アクリル水槽が失敗したとき

ポール・J・グラマン | 2018年7月13日

水族館は、地球上で最も大きな会場のいくつかで大きなアトラクションになっています。 ウォルト・ディズニー・ワールドを思い出してください。 ドバイにある世界最大のショッピングモール。 ドイツのベルリンにあるアクアドームには、エレベーターが組み込まれた高さ 25 メートルの円筒形の水槽があります。 または、630 万ガロンの水を蓄えるジョージア水族館。 これらの水族館について詳しくない場合は、この記事から離れて Google で調べて、その巨大さを理解することをお勧めします。

これらの水族館では、観客をこの海洋生物から数インチ遠ざけながら、非常に厳しい環境で何千ものエキゾチックな海洋生物を飼育しています。 この巨大生物の存在を可能にする水族館の最も重要な要素は何でしょうか? プラスチック。 具体的には、ポリ（メタクリル酸メチル）または PMMA で、アクリルとしても知られ、プラスチック ガラスとしても知られています。 アクリルはこの用途に最適です。 成長を続ける海洋展示物で生み出される巨大な水圧を支えるために必要な強度や剛性などの機械的特性を備えています。 アクリルには、エンジニアが「限界に挑戦」するにつれて、ますます増大するサイズと複雑さの要件を満たすことを可能にする他の特性もあります。

アクリル水槽が失敗する理由

アクリルにも欠点がないわけではありません。 エンジニアは、何年にもわたって水生生物を支え続ける水槽を適切に設計、製造、組み立てるために、これらの欠点について十分な知識と理解を持っている必要があります。 長寿命を確保するために、一般的な大型水槽は 11 ～ 12 の安全率で設計されています。これは高いように思えるかもしれませんが、これらの大型水槽の 1 つが故障した場合の影響と、そのときに発生する突然の大惨事の影響を考慮すると、実際に失敗すると、より理解可能になり、受け入れられるようになります。 残念なことに、水族館はさまざまな理由で失敗し、多大な損害、巨額の金銭的損失、そして時には水生生物の完全な損失につながりました。 通常、巨大な水族館を伴う公立水族館の失敗が注目を集めているほか、数百ガロンから数千ガロンの水が失われる民間の水族館の失敗も発生しています。 アクリル水槽が失敗する一般的な理由には次のようなものがあります。

残念ながら、これらの問題は通常、検査、組み立て、または初期セットアップ段階では明らかになりません。 さらに、実際に障害が発生すると、通常は設置後数か月から数年後に発生し、迅速かつ壊滅的な事態になります。 継ぎ目や亀裂は、警告なしにほぼ瞬時に開きます。 この背後にある現象はクリープ破断と呼ばれます。これは、プラスチックの降伏強度を大幅に下回る、つまり降伏強度よりも低い応力レベルで、時間の経過とともにプラスチックの分子がほどける現象です。

ここでは、失敗に終わった有名なアクリル水槽のサンプルをいくつか紹介します。

東方ショッピングセンター、上海:この水族館は設置後 2 年で失敗し、15 人が負傷し、数匹のサメとカメが死亡しました。 タンクは厚さ 15 cm (5.9 インチ) のアクリル パネルで構築され、33 トンの水を保持できます。 タンクは 2012 年 12 月 27 日に何の前触れもなく壊滅的に故障しました。

ガルフストリーム カジノ、フロリダ州ハランデール ビーチ:直径 14 フィート x 高さ 14 フィートの円筒形の水槽は、加工された (接着された) 継ぎ目で開いています。 アクリルパネルの厚さは 3 インチでした。 継ぎ目が開き、瞬時に数千ガロンの水が放出されました。 事故発生後、機転を利かせたメンテナンス担当者が亀裂に布ナプキンを詰め、1匹のサメを除いてすべての水生生物を救った。 この失敗は、製造時の垂直方向の継ぎ目の接着不良が原因でした。 時間の経過とともに、この継ぎ目はひび割れによってわずかに開き、応力集中が生じ、大惨事につながりました。

ドバイ モール (世界最大) 水族館: 400匹のサメやアカエイを含む33,000匹以上の魚が生息するこの水族館には、2010年2月25日に亀裂が生じた。250万ガロンの水槽には、厚さ2.5フィートの世界最大の単一アクリル板が入っている。 内部の展望トンネルに亀裂が発生し、大量の水が失われました。 亀裂はすぐに修復され、水生生物の損失はなかった。

マサトラン、メキシコ: 2017年2月3日、水族館が閉館した直後、厚さ3インチの湾曲した頭上展望パネルに大きな亀裂が瞬時に生じた。 事故当時、120万ガロンの水槽には13匹の大型サメが収容されていた。 この亀裂により水槽内の水の4分の3以上が放出され、サメを安全に取り除くことができた。 この亀裂はタンクの外側にある大きなえぐれ跡から始まりました。

ティラノサウルス、ウォルト ディズニー ワールド、フロリダ州オーランド: 2014 年 3 月 17 日、ウォルト ディズニー ワールドのティラノサウルス レストランでディナーが提供されていたとき、大きな円筒形の水槽で垂直に接着された継ぎ目が瞬時に開きました。 水族館はダイニングテーブルに隣接して設置されており、その結果、多くの人がずぶ濡れになった。 開口部の長さは約 3 フィートで、従業員が敷地内にある他の水族館に魚を移す時間が与えられました。

致命的な障害の防止

アクリルは、小型水槽、大型水槽、超大型水槽の両方に最適な素材です。 このタイプのプラスチックは、水槽が 20 年以上確実に機能するために必要な、適切な機械的特性、透明度、設計および製造の自由度を備えています。 ただし、そのクリープ特性、製造品質、設置およびメンテナンス時の注意に特別な注意を払わなければ、突然の壊滅的な故障が発生する可能性があります。 アクリルは他の多くの用途や業界で使用されており、この記事で説明した概念が有効です。 これらには、航空宇宙、輸送、医療技術、建設、照明、光学が含まれます。

著者について

Paul J. Gramann 博士、PE は、1993 年以来プラスチック業界にコンサルティング サービス、技術的専門知識、革新的な技術を提供してきた Madison Group の社長です。同社はウィスコンシン州マディソンに本社を置いています。

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