KR19980023073A - 소구경 탄환용 기폭제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소구경 탄환용 기폭제(priming compositions) 조성물에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 DDNP 10~55중량%, 펜타니트리트(Pentanitrit) 2~10중량%, 제1민감제 1~10중량%, 제2민감제 1~3중량%, 1차 연료제 2~15중량%, 2차 연료제 5~15중량%, 산소공급제 20~55중량% 및 결합제 0.1~2중량%로 이루어진 소구경 탄환용 기폭제 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 조성물은 납가스를 발생시키지 않으므로 인체에 무해할 뿐만 아니라 총기의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

Description

소구경 탄환용 기폭제 조성물

도 1은 일반적인 소구경 탄환의 뇌관을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 2는 기존의 기폭제를 사용한 탄피(A)와 본 발명의 기폭제를 사용한 탄피(B)의 격발후의 상태를 나타낸 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 소구경 탄환용 기폭제 조성물의 속도, 압력 및 재해시험을 수행하기 위한 극한조건, 즉 63℃에서 10시간, -30℃에서 10시간씩 유지시키는 조건을 나타낸 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 앤빌(anvil)20 : 봉인제(foiling paper)

30 : 뇌관화약40 : 뇌관컵

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 납성분이 없는 뇌관용 폭분을 제공하여 사격시 납성분에 의한 위해가스의 발생을 방지함에 있다.

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 소구경 탄환용 기폭제(priming compositions) 조성물에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 기존의 기폭제에서 주성분으로 사용되던 스티프니트납(lead styphnate)을 배제하고 DDNP(diazodinitrophenol)을 주성분으로 하는 소구경 탄환용 기폭제(priming compositions) 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 기폭제의 주성분으로 사용되는 기폭약(primary explosives)은 열·충격 및 전기방전에 의한 점화에 매우 민감하고 불안정한 물질로서, 수mg 정도의 양에 의해서도 순간적으로 점화되어 폭발로 이어진다.

특히, 전기방전에 극히 민감하기 때문에 취급시 주의를 요하고, 가능하다면 1회 사용량을 최소로 해야 하며, 취급자와 설비는 반드시 접지되어야 한다.

또한, 특수구조의 창고내에 적절한 액체속에서 저장되어야 하며, 필요한 양만 건조시켜 사용하여야 한다.

이러한, 기폭약은 주로 기폭제, 도화폭관(squbs), 저에너지 기폭관(low energy detonator) 등에 사용된다.

즉, 공업뇌관, 신관 등의 기폭이나, 천공 또는 용기에 충전되어 있는 폭약의 폭발에 사용된다.

주로 사용되는 기폭약으로는 수은뇌흥(mercury fulminate), 질화납(lead azid), 스티프니트납, 테트라센(tetracene), DDNP 등이 있다.

한편, 기존의 소구경 탄환용 기폭제는 일반적으로 크게 세가지로 구분되는데, 즉 점화제(기폭약), 연료제 및 산소공급제로 구성되어 있다.

점화제 역할은 충격에 의해서 기폭하게 되고, 상기 점화제는 연료제에 불을 붙이는데, 이때 상기 점화제와 연료제가 연소를 하기 위해서는 산소공급제가 있어야 한다.

이밖에 다른 성분으로는 보다 적은 충격으로 점화될 수 있도록 민감제가 첨가되고, 화학약품이 분산되지 않도록 하기 위하여 화학 접착제가 포함된다.

예를 들어, 기존의 소구경 탄환에 사용된 점화제로는 스티프니트납, 연료제로는 알루미늄 분말 및 안티몬 설파이드, 산화제로는 질산바륨 등이 있다.

그러나, 이러한 기폭제 조성물은 점화될 때 스티프니트납의 산화에 의해 유독산화물인 납(Pb)가스가 발생되므로, 특히 실내 사격시 사수의 건강과 환경오염 문제가 발생된다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

따라서, 본 발명의 목적은 소구경 탄환용 기폭제 조성물에 적합하게 적용될 수 있으며, 기존의 기폭제를 사용할 경우 발생되는 납에 의한 유해 요소를 제거할 수 있는 소구경 탄환용 기폭제 조성물을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물은 소구경 탄환용 기폭제 조성물에 있어서, DDNP 10~55중량%, 펜타니트리트(Pentanitrit) 2~10중량%, 제1민감제 1~10중량%, 제2민감제 1~3중량%, 1차 연료제 2~15중량%, 2차 연료제 5~15중량%, 산소공급제 20~55중량% 및 결합제 0.1~2중량%로 이루어진다.

[발명의 구성 및 작용]

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 탄환 사격시 발생되는 납을 포함하지 않는 소구경 탄환용 기폭제 조성물을 제공하고, 또한 유해한 화학적 부반응없이 높은 수분상태에서 제조될 수 있는 소구경 탄환용 기폭제 조성물을 제공한다.

여기서 가장 중요한 특징은 납 성분을 포함하지 않으면서 탄도 성능을 만족시키는 것이고, 새롭게 조성된 조성물의 성분과 양이 탄환의 물리적 표준치를 만족시키는 것이다.

이러한 조건을 만족시킬 수 있는 본 발명에 따른 성분 및 양은 DDNP 10~55중량%, 펜타니트리트 2~10중량%, 제1민감제 1~10중량%, 제2민감제 1~3중량%, 1차 연료제 2~15중량%, 2차 연료제 5~15중량%, 산소공급제 20~55중량% 및 결합제 0.1~2중량%로 이루어진다.

상기 DDNP는 기존에 사용된 스티프니트납과 달리 납중금속을 함유하지 않은 안정한 물질로서, 그 사용량은 10~55중량%, 바람직하게는 20~30중량%이고, 상기 범위를 벗어나면 폭발력이 너무 작거나 커서 탄도성능을 저하시킬 수 있다.

본 발명에서 2차 폭약으로 사용되는 펜타니트리트는 2~10중량%로 사용되며, 상기 범위를 벗어나면 폭발 위력이 적어 둔감하거나, 폭발 위력이 커서 탄도성능을 만족시키지 못하게 되고, 보다 적은 충격으로 점화시키는 제1민감제로는 테트라센 및 제2민감제로 실리카가 사용되며, 그 사용량은 각각 1~10중량%, 및 1~3중량%이다.

상기 조성물에 2~15중량%로 첨가되는 1차 연료제로는 A1분말이 바람직하고, 5~15중량%로 첨가되는 2차 연료제로는 안티몬 설페이드가 바람직하다.

아울러, 산소공급제는 질산바륨을 사용하였으며, 그 사용량은 20~55중량%가 바람직한데, 이때 20중량% 미만이면 산소공급이 낮아 폭발성능이 저하되고, 55중량%을 초과하면 상대적으로 다른 성분 함량이 적어 발사약에 불을 붙이는 에너지 발생이 줄어드는 단점이 있다.

또한, 본 발명의 다른 혼합성분인 결합제는 0.1~2중량%로 사용되며, 예를 들어, Adhesion (A 7032) 및 Aerosil (cok 84) 등을 사용할 수 있다.

상기 성분들을 이용하여 본 발명에 따른 조성물을 제조하기 위해서는, 먼저 DDNP, 펜타니트리트 및 테트라센을 습윤상태로 건량 기준으로 평량하여 이들을 혼합(1차 혼합)한 후, 분말로 된 A1분말과 안티몬 설페이드 및 질산바륨을 평량하여 혼합(예비혼합)시킨다.

그 다음, 상기 1차 혼합물과 예비 혼합물을 혼합기에서 결합제 및 제2민감제인 실리카와 함께 완전 혼합시킨다.

한편, 도 1에 도시된 바과 같이, 상기 혼합공정을 거친 습윤분말(뇌관화약, 30)은 뇌관컵(40)에 적당히 삽입한 후 봉인제(20)를 덮고, 뇌관화약(30)이 삽입된 뇌관컵(40)과 받침쇠(도시되지 않음)를 결합기에서 결합한 후, 방습을 위하여 라쿼(laquer)를 도포시킨 다음, 약 55℃에서 약 72시간 동안 건조시키면 뇌관이 제조된다.

이하 실시예를 통하여 본 발명에 따른 조성물의 효과를 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

건조량 기준으로 DDNP 25중량% 및 테트라센 5중량%을 혼합하고, 상기 혼합물에 A1분말 4중량%, 질산바륨 49중량% 및 안티몬 설페이드 12중량%을 첨가시켜 혼합한 다음, 펜타니트리트 3중량%, 실리카 1중량% 및 결합제 1중량%를 혼합기에 투입하여 완전 혼합시킨다.

이때, 상기 결합제는 상기 조성물 1배치(3.4kg) 기준으로 물 150ml에 Adhesion(A 7032) 15ml 및 Aerosil (cok 84) 3.0g을 혼합하여 사용한다.

상기 조성물을 약 55℃에서 약 72시간 동안 건조시켜 기폭제로 사용하고, 통상의 방법으로 뇌관을 제조하였다.

이렇게 제조된 뇌관을 이용하여 감도시험을 수행하여 하기 표 1에 기재하였고, 속도, 압력 및 기능재해시험을 3차에 걸쳐 수행하여 하기 표 2, 3 및 4에 기재하였으며 , 고온 및 저온에서의 속도 및 압력변화를 측정하여 하기 표 5에 기재하였다.

참고적으로 도 2에 기존의 기폭제를 사용한 탄피(A)와 본 발명의 기폭제를 사용한 탄피(B)의 격발후, 납성분에 의한 오염상태를 나타내었다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 기존의 기폭제를 사용한 탄피(A)와 본 발명의 기폭제를 사용한 탄피(B)의 격발후의 납성분에 의한 오염상태가 현저함을 확인할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소구경 탄환용 기폭제 조성물을 극한조건, 즉 63℃에서 10시간, -30℃에서 10시간씩 유지시키면서 탄환의 장기저장시 문제성 여부와, 기후 변화에 따른 저장성을 상기 조성물의 속도, 압력 및 재해시험으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 6(10일 경과), 표 7(20일 경과) 및 표 8(30일 경과)에 기재하였다.

[표 1]

감도시험

상기 표에서 223A는 구경이 5.56mm, 308B는 7.62mm, 30A는 칼빈탄이고,+3σ는 뇌관의 민감성 한계성으로 일정한 분말에서 격발되어야 함을 의미하며,-3σ는 뇌관의 민감성 한계성으로 안정성을 나타내는 것으로 일정한 분말이상에서 격발되어야 함을 의미하고, σ는 개개치의 편차로서 개개치의 특성이 한계 기준내에 있어야 함을 의미하는 것으로, 편차가 크면(평균 높이)가 합격 범위내에 포함되더라도 불합격이 됨.

이들의 측정방법은 SAAMI(Sporting Arms and Ammunition Manufacture's Institute, Inc.) 및 Military Specification에 기초하여 측정하였다.

또한, 완폭점은 어느 정도 충격에 의해 완전 격박되는 민감도를 의미하고, 불폭점은 일정량의 충격 이상이 되어야 격발하는 것으로, 뇌관의 안전성 한계를 의미한다.

아울러, 주기 1은 20개 탄환에 대한 평균치이고, 주기 2는 10개 탄환에 대한 평균치이며, 주기 3은 5개 탄환에 대한 평균치이다.

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 기폭제 조성물의 민감성은 표준규격에도 적합할 뿐만 아니라 기존의 기폭제 조성물과도 큰 차이를 나타내지 않았다.

[표 2]

속도, 압력 및 기능재해시험(1)

상기 표 2에서 속도 및 압력은 각각 Counter Chronography 및 Screen Photoelectric 속도 측정기구와 Cylinder Pressure를 이용하여 측정하였으며, 측정방법은 탄자가 총구를 떠난후 일정한 거리에 있는 2개의 스크린을 통과한 시간을 측정, 스크린간 거리를 시간으로 나눈 값으로 계산하고, 압력은 탄피에 규정된 크기의 구멍을 내어 사격시 발생되는 압력이 동실린더를 압축시키는 힘의 크기로서 이 압축정도를 측정, 기작성된 조견표에 의한 압력치를 산정한 값으로 측정하였으며,+3σ은 개개 탄환의 최대 압력 한계값을 의미하고, 단위 cup는 100psi(1b/in)이다.

이하 표 3 및 표 4에도 동일하게 적용된다.

[표 3]

속도, 압력 및 기능재해시험(2차)

[표 4]

속도, 압력 및 기능재해시험(3차)

상기 표 2, 3 및 4로부터 본 발명에 따른 기폭제는 표준치에 적합한 속도 및 압력을 나타내어 기능재해가 없음을 알 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 기폭제를 고온(+52℃) 및 저온(-54℃)에서의 속도 및 압력변화 한계를 측정하여 하기 표 5에 기재하였다.

하기 표 5에서 속도 및 압력의 측정 방법 및 기구는 상기 표 2와 같다.

하기 표 5에서 속도 및 압력란에 기재된 수치는 고온(+52℃) 및 저온(-54℃)에서의 속도 및 압력치가 상온에서 측정한 값에서 벗어나서는 안되는 범위 정도를 의미한다.

[표 5]

[표 6]

속도, 압력 및 재해시험(저장 10일 경과후)

[표 7]

속도, 압력 및 재해시험(저장 20일 경과후)

[표 8]

속도, 압력 및 재해시험(저장 30일 경과후)

상기 표 6, 7 및 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 기폭제 조성물의 속도, 압력 및 재해시험결과, 표준규격에도 적합할 뿐만 아니라 기존의 기폭제 조성물과도 큰 차이를 나타내지 않았다.

[발명의 효과]

전술한 바와 같이, 본 발명의 따른 기폭제는 스포츠 및 군용 소구경 탄환의 탄도 성능면에서 기존의 기폭제와 동일하게 만족시키면서, 기존의 제품에서는 사격시 발생되는 가스에 중금속 유해물질인 납 성분이 함유되어 있어 장기간 흡입시 건강을 해치게 되고, 환경오염 물질을 배출시킨 문제점을 해결하여 건강을 보호함은 물론 매연이 적어 총열 부식을 줄일 수 있어 총기 수명을 연장시키는 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

1. 소구경 탄환용 기폭제 조성물에 있어서, DDNP 10~55중량%, 펜타니트리트(Pentanitrit) 2~10중량%, 제1민감제 1~10중량%, 제2민감제 1~3중량%, 1차 연료제 2~15중량%, 2차 연료제 5~15중량%, 산소공급제 20~55중량% 및 결합제 0.1~2중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 소구경 탄환용 기폭제 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 DDNP의 사용량이 20~30중량%임을 특징으로 하는 소구경 탄환용 기폭제 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1민감제가 테트라센이고, 제2민감제가 실리카임을 특징으로 하는 소구경 탄환용 기폭제 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 1차 연료제가 A1분말이고, 2차 연료제가 안티몬 설페이드임을 특징으로 하는 소구경 탄환용 기폭제 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 산소공급제가 질산바륨임을 특징으로 하는 소구경 탄환용 기폭제 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 결합제가 Adhesion (A 7032) 및 Aerosil (cok 84)임을 특징으로 하는 소구경 탄환용 기폭제 조성물.