JP4384818B2 - 新規なｅｐｄｍロケットモーター絶縁物 - Google Patents
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Description
【０００１】
米国政府は本発明において、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）によって認められた契約ＮＡＳ ８−３８１００及びU.S.Department of the Navyによって認められた契約Ｎ０００３０−９７−Ｃ−０１００によって与えられる、支払済のライセンス、及び特許所有者が他の者に合理的な期間ライセンスするために必要な制限された環境における権利を有する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、固体プロペラントロケットモーターのための絶縁物を与えるための新規な組成物及び方法に関し、さらに詳細には、炭素繊維のような繊維質成分またはシリカのような粉末充填剤を有するかまたはＫｅｖｌａｒ強化繊維をも含み、かつそのようなロケットモーターにおける内部及び外部的絶縁用途に適したＥＰＤＭ組成物に関する。
【０００３】
２．背景及び関連技術の説明
固体プロペラントロケットモーターのための絶縁物を、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンモノマー）ターポリマーブレンドから主としてなり、そしてＥＰＤＭブレンドのジエンモノマー成分の１つとして１，４−ヘキサジエン（ＨＤ）を含むポリマー基材から調製することは一般に受け入れられた現行の産業プラクティスである。
【０００４】
このＥＰＤＭターポリマーは、それが第２ＥＰＤＭよりも高い濃度で存在するので第１ＥＰＤＭターポリマーと通常よばれるのであるが、その優れた消耗特性、優秀な物性及び加工性によって固体プロペラントロケットモーター絶縁物のための標準品として確立されている。
【０００５】
例えば、第１ターポリマーとしてＮＯＲＤＥＬ１０４０からなる例示の炭素繊維−充填ロケットモーター絶縁物は、ＳＴＷ４−２８６８熱絶縁物として産業界において既知であり、そして表１に示す組成を有する。
【０００６】
【表１】
【０００７】
代わりに、固体ロケットモーター絶縁物はまた、微細に分割されたシリカを充填剤として使用する組成物からなり、繊維質強化剤が存在することも無いこともある。
【０００８】
例示のシリカ充填ロケットモーター絶縁物は、その配合物中に第１ターポリマーとしてＮＯＲＤＥＬ１０４０及びＮＯＲＤＥＬ２５２２をも含み、そして得られた組成物はそれぞれ産業界において、０５３Ａ及びＤＬ１３７５熱絶縁物として既知である。それらは表２に示す以下の組成を有する。
【０００９】
【表２】
【００１０】
さらに、ＨＤモノマーを含むＥＰＤＭターポリマーは商品名ＮＯＲＤＥＬ ２７２２Ｅとして販売されている。第２ターポリマーとしてＮＯＲＤＥＬ ２７２２Ｅを含む例示のシリカ充填ロケットモーター絶縁物は産業界においてＤＬ１５５２Ａ熱絶縁物として既知であり、そして表３に示す以下の組成を有する。
【００１１】
【表３】
【００１２】
ＮＯＲＤＥＬ１０４０を含む例示のアラミド繊維充填ロケットモーター絶縁物はＲ１９６熱絶縁物として産業界において既知である、表４に示す以下の組成を有する。
【００１３】
【表４】
【００１４】
これらの標準的な固体ロケットモーター絶縁物の配合物のための有効な代替を開発しようとする多数の過去の努力は成功していない。
現在前述の主ＥＰＤＭターポリマーをロケットモーター絶縁物産業の要求に見合う適切な品質で製造する製造業者は、テキサス州ボーモントのDuPont Dow Elastomersであり、ＮＯＲＤＥＬ １０４０及びＮｏｒｄｅｌ ２５２２の商品名でＨＤモノマーを含むＥＰＤＭターポリマーを市販している。
【００１５】
しかし、ＳＴＷ４−２９６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６、並びにＮＯＲＤＥＬ１０４０及びＮＯＲＤＥＬ２５２２及びＮＯＲＤＥＬ２７２２Ｅを第１または第２ＥＰＤＭターポリマーとして含む他の熱絶縁物を製造する産業界の能力は、最近は、ＮＯＲＤＥＬ１０４０、２５２２及び２７２２Ｅ及び他のＥＰＤＭポリマー（１，４−ヘキサジエンから形成される）の製造をやめる意向の発表によって危うくなっている。従って、この産業界において、上述の標準的なＳＴＷ４−２９６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６熱絶縁物の有効な代替を発見するための、以前では満足されていない必要が存在する。適切な第１ＥＰＤＭターポリマーの代替の開発及び配合が、これらの中止されるＮＯＲＤＥＬ絶縁配合物のために特に重要である。
【００１６】
固体プロペラントロケットモーターのための受容できる、機能的に有効な絶縁物に対する要求は、絶縁物がさらされる極端な条件のためにかなり厳しいことが周知である。これらの条件は、非常な高温のみならず、ロケットモーター内部を横切りそれを出る熱粒子（及びガス）からの厳しい消耗効果をも含む。絶縁物がそのような条件に耐えない限り、破滅的な失敗が起こり得、また起こっている。
【００１７】
アスベスト充填絶縁物を記述した初期の米国特許第３３４７０４７号は、プロペラントの燃焼中に遭遇する火炎温度が通常極端に乱流な条件を伴うと記載している（特に、燃焼のガスの制限及びオリフィスを通るその最終的放出を必要とする推進源として使用するとき）。これらの特徴の全ては、排出路を画定する部材にかなりの応力及び歪みを加える。ロケット等の場合のプロペラントの燃焼は通常短期間のものであるが、遭遇する高温及び乱流は、鉄、鋼、チタン、マグネシウム、珪素、クロム、ベリリウム等から形成された最強で最も新型のアロイをも非常に容易に破壊することが発見されている。結果として、推進体構造物は破損し、爆発によって完全な破壊に通じ、または出口路のみが破壊された場合には、推進体は、その飛翔経路が少なくとも部分的に燃焼のガス状生成物が通る通路の輪郭に依存しているので、不安定な制御不可能な経路を進む。この記載は現在でも完全に適用可能である。
【００１８】
従って、代替の絶縁物は、ＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６のものに少なくとも匹敵する温度抵抗及び消耗特性並びにこれと少なくとも同等なレオロジー性及び物性（例えばムーニー粘度）を示すべきであり、またそのようなロケットモーター熱絶縁物の製造のために使用される配合技術を有意に変えるべきではない。さらに、産業によって要求される大量で増加しつつある固体プロペラントロケットモーター絶縁物が現在及び予見できる将来にわたって豊富に入手可能であるべきである。
【００１９】
さらに、いかなるＥＰＤＭ等のターポリマーも、炭素繊維、アラミド繊維、及びシリカ粉末のような種々の充填添加剤の湿潤性及びそれとの結合強度を含む多数の他の要求を満たすべきである。そのような添加剤が実質的に、それが生成したときに絶縁組成物全体に均質に分散していることも必要である。バンバリーミキサーのような標準的な混合装置が本発明の実施において使用できるが、多くのエラストマー組成物で、繊維質添加剤の実質的に均質な分布が達成されないか、または困難性を伴ってのみ達成できることが通常の経験である。例えば成分の混合中に、早期加硫並びに絶縁物の最終的な生成に不可欠である種々の添加剤の効率的な分布を妨害するかまたは完全に無効にする可能性がある他の問題が生じ得ることが観察できるというように困難性が説明されている。
【００２０】
さらに、一旦配合されると、エラストマー組成物はまた、ロケットモーターケーシングへの用途において使用されるまで、十分に柔軟（完全に硬化されることなく）なままであるように、受容できる保存寿命特性を有しなければならない。この要求は、一定のロットの絶縁物の製造が、使用前に何カ月もの間貯蔵されて待たなければならないかもしれないから重要である。典型的には、絶縁物は、未硬化の、またはせいぜい部分的に硬化された状態で、使用の用意ができるまで大きなロールで貯蔵され得る。多数の硬化剤が周知であり、そして慣用的に使用されているが、満足な保存寿命を許容するために全体のＥＰＤＭ配合物と適合性でなければならない。したがって、これは硬化剤活性のバランスをとることを必要とする。
【００２１】
さらに、配合された絶縁物は明らかな理由から実質的に無臭であるべきであり、そしてこのことは硬化剤成分の特別の調節を必要とし得る。
ロケットモーターケーシングの内部（またはもし望まれるのであれば外部）への適用及びその後の硬化の前に、受容できる絶縁物は、種々の隣接する表面への満足な結合特性をも示さなければならない。そのような表面は、ロケットモーターケーシングそれ自体の内面を含み、そして絶縁物はそれ自体とプロペラント粒との間、典型的には中間ライナー表面との適切な結合特性を示さなければならない。次に、固体プロペラントロケットモーター中のプロペラント粒は、他のエラストマー、種々の燃焼可能物質及びアルミニウム粒子のような追加の成分をも顕著に含む種々の物質を含む。
【００２２】
機能的に受容できる固体プロペラントロケットモーター絶縁物はこれらの要求に見合わなければならず、そして老化試験をも耐えなければならない。そのようなロケットモーターは実際の点火の何カ月（戦略兵器については特に数年から長年にわたり）も前に完成されることがある。例えば、戦略ミサイルはサイロまたは潜水艦発射チューブ内に何十年も貯蔵され得る。この期間にわたり、絶縁物は、他の界面へまたは他の界面からの成分の受容できない移動無く十分に機能的なままで継続しなければならず、脆弱さを防止するために適切にそのエラストマー特性を保持しなければならない。この要求は広い温度変動下でも満足される必要がある。発射の際にロケットモーターへ加えられる振動及び物理的応力は、地上発射または空中発射のいずれにせよ、極めて高く、そして早期硬化または徐々の過硬化または引き起こされるいかなるものに対して絶縁物内の脆弱化及び亀裂は有効に耐えられない。ロケットモーターケーシング内のプロペラント粒の燃焼の最後においてさえ、絶縁物は、発射される乗物全体の破滅的な失敗の可能性を避けるために実質的及び機能的に無傷なままでなければならない。
【００２３】
次に、このことは、絶縁組成物がプロペラントの燃焼中を通じて、過度の重量をモーターに加えることなく、ケーシングの保護のための消耗限界に見合わなければならないことを意味する。
【００２４】
絶縁配合物の問題への種々の解決法を提案する多数の過去の特許が許可されている。これらは、米国特許第３４２１９７０号（アスベストを含むエラストマー配合物を一般的に記述する）、３５６２３０４号（概してアスベスト繊維を含むエラストマー配合物を一般的に記述する）、３６３７５７６号（アスベスト繊維及びノルボルネン成分を含むＥＰＤＭ配合物を一般的に記述する）、４４９２７７９号（概してＫｅｖｌａｒ繊維を含むエラストマー配合物を一般的に記述する）、４５１４５４１号（Ｋｅｖｌａｒ繊維を含むDuPontの「マスターバッチ」配合物を一般的に記述するが絶縁物ではない）、４５５０１３０号（種々の充填剤への親和性を高めるための成形可能なカルボン酸変性ＥＰＤＭを一般的に記述する）、４８７８４３１号（Ｋｅｖｌａｒ繊維と共にＥＰＤＭ Ｎｏｒｄｅｌ１０４０を使用するエラストマー配合物を一般的に記述する）、５３６４９０５号（アラミド繊維のその場での重縮合形成のための技術を記述するが、ロケットモーター絶縁物に関するものではない）、５４９８６４９号（ロケットモーター絶縁物のための、Ｋｅｖｌａｒ繊維を含むポリアミド／無水マレイン酸変性ＥＰＤＭを記述する）、５８２１２８４号（アンモニウム塩と組み合わせたＮｏｒｄｅｌ ２５２２によって例示されるＥＰＤＭ含有のＫｅｖｌａｒ繊維充填絶縁物）、及び５８３０３８４号（冷却目的のための「ドライウオーター」シリカ添加剤を有するＥＰＤＭを一般的に記載する）を含む。これらの特許はいずれも、本発明によって対処される問題の解決に関しないかまたは有効に解決しない。事実、Nordel 1040及びNordel 2522への頻繁な言及は、これらの特別のエラストマーがロケットモーター絶縁物産業においてほとんど標準品であるという観察を確かめるものである。
【００２５】
従って、機能的に満足なエラストマー絶縁組成物についての探究は、並外れた、特性の複雑な組合せの発見及び実行を要求する。材料の選択の重要性は、失敗の危険の厳しさ及び大きさによってさらに示される。ほとんどの絶縁物は、スペースシャトルの発射のためのブースターとして使用されるとしても攻撃航空機の翼の下に戦略的に担われるとしても、破滅的な失敗が人の生命の損失を生じるという意味で、有人飛行の安全性を保証する必要がある。人工衛星の発射の失敗の金銭的損失は十分に公表されており、そして何億ドルにもなり得る。
【００２６】
失敗の周知の１つの可能性は、絶縁物中の空洞または亀裂の発生であり、これはロケットモーターケーシング自体の貫通につながる。結果としての熱ガスの分散はモーター一般の破壊につながるだけでなく、少なくともいくつかの不幸な結果を伴う、意図されるコースまたは飛翔経路を急に動かすことにつながる。そのような場合、乗り物そのものは自己破壊されるか、または意図的に破壊されるか、または人工衛星は無用な軌道へと打ち上げられる。
【００２７】
従って、固体プロペラントロケットモーター産業において最も困難な仕事の１つは、その受容性につながる多数の試験基準に適合かつ合格する、適切で受容できる絶縁組成物の開発である。
【００２８】
さらに、代替ＥＰＤＭのいずれも、陳腐化の問題及び将来の供給における中止の影響を受けやすくてはならない。
発明の概要
従って、本発明の目的は、ＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６絶縁物の受容できる代替についての産業における重要で長年の必要性に、１，４−ヘキサジエン系ＥＰＤＭの適切な第１または第２ターポリマー代替を顕著に含む、処方をかえたロケットモーター熱絶縁物、及び現存の配合法及びＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、ＤＬ１５５２Ａ、０５３Ａ、及びＲ１９６熱絶縁物の最終機能性に関する修正の程度を最小化するものを与えることによって取り組むことである。
【００２９】
本発明に従い、本発明のこれら及び他の目的は、第１及び第２ターポリマー基材として、ジエン成分としての少なくとも１種のアルキリデンノルボルネン、特にエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）から形成されるＥＰＤＭターポリマーを含むロケットモーター絶縁配合物の開発及び供給によって達成される。
【００３０】
本発明に従い使用し得る例示のＥＰＤＭターポリマーは、アルキリデンジエン、特にＥＮＢジエンを有するものを含み、成分はKELTEN4506、KELTEN1446A、KELTEN2308、NORDEL IP NDR-4520、及び、NORDEL IP NDR-4640を含み、これらのそれぞれはＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、Ｒ１９６及び０５３Ａ内へNORDEL 1040の代わりに、標準のＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、ＤＬ１５５２Ａ、０５３Ａ、及びＲ１９６熱絶縁配合方への有意な修正も、及び得られる多数の機能的に受容できる性質に関する有意な修正も必要とすることなく、置換され得る。他の例示のターポリマーは、ＥＮＢジエン成分から形成される高エチレン含量ＥＰＤＭターポリマー（NORDEL IP NDR-3722P及びBUNA EP T 2370)を含み、これらはDL1552A中にNORDEL IP NDR-2722Eの代わりに、DL1552A配合物への有意な修正を要求することなく置換され得る。NORDEL IP NDR-3725は現在まで使用されているが、供給者(DuPont)は、低い受容によってそれは今は異なる配合物、NORDEL IP NDR-3725pについての2.5%に対して約0.5%低いジエン含量を有するNORDEL IP NDR-3772を選ぶことを示している。
【００３１】
ほんの小さな割合、例えば約2〜約10重量％、好ましくは約2〜約7重量％のENBジエン成分がそのようなエラストマー中での組み込みに十分であることが今や発見された。組成物のオレフィン含量の残りがエチレン及びプロピレンから成り、エチレンが約40〜約80重量％、好ましくは約50〜約75重量％を形成し、残部がプロピレンである。微量の他のジエンもエラストマー内の分岐を誘導するために存在し得る。一般に、要求される唯一の有意な修正は、エチリデンノルボルネン(ENB)の(HDに対する)高い反応性を相殺するための、より反応性の小さい硬化剤の選択を含む。さらに、NORDEL IP NDR-3772及びBUNA EP T 2370は現在、陳腐化の問題に影響されやすいとは予見されていない。
【００３２】
本発明の他の目的、面及び利点は、明細書及び請求の範囲を読めば本技術における当業者に明らかであり、これらは添付の図面と組み合わせて読めば、本発明の原理を説明する。
【００３３】
図面の簡単な説明
添付の図面は本発明の原理を明らかにするために役立つ。図面において
図１は本発明の絶縁物が適用され得る種々の領域を示す、ロケットモーターの断面略図である。
【００３４】
図２はここで報告する消耗試験を実施するために適切なチャーモーターの略図である。
図３は、外側ケース、内部絶縁物層、プロペラント粒、及びイグナイター囲い構造物の絶縁物を例示する、固体プロペラントロケットモーターの断面図である。
【００３５】
図面の詳しい説明
図１に示すように、図１ａ−８ｂ中の部分は、発明の絶縁物がロケットアセンブリーの種々の部品に適用できる様式を示す。これらは、トンネルフロアシャープライ１０、ＬＳＣブラストシールド１２、補強材突出部孔プラグ１４、補強剤突出部絶縁物１６、外側ジョイントすきまシール１８、Ｔ−リング絶縁物２０、ａｆｔドーム内部絶縁物２２及び中心セグメントａｆｔ末端内部絶縁物（フラップの下）２４を含むがこれらに限定されない。
【００３６】
図２において、チャーモーター試験アセンブリーの略図が描かれており、ここでプロペラントがビーカー３０内に入れられ、そして低速絶縁物試験検体がスロート３４の上流の３２に位置し、中速度試験検体が３６のセクション内に位置し、そして高速絶縁物試験検体が領域３８内に位置する。一般に、そのようなチャー試験モーターアセンブリーは、通常の方法で位置３２、３６または３８のいずれにおいても外周の周りの複数の異なる絶縁配合物試験検体の位置を許容する。
【００３７】
図３は、典型的なロケットモーターの断面略図であり、ケース４０、ノズル４２、プロペラント粒４４、中心内径４６及び４８に示される内部絶縁物層を示す。イグナイター囲い構造物の絶縁物は５０に示される。
【００３８】
本発明の詳細な説明
本発明の一態様に従い、発明のロケットモーター絶縁配合物は、第１ポリマー基材としてＥＰＤＭターポリマーを含み、ＥＰＤＭのジエン成分は、アルキリデンノルボルネン及び特にエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）を含む。
【００３９】
選択されたＥＰＤＭターポリマーは、ＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ及びＲ１９６熱絶縁配合物内へ、それらの配合のために使用される現在の技術の有意な修正を要求することなく置換されるべきである（表１及び２）。絶縁配合物が容易に商業的に入手できる材料からなり得ることが本発明のさらに高度に望ましい特徴であるが、そのような組成物が最終絶縁材料のための組み合わされ及びブレンドされることを条件とする。
【００４０】
本発明における使用のためのＥＮＢジエン成分を有する適切なＥＰＤＭターポリマーは、上述のように、限定なく、KELTAN 4506、 KELTAN 1446A,KELTAN 2308を含み、これらのそれぞれはオランダのDSMから入手でき、NORDEL IP 4520及びNORDEL IP 4640は双方ともDuPont Dow Elastomerから継続して入手できる。
【００４１】
これらの材料は製造業者のデータ文献から次のそれぞれの含量を有する。
【００４２】
【数１】
【００４３】
残りの含量はプロピレンであり、痕跡量のある種のジエンが分子構造中に分岐を生じさせるために使用される。
他の好ましい態様において、第２のＥＰＤＭターポリマーは、NORDEL IP NDR-3722P及び／またはBUNA EP T 2370であり、これはそれらのジエンモノマーとしてＥＮＢを含み、そしてそれぞれDuPont Dow及びBayer Corporationから入手でき、そして比較的大容量で製造されている。
【００４４】
例示の配合物を表５に示す。
【００４５】
【表５】
【００４６】
第１ＥＰＤＭは好ましくは、硬化時間を減じるためにさらに反応性のポリマーを提供するために十分高いジエン含量を有する。好ましくは、第１ＥＰＤＭのアルキリデンジエン含量は約２〜１２重量％、さらに好ましくは約１０〜１２重量％の範囲である。さらに、第１ＥＰＤＭターポリマーは好ましくは約５６〜約６５重量％の中程度のエチレン含量を有する。
【００４７】
さらに好ましい態様において、第１及び第２ターポリマー成分、粘着付与剤、抗酸化剤、湿潤剤、硬化活性剤、充填剤、顔料、可塑剤、及びシリカは上の表３に示したものと同じであり、そして表３に規定する濃度で存在する。しかし、単純にドロップイン基準で配合組成に従うときは、不満足なスコーチ特性が発現したことが観察された（例えば、規格で許容される８分の最小時間に対して約５．９分のスコーチ時間）。同様に、Buna EP T 2370でNordel 2722Eを置換することは、６．６分の不満足なスコーチ時間及び１１９の高いムーニー粘度の似た結果に通じる。結果として、本発明に従い、より反応性の低い臭化フェノール樹脂硬化剤、例えばDL1552A中で使用されるものよりも低い反応性を有するもの（すなわち、約６重量％の臭素を含むSP 1056）が、観察されたＥＮＢの高い反応性を補償するために要求され、そして選択される。次にこのことは、受容できるスコーチ特性及び約１６０℃（約３２０°Ｆ）の硬化温度の使用につながるが、類似の硬化速度がDL 1552Aについて使用されることを条件とする。得られた物性も受容できるものであった。好ましくは、処方を変えた絶縁配合物の樹脂硬化剤はSP 1055(Schenectady Internationalによって製造)であり、これは約３重量％の臭素を含む。
【００４８】
これらの物質は特定のノルボルネン含量、並びにエチレン／プロピレン含量比及びムーニー粘度においてかなりの変動を有し得ることが観察される。それぞれは、ロケットモーター絶縁物の製造において使用するために選択されるのであれば、有効であることが発見された。
【００４９】
配合物中にさらに使用され得る接着促進の第２ポリマーは、エラストマー変性剤、特に極性ポリマーを含む。適切なそのような第２ポリマーのなかには、クロロスルホン化ポリエチレン、例えばDuPont DowからのHypalon 20及びポリクロロプレンがある。ポリクロロプレンポリマーはDuPont DowからNeoprene FB、Neoprene TW及びNeoprene GRTの商品名で入手できる。
【００５０】
発明の配合物のための例示の可塑剤はＥＰＤＭ系のTrilene 67A(Uniroyal)である。
粘着付与剤も所望によって使用できる。適切な粘着付与剤の例はAkrochem P-133である。
【００５１】
１種以上の抗酸化剤も本発明の絶縁配合物中に含められる。好ましい抗酸化剤は、重合１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン（Agerite Resin D)及び混合オクチル化ジフェニルアミン(Argerite Stalite S)を含み、それぞれR.T.Vanderbilt Co.から入手できる。
【００５２】
種々の粉末充填剤が他のエラストマーの組合せにおて周知であり、使用でき、HiSil 233を含む。
例示の炭素繊維はVMC炭素繊維である。
【００５３】
適切な硬化活性剤は、金属酸化物、例えば酸化亜鉛及び酸化マグネシウムを含む（例えばMorton Chemical Co.からのElastomag 170）。
硬化パッケージは好ましくは、少なくとも１種のホスフェート硬化促進剤を含む、これは例えば、Rhein Chemieから入手できるRhenocure AP-5、 Rhenocure AP-7、Rhenocure AP-3、Rhenocure ZADT/G及びRhenocure S/G、及びAkro Chem.から入手できるAccelerator VSを含む。ホスフェート硬化促進剤と組み合わせて使用し得る追加の硬化促進剤は、butyl zimate、Altax, Akroform Delta P.M., Sulfadを含む。Accelerator VSの使用はもともと、それが発する悪臭の問題によって受容できなかったが、現在では、約１．０ｐｈｒの酸化マグネシウムがそれに加えるとそれほどの臭い無しに調製できることが発見されている。
【００５４】
硫黄硬化剤は配合物にとって好ましい。適切な硫黄硬化剤はAkro Chem,からのAkrosperse IS-70である。元素硫黄も使用できる。
シリカ粉末を含む絶縁物のバッチは、次の２パスの混合手順を使用して密閉式ミキサー内で配合され得る。第１パスにおいて、ミキサー速度はほぼ４０ｒｐｍに設定でき、そして硬化剤以外及び促進剤以外の全ての成分が密閉式ミキサー内に加えられる。（シリカは第１パスにおいて添加される。）混合は約１４９℃（約３００°Ｆ）の温度において実施される。適切な混合時間は温度及び混合速度に依存し、そして過度の量の試験無しに当業者に確かめられる。
【００５５】
第２パスにおいて、ミキサー速度は約４０ｒｐｍに設定される。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が加えられ、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。第２混合工程はほぼ８２〜８８℃（１８０〜１９０°Ｆ）の温度で実施された。材料を実験室ミル上にシートとして出し、そしてレオロジー及び物性を評価する前に室温に放冷した。
【００５６】
本発明の絶縁物の付形及び硬化は本技術における既知の技術に従って実施し得る。
シリカ粉末充填剤を含む例示の新しい配合物を下の表６に示し、ここで濃度は重量で示す。
【００５７】
【表６】
【００５８】
【数２】
【００５９】
【数３】
【００６０】
さらに、シリカ充填剤を含む絶縁配合物の個々のバッチをNORDEL IP NDR-3725（実施例１、下記表８）、BUNA EP T 2370（実施例２）、及びNORDEL 2722E（比較実施例）を高エチレン含量を有する第２ＥＰＤＭターポリマーとして使用して調製した。しかし、これらの配合物において、実施例１及び２において使用したエチリデンノルボルネンモノマーの反応姓の増加があることが観察され（比較実施例Ａの１，４−ヘキサジエンモノマーと比較して）、従って、ＳＰ１０５５（３重量％の臭素）を実施例１及び２において使用し、ＳＰ１０５６（６％の臭素）を比較目的のために等しい量で、比較実施例Ａにおいて使用した（表８）。さらに、他の配合物RDL 5654もほぼ同じ方法で調製したが、NORDEL IP NDR-2722Pの代りにNORDEL IP NDR-3722Pを用い、そしてSP 1055をSP 1056の代わりに使用した。
【００６１】
【表７】
【００６２】
バッチをそれぞれ、４２６０立方cm正味チャンバー容量を有する実験室規模のReliable Rubber & Plastics Machinery Company Model R-260密閉式ミキサー内で配合した。３００ｇのバッチを２パスの混合手順によって調製した。
【００６３】
第１パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定し、そして第１及び第２ポリマー成分、粘着付与剤及び抗酸化剤を表３に示す濃度で混合室に加え、そして１分間素練りした。続いて、残りの成分を加え（表３と同じ濃度）、そしてミキサー速度を６０ｒｐｍに増した。合計ほぼ７分間の混合の後、バッチを密閉式ミキサーから取り出した。バッチを取り出すときの温度は１４９〜１６０℃（３００〜３２０°Ｆ）であった。マスターバッチを６”×１３”のFarrel Corporationの実験室用2ロールミル上にシートとして出し、そして室温まで放冷した。
【００６４】
第２パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定した。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が加えられ（表３に示したものと同じ濃度）、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。ほぼ４０秒の合計混合時間の後、最終の混合物をミキサーから取り出した。取り出し時の実際温度はほぼ９３℃（２００°Ｆ）であった。材料を実験室ミル上にシートとして出し、そしてレオロジー及び物性を評価する前に室温に放冷した。
【００６５】
これらのいくつかの配合物のレオロジー性を表８に示す。
【００６６】
【表８】
【００６７】
（表８中、(1)ムーニー粘度の測定温度212°Ｆは１００℃に相当する。(2)ムーニースコーチの測定温度250°Ｆは約１２１℃に相当する。(3)振動ディスクレオメーターの温度320°Ｆは１６０℃に相当する。(a)(b)(d)における１in-lbは約１．３６５Ｎ・ｍに相当する。）
これら配合物の物性を表９に示す。
【００６８】
【表９】
（表中、引張強度における単位で１ｐｓｉは約6895 Paに相当する。引裂強度についての単位で１ｐｌｉは約17.858 kg/mに相当する。）
【００６９】
これらの配合物についてえられた消耗速度の測定も行った。
【００７０】
【表１０】
【００７１】
表１０のための消耗試験は次のように実施した。この試験は、図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高マッハ）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１１．７秒及び6454000 Pa（９３６ｐｓｉ）であった。
【００７２】
本発明の実施例の硬化特性及び加工性は比較実施例Ａのものにほぼ合致していた。実施例１及び２の、９０％硬化時間（tc(90)）によって示される硬化速度は比較実施例Ａのものに等しかった。同様に、実施例１及び２に従って調製した材料の物性及び消耗性能は比較実施例のものに実質的に等しく、そして十分に規格要求内であった。従って、これらの結果は、新しい配合物が中止される古い標準品絶縁物の代替となる能力を有することを示す。
【００７３】
さらに、TP-H1148プロペラント及び6075000 Pa（８８１ｐｓｉ）の平均圧力における３０．８秒の点火時間を使用する低マッハ試験チャーモーター内で、DL1552AとRDL 5654間の比較を行った。以下の結果は、RDL 5654からDL1552Aの実用的な代替であることを示す。
【００７４】
【数４】
【００７５】
下の表１１において、新しいＥＰＤＭ絶縁配合物の例が記載されるが、これは炭素繊維を含んでいない。
絶縁物を含む炭素繊維のバッチは一般に、２パスの混合手順でミキサー内で配合され得る。第１パスにおいて、ミキサー速度をほぼ４０ｒｐｍに設定し、そして硬化剤、促進剤及び炭素繊維以外の全ての成分を密閉式ミキサーに加える。混合が進むにつれ、温度が約１４９℃（３００°Ｆ）まで、またはそれ以上まで上昇する。適切な混合時間は温度及び混合速度に依存し、そして過度の試験無しに当業者に容易に確かめられる。
【００７６】
第２パスにおいて、ミキサー速度を約４０ｒｐｍに設定できるが、この速度はミキサーのサイズに依存する。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が加えられ、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。第２混合工程は、ほぼ８２〜８８℃（１８０〜１９０°Ｆ）に上昇した温度で実施され得るが、促進剤が過度に活性化する場合はこの温度未満である。材料を実験室ミル上にシートとして出し、放冷した。次に材料を、ヘキサン、ヘプタン及び／またはシクロヘキサンのような炭化水素のような適切な溶媒内に溶解する。次に炭素繊維を、例えばシグマのブレードミキサーで混合した。材料を次にシート状に出し、そして周囲雰囲気またはオーブン内で溶媒を蒸発させた。この全工程中に、こわれやすい炭素繊維が自己破壊されそして粉砕されて短くなり、そして結果として有効性が低くならないように注意しなければならない。
【００７７】
本発明の絶縁物の付形及び硬化は本技術に既知の技術に従って実施され得る。次の表１１は、炭素繊維を含む新規なＥＰＤＭ配合物の多くの例を示す。
【００７８】
【表１１】
【００７９】
【数５】
【００８０】
シリカ充填絶縁物の性質
表１２は、表６に示したシリカ粉末熱絶縁配合物について測定したレオロジー性を報告する。
【００８１】
【表１２】
【００８２】
（表１２中、１in-lbは約１．３６５Ｎ・ｍに相当する。）
表１３は表６に示したシリカ粉末熱絶縁配合物について測定した種々の物性を報告する。
【００８３】
【表１３】
【００８４】
注：Ａ＝引張強度、平行(psi：１ｐｓｉは6895 Paに相当する)(ASTM D 412)Ｂ＝伸び、平行(%)(ASTM D 412)Ｃ＝引張強度、垂直(ASTM D 412)Ｄ＝伸び、垂直(ASTM D 412)Ｅ＝引裂強度(ASTM D 412)Ｆ＝ショアＡ硬度(ASTM D 2240)Ｇ＝比重(ASTM D 792)
炭素繊維含有絶縁配合物の性質
次に、表１４は表１１に示した炭素繊維含有絶縁配合物について指示された試験に従って測定したレオロジー性を列挙する。
【００８５】
【表１４】
【００８６】
（表１４中、１in-lbは約１．３６５Ｎ・ｍに相当する。）
表１５は、表１１に示した炭素繊維含有絶縁配合物について指示された試験に従って測定した物性を報告する。
【００８７】
【表１５】
【００８８】
注：
Ａ＝引張強度、平行(psi)(ASTM D 412)
Ｂ＝伸び、平行(%)(ASTM D 412)
Ｃ＝引張強度、垂直(ASTM D 412)
Ｄ＝伸び、垂直(ASTM D 412)
Ｅ＝ショアＡ硬度(ASTM D 2240)
Ｆ＝比重(ASTM D 792)
表１６は、表６、１２及び１３のシリカ粉末含有配合物を使用した消耗試験の結果を示す。
【００８９】
【表１６】
【００９０】
消耗試験は次のように実施した。試験を図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高マッハ）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１２．１秒及び5930000 Pa（８６０ｐｓｉ）であった。
【００９１】
次の表１７は、表１１、１４及び１５の炭素繊維充填配合物についての消耗試験を示す。
【００９２】
【表１７】
【００９３】
消耗試験は次のように実施した。試験を図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１２．１秒及び5930000 Pa（８６０ｐｓｉ）であった。
【００９４】
これらの表において測定した特性から、特性の特定の組合せが適切な絶縁物について要求されることがわかる。通常使用される固体添加剤シリカ粉末及び炭素繊維の両方について配合物が有用であることが、本発明の考慮に重要である。
【００９５】
上記表に示した結果を参照して、表１３（シリカ充填ＥＰＤＭ）において、引張強度（平行及び垂直、値Ａ及びＣ）の最小限受容できる値は少なくとも１６０であるべきであり、そして好ましくはほぼ等しい（約±１０％内）ということがが考慮される。伸び（平行及び垂直、表１３）は約５５０〜８５０の範囲にあるべきである。引裂強度については、約１７０の値が最小限の特性としてみられる。同様に、シリカ粉末充填絶縁物についてのＯＤＲ測定最大トルクＭＨ（表１２）は少なくとも約９．６Ｎ．ｍ（約８５in-lb）及び最大約約１３．６Ｎ．ｍ（約１２０in-lb）であるべきであり、好ましくは最大約１３．０Ｎ・ｍ（約１１５in-lb）が現在適切であると考えられる。ＯＤＲトルクＭＬは、約５in-lb、好ましくは約１０の有用な下限を有する。スコーチ試験Ts結果（表１２及び１４）は少なくとも１．５であるべきである。シリカ充填絶縁物について、引裂強度（表１３）は少なくとも約１７０であるべきである。炭素繊維含有絶縁物について、伸びは少なくとも約２％、好ましくは少なくとも約２．５％の最小（特に表１５内の測定値Ｂについて）を示すべきである。また、炭素繊維絶縁物について（表１４）、ムーニー粘度ＭＬは約９０ムーニー単位未満であるべきである。
【００９６】
上記表に示した個々の絶縁物の組合せた特性を考慮すると、シリカ充填絶縁物５２７３Ａは現在好ましくなく、炭素繊維含有絶縁物５４０８、５４０９、５４３４及び５４４５も好ましくない。
【００９７】
さらに、配合物はアラミド繊維を充填材料として使用しても製造された。Kevlar繊維と共に使用しそしてジエン成分としてＥＮＢを含む例示のＥＰＤＭポリマーはNORDEL IP NDR-4640（DuPont Dow Elastomersから入手できる）であり、R196配合物へ有意な修正を必要とすることなくR196中へNORDEL 1040の代わりに使用し得る。一般に、アラミド繊維の使用で要求される１つの有意な修正は、アルキリデンノルボルネンの増加した反応性（ＨＤに対して）を相殺するための、硬化剤、例えばペルオキシドの量の減少を含む。さらに、NORDEL IP NDR-4640は現在、陳腐化の問題にの影響を受けやすいとは予見されていない。
【００９８】
従って、アラミド繊維を利用する本発明の他の態様に従い、実質的に上述の第１ＥＰＤＭの代わりにかつそれ無しに、本発明のロケットモーター絶縁配合物は、ポリマー基材としてＥＰＤＭ／ポリイソプレンブレンドを含み、ここでＥＰＤＭのジエン成分はエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）のような少なくとも１種のアルキリデンノルボルネンに基づく。そのようなＥＰＤＭのアルキリデンノルボルネン含量は約２〜１０重量％であり得る。この選択されたＥＰＤＭターポリマーはR196熱絶縁配合物（表４）中に、配合の有意な修正を必要とすることなく、置換可能であるべきである。好ましい態様に従い、ＥＰＤＭターポリマーはNORDEL IP NDR-4640（ジエンモノマーとしてＥＮＢを含む）はDuPont Dow Elastomersから入手でき、そして比較的大容量で製造される。
【００９９】
例示のアラミド繊維配合物を表１８に示す。
【０１００】
【表１８】
【０１０１】
さらに好ましい態様において、ポリイソプレン、抗酸化剤、難燃剤、及びアラミド、例えばKEVLAR繊維は上の表４に示したものと同じであり、そして表４に規定した濃度で存在する。金属酸化物は充填剤として役立つように微細粉末形態で存在し得る。Varox DBPH-50も適切なペルオキシ硬化剤であるが、１，４−ヘキサジエンのエチリデンノルボルネンでの置換はエチリデンノルボルネンの増加した反応性を相殺するために硬化剤濃度の減少を必要とする。約１〜約２．５ｐｈｒ、さらに好ましくは約１．５ｐｈｒのペルオキシド濃度を有する、処方を変えた熱絶縁配合物を与えることによって、R196の性質に類似の硬化の効果が達成される。
【０１０２】
一般に、該ＥＰＤＭ／ポリイソプレンの組合せが、６０〜９０重量％のノルボルネンＥＰＤＭ及び約４０〜１０重量％のポリイソプレンで使用され得、適切な添加剤が機能的に望まれる量で存在する。
【０１０３】
機能的に必要かまたは望まれるので添加し得る適切な添加剤は、種々の組合せで次のものの１種またはそれ以上を含む。充填剤、抗分解剤、硬化剤、可塑剤、加工助剤、及び顔料、結合剤、繊維、及び難燃剤。使用し得る２つの等級の硬化系は、有機促進剤と組み合わせた硫黄系硬化剤及びペルオキシド硬化剤である。
【０１０４】
そのような本発明のアラミド絶縁物の付形及び硬化は本技術において既知の技術に従って実施し得る。
アラミド繊維絶縁物の例
絶縁配合物の個々のバッチを、NORDEL IP NDR-4640（表２０の実施例）及びNORDEL IP NDR-1040（比較実施例Ｂ）を使用して調製した。
【０１０５】
【表１９】
【０１０６】
バッチは各々、４２６０立方cm正味チャンバー容量を有する実験室規模のReliable Rubber & Plastics Machinery Company Model R-260密閉式ミキサー内で配合した。３００ｇのバッチを２パスの混合手順によって調製した。
【０１０７】
第１パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定し、そして表３に示した相当するＥＰＤＭ成分８０重量部、２０重量部のNATSYN 2200ポリイソプレン、１．０重量部のWingstay Sを混合室に加え、そして１分間素練りした。続いて、４０重量部のDechlorane Plus 515、２０重量部のSb2O3、及び２０重量部の約０．６４ｃｍ（１／４インチ）KEVLARアラミド繊維を加え、そしてミキサー速度を６０ｒｐｍに増した。合計ほぼ７分間の混合の後、バッチを密閉式ミキサーから取り出した。バッチを取り出すときの温度は１４９〜１６０℃（３００〜３２０°Ｆ）であった。マスターバッチを６”×１３”のFarrel Corporationの実験室用2ロールミル上にシートとして出し、そして室温まで放冷した。
【０１０８】
実施例及び比較実施例Ｂについて、繊維を２ロールミル中に分散し、繊維の凝集を減じた。分散は、実験室２ロールミルのニップ（２本のロールの間の間隙）を約０．０７６ｃｍ（０．０３０インチ）に狭め、そしてゴムを最低６回ニップに通すことによって達成した。この分散行程は、第１パスの後で第２パスの前に実施された。ゴムを次に、第２パス前に放冷した。
験室用2ロールミル上にシートとして出し、そして室温まで放冷した。
【０１０９】
第２パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定した。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が１．５ｐｈｒのペルオキシドレベルで加えられ、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。ほぼ４０秒の合計混合時間の後、最終の混合物をミキサーから取り出した。取り出し時の実際温度はほぼ９３℃（２００°Ｆ）であった。材料を実験室ミル上にシートとして出し、そしてレオロジー及び物性を評価する前に室温に放冷した。
【０１１０】
これらの実施例のレオロジー性の測定値を表２０に示す。
【０１１１】
【表２０】
【０１１２】
（表２０中、１ｐｓｉは約6895 Paに相当する。）
表２１は、これらのアラミド繊維の実施例の物性を報告する。
【０１１３】
【表２１】
【０１１４】
（表２１中、１lbs/in 3 は27.68ｇ／ｃｍ ３ に相当する。１ｐｓｉは約6895 Paに相当する。）
表２２はこれらのアラミド繊維の実施例についての消耗速度を測定する試験からの結果を報告する。
【０１１５】
【表２２】
【０１１６】
消耗試験は以下のように行った。この試験は、図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。2つの試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１２．０秒及び5806000 Pa（８４２ｐｓｉ）であった。
【０１１７】
実施例のムーニースコーチ時間は、１６０℃（３２０°Ｆ）の硬化温度において、比較実施例（R196）のものよりもいくぶん長いが、９０％硬化時間tc(90)によって示されるように、2つの材料の硬化速度は等しかった。同様に、実施例及び比較実施例Ｂに従って調製した材料の物性は実質的に等しく、そして十分に規格内であった。さらに、本発明の実施例に従って調製された材料の消耗性能は比較実施例Ｂ（Ｒ１９６）の消耗性能と同等かまたは良好であった。
【０１１８】
本発明に通ずる試験の過程において、多くの他の候補のエラストマー配合物が、新しい受容できる絶縁物への路があまり困難ではないという希望のもとで試みられた。事実そのような他の配合物は不首尾であると証明され、そしてこれは以下の例示の不首尾の実施例によって示される。
【０１１９】
【数６】
【０１２０】
混合指図、第１パス：
Nordel及び酸化亜鉛を加える
Hisil及び抗酸化剤を加える
Neoprene FBを加える
１３８℃（280°Ｆ）にて取り出す。
【０１２１】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１２２】
【数７】
【０１２３】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤５及び６を加え、シリカ、酸化亜鉛を加える
Akrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１２４】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１２５】
【数８】
【０１２６】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤５及び６を加え、シリカ、酸化亜鉛を加える
Akrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１２７】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１２８】
【数９】
【０１２９】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤５及び６を加える、シリカ、酸化亜鉛を加える
Akrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１３０】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１３１】
【数１０】
【０１３２】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤４及び６を加える、シリカ、酸化亜鉛を加える
Trilene及びAkrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１３３】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１３４】
以下に示すように、種々の理由から、上述の試験絶縁物はロケットモーター絶縁物のための適切でない配合物であることが証明された。
【０１３５】
【表２３】
【０１３６】
これらの不首尾な配合物が示すように、そしてこれまで現在の標準的な絶縁物のための必須成分と考えられていたものの入手可能性の中止に直面して、必要な性能基準を与える、適切で受容できる固体プロペラントロケットモーター絶縁物の開発は簡単な仕事ではない。
【０１３７】
本発明の好ましい態様の以上の詳細な説明は、例示及び説明の目的のために与えられてきた。開示された当の態様が全てであるとかそれに本発明を限定する意図ではない。本発明の範囲内の多くの修正及び変更が本技術の当業者に明らかである。例示された態様は、本発明の原理及びその実際上の応用を最良に説明して、それによって本技術の当業者が種々の態様について理解し、考えられる特別の用途に適した種々の修正を有するために選択・記述された。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる種々の修正及び均等なものをカバーすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は本発明の原理を明らかにするために役立つ。図面において
【図１】 図１は本発明の絶縁物が適用され得る種々の領域を示す、ロケットモーターの断面略図である。
【図２】 図２はここで報告する消耗試験を実施するために適切なチャーモーターの略図である。
【図３】 図３は、外側ケース、内部絶縁物層、プロペラント粒、及びイグナイター囲い構造物の絶縁物を例示する、固体プロペラントロケットモーターの断面図である。
米国政府は本発明において、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）によって認められた契約ＮＡＳ ８−３８１００及びU.S.Department of the Navyによって認められた契約Ｎ０００３０−９７−Ｃ−０１００によって与えられる、支払済のライセンス、及び特許所有者が他の者に合理的な期間ライセンスするために必要な制限された環境における権利を有する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、固体プロペラントロケットモーターのための絶縁物を与えるための新規な組成物及び方法に関し、さらに詳細には、炭素繊維のような繊維質成分またはシリカのような粉末充填剤を有するかまたはＫｅｖｌａｒ強化繊維をも含み、かつそのようなロケットモーターにおける内部及び外部的絶縁用途に適したＥＰＤＭ組成物に関する。
【０００３】
２．背景及び関連技術の説明
固体プロペラントロケットモーターのための絶縁物を、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンモノマー）ターポリマーブレンドから主としてなり、そしてＥＰＤＭブレンドのジエンモノマー成分の１つとして１，４−ヘキサジエン（ＨＤ）を含むポリマー基材から調製することは一般に受け入れられた現行の産業プラクティスである。
【０００４】
このＥＰＤＭターポリマーは、それが第２ＥＰＤＭよりも高い濃度で存在するので第１ＥＰＤＭターポリマーと通常よばれるのであるが、その優れた消耗特性、優秀な物性及び加工性によって固体プロペラントロケットモーター絶縁物のための標準品として確立されている。
【０００５】
例えば、第１ターポリマーとしてＮＯＲＤＥＬ１０４０からなる例示の炭素繊維−充填ロケットモーター絶縁物は、ＳＴＷ４−２８６８熱絶縁物として産業界において既知であり、そして表１に示す組成を有する。
【０００６】
【表１】
代わりに、固体ロケットモーター絶縁物はまた、微細に分割されたシリカを充填剤として使用する組成物からなり、繊維質強化剤が存在することも無いこともある。
【０００８】
例示のシリカ充填ロケットモーター絶縁物は、その配合物中に第１ターポリマーとしてＮＯＲＤＥＬ１０４０及びＮＯＲＤＥＬ２５２２をも含み、そして得られた組成物はそれぞれ産業界において、０５３Ａ及びＤＬ１３７５熱絶縁物として既知である。それらは表２に示す以下の組成を有する。
【０００９】
【表２】
さらに、ＨＤモノマーを含むＥＰＤＭターポリマーは商品名ＮＯＲＤＥＬ ２７２２Ｅとして販売されている。第２ターポリマーとしてＮＯＲＤＥＬ ２７２２Ｅを含む例示のシリカ充填ロケットモーター絶縁物は産業界においてＤＬ１５５２Ａ熱絶縁物として既知であり、そして表３に示す以下の組成を有する。
【００１１】
【表３】
ＮＯＲＤＥＬ１０４０を含む例示のアラミド繊維充填ロケットモーター絶縁物はＲ１９６熱絶縁物として産業界において既知である、表４に示す以下の組成を有する。
【００１３】
【表４】
これらの標準的な固体ロケットモーター絶縁物の配合物のための有効な代替を開発しようとする多数の過去の努力は成功していない。
現在前述の主ＥＰＤＭターポリマーをロケットモーター絶縁物産業の要求に見合う適切な品質で製造する製造業者は、テキサス州ボーモントのDuPont Dow Elastomersであり、ＮＯＲＤＥＬ １０４０及びＮｏｒｄｅｌ ２５２２の商品名でＨＤモノマーを含むＥＰＤＭターポリマーを市販している。
【００１５】
しかし、ＳＴＷ４−２９６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６、並びにＮＯＲＤＥＬ１０４０及びＮＯＲＤＥＬ２５２２及びＮＯＲＤＥＬ２７２２Ｅを第１または第２ＥＰＤＭターポリマーとして含む他の熱絶縁物を製造する産業界の能力は、最近は、ＮＯＲＤＥＬ１０４０、２５２２及び２７２２Ｅ及び他のＥＰＤＭポリマー（１，４−ヘキサジエンから形成される）の製造をやめる意向の発表によって危うくなっている。従って、この産業界において、上述の標準的なＳＴＷ４−２９６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６熱絶縁物の有効な代替を発見するための、以前では満足されていない必要が存在する。適切な第１ＥＰＤＭターポリマーの代替の開発及び配合が、これらの中止されるＮＯＲＤＥＬ絶縁配合物のために特に重要である。
【００１６】
固体プロペラントロケットモーターのための受容できる、機能的に有効な絶縁物に対する要求は、絶縁物がさらされる極端な条件のためにかなり厳しいことが周知である。これらの条件は、非常な高温のみならず、ロケットモーター内部を横切りそれを出る熱粒子（及びガス）からの厳しい消耗効果をも含む。絶縁物がそのような条件に耐えない限り、破滅的な失敗が起こり得、また起こっている。
【００１７】
アスベスト充填絶縁物を記述した初期の米国特許第３３４７０４７号は、プロペラントの燃焼中に遭遇する火炎温度が通常極端に乱流な条件を伴うと記載している（特に、燃焼のガスの制限及びオリフィスを通るその最終的放出を必要とする推進源として使用するとき）。これらの特徴の全ては、排出路を画定する部材にかなりの応力及び歪みを加える。ロケット等の場合のプロペラントの燃焼は通常短期間のものであるが、遭遇する高温及び乱流は、鉄、鋼、チタン、マグネシウム、珪素、クロム、ベリリウム等から形成された最強で最も新型のアロイをも非常に容易に破壊することが発見されている。結果として、推進体構造物は破損し、爆発によって完全な破壊に通じ、または出口路のみが破壊された場合には、推進体は、その飛翔経路が少なくとも部分的に燃焼のガス状生成物が通る通路の輪郭に依存しているので、不安定な制御不可能な経路を進む。この記載は現在でも完全に適用可能である。
【００１８】
従って、代替の絶縁物は、ＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６のものに少なくとも匹敵する温度抵抗及び消耗特性並びにこれと少なくとも同等なレオロジー性及び物性（例えばムーニー粘度）を示すべきであり、またそのようなロケットモーター熱絶縁物の製造のために使用される配合技術を有意に変えるべきではない。さらに、産業によって要求される大量で増加しつつある固体プロペラントロケットモーター絶縁物が現在及び予見できる将来にわたって豊富に入手可能であるべきである。
【００１９】
さらに、いかなるＥＰＤＭ等のターポリマーも、炭素繊維、アラミド繊維、及びシリカ粉末のような種々の充填添加剤の湿潤性及びそれとの結合強度を含む多数の他の要求を満たすべきである。そのような添加剤が実質的に、それが生成したときに絶縁組成物全体に均質に分散していることも必要である。バンバリーミキサーのような標準的な混合装置が本発明の実施において使用できるが、多くのエラストマー組成物で、繊維質添加剤の実質的に均質な分布が達成されないか、または困難性を伴ってのみ達成できることが通常の経験である。例えば成分の混合中に、早期加硫並びに絶縁物の最終的な生成に不可欠である種々の添加剤の効率的な分布を妨害するかまたは完全に無効にする可能性がある他の問題が生じ得ることが観察できるというように困難性が説明されている。
【００２０】
さらに、一旦配合されると、エラストマー組成物はまた、ロケットモーターケーシングへの用途において使用されるまで、十分に柔軟（完全に硬化されることなく）なままであるように、受容できる保存寿命特性を有しなければならない。この要求は、一定のロットの絶縁物の製造が、使用前に何カ月もの間貯蔵されて待たなければならないかもしれないから重要である。典型的には、絶縁物は、未硬化の、またはせいぜい部分的に硬化された状態で、使用の用意ができるまで大きなロールで貯蔵され得る。多数の硬化剤が周知であり、そして慣用的に使用されているが、満足な保存寿命を許容するために全体のＥＰＤＭ配合物と適合性でなければならない。したがって、これは硬化剤活性のバランスをとることを必要とする。
【００２１】
さらに、配合された絶縁物は明らかな理由から実質的に無臭であるべきであり、そしてこのことは硬化剤成分の特別の調節を必要とし得る。
ロケットモーターケーシングの内部（またはもし望まれるのであれば外部）への適用及びその後の硬化の前に、受容できる絶縁物は、種々の隣接する表面への満足な結合特性をも示さなければならない。そのような表面は、ロケットモーターケーシングそれ自体の内面を含み、そして絶縁物はそれ自体とプロペラント粒との間、典型的には中間ライナー表面との適切な結合特性を示さなければならない。次に、固体プロペラントロケットモーター中のプロペラント粒は、他のエラストマー、種々の燃焼可能物質及びアルミニウム粒子のような追加の成分をも顕著に含む種々の物質を含む。
【００２２】
機能的に受容できる固体プロペラントロケットモーター絶縁物はこれらの要求に見合わなければならず、そして老化試験をも耐えなければならない。そのようなロケットモーターは実際の点火の何カ月（戦略兵器については特に数年から長年にわたり）も前に完成されることがある。例えば、戦略ミサイルはサイロまたは潜水艦発射チューブ内に何十年も貯蔵され得る。この期間にわたり、絶縁物は、他の界面へまたは他の界面からの成分の受容できない移動無く十分に機能的なままで継続しなければならず、脆弱さを防止するために適切にそのエラストマー特性を保持しなければならない。この要求は広い温度変動下でも満足される必要がある。発射の際にロケットモーターへ加えられる振動及び物理的応力は、地上発射または空中発射のいずれにせよ、極めて高く、そして早期硬化または徐々の過硬化または引き起こされるいかなるものに対して絶縁物内の脆弱化及び亀裂は有効に耐えられない。ロケットモーターケーシング内のプロペラント粒の燃焼の最後においてさえ、絶縁物は、発射される乗物全体の破滅的な失敗の可能性を避けるために実質的及び機能的に無傷なままでなければならない。
【００２３】
次に、このことは、絶縁組成物がプロペラントの燃焼中を通じて、過度の重量をモーターに加えることなく、ケーシングの保護のための消耗限界に見合わなければならないことを意味する。
【００２４】
絶縁配合物の問題への種々の解決法を提案する多数の過去の特許が許可されている。これらは、米国特許第３４２１９７０号（アスベストを含むエラストマー配合物を一般的に記述する）、３５６２３０４号（概してアスベスト繊維を含むエラストマー配合物を一般的に記述する）、３６３７５７６号（アスベスト繊維及びノルボルネン成分を含むＥＰＤＭ配合物を一般的に記述する）、４４９２７７９号（概してＫｅｖｌａｒ繊維を含むエラストマー配合物を一般的に記述する）、４５１４５４１号（Ｋｅｖｌａｒ繊維を含むDuPontの「マスターバッチ」配合物を一般的に記述するが絶縁物ではない）、４５５０１３０号（種々の充填剤への親和性を高めるための成形可能なカルボン酸変性ＥＰＤＭを一般的に記述する）、４８７８４３１号（Ｋｅｖｌａｒ繊維と共にＥＰＤＭ Ｎｏｒｄｅｌ１０４０を使用するエラストマー配合物を一般的に記述する）、５３６４９０５号（アラミド繊維のその場での重縮合形成のための技術を記述するが、ロケットモーター絶縁物に関するものではない）、５４９８６４９号（ロケットモーター絶縁物のための、Ｋｅｖｌａｒ繊維を含むポリアミド／無水マレイン酸変性ＥＰＤＭを記述する）、５８２１２８４号（アンモニウム塩と組み合わせたＮｏｒｄｅｌ ２５２２によって例示されるＥＰＤＭ含有のＫｅｖｌａｒ繊維充填絶縁物）、及び５８３０３８４号（冷却目的のための「ドライウオーター」シリカ添加剤を有するＥＰＤＭを一般的に記載する）を含む。これらの特許はいずれも、本発明によって対処される問題の解決に関しないかまたは有効に解決しない。事実、Nordel 1040及びNordel 2522への頻繁な言及は、これらの特別のエラストマーがロケットモーター絶縁物産業においてほとんど標準品であるという観察を確かめるものである。
【００２５】
従って、機能的に満足なエラストマー絶縁組成物についての探究は、並外れた、特性の複雑な組合せの発見及び実行を要求する。材料の選択の重要性は、失敗の危険の厳しさ及び大きさによってさらに示される。ほとんどの絶縁物は、スペースシャトルの発射のためのブースターとして使用されるとしても攻撃航空機の翼の下に戦略的に担われるとしても、破滅的な失敗が人の生命の損失を生じるという意味で、有人飛行の安全性を保証する必要がある。人工衛星の発射の失敗の金銭的損失は十分に公表されており、そして何億ドルにもなり得る。
【００２６】
失敗の周知の１つの可能性は、絶縁物中の空洞または亀裂の発生であり、これはロケットモーターケーシング自体の貫通につながる。結果としての熱ガスの分散はモーター一般の破壊につながるだけでなく、少なくともいくつかの不幸な結果を伴う、意図されるコースまたは飛翔経路を急に動かすことにつながる。そのような場合、乗り物そのものは自己破壊されるか、または意図的に破壊されるか、または人工衛星は無用な軌道へと打ち上げられる。
【００２７】
従って、固体プロペラントロケットモーター産業において最も困難な仕事の１つは、その受容性につながる多数の試験基準に適合かつ合格する、適切で受容できる絶縁組成物の開発である。
【００２８】
さらに、代替ＥＰＤＭのいずれも、陳腐化の問題及び将来の供給における中止の影響を受けやすくてはならない。
発明の概要
従って、本発明の目的は、ＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ、Ｒ１９６絶縁物の受容できる代替についての産業における重要で長年の必要性に、１，４−ヘキサジエン系ＥＰＤＭの適切な第１または第２ターポリマー代替を顕著に含む、処方をかえたロケットモーター熱絶縁物、及び現存の配合法及びＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、ＤＬ１５５２Ａ、０５３Ａ、及びＲ１９６熱絶縁物の最終機能性に関する修正の程度を最小化するものを与えることによって取り組むことである。
【００２９】
本発明に従い、本発明のこれら及び他の目的は、第１及び第２ターポリマー基材として、ジエン成分としての少なくとも１種のアルキリデンノルボルネン、特にエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）から形成されるＥＰＤＭターポリマーを含むロケットモーター絶縁配合物の開発及び供給によって達成される。
【００３０】
本発明に従い使用し得る例示のＥＰＤＭターポリマーは、アルキリデンジエン、特にＥＮＢジエンを有するものを含み、成分はKELTEN4506、KELTEN1446A、KELTEN2308、NORDEL IP NDR-4520、及び、NORDEL IP NDR-4640を含み、これらのそれぞれはＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、Ｒ１９６及び０５３Ａ内へNORDEL 1040の代わりに、標準のＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、ＤＬ１５５２Ａ、０５３Ａ、及びＲ１９６熱絶縁配合方への有意な修正も、及び得られる多数の機能的に受容できる性質に関する有意な修正も必要とすることなく、置換され得る。他の例示のターポリマーは、ＥＮＢジエン成分から形成される高エチレン含量ＥＰＤＭターポリマー（NORDEL IP NDR-3722P及びBUNA EP T 2370)を含み、これらはDL1552A中にNORDEL IP NDR-2722Eの代わりに、DL1552A配合物への有意な修正を要求することなく置換され得る。NORDEL IP NDR-3725は現在まで使用されているが、供給者(DuPont)は、低い受容によってそれは今は異なる配合物、NORDEL IP NDR-3725pについての2.5%に対して約0.5%低いジエン含量を有するNORDEL IP NDR-3772を選ぶことを示している。
【００３１】
ほんの小さな割合、例えば約2〜約10重量％、好ましくは約2〜約7重量％のENBジエン成分がそのようなエラストマー中での組み込みに十分であることが今や発見された。組成物のオレフィン含量の残りがエチレン及びプロピレンから成り、エチレンが約40〜約80重量％、好ましくは約50〜約75重量％を形成し、残部がプロピレンである。微量の他のジエンもエラストマー内の分岐を誘導するために存在し得る。一般に、要求される唯一の有意な修正は、エチリデンノルボルネン(ENB)の(HDに対する)高い反応性を相殺するための、より反応性の小さい硬化剤の選択を含む。さらに、NORDEL IP NDR-3772及びBUNA EP T 2370は現在、陳腐化の問題に影響されやすいとは予見されていない。
【００３２】
本発明の他の目的、面及び利点は、明細書及び請求の範囲を読めば本技術における当業者に明らかであり、これらは添付の図面と組み合わせて読めば、本発明の原理を説明する。
【００３３】
図面の簡単な説明
添付の図面は本発明の原理を明らかにするために役立つ。図面において
図１は本発明の絶縁物が適用され得る種々の領域を示す、ロケットモーターの断面略図である。
【００３４】
図２はここで報告する消耗試験を実施するために適切なチャーモーターの略図である。
図３は、外側ケース、内部絶縁物層、プロペラント粒、及びイグナイター囲い構造物の絶縁物を例示する、固体プロペラントロケットモーターの断面図である。
【００３５】
図面の詳しい説明
図１に示すように、図１ａ−８ｂ中の部分は、発明の絶縁物がロケットアセンブリーの種々の部品に適用できる様式を示す。これらは、トンネルフロアシャープライ１０、ＬＳＣブラストシールド１２、補強材突出部孔プラグ１４、補強剤突出部絶縁物１６、外側ジョイントすきまシール１８、Ｔ−リング絶縁物２０、ａｆｔドーム内部絶縁物２２及び中心セグメントａｆｔ末端内部絶縁物（フラップの下）２４を含むがこれらに限定されない。
【００３６】
図２において、チャーモーター試験アセンブリーの略図が描かれており、ここでプロペラントがビーカー３０内に入れられ、そして低速絶縁物試験検体がスロート３４の上流の３２に位置し、中速度試験検体が３６のセクション内に位置し、そして高速絶縁物試験検体が領域３８内に位置する。一般に、そのようなチャー試験モーターアセンブリーは、通常の方法で位置３２、３６または３８のいずれにおいても外周の周りの複数の異なる絶縁配合物試験検体の位置を許容する。
【００３７】
図３は、典型的なロケットモーターの断面略図であり、ケース４０、ノズル４２、プロペラント粒４４、中心内径４６及び４８に示される内部絶縁物層を示す。イグナイター囲い構造物の絶縁物は５０に示される。
【００３８】
本発明の詳細な説明
本発明の一態様に従い、発明のロケットモーター絶縁配合物は、第１ポリマー基材としてＥＰＤＭターポリマーを含み、ＥＰＤＭのジエン成分は、アルキリデンノルボルネン及び特にエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）を含む。
【００３９】
選択されたＥＰＤＭターポリマーは、ＳＴＷ４−２８６８、ＤＬ１３７５、０５３Ａ、ＤＬ１５５２Ａ及びＲ１９６熱絶縁配合物内へ、それらの配合のために使用される現在の技術の有意な修正を要求することなく置換されるべきである（表１及び２）。絶縁配合物が容易に商業的に入手できる材料からなり得ることが本発明のさらに高度に望ましい特徴であるが、そのような組成物が最終絶縁材料のための組み合わされ及びブレンドされることを条件とする。
【００４０】
本発明における使用のためのＥＮＢジエン成分を有する適切なＥＰＤＭターポリマーは、上述のように、限定なく、KELTAN 4506、 KELTAN 1446A,KELTAN 2308を含み、これらのそれぞれはオランダのDSMから入手でき、NORDEL IP 4520及びNORDEL IP 4640は双方ともDuPont Dow Elastomerから継続して入手できる。
【００４１】
これらの材料は製造業者のデータ文献から次のそれぞれの含量を有する。
【００４２】
【数１】
残りの含量はプロピレンであり、痕跡量のある種のジエンが分子構造中に分岐を生じさせるために使用される。
他の好ましい態様において、第２のＥＰＤＭターポリマーは、NORDEL IP NDR-3722P及び／またはBUNA EP T 2370であり、これはそれらのジエンモノマーとしてＥＮＢを含み、そしてそれぞれDuPont Dow及びBayer Corporationから入手でき、そして比較的大容量で製造されている。
【００４４】
例示の配合物を表５に示す。
【００４５】
【表５】
第１ＥＰＤＭは好ましくは、硬化時間を減じるためにさらに反応性のポリマーを提供するために十分高いジエン含量を有する。好ましくは、第１ＥＰＤＭのアルキリデンジエン含量は約２〜１２重量％、さらに好ましくは約１０〜１２重量％の範囲である。さらに、第１ＥＰＤＭターポリマーは好ましくは約５６〜約６５重量％の中程度のエチレン含量を有する。
【００４７】
さらに好ましい態様において、第１及び第２ターポリマー成分、粘着付与剤、抗酸化剤、湿潤剤、硬化活性剤、充填剤、顔料、可塑剤、及びシリカは上の表３に示したものと同じであり、そして表３に規定する濃度で存在する。しかし、単純にドロップイン基準で配合組成に従うときは、不満足なスコーチ特性が発現したことが観察された（例えば、規格で許容される８分の最小時間に対して約５．９分のスコーチ時間）。同様に、Buna EP T 2370でNordel 2722Eを置換することは、６．６分の不満足なスコーチ時間及び１１９の高いムーニー粘度の似た結果に通じる。結果として、本発明に従い、より反応性の低い臭化フェノール樹脂硬化剤、例えばDL1552A中で使用されるものよりも低い反応性を有するもの（すなわち、約６重量％の臭素を含むSP 1056）が、観察されたＥＮＢの高い反応性を補償するために要求され、そして選択される。次にこのことは、受容できるスコーチ特性及び約１６０℃（約３２０°Ｆ）の硬化温度の使用につながるが、類似の硬化速度がDL 1552Aについて使用されることを条件とする。得られた物性も受容できるものであった。好ましくは、処方を変えた絶縁配合物の樹脂硬化剤はSP 1055(Schenectady Internationalによって製造)であり、これは約３重量％の臭素を含む。
【００４８】
これらの物質は特定のノルボルネン含量、並びにエチレン／プロピレン含量比及びムーニー粘度においてかなりの変動を有し得ることが観察される。それぞれは、ロケットモーター絶縁物の製造において使用するために選択されるのであれば、有効であることが発見された。
【００４９】
配合物中にさらに使用され得る接着促進の第２ポリマーは、エラストマー変性剤、特に極性ポリマーを含む。適切なそのような第２ポリマーのなかには、クロロスルホン化ポリエチレン、例えばDuPont DowからのHypalon 20及びポリクロロプレンがある。ポリクロロプレンポリマーはDuPont DowからNeoprene FB、Neoprene TW及びNeoprene GRTの商品名で入手できる。
【００５０】
発明の配合物のための例示の可塑剤はＥＰＤＭ系のTrilene 67A(Uniroyal)である。
粘着付与剤も所望によって使用できる。適切な粘着付与剤の例はAkrochem P-133である。
【００５１】
１種以上の抗酸化剤も本発明の絶縁配合物中に含められる。好ましい抗酸化剤は、重合１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン（Agerite Resin D)及び混合オクチル化ジフェニルアミン(Argerite Stalite S)を含み、それぞれR.T.Vanderbilt Co.から入手できる。
【００５２】
種々の粉末充填剤が他のエラストマーの組合せにおて周知であり、使用でき、HiSil 233を含む。
例示の炭素繊維はVMC炭素繊維である。
【００５３】
適切な硬化活性剤は、金属酸化物、例えば酸化亜鉛及び酸化マグネシウムを含む（例えばMorton Chemical Co.からのElastomag 170）。
硬化パッケージは好ましくは、少なくとも１種のホスフェート硬化促進剤を含む、これは例えば、Rhein Chemieから入手できるRhenocure AP-5、 Rhenocure AP-7、Rhenocure AP-3、Rhenocure ZADT/G及びRhenocure S/G、及びAkro Chem.から入手できるAccelerator VSを含む。ホスフェート硬化促進剤と組み合わせて使用し得る追加の硬化促進剤は、butyl zimate、Altax, Akroform Delta P.M., Sulfadを含む。Accelerator VSの使用はもともと、それが発する悪臭の問題によって受容できなかったが、現在では、約１．０ｐｈｒの酸化マグネシウムがそれに加えるとそれほどの臭い無しに調製できることが発見されている。
【００５４】
硫黄硬化剤は配合物にとって好ましい。適切な硫黄硬化剤はAkro Chem,からのAkrosperse IS-70である。元素硫黄も使用できる。
シリカ粉末を含む絶縁物のバッチは、次の２パスの混合手順を使用して密閉式ミキサー内で配合され得る。第１パスにおいて、ミキサー速度はほぼ４０ｒｐｍに設定でき、そして硬化剤以外及び促進剤以外の全ての成分が密閉式ミキサー内に加えられる。（シリカは第１パスにおいて添加される。）混合は約１４９℃（約３００°Ｆ）の温度において実施される。適切な混合時間は温度及び混合速度に依存し、そして過度の量の試験無しに当業者に確かめられる。
【００５５】
第２パスにおいて、ミキサー速度は約４０ｒｐｍに設定される。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が加えられ、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。第２混合工程はほぼ８２〜８８℃（１８０〜１９０°Ｆ）の温度で実施された。材料を実験室ミル上にシートとして出し、そしてレオロジー及び物性を評価する前に室温に放冷した。
【００５６】
本発明の絶縁物の付形及び硬化は本技術における既知の技術に従って実施し得る。
シリカ粉末充填剤を含む例示の新しい配合物を下の表６に示し、ここで濃度は重量で示す。
【００５７】
【表６】
【数２】
【数３】
さらに、シリカ充填剤を含む絶縁配合物の個々のバッチをNORDEL IP NDR-3725（実施例１、下記表８）、BUNA EP T 2370（実施例２）、及びNORDEL 2722E（比較実施例）を高エチレン含量を有する第２ＥＰＤＭターポリマーとして使用して調製した。しかし、これらの配合物において、実施例１及び２において使用したエチリデンノルボルネンモノマーの反応姓の増加があることが観察され（比較実施例Ａの１，４−ヘキサジエンモノマーと比較して）、従って、ＳＰ１０５５（３重量％の臭素）を実施例１及び２において使用し、ＳＰ１０５６（６％の臭素）を比較目的のために等しい量で、比較実施例Ａにおいて使用した（表８）。さらに、他の配合物RDL 5654もほぼ同じ方法で調製したが、NORDEL IP NDR-2722Pの代りにNORDEL IP NDR-3722Pを用い、そしてSP 1055をSP 1056の代わりに使用した。
【００６１】
【表７】
バッチをそれぞれ、４２６０立方cm正味チャンバー容量を有する実験室規模のReliable Rubber & Plastics Machinery Company Model R-260密閉式ミキサー内で配合した。３００ｇのバッチを２パスの混合手順によって調製した。
【００６３】
第１パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定し、そして第１及び第２ポリマー成分、粘着付与剤及び抗酸化剤を表３に示す濃度で混合室に加え、そして１分間素練りした。続いて、残りの成分を加え（表３と同じ濃度）、そしてミキサー速度を６０ｒｐｍに増した。合計ほぼ７分間の混合の後、バッチを密閉式ミキサーから取り出した。バッチを取り出すときの温度は１４９〜１６０℃（３００〜３２０°Ｆ）であった。マスターバッチを６”×１３”のFarrel Corporationの実験室用2ロールミル上にシートとして出し、そして室温まで放冷した。
【００６４】
第２パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定した。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が加えられ（表３に示したものと同じ濃度）、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。ほぼ４０秒の合計混合時間の後、最終の混合物をミキサーから取り出した。取り出し時の実際温度はほぼ９３℃（２００°Ｆ）であった。材料を実験室ミル上にシートとして出し、そしてレオロジー及び物性を評価する前に室温に放冷した。
【００６５】
これらのいくつかの配合物のレオロジー性を表８に示す。
【００６６】
【表８】
（表８中、(1)ムーニー粘度の測定温度212°Ｆは１００℃に相当する。(2)ムーニースコーチの測定温度250°Ｆは約１２１℃に相当する。(3)振動ディスクレオメーターの温度320°Ｆは１６０℃に相当する。(a)(b)(d)における１in-lbは約１．３６５Ｎ・ｍに相当する。）
これら配合物の物性を表９に示す。
【００６８】
【表９】
【００６９】
これらの配合物についてえられた消耗速度の測定も行った。
【００７０】
【表１０】
表１０のための消耗試験は次のように実施した。この試験は、図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高マッハ）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１１．７秒及び6454000 Pa（９３６ｐｓｉ）であった。
【００７２】
本発明の実施例の硬化特性及び加工性は比較実施例Ａのものにほぼ合致していた。実施例１及び２の、９０％硬化時間（tc(90)）によって示される硬化速度は比較実施例Ａのものに等しかった。同様に、実施例１及び２に従って調製した材料の物性及び消耗性能は比較実施例のものに実質的に等しく、そして十分に規格要求内であった。従って、これらの結果は、新しい配合物が中止される古い標準品絶縁物の代替となる能力を有することを示す。
【００７３】
さらに、TP-H1148プロペラント及び6075000 Pa（８８１ｐｓｉ）の平均圧力における３０．８秒の点火時間を使用する低マッハ試験チャーモーター内で、DL1552AとRDL 5654間の比較を行った。以下の結果は、RDL 5654からDL1552Aの実用的な代替であることを示す。
【００７４】
【数４】
下の表１１において、新しいＥＰＤＭ絶縁配合物の例が記載されるが、これは炭素繊維を含んでいない。
絶縁物を含む炭素繊維のバッチは一般に、２パスの混合手順でミキサー内で配合され得る。第１パスにおいて、ミキサー速度をほぼ４０ｒｐｍに設定し、そして硬化剤、促進剤及び炭素繊維以外の全ての成分を密閉式ミキサーに加える。混合が進むにつれ、温度が約１４９℃（３００°Ｆ）まで、またはそれ以上まで上昇する。適切な混合時間は温度及び混合速度に依存し、そして過度の試験無しに当業者に容易に確かめられる。
【００７６】
第２パスにおいて、ミキサー速度を約４０ｒｐｍに設定できるが、この速度はミキサーのサイズに依存する。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が加えられ、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。第２混合工程は、ほぼ８２〜８８℃（１８０〜１９０°Ｆ）に上昇した温度で実施され得るが、促進剤が過度に活性化する場合はこの温度未満である。材料を実験室ミル上にシートとして出し、放冷した。次に材料を、ヘキサン、ヘプタン及び／またはシクロヘキサンのような炭化水素のような適切な溶媒内に溶解する。次に炭素繊維を、例えばシグマのブレードミキサーで混合した。材料を次にシート状に出し、そして周囲雰囲気またはオーブン内で溶媒を蒸発させた。この全工程中に、こわれやすい炭素繊維が自己破壊されそして粉砕されて短くなり、そして結果として有効性が低くならないように注意しなければならない。
【００７７】
本発明の絶縁物の付形及び硬化は本技術に既知の技術に従って実施され得る。次の表１１は、炭素繊維を含む新規なＥＰＤＭ配合物の多くの例を示す。
【００７８】
【表１１】
【数５】
シリカ充填絶縁物の性質
表１２は、表６に示したシリカ粉末熱絶縁配合物について測定したレオロジー性を報告する。
【００８１】
【表１２】
（表１２中、１in-lbは約１．３６５Ｎ・ｍに相当する。）
表１３は表６に示したシリカ粉末熱絶縁配合物について測定した種々の物性を報告する。
【００８３】
【表１３】
注：Ａ＝引張強度、平行(psi：１ｐｓｉは6895 Paに相当する)(ASTM D 412)Ｂ＝伸び、平行(%)(ASTM D 412)Ｃ＝引張強度、垂直(ASTM D 412)Ｄ＝伸び、垂直(ASTM D 412)Ｅ＝引裂強度(ASTM D 412)Ｆ＝ショアＡ硬度(ASTM D 2240)Ｇ＝比重(ASTM D 792)
炭素繊維含有絶縁配合物の性質
次に、表１４は表１１に示した炭素繊維含有絶縁配合物について指示された試験に従って測定したレオロジー性を列挙する。
【００８５】
【表１４】
（表１４中、１in-lbは約１．３６５Ｎ・ｍに相当する。）
表１５は、表１１に示した炭素繊維含有絶縁配合物について指示された試験に従って測定した物性を報告する。
【００８７】
【表１５】
注：
Ａ＝引張強度、平行(psi)(ASTM D 412)
Ｂ＝伸び、平行(%)(ASTM D 412)
Ｃ＝引張強度、垂直(ASTM D 412)
Ｄ＝伸び、垂直(ASTM D 412)
Ｅ＝ショアＡ硬度(ASTM D 2240)
Ｆ＝比重(ASTM D 792)
表１６は、表６、１２及び１３のシリカ粉末含有配合物を使用した消耗試験の結果を示す。
【００８９】
【表１６】
消耗試験は次のように実施した。試験を図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高マッハ）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１２．１秒及び5930000 Pa（８６０ｐｓｉ）であった。
【００９１】
次の表１７は、表１１、１４及び１５の炭素繊維充填配合物についての消耗試験を示す。
【００９２】
【表１７】
消耗試験は次のように実施した。試験を図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１２．１秒及び5930000 Pa（８６０ｐｓｉ）であった。
【００９４】
これらの表において測定した特性から、特性の特定の組合せが適切な絶縁物について要求されることがわかる。通常使用される固体添加剤シリカ粉末及び炭素繊維の両方について配合物が有用であることが、本発明の考慮に重要である。
【００９５】
上記表に示した結果を参照して、表１３（シリカ充填ＥＰＤＭ）において、引張強度（平行及び垂直、値Ａ及びＣ）の最小限受容できる値は少なくとも１６０であるべきであり、そして好ましくはほぼ等しい（約±１０％内）ということがが考慮される。伸び（平行及び垂直、表１３）は約５５０〜８５０の範囲にあるべきである。引裂強度については、約１７０の値が最小限の特性としてみられる。同様に、シリカ粉末充填絶縁物についてのＯＤＲ測定最大トルクＭＨ（表１２）は少なくとも約９．６Ｎ．ｍ（約８５in-lb）及び最大約約１３．６Ｎ．ｍ（約１２０in-lb）であるべきであり、好ましくは最大約１３．０Ｎ・ｍ（約１１５in-lb）が現在適切であると考えられる。ＯＤＲトルクＭＬは、約５in-lb、好ましくは約１０の有用な下限を有する。スコーチ試験Ts結果（表１２及び１４）は少なくとも１．５であるべきである。シリカ充填絶縁物について、引裂強度（表１３）は少なくとも約１７０であるべきである。炭素繊維含有絶縁物について、伸びは少なくとも約２％、好ましくは少なくとも約２．５％の最小（特に表１５内の測定値Ｂについて）を示すべきである。また、炭素繊維絶縁物について（表１４）、ムーニー粘度ＭＬは約９０ムーニー単位未満であるべきである。
【００９６】
上記表に示した個々の絶縁物の組合せた特性を考慮すると、シリカ充填絶縁物５２７３Ａは現在好ましくなく、炭素繊維含有絶縁物５４０８、５４０９、５４３４及び５４４５も好ましくない。
【００９７】
さらに、配合物はアラミド繊維を充填材料として使用しても製造された。Kevlar繊維と共に使用しそしてジエン成分としてＥＮＢを含む例示のＥＰＤＭポリマーはNORDEL IP NDR-4640（DuPont Dow Elastomersから入手できる）であり、R196配合物へ有意な修正を必要とすることなくR196中へNORDEL 1040の代わりに使用し得る。一般に、アラミド繊維の使用で要求される１つの有意な修正は、アルキリデンノルボルネンの増加した反応性（ＨＤに対して）を相殺するための、硬化剤、例えばペルオキシドの量の減少を含む。さらに、NORDEL IP NDR-4640は現在、陳腐化の問題にの影響を受けやすいとは予見されていない。
【００９８】
従って、アラミド繊維を利用する本発明の他の態様に従い、実質的に上述の第１ＥＰＤＭの代わりにかつそれ無しに、本発明のロケットモーター絶縁配合物は、ポリマー基材としてＥＰＤＭ／ポリイソプレンブレンドを含み、ここでＥＰＤＭのジエン成分はエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）のような少なくとも１種のアルキリデンノルボルネンに基づく。そのようなＥＰＤＭのアルキリデンノルボルネン含量は約２〜１０重量％であり得る。この選択されたＥＰＤＭターポリマーはR196熱絶縁配合物（表４）中に、配合の有意な修正を必要とすることなく、置換可能であるべきである。好ましい態様に従い、ＥＰＤＭターポリマーはNORDEL IP NDR-4640（ジエンモノマーとしてＥＮＢを含む）はDuPont Dow Elastomersから入手でき、そして比較的大容量で製造される。
【００９９】
例示のアラミド繊維配合物を表１８に示す。
【０１００】
【表１８】
さらに好ましい態様において、ポリイソプレン、抗酸化剤、難燃剤、及びアラミド、例えばKEVLAR繊維は上の表４に示したものと同じであり、そして表４に規定した濃度で存在する。金属酸化物は充填剤として役立つように微細粉末形態で存在し得る。Varox DBPH-50も適切なペルオキシ硬化剤であるが、１，４−ヘキサジエンのエチリデンノルボルネンでの置換はエチリデンノルボルネンの増加した反応性を相殺するために硬化剤濃度の減少を必要とする。約１〜約２．５ｐｈｒ、さらに好ましくは約１．５ｐｈｒのペルオキシド濃度を有する、処方を変えた熱絶縁配合物を与えることによって、R196の性質に類似の硬化の効果が達成される。
【０１０２】
一般に、該ＥＰＤＭ／ポリイソプレンの組合せが、６０〜９０重量％のノルボルネンＥＰＤＭ及び約４０〜１０重量％のポリイソプレンで使用され得、適切な添加剤が機能的に望まれる量で存在する。
【０１０３】
機能的に必要かまたは望まれるので添加し得る適切な添加剤は、種々の組合せで次のものの１種またはそれ以上を含む。充填剤、抗分解剤、硬化剤、可塑剤、加工助剤、及び顔料、結合剤、繊維、及び難燃剤。使用し得る２つの等級の硬化系は、有機促進剤と組み合わせた硫黄系硬化剤及びペルオキシド硬化剤である。
【０１０４】
そのような本発明のアラミド絶縁物の付形及び硬化は本技術において既知の技術に従って実施し得る。
アラミド繊維絶縁物の例
絶縁配合物の個々のバッチを、NORDEL IP NDR-4640（表２０の実施例）及びNORDEL IP NDR-1040（比較実施例Ｂ）を使用して調製した。
【０１０５】
【表１９】
バッチは各々、４２６０立方cm正味チャンバー容量を有する実験室規模のReliable Rubber & Plastics Machinery Company Model R-260密閉式ミキサー内で配合した。３００ｇのバッチを２パスの混合手順によって調製した。
【０１０７】
第１パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定し、そして表３に示した相当するＥＰＤＭ成分８０重量部、２０重量部のNATSYN 2200ポリイソプレン、１．０重量部のWingstay Sを混合室に加え、そして１分間素練りした。続いて、４０重量部のDechlorane Plus 515、２０重量部のSb2O3、及び２０重量部の約０．６４ｃｍ（１／４インチ）KEVLARアラミド繊維を加え、そしてミキサー速度を６０ｒｐｍに増した。合計ほぼ７分間の混合の後、バッチを密閉式ミキサーから取り出した。バッチを取り出すときの温度は１４９〜１６０℃（３００〜３２０°Ｆ）であった。マスターバッチを６”×１３”のFarrel Corporationの実験室用2ロールミル上にシートとして出し、そして室温まで放冷した。
【０１０８】
実施例及び比較実施例Ｂについて、繊維を２ロールミル中に分散し、繊維の凝集を減じた。分散は、実験室２ロールミルのニップ（２本のロールの間の間隙）を約０．０７６ｃｍ（０．０３０インチ）に狭め、そしてゴムを最低６回ニップに通すことによって達成した。この分散行程は、第１パスの後で第２パスの前に実施された。ゴムを次に、第２パス前に放冷した。
験室用2ロールミル上にシートとして出し、そして室温まで放冷した。
【０１０９】
第２パスにおいて、ミキサー速度を４０ｒｐｍに設定した。連続法において、マスターバッチの半分がミキサーに加えられ、次に硬化剤が１．５ｐｈｒのペルオキシドレベルで加えられ、次にマスターバッチの残りの半分がミキサーに加えられた。ほぼ４０秒の合計混合時間の後、最終の混合物をミキサーから取り出した。取り出し時の実際温度はほぼ９３℃（２００°Ｆ）であった。材料を実験室ミル上にシートとして出し、そしてレオロジー及び物性を評価する前に室温に放冷した。
【０１１０】
これらの実施例のレオロジー性の測定値を表２０に示す。
【０１１１】
【表２０】
（表２０中、１ｐｓｉは約6895 Paに相当する。）
表２１は、これらのアラミド繊維の実施例の物性を報告する。
【０１１３】
【表２１】
（表２１中、１lbs/in 3 は27.68ｇ／ｃｍ ３ に相当する。１ｐｓｉは約6895 Paに相当する。）
表２２はこれらのアラミド繊維の実施例についての消耗速度を測定する試験からの結果を報告する。
【０１１５】
【表２２】
消耗試験は以下のように行った。この試験は、図２に略示したチャーモーター内で実施した。モーターの３つの速度領域（低、中及び高）についての試料を慣用の圧縮成形技術を使用してネット成形した。低マッハ領域は１５検体のためにスペースを有し、中及び高マッハ領域は４検体についてスペースを有した。各検体の厚さを、点火前後にいくつかの軸位置において測定した。チャーモーターそれ自体は、約０．６１ｃｍ（０．２４インチ）のタングステンノズル半径で１２秒の燃料を与えるために十分な深さにThiokol Propulsion propellant TP-H1148を満たしたプロペラントビーカーを特徴としていた。2つの試験モーターの実際の活動時間及び平均操作圧力はそれぞれ、１２．０秒及び5806000 Pa（８４２ｐｓｉ）であった。
【０１１７】
実施例のムーニースコーチ時間は、１６０℃（３２０°Ｆ）の硬化温度において、比較実施例（R196）のものよりもいくぶん長いが、９０％硬化時間tc(90)によって示されるように、2つの材料の硬化速度は等しかった。同様に、実施例及び比較実施例Ｂに従って調製した材料の物性は実質的に等しく、そして十分に規格内であった。さらに、本発明の実施例に従って調製された材料の消耗性能は比較実施例Ｂ（Ｒ１９６）の消耗性能と同等かまたは良好であった。
【０１１８】
本発明に通ずる試験の過程において、多くの他の候補のエラストマー配合物が、新しい受容できる絶縁物への路があまり困難ではないという希望のもとで試みられた。事実そのような他の配合物は不首尾であると証明され、そしてこれは以下の例示の不首尾の実施例によって示される。
【０１１９】
【数６】
混合指図、第１パス：
Nordel及び酸化亜鉛を加える
Hisil及び抗酸化剤を加える
Neoprene FBを加える
１３８℃（280°Ｆ）にて取り出す。
【０１２１】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１２２】
【数７】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤５及び６を加え、シリカ、酸化亜鉛を加える
Akrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１２４】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１２５】
【数８】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤５及び６を加え、シリカ、酸化亜鉛を加える
Akrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１２７】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１２８】
【数９】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤５及び６を加える、シリカ、酸化亜鉛を加える
Akrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１３０】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１３１】
【数１０】
混合指図、第１パス：
EPDM及びHypalonを混合する
抗酸化剤４及び６を加える、シリカ、酸化亜鉛を加える
Trilene及びAkrochem樹脂を加える
１２１〜１４９℃（２５０〜３００°Ｆ）にて取り出す。
【０１３３】
第２パス：
ＭＢをBrabender内で硬化剤と混合する
約８８℃（１９０°Ｆ）以下で取り出す。
【０１３４】
以下に示すように、種々の理由から、上述の試験絶縁物はロケットモーター絶縁物のための適切でない配合物であることが証明された。
【０１３５】
【表２３】
これらの不首尾な配合物が示すように、そしてこれまで現在の標準的な絶縁物のための必須成分と考えられていたものの入手可能性の中止に直面して、必要な性能基準を与える、適切で受容できる固体プロペラントロケットモーター絶縁物の開発は簡単な仕事ではない。
【０１３７】
本発明の好ましい態様の以上の詳細な説明は、例示及び説明の目的のために与えられてきた。開示された当の態様が全てであるとかそれに本発明を限定する意図ではない。本発明の範囲内の多くの修正及び変更が本技術の当業者に明らかである。例示された態様は、本発明の原理及びその実際上の応用を最良に説明して、それによって本技術の当業者が種々の態様について理解し、考えられる特別の用途に適した種々の修正を有するために選択・記述された。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる種々の修正及び均等なものをカバーすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は本発明の原理を明らかにするために役立つ。図面において
【図１】 図１は本発明の絶縁物が適用され得る種々の領域を示す、ロケットモーターの断面略図である。
【図２】 図２はここで報告する消耗試験を実施するために適切なチャーモーターの略図である。
【図３】 図３は、外側ケース、内部絶縁物層、プロペラント粒、及びイグナイター囲い構造物の絶縁物を例示する、固体プロペラントロケットモーターの断面図である。
Claims (20)
- ロケットアセンブリーであって、該ロケットアセンブリーの少なくとも一部品に適用された絶縁物を含み、該絶縁物が
エチレン、プロピレン及びアルキリデンノルボルネンを含む第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー、
ポリイソプレン、
第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーとポリイソプレンとの合計１００重量部に対し１９．５〜２０．５重量部のアラミド繊維、及び
硬化剤
を含む、前記のロケットアセンブリー。 - アルキリデンノルボルネンがエチリデンノルボルネンである、請求項１に記載のロケットアセンブリー。
- 絶縁物が、６０〜９０重量％の第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー及び４０〜１０重量％のポリイソプレンを含む、請求項１に記載のロケットアセンブリー。
- 硬化剤が硫黄を含む、請求項１に記載のロケットアセンブリー。
- 第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーが６０〜９０重量％の量で、ポリイソプレンと組み合わせて存在し、そして第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーが、２〜１２重量％の少なくとも１種のアルキリデンノルボルネン及び４０〜８０重量％のアルキレンモノオレフィンから形成されている、請求項１に記載のロケットアセンブリー。
- ロケットモーターの部品を絶縁する方法であって、
ロケットモーターの部品を用意し、
第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー、ポリイソプレン、及び第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーとポリイソプレンとの合計１００重量部に対し１９．５〜２０．５重量部のアラミド繊維を含む絶縁物を、アラミド繊維と第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーとポリイソプレンとを混合し、そして硬化剤で硬化して製造し、そして
ロケットモーターの部品を該絶縁物で絶縁する
ことを含み、
第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーがエチレン、プロピレン及びアルキリデンノルボルネンを含む
前記の方法。 - アルキリデンノルボルネンとしてエチリデンノルボルネンを使用して、第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー、ポリイソプレン、及び第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーとポリイソプレンとの合計１００重量部に対し１９．５〜２０．５重量部のアラミド繊維を含む絶縁物を製造する、請求項６に記載の方法。
- 第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー、ポリイソプレン、及び第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーとポリイソプレンとの合計１００重量部に対し１９．５〜２０．５重量部のアラミド繊維を含む絶縁物を製造することが、
６０〜９０重量％の第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー、及び１０〜４０重量％のポリイソプレンの組合せを使用することを含む、請求項６に記載の方法。 - 第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー、ポリイソプレン、及び第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーとポリイソプレンとの合計１００重量部に対し１９．５〜２０．５重量部のアラミド繊維を含む絶縁物を製造することが、
硬化剤として硫黄を使用することを含む、請求項６に記載の方法。 - ロケットモーターの部品を該絶縁物で絶縁することが、固体プロペラント粒を入れたロケットモーターケースを絶縁することを含み、該絶縁物をロケットモーターケースと固体プロペラント粒との間に位置させる、請求項６に記載の方法。
- ロケットアセンブリーであって、該ロケットアセンブリーの少なくとも一部品に適用された絶縁物を含み、該絶縁物が
エチレン、プロピレン及びアルキリデンノルボルネンを含む第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー
極性ポリマー
シリカ及び炭素繊維からなる群から選択される少なくとも１種の充填剤、及び
硬化剤
を含む、前記のロケットアセンブリー。 - アルキリデンノルボルネンがエチリデンノルボルネンである、請求項１１に記載のロケットアセンブリー。
- 極性ポリマーが、クロロスルホン化ポリエチレンおよびポリクロロプレンよりなる群から選択される１種を含む、請求項１１に記載のロケットアセンブリー。
- ロケットモーターの部品を絶縁する方法であって、
ロケットモーターの部品を用意し、
少なくとも１種の充填剤と第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーと極性ポリマーとを含む絶縁物を、少なくとも１種の充填剤と第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーと極性ポリマーとを混合し、そして硬化剤で硬化して製造し、そして
ロケットモーターの部品を該絶縁物で絶縁する
ことを含み、
充填剤がシリカ及び炭素繊維よりなる群から選択され、第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーがエチレン、プロピレン及びアルキリデンノルボルネンを含む
前記の方法。 - アルキリデンノルボルネンとしてエチリデンノルボルネンを使用して、充填剤と第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーと極性ポリマーとを含む絶縁物を製造する、請求項１４に記載の方法。
- クロロスルホン化ポリエチレンおよびポリクロロプレンよりなる群から選択される極性ポリマーを使用して、充填剤と第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーと極性ポリマーとを含む絶縁物を製造する、請求項１４に記載の方法。
- ロケットモーターの部品を用意することが、固体プロペラント粒を入れたロケットモーターケースを用意することを含み、該絶縁物をロケットモーターケースと固体プロペラント粒との間に位置させる、請求項１４に記載の方法。
- ロケットアセンブリーであって、
エチレン、プロピレン及びジエンモノマーを含む組成物から硬化されたエラストマー絶縁物によって絶縁されたロケットモーター部品を含み、該組成物が、
７０重量部〜８０重量部の、第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー；
１５重量部〜２５重量部の、第２のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマー；
極性ポリマー；
シリカ及び炭素繊維よりなる群から選択される少なくとも１種の充填剤；及び
硬化剤
を含み、
ここで、第１のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーが５１〜７４重量％のエチレン、２〜７重量％のエチリデンノルボルネン、及び残量のプロピレンからなり、そして第２のエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ターポリマーが５１〜７４重量％のエチレン、２〜７重量％のエチリデンノルボルネン、及び残量のプロピレンからなる、
前記のロケットアセンブリー。 - エチレン、プロピレン及びジエンモノマーを含む組成物が、抗酸化剤、可塑剤、粘着付与剤、及び湿潤剤よりなる群から選択される少なくとも１種をさらに含む、請求項１８のロケットアセンブリー。
- 極性ポリマーが、クロロスルホン化ポリエチレン及びポリクロロプレンよりなる群から選択されるポリマーを含む、請求項１８のロケットアセンブリー。
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