JP6104555B2 - インシュレーションの製造方法 - Google Patents
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Description
固体ロケットモータ2は、ロケット弾の推進機関であり、モータケース4、固体推進薬6、ノズル8、点火器10、およびインシュレーション12から構成される。そして、固体ロケットモータ2は、モータケース4の内部に備える固体推進薬6を、点火器10で点火して燃焼させ、発生した高温、高圧、高速の燃焼ガスをノズル8から流出させることにより推進力を発生させる。
また、インシュレーション12は固体ロケットモータ2の推進力の発生に直接寄与するものではないことから、固体ロケットモータ2の高性能化を図るためには、極限までインシュレーション12を軽量化、すなわち低密度化する必要がある。
インシュレーション12の製造において、アブレーション特性を向上させるためには、大量のアラミド繊維をゴム中へ混入する必要がある。しかし、芳香族ポリアミド繊維は、剛性が大きい上に固形ゴムへの混練性が悪いため、ゴム中に大量に入れることが難しかった(特許文献1)。また、団塊状のアラミド繊維を固形ゴム、液状ゴム、及びその他の添加剤と同時に本練りするという工程をとった図2に示す従来のインシュレーション12の製造方法では、混合した際に、芳香族ポリアミド繊維がゴム全体に分散せず、団塊状のままになるおそれがあった。
また、ゴム成分が浸透していない団塊状の芳香族ポリアミド繊維があることにより、シートの板厚方向に通気性が生じてしまい、気密性が損なわれるおそれがあった。
図3に示すように、アラミド繊維(特許文献2では、主に、芳香族ポリアミド系パルプ状繊維を使用)を予め液状ゴムと予備練りし、その後、固形ゴムや添加剤と本練りすることにより、ゴム中に投入できるアラミド繊維を増量する技術が開発された(特許文献2)。
(A1)配合工程として、原料ゴムを選択し、各種添加剤や強化繊維の種類および量を決定する。
(A2a)予備練り工程として、液状ゴムにアラミド繊維を予め加えてバンバリー型混合機で混和する。
(A2b)本練り工程として(A2a)に固形ゴム(EPDM及びIR)を加えバンバリー型混合機で混和する。
(A3)加硫練工程として、固形の添加剤及び加硫剤を(A2b)に加えて、オープンロールを用いて混練する。
(A4)成形工程として(A3)で得られたゴム生成物をカレンダーロール機に通してシート状に圧延する。
また、液状ゴムの量が多いことによるインシュレーション12の物性の低下は、加硫剤や加硫促進剤を増量することにより改善できる。しかし加硫剤や加硫促進剤を増量すると、ゴム表面にブルーム(析出物)が発生し、他の材料との接着力が低下するという問題が生じる。そのため、加硫剤や加硫促進剤の増量によりインシュレーション12の物性の向上を図ることは出来なかった。
固形ゴムは、加硫可能な固形のゴムであり、
液状ゴムは、常温で液体状もしくは水あめ状のゴムであり、
予備練り工程で固形ゴムと強化繊維と液状ゴムとを混練して第1混練りゴムを生成し、
本練り工程で固形ゴムと第1混練りゴムとを混練して第2混練りゴムを生成し、
前記予備練り工程では、強化繊維の質量を100とした場合に固形ゴムの質量が25以上100以下の範囲、液状ゴムの質量が5以上50以下の範囲となる限りで、強化繊維の質量を前記予備練り工程後の第1混練りゴムの総量の40%以上76.9%以下の範囲となるように加え、固形ゴムの質量を前記総量の14.3%以上48.8%以下の範囲となるように加え、液状ゴムの質量を前記総量の2.4%以上28.6%以下の範囲となるように加える、ことを特徴とするインシュレーションの製造方法が提供される。
また、本発明のインシュレーション12は、添加剤を含んでいても良い。さらに、固形ゴムと液状ゴムを加硫させるために使用される加硫剤と加硫促進剤を含む。
また、本発明の固形ゴムは、これらの複数の種類を組み合わせて使用してもよく、また、単独で使用してもよい。
また、本発明の液状ゴムは、これらのうち複数の種類を組み合わせて使用してもよく、また、単独で使用してもよい。
アラミド繊維は低い熱伝導、高い遮熱性、耐熱性、難燃性、および強度をもつポリアミド系の有機繊維である。
芳香族ポリアミド系パルプ状繊維は、繊維が細かく開裂され極細繊維が集合した状態となっており、通常の繊維に比べ、表面積が飛躍的に増大し、芳香族ポリアミド系パルプ状繊維の触手状突起が、他の繊維やゴム成分を取り込むため、それらの結合力が高い。そのため、芳香族ポリアミド系パルプ状繊維を強化繊維として使用することにより、成形後のインシュレーション12の物性を向上させ、インシュレーション12のアブレーション特性を大幅に改善することができる。
カーボンブラック以外に使用する添加剤として、軟化剤や可塑剤、老化防止剤、加工助剤や粘着付与剤を使用してもよい。
図4は、本発明の第1実施形態のインシュレーション12の製造方法の説明図である。
本発明のインシュレーション12の製造方法において、その製造工程は、配合工程、加工工程、加硫練工程、成形工程の4つの工程に分けられる。
(S2)加工工程は、(S1)で決定した配合に基づいて原料ゴム、強化繊維、及び添加剤を混合もしくは混練することにより混練りゴムを作る工程である。
(S3)加硫練工程は、(S2)で生成した混練りゴムに熱を加え加硫する工程である。
(S4)成形工程は、加硫された混練りゴムを成形する工程である。
また、本発明の加工工程は、(S2a)強化繊維を原料ゴムの一部と混練し、ゴム中に分散させ第1混練りゴムを生成する予備練り工程と、(S2b)第1混練りゴムを残りの原料ゴムと合わせ、混練し、第2混練りゴムを生成する本練り工程とを有する。
また、予備練り工程で液状ゴムの質量(以下、液状ゴム量)は5〜50の範囲で加える。好ましくは液状ゴム量を25で加えた時である。液状ゴム量が50より多いとゴムの耐熱性、物性が低下する。
また、本練り工程では、添加剤も混合することが好ましい。
なお、加硫練工程とは、加工工程を終えたゴムに熱を加え、加硫反応や接着反応を起こさせることにより、ゴム弾性を生じさせる工程のことである。
図5に示すように、本発明の第2実施形態のインシュレーション12の製造方法では、予備練り工程において、第1混練りゴムに、添加剤としてカーボンブラックを混練する。
その他の点については、第1実施形態と同様である。
また、予備練り工程でカーボンブラックを混練させることにより、カーボンブラックの分散性を向上させることができ、それによりインシュレーション12の物性を向上させることができる。
それに対し、本発明のインシュレーション12の製造方法では液状ゴムの配合量を減らせるため、本発明の製造方法によるインシュレーション12の液状ゴム量を25に減らすことができた。
なお、トルク最大値MHは加硫の程度を示す値である。トルク最大値MHが低いということは、加硫が進んでおらず、加硫ゴムの強度が低下していることを示す。
この結果は、従来の製造方法によるインシュレーション12では加硫が進んでおらず、加硫ゴムの強度が低いことを示している。反対に、この結果から本発明の製造方法で製造したインシュレーション12は、加硫が進み、従来の製造方法によるインシュレーション12よりも加硫ゴムの強度が向上していることが明らかになった。
6 固体推進薬、8 ノズル、10 点火器、
12 インシュレーション、MH 加硫曲線のトルク最大値
Claims (3)
- 固形ゴムと液状ゴムと強化繊維と、を含むインシュレーションの製造方法であって、
固形ゴムは、加硫可能な固形のゴムであり、
液状ゴムは、常温で液体状もしくは水あめ状のゴムであり、
予備練り工程で固形ゴムと強化繊維と液状ゴムとを混練して第1混練りゴムを生成し、
本練り工程で固形ゴムと第1混練りゴムとを混練して第2混練りゴムを生成し、
前記予備練り工程では、強化繊維の質量を100とした場合に固形ゴムの質量が25以上100以下の範囲、液状ゴムの質量が5以上50以下の範囲となる限りで、強化繊維の質量を前記予備練り工程後の第1混練りゴムの総量の40%以上76.9%以下の範囲となるように加え、固形ゴムの質量を前記総量の14.3%以上48.8%以下の範囲となるように加え、液状ゴムの質量を前記総量の2.4%以上28.6%以下の範囲となるように加える、ことを特徴とするインシュレーションの製造方法。 - 強化繊維は芳香族ポリアミド系パルプ状繊維又は芳香族ポリアミド繊維を含む、ことを特徴とする請求項1に記載のインシュレーションの製造方法。
- 第1混練りゴムに、カーボンブラックを混練する、ことを特徴とする請求項1に記載のインシュレーションの製造方法。
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