JPS61113590A - 耐圧性の浮力材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分Ｖ） この発明は、主として深海、深水中（以后すべて深海と
称する。）で用いられる耐圧性の浮力材に関する。

近年、潜水艇による深海の調査や、学術調査のため観測
機器を海中に送υ、これを回収する等の技術開発が行な
われつつある。これらのためには深海において使用に耐
える低比重、高強度の耐圧性浮力材が必要である。

（従来の門衛）　　　　　′ 従来、深海で浮力を得るための耐圧性浮力材としては、
プラスチックス中空球、ガラス中空球、シンタクチック
７オーム等が使用されている。　゛ 金属材製の中空体も考えられるが、比重が大きいので、
浮力の点に問題があシ、浮力材としてはあまり適当では
ない。

プラスチック中空球としては、水深１５００ｆｉ程度ま
で使用できる商品名「サイコラックロート」（宇部樹脂
加工株式会社製）で市販されているものがある。これは
ＡＢＳ樹脂製（圧縮強度４８０′Ｋｇ／ｃＩ　）で外径
３６０−１自重１０麺、比重０．４１である。

ガラス中空球としては米国ベントス社（す器ＴＨＯ８Ｉ
ｎｃ、　）より外径４５２　ｍ　、自重１７．７　Ｋｌ
　、比重０．４２、使用水深６０００ｆｉのものが市販
されている。ガラス中空球の最大の欠点は衝撃に弱いこ
とである。

本発明者は前記ガラス中空球の欠点を改良した本のとし
てセラミックス製中空体よシなる耐圧性浮力材および、
セラミックス製中空体とシンタクチックフオームとから
なゐ耐圧性浮力材を発明した（特願昭５８−２０４７２
９号）。

同発明のセラミックス製中空球はプラスチック製やガラ
ス製中空体に比して、さらに深い深海の浮力材として使
用できる。

しかし前述の中空球はいずれも球体であるので、浮力材
を取付ける場所が複雑な形をしている潜水艇に用いる場
合は、そのために特別の工）　　　　夫が必要１ある・ したがって、潜水艇の浮力材としては微小中空ガラス球
とポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂から成る、シンタ
クチックフオームが使用されている。シンタクチックフ
オームの製法としては、特開昭４９−５８１６２号公報
、米国特許第３４７７９６７号明細書、特開昭５７−２
８１４２号公報等が開示されている。

シンタクチックフオームは、微小中空ガラス球と熱硬化
性樹脂との混合物である原料を鋳型に注入し硬化するも
のであるので、鋳型に応じて多様な形状が得られる。し
たがって前述のように複雑な形状の浮力材を必要とする
潜水艇に利用するのに有利である。

海洋科学技術センター試験研究報告、ＪＡＭＳＴＥＣＴ
Ｒ１２（１９８４）　Ｋ発表された最近のシンタクチッ
ク７オームの性能を次表に示す計 表 ６０００ｆｉの深海で使用に耐えるためには圧縮強度、
圧壊強度がそれぞれ９００Ｋｔ／／ｃｄ、　１２４０Ｋ
ｔ／鷹程度でおることが必要で、表に、示されている高
強度型がそれに該当する。即ち比重は現在、の技術では
０．５６程度が限界とデスる。

、牌在は一層深い深海の調査が必要とされ、そのために
はさらに低比重で高強度の浮力材、実質的にはシンタク
チックフオームの開発が要杢５されている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記の目的を達成するためには、 （１）微小中空ガラス球の低比重、高強度のものを使用
する。

（２）　　微小〒空ガラス球の体積光てん率を向上させ
る。

（３）　　高強度の樹脂を使用する。

ことが考えられる。　　　　　　　　　　　、。

然、し微小中空ガラス球の強度を大にすることは、硬度
の高いガラス、を使用、することになり、低比重という
目的を埠することはできない。又微小中空ガラス球の体
積光てん率を向上するためＫは、直径の異なる球を組合
せる必要があるが、この場合最密光てんしたとしても、
限界がある。例えばスリーエム（５Ｍ）社の商品名グラ
スバブルス　Ｆ２９！を用い、かつ粒径１００ミ□クロ
ンのものと、５０ミクロンのものとをそれぞれ６０チ、
４０チの割合で混合した場合（微小皐空ガラス球の平均
比重は０．２８となる）、その充てん率は７５９６とな
る。この場合に、中空球の透き間に１比重１．２の樹脂
を充てんすると、シンタクチックフオームの比重は０．
５２８となる。シンタクチックフオームの比重を低下さ
せるために、樹脂の比重を低下させるとシンタクチック
フオーム自身の強度も低下する。以上のようにシンタク
チック７オームを形成する微小中空球および樹脂自体の
比重の小さいものの使用はシンタクチック７オームの強
度の低下となシ、シンタクチックフオームの強度の低下
をもたらさずに、比重を低下することは不可能である。

　　□そこで本発明者らはさらにすぐれた浮力材を開発
すべく研究の結果的述したようにセラミツクス製中空体
とシンタクチックフオームとからなる新規な耐圧性浮力
材を発明し、特願昭５８−２０４７２９号として出願し
た。このものはシンタクチックフオームに比し、低比重
、高強度化が可能であシ、深海用としてすぐれている。

然しセラミックス中空体とシンタクチック７オームとが
密接した構造になっている場合、両者の体積弾性率が異
なるため、加圧すると圧力による体積の減少割合が異な
り、応力が不均一となり、強度の低下を生じる傾向があ
る。

（問題を解決するための手段） 本発明はシンタクチック７オームとセラミックス中空体
とよりなる浮力材のもつ欠点を改良したもので、両者の
界面に空間をもうけたことに特徴がある。

なお中空体としてはセラミックスに限らず、Ｉ　　　ガ
ラ７製等耐圧性を有するものも両者の界面に空間をもう
けることによシ両者の体積弾性率の差による強度低下を
防止できることを確認した。

即ち本発明は耐圧性中空体と、シンタクチック７オーム
とからカシ、耐圧性中空体とシンタクチック７オームと
の間に、外部と連通せる空間を有する耐圧性の浮力材に
関する。

（実施例） 次に図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明の耐圧性の浮力材の代表的な一例の横断図であ
り、第２図はシンタクチック７オームと耐圧性中空体の
界面に隙間がない比較のための耐圧性の浮力材である。

図においてｌは耐圧性中空球、コはシンタクチック７オ
ーム、３はシンタクチック７オームコと耐圧性中空球／
との間の空間、ダは空間と外部との連通路、Ｓはシンタ
クチック７オーム同志の接着部、６は耐圧性中空球とシ
ンタクチック７オームとの間の接着剤を示す。

第１図の本発明の浮゛力材と第２図の比較のための浮力
材との相異は、第１図の空間Ｊが、第２図においてはな
く、耐圧性中空球が接着剤によシンタクチック７オーム
に固定されている点にある。

次に本発明の浮力材の代表的な製造法を示す。

まず耐圧性中空球を作成する。次に耐圧性中空球の外径
よシ若干外径の大きい半球型を必要数配置した鋳型にシ
ンタクチック７′オーム原料を流入させ、加熱硬化して
半球型空所を有するシンタクチックフオームをうる。全
ズ同様に同形状のシンタクチック７オーム□を更ド１ヶ
製造し、空所に耐圧性中空球をいれ、第１図に示すよう
に２ケのシンタクチック７オームを接着する。

最后に物量と外部との連絡路を機械加工等によシもうけ
る。

本発明の浮力材においては、シンタクチックフオームと
中空球とは接着せず、両者の間に空間が存在し、且つ中
空球は遊動可能な状態に６〕、かつその空間が外部に連
通しているので、水中では海水等の加圧媒体が進入可能
であり、このため〈シ返し加圧を行っても強度の低下は
生じないのである。耐圧性中空体としては、圧縮弾性率
が、すくなくとも９　Ｘ　１０”Ｋｉｆｋのセラミック
スが好ましく、中空体の直径は２０ｍ１以上で、比重が
０．２〜０．５で中空球又は中空円筒の両端が閉ざされ
た形状でもよい。圧縮弾性率が上記の値であるのが好ま
しい理由は、ガラスより体積収縮を小さくして圧力下で
の浮力の減少を小さくさせるためであシ、さらに製造上
の問題より、直径２０■以上比重０．２以上が好ましい
。

又比重が０．５をこえると浮力が少なくなプ低比重化の
目的に合致しなくなる。なおセラミックスとは例えば、
アルミナ磁器、ジルコニヤ磁器等が使用できる。又本発
明におけるシンタクチックフオームとしては公知の、微
小中空ガラス球と不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシ
樹脂を、真空混合又は真空含浸法で作られたいずれのも
のでもよい。

次に実施例、比較例にもとづいて本発明を説明する。

実施例 アルミナ含量８４％のアルミナ磁器（テストピースによ
る物性測定値：圧縮強度２１０　Ｋｄ〜、圧縮弾性率２
．２Ｘ１０４切Ａ１ポアソン比０．１９、真比重５．２
２）で、外径９６−１重さ１７１．比重０．３７の耐圧
性中空球を製造した。球の製法は、通常のろくろ成型に
よシ半球を成形し焼成後、半球の接合面を研削して、２
つの半球を接合した。

シンタクチックフオームは、微小中空ガラス球に、スリ
ーエム（５Ｍ）社の商品名グラスバブシス５５チ　Ｄ５
Ｚ／４５００　（比重０．３２）　　と不飽和ポリエス
テル樹脂に１日本触媒化学工業（株）の商品名工ボラッ
クＧ−８２，６５％Ｉ：０．５１の硬化剤、商品名、パ
ーメックＮ：日本油脂（株）製及び０．６チの促進剤、
商品名、ナフテツクスユバルト：日本化学産業（株）製
を含む〕、を真空混合したものを用いた。

又鋳型は１１０　ＷＸ　６０　ｍＸ　５０５霞のものの
底に直径９７■の半球を等間隔に５ケ配置した。この鋳
凰に前記のシンタクチックフオーム原料を加熱して流入
させ、ついで硬化させ、比重が０．６２で１　　　　　
あシ、中空球が入るための半球状の空所を有するシンタ
クチックフオームを得た。このシンタクチックフオーム
の外局を切削して寸法を１００諺×５０■Ｘ５００ｍに
仕上げた。全く同様に処理して同型のシンタクチックフ
オームを更に１ケ製造した。この２ケのシンタクチック
フオーム第１図に示すようＫその半球状凹部を組合せた
球状凹部に前記のアルミナ磁器性耐圧性中空球をいれ、
図面において３で示される部分を接着した。耐圧性磁器
中空球とシンタクチック７オームとの間には空間Ｊを生
じた。次に空間と外部との連通路ダを設けて本発面の浮
力材を製造した。この浮力材の比重は０．５０であり、
更に浮力材中の空間をも含めた見掛比重は０．４９５で
あった。

この浮力材を、高圧試験水槽に入れ、水圧を加えて圧壊
強度を測定したところ、１５５０Ｋｐｆ／ｃｄでシンタ
クチックフオームが圧壊したが、アルミナ磁器耐圧性中
空球は正常でめった。同じ様に作った浮力材を６００　
Ｗ／ｃｄ　　まで加圧し常圧に　　　・戻すくシ返し試
験において、２，５００サイクルの〈シ返しでも異状は
なかった。

比較例 実施例と全く同様にアルミナ磁器耐圧性中空球およびシ
ンタクチックフオームを製造し、第２図に示すように耐
圧性中空球とシンタクチックフオームとの間に接着剤を
満した浮力材を５個・製造した。

この浮力材をすべて実施例と同様に圧壊強度を測定した
ところ、いずれも２０ＱＫｑｆ／、ｌ　　でアルミナ磁
中空球は圧壊した。

なおアルミナ磁器耐圧性中空球は使用的に、８０　Ｑ　
Ｋｙｆ／ｄ　　のくυ返し加圧を５回行い、圧壊しなか
ったものを使用したので、実施例と比較例の差は、はつ
きシと認められる。

（発明の効果） この様に本発明の浮力材は、アルミナ磁器耐圧性中空球
と、シンタクチックフオームの間に加圧媒体が進入可能
な外部との連通路を設けることによυ、従来のシンタク
チック７オームでは、比重が０．５４が限界であったの
に比較して、０．５０と大巾に低下したにもかかわらず
、圧壊強度が向上した。

即ち本発明によシ従来の浮力材に比し、低比重で、しか
も高強度の浮力材の製造が可能となったものであυ、従
来よシ更に深い海等において使用しうる潜水艇の開発を
可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の浮力材の横断面図、第２図は比較例の
浮力材の横断面図である。 ｌ・・・耐圧性中空球、コ・・・シンタクチックフオー
ム、３・・・シンタクチックフオームと耐圧性中空球と
の間の空間、ダ・・・前記空間と外部との連通路、３・
・・シンタクチック７オームの接着部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐圧性中空体と、シンタクチツクフオームとから
   なり、耐圧性中空体とシンタクチツクフオームとの間に
   は、外部に連通せる空間を有する耐圧性の浮力材。
2. （２）耐圧性中空体を構成する材料が、セラミックスで
   あり、その圧縮弾性率が、すくなくとも９×１０＾３Ｋ
   ｇｆ／ｍｍである特許請求の範囲第１項記載の耐圧性の
   浮力材。
3. （３）セラミックス製中空体は直径２０ｍｍ以上、比重
   が０．２〜０．５である特許請求の範囲第２項記載の耐
   圧性の浮力材。