JP5655303B2 - シングルベース発射薬 - Google Patents
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Description
[−O−CO−R−CO−O−R’−]
(ここでRはCmH2mで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜6の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数、R’はCnH2nで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜8の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数を示す。)
第3の発明のシングルベース発射薬は、第2の発明において、前記成分(c)ポリエステル系可塑剤がグルタル酸ポリエステル又はアジピン酸ポリエステルであることを特徴とする。
第1の発明のシングルベース発射薬は、成分(a)ニトロセルロースと成分(b)安定剤とを含むシングルベース発射薬において、成分(a)ニトロセルロース100質量部に対して成分(c)ポリエステル系可塑剤を3〜20質量部含有するものである。成分(c)ポリエステル系可塑剤は成分(a)ニトロセルロースとの相溶性に優れており、且つ高分子量であるため揮散や溶出が少ない。このため、シングルベース発射薬の機械的特性及び燃焼性の経時変化を抑制することができる。また、成分(b)安定剤を含有するため、ニトロセルロースの自然分解を抑制し、シングルベース発射薬の安定性を高めることができる。
[−O−CO−R−CO−O−R’−]
(ここでRはCmH2mで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜6の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数、R’はCnH2nで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜8の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数を示す。)
成分(c)ポリエステル系可塑剤は嵩高い側鎖を持たないことから、成分(a)ニトロセルロースの高分子鎖間に容易に侵入することができる。従って、成分(a)ニトロセルロースの柔軟性が高まり、シングルベース発射薬の機械的特性を高めることができる。
<シングルベース発射薬>
本実施形態のシングルベース発射薬は、成分(a)ニトロセルロースと成分(b)安定剤とを含むシングルベース発射薬において、成分(c)ポリエステル系可塑剤を含有するものである。係るシングルベース発射薬はジニトロトルエンを配合していないため人体及び環境に優しい組成物であり、且つ機械的特性及び燃焼性の経時変化を抑制することができる。該シングルベース発射薬には、さらに成分(d)光沢剤、成分(e)消炎剤等の添加成分を配合することができる。
〔成分(a)ニトロセルロース〕
係る成分(a)のニトロセルロース(硝化綿)は、燃料兼成形物を粒状化(グレイン化)にするための結合剤(バインダー)として機能する成分であり、特に限定されず、従来からシングルベース発射薬として使用されているニトロセルロースの全てが使用できる。
〔成分(b)安定剤〕
成分(b)安定剤は、シングルベース発射薬中に含有させることにより、シングルベース発射薬の安定性を高める機能を発現するものである。この安定剤は特に限定されず、従来からシングルベース発射薬の安定性を向上させるために使用されている化合物の全てが使用できる。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。
〔成分(c)ポリエステル系可塑剤〕
成分(c)のポリエステル系可塑剤は、シングルベース発射薬中に含有させることにより、組成物が十分な可塑性を持つような可塑剤としての機能を発現することができ、柔軟性のあるシングルベース発射薬を得ることができる。そのため、シングルベース発射薬は機械的特性が向上し、強い衝撃が与えられた場合でもその成形物の形状を維持することができる。また、成分(c)ポリエステル系可塑剤は成分(a)ニトロセルロースと優れた相溶性を示し、且つ低揮発性であることから機械的特性及び燃焼性の経時変化を抑制することができる。
式(1)
[−O−CO−R−CO−O−R’−]
(ここでRはCmH2mで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜6の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数、R’はCnH2nで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜8の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数を示す。)
ポリエステル系可塑剤を構成するジカルボン酸残基部分は、RがCmH2mで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数が2〜6の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数のものである。また、2価アルコール残基部分は、R’がCnH2nで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数が2〜8の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数のものである。
〔成分(d)光沢剤〕
成分(d)光沢剤は、シングルベース発射薬の表面にコーティングすることにより成形物の滑りが良くなるため、シングルベース発射薬の装填性を向上させることができる。また、光沢剤は吸湿を抑制し、且つ帯電を防止することができる。この光沢剤としては、例えばグラファイトが用いられる。光沢剤の含有量は、一般的には成分(a)ニトロセルロース100質量部に対して0.03〜0.35質量部である。
〔成分(e)消炎剤〕
成分(e)消炎剤は、シングルベース発射薬に含まれることにより、シングルベース発射薬が燃焼した際に発生する炎を抑制することができる。この消炎剤としては、例えば硝酸カリウム、硝酸バリウム、硫酸カリウム又はこれらの混合物等が挙げられる。消炎剤の含有量は、一般的には成分(a)ニトロセルロース100質量部に対して0.5〜2.5質量部である。
〔シングルベース発射薬の成形〕
シングルベース発射薬は、押出成形装置等の成形装置を使用して所望の形状に成形した成形物として用いられる。該成形物の形状としては無孔円柱状、単孔円柱状、多孔円柱状、多孔六角柱状等が挙げられる。これらのシングルベース発射薬の成形物は、例えばシングルベース発射薬に有機溶剤、好ましくはアセトンとエチルアルコールとの混合溶液又はジエチルエーテルとエチルアルコールとの混合溶液を添加混合し、押出成形装置で押出成形する方法により製造することができる。
(経時安定性評価試験方法)
経時安定性を評価するための加速老化試験方法について説明する。
(機械的特性の評価方法)
機械的特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。試料としてシングルベース発射薬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弾性率を読みとり、機械的特性の評価を行った。本試験条件下では、弾性率が60〜140kN/cm2であることが好ましく、80〜120kN/cm2であることが特に好ましい。弾性率が60kN/cm2を下回ると、戦車砲などの射撃時における大きな衝撃により、成形物が形状を維持することが困難になる。一方で、弾性率が140kN/cm2を超えると、成形物が脆くなる傾向となり好ましくない。また、加速老化試験後の弾性率が加速老化試験前に比べて7%未満の変化率であれば経時変化として優れており、5%以内の変化率であることがより好ましい。
(燃焼性の評価方法)
続いて、燃焼性を評価するための密閉ボンブ燃焼試験について説明する。
NC:ニトロセルロース
AdPE:アジピン酸ポリエステル
GlPE:グルタル酸ポリエステル
SuPE:コハク酸ポリエステル
SebPE:セバシン酸ポリエステル
PhPE:フタル酸ポリエステル
ATEC:アセチルクエン酸トリエチル
DIBA:アジピン酸ジイソブチル
DOP:フタル酸ジオクチル
DBP:フタル酸ジブチル
ESBO:エポキシ化大豆油
AKII:メチルジフェニルウレア
SEII:ジメチルジフェニルウレア
KN:硝酸カリウム
G.P.:グラファイト
(実施例1)
窒素量13.2質量%のニトロセルロース100質量部、安定剤としてメチルジフェニルウレア2.2質量部、可塑剤として数平均分子量が約1800のアジピン酸ポリエステル(2価のカルボン酸としてアジピン酸、2価のアルコールとして1,4−ブタンジオールを使用した重縮合体)11.4質量部の割合で混合した混合物を調製した。この混合物に対し、ジエチルエーテル60質量部及びエチルアルコール40質量部の混合溶液を加え、いわゆるウェルナー混和機で均一に混合した。なお、ウェルナー混和機は、横方向に延びる回転軸に取付けられた撹拌羽根により撹拌、混合する装置である。
(実施例2〜10)
表1に示した組成で、実施例1と同様の方法によりシングルベース発射薬を製造し、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1にまとめて示した。なお、今回使用したグルタル酸ポリエステル(2価のカルボン酸としてグルタル酸、2価のアルコールとして1,3−ブタンジオールを使用した重縮合体)の数平均分子量は約2500、コハク酸ポリエステル(2価のカルボン酸としてコハク酸、2価のアルコールとしてエチレングリコールを使用した重縮合体)の数平均分子量は約3000である。セバシン酸ポリエステル(2価のカルボン酸としてセバシン酸、2価のアルコールとして1,3−プロパンジオールを使用した重縮合体)の数平均分子量は約8000、フタル酸ポリエステル(2価のカルボン酸としてフタル酸、2価のアルコールとして2−メチル−1,6−ヘキサンジオールを使用した重縮合体)の数平均分子量は約1300である。
(比較例1〜7)
表2に示した組成で、実施例1と同様の方法によりシングルベース発射薬を各々製造し、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。
・前記成分(a)ニトロセルロースとして、窒素量の異なるニトロセルロースを複数使用し、シングルベース発射薬の機械的特性又は燃焼性を調整するように構成することも可能である。
・前記成分(b)ポリエステル系可塑剤は、単独重合体のみではなく共重合体としても使用することができる。
Claims (3)
- 成分(a)ニトロセルロースと成分(b)安定剤とを含むシングルベース発射薬において、成分(a)ニトロセルロース100質量部に対して成分(c)ポリエステル系可塑剤を3〜20質量部含有することを特徴とするシングルベース発射薬。
- 前記成分(c)ポリエステル系可塑剤が下記式(1)で示される連鎖部分を有し、数平均分子量が500〜10000のポリエステルであることを特徴とする請求項1に記載のシングルベース発射薬。
式(1)
[−O−CO−R−CO−O−R’−]
(ここでRはCmH2mで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜6の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数、R’はCnH2nで表される鎖状炭化水素基で主鎖部分の炭素数は2〜8の整数、側鎖に伸びる炭素数は2以下の整数を示す。) - 前記成分(c)ポリエステル系可塑剤がグルタル酸ポリエステル又はアジピン酸ポリエステルであることを特徴とする請求項2に記載のシングルベース発射薬。
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