(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属防爆ボールであって、赤道リングと、経度シートと、南極リングと、北極リングとを備え、
前記赤道リングは経度シートと垂直に設置されており、前記南極リング及び北極リングはそれぞれ赤道リングの両側に位置し、かつ南極リングが経度シートの一方の端に位置する一方、北極リングが経度シートの他方の端に位置し、
前記赤道リング、南極リング及び北極リングは同軸であり、
前記赤道リングの軸方向に沿って、前記南極リングの投影が赤道リングの投影の内部に位置し、前記北極リングの投影が南極リングの投影の内部に位置し、前記経度シートの投影が北極リングの投影から赤道リングまで延伸し、
前記非金属防爆ボールの材料は、基材と、炭素繊維と、選択的に含有されたカーボンブラックと、選択的に含有されたカーボンナノチューブと、酸化防止剤とを備え、前記基材は、ナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレンの中の少なくとも一種であり、前記炭素繊維はチョップド炭素繊維であり、前記カーボンブラックはナノ導電カーボンブラックであり、前記酸化防止剤はポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との複合配合であり、
前記基材の含有量を基準とし、前記炭素繊維の含有量は９−４３ｗｔ％であり、前記カーボンブラックの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記カーボンナノチューブの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記酸化防止剤の含有量は０．５−０．８ｗｔ％であり、
前記北極リングの内壁に支持シートがさらに固定されている、
ことを特徴とする非金属防爆ボール。
【請求項２】
前記経度シートは複数個あり、前記複数の経度シートは前記赤道リングの軸線で交わることを特徴とする請求項１に記載の非金属防爆ボール。
【請求項３】
前記支持シートは“＋”形を呈し、それが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になることを特徴とする請求項２に記載の非金属防爆ボール。
【請求項４】
前記非金属防爆ボールは第一補強シートをさらに備え、前記第一補強シートは北極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び赤道リングの投影の間に位置することを特徴とする請求項２又は３に記載の非金属防爆ボール。
【請求項５】
前記第一補強シートは閉鎖リング状であり、かつ前記赤道リングの軸線と平行することを特徴とする請求項４に記載の非金属防爆ボール。
【請求項６】
前記非金属防爆ボールは第二補強シートをさらに備え、
前記第二補強シートは南極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び第一補強シートの投影の間に位置することを特徴とする請求項５に記載の非金属防爆ボール。
【請求項７】
前記第二補強シートは閉鎖リング状であり、かつ前記赤道リングの軸線と平行し、
前記第二補強シートと南極リングの外壁との間に接続シートが設置されており、前記接続シートが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になることを特徴とする請求項６に記載の非金属防爆ボール。
【請求項８】
前記非金属防爆ボールは第三補強シートをさらに備え、
前記第三補強シートは前記赤道リングの軸方向に沿って赤道リングに設置されており、かつ一方の端が第一補強シートに接続されており、他方の端が第二補強シートに接続されており、
前記赤道リングの軸方向に沿って前記第三補強シートの投影が第二補強シートから赤道リングまで延伸し、
前記第三補強シートが所在する平面はそれと隣接した二つの経度シートがなした夾角を等分することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の非金属防爆ボール。
【請求項９】
前記ポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との重量比は１．５−２：１であることを特徴とする請求項１から３、請求項５から７のいずれか１項に記載の非金属防爆ボール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非金属防爆ボールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年国民経済の発展と共に、ガソリン、液化石油ガス、プロパン等の燃焼しやすく爆発しやすい液（気）体が日常の生産及び生活に益々広く応用されている。通常、燃焼しやすく爆発しやすい上述の液（気）体は燃料タンクに貯蔵されている。
【０００３】
燃料タンクとは、つまり燃料を収容する容器であり、特にディーゼルエンジン又はガソリンエンジンにより駆動される機器に燃料を貯蔵する装置を指す。
【０００４】
通常、燃料タンクの液面上の空間には可燃性混合気体が溢れており、火源がある場合、近くの混合気体を燃焼させる可能性があり、混合気体の燃焼は制限されないと急激に拡散してしまう。点火及び火炎の伝播により、火炎前面に逓増する圧力波が生成されて未燃混合気体を強烈に圧縮することで、燃料タンクの爆発を引き起こす。係る過程全体には数ミリ秒しかかからない。
【０００５】
従って、生産、運輸、貯蔵及び使用過程において、不当な安全措置又は不注意による燃焼及び爆発事故はよく起こり、しばしば重大な財産損失及び人員死傷をもたらす。危険な化学薬品による火災及び爆発を抑制するのは益々注目されている。
【０００６】
近年出現した様々な防爆材料は生産及び貯蔵運輸過程における燃焼しやすく爆発しやすい液（気）体の安全性問題を効果的に解決した。その中でも、合金網状防爆材料は特に広く応用されている。
【０００７】
合金網状防爆材料は伝熱性能がよく、導電性能が高く、比表面積が大きい等の特徴を有するため、燃料タンクに十分に配置されると、火炎の伝播を効果的に抑制し、燃焼爆発による圧力波を急激に減衰させることができる。同時にこのような合金網状防爆材料は単位容積内に比較的高い表面効果を有するため、良好な吸熱性能を備え、燃焼が放出した熱量を迅速に吸収することができる。従って燃焼反応後の温度が下がり、反応気体の膨脹程度が縮小し、容器内の圧力値があまり高くならず、燃焼速度が爆発の限界速度に達せず、それによって防爆の目的が達成される。
【０００８】
しかしながら、合金網状防爆材料の主な成分はアルミニウム、マグネシウム等の金属であり、それらは一定の耐腐蝕性能を備えるが、酸化及び老化問題が存在する。一旦老化すると脆くなり、破片を形成する。振動を受けると、合金網状防爆材料から屑が落ち、燃料を汚染し又は燃料管路内に詰まりを引き起こす。従って、合金網状防爆材料を定期的に交換する必要があり、コスト及び労力が増加する。
【０００９】
上述の問題を克服するために、従来技術において、非金属ボールは防爆材料として使われている。しかしながら、従来技術における各種の非金属防爆ボールは製造プロセスが複雑であり、効率が低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする技術課題は従来技術では非金属防爆ボールの製造プロセスが複雑であり、効率が低いという問題に対して、一種の非金属防爆ボールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の技術課題を解決するために、本発明の技術的解決手段は以下のとおりである。
【００１２】
非金属防爆ボールであって、赤道リングと、経度シートと、南極リングと、北極リングとを備え、前記赤道リングは経度シートと垂直に設置されており、前記南極リング及び北極リングがそれぞれ赤道リングの両側に位置し、かつ南極リングが経度シートの一方の端に位置する一方、北極リングが経度シートの他方の端に位置し、前記赤道リング、南極リング及び北極リングが同軸であり、前記赤道リングの軸方向に沿って、前記南極リングの投影が赤道リングの投影の内部に位置し、前記北極リングの投影が南極リングの投影の内部に位置し、前記経度シートの投影が北極リングの投影から赤道リングまで延伸し、前記非金属防爆ボールの材料は基材と、炭素繊維と、選択的に含有されたカーボンブラックと、選択的に含有されたカーボンナノチューブと、酸化防止剤とを備え、前記基材はナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレンの中の少なくとも一種であり、前記炭素繊維はチョップド炭素繊維であり、前記カーボンブラックはナノ導電カーボンブラックであり、前記酸化防止剤はポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との複合配合であり、前記基材の含有量を基準とし、前記炭素繊維の含有量は９−４３ｗｔ％であり、前記カーボンブラックの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記カーボンナノチューブの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記酸化防止剤の含有量は０．５−０．８ｗｔ％である非金属防爆ボールを提供する。
【００１３】
本発明が提供する非金属防爆ボールは赤道リングの軸方向に沿って金型を作れば一手順で成形することができ、製造プロセスが簡単であり、効率が高い。同時に、該非金属防爆ボールは重量が軽く、体積占有割合が小さい。
【００１４】
さらに、前記経度シートは複数個あり、前記複数の経度シートは前記赤道リングの軸線で交わる。
【００１５】
さらに、前記北極リングの内壁に支持シートがさらに固定されている。
【００１６】
さらに、前記支持シートは“＋”形を呈し、それが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になる。
【００１７】
さらに、前記非金属防爆ボールは第一補強シートをさらに備え、前記第一補強シートは北極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び赤道リングの投影の間に位置する。
【００１８】
さらに、前記第一補強シートは閉鎖リング状であり、かつ前記赤道リングの軸線と平行する。
【００１９】
さらに、前記非金属防爆ボールは第二補強シートをさらに備え、前記第二補強シートは南極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び第一補強シートの投影の間に位置する。
【００２０】
さらに、前記第二補強シートは閉鎖リング状であり、かつ前記赤道リングの軸線と平行する。
【００２１】
さらに、前記第二補強シートと南極リングの外壁との間に接続シートが設置されており、前記接続シートが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になる。
【００２２】
さらに、前記非金属防爆ボールは第三補強シートをさらに備え、前記第三補強シートは前記赤道リングの軸方向に沿って赤道リングに設置されており、かつ一方の端が第一補強シートに接続されており、他方の端が第二補強シートに接続されており、前記赤道リングの軸方向に沿って前記第三補強シートの投影が第二補強シートから赤道リングまで延伸し、前記第三補強シートが所在する平面はそれと隣接した二つの経度シートがなした夾角を等分する。
【００２３】
上述の構造を有する非金属防爆ボールは燃料タンクに用いられると、圧縮強度を保証する前提下で、重量がさらに軽くなり、体積占有割合がさらに小さくなり、５％以下に達することができる。
【００２４】
さらに、前記ポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との重量比は１．５−２：１である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい実施態様による非金属防爆ボールの上端部立体図である。
【図２】本発明の好ましい実施態様による非金属防爆ボールの底部立体図である。
【図３】本発明の好ましい実施態様による非金属防爆ボールの横方向における立体図である。
【図４】本発明の好ましい実施態様による非金属防爆ボールの正面図である。
【図５】本発明の好ましい実施態様による非金属防爆ボールの後面図である。
【図６】本発明の好ましい実施態様による非金属防爆ボールの左側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明が解決しようとする技術課題、技術的解決手段及び有益な効果をより明らかにするために、以下、図面及び実施例を結合し、さらに本発明を詳細に説明する。ここで述べた具体的な実施例は本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するためのものではないことを理解すべきである。
【００２７】
本発明に対する説明において、関連用語の定義は以下のとおりである。
「赤道」の定義は、水平方向に沿って球体の中心を通る平面が球面と交わって形成した円である。
「経度」の定義は、鉛直方向に沿って球体の中心を通る平面が球面と交わって形成した円である。
「北極」の定義は、球体の上端部である。
「南極」の定義は、球体の底部である。
【００２８】
上述の用語において、「経度」、 「緯度」、 「南極」、 「北極」、 「上」、 「下」、 「鉛直」、 「水平」、 「上端」、 「底」、 「内」、 「外」等が標示した方位又は位置関係は、便利に本発明を説明し説明を簡単化するためのものに過ぎず、装置又は部品が特定の方位を有しそして特定の方位で構築・操作する必要があることを指す又は暗示するためのものではなく、従って本発明を限定するためものと解釈してはいけないことを理解すべきである。本発明の説明において、特定の説明以外、「複数」は二つ又は二つ以上を指す。
【００２９】
本発明の説明において、説明すべきは、他の明確な規定及び限定以外、用語「設置」、「接続」は広義的に解釈される必要があり、例えば、固定接続されてもよく、また着脱可能に接続されてもよく、又は一体的に接続されてもよく、直接的に接続されてもよく、また中間媒介により間接的に接続されてもよい。当該分野における一般的な従業者にとって、具体的な情況によって本発明における上述の用語の具体的な意味を理解すべきである。
【００３０】
本発明が提供した非金属防爆ボールは赤道リングと、経度シートと、南極リングと、北極リングとを備える。前記赤道リングは経度シートと垂直に設置されている。前記南極リング及び北極リングがそれぞれ赤道リングの両側に位置する。かつ南極リングが経度シートの一方の端に位置する一方、北極リングは経度シートの他方の端に位置する。前記赤道リング、南極リング及び北極リングは同軸である。前記赤道リングの軸方向に沿って、前記南極リングの投影は赤道リングの投影の内部に位置し、前記北極リングの投影は南極リングの投影の内部に位置し、前記経度シートの投影は北極リングの投影から赤道リングまで延伸する。前記非金属防爆ボールの材料は基材と、炭素繊維と、選択的に含有されたカーボンブラックと、選択的に含有されたカーボンナノチューブと、酸化防止剤とを備える。前記基材はナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレンの中の少なくとも一種である。前記炭素繊維はチョップド炭素繊維である。前記カーボンブラックはナノ導電カーボンブラックである。前記酸化防止剤はポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との複合配合である。前記基材の含有量を基準とし、前記炭素繊維の含有量は９−４３ｗｔ％であり、前記カーボンブラックの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記カーボンナノチューブの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記酸化防止剤の含有量は０．５−０．８ｗｔ％である。
【００３１】
シートとシートが交わる箇所に油が蓄積することを避けるために、通常、従来技術における各種の非金属防爆ボールに対してシートとシートがなした隅に開孔し又は透かし彫りにする。しかしながら、該構造を有する非金属防爆ボールの製造は非常に困難であり、複数の方向から開型する必要がある。それによって非金属防爆ボールの製造プロセスが複雑であり、かつ効率が低いことをもたらしてしまった。本発明が提供した非金属防爆ボールは赤道リングの軸方向に沿って金型を作れば一手順で成形することができ、製造プロセスが簡単であり、生産効率を大幅に向上させる。
【００３２】
同時に、該非金属防爆ボールは重量が軽く、体積占有割合が小さい。
【００３３】
非金属防爆ボールが赤道リングの軸方向に十分な強度を有し、使用される際に崩壊する等の問題が起こらないようにすることを保証するために、好ましくは前記経度シートが複数個あり、前記複数の経度シートが前記赤道リングの軸線で交わる。
【００３４】
その他に、好ましくは前記北極リングの内壁に支持シートがさらに固定されている。それによって非金属防爆ボールの北極リングが赤道リングの径方向に十分な強度を有することを保証することができる。前記赤道リングの軸方向に沿って、前記北極リングの投影が南極リングの投影の内部に位置し、上述の支持シートが北極リングの内部に位置するため、北極リングの設置は本発明が提供した非金属防爆ボールの一手順による成形プロセスに影響を与えず、非金属防爆ボールの加工利便性及び生産効率が保証される。
【００３５】
上述の支持シートにとって、その具体的な構造には特別な制限がない。好ましくは、支持シートと北極リングが交わる箇所に蓄積する油を減らすために、前記支持シートは“＋”形を呈し、その四つの端部が北極リングの内壁まで延伸してかつ固定されている。
【００３６】
上述の支持シートの設置方式は多種であってもよい。好ましくは、容易な加工のために、前記支持シートが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になる。
【００３７】
好ましくは、非金属防爆ボールの強度をさらに向上させるために、前記非金属防爆ボールは第一補強シートをさらに備える。前記第一補強シートは北極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び赤道リングの投影の間に位置する。
【００３８】
前記赤道リングの軸方向に沿った上述の第一補強シートの投影が北極リング及び赤道リングの投影から離れることで、該非金属防爆ボールが順調に一手順で成形されることを保証できると同時に、該第一補強シートは経度シートを効果的に支持することができる。
【００３９】
上述の第一補強シートにとって、その具体的な構造は様々な形式を採用してもよく、本発明には特別な制限がない。好ましくは前記第一補強シートが閉鎖リング状である。補強効果をさらによく保証し、簡単に後続加工するために、さらに好ましくは前記第一補強シートが前記赤道リングの軸線と平行する。
【００４０】
本発明によれば、非金属防爆ボールの強度を一層さらに向上させるために、好ましくは前記非金属防爆ボールが第二補強シートをさらに備える。
【００４１】
第二補強シートは第一補強シートに類似するように南極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び第一補強シートの投影の間に位置する。
【００４２】
同様に、第二補強シートは従来の様々な形状を採用してもよい。好ましくは前記第二補強シートが閉鎖リング状であり、前記赤道リングの軸線と平行する。
【００４３】
上述の第一補強シート及び第二補強シートにとって、前記赤道リングの軸方向に沿って、前記第二補強シートの投影は第一補強シートの投影の内部に位置する。前記赤道リングの軸方向に沿った上述の第一補強シート及び第二補強シートの投影の位置は交換されてもよく、例えば第一補強シートの投影が第二補強シートの投影の内部に位置してもいいことを理解すべきである。
【００４４】
本発明において、非金属防爆ボールの安定性及び強度をさらに向上させるために、好ましくは、前記第二補強シートと南極リングの外壁との間に接続シートが設置されており、前記接続シートが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になる。
【００４５】
本発明によれば、前記非金属防爆ボールは第三補強シートをさらに備える。前記第三補強シートは前記赤道リングの軸方向に沿って赤道リングに設置されており、かつ一方の端が第一補強シートに接続されており、他方の端が第二補強シートに接続されている。前記赤道リングの軸方向に沿って、前記第三補強シートの投影は第二補強シートから赤道リングまで延伸する。前記第三補強シートが所在する平面はそれと隣接した二つの経度シートがなした夾角を等分する。
【００４６】
上述の第三補強シートは非金属防爆ボールの強度をさらに向上させることに非常に有利である。
【００４７】
前記非金属防爆ボールの材料は基材と、炭素繊維と、選択的に含有されたカーボンブラックと、選択的に含有されたカーボンナノチューブと、酸化防止剤とを備える。前記基材はナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレンの中の少なくとも一種である。前記炭素繊維はチョップド炭素繊維である。前記カーボンブラックはナノ導電カーボンブラックである。前記酸化防止剤はポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との複合配合である。前記基材の含有量を基準とし、前記炭素繊維の含有量は９−４３ｗｔ％であり、前記カーボンブラックの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記カーボンナノチューブの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記酸化防止剤の含有量は０．５−０．８ｗｔ％である。
【００４８】
前記炭素繊維はチョップド炭素繊維である。好ましくは、長さが３ｍｍ−６ｍｍであり、直径が６−８μｍであり、炭素の含有量が９３％以上であり、比抵抗が１．６×１０−３Ω.ｃｍである。炭素繊維はプラスチックの導電性変性に使われた常用繊維の一種である。また、炭素繊維の添加は基体材料の力学的性能を向上させることができる。基体材料が外力の衝撃を受ける際に、繊維粒子は材料内部に微変形を大量に発生させることができ、それによってエネルギーを吸収すると同時に生成された応力を好適に伝達することができ、基体に降伏ひずみを発生させて一部の衝撃エネルギーを消耗し、基体材料に対して強さ及び靭性を増加する役割を果たす。
【００４９】
前記カーボンブラックはナノ導電カーボンブラックである。好ましくは、粒子直径が４０−５０ｎｍであり、ＤＢＰ吸着値が２０４×１０−５ｍ３／ｋｇであり、ＣＴＡＢ吸着比表面積が３６３×１０３ｍ２／ｋｇであり、ＰＨ＝７．８である。カーボンブラックは最も使われた導電フィラーの一つであり、そしてナノカーボンブラックは粒子が比較的小さく、つまりカーボンブラックの粒子間の相互接触の確率が比較的大きくかつ粒子間の間隔が小さく、導電性能が通常のカーボンブラックに比べよりよい。
【００５０】
前記酸化防止剤はポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との複合配合であり、好ましくは両者の重量比が１．５−２：１であり、ペンタエリスリトール−テトラキス［β−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］（酸化防止剤１０１０）と酸化防止剤である亜リン酸トリス[２,４-ジ-ｔｅｒｔ-ブチルフェニル]（１６８）との複合配合である。
【００５１】
前記カーボンナノチューブは粒子直径が１０−３０ｎｍであり、長さが１０−５０μｍであり、抵抗率が１０−１０−３Ω.ｃｍであることが好ましい。カーボンナノチューブは独特な構造、多種の導電メカニズム及び調節可能な導電性能を有し、比較的少ない充填量でも導電網を形成することができ、現在の高分子材料の導電性変性のホットスポットである。
【００５２】
本発明の非金属防爆ボールは、従来の金属アルミニウム合金の防爆材料に比べ、使用期間が長く、取替えの必要がなく、燃焼しやすく爆発しやすい化学品の中での安定性がより高く、屑や残滓がなく、力学的性能の安定性がより高く、崩壊などの現象がなく、着脱しやすいなどの利点を有する。
【００５３】
本発明の非金属防爆ボールの特徴は以下のとおりである。球体の構造は蜂巣状に類似した高孔隙構造を保証し、サージング現象を効果的に抑制することができ、好適な防爆性能を有する。単位体積あたりの充填密度は５０−６０ｋｇ／ｍ３の範囲内にあり、９０％程度に充填すれば容器の体積の５％程度を占める。本発明では標準条件下で防爆性能テストを行ったところ、プロパン−空気の混合気体の圧力を０．１４ＭＰａ以下に抑制することができる（爆発圧力の限界が０．８１４ＭＰａである）。
【００５４】
本発明の独特な構造及び良好な導電性能は車両の燃料箱、燃料タンク内に燃料の流動、衝撃などの要因による静電気を防止し、静電気による燃焼爆発事故を避けることができる。以下、図１−図６を結合し、本発明の好ましい実施態様による非金属防爆ボールの構造をさらに詳細に説明する。
【００５５】
図１−図６を参照すると、該非金属防爆ボールは、赤道リング１と、二つの経度シート２と、北極リング３１と、支持シート３２、南極リング４１と、接続シート４２と、第一補強シート５と、第二補強シート６と、及び四つの第三補強シート７とを備える。
【００５６】
具体的には、赤道リング１は円環状であり、その内部が中空構造である。赤道リング１は水平に設置されており、その円心が非金属防爆ボールの中心でもある。
【００５７】
二つの経度シート２は垂直に交わり、赤道リング１に設置されており、かつそれらの交差線が赤道リング１の軸線と重なる。
【００５８】
経度シート２の上端部に北極リング３１が設置されている一方、経度シート２の底部に南極リング４１が設置されている。北極リング３１と、南極リング４１と、赤道リング１との三者の軸線は共線である。
【００５９】
支持シート３２は略“＋”形を呈し、その四つの独立した端部が北極リング３１の内壁に接続されている。支持シート３２は水平面に沿って設置されている。
【００６０】
第一補強シート５は矩形環状を呈し、二つの経度シート２に設置されており、かつ北極リング３１と赤道リング１との間に位置する。第一補強シート５の軸線と赤道リング１の軸線とは共線である。
【００６１】
第二補強シート６は矩形環状を呈し、二つの経度シート２に設置されており、かつ南極リング４１と赤道リング１との間に位置する。第二補強シート６の軸線と赤道リング１の軸線とは共線である。
【００６２】
接続シート４２は第二補強シート６と南極リング４１との間に設置されている。
【００６３】
第三補強シート７は赤道リング１に設置されており、かつそれが所在する平面が赤道リング１の軸線を通る。つまり、第三補強シート７は赤道リング１と垂直になる。４つの第三補強シート７は一方の端がそれぞれ矩形環状を呈する第一補強シート５の頂角に設置されており、他方の端がそれぞれ矩形環状を呈する第二補強シート６の頂角に設置されている。かつ第三補強シート７が所在する平面はそれと隣接した二つの経度シート２がなした夾角を等分する。
【００６４】
同時に、赤道リング１の軸方向に沿って、赤道リング１の投影は円環状を呈する。
【００６５】
第一補強シート５の投影は矩形であり、赤道リング１の投影内に位置する。
【００６６】
同様に、第二補強シート６の投影も矩形であり、第一補強シート５の投影内に位置する。
【００６７】
南極リング４１の投影は円形であり、第二補強シート６の投影内に位置する。接続シート４２は第二補強シート６と南極リング４１との間に設置されているため、その投影が第二補強シート６の投影と南極リング４１の投影との間に位置する。
【００６８】
北極リング３１の投影は円形状であり、南極リング４１の投影内に位置する。支持シート３２は北極リング３１の内部に位置するため、その投影が北極リング３１の投影内に位置する。
【００６９】
二つの経度シート２及び四つの第三補強シート７はいずれも赤道リング１の軸方向に沿って延伸する。赤道リング１の軸方向に沿って、経度シート２の投影の両端はそれぞれ赤道リング１の投影の最外縁部及び北極リング３１の投影に接続されている。第三補強シート７の投影の両端はそれぞれ赤道リング１の投影の最外縁部及び第二補強シート６の矩形状投影の頂角に接続されている。
【００７０】
本発明が提供する非金属防爆ボールは一手順で金型により成形することができ、加工が簡単であり、効率が高い。同時に、上述の非金属防爆材料は重量が軽く、体積占有割合が５％以下であり、かつその強度が高く、１／３圧縮強度が１３６．２ｋｇである。つまり、該非金属防爆材料は高強度を保証すると同時に、重量が軽く、加工が簡単であり、効率が高い。
【００７１】
図１−図６に示すような非金属防爆ボールはプラスチック加工モールドにより射出成形されている。具体的な素材の情報は以下のとおりである。
炭素繊維：ポリアクリロニトリル型、長さが６ｍｍであり、直径が６．５μｍであり、引っ張り強度が３．０ＧＰａ以上であり、密度が１．７６ｇ／ｃｍ３であり、伸長率が１．５％以上であり、抵抗率が１．６Ω.ｃｍであり、遼寧安科活性炭素繊維応用技術開発公司製。
カーボンブラック：ナノ導電カーボンブラック、粒子の直径が４０ｎｍであり、ＤＢＰ吸着値が２３０×１０−５ｍ３／ｋｇであり、ＣＴＡＢ吸着比表面積が３７０×１０３ｍ２／ｋｇであり、ＰＨ＝８であり、中橡集団炭黒工業研究設計院製。
カーボンナノチューブ：粒径が４０−５０ｎｍであり、長さが２０−５０μｍであり、抵抗率が１０−１０−３Ω.ｃｍであり、深センナノ港製。
ナイロン６６：型番がＥＰＲ２７であり、引っ張り強度が５５ＭＰａであり、湾曲強度が７１．８ＭＰａであり、切欠き衝撃強度が９．１ｋＪ／ｍ２であり、中国平煤神馬集団製。
ナイロン６：型番がＣＭ１０１７であり、引っ張り強度が８０．４ＭＰａであり、湾曲強度が１０８ＭＰａであり、切欠き衝撃強度が３１ｋＪ／ｍ２であり、体積抵抗率が１０１４−１０１５Ω.ｃｍであり、日本東レ製。
ポリフェニレンスルフィド：引っ張り強度が１３０ＭＰａであり、湾曲強度が２０７ＭＰａであり、切欠き衝撃強度が７ｋＪ／ｍ２であり、日本ポリプラスチックス株式会社製。
ポリプロピレン：引っ張り強度が２４ＭＰａであり、湾曲強度が５０ＭＰａであり、切欠き衝撃強度が２．５ｋＪ／ｍ２であり、燕山石化公司製。
【００７２】
（実施例１）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．２重量部の酸化防止剤１６８、０．４重量部の酸化防止剤１０１０及び１００重量部のナイロン６のマスターバッチを高速ミキサー内で２分間混合し、その後４３重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は４００回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が２３５℃であり、二区が２３０℃であり、三区が２４０℃であり、四区が２４５℃であり、五区が２５０℃であり、ヘッドが２６０℃である。
【００７３】
（実施例２）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．１重量部の酸化防止剤１６８、０．２重量部の酸化防止剤１０１０及び１００重量部のナイロン６のマスターバッチを高速ミキサー内で２分間混合し、その後９重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は４００回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が２３５℃であり、二区が２３０℃であり、三区が２４０℃であり、四区が２４５℃であり、五区が２５０℃であり、ヘッドが２６０℃である。
【００７４】
（実施例３）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．２重量部の酸化防止剤１６８、０．３重量部の酸化防止剤１０１０、１９．６重量部のカーボンブラック及び１００重量部のナイロン６６のマスターバッチを高速ミキサー内で３分間混合し、その後１３．４重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。炭素繊維は押出機の副材料供給口から加えられる。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は４５０回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が２４０℃であり、二区が２４５℃であり、三区が２６０℃であり、四区が２６５℃であり、五区が２６５℃であり、ヘッドが２６５℃である。
【００７５】
（実施例４）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．２重量部の酸化防止剤１０１０、０．１重量部の酸化防止剤１６８、１９．６重量部のカーボンナノチューブ及び１００重量部のナイロン６６のマスターバッチを高速ミキサー内で３分間混合し、その後１０重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。炭素繊維は押出機の副材料供給口から加えられる。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は４５０回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が２４０℃であり、二区が２４５℃であり、三区が２６０℃であり、四区が２６５℃であり、五区が２６５℃であり、ヘッドが２６５℃である。
【００７６】
（実施例５）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．２重量部の酸化防止剤１６８、０．３重量部の酸化防止剤１０１０、１９．６重量部のカーボンブラック、５重量部のカーボンナノチューブ及び１００重量部のナイロン６６のマスターバッチを高速ミキサー内で３分間混合し、その後９重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。炭素繊維は押出機の副材料供給口から加えられる。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は４５０回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が２４０℃であり、二区が２４５℃であり、三区が２６０℃であり、四区が２６５℃であり、五区が２６５℃であり、ヘッドが２６５℃である。
【００７７】
（実施例６）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．２４重量部の酸化防止剤１６８、０．３６重量部の酸化防止剤１０１０、１２．３重量部のカーボンナノチューブ及び１００重量部のポリフェニレンスルフィドのマスターバッチを高速ミキサー内で３分間混合し、その後９．８重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。炭素繊維は押出機の副材料供給口から加えられる。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は５００回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が２８５℃であり、二区が２８５℃であり、三区が２９０℃であり、四区が２９５℃であり、五区が３００℃であり、ヘッドが３０５℃である。
【００７８】
（実施例７）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．１５重量部の酸化防止剤１６８、０．３重量部の酸化防止剤１０１０及び１００重量部のＰＰのマスターバッチを高速ミキサー内で２分間混合し、その後１９．２重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。炭素繊維は押出機の副材料供給口から加えられる。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は３５０回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が１７０℃であり、二区が１７０℃であり、三区が１７５℃であり、四区が１８０℃であり、五区が１８５℃であり、ヘッドが１８５℃である。
【００７９】
（実施例８）
上述の重量百分率に基づいて各成分を称量し、０．２２重量部の酸化防止剤１６８、０．３４重量部の酸化防止剤１０１０、１．１重量部のカーボンナノチューブ及び１００重量部のＰＰのマスターバッチを高速ミキサー内で３分間混合し、その後１１．３重量部の炭素繊維と共に二軸スクリュー押出機中に入れて造粒する。炭素繊維は押出機の副材料供給口から加えられる。二軸スクリューに南京傑恩特機電有限公司が製造したＳＨＦ−３０型を使用し、スクリュー機の回転数は４５０回／分である。押出機内の各段階の温度は以下のように制御されている。バレルの温度は一区が１７０℃であり、二区が１７０℃であり、三区が１７５℃であり、四区が１８０℃であり、五区が１８５℃であり、ヘッドが１８５℃である。
【００８０】
実施例１−８中の材料性能テストの結果は表１に示されている。
【表１】
0006302141.tif 000002
【００８１】
表１のテスト結果から、実施例１−８にて製造された複合材料は基体の力学的性能を改善する上で、静電気防止特性を顕著に備え、性能指標が米軍規格ＭＩＬ−ｐｒｆ−８７２６０ｂの阻隔防爆材料に対する静電気防止要求を満たし、非金属防爆ボールの製造要求に合致することが表明された。
【００８２】
実施例１−８にて製造された各種の材料のマスターバッチを射出成形機による加工により本発明が提供する非金属防爆ボールの構造を形成し、かつ加工された非金属防爆ボールを防爆性能テスト装置内に充填して（規格ＡＱ３００１−２００５に合致する）防爆性能テストを行った。
【００８３】
先ず非金属防爆ボールを充填しない場合のテストを行い、テスト装置中のプロパン気体（プロパン−空気混合気体、爆発限界が２．１％−９．５％であり、好ましい濃度が４．５％である）の燃焼爆発増圧値は１６４．０４ｋＰａである。防爆効果は以下の式で計算されている。
λ＝（（Δｐ’−Δｐ）／Δｐ’）×１００％
式中において、
Δｐ’は防爆材料を充填しない場合の燃焼爆発増圧値を表し、単位がｋＰａである。
Δｐは防爆材料を充填した場合の燃焼爆発増圧値を表し、単位がｋＰａである。
λは防爆効果を表し、単位が％である。
【００８４】
各材料から加工された非金属防爆ボールの防爆性能は表２に示すように得られる。
【表２】
0006302141.tif 000003
【００８５】
表２の非金属防爆性能テストの結果から、実施例１−８はいずれも優れた防爆効果を有し、防爆性能がいずれも９０％以上であり、性能指標が従来の金属合金類防爆材料より明らかに高く、かつより高い総合性能を備えることが表明されており、本発明の非金属防爆ボールは従来の防爆材料の良好な代替品であると分かる。
【００８６】
上記は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を制限するためのものではなく、本発明の精神及び原則の内になされたあらゆる変更、等価取替及び改良等は、本発明の保護範囲に含まれるはずである。
【００８７】
（付記）
（付記１）
非金属防爆ボールであって、赤道リングと、経度シートと、南極リングと、北極リングとを備え、
前記赤道リングは経度シートと垂直に設置されており、前記南極リング及び北極リングはそれぞれ赤道リングの両側に位置し、かつ南極リングが経度シートの一方の端に位置する一方、北極リングが経度シートの他方の端に位置し、
前記赤道リング、南極リング及び北極リングは同軸であり、
前記赤道リングの軸方向に沿って、前記南極リングの投影が赤道リングの投影の内部に位置し、前記北極リングの投影が南極リングの投影の内部に位置し、前記経度シートの投影が北極リングの投影から赤道リングまで延伸し、
前記非金属防爆ボールの材料は、基材と、炭素繊維と、選択的に含有されたカーボンブラックと、選択的に含有されたカーボンナノチューブと、酸化防止剤とを備え、前記基材は、ナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレンの中の少なくとも一種であり、前記炭素繊維はチョップド炭素繊維であり、前記カーボンブラックはナノ導電カーボンブラックであり、前記酸化防止剤はポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との複合配合であり、
前記基材の含有量を基準とし、前記炭素繊維の含有量は９−４３ｗｔ％であり、前記カーボンブラックの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記カーボンナノチューブの含有量は０−１９．６ｗｔ％であり、前記酸化防止剤の含有量は０．５−０．８ｗｔ％である、ことを特徴とする非金属防爆ボール。
【００８８】
（付記２）
前記経度シートは複数個あり、前記複数の経度シートは前記赤道リングの軸線で交わることを特徴とする付記１に記載の非金属防爆ボール。
【００８９】
（付記３）
前記北極リングの内壁に支持シートがさらに固定されていることを特徴とする付記２に記載の非金属防爆ボール。
【００９０】
（付記４）
前記支持シートは“＋”形を呈し、それが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になることを特徴とする付記３に記載の非金属防爆ボール。
【００９１】
（付記５）
前記非金属防爆ボールは第一補強シートをさらに備え、前記第一補強シートは北極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び赤道リングの投影の間に位置することを特徴とする付記２−４のいずれか１つに記載の非金属防爆ボール。
【００９２】
（付記６）
前記第一補強シートは閉鎖リング状であり、かつ前記赤道リングの軸線と平行することを特徴とする付記５に記載の非金属防爆ボール。
【００９３】
（付記７）
前記非金属防爆ボールは第二補強シートをさらに備え、
前記第二補強シートは南極リングと赤道リングとの間の経度シートに設置されており、かつ前記赤道リングの軸方向に沿ってその投影が南極リング及び第一補強シートの投影の間に位置することを特徴とする付記６に記載の非金属防爆ボール。
【００９４】
（付記８）
前記第二補強シートは閉鎖リング状であり、かつ前記赤道リングの軸線と平行し、
前記第二補強シートと南極リングの外壁との間に接続シートが設置されており、前記接続シートが所在する平面は前記赤道リングの軸線と垂直になることを特徴とする付記７に記載の非金属防爆ボール。
【００９５】
（付記９）
前記非金属防爆ボールは第三補強シートをさらに備え、
前記第三補強シートは前記赤道リングの軸方向に沿って赤道リングに設置されており、かつ一方の端が第一補強シートに接続されており、他方の端が第二補強シートに接続されており、
前記赤道リングの軸方向に沿って前記第三補強シートの投影が第二補強シートから赤道リングまで延伸し、
前記第三補強シートが所在する平面はそれと隣接した二つの経度シートがなした夾角を等分することを特徴とする付記７又は付記８に記載の非金属防爆ボール。
【００９６】
（付記１０）
前記ポリヒンダードフェノール型酸化防止剤と亜リン酸エステル類酸化防止剤との重量比は１．５−２：１であることを特徴とする付記１−４、付記６−８のいずれか１つに記載の非金属防爆ボール。
【符号の説明】
【００９７】
１、赤道リング、２、経度シート、３１、北極リング、３２、支持シート、４１、南極リング、４２、接続シート、５、第一補強シート、６、第二補強シート、７、第三補強シート。
【図１】
0006302141.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006302141.tif 000007
【図５】
0006302141.tif 000008
【図６】
0006302141.tif 000009