JP2007085632A - 表膠発射薬 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 7つ以上の孔を有した発射薬の表面に発射薬の燃焼を抑制する有機物質および/または、無機物質の表膠剤が被覆されており、かつ、外周孔と内周孔との間の距離(Wi)と外周孔から発射薬の外周面までの距離(Wo)との関係が、0.5×Wi≦Wo≦0.9×Wiであることを特徴とする表膠発射薬。
【選択図】 選択図なし
Description
USP 5524544(特許文献1)では、セルロース系燃焼抑制剤を表面にコーティングすることで、初期燃焼速度を抑制して高い飛翔体速度が達成される。しかし、発射薬の形状効果については、特に記載がなく、表面被覆による効果のみでエネルギー効率を上げるにとどまっている。
特開2000−247771(特許文献4)では、射撃中に生じる最大圧力曲線を武器が指定する温度範囲で容易に平らにしうるような推進火薬を提供する技術について記載されているが、表面被覆による効果のみでエネルギー効率を上げるにとどまっている。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)7つ以上の孔を有した発射薬の表面に発射薬の燃焼を抑制する有機物質および/または、無機物質の表膠剤が被覆されており、かつ、外周孔と内周孔との間の距離(Wi)と外周孔から発射薬の外周面までの距離(Wo)との関係が、0.5×Wi≦Wo≦0.9×Wiであることを特徴とする表膠発射薬。
(2)外周孔と内周孔との間の距離(Wi)と外周孔から発射薬の外周面までの距離(Wo)との関係が、0.5×Wi≦Wo≦0.6×Wiであることを特徴とする(1)記載の表膠発射薬。
(3)表膠剤の被覆が、発射薬の燃焼を抑制する有機物質で被覆されており、その有機物質が不活性なポリマーおよび/または、不活性な可塑剤であることを特徴とする(1)または(2)記載の表膠発射薬。
(5)無機物質が、硝酸カリウム、硫酸カリウム、氷晶石、炭酸水素ナトリウム、過塩素酸カリウム、および硝酸バリウムから選ばれる1種以上であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(6)有機物質の不活性なポリマーが、セルロース誘導体であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(7)無機物質が、硝酸カリウムであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(9)発射薬と無機物質の微粉末を無溶剤下で混合または攪拌することにより、表膠剤が被覆されたことを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(10)無機物質の微粉末の平均粒径が1〜300μmであることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(11)発射薬の形状が、7孔管状発射薬、19孔管状発射薬、37孔管状発射薬、6角7孔発射薬、6角19孔発射薬、6角37孔発射薬、ロゼッタ7孔形状発射薬、ロゼッタ19孔形状、ロゼッタ37孔形状のいずれかであることを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(13)有機物質の表膠剤を溶解させる溶剤量が、発射薬重量に対し、5〜20重量%であることを特徴とする(1)〜(12)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(14)有機物質の表膠剤を溶解させる溶剤量が、発射薬量に対し、5〜10重量%であることを特徴とする(1)〜(13)のいずれかに記載の表膠発射薬。
(15)無機物質の被覆が、孔を完全には閉塞していないことを特徴とする(1)〜(14)のいずれかに記載の表膠発射薬。
最初に、孔の位置について示す。すなわち、7つ以上の孔を有した発射薬の表面に発射薬の燃焼を抑制する有機物質および/または、無機物質の表膠剤を被覆し、かつ、外周孔と内周孔との間の距離(Wi)と外周孔から発射薬の外周面までの距離(Wo)との関係が、0.5×Wi≦Wo≦0.9×Wiであることでエネルギー効率が高くなり好ましい。
次に発射薬の形状について示す。発射薬の形状が、7孔管状発射薬、19孔管状発射薬、37孔管状発射薬、6角7孔発射薬、6角19孔発射薬、6角37孔発射薬、ロゼッタ7孔形状発射薬、ロゼッタ19孔形状、ロゼッタ37孔形状のいずれかであることで、表膠による顕著な効果を得ることができる。
次に表膠剤を溶解させる溶剤量について示す。有機物質の表膠剤を溶解させる溶剤量が、発射薬重量に対し、5〜20重量%であることで、溶剤により発射薬が溶解し、塊状になる恐れを低減することができる。さらに、有機物質の表膠剤を溶解させる溶剤量が、発射薬量に対し、5〜10重量%であることが好ましく、その場合、より塊状になる恐れを低減することができる。
本発明の表膠発射薬は、戦車砲、機関砲等のあらゆる火砲用弾薬システム、ライフル等のあらゆる小火器システムのエネルギー効率の改善、LOVA性の改善、温度感度の改善を図ることができる。
本発明にいう表膠発射薬とは、発射薬の燃焼を抑制する効果のある不活性な有機物質および/または、無機物質を発射薬表面に被覆することで、7つ以上の孔を有する発射薬が、発射薬の表面からの燃焼が抑制し、発射薬の孔から燃焼が促進され、発射薬の漸増燃焼性を向上させることができる。被覆させる発射薬の組成は、どのような組成のものでも良いが、例えば、シングルベース、ダブルベース、トリプルベース、マルチベース発射薬を用いることができる。
図2に種々の形状のWi、Woの関係を示す。また、孔を有する発射薬は、主に2種の燃焼パターンを基本としている。燃焼進行により燃焼表面積が低下し発射薬の発生ガス量が低下していく外周面及び断面からの燃焼パターンと燃焼の進行により燃焼表面積が増加し発射薬の発生ガス量が増大していく孔からの燃焼パターンである。7孔管状発射薬、6角7孔発射薬等の孔を持つ発射薬は、前述の2種類の燃焼パターンが複合したパターンである。このため、ガス量が低下する燃焼パターンを抑制し、ガス量が増大する燃焼パターンを選択的に選ぶことが出来れば、発射薬のエネルギー効率は向上する。
さらに、WoがWiに対して50%未満になると、WoがWiの燃焼よりも速く完了するため、漸増燃焼性が低下する。また、90%を超えると図6に示す中空状の管状スライバーの影響が無視できなくなり好ましくない。このため、0.5×Wi≦Wo≦0.9×Wiとすることが好ましい。さらに、中空状の管状スライバーを低下させるため0.5×Wi≦Wo≦0.6×Wiするとさらに好ましい。
表膠には、不活性な物質であればどのような有機物質、無機物質を用いても良い。不活性な有機物質の例としては、不活性なポリマー、不活性な可塑剤があげられる。不活性なポリマーの例としては、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリブタジエン、ポリウレタン、スチレンブタジエン共重合体ラテックス、天然高分子、汎用熱可塑性樹脂が好ましい。不活性なセルロース誘導体は、火に対する感度が低いため、さらに好ましい。
また、無機物質で被覆すると、孔は完全には閉塞せず、点火薬の火炎により孔からの燃焼がより促進される。また、無機物質の被覆の上に、有機物質の被覆を行った場合においても、発射薬の表面が無機物質の被覆により、不活性化しているため、孔からの燃焼がより促進される。また、不活性なもので被覆を行うと、燃焼の初期が緩やかになり、温度感度が小さくなる。
(実施例1)(発射薬の成型)
ニトロセルロース28重量%、ニトログリセリン22.5重量%、ニトログアニジン44.5重量%、可塑剤2.5重量%、安定剤1.5重量%、消炎剤1.0%の発射薬を製造した。製造方法は、原材料を溶剤とともに捏和機に仕込み均質になるまで混合、捏和し、それ以降は公知の溶剤圧伸方法を用いて製造した。表1に製造した発射薬の寸法を示す。寸法の関係は、図3、図4に示す。
サンプルBの発射薬500g、硝酸カリウムを5g(1重量%)を計量し、発射薬及び硝酸カリウムを光沢機の中に入れ、1時間運転した。その後重量を計量すると505gであった。
(実施例3)(無機物質の被覆+黒鉛光沢)
実施例2の発射薬を101g、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、2つを光沢機の中に入れ0.5時間運転した。この結果、無機物質が孔を塞がない形で、表膠することが出来た。
実施例2の発射薬を101g計量し、1000ccの容器に入れ攪拌しながら、アセトン10g(10重量%)にCAB0.1g(0.1重量%)に溶解させた液をスプレーにより噴霧した。その後、2分間攪拌を行い、発射薬を大気にさらして、発射薬同士がくっつかないように表面のアセトンを風乾した。その後、50℃にて72時間乾燥を行い、使用溶剤であるアセトンを発射薬から揮発させた。その後、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、表膠発射薬とともに0.5時間光沢機で光沢した。
実施例2の発射薬を101gを計量し、1000ccの容器に入れ攪拌しながら、アセトン10g(10重量%)にCAB0.5g(0.5重量%)に溶解させた液をスプレーにより噴霧した。その後、2分間攪拌を行い、発射薬を大気にさらして、発射薬同士がくっつかないように表面のアセトンを風乾した。その後、50℃にて72時間乾燥を行い、使用溶剤であるアセトンを発射薬から揮発させた。その後、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、表膠発射薬とともに0.5時間光沢機で光沢した。
実施例2の発射薬を101g計量し、1000ccの容器に入れ攪拌しながら、アセトン10g(10重量%)にCAB1.0g(1.0重量%)に溶解させた液をスプレーにより噴霧した。その後、2分間攪拌を行い、発射薬を大気にさらして、発射薬同士がくっつかないように表面のアセトンを風乾した。その後、50℃にて72時間乾燥を行い、使用溶剤であるアセトンを発射薬から揮発させた。その後、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、表膠発射薬とともに0.5時間光沢機で光沢した。
実施例2の発射薬を101g計量し、1000ccの容器に入れ攪拌しながら、アセトン10g(10重量%)にDBP1g(1重量%)に溶解させた液をスプレーにより噴霧した。その後、2分間攪拌を行い、発射薬を大気にさらして、発射薬同士がくっつかないように表面のアセトンを風乾した。その後、50℃にて72時間乾燥を行い、使用溶剤であるアセトンを発射薬から揮発させた。その後、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、表膠発射薬とともに0.5時間光沢機で光沢した。
サンプルBの発射薬を100g計量し、1000ccの容器に入れ攪拌しながら、アセトン10g(10重量%)にCAB1g(1重量%)に溶解させた液をスプレーにより噴霧した。その後、2分間攪拌を行い、発射薬を大気にさらして、発射薬同士がくっつかないように表面のアセトンを風乾した。その後、50℃にて72時間乾燥を行い、使用溶剤であるアセトンを発射薬から揮発させた。その後、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、表膠発射薬とともに0.5時間光沢機で光沢した。
サンプルBの発射薬を100g計量し、1000ccの容器に入れ攪拌しながら、アセトン5g(5重量%)にCAB0.05g(0.5重量%)に溶解させた液をスプレーにより噴霧した。その後、2分間攪拌を行い、発射薬を大気にさらして、発射薬同士がくっつかないように表面のアセトンを風乾した。その後、50℃にて72時間乾燥を行い、使用溶剤であるアセトンを発射薬から揮発させた。その後、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、表膠発射薬とともに0.5時間光沢機で光沢した。
サンプルBの発射薬を100g計量し、1000ccの容器に入れ攪拌しながら、アセトン10g(10重量%)にDBP1g(1重量%)に溶解させた液をスプレーにより噴霧した。その後、2分間攪拌を行い、発射薬を大気にさらして、発射薬同士がくっつかないように表面のアセトンを風乾した。その後、50℃にて72時間乾燥を行い、使用溶剤であるアセトンを発射薬から揮発させた。その後、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、表膠発射薬とともに0.5時間光沢機で光沢した。
燃焼容積が249ccの密閉ボンブ試験装置において、点火薬として硝化綿を0.9g、発射薬量を49.8g(0.2g/cc)の条件で密閉ボンブ試験を行った。取得データは、時間に対する圧力の計測データ(p〜t)を日本キスラー社製のピエゾセンサを用いて圧力を計測した。データの記録は、横河電機社製のAR1200を用いて行った。解析として、圧力の立ち上がりである圧力2〜50MPaまでの時間を計測し、火炎に対する感度の低下の度合いを計測した。表2に、比較例1で製造した黒鉛光沢品(表膠なし)と無機物質の被覆を行った発射薬の2〜50MPaまでの時間比較を示す。本結果によると、無機物質で被覆を行った結果、点火の火炎に対する感度が低下していることがわかった。
火薬学会規格 着火性試験(ES−12)に準拠し、ブンゼンバーナーを用いて発射薬の着火性試験を行った結果を表5に示す。試験は、ブンゼンバーナーの火炎を発射薬サンプルに近づけ、着火と同時にサンプルから火を遠ざける手法を用いた。この結果、CAB被覆を行うことで着火が持続しない傾向を示すことがわかった。本試験により、発射薬の耐火性能は向上し、安全性が向上していることが確認できた。
実施例1の発射薬のサンプルAを100g、黒鉛を0.1g(0.1重量%)を計量し、2つを光沢機の中に入れ0.5時間光沢した。同様にサンプルB、サンプルCを光沢した。
Claims (15)
- 7つ以上の孔を有した発射薬の表面に発射薬の燃焼を抑制する有機物質および/または、無機物質の表膠剤が被覆されており、かつ、外周孔と内周孔との間の距離(Wi)と外周孔から発射薬の外周面までの距離(Wo)との関係が、0.5×Wi≦Wo≦0.9×Wiであることを特徴とする表膠発射薬。
- 外周孔と内周孔との間の距離(Wi)と外周孔から発射薬の外周面までの距離(Wo)との関係が、0.5×Wi≦Wo≦0.6×Wiであることを特徴とする請求項1記載の表膠発射薬。
- 表膠剤の被覆が、発射薬の燃焼を抑制する有機物質で被覆されており、その有機物質が不活性なポリマーおよび/または、不活性な可塑剤であることを特徴とする請求項1または2記載の表膠発射薬。
- 表膠剤の被覆が、発射薬の燃焼を抑制する無機物質による被覆の上に、さらに有機物質が被覆されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 無機物質が、硝酸カリウム、硫酸カリウム、氷晶石、炭酸水素ナトリウム、過塩素酸カリウム、および硝酸バリウムから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 有機物質の不活性なポリマーが、セルロース誘導体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 無機物質が、硝酸カリウムであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 発射薬組成含有の消炎剤量を発射薬の組成から減少または、除去し、発射薬の表面に消炎剤を被覆してなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 発射薬と無機物質の微粉末を無溶剤下で混合または攪拌することにより、表膠剤が被覆されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 無機物質の微粉末の平均粒径が1〜300μmであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 発射薬の形状が、7孔管状発射薬、19孔管状発射薬、37孔管状発射薬、6角7孔発射薬、6角19孔発射薬、6角37孔発射薬、ロゼッタ7孔形状発射薬、ロゼッタ19孔形状、ロゼッタ37孔形状のいずれかであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 無機物質および/または、有機物質の表膠剤の総量が、発射薬に対し、0.05〜3重量%であることを特徴とした請求項1〜11のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 有機物質の表膠剤を溶解させる溶剤量が、発射薬重量に対し、5〜20重量%であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 有機物質の表膠剤を溶解させる溶剤量が、発射薬量に対し、5〜10重量%であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の表膠発射薬。
- 無機物質の被覆が、孔を完全には閉塞していないことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の表膠発射薬。
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