JP5304327B2 - ニトラミン発射薬組成物 - Google Patents
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Description
第3の発明のニトラミン発射薬組成物は、第2の発明において、前記ポリビニルピロリドンの含有量が、ニトロセルロース100質量部に対して10〜30質量部である。
本発明のニトラミン発射薬組成物では、成分(a)の含有量がニトラミン発射薬組成物中25〜35質量%であると共に、成分(a)100質量部に対して、成分(b)の含有量が100〜150質量部、成分(c)の含有量が30〜90質量部及び成分(d)の含有量が30〜70質量部に設定されている。
〔ニトラミン発射薬組成物〕
本実施形態のニトラミン発射薬組成物(以下、単に発射薬ともいう)は、成分(a)シクロトリメチレントリニトラミン、成分(b)ニトロセルロースを含むバインダー、成分(c)ニトログアニジン及び成分(d)分子内に官能基として硝酸エステル基、ニトロ基、ニトラミン基又はアジド基を有する可塑剤を含有する。そして、成分(a)の含有量がニトラミン発射薬組成物中25〜35質量%であると共に、成分(a)100質量部に対して、成分(b)の含有量が100〜150質量部、成分(c)の含有量が30〜90質量部及び成分(d)の含有量が30〜70質量部に設定されている。このように、特定の成分を組合せ、かつそれらの含有量を所定割合に設定することにより、発射薬の取扱いや保存の容易性を維持し、発射薬燃焼時における燃焼温度を抑え、さらに発射薬成形物の機械的物性を高めることができる。
<成分(a)のシクロトリメチレントリニトラミン>
まず、シクロトリメチレントリニトラミンについて説明する。シクロトリメチレントリニトラミン(1,3,5−トリニトロパーヒドロ−1,3,5−トリアジン又はシクロトリメチレントリニトロアミン又はRDX)とは、環状ニトラミン化合物であり、火薬力を向上させる機能を有し、エネルギーが高く、また燃焼性に優れるものである。シクロトリメチレントリニトラミンの平均粒子径は、通常3〜15μm程度であり、好ましくは5〜10μmである。平均粒子径が15μmを超える場合には発射薬の製造性が低下する傾向にあり、平均粒子径が3μm未満の場合には入手の容易性及び発射薬製造時の分散性が悪化する傾向にある。
<成分(b)のバインダー>
次に、成分(b)のニトロセルロ−スを含むバインダーについて説明する。ニトロセルロース(硝化綿)とは、燃料兼発射薬の成形物を粒状化(グレイン化)するための結合剤(バインダー)として機能する成分である。該ニトロセルロ−スは、セルロ−スを硝酸と硫酸との混酸で処理して得られる硝酸エステルである。
<成分(c)のニトログアニジン>
次に、成分(c)のニトログアニジン〔H2NC(=NH)NHNO2〕はニトロ化合物であり、発射薬の燃焼温度を下げ、また火薬力を向上させる機能を有する成分である。ニトログアニジンは、発射薬の燃焼時における反応が吸熱反応を示すことから、発射薬の燃焼時における燃焼温度を低下させることができる。このニトログアニジンの含有量は、シクロトリメチレントリニトラミン100質量部に対して30〜90質量部であり、好ましくは50〜80質量部である。ニトログアニジンの含有量が90質量部を超える場合には発射薬の製造性が悪くなり、ニトログアニジンの含有量が30質量部未満の場合には発射薬の燃焼時における燃焼温度の低下を図ることができなくなる。
<成分(d)の可塑剤>
次に、成分(d)の可塑剤とは、分子内に官能基として硝酸エステル基、ニトロ基、ニトラミン基又はアジド基を有する可塑剤(エネルギー可塑剤ともいう)であり、発射薬の火薬力を向上させる機能を有し、かつ発射薬の製造性及び発射薬成形物の機械的物性も向上させることができる機能をも有する。このエネルギー可塑剤としては、火薬力向上と機械的物性の向上を果たすことができる全てのものが使用できる。そのようなエネルギー可塑剤として例えば、ジエチレングリコールジナイトレート(DEGDN)、トリエチレングリコールジナイトレート(TEGDN)、ブタンジオールジナイトレート(BDDN)、ブタントリオールトリナイトレート(BTTN)、トリメチロールエタントリナイトレート(TMETN)、トリメチロールプロパントリナイトレート(TMPTN)等の硝酸エステルを含む可塑剤、ビス−2、2−ジニトロプロピルアセタールとビス−2、2−ジニトロプロピルホルマールとの混合物(BDNPA/F)、ニトラトエチルニトラミン類(NENA類)、グリシジルアジドポリマー(GAP)、アジド−酢酸−2−(2−アジド−アセトキシ)−エチルエステル(EGBAA)等の硝酸エステルを含まない可塑剤が挙げられる。これらのエネルギー可塑剤は、1種又は2種以上を適宜組合せて用いることができる。
<成分(a)、成分(b)、成分(c)及び成分(d)の比率>
前述のように、成分(a)と成分(c)とは発射薬の火薬力を向上させ、特に成分(c)は発射薬の燃焼時における燃焼温度を抑えることができるが、それらの機能を相乗的に作用させるために、成分(a)と成分(c)との質量比は1.0:0.3〜1.0:0.9であることが好ましい。このように構成した場合、発射薬の火薬力を一層高め、発射薬の燃焼時における燃焼温度を十分に低下させることができる。上記質量比の範囲を外れた場合には、火薬力の向上及び燃焼温度の低下を十分に図ることができなくなる。
<その他の成分>
ニトラミン発射薬組成物には、前記の成分(a)、成分(b)、成分(c)及び成分(d)以外に、必要に応じて通常の発射薬に使用されている安定剤、消炎剤、光沢剤等を含有することができる。安定剤としては、例えばジフェニルウレア、メチルジフェニルウレア、エチルジフェニルウレア、ジエチルジフェニルウレア、ジメチルジフェニルウレア、メチルエチルジフェニルウレア等のジフェニルウレア誘導体、ジフェニルアミン、2−ニトロジフェニルアミン等のジフェニルアミン誘導体、エチルフェニルウレタン、メチルフェニルウレタン等のフェニルウレタン誘導体、ジフェニルウレタン等のジフェニルウレタン誘導体、レゾルシノール等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は2種以上の混合物として用いられる。
<ニトラミン発射薬組成物の製造方法及び成形物>
次に、ニトラミン発射薬組成物の製造方法について説明する。
〔実施形態により発揮される作用及び効果のまとめ〕
・ 本実施形態におけるニトラミン発射薬組成物では、成分(a)の含有量がニトラミン発射薬組成物中25〜35質量%であると共に、成分(a)100質量部に対して、成分(b)の含有量が100〜150質量部、成分(c)の含有量が30〜90質量部及び成分(d)の含有量が30〜70質量部に設定されている。
RDX:シクロトリメチレントリニトラミン
NC:ニトロセルロース
NQ:ニトログアニジン
GAP:グリシジルアジドポリマー
AKII:メチルジフェニルウレア
PVP:ポリビニルピロリドン
CAB:セルロースアセテートブチレート
BDNPA/F:ビス−2,2−ジニトロプロピルアセタールとビス−2,2−ジニトロプロピルホルマールとの混合物
次に、実施例及び比較例におけるニトラミン発射薬組成物の特性を評価する方法について以下に示す。
〔LOVA性〕
LOVA性を評価するための落槌感度試験方法について説明する。落槌感度試験は、JIS K−4810(火薬類性能試験方法)に規定されている落槌感度試験方法に準拠して実施し、1/6爆点を求め、相当する等級を表示した。LOVA性に関しては5級以上が合格点である。
〔燃焼温度〕
燃焼温度の評価方法について説明する。燃焼温度は、当該分野で公知の熱平衡計算に基づいて算出を行った。砲身内面に生じるエロージョンを低減させるためには、できるだけ燃焼温度を低くすることが好ましい。熱平衡計算にて算出された燃焼温度が2850K以下とすべきである。
〔機械的物性〕
機械的物性を評価するための圧縮強度試験方法について説明する。圧縮強度試験は、ミネベア(株)製の引張圧縮試験機(AL−50kNB)を用いて行った。試料としてニトラミン発射薬組成物の成形物を試料台中央部に載せた後、長さ方向に30mm/分の速度で圧縮して圧縮試験を行った。そして、応力ひずみ曲線より最大荷重値及び圧縮率を読みとり、機械的物性の評価を行った。戦車砲、野戦砲等の射撃時には大きな衝撃がニトラミン発射薬組成物の成形物に与えられる。そのため、ニトラミン発射薬組成物の成形物には、その衝撃に耐えられることが要求される。本試験においては、最大荷重値が23MPa以上、圧縮率が8.0%以上とする必要がある。
〔製造性〕
製造性の評価方法について説明する。各実施例及び比較例のニトラミン発射薬組成物を押出成形装置で押出成形する場合の成形しやすさ、及び裁断機まで運搬する際の取扱性に関し、下記の評価基準にて評価を行った。
○:圧出薬の柔軟性があり、容易に取扱うことができた。
△:圧出薬の柔軟性が乏しく、注意しながら取扱いを行う必要があった。
製造性に関しては、◎又は○とする必要がある。
以下、実施例及び比較例を挙げて説明する。なお、%表示は特に断りのない限り質量基準である。
(実施例1)
以下に示す方法によりニトラミン発射薬組成物の成形物を製造した。
(実施例2〜12)
表1に記載の組成で前記実施例1に準じて実施例2〜12のニトラミン発射薬組成物の成形物を製造した。そして、LOVA性、燃焼温度、機械的物性及び製造性を実施例1と同様にして求めた。それぞれの試験結果を表1に示した。なお、ニトラミン発射薬組成物の製造に用いたポリビニルピロリドンは平均分子量が約50,000のグレード品であり、ビス−2、2−ジニトロプロピルアセタールとビス−2、2−ジニトロプロピルホルマールの混合物は、質量比1:1のグレード品である。
(比較例1〜8)
表2に示した組成で、実施例1と同様の方法によりニトラミン発射薬組成物(シングルベース発射薬)の成形物を各々製造し、各々の特性を実施例1と同じ方法で評価した。それらの結果を表2に示した。
・ 成分(b)のニトロセルロースとして、窒素量の異なるものを複数組合せて用いることも可能である。
〇 成分(a)と成分(c)との質量比は1.0:0.3〜1.0:0.9である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のニトラミン発射薬組成物。このように構成した場合、請求項1から請求項4のいずれかに係る発明の効果に加えて、発射薬の火薬力を一層高め、発射薬の燃焼時における燃焼温度を十分に低下させることができる。
Claims (4)
- 成分(a)シクロトリメチレントリニトラミン、成分(b)ニトロセルロースを含むバインダー、成分(c)ニトログアニジン及び成分(d)分子内に官能基として硝酸エステル基、ニトロ基、ニトラミン基又はアジド基を有する可塑剤を含有し、成分(a)の含有量がニトラミン発射薬組成物中25〜35質量%であると共に、成分(a)100質量部に対して、成分(b)の含有量が100〜150質量部、成分(c)の含有量が30〜90質量部及び成分(d)の含有量が30〜70質量部であることを特徴とするニトラミン発射薬組成物。
- 前記成分(b)がニトロセルロースとポリビニルピロリドンとからなる請求項1に記載のニトラミン発射薬組成物。
- 前記ポリビニルピロリドンの含有量が、ニトロセルロース100質量部に対して10〜30質量部である請求項2に記載のニトラミン発射薬組成物。
- 前記成分(a)と成分(c)との合計量に対する成分(b)と成分(d)との合計量の質量比は1.0:0.7〜1.0:1.4である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のニトラミン発射薬組成物。
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