JP2016536262A - 燃焼率調節剤 - Google Patents
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Abstract
Description
燃焼の連鎖反応を中断することにより機能する、燃焼抑制剤は、フリーラジカルを安定化することにより、そのように機能する。この安定化は、ラジカルの寿命を延ばし、ラジカルプロセスの速度を遅くし、そして、ついで、より少ない、または、より遅い燃焼となる。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および、−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および、−CNからなる群から選択され;
R3は、−Hおよび−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに
少なくとも、R1、R2およびR4の1つは、OHである。
本件出願人は、一般式1に包含される、4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンおよびその誘導体を基に、新たな燃焼率調節剤を開発した。本件出願人は、この新たな燃焼率調節剤が、DNTと、真に同等の良い燃焼率調整作用を有し、しかも、毒性および発癌性という欠点がないことを見出した。
実際、本新たな燃焼率調節剤は、産業界の好むDNTさえより、驚くほど、より良い、燃焼率調整作用を有し、推進剤および弾薬薬莢における使用を、好ましくした。
本化合物は、好ましいが、近接の、構造上および物理的性質に関係する化合物も、また、DNTの、更なる代替の燃焼率調節剤を提供する可能性があることが理解される。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R3は、−Hおよび−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに
少なくとも、R1、R2およびR4の1つは、OHである。
この弾薬薬莢は、基本的に、ケース、上記の推進剤、雷管(primer)および弾丸を含む。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R3は、−Hおよび−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに
少なくとも、R1、R2およびR4の1つは、OHである。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R3は、−Hおよび−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに
少なくとも、R1、R2およびR4の1つは、OHである。
R1は、芳香環の上のどの位置にあってもよい。例えば、R1は、オルト、メタ、または、パラ位であって良い。いくつかの実施態様では、R1は、パラ位である。
R4は、芳香環の上のどの位置にあってもよい。例えば、R4は、オルト、メタ、または、パラ位であって良い。いくつかの実施態様では、R4は、オルトまたはメタ位である。
特に、4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンは、小粒の弾道学上の性能が、DNTでコーティングされた、極めて大きい顆粒と同等となるポイントまで、小粒の推進剤の性能を向上する。これにより、より多くの推進剤を、薬莢ケースに充填することができ、改善された性能を齎す。より小さい粒を、より多く充填することは、推進剤の廃棄物をより少なくし、銃口からの発火をより少なくし、そして、よりきれいな燃焼推進剤の充填 ― 市販の、および、軍事用の弾薬に関して望ましい結果、を意味する、全体的な充填の燃焼の有効性を改善する。燃焼率調節剤として、DNTに頼った、従来の小粒の形態は、同じ程度で、これらの結果を提供することはできなかった。
4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンを含む推進剤を含む、弾薬の弾道学上の試験は、弾道学上の性能は、DNTを含む弾薬と一致することを示す。
顆粒は、いかなる形でもよい。いくつかの実施態様では、顆粒は、一貫性のある断面を有する軸次元を持つ。例えば、顆粒は、実質的に、円形の断面を有していてもよく、または、その断面は、楕円形または、任意の他の、似たような形状であってよい。いくつかの実施態様では、顆粒は、形状が円筒形である。
造粒後、顆粒は、乾燥され、その間に、少し縮む可能性がある。エネルギー物質の顆粒の造粒時または粒子を圧縮するとき、この縮みを、考慮することができる。縮んだ顆粒は、弾薬において、使用されるのに適切な、任意の大きさであってもよい。いくつかの実施態様では、顆粒は、長さ約0.1から約25mmである。例えば、顆粒は、約0.3から約20mmの長さでよく、例えば、約0.5から約12mmの長さ、また、約0.7から約5mmの長さ、または、約1から約2mmの長さであってもよい。
エネルギー物質が、押出しにより製造される場合は、押出造粒物は、1またはそれ以上の穿孔を有して、押し出されてもよい。
推進剤が、仕上げ層(finishing layer)を含む場合の実施態様では、仕上げ層は、黒鉛層(graphite layer)の形態であって良い。表面のグラファイト化は、典型的な、最後の仕上げ工程であるが、グラファイト化は、推進剤の乾燥に先立ち、または、後に、完了することができる。いくつかの実施態様では、黒鉛の仕上げ層は、発火成分を含んでいてもよい。好ましい発火成分の例は、1またはそれ以上の、硝酸の第I群の金属塩を含む。
いくつかの実施態様では、エネルギー物質は、容器の中で、一般式1の化合物でコーティングされる。好適な容器は、回転式コーター(tumble coater)、造粒機(granulators)、形成チューブ(shaping tubes)、オーガ(augers)および、S字型またはらせん状の混合ブレード(sigmoidal or helical mixing blades)を有する、半割管の形状(half-pipe shape)に基づくリボン ブレンダ―(ribbon blenders)を含むが、これらに限定されない。
そのような容器は、本明細書では、「回転式コーター」と呼ばれるであろう。これらの実施態様では、エネルギー物質の顆粒は、回転式コーターに添加され、回転式コーターのドラムは回転し、顆粒の回転を引き起こし、そして、その後、それらが回転している間に、一般式1の化合物は、顆粒をコーティングするために添加される。
いくつかの実施態様では、一般式1の化合物は、一気に加えられる。他の実施態様では、一般式1の化合物は、顆粒が徐々にコーティングされるように、分割して添加される。
更に、推進剤マトリックス組成物の変更は、事前に決定された実施条件において、浸透の深さ、および、それ故、抑制帯の厚さを変えるかもしれない。
本件発明の推進剤は、多種の火器における使用に適している。特に、.22 - .224口径銃器、.243口径銃器、.27口径銃器、6mm口径銃器、7mm口径銃器、.30口径銃器、8mm口径銃器、.338口径銃器から、.50口径銃器までの使用に適しており、ミディアムから大口径銃器にさえも適している。
図1の推進剤の顆粒は、単一の中央の穿孔を有する、エネルギー物質の、生地またはスラリーを押し出すことにより、紐状の押出造粒物を形成し、そして、その後、その紐状の押出造粒物を、必要な長さに切断することにより、製造することができる。顆粒は、その後、乾燥することができ、その間、少し縮む場合がある。その顆粒は、その後、燃焼率調節剤の最初の層で(そして、必要に応じて、異なる燃焼率調節剤の第2の層で)、コーティングされ、そして、最後に点火層でコーティングされていてもよい。
弾薬弾は、Winchester 筐体(ケース)および、168 grain Sierra hollow point boat tail 弾丸と一緒に大きいライフルの雷管を含んだ。
弾薬弾は、Winchester 筐体(ケース)および、168 grain Sierra hollow point boat tail 弾丸と一緒に、Tulammoの大きいライフルの雷管を含んだ。チャートは、一般式1の化合物を有する推進剤の組成物において、DNTを置換されることによってのみ達成することができた実験的推進剤によって得た性能の利点を示す。
弾薬は、Winchester 筐体(ケース)、Tulammoの大きいライフルの雷管および、168 grain Sierra hollow point boat tail 弾丸を含んだ。チャートは、異なったタイプの推進剤を同じ容量で充填したために、一般式1の化合物で作られた推進剤によって、顕著な性能の利点が可能になったことを示す。
弾薬弾は、Winchester 筐体(ケース)、および、168 grain Sierra hollow point boat tail 弾丸と一緒に大きいライフルの雷管を含んだ。
弾薬は、Winchester 筐体(ケース)、Winchester の大きいライフルの雷管および、180 grain Sierra hollow point boat tail 弾丸よりなっていた。図は、4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンの量が多く適用された場合に、どのように、推進剤が改善されたかを示す。
図は、4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンを含む推進剤が、標準のDNTバリアントよりも、熱分解に、より安定であったことを示す。試験は、また、使用された4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンの量に比例して、推進剤の安定性が増大したことを明らかにした。
図は、5.56mmの試験プラットフォームにおいて、年月を得ていないサンプルに関して、弾道学的な変化は、各燃焼率調整剤で同様であったことを示す。
弾薬は、Nammo BNT 弾丸を用いて、SS109 スタイルに構成された。
図は、また、3週間の人工的な加齢を通して、実際の弾道学的な変化は低かったことを示す。
弾薬は、Nammo BNT 弾丸を用いて、SS109 スタイルに構成された。
図は、3週の間、弾道学的な熱分布は、加齢により顕著に影響されなかったことを示す。
Claims (18)
- エネルギー物質;および
一般式1の化合物を含む、
推進剤。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R3は、−H、および−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに、
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに、
R1、R2およびR4の少なくとも1つは、−OHである。 - エネルギー物質が、顆粒の形態である、請求項1の推進剤。
- 顆粒が、穿孔を含む、請求項2の推進剤。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載された推進剤であって、エネルギー物質が、カーボン ブラック粉末、過塩素酸アンモニウム、ヘキソゲン、ブタン トリオール トリナイトレート、エチレングリコール ジナイトレート、ジエチレングリコール ジナイトレート、エリスリトール テトラナイトレート、オクトゲン、ヘキサニトロイソウルツジタン、メトリオール トリナイトレート、N−メチルニトラミン、ペンタエリスリトール テトラナイトレート、テトラニトロベンゾールアミン、トリニトロトルエン、ニトログリセリン、ニトロセルロース、マンニトール ヘキサナイトレート、トリエチレン グリコール ジナイトレート、グアニジン、ニトログアニジン、3−ニトロ−1,2,4−トリアゾール−5−オン、硝酸アンモニウム、プロパンジオール ジナイトレート、ヘキサミン、5−アミノテトラゾール、メチルテトラゾール、フェニルテトラゾール、ポリグリシジルナイトレート、ポリグリシジルアジド、ポリ[3−ナイトレートメチル−3−メチルオキシタン]、ポリ[3−アジドメチル−3−メチルオキシタン]、ポリ[3,3―ビス(アジドメチル)オキシタン]、ナイトレイテッド シクロデキストリン ポリマー、ポリグリシジルナイトレート、および、これらの組み合わせからなる群から選択される、推進剤。
- エネルギー物質がニトロセルロースである、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の推進剤。
- 一般式1の化合物が、顆粒の表面上のコーティングの形態である、請求項2乃至5のいずれか1項に記載の推進剤。
- 更に、黒鉛層を含む、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の推進剤。
- 一般式1の化合物を含む、燃焼率調節剤。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R3は、−H、および−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに、
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに
R1、R2およびR4の少なくとも1つは、−OHである。 - 化合物が、4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンである、請求項8の燃焼率調節剤。
- 一般式1の化合物の、燃焼率調節剤としての使用。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R3は、−H、および−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに、
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに
R1、R2およびR4の少なくとも1つは、−OHである。 - 化合物が、4−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン−2−オンである、請求項10の使用。
- エネルギー物質の顆粒を、一般式1の化合物でコーティングすることを含む、推進剤の製造方法。
R1は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R2は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;
R3は、−H、および−C1−4アルキルからなる群から選択され;並びに、
R4は、−H、−OH、−O(C1−4-アルキル)、−C1−4アルキル、−NHC1−4アルキル、−N(C1−4アルキル)2、−NO2、−NHNH2、−N(C1−4アルキル)NH2、および−CNからなる群から選択され;並びに
R1、R2およびR4の少なくとも1つは、−OHである。 - エネルギー物質のスラリーまたは生地を押し出し、紐状の押出造粒物を生成し、そして、紐状の押出造粒物を切断して、エネルギー物質の顆粒を製造する、請求項12の方法。
- エネルギー物質が、穿孔を有して押し出される、請求項13の方法。
- 一般式1の化合物が、エネルギー物質の顆粒に分散している、請求項12乃至14のいずれか1項に記載の方法。
- 一般式1の化合物を、エネルギー物質の顆粒全体に、均一に分散させる、請求項12乃至15のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の推進剤を含む、弾薬薬莢。
- ケース、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の推進剤、雷管および弾丸を含む、弾薬薬莢。
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