JPH04500200A - 爆薬および推進薬組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 爆薬および推進薬組成物 本発明は、有機酸または誘導体および硝酸塩含有酸化剤の混合物に基づく爆薬お よび推進薬組成物に関する。

爆発性または推進性を有する組成物は有機または無機の硝酸塩から調製できるこ とは、爆発物および軍震品の分野において知られている。例えば、従来の黒色火 薬（ｇｕｎｐｏｗｄｅｒ）　、また黒色火薬（ｂｌａｃｋ　ｐｏｗｄｅｒと呼ぶ 、は、典型的には硫黄、硝酸カリウムおよび木炭から構成されている。弾薬、爆 薬または推進薬として利用することができる他の燃焼性組成物は、また、複合配 合物の酸化剤部分として硝酸塩を含有する。通常、硝酸アンモニウムまたはアル カリ金属硝酸塩は多数のこのような応用において好ましい酸化剤である。

この分野における有意の進歩は、米国特許第４．４９７．６７６号（Ｋｕ　ｒ　 ｔ　ｚ）に開示されている。この特許には、有機酸、例えば、アスコルビン酸ま たはエリトルビン酸、および無機硝酸塩、例えば、硝酸カリウムの水性スラリー は、加熱して水を追い出すと、爆薬および推進薬として有用である複合材料を生 成するという発見が記載されている。

この材料は性能が黒色火薬に弾道学的に匹敵するが、取り扱いが安全であり、よ り清浄に燃焼し、硫黄を含むフユームを発生せずそして腐食性残留を残さない。

米国特許第４．７２８．３７６号（Ｋｕｒｔｚ）には、このような組成物におけ る改良が記載されており、ここて混合物をある高い温度に処理の開に加熱して同 定可能な反応を生成し、この反応は有機酸部分、例えば、アスコルビン酸または エリトルビン酸の化学的および／または物理学的の変化を生ずる。

欧州特許発行（ＥＰ−Ｐ）第２６８９９６号は、アスコルビン酸またはエリトル ビン酸の分解生成物を硝酸塩含有酸化剤と混合することによって得られる爆発性 物質を記載している。

本発明は、アスコルビン酸および硝酸塩含有酸化剤（または「酸化剤」）の混合 物、ここで２つの成分はある最大粒子サイズ、すなわち、１０ミクロン以下を育 する、が、乾燥粉末として、または圧縮した形状で、種々の爆薬または推進薬の 適用において有用である、新規な組成物を提供するという発見に基づく。

本発明の複合配合物は、その調製のモードにおいて簡単さおよびより大きい安全 性という利点を提供する。ある種の従来の爆薬−推進薬混合物と異なり、本発明 の組成物はアスコルビン酸を分解しないで調製される。室温における成分の混合 および配合は、分解または予備分解工程なしに、消耗物質を生成し、これは点火 すると、きれいに燃焼し、硫黄を含むフユームを放射せず、炭素の残留をほとん どあるいはまったく残さず、そして接触する金属表面に対して非腐食性である。

さらに、組吸物は放貢したとき湿気を吸収する傾向が少なく、そして吸湿性物質 が必要とするような例外的な予防策を必要としないで、延長した期間の間貯蔵す ることができる。

簡単に述べると、本発明は、その種ケの面において、爆薬および推進薬組成物、 この組成物を製造する方法、およびこの組成物を推進薬の千ヤージとして利用す る消耗カートリッジからなり、これらについてより詳細に説明する。

本発明の組成物を調製するとき使用する前に、成分を粉砕または他の方法で商業 的に販売されている粉末または結晶の粒子サイズから要求される１０ミクロン以 下の粒子サイズに大きさを減少する。このようなアスコルビン酸および硝酸塩含 有酸化剤の粒子サイズは、よりよい弾通学的性ｆＪＬｔ生ずる。粒子の微粉砕は 機械的微粉砕により達成することができる。あるいは、成分を個々に水性または 有機の液体媒質中に溶解し、そしてこの媒質からより微細な粒子の形態で沈澱さ せることができる。

本発明に適用することができる１つの手順において、大きさが１０ミクロン・よ り大きい硝酸力１１ウムの結晶を水中に６０〜６５℃の温度において溶解し、こ の水溶液を０〜１０℃に冷却した激しく撹拌したアセトン中に急速に注ぎ入れ、 １０ミクロン以下の硝酸カリウムの粒子を沈澱させ、次いでこれを濾過し、洗浄 し、そして乾燥する。

アスコルビン酸および硝酸塩含有酸化剤の相対的比率は、特定の応用およびこの ような応用のための特定の要件に依存して、組成が広く変化することができる。

一般に、アスコルビン酸対硝酸塩念有酸化剤の重量比は１０・９０〜５０　：　 ５０、より通常２０・８０〜４５　：　５５の開で変化するであろう。

ことに弾道学的応用のために、アスコルビン酸および硝酸塩含有酸化剤を化学量 論的量に釣り合っているか、あるいはそれに近い量で利用するとき、最良の結果 が達成されることが発見された。このような応用のために、ことに適当な組成物 は、２つの組み合わせた成分の各１００ｇについて、約３０〜約４５ｇのアスコ ルビン酸および約７０・〜約５５ｇの石肖酸力１１ウムからなるであろう。

硝酸塩素￥１゛酸化剤と１，２て、アルウリ金属またはアルカ１ｌｄ−類金属の 硝酸塩または硝酸アンモニウムを使用することが好ましい。これらの硝酸塩はｆ ｌＡ！　ＩＪにあるいは種’ｚｔり組み合わせで使用することができる。硝酸カ リつムは最も好まｊ−い− 有機硝酸塩を、また、硝酸塩含有酸化剤として使用することができる。ｎＥ　Ｍ 　ｒ有機硝酸塩」は、化学＠論的最にＡ剰の酸素を＜ｉ−Ｌ、そして火〕二術、 ？Ｊ薬または推進薬の配合物において使用するために適する、任意の炭素ａ杓う 肖酸塩庖意味することを意図する。このような材料は、ニトロセノしロース、ニ ド［１グ１１セ’、）　：／およびベンタエｌノスリトールナイトＬノー１・、 ならびに爆発性材料およびロケット燃料のための液状可塑剤とし。

て普通に使用される、他の有機→′イトし−・トエステルを包含する。

自ピ支持性造形物、例えば、棒、円錐、ベレ、・トなどにｆ、Ｅ縮可能である配 合物を得るために、了ス」ルピン酸および硝酸塩含有酸化剤のためのべ・ｒシダ ーとして機能するｌ１を添加ことか必要である。この目的に、植物性澱粉、こと にコースターチ、まｔ：はエチルセルロースは好まし。

い。べ・イングー材料は、圧縮したとき、組成物に自己支持性の形状を付！−ｊ するために上りな量で、通常１〜５重量％の逼で添加する１、必要に応じて、そ れ以上の添加剤を組成物中に含めることができ、それＩ−１７，０例は次の通り である　着色剤、ゼラチン化剤ｊまたは安定剤、例えば、尿素、例えば、アカル ディット（Ａｋａ　ｒｄ　ｉ　ｔ’）またはセン・トラリｚｈ（Ｃｅｎｔｒａｌ ｉｔ’）、置換ウレタン、フタＬ＝−１−、ポリマー、照明組成物のための添ｆ ｌｌ］剤、例えば、ナトリウム、バリウム、ストロンヂウムまたは銅の塩類、ま た；：１′爆発ユネルギーを増大するか、あるいは他の望まｌ、い性質を改良す るための添加剤、例えば、ホウ素またはニトログアニジン。

本発明の組成物（ズ、便利には、粒子の形態のアスコルビン酸および硝酸塩含有 酸化剤の混合物を、単独であるいは配合物に含めるべき任意の添加剤と一緒に、 形成することによって調製され伝この調製は、成分を乾燥状態で室温において均 質な・２合物を形嘘するために十分な時間、配合することによって工施すること ができる。あるいは、アスコルビン酸および硝酸塩含有酸化剤は、水、または有 機溶媒、または両者の混合物中に溶解または懸濁し、よく甘合し、θζいて慣用 方法で沈澱、濾過、蒸発などにより集めることができる。

これらの手順は、典型的には、自由流動性の粉末を生ずるであろう。

ある種の応用のために、粉末ル造拉することが望ましいか、あるいは必要である ことがある。これは慣用方法で、例えば、粉末を俸またはタブレットを添加した 適当なバインダー材料と圧縮し、圧縮した粉末を粒子に微粉砕し、そして分画し て所望の大きさを得ることによって実施することができる。

すでに述べたように、本発明の組成物は種々の１葉および推進薬の応用に有用で ある。わずかの特定の応用を示すするために、生成物は火砲の外殻またはライフ ルのカー　トリノジの製作に、照明用または信号用の■需品に、ロケット、爆破 装置および花火に利用することができる。

組成物は、例えば、古風の火器の粉末チャーンとして、あるいは点火手段、発射 手段および爆発性組成物を含有する成形されたカートリッジのケースからなる消 耗火器のカートリノ・・におｌする爆発性推進■として使用することができる。

次の実施例により、本発明の好まり、い実施態様およびそれらの調製方法を例示 するが、これらの実施例は限定ヲ意図しない。

実施例１ ３８０ｇのアスコルビン酸（米国薬局方等級）および６２０ｇの結晶質硝酸カリ ウムを、セラミックのホールミル中で、室温において２８゜５時間微粉砕する。

この粉末の一部分を燃焼特性について評価した。点大すると、試料はフタ・ノシ ュ燃焼し、そして残留をほとんど残さなかった。

粉末のほぼ１６ｇの試料をデシケータ−内に入れ、モしてデンケーター内で水の オーブントレー（ｏｐｅｎ　ｔｒｙａ）に暴露した。２４時間後、１６ｇの試料 はオ）ずかに０．２３ｇの水（約１．４％）を吸収していた。デシケータ−から 取り出しそして大気に暴露するとき、試料は６時間後そのものとの重量に復帰し た。この材料は吸湿性でないと結論された；デンケーター内で貯蔵したときのわ ずかの重量増加は表面の湿気のみに起因した。

実施例２ この実施例は、本発明による圧縮可能な爆薬−推進薬組成物の調製および使用を 例示する。

２００．６ｇのアスコルビン酸（超微細粉末、米国薬局方等級）、３２７４ｇの 硝酸カリウム（３２５メッシュ、米国標準篩、を通過する）、および２２ｇのコ ースターチ「８丁、八−ＲＸ　１５００．Ａ、Ｈステイレイ・カンパニー（Ｓｔ ａｌｃｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ）］を閉じた容器内でほぼ１５分間震４することによ −、でよく混合した。生ずる混合物を約３．７４インチの直径を有し、各々５・ −１０ｇの重量を角する俸に、力　”’　（Ｃａｒｖｅｒ）プレスを使用して］ ０トンの圧力を加えて圧縮した。棒を小さいチャンクに破壊し、次いで粉体に破 砕し、そして分画に篩分けした。各々はぼ１００ｇの３つの分画が得られ、次の メソシュ大きさを有し、た： （Ａ）２０を通過して３０上に残る、 （Ｂ）３０を通過して４０上に残る、 （Ｃ）４０を通過して６０上に残る。

生成物は６０グレインの装填量で試験したときすぐれた弾道学的性質を示し２、 約１２００フイート／秒またはそれより高い速度および４０００鉛ユニツトの圧 力（Ｌ、Ｕ、Ｐ、　）が与える。

実施例３ この実施例は、本発明による組成物を調製して、異なる物理学的性質をもつ最終 生成物を得た、異なる方法を例示する。

１８５ｇのアスコルビン酸（超微細粉末、米国薬局方等級Ｌ３１０ｇの硝酸カリ ウム（沈澱させそして３２５メツシユの篩を通して篩がけし１、粒子サイズはほ ぼ１０ミクロンである）および５ｇのコースターチ［５ＴＡ−ＲＸ　１５００、 Ａ、Ｈ，スティレイ・カンパニー（Ｓｔａｌｅｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ）］を、テフ ロンのパドル撹拌機を装備した３１のフラスコ内で３０分間よく混合し、た。こ の手順を反復して、同一１の材料の第２バツチを調製した。１次のようにして、 第１バツチを乾式圧縮性において使用し、そして第２パンチを湿式押出法におい て使用した。　Ａ１乾式圧縮法 前述したよっにして調製し、た混合した材料を、１インチのダイを使用して２０ ，０００ボンドの圧力を加えて、タブレットに圧縮した。タブレットを破砕し１ 、そして篩分けして、実施例２に示す３つの分画を得た。　Ｂ、湿式押出法 ２０４ｍ　ｌのエタ、ノール（９０％）を５００ｇの前述し５たように調製した 混合した材料に添加し、ぞしてこの材料を「ドウポール（ｄ　ｏ　ｕ　ｇｈ　ｂ ｏｌｌ）Ｊに加］二し、２０メソシユの篩を通し、て押出し、次いで１００”Ｃ において１時間乾燥した。この乾燥し、た材料を破砕し、そして表に示すように ３つの分画に篩分けした。

それぞれの材料を、かさ密度、燃焼速度、ガスの発生、および弾道学的性能につ いて評価した。燃焼速イ、ガスの発生および弾道学的性能は次のようにして１１ １Ｉ定した。

燃焼速度 みその幅】／′８インチおよび洲−深さをもつ２フイートのアルミニウムの定規 を構成した。みそに規定した大きさおよび重量の試験材料を充填し、た。１端に おいて点火すると、ストップウォッチを使用して２フイートの燃焼か起こった時 間を測定することができた。

ガスの発生 試験材料のベレ！トを、カーパープレスにより１０．０００ポンドにおいて５分 間圧縮することによって形成した。これらのベレットを個々にブ〉ゼシハーナー により１００ｍ１のホウク（Ｈｏｋ、ｅ）ボンベ中でて点火した。点火は取り付 けたマノメーターで、はぼ４００ポンドへの圧力の急激なサージにより観測した 。流れる水の下でボンベを室温に冷却した後、２０℃の水浴中て５分後、ガスの 体積をトルエンの置換により測定した。

弾道学的性能 すべての発射は、３２インチの、４５０径の銃口の装填圧力の試験銃身を使用し て、周囲条件下にインドアの範囲で、実施し、た。発射体はホルナディ（Ｈ，ｏ ｒｎａｄｙ）９６０６０の円い球、直径０．４５１インチ、重量１３８．０クル インであった。コネテイカソト・バリイ・アームズ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ　 Ｂａ１ｌｙ　、八ｒｍｓ）＃１１雷管キャップ使用した。球を潤滑した綿のバッ チで正しくこめた。

国際調査報告 ｌＩｌｌｌｍｌｌ　Ａｓ’。、ゆ　ＰＣＴ／ＥＰ　９０１００８８７国際調査報 告　Ｅ？９０００８ａ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、約１０ミクロン以下の粒子サイズを有するアスコルビン酸および約１０ミク ロン以下の粒子サイズを有する硝酸塩含有酸化剤の混合物からなる爆薬および推 進薬組成物。 ２、アスコルビン酸対硝酸塩含有酸化剤の重量比は１０：９０〜５０：５０であ る、上記第１項記載の組成物。 ３、アスコルビン酸対硝酸塩含有酸化剤の重量比は２０：８０〜４５：５５であ る、上記第１または２項記載の組成物。 ４、硝酸塩含有酸化剤は無機硝酸塩である、上記第１、２または３項記載の組成 物。 ５、無機硝酸塩含有酸化剤はアルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩であ る、上記第１〜４項のいずれかに記載の組成物。 ６、アルカリ金属硝酸塩の酸化剤は硝酸カリウムである、上記第５項記載の組成 物。 ７、さらに、バインダー材料、着色剤、ゼラチン化剤、照明剤および爆発増強剤 から成る群より選択される添加剤を含む、上記第１〜６項のいずれかに記載の組 成物。 ８、前記バインダー材料は、圧縮したとき組成物がその形状を支持するために十 分な量で存在する、上記第７項記載の組成物。 ９、バインダー材料は澱粉である、上記第８項記載の組成物。 １０、２つの粒子の形態で２つの成分の均質な混合物を形成することからなる、 約１０ミクロン以下の粒子サイズを有するアスコルビン酸および約１０ミクロン 以下の粒子サイズを有する硝酸塩含有酸化剤の爆薬および推進薬組成物を調製す る方法。 １１、アスコルビン酸および硝酸塩含有酸化剤は１０：９０〜５０：５０の重量 比で使用する、上記第１０項記載の方法。 １２、アスコルビン酸および硝酸塩含有酸化剤は２０：８０〜４５：５５の重量 比で使用する、上記第１０または１１項記載の方法。 １３、硝酸塩含有酸化剤は無機硝酸塩である、上記第１０項記載の方法。 １４、無機硝酸塩含有酸化剤はアルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩で ある、上記第１０項記載の方法。 １５、アルカリ金属硝酸塩の酸化剤は硝酸カリウムである、上記第１４項記載の 方法。 １６、さらに、バインダー材料、着色剤、ゼラチン化剤、照明剤および爆発増強 剤から成る群より選択される添加剤を含む、上記第１０項記載の方法。 １７、前記バインダー材料は、圧縮したとき組成物がその形状を支持するために 十分な量で存在する、上記第１６項記載の方法。 １８、バインダー材料はコースターチである、上記第１１項記載の方法。 １９、成分を室温において乾式配合する、上記第１１項記載の方法。 ２０、成分を水性または有機の液状媒質中で配合する、上記第１１項記載の方法 。 ２１、構成成分： （ａ）点火手段、 （ｂ）発射手段、および （ｃ）火器に使用するための発射体を含有する成形されたカートリッジのケース 、前記成形されたカートリッジのケースは約１０ミクロン以下の粒子サイズを有 するアスコルビン酸および約１０ミクロン以下の粒子サイズを有する硝酸塩含有 酸化剤の爆薬および推進薬組成物を含有する、からなる消耗カートリッジ。 ２２、硝酸塩含有酸化剤はアルカリ金属の硝酸塩である、上記第２１項記載の消 耗カートリッジ。 ２３、アルカリ金属の硝酸塩は硝酸カリウムである、上記第２２項記載の消耗カ ートリッジ。