消防科学研究所報２２号（昭和６０年）空気呼吸器 ( 3 0 0型)用 F. R・ P空気ボンベの引張試験結果 R e s u l l s0 'Ex 田r i mentonTe 同 i l eS t r e n g t h0 'F .R .P 回 t h i n g叩凹 r a t us Cyl i n d e rf o rA i rBr 人滑俗幽本田健国氷高 I nt heF.R'P( f il amen tw i n d i ngt y同 ) C y l in d erf ora i rb r e a t h i n ga p p ar a t u5wash e a t e db yt h e . a d i a n th e a t， wemeas u r e dt he s et e n s i l es t r en g t h 田 o (t h er i n g . f o r m e ds p e c i m e n soft h isc yl i n deri nt h e r 1 0s e ar c ht h ed i f f e 陀 n c eo ft heh a r d n e 鑓 b yt h eh e a t e d v a r i O l l 5h e a t e dl e v e l， a s e s .t hed i H e r e n c e so ft h e s et e n si !es t r e n g the soft h es p e C Imen sb yt h er a d i a n th e a' tw as I nt h国 c n O Is c a r c e l yn o t i c e d 】 2 . FWポンベについてはじめに ( 1 1繊途空気呼吸器の健康化，長時間化を由ることを目的として開発され，昭和田年 4月に舘の署に配 F Wボンベの外観告写真 1に.構造を図 1及 3 0 0盟}の空気ボンベは，従置された安気呼吸盤 ( 来から使用されているニッケルークロムび写真 2に示す. 情造 "困 l 写真 2に示すと総り . アルミニそリプウム合金製ライナーと FRP幡との横風梅遣でデン鋼専の鋼麹ボンベとは興信り，強化プラスチック{以下 r FRP J .という. 1をその主餐策"として使用し，フィラメントワインディング(以下 'F WJ とL・ぅ、}法により成形された F Wボンベである.ニのため，従来の"周鋼桜ボンベと比鮫して同ーガス.比において。的 4 0%の経量化がなされている. FRPの特徴は，ぞれを櫛成する樹脂と強化材の性質によっていろいろ1/'"るがー般に金属と比 1 1続〈て強い { 2 1断然性に優れている { 3 1 較して。 1 耐食性に優れている等の長所がある .反蘭.{ I I耐燃性に劣る { 3 1比・史的備がつきや熱性が低い {21W すい等の短所がある . 消防隊が使用する空気ボンベ".火災現渇において思わね加~5:-受付る場合があることむ考えられる.このことから，今倒.熱が ζ の F W; Y .:"ペの強度に.どの極度膨 . ~:a lますかを調貧するための爽磁を行ったのでその概要を報告する. 写真 l ボンベの外観 .' "ー研究東 {曲 ) 6 7 ( 3 ) 従来的銅製ボノベとの t t . 受従来から使用されているニッケルクロム・モリブデン鋼専の銅製ボンベ ( 4f&.び"周} と PWボンベとの比駿を表 1に子、す. 表 1から，従来の副製ボンベと比鮫して般大の特徴ほポー〆ぺの飯高充てん圧力が. 醐~，すそンぺの場合 1 5 0k g/ca'であるのに対し .FWボン 0 0k g/c:.J'である点である . ζ のたベ'"惜の 3 F Wポノベの帰還図 RP圃は胴$周方向を補強するある. F 7ープ盾 f ， : ， .ぺが感商充てん空気.， . t.銅製 8t; め滋約8.Ok gで的1.2 0 0tであるのに対して (円剤密閉}と .胴部組方向及びドーム$を補 m PW 強する低角度ヘリカル層{斜交巻層}から成っ ;f，:，.べは惜放的 5 . 8 k gで.内容慣が5 . 0eでめる RPの各層は歓崎から +1 皮膚を成ている.尚 .F 0 0eとタる.このニとからかっ制1.5 している. ベは鋼襲 8，ボンベに比べ的 2 . 2 k g軽いにもか P W ボンかわらず。呼吸盤を 4 0 e/ m i m .余絡圧力 '15 1 2 1材質 < lf l '主。ライナー材にアルミニウム合金を FRP材にグラスーファイパー及びエポキ γ 樹脂 k g/ばとして計算すれば可約 8分強む畏い略行1 i 使用でさる. を使閉している. 表 1 空気呼吸器用ボンベ比鮫袈容器の組頭充てんガス名 f l 材 P¥vボンベ鋼製ボンベ ( H) 項目空気ガスニッケ Jレ・クロム・モリプデン劃等 13樋 1 問望ま掴f iポンベ司 ! ( 8 e ) 左ライナー材‘アルミニウム合ニッケル・クロム・モ金 PRP材ーグラス・7 ァィ，<- リプデン鋼事 13陣} fエポキシ樹脂 (醐} 的 1 4 0 的 1 5 5 的 1 6 5 L {圃} 約 3 9 0 的 4 田的 5 1 5 f 145 的 5 . 8 的 8. 0 e 高覧てん正力 I k g/ < > ' I 1 5 0 3 0 0 1 5 0 耐圧2 式峨疋カ I k g/ < O ' ) 2 印 5 0 0 2 5 0 ‘ 。 5. 0 8 . 0 約 1 . 5 0 0 的 1 .2 0 0 3 5. 6 2 7. 0 外径 D φ さ長 ! I I 量 1 " ，) (主主白書;充てん) 積 10 充てん空気量 10 容 l 勾 l } 使 (呼余J 裕吸 1正血時力 oe 1 f 5 間 m k g 。 k f ， c l d 分 l 容耐器 i ' t横丘期間同室事数的 6 凹 1 3 . 5 3'<毎 . ，同左，5 匁し 61 1 同 J r . . 7 • し次の符徴 U 銅製ポノペの場合 3年毎の碑ちしていりぱ，耐 J 何年般の制限"ない. 険代 ! こ斤f 含 ! ; . . . ぺ ".容器証明書に宜織されしかし。 FW; 5与を経過している割造時耐正獣厳毎月日より1 た"らぱクズ化処分を行うという耐用年数が定められていることである. ( 4) その他 FW容器取銚い説明.によれば. 3 ' 彦毎に妥結される訟定の容器再倹査以外に . 日常の外観 e険で次の査が認められた渇合は .再検査を行うこととしている. 鋭利な刃物で切り込んだよう伝切りキズがアある吻合 . FRP部分に信網(例えば平ら"部分がIl!めイられるよう'.キズ)がある ω合. 、ク打彼等による凹みキズ白宜形のある t~ 合. 4 火災にあった FRP平等怨"使用で g伝 ι Jt!莫が然影将を受りて変色していたり . l " 写真 2 ポノベの断面焦げた彫跡のめる湯含. 3 誌験目的火災現嶋において.不測の車惣により FWボンベが紋射黙により加熱された場合 .! ! I によりボンベの強度がどのように変化するかを綱渡するために契施した. 4 試験内容 1 1 1 民腫片ア形状形状は、園 2及び写真 3. ，に示すように FWボンベを嗣郁紬方向に対して直角に切断、から対称の位聞に幅 5 回の破断予定し. 中し O醐のリング状箇所を 2箇所段定した幅約 J i の bのである. 写真 3 破断予定箇所イ僅掴実闘に使用した S 実験片は。次の 7fj! t i l4 片とした. m 正常 '<1加然しない) もの国 2 (1~ 破断予定箇所図 (6 2) I 刷・ CI分間加県したむの 2片 " 件) 曲。 ' C H 尚.加熱時間は， H 火災現場で不意に強い Ug j黙を受けた場合.直ちに遊緩行動に移るーとを思定しこの鋲から過げるまでの時聞を考慮して 1分間とした. 写真 4 破断予定菌研 { ウ， ) 2 0 0 ・ c ( 工， ) 3 0 0 ・ c ( オ ) 4 0 0 ・ c H ( 剖 5 0 0 ・ c H " η " " " H : ii 褒条 2 I;t唖結果 f 中回数引裂強度 ( 同) 5， 5 回 kg 正甥凹 'Cx1分 I 帥・Cx1分 2 3 曲' Cx1分 4 0 0 ' ・ Cx1分 5 曲・ Cx1分写真 a フ 5， 1 冊。 l 5，お0" 2 5， 5 叫 " l 4. 4 0 0 1 1 2 5， 2 同H 1 曲 <， 8 2 5， 8 曲" i 5， 1 珂H 2 5， 5 珂" l 4 . 6 5 0/ 1 2 5，羽 ) 0" プ層破阪の鵬間曲 σCx1分 H 5， 5 5 0 1 / 2 5， 1 0 01 i，G:終破断に至るイ袋 2に示した引を慢強度 l 信) 加熱方法加熱方法は.然様に写真 5に示す Y >パンクパナ 2 までに示した鍛高値であること. a そ使用し .2 式駿片の般断予定箇所(左ウ賦験片は守 ; 1 ; : : ; ぺを筒 1 1 1 < ・方向に対して車角に切断しているため，ヘリカル.の右ニ箇所)の表薗を.所定の溢度で l分間1lIl燃した.尚 .温度計測には然篭対 (CA餓 .φ0日 m/m)とデジタル式温度記録計を使用した. 白) 匝験方途訟践には.写真 6に示す引扱録取慢を使矧しクロスヘッドスピードを 2mm/ minの割合で引張り，民総片が引強力により破断するまでの引張強度を制定した.試験の状況を，写真 7， 8に示す. 5 結果& U 考察川結果結果Ii表 2のとおり.尚. ニの結果には。次の点を考慮に入れる必要がある. ア際肢片が儲終磁析する傘でには。概ね次の段階を経ていること. σ ? ライナ -1 1と FRP膚との・聞は〈緩 { イ } へリカル楢健室断 1 例フプ届破断開始同ライナー破断写真 9 正常 { 加織しない)桔揖片 t オ ) フープ層愚 l 1破断 ("I FRP は切断されているので，二の猷険てほヘリカルであること . :JJ 趨の耐力は問符で Sず耐力として働い t 悶はフープ膚とライナ -. . 12層のみであること a 考業災 2の鯖閉そ見る o. 司L条件で克絡した 2 エ前アイウについては各誌峨片にJ 毎週同の俗果には . 1 f .o ?っきカはりi lる. この原田写真 1 0 1 0 0' Cに加算為した鼠験片写真 1 1 2 00 'Cに加輸した阻軸片 t 写真 1 2 300'Cに加納した民融片写真 1 3 4 0 σCに加熱した担験片 It i 5 として。 "〆べをリ〆グ状に ~J ~脅する際若 F るとω 写 } ( 9 . . . . . .1 5( ヨ1 ! 要以儀後;こ燭膨 11 こ示す傾いてV J断きれたことが考えもれ.この喝合. ように，各加然温度の違いにより ~ I式駿片の Jl 設定した破断予定 i f j jの，.げた状況に少しづっ澄があるに bかか b al 析において耐力として働〈ヘリカル剛の線維数が -'iE1 ニ々り信いのて，こ q のような結果に伝った bのと出われる . 以よのことから向調l 'で然の膨瞥が &1正信念ったたのと慰われ同会件で: 長崎して得た結集 t のうち . 高い方の舗をその条件下の白血として取り上げず健に結いてはほとんど差"I!!められ信". こ札 1 ; 1 . . FRPの断然性が優れているためにる. 他の条件下のそれと比叙してみる固す・ 4 5 0 0Cに加燃した民験片写真1 写真1 5 6 町 Cに加黙した民験片査を進めるとともに 6 おわりにぽす彫.についても調査する予定である . 今回行った成政の結果では。俸がボンベの引張 7 参考文献強度に与える影響はほとんど Z 容のられ伝かった. しかしの有無を今回の結集だ " で換によるIIlW 判断するには検討資料が不足しているので併せて経年変化が強度に E 今後 ( 1) FRP入門社団法人強化プラスチック協会 ( 2 ) F Wお聴取鋭い説明・醐飽製作所川鑓防災工集醐はより多角的な獄験を行い，耐然性についての調 C6 6 1