、繊維強化プラスチック層２のみにて形成し、下方端は、同じ構成の繊維強化プラスチックにて形成した底壁１２と一体とした。
【００４０】
上記本発明に係る爆発物収納容器１０は、フィラメントワインディングにより極めて効率よく製造することができる。
【００４１】
又、上述のようにして製造された収納容器は、周壁１１のトータル厚み（Ｔ）が２０ｍｍ、樹脂未含浸繊維層３の厚み（ｔ）が１０ｍｍであったが、爆発物に対する耐爆性、爆発破片に対する耐弾性能が極めて優れていた。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、円筒形状の周壁と、前記周壁の下方端に一体に形成された底壁とを有する爆発物収納容器であって、周壁及び／又は底壁の全部或いは一部を、繊維強化プラスチック層と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層とを積層して形成された耐衝撃用繊維強化複合材にて作製し、樹脂未含浸繊維層は、引張強度が２００ｋｇ／ｍｍ ^２ 以上、破断伸度が１％以上とされる高強度繊維を一方向に配列して形成される繊維層を複数層積層して構成され、各繊維層の繊維の配向角度は互いに異なるように配列し、前記各繊維層にて網目構造が形成されるので、爆発破片による衝撃が、内部の高強度繊維からなる樹脂未含浸繊維層により十分に吸収され、爆発物に対する耐爆性、爆発破片に対する耐弾性能を有している。
【００４３】
又、本発明の爆発物収納容器は、上記耐衝撃用繊維強化複合材を使用して作製されるので、爆発物に対する耐爆性、爆発破片に対する耐弾性能を有し、しかも軽量で移送が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐衝撃用繊維強化複合材の一実施例の断面構成図である。
【図２】樹脂未含浸繊維層の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る耐衝撃用繊維強化複合材の他の実施例の断面構成図である。
【図４】本発明に係る爆発物収納容器の一実施例の断面構成図である。
【符号の説明】
１ 耐衝撃用繊維強化複合材
２ 繊維強化プラスチック層
３ 樹脂未含浸繊維層
１１ 周壁
１２ 底壁

Claims (11)

1. 円筒形状の周壁と、前記周壁の下方端に一体に形成された底壁とを有する爆発物収納容器であって、
   前記周壁及び／又は底壁の全部或いは一部を、繊維強化プラスチック層と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層とを積層して形成された耐衝撃用繊維強化複合材にて作製し、
   前記樹脂未含浸繊維層は、引張強度が２００ｋｇ／ｍｍ ^２ 以上、破断伸度が１％以上とされる高強度繊維を一方向に配列して形成される繊維層を複数層積層して構成され、
   前記各繊維層の繊維の配向角度は互いに異なるように配列し、前記各繊維層にて網目構造が形成される、
   ことを特徴とする爆発物収納容器。
2. 前記樹脂未含浸繊維層の両面に前記繊維強化プラスチック層を配置したことを特徴とする請求項１の爆発物収納容器。
3. 前記樹脂未含浸繊維層の片面に前記繊維強化プラスチック層を配置したことを特徴とする請求項１の爆発物収納容器。
4. 前記高強度繊維は、アラミド繊維、高分子ポリアリレート、高分子ポリエチレン繊維、高分子ポリビニルアルコール繊維、ＰＢＯ繊維、炭素繊維、及び高強度ガラス繊維を、単独で、或いは、複数種の繊維を組み合わせて使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の爆発物収納容器。
5. 前記繊維強化プラスチック層は、引張強度が２００ｋｇ／ｍｍ^２以上、破断伸度が１％以上とされる高強度繊維に、マトリクス樹脂を含浸して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の爆発物収納容器。
6. 前記繊維強化プラスチック層は、前記高強度繊維を一方向に配列して形成される樹脂含浸された繊維層を複数層積層して構成されることを特徴とする請求項５の爆発物収納容器。
7. 前記各繊維層の繊維の配列角度が互いに異なるように配列し、前記各繊維層にて網目構造が形成されることを特徴とする請求項６の爆発物収納容器。
8. 前記高強度繊維は、アラミド繊維、高分子ポリアリレート、高分子ポリエチレン繊維、高分子ポリビニルアルコール繊維、ＰＢＯ繊維、炭素繊維、及び高強度ガラス繊維を、単独で、或いは、複数種の繊維を組み合わせて使用することを特徴とする請求項５〜７のいずれかの項に記載の爆発物収納容器。
9. 前記マトリクス樹脂は、フェノール樹脂又はポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項５〜８のいずれかの項に記載の爆発物収納容器。
10. 前記マトリクス樹脂は、前記強化繊維に対して、２０〜８０体積％の範囲で含浸されることを特徴とする請求項５〜９のいずれかの項に記載の爆発物収納容器。
11. 前記繊維強化プラスチック層と、樹脂が含浸されていない樹脂未含浸繊維層との積層トータル厚み（Ｔ）は１０ｍｍ〜５０ｍｍであり、前記樹脂未含浸繊維層の厚み（ｔ）は２ｍｍ〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の爆発物収納容器。

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