JP2018162449A - 断熱材のための前駆体組成物、断熱ロケットモーター、及び関連する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】硬化前に、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、シリカと酸化亜鉛又はシリカと水酸化マグネシウムを含む充填剤、重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリン、固体塩素化パラフィン、ステアリン酸、5炭素石油系炭化水素、トリメチロールプロパントリメタクリレート又はポリ(ブタジエン)樹脂の少なくとも1つを含む架橋助剤、及びペルオキシドを含む、前駆体組成物、及び該前駆体組成物をロケットモーターに塗工し、硬化させて断熱材を形成する工程を含む、ロケットモーターを断熱する方法。
【選択図】なし
Description
実施例1:
前駆体組成物の配合:
表1に示す成分を含む前駆体組成物を調製した。
実施例2:
機械的、物理的、及び熱的特性:
実施例1において記載した前駆体組成物の機械的、物理的、及び熱的特性を求め、表2に示す。機械的、物理的、及び熱的特性は、通常の技術によって求めた。実施例1の前駆体組成物は、表2においてぞれぞれ「EPDM組成物A」及び「EPDM組成物B」と示す。EPDM組成物A及びBの特性を、2種類の従来のシリカ充填EPDM組成物(表2において「EPDM比較組成物C」及び「EPDM比較組成物D」と示す)と比較した。EPDM比較組成物C及びDはEPDM組成物Aよりも多い数の成分を含んでおり、EPDM比較組成物DはEPDM組成物Bよりも多い数の成分を含んでいた。
流動性及び押出性:
通常の技術によって、実施例1において記載したEPDM組成物Aのゴム流動挙動を求めた。前駆体組成物をスパイダー金型内に配置して硬化させた。図3に示すように、この断熱材はスパイダー金型内で良好なゴム流動特性を示した。
アブレーション特性:
低マッハ70ポンドチャー(SPC)モーター試験において、実施例1に記載したEPDM組成物Aのアブレーション特性を求めた。SPCモーター試験によって、チャーモーターの低速度、中速度、及び高速度セクションにおける通常の温度及び圧力条件をシミュレートした。チャーモーターの直径は、これらの3つのセクションにおいて変化しており、低速度セクションにおいてはチャーモーターは比較的大きな直径を有しており、一方で高速度セクションにおいてはチャーモーターは比較的小さい直径を有している。与えられた位置におけるチャーモーターの直径によって、断熱材が受ける曝露量が決定される。直径が小さい場合には、チャーモーターのそのセクションはより多くのガスに曝され、直径が大きい場合よりもより浸食を受け易くなる。したがって、低速度セクションにおけるチャーモーターの特定の部分は、高速度セクションにおけるチャーモーターの特定の部分と比べて減少した量のガスに曝される。
前駆体組成物の配合:
表3に示す成分を含む前駆体組成物を調製した。表3の配合物において、用いたEPDMはKELTAN(登録商標)2650であり、シリカと水酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛とシリカを充填剤として用いた。
実施例6:
機械的、物理的、及び熱的特性:
EPDM組成物E、F、及びGの小規模バッチを調製し、実施例5に記載した前駆体組成物の機械的、物理的、及び熱的特性を求め、表4に示す。機械的、物理的、及び熱的特性は、通常の技術によって求めた。実施例4の前駆体組成物は、表5においてそれぞれ「EPDM組成物E」、「EPDM組成物F」、及び「EPDM組成物G」と示す。当初の結果に基づいて、EPDM組成物Gをスケールアップして更なる試験を行って機械的、物理的、及び熱的特性を求め、実施例2において上記した2種類の従来のシリカ充填EPDM組成物(EPDM比較組成物C及びEPDM比較組成物D)と比較した。
流動性及び押出性:
通常の技術によって、実施例5において記載したEPDM組成物Gのゴム流動挙動を求めた。前駆体組成物をスパイダー金型内に配置して硬化させた。図8に示すように、この断熱材はスパイダー金型内で良好なゴム流動特性を示した。
実施例8:
アブレーション特性:
低マッハSPCモーター試験(この試験は実施例4において上記したように行った)において、実施例5に記載したEPDM組成物Gのアブレーション特性を求めた。チャーモーターの低速度、中速度、及び高速度セクションに関する、EPDM組成物Gから形成した断熱材のアブレーション性能を図10〜12に示す。
前駆体組成物の配合:
表5に示す成分を含む前駆体組成物を調製した。表5の配合物において、用いたEPDMはKELTAN(登録商標)2650又はNORDEL(登録商標)IP 4520であり、酸化亜鉛とシリカを充填剤として用い、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンポリマー又はジクミルペルオキシドを硬化剤として用い、トリメチロールプロパントリメタクリレート又はポリ(ブタジエン)樹脂を架橋助剤として用いた。表5におけるEPDM組成物Aは実施例1におけるものと同じである。
実施例10:
機械的、物理的、及び熱的特性:
実施例1及び9において記載したEPDM組成物H、I、及びAの機械的、物理的、及び熱的特性を求め、表6に示す。機械的、物理的、及び熱的特性は、通常の技術によって求めた。実施例9の前駆体組成物は、表6においてそれぞれ「EPDM組成物H」、「EPDM組成物I」、及び「EPDM組成物A」と示した。
本開示は種々の修正及び代わりの形態を受け入れることができるが、具体的な態様を例として図面に示し、本明細書において詳細に記載した。しかしながら、本発明は開示された特定の形態に限定するとは意図していないことを理解すべきである。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの法律的均等範囲内に含まれる全ての修正、等価物、及び代替物をカバーする。
実施例6:
機械的、物理的、及び熱的特性:
EPDM組成物E、F、及びGの小規模バッチを調製し、実施例5に記載した前駆体組成物の機械的、物理的、及び熱的特性を求め、表4に示す。機械的、物理的、及び熱的特性は、通常の技術によって求めた。実施例5の前駆体組成物は、表4においてそれぞれ「EPDM組成物E」、「EPDM組成物F」、及び「EPDM組成物G」と示す。当初の結果に基づいて、EPDM組成物Gをスケールアップして更なる試験を行って機械的、物理的、及び熱的特性を求め、実施例2において上記した2種類の従来のシリカ充填EPDM組成物(EPDM比較組成物C及びEPDM比較組成物D)と比較した。
Claims (15)
- 前駆体組成物であって、
エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM);
シリカと酸化亜鉛、又はシリカと水酸化マグネシウム、を含む充填剤;
重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリン;
固体塩素化パラフィン;
ステアリン酸;
5炭素石油系炭化水素;
架橋助剤;及び
ペルオキシド;
を硬化前に含む、上記前駆体組成物。 - EPDMが、エチレン、プロピレン、及びエチリデンノルボルネンのターポリマーを含む、請求項1に記載の前駆体組成物。
- EPDMが、約50.0重量%のエチレン含量と約5.0重量%のジエン含量、又は約53重量%のエチレン含量と約6.0重量%のジエン含量を含む、請求項1に記載の前駆体組成物。
- 酸化亜鉛がプロピオン酸被覆酸化亜鉛を含み、シリカがアモルファス沈降シリカを含む、請求項1に記載の前駆体組成物。
- 架橋助剤がトリメチロールプロパントリメタクリレート又はポリ(ブタジエン)樹脂の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の前駆体組成物。
- ペルオキシドが1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン又はジクミルペルオキシドの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の前駆体組成物。
- EPDMが前駆体組成物の約70部〜約150部を構成し、酸化亜鉛が前駆体組成物の約2.1部〜約4.5部を構成し、シリカが前駆体組成物の約21部〜約45部を構成し、水酸化マグネシウムが約1.0部〜約7.0部を構成し、重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリンが前駆体組成物の約0.35部〜約0.75部を構成し、固体塩素化パラフィンが前駆体組成物の約4.2部〜約9部を構成し、ステアリン酸が前駆体組成物の約0.35部〜約0.75部を構成し、5炭素石油系炭化水素が前駆体組成物の約4.2部〜約9部を構成し、架橋助剤が前駆体組成物の約1部〜約12部を構成し、ペルオキシドが前駆体組成物の約1部〜約12部を構成する、請求項1に記載の前駆体組成物。
- EPDMが前駆体組成物の約100部を構成し、酸化亜鉛が前駆体組成物の約3.0部を構成し、シリカが前駆体組成物の約30部を構成し、重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリンが前駆体組成物の約0.5部を構成し、固体塩素化パラフィンが前駆体組成物の約6部を構成し、ステアリン酸が前駆体組成物の約0.5部を構成し、5炭素石油系炭化水素が前駆体組成物の約6部を構成し、トリメチロールプロパントリメタクリレートが前駆体組成物の約8部を構成し、ペルオキシドが前駆体組成物の約8部を構成する、請求項1に記載の前駆体組成物。
- EPDMが前駆体組成物の約100部を構成し、シリカが前駆体組成物の約32部を構成し、水酸化マグネシウムが前駆体組成物の約4部を構成し、重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリンが前駆体組成物の約0.5部を構成し、固体塩素化パラフィンが前駆体組成物の約9部を構成し、ステアリン酸が前駆体組成物の約0.5部を構成し、5炭素石油系炭化水素が前駆体組成物の約5部を構成し、トリメチロールプロパントリメタクリレートが前駆体組成物の約8部を構成し、ペルオキシドが前駆体組成物の約7部を構成する、請求項1に記載の前駆体組成物。
- 前駆体組成物が繊維を含まない、請求項1に記載の前駆体組成物。
- カーボンナノチューブを更に含む、請求項1に記載の前駆体組成物。
- ロケットモーターであって、
ケース、ケースの少なくとも一部の上の断熱材、及びケース内の推進剤を含み、
断熱材が、
エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM);
シリカと酸化亜鉛、又はシリカと水酸化マグネシウム、を含む充填剤;
重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリン;
固体塩素化パラフィン;
ステアリン酸;
5炭素石油系炭化水素;
架橋助剤;及び
ペルオキシド;
の反応生成物を含む、上記ロケットモーター。 - ケース上の断熱材が、ケースの内表面上の断熱材、又はケースの外表面上の断熱材を含む、請求項12に記載のロケットモーター。
- ケース上の断熱材が、ケースの内表面上の断熱材、及びケースの外表面上の断熱材を含む、請求項12に記載のロケットモーター。
- ロケットモーターを断熱する方法であって、
断熱材の前駆体組成物をロケットモーターに塗工することと;
当該前駆体組成物を硬化させて断熱材を形成することと;
を含み、
前駆体組成物が、
エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM);
シリカと酸化亜鉛、又はシリカと水酸化マグネシウム、を含む充填剤;
重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリン;
固体塩素化パラフィン;
ステアリン酸;
5炭素石油系炭化水素;
架橋助剤;及び
ペルオキシド;
を含む、上記ロケットモーターを断熱する方法。
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