Diese Erfindung bezieht sich auf Behälteraufbauten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf verschiedene explosionsfeste, die Explosionsrichtung steuernde Behälteraufbauten zum Aufnehmen von Sprengstoffen und zum Verhindern oder Minimieren von Schäden im Falle einer Explosion. Diese Behälteraufbauten finden Verwendung als Umschließung und Transportvorrichtung für Gefahrgut wie Schießpulver und Sprengstoffe, z. B. Bomben und Granaten, und zwar insbesondere in Flugzeugen, wo das Gewicht eine bedeutende Rolle spielt, und noch bedeutsamer bei Frachträumen und Passagierkabinen von Flugzeugen. Sie sind ebenfalls besonders nützlich für Bombenentschärfungspersonal bei der Bekämpfung von terroristischen und anderen Bedrohungen.

Als Reaktion auf den im Jahre 1988 auf ein Flugzeug der Fluggesellschaft Pan American über Lockerbie, Schottland, verübten Bombenanschlag haben Fachleute, die sich mit Sprengstoffen und Überlebensfähigkeitstechniken bei Flugzeugen befassen, Möglichkeiten untersucht, wie man Verkehrsflugzeuge gegen Terroranschläge sicherer macht. Ein Ergebnis dieser Studien war die Entwicklung und der Einsatz einer neuen Generation von Nachweisgeräten für Sprengstoffe. Praktisch gesehen gibt es jedoch einen Bombengrößengrenzwert, über dem eine Erkennung relativ leicht ist, aber unter welchem ein zunehmender Anteil von Bomben unerkannt bleibt. Eine nicht entdeckte Bombe würde sehr leicht ins Gepäck gelangen, entweder, indem sie von einem Passagier an Bord (in eine Kabine) gebracht oder in einem Flugzeugfrachtbehälter gelagert wird. Die Frachtbehälter in Form von würfelförmigen Behältern mit abgeschrägten Kanten bestehen gewöhnlich aus leichtgewichtigem Aluminium, sind aber nicht explosionsfest. Aus diesem Grund sind in den letzten Jahren verstärkte Anstrengungen bei der Neukonstruktion von Behältern unternommen worden, damit diese in Bezug auf Bomben, die unter diesem Grenzwert liegen, sowohl explosionsfest als auch leicht sind.

Einen guten Überblick über neu konstruierte Luftfrachtbehälter bietet der Artikel von Ashley, S., SAFETY IN THE SKY (Sicherheit am Himmel): Konstruktion von explosionsfesten Gepäckbehältern, Mechanical Engineering, Bd. 114, Nr. 6, Juni 1992, Seite 81–86. Ein in diesem Artikel offenbarter Behältertyp ist so ausgelegt, dass er Detonationswellen unterdrückt und explodierende Bruchstücke zurückhält, während Hochdruckgase sicher abgeleitet werden, während ein anderer Typ so ausgelegt ist, dass die Sprengstoffe von Bord abgeleitet werden, indem die Explosivkräfte von der Flugzeughülle weg und nach außen kanalisiert werden. Bei mehreren dieser neuen Konstruktionen werden Verbundmaterialien verwendet, die sowohl fest als auch leicht sind. Bei einer dieser Konstruktionen ist ein gehärteter Frachtbehälter mit einer Matte aus einem niederdichten Material wie SPECTRA^®-Fasern umwickelt, zu beziehen von der Fa. AlliedSignal Inc., und mit starrem Polyurethanschaum und perforiertem Blech aus einer Aluminiumlegierung ausgekleidet. Dieses Schichtmaterial bedeckt vier Seiten des Behälters in einer nahtlosen Hülle. Siehe diesbezüglich auch US-Publikation 5267665.

Der Zugang zum Innern eines Behälters ist zum Be- und Entladen erforderlich und erfolgt gewöhnlich über Türen. Die Türen sind bei einer Explosion eine signifikante Schwachstelle des Behälters, da bei einer Detonation im Behälterinnern eine normale Tür nach außen gedrückt wird. Wenn die Tür mit Scharnieren und Metallstiften befestigt ist, werden die Stifte zu gefährlichen Projektilen. Wenn die Tür in Rillen oder Kanälen gleitet, können sich diese Rillen oder Kanäle verbiegen oder verformen und den Behälter funktionsuntüchtig machen. Es wäre deshalb wünschenswert, eine Behälterkonstruktion zu haben, bei der die oben genannten Probleme mit den Türen beim Zugang zum Behälterinnern ausgeschlossen sind.

Die US-Publikation 5312182 offenbart gehärtete Frachtbehälter, bei denen die Tür durch Gleiten in Rillen/Schienen mit einer Verriegelung in Eingriff steht, die angeblich bei einer derartigen Explosion eine festere Klemmung bewirkt, um einem Zerreißen der Vorrichtung zu widerstehen. Andere explosionsfeste und/oder die Explosionsrichtung steuernde Behälter werden in der Europäischen Patentveröffentlichung 0572965 A1 und in den US-Publikationen 5376426; 5249534 und 5170690 beschrieben.

Es sind ebenfalls Behälter für die Lagerung und/oder den Transport von Sprengstoffen wie Bomben oder mutmaßlichen Sprengstoffen bekannt. Siehe hierzu beispielsweise die US-Publikationen Nr. 5225622; 4889258; 4432285; 4055247; 4027601 und 3786956. Diese Behälter bestehen gewöhnlich aus einem hochfesten Außengehäuse mit einer unbeweglichen Form und haben eine Stützkonstruktion derart, die bewirkt, dass der Sprengstoff vom Gehäuse wegbewegt wird. Hochfeste Materialien zur Bildung des Außengehäuses beinhalten Metall, z. B. Edelstahl- oder Stahlplatten, und ballistische Glasfaser. Stützkonstruktionen beinhalten Vermikulit in einem Bindemittel, Schaumstoff (z. B. Styropor), Schaumgummi und Karton. Die Behälter sind gewöhnlich schwer und haben eine sperrige und unbewegliche Form oder Konstruktion.

WO-A-9712195 verkörpert nach Artikel 54(3) EPC den Stand der Technik. Hierin werden explosionsfeste Behälter bestehend aus wenigstens drei ineinander geschachtelten Materialbändern beschrieben, bei denen die Bänder aufeinander ausgerichtet sind, um ein Volumen zu umschließen, und um eine Behälterwand mit einer Dicke zu bilden, die im Wesentlichen mit der Summe der Dicken von mindestens zwei Bändern äquivalent ist.

In der Publikation US-A-4543872 wird eine explosionsabschwächende Vorrichtung, bestehend aus einem zusammenlegbaren/aufblasbaren Zylinder, beschrieben, welcher in seinem Innern Schaum enthält.

In der Publikation EP-A-0204863 wird ein Verfahren zur Explosionsunterdrückung beschrieben, bei dem eine erweiterte Schaumsperre gebildet wird, welche durch ein aufblasbares Sperrenelement an Ort und Stelle gehalten wird. Es wird eine Vielzahl von Sperrenelementen beschrieben.

Die Publikation EP-A-0276918 bildet die Grundlage der Präambel von Anspruch 1. In diesem Dokument wird ein Bombenexplosionshemmer, bestehend aus einer Reihe von senkrecht übereinander befindlichen Kammern, die durch Löcher miteinander verbunden sind, beschrieben, wobei jede Kammer eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, enthält. Die Luft im Bombenexplosionshemmer kann zwecks Lagerung abgelassen werden.

Die Umgebung, in der ein Behälter verwendet werden soll, kann Einschränkungen in Bezug auf Gewicht und Raum aufweisen, z. B. die Passagierkabine oder der Frachtraum eines Flugzeugs. Auf Grund dieser Einschränkungen ist ein zusammenlegbarer Behälter wünschenswert, der bei Nichtbenutzung für Lagerzwecke in eine kompakte Form gefaltet werden kann.

Diese Erfindung, die zur Überwindung der Unzulänglichkeiten des Stands der Technik entwickelt wurde, sieht explosionsfeste und die Explosionsrichtung steuernde Behälteraufbauten vor, von denen einige zusammenlegbar sind.

Diese Erfindung ist ein explosionsfester Behälteraufbau zum Aufnehmen von Sprengstoff. Der Behälteraufbau wird in Anspruch 1 definiert.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung besteht der explosionsfeste Behälter aus wenigstens drei zusammenlegbaren, nahtlosen Bändern aus einem explosionsfesten Material und wässrigem Schaum. Das explosionsfeste Material besteht aus hochfesten Fasern mit einer Festigkeit von zumindest 10 g/d und einem E-Modul Zug von wenigstens etwa 200 g/d. Die Bänder sind in zusammengebautem Zustand mit ihren Längsachsen im rechten Winkel zueinander ineinander eingeschachtelt, um im Wesentlichen ein Volumen zu umschließen und eine Behälterwand mit einer Dicke zu bilden, die im Wesentlichen gleich der Summe der Dicken von wenigstens zwei der Bänder ist. Die Bänder sind im zerlegten Zustand für Lagerzwecke zusammenlegbar. Das innere Band beinhaltet vorzugsweise eine faltbare Lasche, die auf jeder Seite desselben einen Falz bildet und zur Verhinderung von Drehungen stabilisiert ist. Das innere Band kann durch Verfestigung stabilisiert werden, wenn es aus einem Verbundmaterial besteht, oder durch Anbringen von steifen Platten oder einer anderen Stützkonstruktion an dasselbe, wenn es nicht auf Verfestigung anspricht. Der wässrige Schaum innerhalb des inneren Bands hat vorzugsweise eine Dichte im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,10 g/cm³, besser im Bereich von etwa 0,03 bis etwa 0,08 g/cm³. Diese Ausführung ist besonders nützlich als Kabinen-Einschließungssystem für Flugzeuge bei Notfällen.

Die Dreibänder-Kasten-Konstruktion des bevorzugten Behälteraufbaus dieser Erfindung hat mehrere Vorteile gegenüber Behältern des Standes der Technik. Es entfällt die Notwendigkeit einer Zugangstür, da der Zugang über eine offene Seite oder Seiten des innersten Bandes erfolgen kann. Somit entfällt eine der Schwachstellen bei Behältern des Standes der Technik: Tür- und Plattenscharniere mit Stahlstangen sind nicht mehr erforderlich und somit auch keine Türrillen-Verriegelungssysteme. Andere Modifikationen ermöglichen den leichten Zugang zum Behälterinnern zum Be- und Entladen trotz begrenzter äußerer Raumeinschränkungen. Der Kasten ist durchlässig für Sprengstoffgase und ermöglicht die kontrollierte Freigabe des Gases durch die Ecken, die zur Funktion der Konstruktion beitragen. Die Herstellung des Kastens ist in technologischer Hinsicht kostengünstig und einfach. Die Bänder des Kastens können nach Wunsch steif oder flexibel gefertigt werden. Wenn die Bänder des Kastens aus flexiblen Kanten und steifen Flächen gefertigt sind, können sie für eine zweckmäßigere Lagerung zusammengelegt und als Satz aus drei oder mehr im Wesentlichen flachen Teilen (Bändern) für den nachfolgenden Zusammenbau und die Verwendung mit explosionsabschwächendem Material transportiert werden.

Explosionsabschwächende Materialien können die Wärmeenergie von der Explosion durch Temperaturerhöhung, Phasenübergang, z. B. Verdampfung von Wasser, absorbieren. Sie können kollabieren und die Energie durch Knautsch- und/oder viskoelastische Wirkungen absorbieren. Kondensierbare Gase (in Schäumen) können unter erhöhtem Druck kondensieren und dabei Kondensationswärme für die wässrige Phase abgeben. Kondensierbare Gase bewirken eine Abnahme der Detonationswellengeschwindigkeit und übertragen durch die Kondensation Wärmeenergie. Die kinetische Energie kann auf alle diese Materialien übertragen werden.

Die Verwendung von wässrigem Schaum mit kondensierbarem Gas als Schaummittel verlängert signifikant die Entgasungszeit und verringert das Risiko. Somit ist er ein bevorzugtes explosionsabschwächendes Material.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und der weiteren Vorteile erfolgt nun eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen. In den Zeichnungen zeigen:

1A eine dreidimensionale Ansicht von Band 11, das Bestandteil des Behälteraufbaus 10 von 1F ist;

1B eine dreidimensionale Ansicht von Band 12, das Bestandteil des Behälteraufbaus 10 von 1F ist;

1C eine dreidimensionale Ansicht von Band 13, das gefüllt mit explosionsabschwächendem Material 14 und mit den Bändern 11 und 12 zusammengefügt den Behälteraufbau 10 von 1F darstellt;

1D eine dreidimensionale Teilmontageansicht, die zusammen mit 1E die Montagefolge für den Behälteraufbau 10 veranschaulicht;

1E eine dreidimensionale Teilmontageansicht, die zusammen mit 1D die Montagefolge für den Behälteraufbau 10 veranschaulicht;

1F eine dreidimensionale Montageansicht des Behälteraufbaus 10;

1G eine dreidimensionale Ansicht einer optionalen Stützkonstruktion 17 für die Einbeziehung bei der Montage von Behälteraufbau 10;

2A eine dreidimensionale Ansicht des alternierenden Bandes 12' mit den Laschen X und Y;

2B eine dreidimensionale Teilmontageansicht, die die Montagefolge für den Behälteraufbau 10' veranschaulicht;

2C eine dreidimensionale Montageansicht des Behälteraufbaus 10';

3A eine dreidimensionale Ansicht des Schnittes des alternierenden Bandes 11'' an den Ecken 16 zur Schaffung von Teilen, die beim Falten die Falze 18 bilden;

3B eine dreidimensionale Ansicht des alternierenden Bandes 11'' mit Falzen 18;

3C eine dreidimensionale Teilmontageansicht, die die Montagefolge für den Behälteraufbau 10'' veranschaulicht;

4 eine dreidimensionale Montageansicht von Behälteraufbau 10''';

5A eine dreidimensionale Ansicht des alternierenden Bandes 11'''', das im Querschnitt sechseckig ist;

5B eine dreidimensionale Teilmontageansicht der alternierenden Bänder 11'''' und 12'''';

5C eine dreidimensionale Montageansicht des Behälteraufbaus 10'''';

6A eine dreidimensionale Teilmontageansicht, die ein zweiteiliges Äquivalent (M und N) zu Band 12 für die Verwendung mit dem Behälteraufbau 10''''' dieser Erfindung veranschaulicht;

6B eine dreidimensionale Teilmontageansicht ähnlich der in 6A, aber zusätzlich mit einem dritten Band 13''''';

6C eine dreidimensionale Montageansicht des Behälteraufbaus 10''''';

7A eine dreidimensionale Montageansicht des explosionsfesten Behälteraufbaus 20 in geschlossener/beladener Stellung;

7B eine dreidimensionale Montageansicht des Behälteraufbaus 20 in offener/beladbarerer Stellung;

8A eine dreidimensionale Ansicht der inneren Hülle 31 für einen explosionsfesten Behälter mit Be- und Entlade-Möglichkeiten bei eingeschränkten Platzverhältnissen;

8B eine dreidimensionale Teilmontageansicht des Behälteraufbaus 30;

8C eine dreidimensionale Teilmontageansicht des Behälteraufbaus 30;

8D eine dreidimensionale Ansicht der Bänder 40 und 41 zur Verwendung bei Behälteraufbau 30;

8E den Behälteraufbau 30 in geschlossener (beladener) Stellung;

8F den Behälteraufbau 30 in offener (Belade/Entlade-) Stellung;

9A eine dreidimensionale Ansicht des Bandes 50 mit steifen Einsätzen vor dem Falten zur Schaffung der Falze 18';

9B eine dreidimensionale Teilansicht des Bandes 50 mit steifen Einsätzen vor dem Falten zur Schaffung der Falze 18';

9C eine dreidimensionale Teilansicht des Bandes 50 während des Faltens;

9D eine dreidimensionale Teilansicht des gefalteten Bandes 50;

9E eine dreidimensionale Ansicht des gefalteten Bandes 50;

10A eine dreidimensionale Ansicht eines zerlegten Kabinenbehälteraufbau-Satzes 60;

10B eine dreidimensionale Ansicht des teilweise offenen Bandes 63;

10C eine dreidimensionale Ansicht des vollständig geöffneten Bandes 63;

10D eine dreidimensionale Ansicht des geöffneten Innenbandes 62 mit darin verwahrtem Gepäck 61;

10E eine dreidimensionale Ansicht von Band 63, das auf dem beladenen Innenband 62 angeordnet ist;

10F eine dreidimensionale Ansicht von Band 64, das an den eingeschachtelten Bändern 62 und 63 angeordnet ist;

10G eine dreidimensionale Ansicht des zusammengesetzten Kabinenbehälteraufbaus 70;

10H eine dreidimensionale Ansicht von Band 62 mit dem daran angebrachten Netz 69;

10I eine dreidimensionale Ansicht des Behälteraufbaus 70 mit optionalen Tragevorrichtungen.

Die oben genannten Zeichnungen dienen zum besseren Verständnis der bevorzugten Erfindung für Fachleute. Die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungen dieser Erfindung sind keineswegs erschöpfend oder schränken die Erfindung auf die offenbarte genaue Form ein. Sie ist gewählt worden, um die Prinzipien der Erfindung und ihrer Anwendung und deren praktische Nutzung zu beschreiben oder am besten zu erklären, um dadurch andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung bestmöglich zu nutzen. Insbesondere sind die Bänder aus explosionsfestem Material in den beigefügten Zeichnungen mit parallelen Linien dargestellt, die im Wesentlichen Endlosfasern/Fäden in Umfangsrichtung der Bänder zeigen, d. h. als in einer Richtung verlaufende Faserbänder. Diese Darstellung dient zum erleichterten Verständnis der Erfindung; obwohl sie ein Gewebe für die Nutzung bei dieser Erfindung festlegt, ist dies nicht das einzige in Frage kommende Gewebe.

Bei der Diskussion der Zeichnungen werden zunächst konstruktive Aspekte angesprochen, gefolgt von Überlegungen zu geeigneten Materialien und darüber, wie diese die Fähigkeiten der Konstruktionen bezüglich Explosionswiderstand und/oder Explosionslenkung beeinflussen.

Unter Bezugnahme auf 1F bezeichnet die Kennzahl 10 den explosionsfesten Behälteraufbau. Die Konstruktion des Behälteraufbaus 10 ist für die Vorteile dieser Erfindung entscheidend. Der Behälter besteht aus einem Satz von zumindest drei ineinander geschachtelten und gegenseitig an vier Seiten verstärkten kontinuierlichen Bändern 11, 12 und 13 eines Materials, die zu einem Würfel zusammengefügt sind. Siehe 1A, 1B und 1C. „Band" bedeutet ein dünner, flacher, ein Volumen umschließender Streifen. Der Querschnitt des umschlossenen Volumens kann variieren, obwohl eine Vieleckform der kugelförmigen vorgezogen wird, wobei eine rechteckige Form bevorzugt wird und eine quadratische Form Priorität genießt, wie dargestellt. Unter Bezugnahme auf die 1D und 1E wird ein erstes inneres Band 11 mit explosionsabschwächendem Material 14 (dargestellt als wässriger Schaum) gefüllt und dann in ein etwas größeres zweites Band 12 geschachtelt, welches in ein etwas größeres drittes Band 13 eingeschachtelt ist, wobei alle Bänder mit ihren entsprechenden Längsachsen senkrecht zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise hat jede der sechs Platten, die die Seitenflächen des würfelförmigen Behälters bilden, eine Dicke, die im Wesentlichen gleich der Summe der Dicken von mindestens zwei der Bänder 11, 12 und 13 ist, wo sie überlappen, und jede Kante 15 des Behälters ist von wenigstens einem Band 11, 12 oder 13 des Materials bedeckt. Mit anderen Worten, nachdem die Last (Sprengstoff oder Gepäck) am ersten Band 11 anliegt, legt oder verteilt sich das explosionsabschwächende Material 14 innerhalb des ersten Bandes 11 um die Last. Das zweite ähnlich strukturierte Band 12 mit etwas größeren Maßen wird so über das erste Band gelegt, dass dessen Längsachse senkrecht zu der des ersten Bandes 11 steht (siehe 1D). Das dritte ähnlich strukturierte jedoch größere Band 13 wird über das zweite Band 12 geschoben, so dass dessen Längsachse senkrecht zu den Achsen der beiden Bänder 11 und 12 steht (siehe 1E). Das dritte Band 13 vervollständigt den bevorzugten explosionsfesten Behälteraufbau 10. Die Passung zwischen den Bändern 11, 12 und 13 ist nicht als gasdichte Versiegelung gedacht, sondern ist eine dichte Passung, so dass das Gas im Falle einer Explosion aus den Ecken 16 des würfelförmigen Behälters allmählich entweichen kann. Die Bänder sind übereinander verschiebbar und deshalb müssen die Reibungskennwerte ihrer Oberflächen möglicherweise abgeändert werden, wie später noch ausführlich erläutert wird. Der Behälteraufbau 10 hat keine separate Zugangstür und dadurch werden alle Einschränkungen vermieden, die Behälter nach dem bisherigen Stand der Technik aufweisen. 1G zeigt einen Gewicht/Lastträgerrahmen 17, der wahlweise in den Behälteraufbau 10 eingeschachtelt werden kann für den Fall, dass der Behälteraufbau 10 zum Tragen der zu beladenden Gegenstände nicht genügend steif ist. Das innere Band 11 wird zunächst über den Rahmen geschoben und dann erfolgt, wie bereits beschrieben, der weitere Zusammenbau. Der Rahmen 17 kann aus Metall oder konstruktiven Verbundstäben gefertigt werden, die so ausgelegt sind, um die Tragkraft der Konstruktion zu optimieren und das Behältergewicht so gering wie möglich zu halten.

Bei einer Variante der Grundkonstruktion wird das zweite Band 12 durch Band 12' ersetzt, das ein aus fünf Seiten bestehendes endliches Band ist (siehe 2A), d. h. Band 12' besteht aus fünf im Wesentlichen rechteckigen bzw. vorzugsweise, wie dargestellt, quadratischen, hintereinander angeordneten Flächen, was eine mehr als bei den vier Seitenflächen ist, die den rechteckigen Querschnitt derselben bilden. Die Bänder 11 und 13 und das explosionsabschwächende Material 14 sind dieselben wie bei der Grundkonstruktion. Unter Bezugnahme auf 2B wird das Band 12' um das gefüllte innere Band 11 gewickelt, wobei deren erste und fünfte Seitenfläche an einer der offenen Seiten des ersten Bandes 11 überstehen, um die Laschen X und Y zu bilden. Das dritte Band 13 vervollständigt den explosionsfesten Behälteraufbau 10'. Der Zugang zu einer Seite des würfelförmigen Behälteraufbaus 10' erfolgt durch das Entfernen von Band 13 und dem Öffnen der Laschen X und Y. Bei dieser Ausführung ist das Band 12' vorzugsweise ein ineinander geschachteltes Band, um zu verhindern, dass die Laschen X und Y bei einer Explosion aufgerissen werden. Der Behälteraufbau 10' hat keine separate Zugangstür, und dadurch werden alle Einschränkungen vermieden, die durch Ausführungen nach dem Stand der Technik gegeben sind.

Unter Bezugnahme auf die 3A, 3B UND 3C, die eine andere Variante der Grundkonstruktion zeigen, wird das innere Band 11 durch das innere Band 11'' ersetzt, das Falze 18 hat, die an beiden Seiten desselben vor dem Befüllen mit explosionsabschwächendem Material 14 und dem nachfolgenden Zusammenbau mit den anderen Bändern 12 und 13 gebildet werden. Band 11'' kann breiter als benötigt gefertigt, an jeder Ecke 16 eingeschnitten und gefaltet werden, um an jeder Seite die Falze 18 zu bilden (siehe 3A und 3B). Der Falz 18 ist eine vorstehende Kante oder eine kleine Lasche, die im Wesentlichen bei Nutzung senkrecht zur Ebene von Band 11'' steht – das nächste äußerste Band (bei diesem Beispiel Band 12) hält die Lasche 18 in dieser Beziehung zu Band 11''. Das Vorhandensein der Falze 18 bei einer Explosion des Behälters dient zur Begrenzung der Geschwindigkeit, mit der die heißen Gase nach einer Explosion aus dem Behälter entweichen; dies dient dazu, in der Nähe befindliche Menschen und Sachwerte vor Schaden zu bewahren sowie das Risiko zu verringern, dass der Behälter Feuer fängt. Jedes innere Band kann mit Falzen gebildet werden; die besten Ergebnisse werden jedoch mit den Falzen 18 am innersten Band 11'' erzielt.

Durch diese Erfindung werden viele unterschiedliche Behälterformen berücksichtigt. Zum Beispiel umschließt der Behälteraufbau 10''' von 4 auf Grund der unterschiedlichen rechteckigen Querschnitte der drei Bänder ein nichtwürfeliges rechteckiges Prisma. In 5C ist der Behälteraufbau 10'''' zu sehen, der gebildet wird durch ein erstes inneres Band 11'''' (siehe 5A), im Wesentlichen mit einem sechseckigen Querschnitt, gefüllt mit einem explosionsabschwächenden Material 14 und eingeschachtelt in ein vierseitiges Band 12'''' ( 5B), das in das vierseitige Band 13'''' eingeschachtelt ist, welches in das vierseitige Band 14'''' eingeschachtelt ist. Die Tatsache, dass Bänder mit einem vielseitigen Querschnitt bevorzugt werden, leitet sich davon ab, dass der Behälter die Tendenz zur Verformung hat, um bei einer Explosion das Innenvolumen zu vergrößern.

Es ist mittlerweile ersichtlich, dass bei dieser Erfindung selbst bei der würfelförmigen Behältergrundversion (oder rechteckigem Prisma) im Wesentlichen ohne weiteres mehr als drei Bänder verwendet werden können. Unter Bezugnahme auf die 6A, 6B und 6C, die den würfelförmigen Behälteraufbau 10''''' zeigen, ist das zweite Band 12''''' konstruktiv in zwei identische parallele und koaxiale Teile M und N geteilt, in welche das innere Band 11''''' eingeschachtelt ist (oder die über dem inneren Band 11''''' angeordnet sind). Der Zusammenbau von Band 11''''' erfolgt mit den kleineren Teilen (Bändern) M und N, die im äußeren Band 13''''' eingeschachtelt sind. Ein solcher Behälteraufbau 10''''' wäre viel leichter zu be- und entladen als ein vergleichbarer Behälteraufbau 10 mit genormter Luftfrachtgröße, d. h. 1,82 × 1,82 × 1,82 m (6 × 6 × 6 Fuß). Um ein Beispiel anzuführen, die Beladung erfolgt, wenn das erste Band 11''''' mittels einer herkömmlichen Hubgabel auf einem Träger platziert ist. Nachfolgend wird das erste Band 11''''' auf und ab bewegt, damit das Band M darum gelegt werden kann. Band 11''''' wird dann stabilisiert, damit die Gegenstände 19 auf das erste Band 11''''' geladen werden können. Nach dem Beladen wird dann Band 11''''' mit explosionsabschwächendem Material 14 gefüllt und in der anderen Richtung auf und ab bewegt, um zu ermöglichen, dass Band N darum angeordnet werden kann. Daraufhin wird die Konstruktion stabilisiert und Band 13''''' über die zusammengefügten Bänder wie in den 6B und 6C dargestellt platziert. Für das Entladen von Behälter 10''''' wird die Reihenfolge umgekehrt. Die Zwischenteile (Bänder) M und N brauchen zum Entladen nicht vollkommen entfernt zu werden und können in eine beliebige Richtung geschoben werden, d. h. einander gegenüberliegend, wie dargestellt, oder in dieselbe Richtung. Sie können auch angeordnet werden, um teleskopartig in dieselbe Richtung zu gleiten. Das äußere Band 13''''' könnte auf Wunsch in ähnlicher Weise aus zwei oder mehreren Abschnitten gefertigt werden.

Theoretisch kann eine unbegrenzte Anzahl koaxialer Bänder in paralleler Anordnung verwendet werden, die vorzugsweise aneinander stoßen, um ein beliebiges Band bei der aus drei Bändern bestehenden Grundkonzeption der Erfindung zu ersetzen. Am inneren Bandäquivalent können alle koaxialen Bänder Falze (z. B. siehe 3B) oder überlappende Laschen (z. B. siehe 2B) haben. Am Zwischenbandäquivalent können alle koaxialen Bänder Laschen aufweisen, aber nur diejenigen neben der Kante können an der Seite neben der Kante einen Falz haben. Es wird bevorzugt, dass das äußerste Band aus einem einzelnen kontinuierlichen Band besteht. Weiterhin kann eine größere Anzahl von koaxialen Bändern ebenfalls koaxial ineinander geschachtelt werden, um ein beliebiges Band beim Dreibänder-Behältergrundkonzept der Erfindung zu ersetzen; die Anzahl der als Äquivalent genutzten Bänder kann von der gewünschten Steifheit des Äquivalents abhängen. Es ist möglich, mehrere flexible Bänder zu haben, die beim koaxialen Einschachteln steif werden.

Die 7A und 7B zeigen den explosionsfesten Behälteraufbau 20, bei dem das Problem eines wirksamen Verschlusses angesprochen wird. Der Behälteraufbau 20 ist ein Behälter mit zwei Bändern der Dreibänder-Konzeption, die bereits erörtert wurde, und einer Zugangsöffnung an einer oder mehreren Seiten desselben. 7B zeigt den Behälteraufbau 20 in offener Stellung zum Be- und Entladen. Die Laschentür 21 ermöglicht den Zugang zum Inneren von einer Seite; es kann ein ähnlicher Zugang an einer oder mehreren Seiten der anderen Seitenflächen sein. In 7B sind der Sprengstoff (nicht dargestellt) und das explosionsabschwächende Material 14 bereits verladen. Es wird bevorzugt, dass sowohl die Tür als auch der Behälter aus einem steifen Material gefertigt werden, was im Einzelnen später erörtert wird. Ein Band 22, vorzugsweise mit quadratischem Querschnitt, wird über den Behälter 20 geschoben, um dessen Seitenflächen zu umschließen und dadurch den Verschluss von Behälter 20 zu sichern (siehe 7A). Band 22 kann den gesamten oder nur einen kleinen Teil der Laschentür 21 überdecken, wenn diese geschlossen ist. Zumindest ungefähr 20, vorzugsweise mindestens etwa 40, noch besser wenigstens 60 Prozent der Fläche der Tür 21 sollten von Band 22 bedeckt sein. Band 22 gleitet zu einer Seite der Laschentür 21, wie in 7B dargestellt, oder wird vollständig vom Behälter entfernt, um den Zugang durch die Tür 21 zu ermöglichen. Die Form des Innenquerschnitts von Band 22 sollte mit dem Teil des Behälters, den dieses umschließt, übereinstimmen. Es wird ein vielseitiger Querschnitt bevorzugt, wobei ein rechtwinkliger noch mehr bevorzugt wird und der quadratische Querschnitt (wie dargestellt) die höchste Priorität genießt. Das Verschließen mittels dieser Konstruktion wird ohne Scharniere (und für die dort Anwesenden möglicherweise tödlichen Stifte) oder Führungselemente bewerkstelligt. Bei einer Explosion hält das Band 22 die Tür 21 fest. In dem Fall, dass dort keine Tür 21 die Zugangsöffnung abdeckt, werden zumindest 50%, vorzugsweise mindestens etwa 80% und noch besser im Wesentlichen die gesamte Fläche der Zugangsöffnung von Band 22 verdeckt.

Die 8A–8F zeigen noch einen weiteren explosionsfesten Behälteraufbau 30, der über Möglichkeiten zum Be- und Entladen bei beschränkten Raumverhältnissen verfügt. Diese Konstruktion ähnelt sehr dem bereits erörterten Dreibänder-Konzept, das stark detonationsdämmend wirkt. Eine Modifikation dieses Dreibänder-Konzepts ist notwendig, um einen günstigen Zugang zum Behälterinnern im Rahmen der Raumeinschränkungen zu erhalten, die bei Flugzeugladeräumen bestehen. In 8A ist eine Wabenkernplatte 31 dargestellt, die dem vollständig montierten Behälteraufbau 30 strukturelle Festigkeit verleiht. Platte 31 ist im Wesentlichen ein Würfel mit einer abgeflachten Kante 32 und einer Öffnung 33 auf einer Seite, die den Zugang zum Behälterinnern nach dem Zusammenbau bietet. Ein erstes inneres Band 34 wird um die Platte 31 gelegt, so dass die Öffnung 33 bedeckt wird. Das materialbildende Band 34, wie im Einzelnen später erörtert, ist biegsam und kann eingeschnitten werden, um in Band 34 an der Öffnung 33 eine obere 35 und eine untere Zugangslasche 36 zu bilden. Das Zwischenband 37 ist ein kontinuierlicher(s) Streifen/Band, unter dem die Bodenplatte 39 angebracht ist (siehe 8C). Das äußere Band ist ein zweiteiliges vertikal gleitendes Band, bestehend aus den Abschnitten 40 und 41, die gleiten und sich teleskopartig ineinander (40 + 41) verschieben können, um den Behälter zu öffnen. Obwohl bevorzugt wird, dass die Abschnitte 40 und 41 bei geschlossenem Behälter zusammen vollständig die Laschen 35 und 36 überdecken, brauchen sie nicht die gesamte Fläche zu überdecken und sind trotzdem wirksam. Das Innere von Abschnitt 41 ist etwas größer bemessen als das Äußere von Abschnitt 40 (siehe 8D), so dass er darüber gleiten kann, um den Zugang 33, wie in 8F dargestellt, vollständig zu öffnen. An der Seite des Behälters sind die Anschläge 38 vorgesehen. Der Vorsprung am Unterteil von Anschlag 38 sichert Abschnitt 41 derart, dass dieser nicht herab fällt, während das Oberteil von Anschlag 38 dazu dient, dass Abschnitt 40 nicht in das Innere von Abschnitt 41 fallen kann. 8E zeigt den geschlossenen vollständig montierten Behälteraufbau. Durch die Möglichkeit des teleskopartigen Zusammenschiebens dieser Konstruktion verringert sich der zusätzliche Platzbedarf zum Be- oder Entladen auf die Hälfte des Bedarfs eines üblichen würfelförmigen Behälters. Im Falle von drei Teleskopabschnitten würde sich der zusätzlich benötigte Platz auf ein Drittel verringern usw. Obwohl theoretisch mehr als drei Abschnitte genutzt werden könnten, wäre es wahrscheinlich unpraktisch. Die Möglichkeit des teleskopartigen Zusammenschiebens bei dieser Konstruktion könnte ebenfalls bei der Ausführung für den Verschluss gemäß 7A und 7B verwendet werden, wo Behälter des Stands der Technik verwendet werden.

Unter Bezug auf die 9A bis 9E, die eine andere Variante der Grundkonstruktion zeigen, wird das innere Band 11 durch das innere Band 50 ersetzt, das Falze 18' hat, welche vor dem Zusammenbau an beiden Seiten desselben gebildet werden. Das Band 52 kann breiter als benötigt gefertigt und an seinen Kanten 15 gefaltet werden, um an jeder Seite die Falze 18' zu schaffen. Falz 18' ist eine vorspringende Kante oder eine kleine Lasche, die bei Nutzung im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Bandes 52 verläuft – das nächste äußere Band hält den Falz/die Lasche 18' in dieser Beziehung zu Band 52. 9A zeigt die Verwendung der verstärkten Einsätze für das innere Band, d. h. einen gehärteten viereckigen Bilderrahmeneinsatz 51 für jede der vier Seitenflächen des Bandes, und die Verwendung der verstärkten Einsätze für die Laschen an jeder Seite des Bandes, d. h. zwei gehärtete rechteckige Einsätze 52 und zwei trapezförmige Einsätze 53. Diese Einsätze 51, 52 und 53 sind in Abständen zueinander angeordnet, um das Falten der Laschen zur Formung der Falze 18' zu ermöglichen. Die Laschen mit den trapezförmigen Einsätzen 53 liegen sich gegenüber und werden um 90° nach innen gefaltet, um die Seitenflächen des Würfels zu bilden, ohne das Gewebe entlang der Kanten zwischen den Laschen einschneiden zu müssen. Die Laschen mit den rechteckigen Einsätzen 52, die sich ebenfalls gegenüber liegen, werden dann um 90° nach innen gefaltet und an den anderen Laschen befestigt, zum Beispiel durch zusammenpassende Haken-Schleifen-Befestigungselemente 54 von VELCRO^®. Der Vorteil, dass die Laschen/Falze 18' nicht geschnitten werden müssen und verbunden bleiben können, besteht darin, dass sie durch die Wucht der Explosion in dem Behälteraufbau nicht ohne Weiteres nach außen gedrückt werden können.

Die 10A bis 10I zeigen einen Flugzeugkabinen-Notbehälteraufbau, dargestellt in zerlegter Form als Satz 60 (10A) über den Aufbau (B bis F) bis hin zum Notbehälteraufbau 70 (10G). Unter Bezugnahme auf 10A umfasst der Satz 60 die zusammengeklappten (gefalteten) Bänder 62, 63 und 64; den Kanister 66 mit explosionsabschwächendem Material, vorzugsweise einem wässrigen Schaum; einen optionalen Teleskopstab 67; und Gurte 68 zum Zusammenhalten des Satzes 60 während der Lagerung. 10B zeigt das Auseinanderfalten des inneren Bandes 63 an seinen Kanten 15, bis es vollständig aufgerichtet ist (siehe 10C). 10D zeigt die Anordnung von verdächtigem Gepäck 61 im inneren Band 62 mit den verschließbaren Laschen 65. Unter Bezugnahme auf 10E wird das explosionsabschwächende Material 14, dargestellt als wässriger Schaum, in das innere Band 62 über Kanister 66 um das verdächtige Gepäck 61 verteilt. Die Laschen 65 sind geschlossen, um einen Falz zu bilden, und das Innenband 62 ist innerhalb des Bandes 63 eingeschachtelt, wobei deren Längsachsen senkrecht zu einander stehen. Das dritte, jedoch bedeutend größere Band 64, wird über das zweite Band 63 (siehe 10F) geschoben, so dass dessen Längsachse zu den Achsen der beiden Bänder 62 und 63 senkrecht steht. Der Kabinen-Behälteraufbau 70 wird in 10G dargestellt. 10H zeigt die Nutzung des optionalen Netzgewebes 69, bei dem das verdächtige Gepäck 61' nicht mit den Seiten der Bänder 62 und 63 in Kontakt kommt. 10I zeigt die optionalen Griffe 71, durch welche der Teleskopstab 67 zum Tragen des Behälteraufbaus 70 geschoben wird. Die Griffe 71 werden nach der Montage des Behälteraufbaus 70 angeklebt (72).

Der hier in Bezug auf die Bänder verwendete Begriff „steif" bedeutet, dass ein Band über seine Seitenfläche oder -flächen nicht biegsam ist. Jedes Band umfasst eine Vielzahl von Seitenflächen und Kanten und kann im Wesentlichen über die Flächen unbiegsam sein, aber seine Biegsamkeit an den Kanten behalten und trotzdem als „steif" gelten. Ein solches Band gilt ebenfalls als „zusammenlegbar", weil seine biegsamen Kanten als stiftlose Scharniere wirken, die die im Wesentlichen nichtbiegsamen Seitenflächen verbinden, und das Band kann im Wesentlichen durch Falten an mindestens zwei seiner Kanten flachgedrückt werden. In Bezug auf die Seitenflächen wird Biegsamkeit wie folgt definiert. Eine Materiallänge wird waagerecht entlang einer Seite auf einer flachen Trägerfläche mit einem nicht gestützten Überhangteil der Länge „L" eingeklemmt. Der senkrechte Abstand „D", der von der nicht geklemmten Seite des Überhangteils bis unter die flache Trägerfläche reicht, wird gemessen. Das Verhältnis D/L ist das Maß für die Streckformbarkeit. Wenn das Verhältnis gegen 1 geht, ist die Konstruktion/Seitenfläche sehr biegsam, und wenn das Verhältnis gegen 0 geht, ist sie sehr steif oder nicht biegsam. Konstruktionen gelten als steif, wenn das Verhältnis D/L weniger als etwa 0,2 ist, vorzugsweise weniger als etwa 0,1.

Die bauliche Ausführung dieser Erfindung, insbesondere die Dreibänder-Würfel-Ausführung, verbessert die Fähigkeit des Behälters, die Detonation innerhalb des Behälters einzudämmen. Diese Fähigkeit zur Eindämmung der Detonation wird auch durch die verstärkte Flächendichte des Behälters verbessert. Die „Flächendichte" ist das Gewicht einer Konstruktion pro Einheitsfläche der Konstruktion in kg/m², welche in Verbindung mit den nachfolgenden Beispielen ausführlicher diskutiert wird. Die bei der Bildung der Behälter und Bänder dieser Erfindung bevorzugten explosionsfesten Materialien sind orientierte Folien, Faserschichten und/oder eine entsprechende Kombination daraus. Eine Harzmatrix kann wahlweise mit Faserschichten verwendet werden und eine Folie (orientiert oder nichtorientiert) kann aus Harzmatrix bestehen.

Einachsig oder zweiachsig orientierte Folien, die als explosionsfestes Material brauchbar sind, können einschichtige, zweischichtige oder Mehrschichtfolien sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homo- und Copolymerisaten thermoplastischer Polyolefine, thermoplastischen Elastomeren, vernetzten thermoplastischen Kunststoffen, vernetzten Elastomeren, Polyestern, Polyamiden, Fluorkohlenstoffen, Urethanen, Epoxidharzen, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid und deren Mischungen. Folien der Wahl sind hochdichtes Polyethylen, Polypropylen und Mischungen aus Polyethylen und Elastomeren. Die Foliendicke reicht vorzugsweise von etwa 5 bis 1016 &mgr;m (0,2 bis 40 mils), besser noch von etwa 12,7 bis 508 &mgr;m (0,5 bis 20 mils), am meisten bevorzugt von etwa 25,4 bis 381 &mgr;m (1 bis 15 mils).

Im Sinne dieser Erfindung besteht eine Faserschicht aus wenigstens einem Netz von Fasern, entweder allein oder mit einer Matrix. Die Faser ist ein verlängerter Körper, deren Längenmaß viel größer als ihre Quermaße in Bezug auf Breite und Dicke ist. Demzufolge beinhaltet der Begriff Faser Einzelfaden-, Mehrfaden-, Band-, Streifen-, Stapel- und andere Formen von zerhackten, geschnittenen oder endlichen Fasern und ähnlichen mit regelmäßigem oder unregelmäßigem Querschnitt. Der Begriff Faser beinhaltet eine Vielzahl einer dieser oben genannten oder einer Kombination davon.

Die Querschnitte der Fäden zur Verwendung bei dieser Erfindung können stark variieren. Sie können im Querschnitt kreisförmig, flach oder rechteckig sein. Sie können auch einen unregelmäßig oder regelmäßig gelappten Querschnitt mit einem oder mehreren regelmäßigen oder unregelmäßigen Lappen haben, die von der Linear- oder Längsachse der Fasern vorstehen. Es wird besonders bevorzugt, dass die Endlosfasern einen im Wesentlichen kreisförmigen, flachen oder rechteckigen Querschnitt haben, bevorzugt wird ersterer.

Mit Netzgewebe ist eine Vielzahl von Fasern gemeint, die in einer vorgegebenen Konfiguration oder einer Vielzahl von Fasern zusammen angeordnet sind, um ein verzwirntes oder nicht verzwirntes Garn zu bilden, wobei die Garne in einer vorgegebenen Konfiguration angeordnet sind. Zum Beispiel können die Fasern oder das Garn als Filz oder in anderer nicht gewebter, gestrickter oder gewebter Art (glatt, Kettenwicklung, Satin und Krähenfußmuster usw.) zu einem Netzgewebe oder mittels herkömmlicher Verfahren zu einem Netzgewebe geformt werden. Nach einer besonders bevorzugten Netzkonfiguration sind die Fasern einseitig ausgerichtet, so dass sie im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Faserrichtung parallel zueinander stehen. Endlosfasern werden am meisten bevorzugt, obwohl Fasern, die orientiert sind und eine Länge von etwa 7,6 bis 30,4 cm (etwa 3 bis 12 Zoll) haben, ebenfalls akzeptabel sind und im Sinne dieser Erfindung als „im Wesentlichen endlos" gelten.

Es wird bevorzugt, dass innerhalb einer Faserschicht wenigstens etwa 10 Gewichtsprozent der Fasern, noch besser wenigstens etwa 50 Gewichtsprozent der Fasern und am besten mindestens etwa 75 Gewichtsprozent der Fasern im Wesentlichen endlose Faserlängen sind, die das Volumen umschließen, welches vom Behälter eingeschlossen wird. Volumen umschließen bedeutet in Band- oder Umfangsrichtung, d. h. im Wesentlichen parallel zum oder in Richtung des Bandes, als Band wie es bereits oben definiert und dargestellt wurde. Mit im Wesentlichen parallel zum oder in Richtung des Bandes ist innerhalb ±10° gemeint. Es wird auch bevorzugt, dass die Bänder dieser Erfindung im Wesentlichen nahtlos sind. Im Wesentlichen nahtlos bedeutet, dass das Band nahtlos ist an jeder Kante, die die angrenzenden Seitenflächen für mehr als mindestens eine volle Wicklung der Faserschicht verbindet, und auch, dass an einer gegebenen Stelle am Band mindestens eine Wicklung/Lage ist, die nahtlos ist. Nach dieser Definition würde das Band 12' nach 2A als im Wesentlichen nahtlos gelten, selbst wenn dessen Laschen X und Y nicht miteinander verbunden sind. Somit ist jede Seitenfläche eines Bandes an mindestens einer gemeinsamen Kante mit einer anderen Seitenfläche mit einem Fasermaterial verbunden, das zwischen ihnen als Scharnier funktioniert; das bevorzugte Fasermaterial umfasst im Wesentlichen endlose, parallele Längen von Fasern senkrecht zur Kante.

Die endlosen Bänder können mittels einer Anzahl von Verfahren gefertigt werden. Bei einer bevorzugten Ausführung werden die Bänder, insbesondere diejenigen ohne Harzmatrix, durch Aufwickeln von Gewebe um einen Dorn und Sichern der Form durch geeignete Sicherungsmittel, z. B. Kleben durch Wärme- und/oder Druck, Wärmeschrumpfen, Kleber, Klammern, Nähen und andere Sicherungsmittel gebildet, die Fachleuten bekannt sind. Beim Nähen kann es sich entweder um das Nähen von Punkten, Linien oder Nähen mit sich schneidenden Abschnitten von parallelen Linien handeln. Das Nähen erfolgt normalerweise in Form von Stichen, aber bei dieser Erfindung gibt es keinen speziellen Stichtyp oder keine speziellen Nähmethoden, die als Sicherungsmittel bevorzugt werden. Die zur Bildung der Stiche verwendete Faser kann ebenfalls stark variieren. Die zweckmäßige Faser kann einen relativ niedrigen Modul oder einen relativ hohen Modul und eine relativ geringe Festigkeit oder eine relativ hohe Festigkeit haben. Die für die Stiche zu verwendende Faser hat vorzugsweise eine Festigkeit gleich oder größer als etwa 2 g/d und einen Modul gleich oder größer als etwa 20 g/d. Alle Zugfestigkeitseigenschaften werden durch Ziehen einer 25,4 cm (10 Zoll) langen Faserlänge bewertet, die auf einem Zugfestigkeitsprüfgerät Typ INSTRON zwischen Spannklemmen mit 25,4 cm/min (10 Zoll/min) geklemmt war. In den Fällen, wo es wünschenswert ist, das Band etwas steifer zu fertigen, können in das Gewebe Taschen genäht werden, in welche steife Platten eingesetzt werden können, oder die Platten können selbst in das Band zwischen Materialwicklungen eingenäht werden. Dies ist eine weitere „zusammenlegbare" Ausführung von steifen Bändern, d. h. die Seitenflächen sind steif wegen des Vorhandenseins der steifen Platten, aber die Kanten sind biegsam wegen des biegsamen Gewebes, das die Bänder formt, oder können gebogen werden, z. B. durch das Gewicht des steifen Seitenteils. Ein Vorteil für die zusammenlegbaren Ausführungen dieser Erfindung besteht darin, dass das Bauteil in flacher Form transportiert und kurz vor der Verwendung aufgestellt werden kann. Eine andere Möglichkeit, um Gewebewicklungen innerhalb eines Bandes wahlweise steif zu machen, ist die mittels Stichmustern, z. B. können parallele Reihen von Stichen auf Teilflächen des Bandes angebracht werden, um es steif zu machen, während die Verbindungen/Kanten nicht genäht werden, um ein weiteres „zusammenlegbares" steifes Band zu fertigen.

Der für das explosionsfeste Material verwendete Fasertyp kann stark variieren und anorganischer oder organischer Natur sein. Bevorzugte Fasern für die praktische Anwendung dieser Erfindung, insbesondere für die im Wesentlichen endlosen Längen, sind solche mit einer Festigkeit gleich oder größer etwa 10 g/d und einem Zugmodul gleich oder größer etwa 200 g/d (gemessen mit einem Zugfestigkeitsprüfgerät Typ INSTRON). Besonders bevorzugte Fasern sind solche mit einer Festigkeit gleich oder größer etwa 20 g/d und einem Zugmodul gleich oder größer als etwa 500 g/d. Am meisten werden solche Ausführungen bevorzugt, bei denen die Festigkeit der Fasern gleich oder größer etwa 25 g/d und der Zugmodul gleich oder größer etwa 1000 g/d ist. Bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung haben die gewählten Fasern eine Festigkeit gleich oder größer etwa 30 g/d und einen Zugmodul gleich oder größer etwa 1200 g/d.

Hochleistungsfasern können in Bänder eingearbeitet werden zusammen und/oder in Verbindung mit anderen Fasern, die anorganischer, organischer oder metallischer Natur sein können. Die Hochleistungsfaser ist vorzugsweise die endlose (Ketten-) Faser und die andere Faser ist die Füllfaser. Die andere Faser kann wahlweise sowohl in die Ketten- als auch die Füllfaser eingearbeitet werden. Solche Gewebe werden als Hybridfasern bezeichnet. Hybridfasern können zur Herstellung von einem oder mehreren Bändern des Behälters verwendet werden. Hybridfasern sollten vorzugsweise verwendet werden, um einen Teil oder das gesamte äußere Band daraus zu fertigen. Die Bänder können auch durch gleichzeitiges oder aufeinander folgendes Wickeln eines oder mehrerer Gewebe aus konventionellen Fasern mit einem oder mehreren Geweben aus Hochleistungsfasern hergestellt werden.

Der Denier-Wert der Faser kann stark variieren. Im Allgemeinen hat die Faser gleich oder weniger als etwa 8000 Denier. Bei den bevorzugten Ausführungen der Erfindung bewegt sich der Denier-Wert der Faser zwischen etwa 10 und etwa 4000, und bei den bevorzugteren Ausführungen liegt der Denier-Wert zwischen etwa 10 und etwa 2000. Bei den am meisten bevorzugten Ausführungen der Erfindung bewegt sich der Denier-Wert zwischen etwa 10 und etwa 1500. Gewebe aus Fasern mit einem gröberen (höheren) Denier-Wert ermöglichen eine bessere Entgasung, was in einigen Fällen wünschenswert sein kann.

Zweckmäßige anorganische Fasern beinhalten S-Glasfasern, E-Glasfasern, Kohlenstofffasern, Borfasern, Aluminiumoxidfasern, Zirkoniumdioxid-Siliziumdioxidfasern, Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-Fasern und ähnliche.

Beispielhaft für nützliche anorganische Endlosfasern zur Verwendung bei dieser Erfindung sind Glasfasern wie Fasern gebildet aus Quarz, Magnesium-Aluminiumsilikat, nicht alkalischem Aluminiumborsilikat, Sodaborsilikat, Sodasilikat, Sodakalk-Aluminiumsilikat, Bleisilikat, nicht alkalischem Bleiboraluminiumoxid, nicht alkalischem Bariumboraluminiumoxid, nicht alkalischem Zinkboraluminiumoxid, nicht alkalischem Eisen-Aluminiumsilikat, Cadmiumborat, Aluminiumoxidfasern, die „Saffilfasern" beinhalten in Eta-, Delta- und Thetaphasenform, Asbest, Bor, Silikoncarbid, Graphit und Kohlenstoff, wie solche abgeleitet durch die Karbonisierung von Saran, Polyaramid (Nomex), Nylon, Polybenzimidazol, Polyoxadiazol, Polyphenylen, PPR, Erdöl- und Kohlenteeren (isotropisch), Mesophasenteer, Zellulose und Polyacrylnitril, keramischen Fasern, Metallfasern wie Stahl, Aluminiummetalllegierungen und ähnlichen.

Beispielhaft für nützliche organische Fasern sind solche aus Polyestern, Polyolefinen, Polyetheramiden, Fluorpolymeren, Polyethern, Zellulosen, Phenolharzen, Polyesteramiden, Polyurethanen, Epoxidharzen, Aminoplasten, Silikonen, Polysulfonen, Polyetherketonen, Polyetheretherketonen, Polyesterimiden, Polyphenylensulfiden, Polyetheracrylketonen, Poly(amidimiden) und Polyimiden. Beispielhaft für andere zweckmäßige organische Endlosfasern sind solche zusammengesetzt aus Aramiden (aromatische Polyamide) wie Poly(m-xylylenadipamid), Poly(p-xylylensebacamid), Poly-(2,2,2-trimethylhexamethylenterephthalamid), Poly(piperazinsebacamid), Poly(metaphenylenisophthalamid) und Poly(p-phenylenterephthalamid); aliphatischen und cycloaliphatischen Polyamiden wie Copolyamid aus 30% Hexamethylendiammoniumisophthalat und 70% Hexamethylendiammoniumadipat, das Copolyamid bis zu 30% Bis(amidocyclohexyl)methylen, Terephthalsäure und Caprolactam, Polyhexamethylenadipamid (Nylon 66), Poly(butyrolactam) (Nylon 4), Poly-(9-aminonoansäure) (Nylon 9), Poly(enantholactam) (Nylon 7), Poly(capryllactam) (Nylon 8), Polycaprolactam (Nylon 6), Poly(p-phenylenterephthalamid), Polyhexamethylensebacamid (Nylon 6,10), Polyaminoundecanamid (Nylon 11), Polydodecanolactam (Nylon 12), Polyhexamethylenisophthalamid, Polyhexamethylenterephthalamid, Polycaproamid, Poly(nonamethylenazelamid (Nylon 9,9), Poly(decamethylenazelamid) (Nylon 10,9), Poly(decamethylensebacamid) (Nylon 10,10), Poly[bis-(4-aminocyclohexyl)methan-1,10-decandicarboxamid](Qiana)(trans) oder Kombinationen derselben; und aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Polyestern wie Poly(1,4-cyclohexylidendimethylenterephthalat) cis und trans, Poly(ethylen-1,5-naphthalat), Poly(ethylen-2,6-naphtalat), Poly-(1,4-cyclohexandimethylenterephthalat)(trans), Poly(decamethylenterephthalat), Poly(ethylenterephthalat), Poly(ethylenisophthalat), Poly(ethylenoxybenzoat), Poly(para-hydroxybenzoat), Poly(dimethylpropiolacton), Poly(decamethylenadipat), Poly(ethylensuccinat), Poly(ethylenazelat), Poly(decamethylensabacat), Poly(&agr;,&agr;-dimethylpropiolacton) und ähnliche.

Ebenfalls beispielhaft für zweckmäßige organische Endlosfasern sind solche aus flüssigen kristallinen Polymeren wie lyotropen flüssigen kristallinen Polymeren, die Polypeptide enthalten wie Poly-&agr;-benzyl-L-glutamat und ähnliche; aromatischen Polyamiden wie Poly-(1,4-benzamid), Poly(chlor-1-4-phenylenterephthalamid), Poly-(1,4-phenylenfumaramid), Poly(chlor-1,4-phenylenfumaramid), Poly-(4,4'-benzanilid-trans, trans-muconamid), Poly-(1,4-phenylenmesaconamid), Poly-(1,4-phenylen)(trans-1,4-cyclohexylenamid), Poly(chlor-1,4-phenylen)(trans-1,4-cyclohexylenamid), Poly-(1,4-phenylen-1,4-dimethyl-trans-1,4-cyclohexylenamid), Poly-(1,4-phenylen-2,5-pyridinamid), Poly(chlor-1,4-phenylen-2,5-pyridinamid), Poly-(3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylen-2,5-pyridinamid), Poly-(1,4-phenylen-4,4'-stilbenamid), Poly(chlor-1,4-phenylen-4,4'-stilbenamid), Poly-(1,4-phenylen-4,4'-azobenzenamid), Poly-(4,4'-azobenzen-4,4'-azobenzenamid), Poly-(1,4-phenylen-4,4'-azoxybenzenamid), Poly-(4,4'-azobenzen-4,4'-azoxybenzenamid), Poly-(1,4-cyclohexylen-4,4'-azobenzenamid), Poly-(4,4'-azobenzenterephthalamid), Poly-(3,8-phenanthridinonterephthalamid), Poly-(4,4'-biphenylenterephthalamid), Poly-(4,4'-biphenylen-4,4'-bibenzoamid), Poly-(1,4-phenylen-4,4'-bibenzoamid), Poly-(1,4-phenylen-4,4'-terephenylenamid), Poly-(1,4-phenylen-2,6-naphthalamid), Poly-(1,5-naphthalenterephthalamid), Poly-(3,3'-dimethyl-4,4-biphenylenterephthalamid), Poly-(3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylenterephthalamid), Poly-(3,3'-dimethoxy-4,4-biphenylen-4,4'-bibenzoamid) und ähnlichen; Polyoxamiden wie solchen abgeleitet von 2,2'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl und Chlor-1,4-phenylendiamin; Polyhydraziden wie Polychlorterephthalhydrazid, 2,5-Pyridindicarbonsäurehydrazid), poly(terephthalhydrazid), Poly(terephthalchlorterephthalhydrazid) und ähnlichen; Poly(amidhydraziden) wie Poly(terephthaloyl-1,4-aminobenzhydrazid) und solchen hergestellt aus 4-Aminobenzhydrazid, Oxaldihydrazid, Terephthaldihydrazid und para-aromatischen Disäurechloriden; Polyestern wie solchen mit den Zusammensetzungen mit Poly(oxy-trans-1,4-cyclohexylenoxycarbonyl-trans-1,4-cyclohexylencarbonyl-&bgr;-oxy-1,4-phenyleneoxyteraphthaloyl) und Poly(oxy-cis-1,4-cyclohexylenoxycarbonyl-trans-1,4-cyclohexylencarbonyl-&bgr;-oxy-1,4-phenylenoxyterephthaloyl) in Methylenchlorid-o-cresol-poly(oxy-trans-1,4-cyclohexylenoxycarbonyl-trans-1,4-cyclohexylencarbonyl-b-oxy-(2-methyl-1,4-phenylen)oxy-terephthaloyl) in 1,1,2,2-Tetrachlorethan-o-chlorphenolphenol (60 : 25 : 15 Volumenprozent/Volumenprozent/Volumenprozent), Poly[oxy-trans-1,4-cyclohexylenoxycarbonyl-trans-1,4-cyclohexylencarbonyl-b-oxy-(2-methyl-1,3-phenylen)oxy-terephthaloyl) in o-Chlorphenol und ähnlichen; Polyazomethinen wie solchen hergestellt aus 4,4'-Diaminobenzanilid und Terephthalaldehyd, Methyl-1,4-phenylendiamin und Terephthalaldehyd und ähnlichen; Polyisocyaniden wie Poly(phenylethylisocyanid), Poly(n-octylisocyanid) und ähnlichen; Polyisocyanaten wie Poly(n-alkylisocyanaten) wie zum Beispiel Poly(n-butylisocyanat), Poly(n-hexylisocyanat) und ähnlichen; lyotropen kristallinen Polymeren mit heterocyclischen Einheiten wie Poly-(1,4-phenylen-2,6-benzobisthiazol) (PBT), Poly-(1,4-phenylen-2,6-benzobisoxazol) (PEO), Poly-(1,4-phenylen-1,3,4-oxadiazol), Poly-(1,4-Poly-[2,5(6)-phenylen-2,6-benzobisimidazol), benzimidazol] (AB-PBI), Poly-[2,6-(1,4-phenylen-4-phenylchinolin], Poly-[1,1'-(4,4'-biphenylen)-6,6'-bis-(4-phenylchinolin)] und ähnlichen; Polyorganophosphazinen wie Polyphosphazin, Polybisphenoxyphosphazin, Poly[bis-(2,2,2'-trifluorethylen)phosphazin] und ähnlichen; Metallpolymeren wie solchen durch Kondensation von trans-Bis(tri-n-butylphosphin)platindichlorid mit Bisacetylen oder trans-Bis(tri-n-butylphosphin)bis-(1,4-butadienyl)platin und ähnlichen Kombinationen in Gegenwart von Kupferiodin und einem Amid abgeleitet; Zellulose und Zellulosederivaten wie den Estern der Zellulose, zum Beispiel Triacetatzellulose, Acetatzellulose, Acetatbutyratzellulose, Nitratzellulose und Sulfatzellulose, Ethern der Zellulose wie beispielsweise Ethyletherzellulose, Hydroxymethyletherzellulose, Hydroxypropyletherzellulose, Carboxymethyletherzellulose, Ethylhydroxyethyletherzellulose, Cyanethylethyletherzellulose, Etherestern der Zellulose wie beispielsweise Acetoxyethyletherzellulose und Benzoyloxypropyletherzellulose, und Urethanzellulose, zum Beispiel Phenylurethanzellulose; thermotropen flüssigen kristallinen Polymeren wie Zellulosen und deren Derivaten wie Hydroxypropylzellulose, Ethylzellulose, Propionoxypropylzellulose; thermotropen Copolyestern wie Copolymeren der 6-Hydroxy-2-naphthoesäure und p-Hydroxybenzoesäure, Copoloymeren aus 6-Hydroxy-2-naphthoesäure, Terephthalsäure und p-Aminophenol, Copolymeren aus 6-Hydroxy-2-naphthoesäure, Terephthalsäure und Hydrochinon, Copolymere aus 6-Hydroxy-2-naphthoesäure, p-Hydroxybenzoesäure, Hydrochinon und Terephthalsäure, Copolymere aus 2,6-Naphthalindicarbonsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure und Hydrochinon, Copolymeren aus 2,6-Naphthalindicarbonsäure und Terephthalsäure, Copolymere aus p-Hydroxybenzoesäure, Terephthalsäure und 4,4'-Dihydroxydiphenyl, Copolymeren aus p-Hydroxybenzoesäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure und 4,4'-Dihydroxydiphenyl, p-Hydroxybenzoesäure, Isophthalsäure, Hydrochinon und 4,4'-Dihydroxybenzophenon, Copolymeren aus Phenylterephthalsäure und Hydrochinon, Copolymeren aus Chlorhydrochinon, Terephthalsäure und p-Acetoxyzimtsäure, Copolymeren aus Chlorhydrochinon, Terephthalsäure und Ethylendioxy-r,r'-dibenzoesäure, Copolymeren aus Hydrochinon, Methylhydrochinon, p-Hydroxybenzoesäure und Isophthalsäure, Copolymeren aus (1-Phenylethyl)hydrochinon, Terephthalsäure und Hydrochinon, und Copolymeren aus Poly(ethylenterephthalat) und p-Hydroxybenzoesäure; und thermotropen Polyamiden und thermotropen Copoly(amidestern).

Auch beispielhaft für zweckmäßige organische Endlosfasern sind solche, die sich zusammensetzen aus kettenverlängerten Polymeren gebildet durch Polymerisation von &agr;,&bgr;-ungesättigten Monomeren mit der Formel: R₁R₂-C=CH₂

Wobei gilt:

R₁ und R₂ sind gleich oder unterschiedlich und stehen für Wasserstoff, Hydroxy, Halogen, Alkylcarbonyl, Carboxy, Alkoxycarbonyl, heterozykl oder Alkyl oder Aryl, entweder nicht substitioniert oder substitioniert mit einem oder mehreren Substituenten, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy, Cyan, Hydroxy, Alkyl und Aryl. Beispielhaft für solche Polymere von &agr;,&bgr;-ungesättigten Monomeren sind Polymere einschließlich Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen, Poly-(1-octadecen), Polyisobutylen, Poly-(1-penten), Poly-(2-methylstyrol), Poly-(4-methylstyrol), Poly-(1-hexen), Poly-(4-methoxystyrol), Poly-(5-methyl-1-hexen), Poly-(4-methylpenten), Poly-(1-buten), Polyvinylchlorid, Polybutylen, Polyacrylnitril, Poly(methylpenten-1), Poly(vinylalkohol), Poly(vinylacetat), Poly(vinylbutyral), Poly(vinylchlorid), Poly(vinylidenchlorid), Vinylchlorid-Vinylacetatchlorid-Copolymer, Poly(vinylidenfluorid), Poly(methylacrylat), Poly(methylmethacrylat), Poly(methacrylnitril), Poly(acrylamid), Poly(vinylfluorid), Poly(vinylformal), Poly-(3-methyl-1-buten), Poly-(4-methyl-1-buten), Poly-(4-methyl-1-penten), Poly-(1-hexan), Poly-(5-methyl-1-hexen), Poly-(1-octadecen), Poly(vinylcyclopentan), Poly(vinylcyclohexan), Poly(a-vinylnaphthalin), Poly(vinylmethylether), Poly(vinylethylether), Poly(vinylpropylether), Poly(vinylcarbazol), Poly(vinylpyrrolidon), Poly-(2-chlorstyrol), Poly-(4-chlorstyrol), Poly(vinylformat), Poly(vinylbutylether), Poly(vinyloctylether), Poly(vinylmethylketon), Poly(methylisopropenylketon), Poly-(4-phenylstyrol) und ähnliche.

Die zweckmäßigsten hochfesten Fasern beinhalten kettenverlängerte Polyolefinfasern, insbesondere kettenverlängerte Polyethylenfasern (ECPE), Aramidfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyacrylonitrilfasern, flüssige Kristallcopolyesterfasern, Polyamidfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder deren Mischungen. Besonders bevorzugt werden Polyolefin- und Aramidfasern. Wenn eine Mischung aus Fasern verwendet wird, wird bevorzugt, dass es sich bei den Fasern um eine Mischung aus wenigstens zwei aus Polyethylenfasern, Aramidfasern, Polyamidfasern, Kohlenstofffasern und Glasfasern ausgewählten Fasern handelt.

In der US-Publikation 4457985 werden generell solche kettenverlängerte Polyethylen- und Polypropylenfasern erörtert. Im Fall von Polyethylen sind geeignete Fasern solche mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von wenigstens 150.000, vorzugsweise wenigstens einer Million und noch besser zwischen zwei Millionen und fünf Millionen. Derartige kettenverlängerte Polyethylenfasern können in einer Lösung gedeihen, wie in den US-Publikationen 4137394 oder 4356138 beschrieben, oder können aus einer Lösung gesponnen werden, um eine Gelstruktur zu bilden, wie in der deutschen Publikation 3004699, in der englischen Publikation GB 2051667 und insbesondere in den US-Publikationen 4413110 und 4551296 beschrieben. Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff Polyethylen ein überwiegend lineares Polyethylenmaterial, das kleinere Mengen von Kettenverzweigungen oder Comonomeren enthalten kann, die 5 Modifiziereinheiten pro 100 Hauptkettenkohlenstoffatomen nicht überschreiten, und dem ebenfalls nicht mehr als etwa 50 Gewichtsprozent von einem oder mehreren polymeren Zusätzen wie Alken-1-polymere zugemischt werden dürfen, insbesondere niederdichtes Polyethylen, Polypropylen oder Polybutylen, Copolymere mit Monoolefinen als primäre Monomere, oxidierte Polyolefine, Pfropf-Polyolefincopolymere und Polyoxymethylene, oder Zusätze mit niedrigem Molekulargewicht wie Antioxidantien, Schmierstoffe, ultraviolette Siebstoffe, Farbstoffe und ähnliche, auf die hier allgemein verwiesen wird. In Abhängigkeit vom Bildungsverfahren, dem Ziehverhältnis und den Temperaturen und anderen Bedingungen kann diesen Fäden eine Vielfalt von Eigenschaften verliehen werden. Die Festigkeit der Fäden beträgt mindestens etwa 15 g/d, vorzugsweise wenigstens 20 g/d, noch mehr bevorzugt mindestens 25 g/d und am meisten bevorzugt mindestens 30 g/d. In ähnlicher Weise ist der Zugmodul der Fäden, gemessen mit dem Zugfestigkeitsprüfgerät Typ INSTRON, mindestens etwa 200 g/d, vorzugsweise zumindest 500 g/d, mehr bevorzugt wenigstens 1000 g/d und am meisten bevorzugt wenigstens 1200 g/d. Diese höchsten Werte für den Zugmodul und die Festigkeit werden im Allgemeinen nur durch die Anwendung von Gel-Fäden-Verfahren oder in Lösung kultivierten Fäden erzielt. Viele der Fäden haben Schmelzpunkte, die höher sind als der Schmelzpunkt des Polymers, aus dem sie gebildet wurden. Somit hat zum Beispiel ein Polyethylen mit einem hohen Molekulargewicht von 150.000, 1 Million und zwei Millionen im Allgemeinen Schmelzpunkte von größtenteils 138°C. Die stark orientierten Polyethylenfäden aus diesen Materialien haben um etwa 7° bis etwa 13°C höhere Schmelzpunkte. Somit spiegelt eine geringe Zunahme beim Schmelzpunkt die kristalline Perfektion und die höhere kristalline Orientierung der Fäden im Vergleich zum Massepolymer wider.

In ähnlicher Weise können stark orientierte kettenverlängerte Polypropylenfasern mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von mindestens 200.000, vorzugsweise wenigstens einer Million und noch mehr bevorzugt mindestens zwei Millionen verwendet werden. Dieses kettenverlängerte Polypropylen kann mittels der Verfahren, auf die oben verschiedentlich Bezug genommen worden ist, und insbesondere mittels des Verfahrens nach den US-Publikationen 4413110, 4551296, 4663101 und 4784820, zweckmäßig in gut orientierte Fäden geformt werden. Da Polypropylen viel weniger kristallin als Polyethylen ist und frei schwebende Methylgruppen enthält, sind die mit Polypropylen erzielbaren Festigkeitswerte im Allgemeinen wesentlich niedriger als die entsprechenden Werte für Polyethylen. Demzufolge ist eine zweckmäßige Festigkeit mindestens etwa 8 g/d, wobei die bevorzugte Festigkeit wenigstens etwa 11 g/d beträgt. Der Zugmodul für Polypropylen ist mindestens etwa 160 g/d, vorzugsweise wenigstens etwa 200 g/d. Der Schmelzpunkt des Polypropylens wird im Allgemeinen durch das Orientierungsverfahren um einige Grad erhöht und zwar derart, dass die Polypropylenfaser vorzugsweise einen Hauptschmelzpunkt von mindestens 168°C hat, noch mehr bevorzugt mindestens 170°C. Die besonders bevorzugten Bereiche für die oben beschriebenen Parameter können beim Endprodukt vorteilhaft ein verbessertes Leistungsverhalten bewirken. Die Anwendung von Fasern mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von mindestens etwa 200.000, verbunden mit den bevorzugten Bereichen für die oben beschriebenen Parameter (Modul und Festigkeit), kann beim Endprodukt vorteilhaft ein verbessertes Leistungsverhalten bewirken.

Hochmolekulare Polyvinylalkoholfasern mit einem hohen Zugmodul werden in der US-Publikation 4440711 erläutert. Hochmolekulare PV-OH-Fasern sollten ein durchschnittliches Molekulargewicht von mindestens etwa 200.000 haben. Besonders zweckmäßige PV-OH-Fasern sollten einen Modul von wenigstens etwa 300 g/d, eine Festigkeit von mindestens etwa 7 g/d (vorzugsweise zumindest etwa 10 g/d, noch bevorzugter etwa 14 g/d, und am meisten bevorzugt wenigstens etwa 17 g/d) und eine Aufspaltungsenergie von mindestens etwa 8 Joules/g haben. PV-OH-Fasern mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von mindestens etwa 200.000, einer Festigkeit von wenigstens etwa 10 g/d, einem Modul von zumindest etwa 300 g/d und einer Aufspaltungsenergie von etwa 8 Joules/g sind wahrscheinlich bei der Herstellung von Produkten dieser Erfindung zweckmäßiger. PV-OH-Fasern mit solchen Eigenschaften können zum Beispiel nach einem Verfahren hergestellt werden, das in der US-Publikation 4599267 offenbart ist, auf die hier verwiesen wird.

Im Falle von Polyacrylnitril (PAN) haben die PAN-Fasern zur Verwendung bei dieser Erfindung ein Molekulargewicht von zumindest etwa 400.000. Besonders zweckmäßige PAN-Fasern sollten eine Festigkeit von zumindest etwa 10 g/d und eine Aufspaltungsenergie von wenigstens etwa 8 Joules/g haben. PAN-Fasern mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 400.000, einer Festigkeit von wenigstens etwa 15 bis etwa 20 g/d und einer Aufspaltungsenergie von wenigstens etwa 8 Joules/g sind am zweckmäßigsten; derartige Fasern werden zum Beispiel in der US-Publikation 4535027 offenbart, auf die hiermit verwiesen wird.

Im Falle von Aramidfasern werden geeignete Aramidfasern, die hauptsächlich aus aromatischem Polyamid gebildet werden, in der US-Publikation 3671542 beschrieben. Bevorzugte Aramidfasern haben eine Festigkeit von mindestens etwa 20 g/d, einen Zugmodul von wenigstens etwa 400 g/d und eine Aufspaltungsenergie von zumindest etwa 8 Joules/g, und besonders bevorzugte Aramidfasern haben eine Festigkeit von mindestens etwa 20 g/d, einen Modul von wenigstens etwa 480 g/d und eine Aufspaltungsenergie von zumindest etwa 20 Joules/g. Die am meisten bevorzugten Aramidfasern haben eine Festigkeit von wenigstens etwa 20 g/d, einen Modul von zumindest etwa 900 g/d und eine Aufspaltungsenergie von mindestens etwa 30 Joules/g. Zum Beispiel, Poly(phenylendiaminterephthalamid)-Fäden, die von der Dupont Corporation unter dem Handelsnamen KEVLAR^® 29, 49, 129 und 149 für den Markt hergestellt werden und mäßig hohe Module und Festigkeitswerte haben, sind bei der Bildung der Produkte dieser Erfindung besonders zweckmäßig.

KEVLAR 29 hat 500 g/d und 22 g/d und KEVLAR 49 1000 g/d und 22 g/d als Modul- bzw. Festigkeitswerte. Ebenfalls zweckmäßig bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung sind Poly(metaphenylenisophthalamid)-Fasern, die von der Fa. Dupont unter dem Handelsnamen NOMEX^® hergestellt werden.

Im Falle der flüssigen Kristall-Copolyester werden zweckmäßige Fasern zum Beispiel in den US-Publikationen 3975487, 4118372 und 4161470 offenbart. Festigkeitswerte von etwa 15 bis etwa 30 g/d und vorzugsweise etwa 20 bis etwa 25 g/d und ein Zugmodul von etwa 500 bis 1500 g/d und vorzugsweise etwa 1000 bis etwa 1200 g/d sind besonders wünschenswert.

Wenn bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung ein Matrixmaterial verwendet wird, kann es aus einem oder mehreren hitzehärtbaren Harzen oder einem oder mehreren thermoplastischen Harzen oder einer Mischung dieser Harze bestehen. Die Wahl des Matrixmaterials ist davon abhängig, wie die Bänder zu bilden und zu verwenden sind. Die gewünschte Steifheit des Bandes und/oder letztendlich des Behälters beeinflusst stark die Wahl des Matrixmaterials. Wie im Sinne der Erfindung verwendet, handelt es sich bei „thermoplastischen Harzen" um Harze, die mehrere Male erwärmt und erweicht, abgekühlt und gehärtet werden können, ohne dass sie eine grundlegende Änderung erfahren, und „hitzehärtbare Harze" sind Harze, die nach dem Formen, Strangpressen oder Gießen nicht wieder erweicht und nachbearbeitet werden können und die neue, irreversible Eigenschaften erhalten, sobald sie einmal auf eine Temperatur erhärten, die kritisch für jedes Harz ist.

Der Zugmodul des Matrixmaterials in dem Band/in den Bändern kann niedrig (biegsam) oder hoch (steif) sein, und ist davon abhängig, wie das Band verwendet werden soll. Die wichtigste Forderung an das Matrixmaterial besteht darin, dass es biegsam genug ist, damit es in den verschiedensten Stufen des Bandbildungsverfahrens, denen es zugegeben wird, bearbeitet werden kann. In dieser Hinsicht würden sich hitzehärtbare Harze, die vollständig ungehärtet sind oder den B-Zustand eingegangen aber nicht vollständig gehärtet sind, wahrscheinlich zufrieden stellend verarbeiten lassen, wie dies bei vollständig gehärteten hitzehärtbaren Harzen der Fall wäre, die mit verträglichen Klebstoffen zusammengefügt werden können. Dem Verfahren zugesetzte Wärme würde die Verarbeitung von thermoplastischen Materialien mit höherem Modul ermöglichen, die ansonsten zu steif für die Bearbeitung wären; die Temperatur, mit welcher das Material der Wärme ausgesetzt wird, und die Dauer der Aussetzung müssen derart sein, dass sich das Material für die Verarbeitung erweicht, ohne dass es sich auf eventuell vorhandene imprägnierte Fasern nachteilig auswirkt.

Unter Beachtung des Vorangegangenen können hitzehärtbare Harze, die bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung zweckmäßig sind, zum Beispiel Bismaleimide, Alkyde, Acryle, Aminoplaste, Urethane, nichtgesättigte Polyester, Silikone, Epoxidharze, Vinylester und deren Mischungen enthalten. Ausführliche Einzelheiten über zweckmäßige hitzehärtbare Kunststoffe sind zu finden in der US-Publikation 5330820. Besonders bevorzugte hitzehärtbare Harze sind Epoxidharze, Polyester und Vinylester, wobei ein Epoxidharz das hitzehärtbare Harz der Wahl ist.

Thermoplastische Harze für die praktische Anwendung dieser Erfindung können ebenfalls stark variieren. Beispielhaft für zweckmäßige thermoplastische Harze sind Polyactone, Polyurethane, Polycarbonate, Polysulfone, Polyetheretherketone, Polyamide, Polyester, Poly(arylenoxide), Poly(arylensulfide), Vinylpolymere, Polyacryle, Polyacrylate, Polyolefine, Ionomere, Polyepichlorhydrine, Polyetherimide, Flüssigkristallharze, Elastomere und Copolymere und deren Mischungen. Einzelheiten über zweckmäßige thermoplastische Harze sind zu finden in der US-Publikation 5330820, auf die hier verwiesen wird. Besonders bevorzugte thermoplastische (elastomere) Harze mit niedrigem Modul werden in der US-Publikation 4820568 beschrieben, insbesondere diejenigen, die von der Shell Chemical Co. hergestellt werden, welche in der Verlautbarung „Thermoplastischer Gummi KRATON", SC-68–81 beschrieben werden. Besonders bevorzugte thermoplastische Harze sind hochdichte, niederdichte und lineare niederdichte Polyethylene, allein oder als Mischungen, wie in der US-Publikation 4820458 beschrieben. Es kann eine breite Palette von Elastomeren verwendet werden, einschließlich Naturgummi, Styrol-Butadien-Copolymere, Polyisopren, Polychlorpren-Butadien-Acrylnitril-Copolymere, ER-Gummis, EPDM-Gummis und Polybutylene.

Bei den bevorzugten Ausführungen der Erfindung enthält die Matrix eine polymere Matrix mit niedrigem Modul, die aus der Gruppe bestehend aus einem niederdichten Polyethylen; einem Polyurethan; einem biegsamen Epoxidharz; einem gefüllten Elastomervulkanisat; einem thermoplastischen Elastomer und einem modifizierten Nylon-6 ausgewählt wurde.

Das Matrix-Faden-Verhältnis in den Bändern ist nicht kritisch und kann stark variieren. Im Allgemeinen wird das Matrixmaterial durch etwa 10 bis etwa 90% Faservolumen, vorzugsweise etwa 10 bis 80% und am meisten bevorzugt durch etwa 10 bis 30% gebildet.

Bei Verwendung eines Matrixharzes kann dieses auf vielfältige Art und Weise auf der Faser aufgebracht werden, z. B. durch Einbettung, Imprägnierung, Laminierung, Beschichten mittels Extrusion und durch Lösungen oder Lösungsmittel. Effektive Verfahren zur Bildung von beschichteten Faserschichten, die zweckmäßig für die Verwendung bei dieser Erfindung sind, werden ausführlich in den bereits angeführten US-Publikationen 4820568 und 4916000 erläutert.

Die explosionsfesten Bänder können nach folgenden Verfahrensschritten hergestellt werden:

• A. Umwickeln eines Dorns mit mindestens einem flexiblen Flächengebilde aus einem hochfesten Fasermaterial mehrschichtig unter einer solchen Spannung, dass sich zwischen den aufeinanderfolgenden Schichten keine Hohlräume bilden können,
• B. Befestigen der Materialschichten miteinander zu einem im Wesentlichen nahtlosen und mindestens teilweise steifen ersten Band, und
• C. Abziehen des Bandes vom Dorn.

Die Umwicklungsspannung liegt normalerweise im Bereich von etwa 0,018 bis 9 kg/cm (0,1 bis 50 pounds per linear inch), mehr bevorzugt im Bereich von etwa 0,36 bis 9 kg/cm (2 bis 50 pounds per linear inch), am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 0,36 bis 3,6 kg/cm (2 bis 20 pounds per linear inch). Die Faserschichten können auf vielfältige Art und Weise miteinander fest verbunden werden, z. B. durch Verkleben mittels Wärme und/oder Druck, Aufschrumpfen, Kleber, Klammern und Nähen, wie oben erörtert. Es wird am meisten bevorzugt, dass beim sicheren Verbinden das Fasermaterial mit einer Harzmatrix in Kontakt gebracht wird und die Schichten aus hochfestem Fasermaterial und der Harzmatrix auf dem oder außerhalb des Dorns verfestigt werden. Das Fasermaterial kann mit einer Harzmatrix entweder vor, während oder nach dem Umwickeln in Kontakt gebracht werden. Einige der Möglichkeiten, wie dies durchgeführt werden kann, werden weiter unten ausführlich erörtert. Unter „Verfestigen" verstehen wir das Verbinden des Matrixmaterials mit dem Fasernetz zu einer einzelnen unitären Schicht. Je nach Typ des Matrixmaterials und wie dies auf die Fasern aufgetragen wird, kann die Verfestigung über Trocknen, Abkühlen, Druck oder eine entsprechende Kombination davon erfolgen, wahlweise in Kombination mit der Verwendung eines Klebers. Der Begriff „Verfestigen" schließt auch eine stellenweise Verfestigung ein, bei der sich die Seitenflächen eines Bandes verfestigen aber nicht deren Kanten. Auf diese Weise können die Seitenflächen steif gemacht werden, während die Kanten die Fähigkeit behalten, sich zu biegen oder gebogen zu werden, um ein Zusammenfalten des Bandes zu ermöglichen. „Flächengebilde" bedeutet eine Einzelfaser oder ein Vorgarn (Roving) im Sinne dieser Erfindung.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Bändern für den Zusammenbau zu explosionsfesten Behältern umfasst die folgenden Schritte:

• A. Umwickeln eines Dorns mit einem ersten biegsamen Flächengebilde aus einem hochfesten Fasermaterial mehrschichtig unter einer solchen Spannung, dass sich zwischen aufeinander folgenden Schichten zwecks Bildung eines ersten Bandes keine Hohlräume bilden können;
• B. Kontaktieren des hochfesten Fasermaterials des ersten biegsamen Flächengebildes mit einer Harzmatrix;
• C. Anbringen eines Abstandsmittels an der Außenseite des ersten Bandes;
• D. Umwickeln eines zweiten biegsamen Flächengebildes aus einem hochfesten Fasermaterial mehrschichtig um das Abstandsmittel unter einer solchen Spannung, dass sich zwischen aufeinander folgenden Schichten zwecks Bildung eines zweiten Bandes keine Hohlräume bilden können;
• E. Kontaktieren des hochfesten Fasermaterials des zweiten biegsamen Flächengebildes mit einer Harzmatrix;
• F. Anbringen des zweiten Abstandsmittels an die Außenseite des zweiten Bandes;
• G. Umwickeln eines dritten biegsamen Flächengebildes aus einem hochfesten Fasermaterial mehrschichtig um das zweite Abstandsmittel unter einer solchen Spannung, dass sich zwischen aufeinander folgenden Schichten zur Bildung eines dritten Bandes keine Hohlräume bilden können;
• H. Kontaktieren des hochfesten Fasermaterials des dritten biegsamen Flächengebildes mit einer Harzmatrix;
• I. Wiederholen der Schritte Anlegen, Umwickeln und Kontaktierung, um die gewünschte Anzahl von Bändern herzustellen;
• J. Verfestigen von wenigstens einem Teil eines jeden Bandes am Dorn; und
• K. Entfernen der Bänder und der Abstandsmittel vom Dorn.

Dieses Verfahren gestattet die Bildung aller Bänder für einen einzelnen Behälter zur gleichen Zeit.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird das biegsame Flächengebilde wie folgt gebildet. Garnbündel von etwa 30 bis etwa 2000 einzelnen Fäden von weniger als etwa 12 Denier, und vorzugsweise von etwa 100 einzelnen Fäden von weniger als etwa 7 Denier werden von einem Aufsteckgatter zugeführt und vor dem Beschichten durch Führungen und eine Streichschiene in einen Kollimationskamm geleitet. Durch den Kollimationskamm werden die Fäden koplanar und im Wesentlichen parallel und in einer Richtung verlaufend ausgerichtet. Die Fäden werden dann zwischen Trennpapieren schichtweise angeordnet, wobei eines mit einem nassen Matrixharz beschichtet wird. Diese Anordnung gleitet dann unter einer Reihe von Druckrollen hindurch, um die Imprägnierung der Fäden abzuschließen. Das oberste Trennpapier wird dann abgezogen und auf eine Aufwickelspule aufgerollt, während das imprägnierte Netz der Fäden einen beheizten Tunnelofen zur Entfernung des Lösungsmittels passiert und dann aufgewickelt wird. Alternativ kann ein einzelnes mit dem nassen Matrixharz beschichtetes Trennpapier verwendet werden, um das imprägnierte Netz aus Fäden zu bilden. Dieses imprägnierte Netz bildet das einseitig gerichtete vorimprägnierte Band- oder Flächenmaterial und ist eines der bevorzugten Beschickungsmaterialien zur Herstellung von einigen der Bänder, wie in den folgenden Beispielen erörtert.

Bei einer alternativen Ausführung dieser Erfindung werden zwei solcher imprägnierten Netze dann kontinuierlich diagonal gelegt, vorzugsweise durch Schneiden eines der Netze in Längen, die aufeinander folgend über die Breite des anderen Netzes in einer Orientierung von 0° bis 90° angeordnet werden können. Dadurch wird ein kontinuierliches biegsames Flächengebilde aus hochfestem Fasermaterial gebildet. Siehe hierzu US-Publikation 5173138. Dieses flexible Flächengebilde (Faserschicht), wahlweise mit einer Folie, wie unten erörtert, kann dann verwendet werden, um eines oder mehrere Bänder gemäß den Methoden dieser Erfindung zu formen. Diese Faserschicht verfügt über ausreichende Biegsamkeit, um gemäß den Verfahren dieser Erfindung gewickelt zu werden; sie kann dann im Wesentlichen (gemäß Streckformprüfung) steif gemacht werden, nach Wunsch entweder durch die bloße Anzahl von Wicklungen oder durch die Art und Weise, in welcher sie befestigt wird. Die Gewichtsprozente der Faser in Umfangsrichtung des Bandes können durch Verändern der Anzahl und der Orientierung der Netze variiert werden. Eine Möglichkeit zur Erzielung variierender Gewichtsprozente der Faser in Umfangsrichtung besteht darin, ein Verbundflächengebilde aus quer gelegtem Material und einer oder mehreren Schichten aus einseitig gerichtetem Band/Material herzustellen (siehe die folgenden Beispiele). Um ein Beispiel anzuführen, zwei einseitig gerichtete Flächengebilde mit einem quer gelegten Flächengebilde bilden ein unsymmetrisches Gewebe mit etwa 75 Gewichtsprozent Faser in Umfangsrichtung.

Bei einer anderen Ausführung werden ein oder mehrere nicht gehärtete hitzehärtbare harzgetränkte Netze aus hochfesten Fäden in ähnlicher Weise zu einem biegsamen Flächengebilde für das Umwickeln um einen Dorn zu einem Band oder Bändern in Übereinstimmung mit dieser Erfindung geformt, dem sich das Aushärten (oder Punktaushärten) des Harzes anschließt.

Die Folie kann wahlweise als eine oder mehrere Schichten des Bandes/der Bänder verwendet werden, vorzugsweise als Außenschicht. Die Folie(n) kann/können je nach Bedarf mit dem Matrixmaterial oder nach dem Matrixmaterial als Matrixmaterial (Laminierung) zugesetzt werden. Wenn die Folie als Matrixmaterial zugesetzt wird, wird sie vorzugsweise gleichzeitig mit der Faser oder dem Gewebe (Netz) auf einen Dorn gewickelt und nachfolgend verfestigt; der Dorn kann optional Bestandteil der Konstruktion werden. Die Foliendicke beträgt mindestens etwa 2,5 &mgr;m (0,1 mil) und kann so lang sein wie gewünscht, solange die Länge immer noch ausreichend biegsam ist, um eine Bandbildung zu ermöglichen. Die bevorzugte Foliendicke variiert von 2,5 bis 1270 &mgr;m (0,1 bis 50 mil), wobei der Bereich von 0,9 bis 254 &mgr;m (0,35 bis 10 mil) am meisten bevorzugt wird. Die Folien können auch auf den Oberflächen der Bänder aus einer Vielzahl von Gründen verwendet werden, z. B. zum Variieren der Reibungseigenschaften, zum Verstärken der Flammhemmung, zum Erhöhen des chemischen Widerstandes, zum Erhöhen des Widerstands gegenüber der Strahlungsabschwächung und/oder Verhindern der Diffusion des Materials in die Matrix. Die Folie kann in Abhängigkeit von der Wahl der Folie, des Harzes und des Fadens am Band haften oder nicht. Wärme und/oder Druck können die gewünschte Haftung bewirken, oder es kann notwendig sein, einen Kleber zu verwenden, der zwischen der Folie und dem Band hitze- oder druckempfindlich ist, um die gewünschte Haftung zu bewirken. Beispiele für akzeptable Kleber sind Polystyrol-Polyisopren-Polystyrol-Blockcopolymer, thermoplastische Elastomere, thermoplastische und hitzehärtbare Polyurethane, thermoplastische und hitzehärtbare Polysulfide und typische Heißkleber.

Folien, die bei dieser Erfindung als Matrixmaterialien verwendet werden können, beinhalten thermoplastische Polyolefinfolien, thermoplastische Elastomerfolien, quervernetzte thermoplastische Folien, quervernetzte Elastomerfolien, Polyesterfolien, Polyamidfolien, Fluorkohlenstofffolien, Urethanfolien, Polyvinylidenchloridfolien, Polyvinylchloridfolien und Mehrschichtfolien. Es können Homopolymere oder Copolymere dieser Folien verwendet werden, und die Folien können nicht orientiert, einachsig orientiert oder zweiachsig orientiert sein. Die Folien können Pigmente oder Weichmacher enthalten.

Zweckmäßige thermoplastische Polyolefinfolien beinhalten solche aus niederdichtem Polyethylen, hochdichtem Polyethylen, linearem niederdichten Polyethylen, Polybutylen und Copolymere aus Ethylen und Propylen, die kristallin sind. Polylesterfolien, die verwendet werden können, beinhalten solche aus Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat.

Der Druck kann aufgebracht werden durch ein dazwischengelegtes Material aus einer Kunststofffolienumwicklung, welches schrumpft, wenn das Band der Wärme ausgesetzt wird; akzeptable Materialien für diese Anwendung sind zum Beispiel Poylethylen, Polyvinylchlorid und Ethylen-Vinylacetat-Copolymere.

Die Temperaturen und/oder Drücke, denen die Bänder dieser Erfindung zwecks Aushärtung des hitzehärtbaren Kunststoffes oder zur Bewirkung der Haftung der Netze miteinander und wahlweise für mindestens ein Foliengebilde ausgesetzt sind, variieren in Abhängigkeit von dem bestimmten verwendeten System. Zum Beispiel reicht der Temperaturbereich bei kettenverlängerten Polyethylenfäden je nach Typ des gewählten Matrixmaterials von etwa 20 bis etwa 150°C, vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 145°C und noch mehr bevorzugt von etwa 80 bis etwa 120°C. Die Drücke können von etwa 69 kPa (10 psi) bis etwa 69.000 kPa (10.000 psi) reichen. Ein Druck zwischen etwa 69 kPa (10 psi) und etwa 3450 kPa (500 psi) kann in Kombination mit Temperaturen unter etwa 100°C für einen Zeitraum von weniger als etwa 1 min ganz einfach dafür genutzt werden, um zu bewirken, dass benachbarte Fäden zusammen kleben. Drücke von etwa 690 kPa (100 psi) bis etwa 69.000 kPa (10.000 psi) können in Kombination mit Temperaturen im Bereich von etwa 100°C bis etwa 155°C für einen Zeitraum von etwa 1 bis etwa 5 min bewirken, dass sich die Fäden verformen und zusammenpressen (im Allgemeinen in folienartiger Form). Drücke von etwa 690 kPa (100 psi) bis etwa 69.000 kPa (10.000 psi) können in Kombination mit Temperaturen im Bereich von etwa 150°C bis etwa 155°C für einen Zeitraum von 1 bis 5 min bewirken, dass die Folie durchscheinend oder durchsichtig wird. Bei Polypropylenfäden wäre die obere Begrenzung des Temperaturbereichs etwa 10 bis etwa 20°C höher als bei ECPE-Fäden. Bei Aramidfäden, insbesondere Kevlar-Endlosfäden, reichte der Temperaturbereich ungefähr von etwa 149°C bis 205°C (etwa 300°F bis 400°F).

Der Druck kann auf die Bänder am Dorn in unterschiedlicher Weise aufgebracht werden. Die Schrumpfwicklung mit plastischer Folie wird oben erwähnt. Die Behandlung im Autoklaven ist eine andere Möglichkeit zur Aufbringung von Druck, in diesem Fall gleichzeitig mit der Anwendung von Wärme. Die Außenseite jedes Bandes kann mit einem schrumpfverpackungsfähigen Material umwickelt und dann Temperaturen ausgesetzt werden, bei denen das Material in gewickelter Form schrumpft und somit Druck auf das Band ausgeübt wird. Das Band kann am Dorn in Umfangsrichtung schrumpfgewickelt werden, wodurch sich das gesamte Band verfestigt, oder das Band kann an seinen Seitenflächen schrumpfgewickelt werden, wobei das Material um den mit Band umwickelten Dorn senkrecht zur Umfangsrichtung des Bandes angeordnet ist; im letzteren Fall können die Kanten des Bandes unverfestigt bleiben, während sich die Seitenflächen verfestigen.

Viele der Bänder, die mit Faserschichten unter Verwendung von elastomeren Kunstharzsystemen, hitzehärtbaren Harzsystemen oder Harzsystemen gebildet werden, bei denen ein thermoplastisches Harz mit einem elastomeren oder hitzehärtbaren Harz kombiniert wird, brauchen lediglich mit Druck behandelt zu werden, um das Band zu verfestigen. Das ist die bevorzugte Möglichkeit zur Verfestigung des Bandes. Viele der Bänder, die aus endlosen Längen/Schichten gebildet werden und bei denen thermoplastische Harzsysteme verwendet werden, können jedoch mit Wärme, allein oder in Kombination mit Druck, behandelt werden, um das Band zu verfestigen.

Bei den am meisten bevorzugten Ausführungen hat jede Faserschicht eine Flächendichte von etwa 0,1 bis etwa 0,15 kg/m². Die Flächendichte pro Band bewegt sich von etwa 1 bis etwa 40 kg/m², vorzugsweise von etwa 2 bis 20 kg/m², noch bevorzugter von etwa 4 bis etwa 10 kg/m².

Bei der Ausführung, bei der Textilverbundstoff der Marke SPECTRA SHIELD^® eine Faserschicht bildet, entsprechen diese Flächendichten einer Anzahl von Faserschichten pro Band, die sich von etwa 10 bis etwa 400, vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 200 und am meisten bevorzugt von etwa 40 bis etwa 100 bewegen. Bei der Dreibänder-Würfel-Konstruktion der am meisten bevorzugten Ausführung dieser Erfindung besteht jede Seitenfläche des Würfels aus zwei Bändern eines explosionsfesten Materials, die die Werte der oben angeführten Bereiche für jede Seitenfläche des Würfels wirksam verdoppeln. Wenn Fasern und kein hochfestes kettenverlängertes Polyethylen wie SPECTRA^®-Polyethylenfasern verwendet werden, wird möglicherweise die Anzahl der Schichten erhöht werden müssen, um die Hochfestigkeits- und Modulkennwerte zu erreichen, die von den bevorzugten Ausführungen verkörpert werden.

Explosionsabschwächendes Material bedeutet ein Material, das funktionell den Widerstand eines Behälters gegenüber Explosionen verbessert. Das bevorzugte explosionsabschwächende Material zur Bildung von Behälteraufbauten dieser Erfindung sind polymere Schaumstoffe; Partikel wie Vermikulit; kondensierbare Gase, vorzugsweise nicht entzündbarer Natur; wärmeableitende Materialien; Schaumglas; Mikrobälle ( -ballons); Bälle (Ballons); Blasen; Hohlkugeln, vorzugsweise Elastomere wie Basket- und Tennisbälle; Dochtfasern und entsprechende Kombinationen. Diese Materialien werden verwendet, um den Sprengstoff oder das sprengstofftragende Gepäck innerhalb des explosionsfesten Behälters zu umgeben und die von einer Explosion ausgehende Schockwelle abzuschwächen.

Chemische Explosionen zeichnen sich durch eine schnelle selbstausbreitende Zerlegung aus, bei der beträchtliche Wärme freigesetzt und durch die Wärmewirkung von den erzeugten oder benachbarten Gasen ein plötzlicher Druck entwickelt wird. Auf Gewichtsbasis ist die Verdampfungswärme des Wassers ähnlich der Wärme, die durch den Sprengstoff freigesetzt wird. Vorausgesetzt, dass eine schnelle Wärmeübertragung erreicht werden kann, verfügt das Wasser über das Potential, den Explosionsüberdruck stark zu verringern. Eine Methode zur Erzielung des gewünschten Effekts besteht darin, den Sprengstoff mit wärmeableitenden Materialien zu umgeben. Zu den wirksamen wärmeableitenden Materialien gehören wässrige Schaumstoffe; wässrige Lösungen mit darin enthaltenem Gefrierschutzmittel, z. B. Glycerin, Ethylenglycol; hydratisierte anorganische Salze; wässrige Gele, vorzugsweise verstärkt; wässrige Nebel; nasse Schwämme, vorzugsweise elastisch; nasse Profilfasern; nasse Gewebe; nasse Filze und entsprechende Kombinationen. Wässrige Schaumstoffe werden am meisten bevorzugt, insbesondere wässrige Schaumstoffe mit einer Dichte von etwa 0,01 bis etwa 0,10 g/cm³, noch besser von etwa 0,03 bis 0,08 g/cm³.

Im Allgemeinen formen wässrige Schaumstoffe innerhalb der wässrigen Phase die Explosionsenergie über eine Anzahl von Mechanismen in Wärmeenergie um. Nach einer Explosion erfolgt in den meisten Behältern das Entweichen von Gasen, und wenn der Druck unter einen kritischen Wert fällt, breitet sich der kollabierte Schaumstoff wieder aus und bewirkt eine zusätzliche langsame Freisetzung der Gase. Das Vorhandensein dieser Schaumstoffe verringert die Geschwindigkeit, mit der die Energie vom Behälter an die Umgebung übertragen wird, und verringert dadurch das Risiko. Wässrige Schaumstoffe zur Verwendung bei dieser Erfindung werden vorzugsweise mit Gasen (Treibmitteln) hergestellt, die eine Verbrennung nicht unterstützen und kondensierbar sind. Kondensierbar bedeutet, dass Gas unter Druck von seiner gasförmigen in seine flüssige Phase übergeht und gleichzeitig Kondensationswärme entwickelt, die die wässrige Lösung erwärmt, mit welcher das Gas engen Kontakt hat. Das für eine bestimmte Anwendung gewählte Gas ist abhängig von der Umgebungstemperatur und von dem Druck, dem der Behälter (in welchem das Gas enthalten ist) widerstehen kann. Zu den bevorzugten Gasen gehören die Wasserkohlenstoffe wie Propan, Butan (beide Isomere) und Pentan (alle Isomere); Kohlendioxid; anorganische Gase wie Ammoniak, Schwefeldioxid; Fluorkohlenwasserstoffe, insbesondere Hydrochlorid-Fluorkohlenwasserstoffe und Hydrofluorkohlenwasserstoffe, wie z. B. die Kältemittel der Serie GENETRON^®, die von der Fa. AlliedSignal Inc. gemäß einer Produktbroschüre dieser Firma für GENETRON^®-Erzeugnisse vom Januar 1995 zu beziehen sind, und entsprechende Kombinationen. Ein bevorzugtes Gas ist Isobutan, das unter mäßigem Druck, etwa bei 0,2 MPa (30 psi) bei Raumtemperatur kondensiert werden kann. Es können Mischungen aus kondensierbaren und nicht kondensierbaren Gasen verwendet werden. Für eine Anwendung bei Raumtemperatur kann zum Beispiel eine Mischung aus Isobutan und Tetrafluormethan verwendet werden. Durch den Explosionsüberdruck würde das Isobutan kondensieren, aber das Tetrafluormethan würde gasförmig bleiben. Die bevorzugten Gase haben eine niedrige Schallgeschwindigkeit.

Zur schnellen Verteilung der wässrigen Schaumstoffe kann es wünschenswert sein, ein Gas zu verwenden, das im unter Druck stehenden Behälter in Kombination mit einem kondensierten Gas nicht kondensiert. Kohlendioxid, Stickstoff, Distickstoffmonoxid oder Kohlenstofftetrafluorid könnten als derartiges Gas dienen. Gase, die zur Erzeugung einer treibenden Wirkung verdampfen, kühlen den Behälter während der Abgabe und die Austrittsgeschwindigkeit verringert sich.

Die im Hinblick auf die Auswahl eines Schaummittels für einen wässrigen Schaum angestellten Überlegungen können ebenfalls bei der Auswahl von kondensierbaren Gasen zur Verwendung als explosionsabschwächendes Material in faltbaren Behältern (bei Nichtvorhandensein von wässrigem Schaum) angestellt werden. Solche Gase können innerhalb von Behältern zweckmäßigerweise in Blasen eingeschlossen werden.

Die folgenden Beispiele sollen dazu dienen, die Erfindung besser zu verstehen und sind nicht als diesbezügliche Einschränkungen gedacht. Bei den Beispielen werden folgende Fachbegriffe verwendet:

• (A) „Flächendichte" ist das Gewicht der Konstruktion pro Einheitsfläche der Konstruktion in kg/m². Die Plattenflächendichte wird bestimmt durch Dividieren des Gewichts der Platte durch die Fläche der Platte. Bei einem Band mit einer vielseitigen Querschnittsfläche ist die Flächendichte jeder Seitenfläche gegeben durch das Gewicht der Seitenfläche dividiert durch den Flächeninhalt der Seitenfläche. In den meisten Fällen ist die Flächendichte von allen Seitenflächen dieselbe, und eine kann sich auf die Flächendichte der Konstruktion beziehen. In einigen Fällen ist jedoch die Flächendichte der verschiedenen Seitenflächen unterschiedlich. Bei einem Band mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche wird die Flächendichte bestimmt, indem das Gewicht des Bandes durch die Außenfläche des Bandes dividiert wird. Bei einem würfelförmigen Behälter stellt die Flächendichte die Flächendichte jeder der sechs Platten dar, die die Seitenflächen des Behälters bilden, und beinhaltet nicht die Flächendichte etwaiger Scharniere oder Stifte.
• (B) Die „Faserflächendichte eines Verbundstoffs" entspricht dem Gewicht der Faserverstärkung pro Einheitsfläche des Verbundstoffs.
• (C) „C₅₀" ist das Maß des Explosionswiderstandes, gemessen als Menge der Ladung (in Unzen), die den Behälter/das Rohr bezogen auf 50% der Zeitspanne zerreißt (dabei gilt: C₀ bedeutet kein Fehler/kein Zerreißen und C₁₀₀ Fehler bezogen auf 100% der Zeitspanne). Wenn der Fehler auf einer Ebene erfolgt und nicht auf der nächst niederen Ebene, wird der Wert C₅₀ durch Mittelwertbestimmung der zwei Ebenen berechnet.

Sofern nicht anders angegeben, war der bei den Beispielen 1–9 und 18 verwendete Sprengstoff TRENCHRITE 5, ein Produkt der Fa. Explosives Technologies International, und ein Sprengstoff der Klasse A mit einer Detonationswellengeschwindigkeit von 5900 m/s (6700 Fuß/s). Sofern nicht anders angegeben, war der bei den Beispielen 10–17 verwendete Sprengstoff C4, bestehend zu 90% aus RDX (Cyclo-1,3,5-trimethylen-2,4,6-trinitroamin) und zu 10% aus einem Weichmacher (Polyisobutylen), einem Produkt der Fa. Hitech Inc., und ein Sprengstoff der Klasse A mit einer Detonationswellengeschwindigkeit von 8200 m/s (26.900 Fuß/s). Und für die Behälter und Rohre, von denen Hochgeschwindigkeits-Video-Ergebnisse vorliegen, handelte es sich bei der verwendeten Kamera zur Aufzeichnung des Explosionsgeschehens um das Modell Sylvania VCC159 AV01, VHS-System. Die Kamera wurde fernbedient und war so positioniert, dass der beobachtete Behälter oder das Rohr zu etwa 30% im Blickwinkel der Kamera lag.

Die spezifischen Techniken, Bedingungen, Materialien, Verhältnisse und veröffentlichten Angaben veranschaulichen, dass die Prinzipien der Erfindung Beispielcharakter tragen und nicht so ausgelegt werden sollten, um den Schutzumfang einzuschränken.

Es sind drei würfelförmige Behälter für Testzwecke angefertigt worden, wobei für zwei Behälter Verbundplatten der Marke SPECTRA SHIELD^® für deren Seitenflächen und für einen Behälter Verbundplatten der Marke KEVLAR^® für dessen Seitenflächen verwendet wurden.

Der aus SPECTRA SHIELD-Verbundstoff bestehende Behälter war so gefertigt (Seitenmaß 78,7 cm [31 Zoll]), dass sechs ebene SPECTRA SHIELD^®-Verbundplatten die Seitenflächen bildeten, jede 174 cm² (27 Zoll) in der Fläche, die mittels zwei Sätzen von Scharnieren und zwei Stiften pro Kante miteinander verbunden waren (insgesamt 24 Stifte und Scharniere). Die Platten mit einer Gesamtflächendichte von 54,6 Pa (1,14 lb./ft²) waren wie folgt konstruiert.

Die Gewebeformen wurden teilweise um die Begrenzungsstäbe eines Aluminiumrahmens gewickelt. Das Umwickeln (Biegen) erfolgte entlang der gestrichelten Linie mit einer Länge von insgesamt 69 cm (27,25 Zoll). Jeder der vier Begrenzungsstäbe wurde mit drei Gewebeschichten (-formen) umwickelt. Diese Gewebeformen bestanden aus dem Gewebe SPECTRA 1000, Ausführung 904 (Grundbindung, 34 × 34 Kettlängen pro 2,54 cm (1 Zoll), Garn SPECTRA 1000, 650 Denier, Gewicht 204 g/m² (6 oz./yd²)). Die Gewebe wurden mit einer ausreichenden Menge aus experimentellem Vinylesterharz Dow XU71943.00L (Diallylphthalat – 6 Gewichtsprozent, Methylethylketon – 31 Gewichtsprozent und Vinylesterharz – 63 Gewichtsprozent) imprägniert, um ein imprägniertes Gewebe mit 80 Gewichtsprozent SPECTRA 1000 und 20 Gewichtsprozent Harz zu schaffen. In allen Fällen enthielt das Harz 1 Gewichtprozent Lupersol 256, ein Produkt der Lucidol Division, Ato Chem Corporation [2,5-Dimethyl-2,5-bis(2-ethylhexanoylperoxy)hexan].

Der Aluminiumrahmen wurde ebenfalls zum Umwickeln der quadratischen Verbundplatten verwendet. Zwei Rollen des in einer Richtung verlaufenden vorimprägnierten Bandes wurden an den benachbarten Seiten des Rahmens zum alternativen Umwickeln um den Rahmen positioniert, um das vorimprägnierte Band in der Form 0°/90°/0°/90°/usw. anzuordnen. Der Vorgang wurde wiederholt, bis die gewünschte Flächendichte erreicht war. Jedes vorimprägnierte Band enthielt 7,6 Kettlängen pro Linearzoll des Garns SPECTRA 1000, 1500 Denier, getränkt in experimentellem Vinylesterharz Dow Resin XU71943.00L, wie oben beschrieben. Das Methylethylketon verflüchtigt sich, bevor der Verbundstoff aushärtet. Das vorimprägnierte Band bestand zu 76 Gewichtprozent aus der Faser SPECTRA 1000 und zu 24 Gewichtprozent aus Harz.

Nach Beendigung der Umwicklung wurde der diagonale Stab des Aluminiumrahmens entfernt, und die mittlere 61 × 61 cm (27 × 27 Zoll) große Fläche bei 120°C 30 min lang mit einer Kraft von 150 tons geformt. Es wurden dann die Aluminium-Begrenzungsstäbe 126 entfernt, die Begrenzungsschlaufen hinterließen. Die Begrenzungsschlaufen wurden dann in Abständen von 7,62 cm (3 Zoll) beschnitten.

Der würfelförmige Behälter wurde mit 1 Zoll starken kalt gewalzten Stahlstiften zusammengebaut. Die eine Hälfte der Begrenzungsschlaufen wurde so gefaltet, dass sie auf der Außenseite des Behälters lagen, und die andere Hälfte der Begrenzungsschlaufen wurde so gefaltet, dass sie auf der Innenseite des Behälters lagen. Es waren 9 Schlaufen pro Kante vorhanden, abwechselnd innen und außen. Die Stifte wurden sowohl in die Innen- als auch in die Außenschlaufen gesteckt, zwei pro Kante.

Der Behälter aus KEVLAR-Verbundstoff war in ähnlicher Weise konstruiert, mit der Ausnahme, dass das Gewebe KEVLAR 29 (Ausführung 423 – 2 × 2 Würfelbindung, Garn 1500 Denier, 476 g/m² (14 oz./yd²) verwendet wurde, und es wurde nur eine Schicht Gewebe um jeden Begrenzungsstab gewickelt. Die Gesamtflächendichte der Platten war dieselbe wie bei den SPECTRA SHIELD-Platten, d. h., 54,6 Pa (1,14 lb./ft²).

Die ersten zwei Behälter aus SPECTRA SHIELD-Verbundplatten wurden mit Sprengladungen von 0,23 bzw. 0,45 kg (8 und 16 Unzen) getestet, die jeweils in der geometrischen Mitte angebracht waren. Es stellte sich heraus, dass der Behälter die Detonation mit der Sprengstoffmenge von 0,23 kg (8 Unzen) überstand; an den Kanten und Ecken des Behälters erfolgte jedoch eine starke Entgasung. Die 0,46-kg-Ladung (16 Unzen) riss den Behälter auseinander und die Stahlscharnierstifte wurden zu gefährlichen Projektilen.

Der dritte Behälter aus KEVLAR-Verbundplatten wurde mit einer Sprengladung von 0,23 kg (8 Unzen) getestet, welche an der geometrischen Mitte angebracht war. Die Explosion bewirkte ein massives Zerreißen des Behälters und die Stahlscharnierstifte wurden zu gefährlichen Projektilen.

Eine Rolle aus Verbundmaterial der Marke SPECTRA SHIELD^®, zu beziehen von der Fa. AlliedSignal Inc., wurde in vier 38,1 cm (15 Zoll) breite Streifen geschnitten, wobei jeder etwa 838 cm (330 Zoll) lang war. Das SPECTRA SHIELD^®-PCR-Verbundmaterial enthielt 80 Gewichtprozent kettenverlängerte SPECTRA^® 1000-Polyethylenfasern (Nennfestigkeit etwa 35 g/d, Zugmodul etwa 1150 g/d und Bruchdehnung etwa 3,4%, ebenfalls zu beziehen von der Fa. AlliedSignal Inc.) in einer Harzmatrix (20 Gewichtsprozent) aus Polystyrol-Polyisopren-Polystyrol-Blockcopolymer, zu beziehen von der Fa. Shell Co. unter dem Handelsnamen KRATON^® D1107. Die SPECTRA-Fasern waren im Verbundmaterial in der Konfiguration 0°/90° angeordnet. Jeder Streifen wurde in aufeinander folgenden Schichten um einen Dorn mit rechteckigem Querschnitt gewickelt, der eine Seitenlänge von 38,1 cm (15 Zoll) hatte, so dass ein Band mit 22 Umwicklungen aus SPECTRA SHIELD entstand. Der Wickelvorgang für jeden aufeinander folgenden Streifen begann an der Stelle, wo der vorhergehende Streifen endete, wobei eine identische Faserkonfiguration bei ausreichender Spannung (etwa 0,18 kg/cm [1 lb. per Linearzoll]) beibehalten wurde, um Hohlräume in aufeinander folgenden Wicklungen so minimal wie möglich zu halten. Auf die Außenseite der Streifen wurde während des Wickelns eine Klebelösung, bestehend aus 5 g KRATON D1107 pro 95 g Toluol aufgetragen, um Kleber zwischen aufeinander folgenden Wicklungen einzubringen. Zur Verfestigung der aufeinander folgenden Wicklungen wurde ein herkömmlicher Rollstift verwendet, um die Hohlräume bei den aufeinander folgenden Wicklungen während der Bandbildung so minimal wie möglich zu halten.

Nach Fertigstellung des ersten Bandes wurden vier 38,1 cm × 50,8 cm (15 Zoll × 20 Zoll) große Aluminiumplatten, jede 0,32 cm (0,125 Zoll) dick und umwickelt mit TEFLON^®-beschichtetem Glasfasergewebe, an der Außenseite des Bandes angebracht, eine Platte pro Seitenfläche des Bandes, wobei die 38,1 cm (15 Zoll) lange Seitenfläche der Seitenlänge von 38,1 cm (15 Zoll) des Dorns entsprach. Abklebband wurde um die vier Aluminiumplatten gewickelt, um diese festzuhalten, wobei eine mittlere Fläche zum Umwickeln des zweiten Bandes nicht beklebt wurde. Es wurde ein zweites Band gebildet, indem Verbundstreifen aus SPECTRA SHIELD PCR in der Weise gewickelt wurden, wie dies beim ersten Band erfolgt war. Es wurde ein zweiter Satz aus vier Aluminiumplatten an den Seitenflächen des zweiten Bandes angebracht, wonach ein drittes Band in derselben Weise wie das erste und zweite Band aufgebracht wurde. Die drei Bänder wurden vom Dorn entfernt und das Toluol aus den Bändern verdampft. Bei jedem Band waren 50 Gewichtprozent Fasern endlos und in Umfangsrichtung des Bandes orientiert.

Die drei Bänder waren ineinander eingeschachtelt, wie in 1F dargestellt, um einen Behälter 1 zur Bewertung in Bezug auf eine Sprengladung zu bilden. Jede Seitenfläche des Behälters entsprach 44 Umwicklungen mit dem Material SPECTRA SHIELD PCR, Konfiguration 0°/90°, da es Seitenflächen von zwei Bändern gibt, die jede Seitenfläche des Behälters überdecken, und jede Bandseitenfläche 22 Umwicklungen umfasst. Die Flächendichte von Behälter 1 betrug 0,13 × 44 = 5,72 kg/m² (1,17 lb./ft²). Der Behälter 1 wog 5,8 kg (12,6 lb.).

Behälter 2 war in derselben Weise wie Behälter 1 mit folgenden Änderungen konstruiert. Die ersten zwei Streifen aus dem Verbundmaterial SPECTRA SHIELD, die für die Konstruktion des ersten Bandes verwendet wurden, waren 61 cm (24 Zoll) breit. Nach dem Entfernen des Bandes und der Verdampfung des Toluols wurde das erste Band im Abstand von 11,4 cm (4,5 Zoll) von jeder Seite an jeder Ecke eingeschnitten, um acht Laschen (vier an jeder Seite des 38,1 cm [15 Zoll] breiten Bandes, zwei pro Seitenfläche) mit 11,4 cm (4,5 Zoll) Breite zu schaffen. Die Laschen wurden durch Falten des geschnittenen Teils des Streifens entlang der Bandbreitenlinie gebildet. Die Ebene jeder Lasche war senkrecht zur Ebene der Seite des Bandes, an dem sie angebracht war. Diese Laschen wurden durch das zweite und das dritte Band gehalten. Das Gewicht des Behälters 2 betrug 6,08 kg (13,4 lb.). Die Flächendichte der Seitenflächen war identisch mit der von Behälter 1, und die Gewichtszunahme war auf die Laschen zurückzuführen.

Die Behälter 3 und 4 wurden in derselben Weise wie Behälter 2 vorbereitet und waren im Wesentlichen in Gewicht und Flächendichte identisch.

Behälter 1 wurde mit einer 0,46 kg (16 Unzen) starken Sprengladung getestet, die an der geometrischen Mitte angebracht war. Bei der Detonation wurden die Kanten aller drei Bänder vollständig oder fast vollständig zerstört und ergaben eine Anzahl von 38,1 cm (15 Zoll) großen quadratischen Teilen, die noch intakt waren und geringe Schädigungen aufwiesen.

Behälter 2 wurde mit einer 0,23 kg (8 Unzen) starken Ladung in derselben Weise wie Behälter 1 getestet. Die Hochgeschwindigkeits-Videoaufzeichnung zeigte, dass die Ladung zunächst eingedämmt wurde und es danach zu einer Deformation und einem Riss von Band 3 an zwei gegenüberliegenden Kanten kam (das zerrissene Band 3 bestand aus zwei identischen Hälften). Es erfolgte eine umfassende Gasausleitung. Die Bänder 1 und 2 blieben im Wesentlichen intakt.

Behälter 3 wurde mit einer 57 g (2 Unzen) starken Ladung in derselben Weise wie Behälter 1 getestet. Die Hochgeschwindigkeits-Videoaufzeichnung zeigte eine geringe Gasausleitung während der Detonation und eine Ausbuchtung an den Seiten. Der Behälter blieb jedoch intakt. Alle drei Bänder waren unbeschädigt.

Behälter 4 wurde mit einer 113 g (4 Unzen) starken Ladung getestet. Die Hochgeschwindigkeits-Videoaufzeichnung zeigte eine stärkere Gasausleitung und eine Verformung von Band 1 im Vergleich zu Behälter 3. Alle drei Bänder blieben intakt und wiesen keine nennenswerten Schädigungen auf.

Es wurde ein Behälter in derselben Weise wie Behälter 2 aus Beispiel 2 oben konstruiert, jedoch mit folgenden Änderungen. Der Dorn wurde dahingehend geändert, dass die Kanten rund waren und einen Radius von 1,6 cm (5/8 Zoll) hatten. Die Flächendichte der Bänder war halb so groß wie die von Behälter 2. Die Laschenbreite an Band 1, dem inneren Band, wurde auf 15,24 cm (6 Zoll) erhöht. Das Band wurde verstärkt, um die Verformung und die Gasaustrittsrate der Explosion zu kontrollieren. Diese Verstärkung bestand aus einer ersten Umwicklung des Dorns in zwei kompletten Wicklungen von 38,1 cm (15 Zoll) breiten Streifen, Glasgewebe S-2 (Ausführung 6781, Flächendichte 0,309 kg/m², hergestellt von der Fa. Clark Schwebel). Dieses Glasgewebe war mit Epoxidharz EPON 828 imprägniert, zu beziehen von der Fa. Shell Co., bei dem 8 pph Millamin, ein zykloaliphatisches Diamin, zu beziehen über die Fa. Milliken Chemical Co., als Härtemittel bei Raumtemperatur verwendet wurde. Das Glas-Harz-Verhältnis betrug 48/52 bezogen auf das Gewicht. Die SPECTRA SHIELD-Verbundstreifen für Band 1 wurden dann an der Oberseite auf das Glasgewebe gewickelt, das dann fester Bestandteil von Band 1 wurde.

Um eine zusätzliche Verstärkung zu erhalten, wurde auf jede der vier Innenflächen des Glasgewebebandes (Band 1) eine Platte aus Glas/Epoxidharz-Verbundmaterial aufgebracht, welches von der Fa. 3 M Corporation als Scotch Ply Type 1002 bezogen werden kann. Jede Platte maß ungefähr 34,3 × 36,8 cm (13,5 × 14,5 Zoll), wog 340 g und war 0,14 cm (56 mil) dick. Die Platten wurden mit insgesamt 200 g Polysulfid-Kleber PROSEAL 890-B1/2 angebracht, der von der Fa. Courtaulds Aerospace Company hergestellt wird. Die Innenflächen der 8 Laschen wurden ebenfalls durch Anbringen eines 9,5 × 34,9 cm (3,57 × 13,75 Zoll) großen Teils einer Glas-Epoxidharz-Tafel an jeder Lasche verstärkt, wobei linear doppelt beschichtetes Papierklebband des Typs Scotch 410 Flat Stock verwendet wurde, welches von der Fa. 3 M Corporation zu beziehen ist. Das Gesamtgewicht dieser acht Plattenteile betrug 707 g. Der zusammengebaute Behälter wog 6,17 kg (13,6 lb.) und bestand zu 3,04 kg (6,7 lb.) aus SPECTRA SHIELD-Verbundmaterial und zu 3,13 kg (6,9 lb.) aus Faserglasverbundmaterial und Kleber.

Dieser Behälter wurde mit einer 6 Unzen starken Ladung aus TRENCHRITE 5 in derselben Weise getestet wie die Behälter in Beispiel 2. Der Behälter dämmte die Ladung ein, dabei kam es zu einer minimalen Verformung, keiner schnellen Gasausleitung und die Konstruktion zeigte im Wesentlichen keine sichtbaren dauerhaften Schäden.

Es wurde ein Behälter wie Behälter 2 in Beispiel 2 mit folgenden Änderungen konstruiert. Bei Band 1 war die erste Hälfte der Verbundstreifenlänge 53 cm (21 Zoll) breit, während die zweite Hälfte eine Breite von 38,1 cm (15 Zoll) aufwies. Somit konnten acht Laschen gebildet werden, vier pro Bandseite, wobei jede 7,62 × 38,1 cm (3 × 15 Zoll) breit war und eine Flächendichte von 4,75 kg/m² aufwies. Band 1 bestand aus 70 Umwicklungen des Verbundmaterials SPECTRA SHIELD und hatte eine Flächendichte von 9,5 kg/m². Um Band 1 wurde eine 0,3 cm (0,125 Zoll) breite Aluminiumplatte gelegt. Band 2 wurde durch Umwickeln von Streifen gebildet, die in einer Breite von 43 cm (17 Zoll) um den Abstandshalter gewickelt waren. Ein zweiter 0,3 cm (0,125 Zoll) breiter Abstandshalter war um Band 2 angeordnet, und Band 3 wurde durch Umwickeln von Streifen gebildet, die 45,7 cm (18 Zoll) breit waren. Die drei Bänder wurden vom Dorn und den Abstandshaltern entfernt. Bei jedem Band waren etwa 50 Gewichtprozent der Faser endlos und in Umfangsrichtung orientiert.

Vier quadratische 35,6 cm (14 Zoll) große Glasfaserplatten, zu beziehen von der Fa. 3 M Corporation unter der Bezeichnung Scotch Ply Type 1002, mit einer Flächendichte von 2,7 kg/m², wurden an die Innenseitenflächen von Band 1 geklebt, wobei insgesamt etwa 128 g (32 g/Seitenfläche) des Polysulfid-Klebers PROSEAL 890-B1/2 verwendet wurden, der von der Fa. Courtaulds Aerospace Company hergestellt wird.

Die drei Bänder wurden zusammengefügt, wobei Band 1 in Band 2 eingeschachtelt wurde, welches in Band 3 eingeschachtelt war, mit jeweils zwei Bandseitenflächen pro Seite. Die Laschen von Band 1 wurden durch die Bänder 2 und 3 gehalten. Der fertig zusammengebaute Behälter hatte eine Seitenlänge von etwa 45,7 cm (18 Zoll) und wog 24,06 kg (53 lb.).

Eine Splittergranate Typ M67 wurde modifiziert, so dass sie elektronisch detonieren konnte. Die M67-Granate wog 0,4 kg (14 Unzen) und enthielt ein 184 g (6,5 Unzen) schweres Sprengstoffgemisch B. Für ausführliche Informationen über diese Standardhandgranate verweisen wir auf das Guide Book for Marines, 15. überarbeitete Ausgabe, Quantico, Virginia, S. 352, 01.09.86. Die Granate wurde in der geometrischen Mitte des Behälters angeordnet und zur Detonation gebracht. Der Behälter behielt seine Form und die Unversehrheit der einzelnen Bänder bei. Der Behälter wurde auseinander genommen und untersucht. Die Anzahl der Perforationen in den vier inneren Glasfaserplatten von Band 1 wies darauf hin, dass sich durch die explodierende Granate mehr als 1200 Stahlprojektile gebildet hatten. Die Untersuchung der Außenflächen des Behälters ergab, dass 21 Durchdringungen entstanden waren.

Die Ergebnisse dieses Tests veranschaulichten, dass das Grundkonzept der Explosionseindämmung solide war und gegen eine Kombination aus Projektilen und Detonation schützen kann.

Bei diesem Beispiel wurden für Testzwecke zwei identische Behälter A und B wie folgt gebaut.

Ein 68,6 cm (27 Zoll) breites Flächengebilde aus SPECTRA SHIELD^® PCR-Verbundmaterial, Flächendichte 0,135 kg/m², wurde in 18 aufeinander folgenden Schichten um einen Dorn mit quadratischer Querschnittsfläche mit 38,1 cm (15 Zoll) Seitenlänge gewickelt. Mit einem Farbroller wurde bei fortlaufendem Umwickeln eine Klebelösung (5 Gewichtprozent KRATON D1107) auf die Außenseite des Flächengebildes aufgetragen, um den Kleber zwischen die aufeinander folgenden Schichten zu bringen. Ein zweites 43 cm (17 Zoll) breites Flächengebilde aus SPECTRA SHIELD PCR-Verbundmaterial wurde in der Mitte des umwickelten ersten Flächengebildes angeordnet und in derselben Weise 18-mal aufeinander folgend gewickelt. Das entstandene Band konnte bei einer Umgebungstemperatur von 21°C (etwa 70°F) am Dorn über Nacht trocknen und wurde dann entfernt. Der 68,6 cm (27 Zoll) breite Teil des Bandes wurde an den Ecken in ausreichendem Abstand eingeschnitten, um ein 43 cm (17 Zoll) breites Band und acht 12,7 cm (5 Zoll) breite Laschen (vier auf jeder Seite des 43 cm (17 Zoll) breiten Bandes, zwei pro Seitenfläche) zu schaffen. Die Laschen wurden durch Falten der eingeschnittenen Teile des Flächengebildes entlang der Bandbreitenlinie gebildet. Die Ebene jeder Lasche war senkrecht zur Ebene der Seitenfläche des Bandes, an welcher sie angebracht war.

An die Innenseite der vier Seiten/Flächen dieses Bandes wurden mittels eines Polysulfidklebers (PROSEAL 890 B-1/2, ein Produkt der Fa. Courtaulds Aerospace), vier 38,1 cm × 35,6 cm (15 Zoll × 14 Zoll) große rechteckige Glasfaserplatten geklebt, eine pro Seitenfläche. In ähnlicher Weise wurden acht 8,9 cm × 38,1 cm (3,5 Zoll × 15 Zoll) große rechteckige Glasfaserplatten an die Innenseite der Laschen geklebt, eine pro Lasche. Die verwendeten glasfaserverstärkten Epoxyplatten (Scotsply Reinforced Composites, Typ 1002, Crossply 0,060, ein Handelsprodukt von der Fa. 3 M Corporation) hatten eine Flächendichte von 2,69 kg/m². Das Band war faltbar.

Ein zweites 43 cm (17 Zoll) breites Band wurde in ähnlicher Weise 35-mal um einen etwas größeren Dorn gewickelt. Ein drittes Band, ebenfalls 43 cm (17 Zoll) breit, wurde in ähnlicher Weise 35-mal um einen anderen Dorn gewickelt, der etwas größer als der für das zweite Band benutzte Dorn war. Keines dieser Bänder hatte Laschen oder Glasfaserplatten. Beide Bänder waren faltbar. Die drei Bänder, einschließlich der Glasfaserplatten, wogen insgesamt 12,5 kg (27,5 lb.). Die Bänder allein hatten eine Flächendichte von 4,73 kg/m². Ungefähr 50 Gewichtprozent Fasern waren Endlosfasern in Umfangs- oder Bandrichtung.

Die Explosionswiderstandsprüfung wurde wie folgt durchgeführt. Das erste Band von Behälter A wurde mit seiner Seite auf einen Tisch gelegt, d. h. mit den offenen Seiten nach oben und unten. Über die untere offene Seite des Bandes wurde vollständig ein dünner niederdichter Kunststoffbeutel aus Polyethylen gezogen. An der geometrischen Mitte wurden 0,23 kg (acht Unzen) Sprengstoff C4 angebracht. Der restliche innere Hohlraum wurde gefüllt mit der Markenrasiercreme BARBASOL^® (Dichte des Schaums etwa 0,053 g/cm³, Treibmittel Isobutan), zu beziehen von der Fa. Pfizer Inc. Das etwas größere zweite Band wurde dann über das erste Band geschoben, wobei zwei der gegenüberliegenden Seitenflächen die ursprünglich offenen Seitenflächen des ersten Bandes bedeckten. Das etwas größere dritte Band wurde dann über den Aufbau geschoben. Als die Ladung explodierte, kam es zu einer kleineren Verformung des Behälters und innerhalb von einigen Sekunden zur Gasausleitung aus dem Behälter. Der Behälter wurde geleert, getrocknet und erneut mit 0,34 kg (12 Unzen) Sprengstoff C4 getestet, wobei der Hohlraum (wie vorher) mit Rasierschaum gefüllt wurde. Durch die Ladung riss der Behälter auseinander.

Behälter B wurde in ähnlicher Weise mit 10 Unzen Sprengstoff C4 getestet, wobei der Hohlraum mit Rasierschaum gefüllt war. Es kam zu einer kleineren Verformung und innerhalb von einigen Sekunden zur Gasausleitung. Dieser Behälter wurde geleert, getrocknet und erneut mit 170 g (6 Unzen) Sprengstoff C4 getestet, ohne dass der Hohlraum mit Rasierschaum gefüllt war. Bei der Explosion des Sprengstoffs C4 trat aus den Kanten des Behälters Feuer aus. Der Behälter blieb intakt, aber fing Feuer und wurde nachfolgend durch das Feuer zerstört.

Der Wert C₅₀ für diesen Behälteraufbau (einschließlich des wässrigen Schaums) war 312 g (11 Unzen).

Aus drei Bändern des Materials SPECTRA 1000, 215 Denier, 55 × 55 Kettfäden pro Zoll (2,54 cm), Grundbindung, Flächendichte 0,112 kg/m² (3,30 oz./yd²) wurde ein würfelförmiger Behälter mit 38,1 cm (15 Zoll) Innenseitenlänge gebaut. Im inneren Band war zur Gewährleistung der baulichen Abstützung ein Aluminiumbilderrahmen in jede Seitenfläche und die Laschen eingearbeitet; diese wurden aus 0,16 cm (1/16 Zoll) dicken Aluminiumplatten mit einer Flächendichte von 4,16 kg/m² herausgeschnitten. Die Bänder ließen sich leicht falten und die äußeren Bänder konnten ebenfalls zu einem Zylinder gerollt werden.

Auf dem inneren Band wurden die ersten vier Lagen besonders breit geschnitten, so dass Laschen gebildet werden konnten. 68,6 cm (27 Zoll) breites Gewebe wurde zweimal um einen Dorn gewickelt. An jede der vier Seiten des Bandes wurde mit doppeltem Klebeband ein quadratischer Aluminiumbilderrahmen, 37,5 cm (14,75 Zoll) an der Außenseite mal 29,8 cm (11,75 Zoll) an der Innenseite (ergibt einen 38-cm[1,5 Zoll]-Rahmen) angebracht. Diese Rahmen