ES2207670T3

ES2207670T3 - Perdigones de alta densidad.

Info

Publication number: ES2207670T3
Application number: ES96309138T
Authority: ES
Inventors: Arthur H. Godfrey Phillips
Original assignee: Gamebore Cartridge Co Ltd
Current assignee: Gamebore Cartridge Co Ltd
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2004-06-01
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: DK0779493T3; CA2193017C; DE69629353D1; DE69629353T2; ATE246798T1; EP0779493B1; EP0779493A2; US6216598B1; CA2193017A1; EP0779493A3

Abstract

UN PERDIGON PARA CARTUCHOS DE ESCOPETA SE HACE A PARTIR DE PARTICULAS FINAMENTE DIVIDIDAS DE METAL DENSO TAL COMO UNA MEZCLA DE TUNGSTENO Y MOLIBDENO, UNIDA MEDIANTE UNA MATRIZ QUE PUEDE COMPRENDER UN COPOLIMERO DE ETILENO PROPILENO, O UNA MEZCLA DE UN TERPOLIMERO DE ETILENO, ESTER ACRILICO Y ANHIDRIDO MALEICO O IONOMERO TANTO SOLO COMO MEZCLADO CON EL TERPOLIMERO O CON UN MATERIAL DE POLIMERO O UNA MEZCLA DE POLIMEROS. EL PERDIGON PUEDE PRODUCIRSE A PARTIR DEL MATERIAL MEDIANTE SU FORMACION EN UNA TIRA, BANDA O HEBRA QUE SE HACE PASAR ENTRE RODILLOS ALINEADOS CON INDENTACIONES HEMISFERICAS COOPERANTES Y POSTERIORMENTE TROQUELANDO EL PERDIGON RESULTANTE A PARTIR DE LA BANDA FINA RESULTANTE.

Description

Perdigones de alta densidad.

Muchos miles de toneladas de perdigones se esparcen por la superficie de la tierra y se incrustan en los árboles todos los años en actividades de caza, tiro al plato o extinción de plagas. Hoy día se reconoce que cuando caen en los humedales, las aves silvestres pueden tragarse los perdigones junto con su dieta habitual de guijarros que ingieren intencionalmente como parte esencial del proceso digestivo de la molleja. El resultado es que la molleja tritura el plomo, y el ave se envenena, se debilita y muere. Otro problema que se reconoce ahora es que los perdigones depositados en las tierras de labor se disuelve y entra en la cosecha destinada al consumo humano.

Un problema similar de envenenamiento de las aves marinas con los pesos de plomo de las artes de pesca, se ha resuelto recurriendo a otros metales pesados. Se ha intentado aplicar la misma solución a los cartuchos de perdigones de escopeta, pero ha resultado mucho más difícil por las condiciones estrictas que impone la balística, la seguridad y la economía, pues muchos metales pesados son de carácter precioso. Un perdigón de escopeta ha de tener ciertas que ofrezcan las debidas propiedades balísticas, y además pasar a mucha presión por el ánima de la escopeta sin dañarla y sin comprometer la seguridad ensayada del arma.

Una propiedad fundamental del plomo que lo hace un material idóneo para los perdigones es su alta densidad: 11,35 toneladas por m^{3}, porque la energía del perdigón en el momento que llega al blanco se deriva de su masa y su velocidad, definida por E = ½ mv^{2}. La segunda propiedad del plomo es su ductilidad que le permite pasar por el ánima de la escopeta sin dañar su estructura a pesar de la gran presión y velocidad. Una tercera propiedad es la capacidad de la esfera de plomo de aplastarse ligeramente y conservar el aplastamiento, porque no muestra tendencia a la elasticidad. De este modo, la energía que contiene la masa de la esfera se comunica al blanco con el máximo efecto letal.

El plomo ocupa una posición modesta en la lista de abundancia de elementos metálicos a razón de 10 partes por millón y no ofrece peligro de que los yacimientos se agoten.

El hierro se ha propuesto como alternativa y ha encontrado alguna aplicación, pero tiene una densidad de sólo 7,86 toneladas por m^{3} por lo que lleva una energía de impacto del 69,25% del perdigón de plomo del mismo tamaño. El perdigón de hierro tiene también otros inconvenientes debido a su dureza y rigidez, que causan daños al ánima de acero del cañón de la escopeta moderna, y tiene tendencia a crear presiones anormalmente altas y peligrosas. El perdigón con base de hierro suele corroerse de modo que las esferas se unen formando un bloque peligroso que puede destruir el cañón del arma. Si el perdigón con base férrica se clava en los árboles es una amenaza para la maquinaria de los aserraderos, y la elasticidad del hierro y el acero hace que los perdigones reboten peligrosamente, y no transmite su energía al blanco de manera efectiva y letal, por lo que deja herido al animal.

También se ha probado el bismuto como alternativa, y se ha utilizado algo. Su densidad es de 9,747 toneladas por m^{3} y se acerca a la del plomo, pero se encuentra sólo en 0,004 partes por millón y es un material metalúrgico secundario y subproducto del refinado de otros metales. Su precio es alto y sus fuentes escasas, de donde si se intentara adoptarlo de manera general redundaría en un alza de precio prohibitiva. El bismuto es un metal muy frágil que sólo se puede hacer más práctico en aleación con estaño, que es caro, o con plomo, que es tóxico. Tampoco se ha resuelto el problema de toxicidad si lo ingieren animales o seres humanos.

También se ha propuesto como el tungsteno en aleación o mezcla con otros metales, como el molibdeno, como sustituto, que sirve de carga en las matrices de varias clases de plástico, como por ejemplo se presenta en GB-A-2200976 y WO94/24511. Sin embargo, se ha hallado que los materiales conocidos sustitutorios del plomo producen perdigones inferiores en varios aspectos. De hecho, ciertos intentos previos de producir sustitutos del perdigón de plomo han sido desastrosos, porque los perdigones tienden a romperse o a pegarse entre sí y causan daños al ánima del cañón, porque las fórmulas contienen polímeros que no pueden formar una matriz apropiada y porque la mezcla resulta abrasiva.

Los experimentos realizados por los solicitantes indican que, además de la densidad, también imposta la deformabilidad del material del perdigón. Es decir, los experimentos indican que tiene importancia (a) la elasticidad, o la capacidad de recobrar la deformidad, y (b) la capacidad de conservar la deformidad (al menos a corto plazo) al impactar en el blanco. Así, el perdigón que es fundamentalmente rígido suele carecer de "fuerza para detener" la pieza de caza, en el sentido de que la atraviesa con una transferencia de energía menor que un perdigón de plomo, y por tanto, hiere a la pieza en vez de matarla. Por otra parte, el perdigón fácilmente deformable se abre mucho a la distancia normal de disparo. La hipótesis de los solicitantes es que el aplastamiento se debe a la aceleración que imprime el disparo del arma al perdigón, de modo que deja de ser esférico y las fuerzas aerodinámicas lo desvían un poco y al azar. Además, el perdigón que se deforma fácilmente al tocar el blanco, tiende a herir al animal y no a matarlo, porque la penetración es insuficiente, pues presumiblemente ha perdido mucha energía por el aplastamiento y/o dicha energía impacta en una zona más ancha del blanco.

El objeto de la presente invención es ofrecer un material distinto para perdigones sin las desventajas de toxicidad, elasticidad, fragilidad y alto precio, pero que posea las cualidades de gran densidad, maleabilidad y capacidad de transmitir al blanco la energía de impacto que lo hace efectivamente letal.

Con arreglo a la invención principal, se presenta un perdigón para cartuchos de escopeta que consiste en partículas metálicas muy finas en una matriz orgánica que se caracteriza en que la matriz comprende un ionomero alcacrílico alcalino.

Las partículas metálicas preferiblemente comprende tungsteno, molibdeno, aleaciones de tungsteno o molibdeno con otros metales o mezcla de los mismos.

Las partículas metálicas pueden ser una mezcla de tungsteno o una aleación de tungsteno con molibdeno, o una aleación de molibdeno.

Las partículas metálicas finamente divididas pueden comprender tungsteno, una mezcla de molibdeno y tungsteno, o ferro-tungsteno, que se ha visto tiene propiedades favorables, aunque la densidad es menor que la del tungsteno.

El invento propone una perdigón compuesto en la que un metal pulverizado, por ejemplo, una mezcla de molibdeno y tungsteno ligada en forma de bola con un aglomerante ionomérico alcacrílico alcalino. Este material se incluye preferiblemente en una cantidad sólo suficiente para llenar los vacíos entre las partículas de metal pulverizado, o casi llenarlos, de modo que la condición de la mezcla se acerca a las esferas compactas para embalaje, por lo que alrededor de dos tercios del volumen es metal en polvo. Así, el 70% del volumen de una matriz aglomerada de una densidad igual a la unidad, sólo el molibdeno daría a la pella una densidad de alrededor de 7,51 toneladas por m^{3}. Si sólo el 23% del metal de la mezcla se sustituye por molibdeno pulverizado, se crea una pella con densidad de 8,42 toneladas por m^{3}, que tendría una fuerza de impacto 13,63% más que un perdigón de hierro y aún así sería maleable por la naturaleza del aglomerante.

También el relleno metálico podría ser una aleación pulverizada de tungsteno o de ferro-tungsteno.

También se propone añadir a la mezcla de aglomerante-metal una cantidad menor de una sustancia lubricante, como sulfuro de molibdeno o grafito, que mejoraría la eficacia y reduciría el desgaste del cañón del arma. Podrían incluirse en la mezcla ceras y aceites para facilitar la aglomeración y la fluencia en la fabricación.

En los ejemplos expuestos abajo, los Ejemplos del 1 al 3 no son ejemplos como tales de la configuración de la invención aquí reivindicado, pero ilustran al fabricante sobre otras formas de perdigón sin plomo que proponen los solicitantes.

Abajo se hace referencia a un terpolímero de éster etileno acrílico y anhídridos maleicos. Este material lo fabrica Elf Atochem con el nombre de "Lotarder".

Ejemplo 1

Se mezcló molibdeno pulverizado de tipo técnico, de un diámetro medio de partícula de 4,5 micrómetros polvo de tungsteno comercial, de un diámetro medio de partícula de 20 micrómetros, en proporción por peso de 43,08% de tungsteno y 56,92% de molibdeno. Esta mezcla de metales pulverizados se ligó con una matriz plástica con un 90% del peso de copolímero de propileno y etileno con un contenido de etileno del 40 al 50% con una distribución general del peso molecular y una viscosidad de Mooney ML (1+4) 125º, de 25 a 30 y una densidad de alrededor de 1 tonelada/m^{3}, y 10 por ciento al peso de poli-isobutileno, con una viscosidad media y peso molecular de 750000 a 1500000. Esta mezcla se plastificó agregando del 5 al 10% al peso de aceite mineral.

La masa resultante se compuso mediante una mezcladora de paletas sigma, se le dio forma de lámina continua en una calandra y se pasó a una temperatura en que todavía estaba plástica, entre dos rodillos motrices de acero alineados, cada uno con muescas semiesféricas de 3 mm de diámetro, dispuesto de forma que las muescas coincidan donde muerden los rodillos, siendo el espacio entre las muescas de los rodillos cooperantes del orden de 0,1 mm. El producto resultante, por cualquier método, es una lámina continua con esferas salientes de 3 mm separadas por espacios de 0,1 mm de espesor. En una variante, la matriz plástica se pasa a 200ºC por un extrusor de tornillo formando una varilla o alambre continuo, que se vuelva a pasar aún en estado plástico entre dos rodillos cooperantes iguales a los antes descritos. La lámina con las esferas, después de enfriarse y endurecerse, pasa otra vez entre dos rodillos cooperantes alineados, uno con aberturas algo mayores de 3 mm de diámetro para recibir dichas esferas de 3 mm, y la otra lisa, o con salientes en correspondencia con dichas aberturas, de modo que al pasar la lámina entre los rodillos, las piezas esféricas se asientan en los salientes que los empujan y expulsan de la lámina, que se recogen para fabricar cartuchos, quizá después de pasar por otro proceso. Dicho proceso podría consistir en la eliminación de las rebabas que queden en las esferas en un tambor de metal giratorio caldeado a 180ºC.

Ejemplo 2

El procedimiento descrito en el Ejemplo 1 se realizó con una matriz plástica de una mezcla de copolímero de propileno con éster acrílico, etileno y anhídrido maleico, como el que produce Elf Atochem con el nombre de "Lotarder", constituyendo el terpolímero el 10% de la mezcla de plásticos. Se incluyeron ceras y aceites en la mezcla para ayudar al mezclado y la fluidez en la fabricación.

Se encontró que el perdigón resultante era de una eficacia significativamente superior, produciendo formas óptimas y "ensanchamiento" en los ensayos balísticos y mayor efecto mortal en las piezas de caza. Sorprendentemente, el alcance resultó mejorado en comparación con los perdigones de plomo equivalentes.

Ejemplo 3

El procedimiento descrito en los Ejemplos 1 y 2 se realizó con una matriz plástica de polímeros mezclados con la siguiente composición:

Poliestireno	30% por peso de la composición
Copolímero de etileno propileno	40% por peso de la composición
LOTARDER: Terpolímero de éster	30% por peso de la composición
Acrílico, etileno y anhídrido maleico

Puede añadirse, como se ha dicho, proporciones menores de ceras y aceites para ayudar al mezclado y la fluidez en la fabricación. En su lugar, o adicionalmente, se pueden incorporar materiales que faciliten el proceso, como jabones metálicos y/o antioxidantes.

Se ha comprobado que los perdigones fabricados como se explica en el Ejemplo 3 anterior tiene mejores cualidades que los hechos según los Ejemplos 1 y 2. Sin embargo, se pueden producir perdigones aceptables con mezclas poliméricas compuestas dentro de los siguientes límites:

Poliestireno	del 10 al 50% por peso
LOTARDER - terpolímero	del 5 al 40% por peso
con copolímero de propileno etilénico hasta completar el resto.

También pueden sustituirse con ABS, con ventaja, todo el poliestireno de las formulaciones anteriores.

Aunque los polímeros con base de estireno son incompatibles normalmente con el polipropileno, el inventor ha hallado que un polímero que incorpore anhídrido maleico hace compatibles estos compuestos en una mezcla de los mismos, lo que permite las mezclas hasta ahora desconocidas y no utilizadas, como la del Ejemplo 3 de arriba. El perdigón producido con la matriz polimérica del Ejemplo 3 es mucho más duro que el de los Ejemplos 1 y 2, pero conserva la maleabilidad y densidad deseables de los perdigones de los Ejemplos 1 y 2, logrando así una excelente transferencia de energía al blanco. Al mismo tiempo, se ha descubierto que la mayor dureza de los perdigones hechos con arreglo al Ejemplo 3 no los hace tan frágiles que se desintegren al chocar entre sí o con el cañón del arma. Por consiguiente, se ha visto que el perdigón fabricado según el Ejemplo 3 se puede hacer de forma mucho más densa, lo que resulta en mayor fuerza de impacto sin pérdida del efecto letal de cada perdigón aislado. Dicha pérdida de efecto letal ocurre en los perdigones que sustituyen a las técnicas antiguas, porque los perdigones se desintegran o distorsionan antes de llegar al blanco.

Ejemplo 4

Se siguió el procedimiento descrito en el Ejemplo 3, excepto que, de acuerdo con la presente invención, se sustituyó el copolímero de propileno etilénico por un ionomero etileno-metacrílico. (Como se sabe, el ionomero es el producto de la acción aglomerante entre moléculas de cadena larga). Aunque no se pretende con esto limitar el campo de la invención en ningún respecto, es ionomero de etileno-metacrílico se puede hacer polimerizando el etileno con del 1 al 10% por peso de ácido metacrílico con un proceso de alta presión. El polímero se trata entonces con un derivado metálico, como el metaóxido, convirtiéndose así ciertos grupos de carboxílo en sal sódica. Los enlaces iónicos cruzados aumentan la rigidez y la dureza. El método descrito para producir el ionomero es conocido y se resume aquí con el mero propósito de identificar el material.

Muchas de la propiedades físicas del material resultante son esencialmente las mismas que las del polietileno, pero es más resistente al aceite (y lo que es más importante en este contexto), tiene un punto o región de ablandamiento más bajo. Así, los enlaces cruzados de sodio son estable a temperatura ambiente, pero se aflojan o rompen al subir la temperatura del material, y se restablecen cuando la temperatura desciende otra vez. El material que resulta del proceso en el Ejemplo 4 se puede elaborar, digamos, por extrusión o calandrado a temperaturas normales, por ejemplo entre 150 y 200ºC. Cuando el material se enfría tiene una consistencia y dureza similar al plomo y se puede por ejemplo cortar con un cuchillo, pero es fuerte y no se desintegra (al contrario de, por ejemplo, el perdigón hecho por un proceso análogo, pero con poliestireno). Por otra parte, el material compuesto producido no tiene efecto abrasivo significante en el material del cañón de la escopeta, de modo que el perdigón hecho con este material no daña el ánima (un defecto de algunos sustitutos del plomo que se han propuesto en el pasado, y un defecto especialmente pronunciado en el ánima de escopetas que tienen una "estrangulación" importante).

Debe entenderse que el ionomero referido antes no es un polímero en el sentido normal de esa palabra, y ciertamente no es una materia plástica normalizada. Los solicitantes no creen, en particular, que se haya propuesto o sugerido nunca utilizar dicho material ionomérico como aglomerante de polvos o partículas metálicas para fabricar perdigones u otros proyectiles, ni que las propiedades de dicho material, que lo hacen especialmente apto para este fin, se hayan apreciado antes en su totalidad.

En otra variante, los componentes de poliestireno y copolímero de propileno estilénico se sustituyen por el ionomero etileno-metacrílico antes comentado. De hecho, el componente plástico del material para hacer perdigones sin plomo puede ser únicamente ionomero etileno-metacrílico, aunque es preferible una mezcla de dicho ionomero con el terpolímero de éster acrílico LOTARDER y anhídrido maleico.

También se puede acudir a otros ionomeros en este contexto, por ejemplo, un ionomero etileno-metacrílico con enlaces cruzados de cinc o litio en vez de sodio.

Se pueden utilizar otros ionomeros distintos de los arriba mencionados concretamente, p. ej.: ionomero de metacrilo-propileno, ionomeros de etileno o de etacrílico-propileno, bien solos o en combinación con otros ionomeros o polímeros.

En general, pueden ser útiles otros ionomeros de aiqueno álcacrílico para llevar a cabo la invención, bien solos o combinados con otras materias, para aglomerar los polvos metálicos.

Los perdigones fabricados como se describe arriba en los Ejemplos 1, 2, 3 ó 4 se pueden incorporar en un cartucho de escopeta cuya carga propulsora esté contenida por un tapón de fibra o plástico en el cartucho, sobre el cual se sitúan los perdigones casi esféricos, impidiendo su salida un fruncido en el extremo del cartucho u otro medio de cierre fácil de abrir, como por ejemplo, otro tapón en forma de un disco de cartón o plástico.

Claims

1. Un perdigón o cartucho de perdigones consistentes en partículas metálicas molidas muy finas en una matriz orgánica, caracterizándose dicha matriz por comprender un ionomero de alqueno alcacrílico.

2. Un perdigón con arreglo a la reivindicación 1 cuya matriz comprende un ionomero de etileno metacrílico, un ionomero de etileno etacrílico o un ionomero de polietileno etacrílico.

3. Un perdigón con arreglo a la Reivindicación 2 cuya matriz comprende un ionomero de etileno metacrílico con sodio para establecer los enlaces cruzados del ionomero.

4. Un perdigón con arreglo a la Reivindicación 2 cuya matriz comprende un ionomero de etileno metacrílico con cinc para establecer los enlaces cruzados del ionomero.

5. Un perdigón con arreglo a la Reivindicación 2 cuya matriz comprende un ionomero de etileno metacrílico con litio para establecer los enlaces cruzados del ionomero.