KR100407715B1 - 점화요소및미세하게조절가능한점화성분 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충분한 성능을 제공할 뿐만 아니라 점화 지연 시간에 현저한 영향을 주지 않으면서 사용 목적에 따라 미세하게 조절되는 점화 감도값 및 불감도값을 갖는 점화 요소 및 미세하게 조절가능한 점화 성분에 관한 것이다. 점화 요소는 특성이 상이한 2가지 점화 성분의 조합물이다. 제 1 점화 성분(필라멘트 성분)은 하나 이상의 기폭약, 하나 이상의 열전도 첨가제, 하나 이상의 산화제 및 결합제를 함유하며, 제 2 점화 성분(파워 성분)은 고온 반응 입자을 생성시키는 하나 이상의 성분, 산화제 및 결합제를 함유한다.

Description

점화 요소 및 미세하게 조절가능한 점화 성분
점화 수단 및 점화 요소의 작동은 실질적으로 2가지 인자에 의해 결정된다. 그 중 하나는, 반응 생성물이 가급적 입자가 많아야 하고 상기 입자는 가급적 고온이어야 하며, 다른 하나는, 입자용 운반 가스가 제공됨으로써 입자가 추진제에 가급적 양호하게 침투되어야 한다. 또한, 운반 가스는 입자 온도를 유지시킬 수 있을 정도로 충분한 온도를 지녀야 한다. B/KNO3또는 Ti/Ba(NO3)2또는 TiHx/Ba(NO3)2(여기서, x < 1) 또는 Zr/Ba(NO3)2및 니트로셀룰로오스를 기본으로 하는 불꽃 연료를 함유하는 점화 수단 및 점화 요소 뿐만 아니라 지르코늄 및 과염소산 칼륨을 함유하는 점화 수단 및 점화 요소가 일반적으로 상기 요건에 부합한다.
이들 기본적인 성능 요건과 더불어, 이들 점화 수단 및 점화 요소의 감도 및 안전성에 영향을 미치는 다른 특성도 있으며, 이들 특성은 이러한 점화 수단 및 점화 요소의 품질 및 이용 가능성을 결정하는데 매우 중요하다. 전기적 특성으로 공지되어 있는 이들 특성은 점화 감도(IS), 점화 불감도(IIS) 및 개별 성분의 점화 지연 시간(IDT)이다. 점화 불감도는 안전성을 반영하고, 점화 감도 또는 점화 지연 시간은 성분의 점화 감도를 반영한다. 지금까지는 충분히 높은 점화 불감도를 갖지만 부적절한 점화 감도를 갖는 성분, 또는 충분한 점화 감도 및 점화 지연 시간을 갖지만 점화 불감도가 불충분한 성분이 공지되어 있다.
본 발명은 미세하게 조절가능한 점화 수단용 점화 성분 및 점화 요소에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 사용 목적에 따라 충분한 성능과 더불어, 점화 지연 시간에 실질적으로 악영향을 주지 않으면서 미세하게 조절가능한 점화 감도 및 점화 불감도의 값을 갖는 점화 수단 및 점화 요소(이하, 점화 요소라 칭함)를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 특성이 상이한 2개의 점화 성분을 제조하고 조합함으로써 달성된다. 제 1 점화 성분(즉, 필라멘트 성분)은 전기적 특성을 책임지는 한편, 제 2 점화 성분(즉, 파워 성분)은 파워를 책임진다. 놀랍게도, 점화 지연 시간에 악영향을 미치지 않으면서 필라멘트 성분의 점화 불감도를 높이기 위해서는 필라멘트 성분에서의 높은 열전도의 보장이 특히 중요한 것으로 밝혀졌다. 이것은 본 발명에 따라 열을 전도시킬 수 있는 첨가제에 의해 달성된다. 이러한 열전도성 첨가제는 공지된 바와 같이 열을 흡수할 수 있고 그로 인해 주변에서 열을 빼낼 수 있는 것으로 공지되어 있는 물질로부터 선택된다. 이러한 물질에 대한 예는 금속, 금속 화합물 또는 유기금속 화합물과 같은 무기 또는 유기 특성을 지닌 화합물일 수 있다.
필라멘트 성분의 제 1 구체예에서는 본 발명에 따라 금속 또는 금속 화합물이 열전도성 성분으로 제공된다. 금속으로는, 바람직하게는 지르코늄, 알루미늄, 티탄 및/또는 페로티탄이 사용된다. 지르코늄이 특히 바람직하다. 금속 화합물로는 예컨대 전술한 금속의 붕소화물 및 수소화물이 사용될 수 있다. 붕소화 지르코늄 및 수소화 지르코늄이 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 점화 요소의 필라멘트 성분은 이러한 열전도성 금속 첨가제와 더불어, 예컨대 납 아지드, 디아조디니트로 페놀, 은 아지드, 트리시네이트 또는 피크레이트, 특히 납 피크레이트와 같은 적어도 하나의 프라이머(primer), 예컨대 알칼리금속- 또는 알칼리토금속-질산염, -염소산염, -과염소산염, 바람직하게는 KClO3및/또는 KClO4, 특히 바람직하게는 KClO4와 같은 산화제, 및 결합제를 함유한다. 상기 결합제는 개별 성분의 결합 뿐만 아니라 점화 요소의 내열성도 책임진다; 점화 요소는 85℃보다 높은 내열성을 가져야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 적합한 결합제로는 폴리비닐아세테이트, 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰이 있다. 바람직하게는 폴리비닐아세테이트가 사용된다. 열 전도성 첨가제는 점화 불감도를 증가시키는 기능을 하는 한편, 사용되는 프라이머는 필요한 점화 감도를 보장하는 기능을 한다. 본 발명에 따르면, 제 1 구체예의 필라멘트 성분은 20 내지 80중량부의 프라이머, 바람직하게는 납 피크레이트, 열전도성 첨가제와 산화제로 된 20 내지 80중량부의 혼합물, 및 1 내지 6중량부의 결합제로 이루어진다. 열전도성 첨가제와 산화제의 혼합물은 60 내지 90중량부의 열전도성 첨가제 및 10 내지 40중량부의 산화제로 이루어진다.
필라멘트 성분의 제 2 구체예에서는, 본 발명에 따라 제공된 열전도성 성분은 열전도성 프라이머, 바람직하게는 은 아지드가 경우에 따라 금속, 금속 화합물 또는 금속 유기 화합물과 같은 또 다른 열전도성 성분과 조합해서 제공된다. 이 구체예에서, 금속으로는 지르코늄, 알루미늄, 티탄 및/또는 페로티탄이 사용되고, 금속 화합물로는 붕소화물 및 수소화물, 특히 붕소화 지르코늄 및 수소화 지르코늄이 사용될 수 있다. 은 아지드 사용의 특별한 장점은 은 아지드가 동시에 열전도성 첨가제로서 작용하고, 그것의 특성이 프라이머로서 점화 감도를 향상시킨다는 것이다. 본 발명에 따라 은 아지드만 사용되는 경우, 필라멘트 성분은 100중량부의 은 아지드 및 1 내지 6중량부, 바람직하게는 4중량부의 결합제로 이루어질 것이다. 제 1 구체예에서와 동일한 작용을 하는 바람직한 결합제는 폴리비닐아세테이트이다.
본 발명에 따른 파워 성분은 고온 반응 입자를 생성시키는 성분, 전술한 산화제 중 하나 및 전술한 결합제 중 하나로 이루어진다. 고온 반응 입자를 생성시키는 성분으로는 상이하게 결정 변형된 지르코늄, 티탄 또는 그것의 혼합물이 적합하다. 산화제로는 예컨대 KClO3및/또는 KClO4, 바람직하게는 KClO4가 첨가될 수 있다. 결합제로는 바람직하게는 필라멘트 성분에서와 동일한 물질이 사용된다. 본 발명에 따른 파워 성분은 30 내지 80중량부의 지르코늄, 티탄 또는 그것의 혼합물, 20 내지 70중량부의 산화제, 바람직하게는 KClO4, 및 1 내지 6중량부의 결합제로 이루어진다. 바람직하게는 60중량부의 지르코늄, 40중량부의 KClO4및 4중량부의 폴리비닐아세테이트로의 혼합물이 사용된다.
본 발명에 따른 성분은 여러가지 방식으로 단독으로 또는 조합해서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 필라멘트 성분이 본 발명에 따른 파워 성분과 조합되는 경우에, 미세하게 조절가능한 점화 요소가 얻어진다.
본 발명에 따른 점화 요소는 예컨대 하기와 같이 제조된다. 필라멘트 성분 및 파워 성분을 체로 걸러, 적합한 용매 중에 녹아있는 결합제 내에 현탁시킨다. 결합제로서 폴리비닐아세테이트를 사용하는 경우, 부틸 아세테이트가 적합한 용매이다. 이러한 현탁액은 침지가능하게 이루어진 것이다. 즉, 점도가 적합하게 조절된다. 이 경우, 침지 동안 성분들이 침강되지 않는 것이 특히 중요하다. 이것을 보장하기 위해서, 예컨대 점화 성분 현탁액을 안전 조치 하에 조심스럽게 교반함으로써 균질화시킨다. 점화 요소는 일반적으로 점화 펠렛의 형태로 제조된다. 통상의 점화 펠렛은 예컨대 절연 커넥터에 의해 연결된 2개의 긴 도전성 바, 및 상기 바를 연결시키는 연결 필라멘트로 이루어진다. 이러한 점화 펠렛 요소를 점화 성분 현탁액으로 여러번 침지시킴으로써, 제 1 점화 성분이 연결 필라멘트를 둘러싼다. 침지 공정은 각각의 사용 목적에 대해 충분한 양의 필라멘트 성분 혼합물이 주어질 때까지 반복한다. 제 1 점화 성분의 적당한 양은 6 내지 10 mg인 것으로 입증되었다. 각각의 침지 공정 사이에 용매가 증발되게 한다. 필라멘트 성분 다음에, 동일한 방식으로 파워 성분을 필라멘트 성분의 둘레에 코팅으로서 제공한다. 상기 파워 성분에 대해서도 각각의 사용 목적에 충분한 양의 파워 성분 혼합물이 주어질 때까지 침지 공정을 반복한다. 전체 점화 펠렛의 점화 성분에 대해 적합한 것으로 입증된 첨가제의 중량은 50 내지 100, 바람직하게는 65 내지 85 mg이다. 점화 펠렛을 24시간 건조시킨 다음, 점화 펠렛을 결합제로 된 20% 코팅으로 피복하고 재차 48 시간 건조시킨다.
본 발명에 따른 점화 성분은 사용되는 결합제에 따라 고내열성 점화 요소에도 사용될 수 있다. 결합제로서 예컨대 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰이 사용되면, 본 발명에 따른 점화 성분은 250℃ 이하의 온도에서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 점화 요소는 고온 불꽃에의 장시간의 노출이 요구되는 추진제의 점화에, 그리고 고온 금속 입자가 요구되는 불감성 추진제에 특히 적합하다.
표 1에 제시된 점화 성분 혼합물은 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이것에 국한되는 것은 아니다.
필라멘트로는 하기의 것이 사용되었다:
필라멘트 Ⅰ: Cr/Ni 2938 Ohm/m 밝음, 경질, 0.5 ㎜
필라멘트 Ⅱ: Cr/Ni 2823 Ohm/m 밝음, 연질, 0.5 ㎜
필라멘트 Ⅲ: Cr/Ni 2827 Ohm/m 밝음, 경질, 0.5 ㎜
필라멘트 Ⅳ: Cr/Ni 2631 Ohm/m 밝음, 연질, 0.7 ㎜
Figure pct00001
Figure pct00002

Claims (35)

  1. 2개의 점화 성분의 조합물로 이루어진 점화 요소에 있어서, 제 1 점화 성분(필라멘트 성분)이 하나 이상의 프라이머, 하나 이상의 열전도성 첨가제, 하나 이상의 산화제 및 결합제를 함유하며, 제 2 점화 성분(파워 성분)이 고온 반응 입자를 생성시키는 하나 이상의 성분, 산화제 및 결합제를 함유함을 특징으로 하는 점화 요소.
  2. 제 1항에 있어서, 필라멘트 성분의 프라이머로서, 납 아지드, 디아조디니트로페놀, 은 아지드, 피크레이트 또는 트리시네이트가 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  3. 2개의 점화 성분의 조합물로 이루어진 점화 요소에 있어서, 제 1 점화 성분(필라멘트 성분)이 열전도성 프라이머 및 결합제를 함유하며, 제 2 점화 성분(파워 성분)이 고온 반응 입자를 생성시키는 하나 이상의 성분, 산화제 및 결합제를 함유함을 특징으로 하는 점화 요소.
  4. 제 3항에 있어서, 열전도성 프라이머로서 은 아지드가 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 무기 또는 유기 열전도성 물질이 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 지르코늄, 알루미늄, 티탄, 페로티탄, 금속 화합물이 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 파워 성분 중의 고온 반응 입자를 생성시키는 성분이 상이하게 결정 변형된 지르코늄, 티탄 또는 이들의 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 점화 요소.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제로서 KClO3및/또는 KClO4이 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제로서 폴리비닐아세테이트, 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰이 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 필라멘트 성분이 20 내지 80중량부의 피크레이트, 80 내지 20중량부의 제 5항에 따른 열전도성 첨가제와 제 8항에 따른 산화제의 혼합물, 및 1 내지 6중량부의 제 9항에 따른 결합제로 이루어짐을 특징으로 하는 점화 요소.
  11. 제 10항에 있어서, 열전도성 첨가제와 산화제의 혼합물이 60 내지 90 중량부의 열전도성 첨가제 및 10 내지 40중량부의 KClO4로 이루어짐을 특징으로 하는 점화 요소.
  12. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 필라멘트 성분이 100중량부의 열전도성 프라이머 및 1 내지 6중량부의 결합제로 이루어짐을 특징으로 하는 점화 요소.
  13. 하나 이상의 프라이머, 하나 이상의 열전도성 첨가제, 하나 이상의 산화제 및 하나의 결합제로 이루어진 점화 성분.
  14. 제 13항에 있어서, 프라이머로서 납 아지드, 디아조디니트로페놀, 은 아지드, 피크레이트 또는 트리시네이트가 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  15. 열전도성 첨가제를 갖는 열전도성 프라이머 및 결합제로 이루어진 점화 성분.
  16. 제 15항에 있어서, 열전도성 프라이머로서 은 아지드가 사용됨을 특징으로하는 점화 성분.
  17. 제 13항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 무기 또는 유기 열전도성 물질이 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  18. 제 13항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 지르코늄, 알루미늄, 티탄, 페로티탄, 금속 화합물이 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  19. 제 13항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제로서 KClO3및/또는 KClO4가 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  20. 제 13 항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제로서 폴리비닐아세테이트, 폴리술폰 또는 폴리에테르 술폰이 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  21. 제 13항 또는 14항에 있어서, 점화 성분이 20 내지 80중량부의 피크레이트, 80 내지 20중량부의 제 5항에 따른 열전도성 첨가제와 제 8항에 따른 산화제의 혼합물, 및 1 내지 6중량부의 제 9항에 따른 결합제로 이루어짐을 특징으로 하는 점화 성분.
  22. 제 21항에 있어서, 열전도성 첨가제와 산화제의 혼합물이 60 내지 90 중량부의 열전도성 첨가제 및 10 내지 40중량부의 KClO4로 이루어짐을 특징으로 하는 점화 성분.
  23. 제 2항에 있어서, 필라멘트 성분의 프라이머로서 납 피크레이트가 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  24. 제 5항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 금속, 금속 화합물 또는 유기 금속 화합물이 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  25. 제 6항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 붕소화 지르코늄 또는 수소화지르코늄 또는 각 첨가제의 혼합물이 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  26. 제 9항에 있어서, 결합제로서 폴리비닐아세테이트가 사용됨을 특징으로 하는 점화 요소.
  27. 제 10항에 있어서, 결합제가 4중량부임을 특징으로 하는 점화 요소.
  28. 제 12항에 있어서, 열전도성 프라이머가 은 아지드임을 특징으로 하는 점화요소.
  29. 제 12항에 있어서, 결합제가 4중량부임을 특징으로 하는 점화 요소.
  30. 제 14항에 있어서, 프라이머로서 납 피크레이트가 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  31. 제 17항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 금속, 금속 화합물 또는 유기금속 화합물이 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  32. 제 18항에 있어서, 열전도성 첨가제로서 붕소화 지르코늄 또는 수소화 지르코늄 또는 각 첨가제의 혼합물이 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  33. 제 20항에 있어서, 결합제로서 폴리비닐아세테이트가 사용됨을 특징으로 하는 점화 성분.
  34. 제 21항에 있어서, 결합제가 4중량부임을 특징으로 하는 점화 성분.
  35. 2개의 점화 성분의 조합물로 이루어진 점화 요소에 있어서, 제 1 점화 성분(필라멘트 성분)이 열전도성 첨가제를 갖는 열전도성 프라이머 및 결합제를 함유하며, 제 2 점화 성분(파워 성분)이 고온 반응 입자를 생성시키는 하나 이상의 성분, 산화제 및 결합제를 함유함을 특징으로 하는 점화 요소.
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