KR101139777B1

KR101139777B1 - 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물 및 그의 성형체

Info

Publication number: KR101139777B1
Application number: KR1020100044233A
Authority: KR
Inventors: 김현수; 채주승; 심정섭
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2012-04-26
Also published as: KR20110124827A

Abstract

본 발명은 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물 및 그의 성형체에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 압축형 복합화약을 적용함으로써 높은 함량의 분자화약(RDX)을 사용할 수 있어서 반응물질 성능의 증대에 기여할 수 있고, 얇은 평판상으로 직접 압축성형함으로써 성형체에 기공이나 갭 등이 발생하지 않으며, 대량 생산이 가능하고, 치수안정성을 확보할 수 있는 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물 및 그의 성형체에 관한 것이다.

Description

저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물 및 그의 성형체{REACTIVE MATERIAL COMPOSITION FOR A LESS SENSITIVE EXPLOSIVE REACTIVE ARMOR AND A PRESSING THEREOF}

본 발명은 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물 및 그의 성형체에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 압축형 복합화약을 적용함으로써 반응물질 성능의 증대에 기여할 수 있고, 성형체에 기공이나 갭 등이 발생하지 않으며, 대량 생산이 가능하고, 치수안정성을 확보할 수 있는 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물 및 그의 성형체에 관한 것이다.

반응물질은 전차의 생존성 증대를 위해 부착되는 반응장갑의 핵심부품으로서, 외부의 위협으로부터 전차의 생존성과 승무원의 안전성을 보장하기 위하여 전차의 외부에 부착하여 사용하고, 외부에서 발생하는 다양한 조건에 능동적으로 반응해야 한다. 이러한 능동적 반응을 위하여 고폭화약을 다양한 형태로 제조하여 반응물질로 사용지만, 능동적인 반응을 수행하기 위한 반응물질의 양은 결국 전차의 중량 증대를 수반하므로 운용성에 큰 영향을 미친다.

따라서 가능한 한 두께를 얇게 하면서 성능은 유지 또는 증대시킬 수 있는 반응물질용 고폭화약 조성을 개발하는 것이 매우 중요하다 할 수 있다.

반응물질을 제조하기 위해서는 제조된 반응물질이 제조된 후에도 그 형상을 유지할 수 있는 치수안전성(dimensional stability)이 확보되어야 하며, 성형체는 부위별 성형밀도구배가 없이 균질한 상태를 유지하여야 한다. 따라서 반응물질의 치수안전성과 성형체의 균질한 성형밀도를 증진시키기 위한 기술 또한 필요하다.

분자화약과 고분자 결합제계로 이루어진 복합화약은 주조형 복합화약, 압축형 복합화약, 압출형 복합화약으로 구분할 수 있다. 분자화약의 함량 및 제조하는 방법에 따라 주조형 복합화약은 90중량% 이하의 분자화약을 사용하며, 90중량% 이상의 고함량의 경우 압축형 복합화약으로, 점도가 높아서 이들 두 가지 형태로 제조할 수 없는 경우에는 압출형 복합화약 형태로 제조한다.

종래의 반응물질은 주조형 복합화약을 주로 사용하였는데, 주조형 복합화약은 조성에 포함된 분자화약과 결합재, 가소제 등을 균일하게 혼화하는 특성 때문에 분자화약의 함량을 기준으로 최대 90중량%까지 충전할 수 있었다.

또한 복합화약을 제조하기 위해서는 활성충전재로 사용하는 분자화약을 가소제로 피복하는 전처리를 수행한 후, 피복된 분자화약을 다른 원료들(분자화약, 결합재, 가소제 등)과 균일하게 혼화하고, 탄체에 충전하는 작업(주조)을 수행한 후에 충전된 탄체를 일정한 온도를 유지하는 오븐 내에서 경화시켜야 한다. 이러한 주조형 복합화약을 제조함에 있어서 가장 중요한 변수로는 탄체에 충전하는 시간(Pot-life) 동안 충전이 원활하게 수행되도록 진공상태를 유지하여 충전물 내부에 기공이나 갭 등이 없도록 하여야 하며, 복합화약의 점도가 일정 시간동안 적정한 수준을 유지하여 충전하는 동안 경화되지 않도록 하여야 한다.

주조형 복합화약의 이러한 특성으로 인해, 얇은 두께의 탄체(평판)에 직접 충전하는 경우, 반응물질은 낮은 취약성을 가지며, 균질한 밀도를 유지하기가 어렵고, 또한 주조형 복합화약의 주조시간 동안 적정한 수준의 점도를 유지하기 어렵기 때문에 반응물질의 대량 생산이 제한적이었다. 따라서 주조형 복합화약을 사용하여 제조한 반응물질의 경우, 외부 위협요소에 피폭시 반응장갑의 불안정한 반응특성을 나타낼 수 있으며, 이는 전차의 생존성에 큰 영향을 미치게 된다.

본 발명의 목적은 반응물질 성능의 증대에 기여할 수 있고, 성형체에 기공이나 갭 등이 발생하지 않으며, 대량 생산이 가능하고, 치수안정성을 확보할 수 있는 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물 및 그의 성형체를 제공하는 것이다.

본 발명의 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물은 분자화약으로서 RDX 85～92중량%, 결합재 3～10중량% 및 가소제 3～10중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 분자화약은 대한민국 국방규격(KDS 1376-0005)에 준하는 RDX(Research Development Explosive : Cyclotrimethylenetrinitramine; C₃H₆N₆O₆ ) A종(굵은 입자) 및 E종(가는 입자)으로부터 선택되는 1종 이상을 85～92중량% 사용하는 것이 바람직한데, RDX의 함량이 85중량% 미만인 경우에는 상대적으로 결합재의 함량이 높아져 압축형 복합화약으로 제조하기 어려워서 바람직하지 않고, 함량이 92중량%를 초과하는 경우에는 결합재의 함량이 낮아져 고분자 결합재를 분자화약에 균일하게 피복 및 응집시키기 어렵고, 평탄형 탄체에 직접 성형하기에 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 결합재는 5% 이하, 바람직하게는 0.1~5%의 염소를 경화점(cure site)으로 함유하고 있는 유도체(chlorine-containing derivate)인 염소 함유 아크릴레이트 탄성 공중합체 및 비닐아세테이트 함량이 55～65%인 에틸렌비닐아세테이트로부터 선택되는 1종 이상을 3～10중량% 사용하는 것이 바람직하다. 상기 염소 함유 아크릴레이트 탄성 공중합체에 있어서 염소의 함량이 5%를 초과하는 경우에는 탄성 공중합체의 가교점을 확대시켜 탄성율과 압축강도가 증가하는 반면 연신율이 떨어져서 입계값 이상의 외부충격에 노출되었을 때에 성형체가 파손되는 현상(깨지는 현상)이 발생하므로 바람직하지 않다. 또한, 상기 에틸렌비닐아세테이트에 있어서 비닐아세테이트 함량이 55% 미만인 경우에는 고분자 결정이 많아져서 복합화약에 적용하기 어려워 바람직하지 않고, 65%를 초과하는 경우에는 연성의 특성으로 인해 치수안정성을 확보하기가 어렵기 때문에 바람직하지 않고, 상기 결합재의 함량이 3중량% 미만인 경우에는 비표면적이 큰 분자화약에 결합재를 균질하게 피복 및 응집시키기 어렵기 때문에 바람직하지 않고, 10중량%를 초과하는 경우에는 치수안정성을 확보하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 가소제로의 예로는 디옥틸아디페이트(dioctyl adipate:DOA), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate:DOS), 디옥틸프탈레이트(dioctyl phthalate:DOP) 등을 들 수 있고, 상기 가소제의 사용량은 3～10중량%인 것이 바람직한데, 상기 가소제의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 판상의 성형체로 성형하기 어렵기 때문에 바람직하지 않고, 10중량%를 초과하는 경우에는 치수안정성을 유지하기가 어렵고, 장기간 보관시 가소제의 누출현상이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물에 의해서 제조되는 성형체는 반응장갑에 적용하기 용이하도록 길이(L)와 높이(H)의 비(L/H)가 10~20의 범위인 평판형인 것이 바람직하고, 이는 본 발명의 반응물질 조성물을 10~50℃의 온도에서 얇은 평판형으로 직접 압축성형하므로써 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 성형체의 밀도는 이론최대밀도(Theoretical Maximum Density:TMD)의 90% 이상을 유지하면서 부위별 밀도구배 편차가 ±0.01g/㎤ 이하인 것이 우수한 치수안정성의 측면에서 바람직하다.

본 발명에 따르면, 반응물질 성능의 증대에 기여할 수 있고, 성형체에 기공이나 갭 등이 발생하지 않으며, 대량 생산이 가능하고, 치수안정성을 확보할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 더욱 상세하게 설명하지만, 하기 실시예는 예시적인 목적일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예

하기 표 1에 나타내는 조성으로 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질을 제조하였다.

[표 1]

[실험예 1]

상기 실시예 1 내지 6에서 제조된 반응물질을 이용하여, 하기 표 2에 나타낸 압축조건에서 압축성형하여 성형체를 제조한 후, 기계적 강도(압축강도)를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다. 기계적 강도는 성형체가 치수안전성을 유지할 수 있는지를 판단하는 주요 기준을 제공하며, 하기 표 2에 의하면, 기계적 강도가 7.6bar～22.6bar를 유지함으로써 치수안전성을 유지함을 알 수 있다.

[표 2]

[실험예 2]

상기 실시예 2에서 제조된 반응물질을 이용하여 길이와 높이의 비율(L/H)을 13.5로 하여 압축성형하여 평판형 성형체를 제조하고, 상기 성형체를 가로 4×세로 4로 16등분 하여 부위별 밀도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타낸 바와 같으며, 성형체는 ±0.003g/㎤의 편차로 밀도의 구배 없이 균질한 것으로 나타났다.

[표 3]

[실험예 3]

상기 실시예와 비교예에서 제조한 반응물질을 반응요소에 직접 충전한 반응장갑을 이용하여 성형장약자탄에 대한 반응성과 20㎜ 파편탄에 대한 안전도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.

표 4의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 6에서 제조한 반응물질은 성형장약자탄에 안정적으로 반응함과 동시에 20㎜ 파편탄에는 반응을 하지 않는 바람직한 반응특성을 갖는다. 그러나, 비교예의 경우, 실시예 3과의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 같은 분자화약 함량을 갖는다 할지라도 결합재의 비율이 본 발명의 범위를 벗어남에 따라 성형장약자탄에는 안정적인 반면 20㎜ 파편탄에서는 폭발하는 다른 결과를 얻음을 알 수 있다.

[표 4]

Claims

분자화약으로서 RDX 85～92중량%, 염소 함유 아크릴레이트 탄성 공중합체 및 비닐아세테이트 함량이 55～65중량%인 에틸렌비닐아세테이트로부터 선택되는 1종 이상인 결합재 3～10중량% 및 가소제 3～10중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 가소제는 디옥틸아디페이트, 디옥틸세바케이트, 디옥틸프탈레이트 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물.
제 1항 또는 제 3항에 따른 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 조성물에 의해서 제조되는 성형체로서, 길이(L)와 높이(H)의 비(L/H)가 10~20의 범위인 평판형인 것을 특징으로 하는 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 성형체.
제 4항에 있어서, 상기 성형체는 밀도가 이론최대밀도의 90% 이상을 유지하면서 부위별 밀도구배 편차가 ±0.01g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 저감도 폭발형 반응장갑용 반응물질 성형체.