JP2001183099A - 小火器用弾丸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾芯素材に鉛を用いず、また、薬莢，発射
薬，雷管などを改良せずに、無毒性で命中精度が高く、
かつ、使用目的に適合できる威力特性，破壊特性，跳飛
特性の小火器用弾丸を提供することが課題である。 【解決手段】 弾芯と、この弾芯を被覆する円筒金属の
被甲２とを結合した小火器用弾丸であって、前記弾芯
は、熱可塑性のポリマ樹脂に弾芯の弾性を高めるための
エラストマおよび可塑剤を添加した熱可塑性樹脂組成物
３と、弾芯の比重を調整するための粉粒状の大粉粒径重
金属４および小粉粒径重金属５と、ポリマ樹脂を自然分
解させるための生分解性添加物と、前記熱可塑性樹脂組
成物３と前記重金属４，５との界面接着性を向上させる
ためのカップリング剤とから弾芯素材を組成し、この弾
芯素材を所定形状の弾芯に形成するようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、拳銃，小銃，機関
銃などの小火器用弾丸に係り、さらに詳しくは、弾芯素
材を鉛としない無毒性である小火器用弾丸に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】弾丸の性能は、おもに命中精度と威力特
性とで評価され、近年までは命中精度が高く、威力が強
い弾丸を要求されることが多かった。 しかし、最近に
おいてはこれらの他に、環境や動物に悪影響を及ぼさな
い無毒性や、目的に適合した威力特性なども求められる
ようになった。 これらのうちの威力特性は、その目的
によって、強威力が要求される場合と、低威力が要求さ
れる場合とがある。 特に低威力が要求される目的は、
テロや暴動或いはハイジャクの鎮圧に際して、建造物、
飛行機などの器物や機体に損傷を与えないことや、標的
に対して必要以上の損傷を与えないことである。

【０００３】従来の弾丸は、徹甲弾や曳光弾などの特殊
弾丸を除いて、図１に示す普通弾丸の弾芯１には鉛が用
いられ、その周囲を銅，銅合金などの円筒金属の被甲２
で覆って弾丸を構成している。 この鉛は、毒性が強
く、水質の悪化や、動物が呑み込むと鉛中毒になるな
ど、環境や動物に悪影響を及ぼす欠点がある。 また、
この欠点を改良したものとして、例えば、特表平７−５
０３５２８号公報に開示された発明が知られている。

【０００４】この特表平７−５０３５２８号公報の発明
は、弾丸の素材が、細かな銅粉末、ナイロン１１および
ナイロン１２からなる群から選択された熱可塑性樹脂の
圧縮混合物である。 そして、その銅粉末が少なくとも
９２質量％であり、圧縮混合物の最少比重を５．７にし
たものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた弾
丸のうち、弾芯１に鉛を用いた弾丸は、上述のように毒
性が強く環境や動物に悪影響を及ぼすという問題がある
反面においては、適度な比重を有するので命中精度が高
いという特性がある。 この命中精度は、特に、普通弾
丸の場合には、弾芯が銅，銅合金などの被甲２で覆われ
ているので、螺旋を刻設した銃身内を通過させて発射す
る際に、その螺旋によって弾丸が回転される回転特性に
優れ、高い命中精度が得られる。

【０００６】しかしながら、普通弾丸の威力特性は、鉛
（弾芯１）の比重が１１．３であることから、強威力で
ある点では優れているが、低威力が要求される場合には
欠点となる。 しかも弾芯１が鉛の単一組成であるた
め、目的に適合した比重の威力特性に調整することがで
きないという問題がある。

【０００７】次いで、特表平７−５０３５２８号公報の
発明によれば、熱可塑性樹脂は、ナイロン１１およびナ
イロン１２で組成しているので、耐蝕性に優れている反
面、環境中において分解されにくく、最近ではそれ自体
が公害を引き起こす要因になっている。 そして、リサ
イクルやソースリダクション（発生源の削減）が重視さ
れていることからも明らかなように、環境破壊をした
り、資源を浪費するという問題がある。

【０００８】また、この発明の重金属は、その粒子径が
１１μｍ以下、２２μｍ以下、４４μｍ以下の銅粉末を
混合したものであるから、重金属の総面積が増大して摩
擦抵抗が増加し、混練抵抗が高くなる問題や、作業中に
粉塵となって飛散しやすく、作業環境の悪化や製造コス
トの増大をまねくという問題がある。 また、混合する
重金属の種類は銅粉末のみであるから、弾丸の比重を大
きくして高威力にしたり、比重を小さくしたりして低威
力にしたりして、威力特性を調整することができないと
いう問題がある。

【０００９】本発明は、上述した従来の技術の有するこ
のような問題点に鑑みなされたものであって、薬莢，発
射薬，雷管などを改良せずに、無毒性で命中精度が高
く、かつ、使用目的に適合できる威力特性の小火器用弾
丸を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１に係る発明の小火器用弾丸は、弾芯と、こ
の弾芯を被覆する円筒金属の被甲とを結合した小火器用
弾丸であって、前記弾芯は、熱可塑性のポリマ樹脂に弾
芯の弾性を高めるためのエラストマおよび可塑剤を添加
した熱可塑性樹脂組成物と、弾芯の比重を調整するため
の粉粒状の重金属と、前記熱可塑性樹脂組成物と前記重
金属との界面接着性を向上させるためのカップリング剤
とから弾芯素材を組成し、この弾芯素材を所定形状の弾
芯に形成するようにしたものである。

【００１１】この請求項１に係る発明によれば、弾芯素
材の熱可塑性樹脂組成物は熱可塑性のポリマ樹脂に可塑
剤を添加したものであるから、成形加工温度領域におけ
る流動性が向上する。 このため熱可塑性樹脂組成物を
粉粒状の重金属の表面周囲にくまなく行き渡らせること
ができる。 また、耐蝕性に優れているので弾丸の貯蔵
中において形状の変形が起こらないとともに、環境中に
おいてナイロン１１，ナイロン１２などよりも分解しや
すいという作用をする。 また、熱可塑性樹脂組成物に
は、室温でゴム弾性を示すエラストマを添加するように
したので、弾芯にゴム弾性を高める作用をし、円筒金属
の被甲内に弾芯を結合する際に、弾芯の表層部が被甲内
面になじむことで、密着して結合することができる。

【００１２】また、粉粒状の重金属を混合するようにし
たので、その混合比率を加減することで、弾芯の比重を
大きくして高威力にしたり、比重を小さくして低威力に
したりして、弾丸の威力特性を調整することができる。
さらに、重金属を粉粒状にしたことにより、弾芯素材
から所定形状の弾芯を成形加工する際に、弾芯の微少形
状部分や角部などにも均一に偏析することなく分散させ
ることができるとともに、射出成形などの成形加工が容
易にできる。

【００１３】また、熱可塑性樹脂組成物と重金属との混
合に際してカップリング剤を添加しているため、重金属
の粒子表面を被覆して熱可塑性樹脂組成物との親和性を
高め、熱可塑性樹脂組成物の分子と重金属の粒子表面と
の界面接着性が向上する。したがって、熱可塑性樹脂組
成物が弾性変形しても、重金属の表面から熱可塑性樹脂
組成物が剥離することを抑止できる。

【００１４】また、請求項２に係る発明の前記熱可塑性
樹脂組成物には、ポリマ樹脂を自然分解させるための生
分解性添加物を添加するようにしたものである。

【００１５】この請求項２に係る発明によれば、熱可塑
性樹脂組成物には、ポリマ樹脂を自然分解させる生分解
性添加物を添加するようにしたので、生分解性添加物を
溶融し冷却することで、粉粒状の重金属の相互を結合さ
せる作用をし、熱可塑性樹脂組成物の内部に粉粒状の重
金属を埋め込むことができる。 このため、融点が高い
重金属であっても、生分解性添加物を介して射出成形な
どが可能となり、弾芯の成形加工が容易にできる。 ま
た、生分解性添加物は、日常の使用中はポリマ樹脂を分
解せず、ポリマ樹脂が土中や水中に放置されると微生物
等によって分解され、低分子化合物となる。 最終的に
は炭酸ガスや水になると考えられており、環境や動物に
悪影響を及ぼさない無毒性物質となる。

【００１６】また、請求項３に係る発明の前記重金属
は、その粉粒径が１〜３μｍの小粉粒径重金属と、３０
〜１５０μｍの大粉粒径重金属とを混在するようにした
ものである。

【００１７】この請求項３に係る発明によれば、重金属
は小粉粒径金属と大粉粒径重金属とを混在するようにし
たので、混練抵抗が高くなること、重金属がブリッジを
形成して成形機などのスクリューが破損しやすくなるこ
と、熱可塑性樹脂組成物との剥離が生じやすいことなど
を防止する作用をする。 すなわち、小粉粒径重金属の
みである場合には、重金属の総面積が増大して摩擦抵抗
が増加し、混練抵抗が高くなる。 また、大粉粒径重金
属のみである場合には、混練中に成形機などの内部でブ
リッジが形成されやすいので、スクリューが破損しやす
くなるとともに、重金属の総面積が小さくなるので、熱
可塑性樹脂組成物との剥離が生じやすい。 そして、こ
の発明のように小粉粒径重金属と大粉粒径重金属とを混
在させることによって両者の欠点を補い合うことができ
る。

【００１８】また、請求項４に係る発明の前記重金属の
材質は、タングステン，ステンレス鋼，鉄，銅またはア
ルミニウムのいずれか、若しくはこれらを組み合わせる
ようにしたものである。

【００１９】この請求項４に係る発明によれば、重金属
の材質は、タングステン，ステンレス鋼，鉄，銅または
アルミニウムのいずれか、若しくはこれらを組み合わせ
るようにしたので、弾芯の比重を小さなものから、大き
なものまで適宜選択することができる。 すなわち、各
々の混合比率を加減することで、弾芯の比重を大きくし
て高威力にしたり、比重を小さくして低威力にしたりし
て、目的に適合した威力特性に調整することができる。

【００２０】また、請求項５に係る発明の前記弾芯素材
は、粉粒状の重金属に置き替えて、粉粒状のガラスにし
たものである。

【００２１】この請求項５に係る発明によれば、弾芯素
材は、熱可塑性樹脂組成物と粉粒状のガラスとを混合す
るようにしたので、比重が小さい低威力特性の弾丸に供
用する弾芯を容易に形成することができる。

【００２２】また、請求項６に係る発明の前記ガラスに
は、前記重金属を混在するようにしたものである。

【００２３】この請求項６に係る発明によれば、弾芯素
材は、熱可塑性樹脂組成物と粉粒状の重金属およびガラ
スとを混合するようにしたので、弾芯の比重を広範囲に
調整することができるとともに、比重を大きくして高威
力にしたり、小さくして低威力にする際に、比重が高い
重金属と比重が低いガラスとの混合比を加減すること
で、威力特性を微調整することができる。

【００２４】また、請求項７に係る発明の前記所定形状
に形成された後の弾芯の比重は、２〜１３．５であるよ
うしたものである。

【００２５】この請求項７に係る発明によれば、所定形
状に形成された後の弾芯の比重は、２〜１３．５にした
ので、比重が小さい低威力特性弾丸の弾芯や、比重が大
きい高威力特性弾丸の弾芯、または、これらの中間威力
特性弾丸の弾芯を使用目的によって、選択的に形成する
ことができる。

【００２６】また、請求項８に係る発明の前記熱可塑性
樹脂組成物は、熱可塑性のポリマ樹脂にエラストマおよ
び可塑剤を添加した熱可塑性樹脂組成物に置き替えて、
エラストマに可塑剤を添加した熱可塑性樹脂組成物にし
たものである。

【００２７】この請求項８に係る発明によれば、熱可塑
性樹脂組成物は、エラストマに可塑剤を添加した組成物
にしたので、熱可塑性樹脂組成物にポリマ樹脂を含む弾
芯よりも、弾性をさらに高めることができる。

【００２８】

【発明の実施の態様】本発明の実施の態様について、図
面および表を参照して以下のとおり説明する。 図２
は、本発明に係る弾芯素材の弾芯と被甲とで構成する小
火器用弾丸の半裁断面図である。 この弾丸は、図２に
示すように、熱可塑性樹脂組成物３と、大／小粉粒径重
金属４，５と、カップリング剤と、後述する使用目的ご
との添加物とから弾芯素材を組成する。 そして、この
弾芯素材を所定形状の弾芯に形成し、図示のように被甲
２内に結合した後、図示しない薬莢に装着するものであ
る。

【００２９】上記弾芯素材の熱可塑性樹脂組成物３は、
熱可塑性のポリマ樹脂にエラストマおよび可塑剤を添加
したものであって、熱可塑性のポリマ樹脂とは、ポリプ
ロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリウレタ
ン（ＰＵ），ポリスチレン（ＰＳ）などであって、これ
らを混合したものでも良い。 さらに、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）またはポリエステル樹脂でもよい。 さらに
また、ポリエチレンの代わりにゴルフボールの表面のコ
ーティング等に用いるアイオノマレジンを使用してもよ
い。 また、ナイロン６（６ＰＡ）も利用できる。

【００３０】次のエラストマは、室温でゴム弾性を示す
ものであって、天然ゴムまたは合成ゴム、もしくはその
組み合わせのいずれでも、弾芯の弾性および靱性を高め
ることができる。 このエラストマは、特に、弾芯を円
筒金属の被甲２内に圧入して結合する際に、弾芯の弾性
が低いと表層部が被甲内面になじめないので密着せず、
また、脆性が高いと後述するように圧入荷重で弾芯が破
壊するので、不可欠な添加物である。

【００３１】可塑剤としては、ポリマ樹脂の成形加工温
度領域において流動特性を改善して成形加工を容易にす
るものである。 具体的には例えば、フタル酸ジオクチ
ル（ＤＯＰ），フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）等のフタル
酸エステル類の可塑剤や、エチレンビスステアロアマイ
ド等の内部滑剤等を含むものである。 この可塑剤によ
って、弾芯素材を弾芯に成形する際の流動特性を改善し
て成形加工を容易にする。

【００３２】また、それ以外にも、ポリエステル系可塑
剤，トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）やトリフェニ
ルホスフェート（ＴＰＰ）等のリン酸エステル類の可塑
剤，エポキシ化大豆油及びメチルアセチルリシノレート
（ＭＡＲ）等の脂肪酸エステル等も含むものである。
その配合量は、例えばフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）を
熱可塑性樹脂組成物３の総質量に対して１３質量％以下
の範囲にする。

【００３３】次に、弾芯素材の熱可塑性樹脂組成物３に
添加する生分解性添加物について説明する。 この生分
解性添加物は、ポリマ樹脂を自然分解させるための添加
物であって、具体的には、ポリ−３−ヒドロキシブチレ
ート，バイオポリエステル，カードラン，プルラン，バ
クテリアセルロース，ポリアミノ酸などの微生物で作っ
た生分解性添加物や、でんぷん，キチン，キトサン，海
産多糖類，セルロースなどの天然物を利用して作った生
分解性添加物や、脂肪族ポリエステル，ポリウレタン樹
脂，ポリアミド系樹脂，ポリビニルアルコール，ポリエ
ーテルなどの化学合成で作った生分解性添加物などが好
ましい。

【００３４】本例では、ポリプロピレン（ＰＰ）と、で
んぷんをベースとする生分解性及び水溶性の生分解性添
加物とを質量比で８０対２０の割合で混合して使用し
た。そして、これらの生分解性添加物は、ポリマ樹脂と
混合することにより、日常の使用中はポリマ樹脂を分解
せず、弾丸が土中や水中に放置されると微生物等によっ
て、その混合した弾芯の熱可塑性樹脂組成物３そのもの
を最終的に、水，炭酸ガス，バイオマス（微生物群）等
に分解することができる。

【００３５】次に、弾芯の比重を調整するための粉粒状
の、重金属／ガラスについて説明する。 この粉粒状の
重金属／ガラスは、比重が小さい低威力特性や、比重が
大きい高威力特性の弾丸を製造するために弾芯素材に混
合する比重調整物質である。本発明において重金属と
は、タングステン（Ｗ；比重１９．３），ステンレス鋼
（ＳＵＳ；比重７．７），鉄（Ｆｅ；比重７．８７），
銅（Ｃｕ；比重８．９６）の外に特に、アルミニウム
（Ａｌ；比重２．６９）をも含めるものとする。また、
これらの合金を含む重金属のいずれか、もしくは選択的
に組み合わせて弾芯素材に混合する。 他方のガラス
（ＧＰ；比重２．５）についても、ガラスのみか、また
は上記重金属と混在させて弾芯素材に混合するものであ
る。

【００３６】これら比重調整物質（重金属／ガラス）の
うち、弾芯素材を高比重領域で組成する際に、最も適合
した重金属はタングステンであって、大気中に放置され
ても、周囲の環境に悪影響を及ぼさないうえに、鉛の比
重１１．３よりも大きな比重１９．３を有しているの
で、弾芯の限られた体積内で高比重領域を組成する場合
に最適である。 また、低比重領域で組成する際には、
ガラスが最適であり、アルミニウムも好ましい。 そし
て、上記の各物質またはこれらを組み合わせることで、
低比重領域から高比重領域までの、使用目的に適合した
弾芯素材を選択的に組成できる。

【００３７】次に、上述した弾芯素材を用いた比重の調
整について説明する。 熱可塑性樹脂組成物３のポリマ
樹脂をポリプロピレン（ＰＰ）またはナイロン６（６Ｐ
Ａ）とし、これらに、粉粒状の重金属、粉粒状のガラス
（ＧＰ）、エラストマなどを混合して各々の混合比率を
調整し、比重の異なる弾芯素材を製造するときの配分の
一例を表１に示す。 なお、エラストマは合成ゴムを添
加した。

【００３８】

【表１】

【００３９】この表１に示すように、弾芯の比重が、２
／４／８／１１．３／１３．５の広範囲で任意に調整可
能である。 弾芯の比重について、２以下であると弾丸
が軽すぎて、螺旋を刻設した銃身内を通過して発射され
る際に弾丸の初速が過度に早くなり、螺旋に沿った回転
が得られないため、弾道が安定せず飛翔性が悪く所定の
命中精度は得られなくなる。 逆に、弾芯の比重が１
３．５以上であると、薬莢内の薬量に制限があるので、
初速が低下して結果的には所定の高威力が得られなくな
る。

【００４０】このように調整された各比重の弾芯素材
を、所定形状の弾芯に成形加工して被甲２に圧入すると
きに脆性が高いと圧入できなくなるので、弾芯の圧縮強
度を試験した。 試験した弾芯素材は、表１のエラスト
マを含まない試験符号１１と、エラストマを２．５質量
％含む試験符号１１Ａとの二種と、従来の弾丸に供され
いる鉛の弾芯とである。 この圧縮強度試験は、弾芯の
円柱胴部に軸直角方向から圧縮荷重を加え、無荷重時の
外径を１００とした場合の外径変化割合（％）で評価し
た。 この試験結果を表２に示す。 さらに見易い様に
グラフ化したものを図３に示した。

【００４１】

【表２】

【００４２】その結果は、表２，図３に示すように、エ
ラストマを混合しない試験符号１１の弾芯は、４００Ｎ
までは変形がなく、その後荷重が増すにつれて著しく変
形し、７００〜８００Ｎの間で破壊した。 また、この
弾芯を被甲２内に圧入した結合試験でも、弾芯の一部が
欠落し、弾丸に供する弾芯としては不適合であった。試
験符号１１Ａのエラストマを２．５質量％混合した弾芯
は、１００Ｎまでは変形がなく、その後荷重が増すにつ
れて漸次変形し、４００Ｎで９８％、６００Ｎで９６
％、８００Ｎで９３％、１０００Ｎで８９％と変形する
が、この段階まで破壊はしなかった。 この試験値は、
鉛の弾芯と略同一であって、この弾芯を被甲２に圧入し
た結合試験でも何ら支障はなかった。

【００４３】さらに重金属は４，５、熱可塑性樹脂組成
物３との混練抵抗を低くし、かつ、成形機などのスクリ
ューが破損されないように、粉粒径が大きな大粉粒径重
金属４と、粉粒径が小さな小粉粒径重金属５との二種類
が混合されている。 前記小粉粒径重金属５は、その粉
粒径が１〜３μｍの範囲のものが、重金属の総質量に対
して、３０〜７０質量％の範囲にあり、前記大粉粒径重
金属４は、その粉粒径が３０〜１５０μｍの範囲のもの
が、重金属の総質量に対して、３０〜７０質量％の範囲
にある。 なお、大粉粒径重金属４の粉粒径は、混練抵
抗を抑えるため、より好ましくは、１００〜１５０μｍ
の範囲である。 また、大粉粒径重金属４の添加質量
は、成形品のフローマークを抑えるため、より好ましく
は、５５〜７０質量％の範囲である。

【００４４】次に、小粉粒径重金属５の粉粒径の数値限
定理由について説明する。 重金属のうち小粉粒径重金
属５の粉粒径が１μｍより小さいと、弾芯を成形する際
に、小粉粒径重金属５の表面積が増加し、摩擦抵抗が増
大して、混練抵抗が高くなる。 そして、粉粒径が小さ
い微粉状のため、作業中に粉塵となって飛散しやすく、
作業環境が悪化し、製造コストが高くなる。 重金属の
うち小粉粒径重金属５の粉粒径が３μｍより大きいと、
押出機の内部でブリッジを形成し易くなり、スクリュー
が破損し易くなる。 しがって、小粉粒径重金属５の粉
粒径は、１〜３μｍが望ましい。

【００４５】小粉粒径重金属５が、重金属の総質量に対
して、３０質量％未満だと、小粉粒径重金属５を添加し
た効果が小さくなり、相対的に大粉粒径重金属４の割合
が増えて、成形機内部でブリッジを形成し易くなり、押
出機のスクリューが破損し易くなる。 また、重金属の
総表面積が減少して、重金属と熱可塑性樹脂組成物との
間で剥離が生じ、成形品（弾芯）に割れや、強度不足が
発生し易くなる。 小粉粒径重金属５が、重金属の総質
量に対して、７０質量％を超えると、重金属の総表面積
が大きくなりすぎて、摩擦抵抗が増加することにより、
弾芯を成形する際に、混練抵抗が高くなる。 したがっ
て、小粉粒径重金属５は、重金属の総質量に対して、３
０〜７０質量％の範囲とする。

【００４６】次に、大粉粒径重金属４の粒度分布の数値
限定理由について説明する。 大粉粒径重金属４の粉粒
径が、３０μｍより小さいと、粉粒径の大きな大粉粒径
重金属４を添加した効果が小さくなり、弾芯素材を押出
する際に、混練抵抗が高くなる。 重金属のうち大粉粒
径重金属４の粉粒径が１５０μｍより大きいと、押出の
際の押出機の内部でブリッジを形成して、押出機の内部
のスクリューが破損しやすくなる。 また、粉粒径が大
きな大粉粒径重金属４の表面と、熱可塑性樹脂組成物３
との間で剥離が生じ易くなり、成形加工された弾芯に割
れの発生や、強度不足が発生する。

【００４７】また、粉粒径が大きいため局部的に偏析
し、均質な材料を形成することができなくなり、材料と
しての品質が低下する。 また、大粉粒径重金属４が弾
芯の表面に現れると、弾芯の表面の凹凸が大きくなっ
て、表面粗さが増し、被甲２内面への密着度が悪くな
る。 したがって、大粉粒径重金属４の粉粒径は、３０
〜１５０μｍとする。

【００４８】大粉粒径重金属４が、重金属の総質量に対
して、３０質量％未満だと、大粉粒径重金属４を添加し
た効果が小さくなり、押出の際、混練抵抗が高くなる。
大粉粒径重金属４が、重金属の総質量に対して、７０
質量％を超えると、押出の際、押出機の内部でブリッジ
を形成して、押出機の内部のスクリューが破損しやすく
なる。 また、粉粒径の大きな大粉粒径重金属４の表面
と、熱可塑性樹脂組成物３との間で剥離が生じ易くな
り、成形品（弾芯）に割れの発生や、強度不足が発生し
て弾芯を被甲２に圧入することができなくなる。 した
がって、大粉粒径重金属４は、重金属の総質量に対し
て、３０〜７０質量％の範囲とする。

【００４９】次に、熱可塑性樹脂組成物と重金属との界
面接着性を向上させるためのカップリング剤について説
明する。 このカップリング剤は、エラストマを含む熱
可塑性樹脂組成物と重金属とを混練成形する際に添加す
る一種の界面活性剤（表面活性剤）であって、一つの分
子の中に、樹脂に対して親和性を有する基と、金属に対
して親和性を有する基との両方を持っているものであ
る。

【００５０】このため、界面接着性を向上させ熱可塑性
樹脂組成物と重金属との剥離や成形品（弾芯）の割れを
防止することができる。 このカップリング剤として
は、チタン系カップリング剤をｎ−プロピルアルコール
に溶かし、重金属の総質量に対して、０．２〜１．０質
量％の範囲にした。 なお、このチタン系カップリング
剤の他に、シラン系カップリング剤や、アルミニウム系
カップリング剤が利用できる。

【００５１】このような配合になる弾芯素材の製造手順
の一例を説明する。 最初に、ポリプロピレン（ＰＰ）
と、でんぷんをベースとした生分解性および水溶性の両
性質を備えている生分解性添加物とを質量比で８０対２
０割合で混ぜる。 そして、この混合したものにフタル
酸ジオクチル（ＤＯＰ）からなる可塑剤を添加して、粉
体混合機により混合する。

【００５２】次に、このポリプロピレン（ＰＰ）に、添
加物のエラストマ、生分解性添加物および可塑剤を混合
したものを押出機に投入して、加熱溶融し、押し出し、
カッティングして直径が約０．５ｍｍで、長さが約０．
５〜１．０ｍｍ程度の略円柱状の樹脂ペレットを形成す
る。

【００５３】次に、上述した樹脂ペレットとは別工程に
おいて、例えばタングステンの大粉粒径重金属４と小粉
粒径重金属５とを適宜選択した割合で混合した重金属
と、重金属の表面とポリマ樹脂の分子との界面接着性を
向上させるチタン系のカップリング剤とを混合する。
具体的には、チタン系カップリング剤をｎ−プロピルア
ルコールにて温度５０度で１時間程度、攪拌混合するこ
とにより溶かして樹脂ペレットに添加する。 次にこの
重金属にカップリングを添加したものを乾燥炉で乾燥す
る。

【００５４】次に、このカップリング剤および重金属を
混合したものと、ポリマ樹脂にエラストマ、生分解性添
加物および可塑剤を添加して形成した樹脂ペレットとを
粉体混合機で混合する。 次に、樹脂ペレットと重金属
とを混合したものを押出機に投入する。 この押出機に
投入された樹脂ペレットおよび重金属は加熱され、押出
機内部のスクリューで押出口からカッティングなしに冷
風装置を有する冷房室に押し出される。

【００５５】この冷風装置は、押出口から溶融状態で押
し出される重金属入りの熱可塑性樹脂組成物を冷却す
る。 冷風装置によって冷やされた重金属入りの熱可塑
性樹脂組成物は回転刃によって切断するホットカッタを
備えたペレタイザによって切断され、ペレット状にされ
る。 ペレット状に切断された重金属入りの熱可塑性樹
脂組成物を余熱で溶着した状態のペレットとなっている
ものを、形状の整ったペレットにするため解砕機に投入
する。

【００５６】次に、ペレット状の熱可塑性樹脂組成物を
解砕機からある程度の量が溜まった後かき混ぜるタンブ
ラに投入する。 これらの工程を経てペレット状の重金
属入りの熱可塑性樹脂組成物の弾芯素材を製造する。

【００５７】このように製造された本実施例の熱可塑性
樹脂組成物は、生分解性を有するポリマ樹脂と、タング
ステンの大粉粒径，小粉粒径が混在した重金属とを混合
しているため、ポリマ樹脂は押出機の内部で溶融状態と
し、次いで冷却することによりこのポリマ樹脂が大・小
粉粒径の重金属同士を結合させるバインダとしての役割
を果たし、熱可塑性樹脂組成物の内部に大・小粉粒径の
重金属を埋め込むことができる。

【００５８】また、生分解性を有する熱可塑性樹脂組成
物とタングステンの重金属を使用しているため、自然環
境中に放置されても、微生物等により分解されて、その
まま自然環境に悪影響を及ぼすことがない。 タングス
テンは鉛のような毒性がなく環境を汚染しない。 ま
た、ポリマ樹脂には可塑剤が添加されているため、ポリ
マ樹脂の流動性を向上させることができる。 これによ
りポリマ樹脂と大・小粉粒径の重金属との加熱混練時に
おけるポリマ樹脂と重金属の金属表面との接触状態を良
好なものとすることができる。

【００５９】すなわち、流動性が良好な熱可塑性樹脂組
成物を大・小粉粒径の重金属の表面周囲にくまなく行き
渡らせることができ、両者間に隙間を発生することを抑
え、両者を強固に密着させることができる。 さらに、
ポリマ樹脂に可塑剤を用いて形成した樹脂ペレットにカ
ップリング剤を添加しているため、重金属の表面を被覆
して熱可塑性樹脂組成物との親和性を高め界面の剥離が
抑えられる。

【００６０】次に、弾芯を製造するには、このペレット
状の重金属入りの熱可塑性樹脂組成物を別の押出機であ
る射出成形機の内部に投入して、複数個配列された弾芯
型内で射出成形することにより、所定形状の弾芯に成形
するものである。 このようにして成形された弾芯は、
図２に示すように、エラストマを含む熱可塑性樹脂組成
物３の内部に重金属が埋め込まれた状態にある。 そし
て、熱可塑性樹脂組成物３の内部に埋め込まれた重金属
は、大粉粒径重金属４と小粉粒径重金属５とが、熱可塑
性樹脂組成物３の内部で均一に分散されたものにするこ
とができる。

【００６１】このようにして形成された弾芯を、銅また
は銅合金で円筒状に形成された被甲２の開口部より圧入
して密着するように結合し、その開口部を折り返すこと
によって図２に示す弾丸に形成する。

【００６２】このように形成された９ｍｍ拳銃弾丸につ
いて試験した。 その弾芯の比重は、２／４／８／１
１．３／１３．５の五種類で、それぞれに、ポリプロピ
レンＰＰ，ステンレス鋼ＳＵＳ，タングステンＷ，粉粒
状のガラスＧＰ，エラストマを選択して混合し、カップ
リング剤，ｎ−プロピルアルコール，フタル酸ジオクチ
エル（可塑剤）を含む添加剤を適宜加えた。 これらの
混合比率は以下のとおりであって、さらにこれらを一表
にして表３に示す。 ただし、比重調整物質（重金
属）、ポリマ樹脂、エラストマ以外の添加物は、外割り
の混合比率である。

【００６３】 （１）比重２（２Ａ）の弾芯を組成する混合比率（単位；質量％） ◇比重調整物質 ＧＰ ８２．０ ◇ポリマ樹脂 ＰＰ ３．１ ◇エラストマ（合成ゴム） １４．９ ◇添加物・・・カップリング剤 ＧＰ×１ ｎ−プロピルアルコール（溶液） ＧＰ×１０

【００６４】 （２）比重４（４Ａ）の弾芯を組成する混合比率（単位；質量％） ◇比重調整物質 ＧＰ ８．０ ＳＵＳ ８１．６ ◇ポリマ樹脂 ＰＰ １．８ ◇エラストマ（合成ゴム） ８．６ ◇添加物・・・カップリング剤 ＧＰ，ＳＵＳ×１ ｎ−プロピルアルコール（溶液）ＧＰ，ＳＵＳ×１０

【００６５】 （３）比重８（８Ａ）の弾芯を組成する混合比率（単位；質量％） ◇比重調整物質 ＧＰ ２．９ Ｗ ９１．１ ◇ポリマ樹脂 ＰＰ １．０ ◇エラストマ（合成ゴム） ５．０ ◇添加物・・・カップリング剤 ＧＰ，Ｗ×０．３５ ｎ−プロピルアルコール（溶液）ＧＰ，Ｗ×５ フタル酸ジオクチル（可塑剤）ＰＰ，エラストマ×３

【００６６】 （４）比重１１．３（１１Ａ）の弾芯を組成する混合比率（単位；質量％） ◇比重調整物質 Ｗ ９６．５ ◇ポリマ樹脂 ＰＰ １．０ ◇エラストマ（合成ゴム） ２．５ ◇添加物・・・カップリング剤 Ｗ×０．３５ ｎ−プロピルアルコール（溶液） Ｗ×５ フタル酸ジオクチル（可塑剤）ＰＰ，エラストマ×１２．５

【００６７】 （５）比重１１．３（１１Ｂ）の弾芯を組成する混合比率（単位；質量％） ◇比重調整物質 Ｗ ９６．５ ◇エラストマ（合成ゴム） ３．５ ◇添加物・・・カップリング剤 Ｗ×０．３５ ｎ−プロピルアルコール（溶液） Ｗ×５ フタル酸ジオクチル（可塑剤）エラストマ×１２．５

【００６８】 （６）比重１３．５（１３Ａ）の弾芯を組成する混合比率（単位；質量％） ◇比重調整物質 Ｗ ９７．８ ◇エラストマ（合成ゴム） １．８ ◇ポリマ樹脂 ＰＰ ０．４ ◇添加物・・・カップリング剤 Ｗ×０．３５ ｎ−プロピルアルコール（溶液） Ｗ×５ フタル酸ジオクチル（可塑剤）ＰＰ，エラストマ×１２．５

【００６９】

【表３】

【００７０】なお、表３の各添加物は外割りの混合比率
であって、各混合比率の基準は以下のとおりである。
すなわち、カップリング剤，ｎ−プロピルアルコール
は、比重調整物質に対する質量％である。 フタル酸ジ
オクチル（ＤＯＰ）は、比重８（試験符号８Ａ），１
１．３（試験符号１１Ａ），１３．５（試験符号１３
Ａ）については、ポリプロピレン（ＰＰ）およびエラス
トマに対する質量％、１１．３（試験符号１１Ｂ）につ
いては、ポリプロピレン（ＰＰ）に対する質量％であ
る。

【００７１】これらの比重２／４／８／１１．３／１
３．５の弾芯を用いた弾丸について実射を行った。 実
射試験の結果は表４に示すとおりである。

【００７２】

【表４】

【００７３】なお、発射薬量は、試験符号２Ａ，４Ａ，
８Ａについては、０．２０ｇと０．２８ｇとの二種類と
し、試験符号１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａは、０．２８ｇの
一種類とした。 命中度は１射群１０発×３的の平均半
径の平均値を表す。 命中精度の求め方は、銃口から２
５ｍ点の標的位置において図４に示すように標的（Ｃ
点）からの距離Ｚの平均半径ＭＲ＝ΣＺ／Ｎ、（但しＮ
は弾痕数）で求めてＭＲ値で評価した。 ＭＲ値の低い
ほうが命中精度が高い。 拳銃弾の命中精度はＭＲ値が
３０ｍｍ以下が実用可能である。 飛翔性は、標的紙の
弾痕状態で判断した。 良好とは正常姿勢で貫通した状
態とした。

【００７４】〔結果への考察〕弾芯の比重が、２／４／
８／１１．３／１３．５のすべての弾丸について、命中
精度及び飛翔性において良好であり、鉛を弾芯とした従
来の弾丸に対して、全く遜色はなく実用に十分に対応で
きる。 また、ポリマ樹脂のポリプロピレン（ＰＰ）を
含まず、タングステン（Ｗ）とエラストマとを主要組成
とした試験符号１１Ｂ（弾芯の比重１１．３）の試射結
果も良好であり、ポリマ樹脂を含まない弾芯でも十分に
実用に供しうる。

【００７５】

【発明の効果】上述のとおりであるので本発明は以下の
効果を奏する。

【００７６】請求項１の発明によれば、ポリマ樹脂は耐
蝕性に優れているので、本発明による弾芯を用いた弾丸
を長期間貯蔵しておいても変質することがない。 ま
た、重金属を混合することで、従来の鉛を使用した弾芯
と、同等の比重または小さい比重で弾芯素材を組成でき
るので、鉛を使用した弾丸と同等の威力特性や低威力特
性の弾丸を選択的に構成できる。 そして、この発明に
よる弾丸は、鉛を使用しないので無毒で、環境や動物に
悪影響を及ぼさない効果を奏する。 また、熱可塑性樹
脂組成物にエラストマが添加されているので、円筒金属
の被甲内に弾芯を結合する際に、弾芯の表層部が被甲内
面になじむことで、密着性の高い弾丸が得られる。

【００７７】また、請求項２の発明によれば、生分解性
添加物は熱可塑性樹脂組成物を自然分解させるので、発
射された弾丸が土中や水中に放置されても、微生物等に
より分解されて環境を汚染しない効果を奏する。

【００７８】また、請求項３の発明によれば、重金属
は、その粉粒径が１〜３μｍの小粉粒径重金属と、３０
〜１５０μｍの大粉粒径重金属とを混在させることで混
練抵抗を低くして、成形機などのスクリューが破損する
ことや、熱可塑性樹脂組成物との剥離を防止することが
できるので、生産性の向上を図ることができる。 ま
た、小粉粒径重金属の粉粒径を１〜３μｍにしたので、
作業中に粉塵が飛散することを防止できて、作業環境の
改善や製造コストの低減を図ることができる。 また、
大粉粒径重金属の粉粒径を３０〜１５０μｍにしたの
で、弾芯の割れや強度不足がなく、弾芯の表面を滑らか
に形成できることで、円筒金属の被甲内と弾芯との密着
性が高い弾丸をうることができる。

【００７９】また、請求項４の発明によれば、重金属の
材質は、タングステン，ステンレス鋼，鉄，銅またはア
ルミニウムなど各種の重金属を適宜選択して配合するよ
うにしたので、各々の混合比率を加減することで比重を
調整し、目的に適合した威力特性の弾丸を広範囲に製造
することができる。

【００８０】また、請求項５の発明によれば、弾芯素材
は、熱可塑性樹脂組成物と粉粒状のガラスとを混合する
ようにしたので、特に、比重が小さい低威力特性の弾丸
を容易に製造することができる。

【００８１】また、請求項６の発明によれば、弾芯素材
は、熱可塑性樹脂組成物と粉粒状の重金属およびガラス
とを混合するようにしたので、比重が高い重金属と比重
が低いガラスとの混合比率を加減して比重を調整するこ
とで、広い範囲の威力特性に適合した弾丸を製造するこ
とができる。

【００８２】また、請求項７の発明によれば、所定形状
に形成された後の弾芯の比重は、２〜１３．５にしたの
で、比重が小さい低威力特性の弾丸や、比重が大きい高
威力特性の弾丸、または、これらの中間威力特性の弾丸
を使用目的によって、広範囲に製造することができる。

【００８３】また、請求項８の発明によれば、熱可塑性
樹脂組成物は、エラストマに可塑剤を添加した組成物に
したので、熱可塑性樹脂組成物にポリマ樹脂を含む弾芯
よりも、弾性をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術に係る鉛の弾芯と被甲とで構成する弾
丸の説明図であって、その半裁断面図である。

【図２】本発明に係る弾芯素材の弾芯と被甲とで構成す
る弾丸の説明図であって、その半裁断面図である。

【図３】本発明に係る弾芯素材にエラストマを添加した
弾芯と、しない弾芯との説明図であって、その圧縮試験
の結果を示すグラフである。

【図４】命中精度の求め方を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 弾芯 ２ 被甲 ３ 熱可塑性樹脂組成物 ４ 大粉粒径重金属 ５ 小粉粒径重金属

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１１月１５日（２０００．１１．
１５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】次に、上述した樹脂ペレットとは別工程に
おいて、例えばタングステンの大粉粒径重金属４と小粉
粒径重金属５とを適宜選択した割合で混合した重金属
と、重金属の表面とポリマ樹脂の分子との界面接着性を
向上させるチタン系のカップリング剤とを混合する。
具体的には、チタン系カップリング剤をｎ−プロピルア
ルコールにて温度５０℃で１時間程度、攪拌混合するこ
とにより溶かして樹脂ペレットに添加する。 次にこの
重金属にカップリングを添加したものを乾燥炉で乾燥す
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５９】すなわち、流動性が良好な熱可塑性樹脂組
成物を大・小粉粒径の重金属の表面周囲にくまなく行き
渡らせることができ、両者間に隙間を発生することを抑
え、両者を強固に密着させることができる。 さらに、
ポリマ樹脂に可塑剤を用いて形成した樹脂ペレットにカ
ップリング剤を添加しているため、重金属の表面を被覆
して熱可塑性樹脂組成物との親和性を高め界面の剥離が
抑えられる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７２】

【表４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 伯竹 千葉県船橋市海神町南１丁目1485番地１ ダイセー工業株式会社内 (72)発明者 北村 勝之 千葉県船橋市海神町南１丁目1485番地１ ダイセー工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾芯と、この弾芯を被覆する円筒金属の
   被甲とを結合した小火器用弾丸であって、 前記弾芯は、熱可塑性のポリマ樹脂に弾芯の弾性を高め
   るためのエラストマおよび可塑剤を添加した熱可塑性樹
   脂組成物と、弾芯の比重を調整するための粉粒状の重金
   属と、前記熱可塑性樹脂組成物と前記重金属との界面接
   着性を向上させるためのカップリング剤とから弾芯素材
   を組成し、この弾芯素材を所定形状の弾芯に形成するよ
   うにしたことを特徴とする小火器用弾丸。
2. 【請求項２】 前記熱可塑性樹脂組成物には、ポリマ樹
   脂を自然分解させるための生分解性添加物を添加するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載の小火器用弾
   丸。
3. 【請求項３】 前記重金属は、その粉粒径が１〜３μｍ
   の小粉粒径重金属と、３０〜１５０μｍの大粉粒径重金
   属とを混在するようにしたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の小火器用弾丸。
4. 【請求項４】 前記重金属の材質は、タングステン，ス
   テンレス鋼，鉄，銅またはアルミニウムのいずれか、も
   しくはこれらを組み合わせるようにしたことを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の小火器用弾
   丸。
5. 【請求項５】 前記弾芯素材は、粉粒状の重金属に置き
   替えて、粉粒状のガラスにしたことを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれか１項に記載の小火器用弾丸。
6. 【請求項６】 前記ガラスには、前記重金属を混在する
   ようにしたことを特徴とする請求項５に記載の小火器用
   弾丸。
7. 【請求項７】 前記所定形状に形成された後の弾芯の比
   重は、２〜１３．５であるようにしたことを特徴とする
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の小火器用弾丸。
8. 【請求項８】 前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性の
   ポリマ樹脂にエラストマおよび可塑剤を添加した熱可塑
   性樹脂組成物に置き替えて、エラストマに可塑剤を添加
   した熱可塑性樹脂組成物にしたことを特徴とする請求項
   １または３乃至７のいずれか１項に記載の小火器用弾
   丸。