KR20020077368A - 감소된 감도 용융주조 폭약 - Google Patents

감소된 감도 용융주조 폭약 Download PDF

Info

Publication number
KR20020077368A
KR20020077368A KR1020027007996A KR20027007996A KR20020077368A KR 20020077368 A KR20020077368 A KR 20020077368A KR 1020027007996 A KR1020027007996 A KR 1020027007996A KR 20027007996 A KR20027007996 A KR 20027007996A KR 20020077368 A KR20020077368 A KR 20020077368A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
melt
group
member selected
casting
melt casting
Prior art date
Application number
KR1020027007996A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100610648B1 (ko
Inventor
돌다니엘더블유
행크재미엠.
하이스미스토마스케이.
룬드게리케이.
Original Assignee
앨리언트 테크시스템즈 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 앨리언트 테크시스템즈 인코포레이티드 filed Critical 앨리언트 테크시스템즈 인코포레이티드
Publication of KR20020077368A publication Critical patent/KR20020077368A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100610648B1 publication Critical patent/KR100610648B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/005—By a process involving melting at least part of the ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/04—Compositions containing a nitrated organic compound the nitrated compound being an aromatic
    • C06B25/06—Compositions containing a nitrated organic compound the nitrated compound being an aromatic with two or more nitrated aromatic compounds present

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Abstract

본 발명의 용융주조 폭약은 COMP B 폭약과 유사한 폭발특성을 가지고 COMP B 폭약과 비교할만한 조건 하에서 용융주입가능하고 주조가능하지만, 더 낮은 충돌, 충격 및 열감도를 느끼므로 COMP B와 관련된 독성의 문제를 피할 수 있다. COMP B의 기본적이고 일반적으로 인정되는 성분, 즉 트리니트로톨루엔(TNT)을, TNT의 사용으로 겪게되는 독성단점을 나타내지 않으면서 용융주조될 수 있는 디니트로아니솔과 같은, 하나 이상의 모노니트로-치환된 또는 디니트로-치환된 용융주조 바인더로 대체한다. 또한 용융주조 바인더는 알킬니트로아닐린과 아릴니트로아닐린으로 구성된 그룹에서 선택되는 가공보조제와 조합될 수 있다. 바람직하게는, 상기 조성물은 굵은 산화제 입자와 미세미립자 형태의 활동성 충전재도 포함한다.

Description

감소된 감도 용융주조 폭약 {REDUCED SENSITIVITY MELT-CAST EXPLOSIVES}
2,4,6-트리니트로톨루엔(TNT) 용융주조 바인더에 기초한 용융주조 폭약은 넓은 배열의 군분야에서 사용되어 왔다. 용융주조 폭약을 제조하는데 공지된 TNT-계 조성물 중에서, COMP B(당해 기술분야에서는 조성물 B라고도 함)는 보다 널리 공지되어 실시되고 있는 것 중 하나이다. 일반적으로 COMP B는 TNT, RDX(1,3,5-트리니트로-1,3,5-트리아자-사이클로헥산) 및 밀랍의 혼합물을 포함한다. 이들 성분의 정확한 농도는 산업적 실시분야에 따라 다소 달라질 수 있지만, 일반적으로 COMP B는 약 39.5중량% TNT, 약 59.5중량% RDX 클래스 1(100㎛) 및 약 1중량% 밀랍을 포함한다.
COMP B는 일반적으로 약 81℃의 비교적 낮은 용융온도를 가지는, TNT 용융주조 바인더를 먼저 용융시킴으로써 제조된다. 그 다음에 RDX 입자와 밀랍(선택적으로 RDX 입자 상에 사전코팅된)을 슬러리나 균질 분산액이 얻어질 때까지 용융 TNT 속으로 교반한다. 용융된 슬러리는 주조공정에 의해 박격포, 수류탄, 대포포탄, 탄두 및 지뢰 등을 위한 포탄이나 주조 속에 부은 후 냉각 및 고화시킬 수 있다. COMP B의 용융 주입성은 용융주조 폭약의 특징이다.
그러나, 당해 기술분야에서 널리 알려진 바와 같이, COMP B와 같은 용융주조 폭약 조성물은 여러가지 단점을 가지고 있다. 이러한 단점 중 가장 잘 알려진 한가지는 용융주조 폭약이 냉각됨에 따라 수축되거나 균열이 생기는 경향이 있다는 것이다. 그 포탄 또는 주조로부터 용융주조 폭약을 분리하고 폭약 내 균열이 형성되면 용융주조 폭약의 충격(또는 충돌) 감도가 상당히 증가된다. 이러한 충격/충돌 감도의 증가로 인해, COMP B로 만들어진 용융주조 폭약 등은 일부 군분야에 대해서는 충분한 예측가능성이 결여된 것으로 확인되어 왔다. 특히, 그러한 용융주조 폭약이 화기 모터 부근에서 사용되는 경우 조발폭발이 일어나기 쉽다. 또한, 용융주조 바인더로서의 TNT의 독성과 고열감도로 인하여, 용융주조기술을 실시할 때 흔히 안전예방조치가 필요하고, 따라서 제조비용이 추가되고 제조속도가 느려진다. TNT는 더 이상 미국 내에서 제조되지 않는다. 첫번째 이유는 TNT의 제조가 핑크워터(pink water)로 알려진 독성 부산물을 생성하기 때문이다. TNT 정제 과정동안, 톨루엔의 질화처리과정 동안 생성된 메타 이성질체가 아황산나트륨과 반응하여 적색이고 고독성인 수용성, 황산염화 니트로 톨루엔을 생성한다. 이러한 폐기흐름 청소는 노동집약적이고, 따라서 비용을 상당히 증가시킨다.
1999년 12월 22일에 미국특허상표청에 출원된 미국 가출원 60/171,490에 대한 우선권을 주장한다.
미국정부는 본 발명에 대한 완불 실시권 및 제한된 상황에서 피카티니 군수공장(Picatiny Arsenal)에 DAAE30-97-C-1040으로 제공된 상당한 기간동안 특허권자가 다른 사람에게 실시권을 허여할 것을 요구할 수 있는 권리를 가진다.
본 발명은 용융주조 폭약, 특히 박격포, 수류탄, 대포포탄, 탄두 및 대인지뢰에 사용하기에 적합한 용융주조 폭약에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 COMP B 폭약의 폭발특성과 비교할 만한 폭발특성을 가지고 COMP B 폭약의 조건과 비교할만한 조건 하에서 용융-주입가능하고 주조가능하지만, 충돌, 충격 및 열 감도를 덜 느끼고 COMP B와 관련된 독성의 문제를 피할 수 있는 용융주조폭약을 제공하는 것이다.
본 발명의 원리에 따르면, 상기 및 다른 목적은 COMP B의 기본적이고 일반적으로 인정되는 성분, 즉 트리니트로톨루엔(TNT) 용융주조 바인더를 디니트로아니솔과 같은, 하나 이상의 모노니트로-치환된 아렌(arenes) 또는 디니트로-치환된 아렌으로 대체함으로써 달성된다. 디니트로아니솔과 같은 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌은 TNT의 사용으로 겪게되는 독성의 단점을 나타내지 않으면서 용융주조될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 많은 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌은 TNT 보다 비용이 낮고 더 널리 이용할 수 있다. 모노니트로- 및 디니트로-아렌은 삼질산화 아렌보다 덜 폭발한다. 따라서, 모노니트로- 및 디니트로-아렌은 TNT와 같은 삼질산화 화합물을 위임하는 폭발물운송, 저장 및 포장 기간시설을 필요로 하지 않는다.
일반적으로, 용융주조 조성물이 TNT 대신 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌을 사용하면, TNT에 비해 모노니트로치환된 및 디니트로치환된 아렌의 활동성 산소함량이 낮기 때문에 용융주조기술분야에서는 (간과하지 않는다면) 싫어했다. 이러한 단점을 본 발명자들이 인식하여 용융주조 조성물에 굵은 산화제 입자를첨가함으로써 극복하였다. 본 명세서에서, 굵은 입자는 미립자 형태를 가지는 입자를 의미한다. 굵은 산화제 입자는 TNT를 덜 활동적인 모노니트로-치환된 및/또는 디니트로-치환된 아렌 용융주조 바인더로 대체함으로써 생기는 에너지손실을 보상한다. 또한, 비교적 큰 굵은 산화제 입자는 충격, 충돌 및 열감도를 감소시킨다. 무기산화제가 바람직하다.
또한, TNT의 용융점과 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌의 용융점이 다른 것도 본 발명자들이 제안한 용융주조 바인더 치환을 싫어했다. 용융주조는 바인더가 활동성 충전재와 혼합되어 용융주입에 의해 주조될 수 있도록, 용융주조 바인더를 그 용융점보다 높은 온도까지 가열할 필요가 있다. 용융 및 주입공정에 일반적이고 유용한 용융점 범위는 80℃ 내지 110℃이다. 그러나, 용융주조 조성물은 자기발화온도에 가깝게 또는 그 이상으로 가열되어서는 안되는데, 이는 상기 조성물이 자기발화온도까지 가열되면 자동적으로 발화하여 발열연소 또는 폭발을 할 것이기 때문이다. 용융주조 바인더의 용융온도와 용융주조 조성물의 자기발화온도 사이에는 비교적 넓은 "안전 여유"가 있는 것이 바람직하다. TNT는 약 80.9℃의 용융점을 가지고, COMP B는 167℃의 자기발화온도를 가져서, 바인더 용융온도와 자기발화온도 사이에 상당히 넓은 안전 여유가 있다. 한편, 많은 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌은 TNT의 용융점을 넘는 용융점을 가지고, 그 때문에 용융주조를 위한 안전 여유가 좁아진다. 예를 들면, 디니트로아니솔은 94℃의 용융점을 가진다.
본 발명자들은 또한 알킬니트로아닐린과 아릴니트로아닐린으로 구성된 그룹에서 선택되는 가공보조제를 용융주조 바인더와 조합하여 이러한 단점을 극복하는 방법을 발견하였다. 가공보조제를 용융주조 바인더와 조합하여 용융주조 조성물의 전체 용융온도를, 바람직하게는 80℃ 내지 90℃의 범위로 낮추면서 조성물의 자기발화온도를, 바람직하게는 약 149℃(300℉)로 올려서 안전 여유를 넓힌다.
또한, 본 발명의 용융주조 조성물에 따르면, 활동성 충진제(예를 들면, RDX)의 적어도 일부를 미세 분말 형태로 제공함으로써, COMP B와 같은 용융주조 폭약과 일반적으로 관련되는 높은 충돌 및 충격감도가 완화된다. 본 발명자들은 활동성 충전재를 미세분말형태로 제공하여 용융주조 조성물의 충격 및 충돌감도를 낮추는 것을 발견하였다. 미세분말은 굵은 물질에 비해 높은 표면영역을 가진다. 미세분말은 굵은 물질보다 상당히 더 잘 용융상 중에 현탁되어 유지되고 신속하게 바인더 밖으로 침전되지 않을 것이다. 이것은 표면풍부 용융상의 형성과 공극 및 균열의 형성을 완화시킨다.
본 발명은 또한 본 발명의 용융주조 조성물이 사용될 수 있는, 예를 들면 박격포, 수류탄, 대포포탄, 탄두 및 대인지뢰를 포함하는 화기 및 군수품에 대한 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특성 및 장점은 본 발명의 원리를 설명하는 명세서 및 첨부한 특허청구범위를 읽어보면 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명의 용융주조 폭약은 적어도 하나 이상의 모노니트로-치환된 및/또는 디니트로-치환된 아렌 용융주조 바인더; 하나 이상의 N-알킬니트로아닐린 및/또는 N-아릴니트로아닐린 가공보조제; 굵은 산화제 입자, 및 적어도 일부는 미세분말로서 존재하는 활동성 충진제(예를 들면, RDX 및/또는 HMX)를 포함한다.
일반적으로, 용융주조 조성물은 25중량% 내지 45중량%, 보다 바람직하게는 30중량% 내지 40중량%, 및 보다 바람직하게는 약 33.75중량%의 하나 이상의 용융주조 바인더를 포함한다. 본 발명에 적합한 용융주조 바인더의 예에는 하기 화학식을 가지는 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 페닐 알킬 에테르가 포함된다:
{상기 식에서, R1, R2, R3, R4및 R5로부터 선택되는 하나 또는 두개의 부재는 니트로(-NO2)기이고, R1내지 R5의 나머지는 동일하거나 상이하며 바람직하게는 -H, -OH, -NH2, NR7R8, 아릴기, 또는 알킬기(메틸 등)로부터 선택되며, R6는 알킬기(바람직하게는 메틸, 에틸 또는 프로필기)이고, R7은 수소 또는 알킬 또는 아릴기이며, R8은 수소 또는 알킬기이다.}
2,4-디니트로아니솔(2,4-디니트로페닐-메틸-에테르) 및 2,4-디니트로페노톨(2,4-디니트로페닐-에틸-에테르)는 본 발명의 용융주조 조성물에 사용하기에 적합한 디니트로-치환된 페닐 알킬 에테르의 예이고, 4-메톡시-2-니트로페놀은 모노니트로-치환된 페닐 알킬 에테르의 예이다.
2,4- 디니트로아니솔(DNAN) 2,4-디니트로페노톨 4-메톡시-2-니트로페놀
DNAN는 미세한 고표면영역 물질와 함께, TNT보다 덜 수축하고 덜 균열이 생기는 경향을 나타내는 것으로 밝혀졌다(2,4-디니트로페노톨과 4-메톡시-2-니트로페놀도 그럴 것으로 생각된다). DNAN이 수축과 균열이 감소하는 것은 DNAN이 용융주조 후의 고화과정동안 TNT만큼 쉽게 결정화하지 않는다는 사실에 기인하는 것으로 생각된다.
본 명세서에서, 아렌은 페놀 및 아릴아민과 같은 아렌유도체를 포함한다. 예를 들면, 본 발명에 사용하기에 적합한 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌 용융주조 바인더에는 메타-니트로페놀, 파라-니트로페놀 및 2-아미노-4-니트로페놀과 같은 니트로페놀; 2,4-디니트로페놀 및 4,6-디니트로-o-크레졸과 같은 디니트로페놀; 2,4-디니트로톨루엔과 같은 니트로톨루엔 및 디니트로톨루엔; 오르소-니트로아닐린, 메타-니트로아닐린, 파라-니트로아닐린과 같은 모노니트로아닐린; 및 2,4-디니트로아닐린 및 2,6-디니트로아닐린과 같은 디니트로아닐린이 포함된다. 본 명세서에서, 아렌은 또한 모노니트로나프탈렌과 디니트로나프탈렌(예를 들면, 1,5-디니트로나프탈렌)와 같은 폴리사이클릭 벤젠성 방향족도 포함한다.
모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌은 일반적으로 TNT보다 훨씬 낮은 독성을 가지고, 특히 아렌이 -OH 및/또는 -NH2작용기를 포함하지 않는 경우에 훨씬 낮은 독성을 가진다. 따라서, 많은 경우, 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 아렌을 사용하면 취급이 단순해지고 용융주조 폭약의 제조와 관련된 비용을 감소시킨다.
본 발명의 가공보조제로는 하기 화학식을 가지는 하나 이상의 N-알킬-니트로아닐린와 N-아릴-니트로아닐린이 바람직하다:
{상기 식에서, R6는 수소이고, R7은 비치환된 또는 치환된 탄화수소(예를 들면, 직쇄 알킬, 분지 알킬, 사이클릭알킬, 또는 아릴기) 및 R1내지 R5중 하나 이상이 니트로기이고, R1내지 R5중 나머지는 동일하거나 상이하고, 바람직하게는 -H, -OH, -NH2, NR7R8, 아릴기, 또는 알킬기(메틸 등)에서 선택되며, R8은 수소 또는 알킬 또는 아릴기이고, R9은 수소 또는 알킬기이다.}
N-알킬-니트로아닐린 가공보조제에는 다음이 포함된다:
N-메틸-p-니트로아닐린(MNA) N-에틸-p-니트로아닐린
아릴-니트로아닐린 가공보조제에는 다음이 포함된다:
4-니트로디페닐아민 2-니트로디페닐아민
가공보조제의 농도는 용융주조 조성물이 조성물의 자기발화의 상당한 위협없이 용융주입될 수 있는 "안전 여유"를 넓히기 위해 선택된다. 가공보조제는 일반적으로 용융주조 바인더와 가공보조제의 용융점을 (반드시는 아니지만) 공정점을 향해서 낮추는 작용을 한다. 가공보조제의 양을 조절함으로써, 용융주조 바인더 및 가공보조제의 용융점은 용융주조 물질의 특징이 되는 80℃ 내지 110℃의 범위로 조절될 수 있다. 보다 바람직하게는, 용융점은 80℃ 내지 90℃로 조절되고, 보다 바람직하게는 약 86℃로 조절된다. 이와 동시에, 가공보조제는 용융주조 조성물의 자기발화 (또는 발열) 온도를 높임으로써, 용융주조 조성물의 용융온도와 자기발화온도 사이의 안전여유를 넓히는 것으로 밝혀졌다. 어떤 설에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 가공보조제가 NO 스캐빈저로서 기능하는 2차적 이익을 가질 수도 있을 것으로 생각된다.
가공보조제의 농도는 전체 용융주조 조성물 중의 용융주조 바인더의 양, 용융주조 바인더의 순도 및 용융주조 바인더의 질소함량을 고려하여 선택될 수 있다. 일반적으로, 용융주조 조성물은 용융주조 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.15중량% 내지 약 1중량%의 가공보조제를 포함할 수 있다. 1중량% 이상이면 용융주조 바인더/가공보조제 혼합물의 온도가 약 80℃ 이하로 내려간다.
본 발명의 용융주조 폭약 조성물에서 굵은 산화제 입자로 사용될 수 있는 대표적인 무기물질에는 과염소산칼륨, 과염소산나트륨 및 과염소산암모늄과 같은 과염소산염, 및 질산칼륨, 질산나트륨, 질산암모늄, 질산구리(Cu2(OH)3NO3), 및 질산 하이드록시암모늄(NAN)과 같은 질산염; 암모늄 디니트라미드(ADN) 및 하이드라지늄 니트로포르메이트(HNF)가 포함된다. 용융주조 바인더를 산화시키는데 이용할 수 있는 과량의 산소를 가지는 유기 산화제도 사용될 수 있다. 적합한 유기 산화제의 예는 CL-20이다. 약 20㎛ 내지 약 600㎛, 보다 바람직하게는 200㎛ 내지 400㎛, 및 보다 더 바람직하게는 약 400㎛와 유사한 평균입자직경을 가지는 것이 바람직하다. 약 20㎛ 이하의 평균직경을 가지는 입자는 DoD/DoT 폭약 클래스 1.1이고, 따라서매우 폭발적이고 민감하다. 굵은 산화제 입자는 바람직하게는 전체 용융주조 조성물의 10중량% 내지 55중량%, 보다 바람직하게는 20중량% 내지 45중량%, 더 바람직하게는 약 35중량%를 구성한다.
활동성 충전재로 RDX를 함유하는 COMP B와 유사하게, 본 발명의 용융주조 폭약 조성물도 하나 이상의 활동성 충전재를 함유한다. 본 발명의 용융주조 폭약 조성물에서, 활동성 충전재는 RDX, RDX 외의 니트라민, 또는 RDX와 다른 니트라민의 조합일 수 있다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 대표적인 니트라민에는 1,3,5,7-테트라니트로-1,3,5,7-테트라아자사이클로옥탄(HMX), 2,4,6,8,10,12-헥사니트로-2,4,6,8,10,12-헥사아자테트라사이클로[5.5.0.05,903,11]도데칸(HNIW), 및 4,10-디니트로-2,6,8,12-테트라옥사-4,10-디아자테트라사이클로-[5.5.0.05,903,11]-도데칸(TEX)이 포함된다. 이들 니트라민의 사용에 추가하거나 또는 선택적으로, 예를 들면, 니트로구아니딘(NQ), 1,3,5-트리아미노-2,4,6-트리니트로벤젠(TATB), 1,1-디아미노-2,2-디니트로에탄(DADNE), 1,3,3-트리니트로아제티딘(TNAZ), 및 3-니트로-1,2,4-트리아졸-5-온(NTO)을 포함하는 다른 활동성 물질도 본 발명의 용융주조 조성물에 사용될 수 있다.
활동성 충전재에 기인하는 용융주조 폭약 조성물의 전체 중량%는 바람직하게는 60중량% 이하, 보다 바람직하게는 20중량% 내지 60중량%, 보다 바람직하게는 30중량% 내지 40중량%이다.
본 발명자들은 용융주조 폭약의 충격 및 충돌감도가 활동성 충전재의 상당한부분을 미세분말형태, 바람직하게는 약 2㎛ 내지 약 10㎛, 보다 바람직하게는 약 2㎛의 입자크기를 가지는 미세분말 형태로 포함함으로써 감소될 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나, 용융주조 조성물 중의 과량의 미세분말 활동성 충전재는 조성물의 주입성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 조성물의 약 18중량% 내지 약 54중량%가 미세분말 활동성 충전재이어야 한다. 용융주조 조성물 중의 나머지 활동성 충전재는 조성물이 용융주입가능하게 유지되도록 약 100㎛ 정도와 같은 더 큰 입자크기를 가질 수 있다.
바람직한 일실시형태에 따르면, 상기 조성물은 34중량% 디니트로아니솔(DNAN), 0.25중량% N-메틸-p-니트로아닐린(MNA), 30중량%의 400㎛ 과염소산암모늄(AP), 5중량%의 100㎛ RDX 및 30.75중량%의 2㎛ RDX를 포함한다.
본 발명의 용융주조 조성물에 추가성분을 도입할 수도 있다. 예를 들면, 특히 바람직한 추가성분에는 알루미늄, 마그네슘, 붕소, 티타늄, 지르코늄, 규소, 및 이의 혼합물과 같은 반응성 금속이 포함된다. 반응성 금속은 용융주조 폭약이 물에 잠기거나 그렇지 않으면 다량의 물에 노출되는 분야에서 특히 유용하다.
바람직하게는, 본 발명의 용융주조 조성물은 압축가능 및 압출가능 활동성 물질에서 통상 발견되는 중합성 바인더에 실질적으로 구속받지 않는데, 이는 과도한 양의 이들 중합성 바인더가 (특히 비활동성 중합체 바인더에 대한) 에너지를 낮추고 용융주조 폭약의 (점도를 증가시킴으로써) 용융주입성을 감소시킬 수 있기 때문이다.
하기 실시예는 본 발명에 따라 이루어진 실시형태를 설명한다. 또한 비교목적을 위해 제조된 비교예도 설명한다. 본 발명의 실시형태는 완전하거나 배타적이지 않고, 단지 본 발명을 대표한다.
달리 표시가 없으면, 모든 부는 중량부이다.
실시예 1과 2는 다음과 같이 제조하였다. 디니트로아니솔(DNAN)을 용융용기에 넣고 가열하여 DNAN을 액상으로 용융시켰다. 또한 가공보조제 N-메틸-p-니트로아닐린(MNA)을 이때 첨가하였다. 교반하면서, 미세 RDX를 충분히 낮은 속도로 첨가하여 RDX 미세분말이 완전히 젖는 것을 촉진하였다. 그 다음에 굵은 RDX를 교반하면서 첨가한 후, 과염소산암모늄 무기 산화제를 교반하면서 첨가하였다. 일단 균질해지면, 추가 시간동안 교반을 한 후 포탄 속에 붓고 주위 조건에서 냉각시켰다.
비교예 A와 COMP B는 가공보조제 없이 유사한 조건하에서 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 A COMP B
DNAN 33.75 27.5 28
MNA 0.5 0.5
과염소산암모늄(AP) 25 12 12
RDX(1.8㎛) 30.75 30 30
RDX(100㎛) 10 30 30 59.5
TNT 39.5
파라핀 1.0
카드 155 188 188 203
폭발에너지 9.2 9.5 9.5 9.5
MP(℃) 86 91 93 81
발열(℃) 167 167 139 167
안전 여유 81 76 46 86
카드간격시험은 시료를 카드 갭 파이프 속에 투입하고 시료로부터 소정의 거리에서 폭발성 뇌관을 점화시킴으로써 충격감도를 측정한다. 뇌관과 폭발물장전 사이의 공간은 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)와 같은 불활성물질로 채운다. 거리는카드로 표시되며, 1카드는 0.01인치(0.0254㎝)와 같고 100카드는 1인치(2.54㎝)와 같다. 예를 들어, 시료가 100카드에서 폭발하지 않는다면, 그 폭약은 100카드에서 비폭발성이다. 따라서, 카드값이 낮을수록 충격감도가 낮아진다.
실시예 1은 155의 카드간격값을 나타내었는데, 이는 비교예 A(188카드)보다 거의 20% 낮고 COMP B(203카드)보다 20% 이상 낮다.
또한, 실시예 2 및 비교예 A의 비교는 본 발명의 조성물에 MNA가 존재하면 카드간격에 나쁜 영향을 미치지 않으면서 용융온도를 낮추고 발열온도를 높인다는 것을 나타낸다. 따라서, 실시예 2가 용융주조될 수 있는 "안전 여유"는 비교예 A의 경우보다 30℃ 이상 증가한다.
상기 본 발명의 바람직한 실시형태의 상세한 설명은 본 발명의 원리와 그 실제 적용을 설명하기 위한 목적으로 제공되었으므로, 당업자는 본 발명의 생각한 특정용도에 적합한 다양한 실시형태와 다양한 변형을 이해할 수 있다. 상기 상세한 설명은 포괄적이거나 개시된 정확한 실시형태에 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 변형 및 균등물은 당업자에게 자명하고 첨부한 특허청구범위의 범위 및 정신에 포함된다.

Claims (21)

  1. 모노니트로-치환된 아렌 및 디니트로-치환된 아렌으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 부재를 포함하는 하나 이상의 용융주조 바인더;
    N-알킬니트로아닐린과 N-아릴니트로아닐린으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 부재를 포함하고, 상기 용융주조 바인더와 함께 약 80℃ 내지 약 110℃의 용융온도를 가지는 혼합물을 형성하는 하나 이상의 가공보조제;
    약 20㎛ 내지 약 600㎛의 평균직경을 가지는 굵은 산화제 입자; 및
    하나 이상의 활동성 충전재를 포함하고, 약 2㎛ 내지 약 10㎛의 평균직경을 가지는 미세입자를 포함하고,
    약 80℃ 내지 약 110℃ 범위의 하나 이상의 온도에서 용융 주입가능한 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아렌은 니트로톨루엔, 디니트로톨루엔 및 디니트로나프탈렌로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아렌은 더 치환되고, 니트로페놀, 디니트로페놀, 모노니트로아닐린 및디니트로아닐린으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 활동성 충전재는 1,3,5-트리니트로-1,3,5-트리아자-사이클로헥산(RDX), 1,3,5,7-테트라니트로-1,3,5,7-테트라아자-사이클로옥탄(HMX), 2,4,6,8,10,12-헥사니트로-2,4,6,8,10,12-헥사아자테트라사이클로[5.5.0.05,903,11]도데칸(HNIW), 4,10-디니트로-2,6,8,12-테트라옥사-4,10-디아자테트라사이클로-[5.5.0.05,903,11]-도데칸(TEX), 니트로구아니딘(NQ), 1,3,5-트리아미노-2,4,6-트리니트로벤젠(TATB), 1,1-디아미노-2,2-디니트로에탄(DADNE), 1,3,3-트리니트로아제티딘(TNAZ), 및 3-니트로-1,2,4-트리아졸-5-온(NTO)으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 굵은 산화제 입자는 무기 과염소산염 및 무기 질산염으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 활동성 충진제는 1,3,5-트리니트로-1,3,5-트리아자-사이클로헥산(RDX)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가공보조제는 하나 이상의 N-알킬-니트로아닐린을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가공보조제는 N-메틸-니트로아닐린을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  9. 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 페닐 알킬 에테르로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 부재를 포함하는 하나 이상의 용융주조 바인더;
    N-알킬니트로아닐린과 N-아릴니트로아닐린으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 부재를 포함하고, 상기 용융주조 바인더와 함께 약 80℃ 내지 약 110℃의 용융온도를 가지는 혼합물을 형성하는 하나 이상의 가공보조제;
    약 20㎛ 내지 약 600㎛의 평균직경을 가지는 굵은 산화제 입자; 및
    하나 이상의 활동성 충전재를 포함하고, 약 2㎛ 내지 약 10㎛의 평균직경을 가지는 미세입자를 포함하고,
    약 80℃ 내지 약 110℃ 범위의 하나 이상의 온도에서 용융 주입가능한 것을특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용융주조 바인더는 2,4-디니트로아니솔, 2,4-디니트로페노톨, 및 4-메톡시-2-니트로페놀로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 용융주조 바인더는 2,4-디니트로아니솔을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 활동성 충전재는 1,3,5-트리니트로-1,3,5-트리아자-사이클로헥산(RDX), 1,3,5,7-테트라니트로-1,3,5,7-테트라아자사이클로옥탄(HMX), 2,4,6,8,10,12-헥사니트로-2,4,6,8,10,12-헥사아자테트라사이클로[5.5.0.05,903,11]도데칸(HNIW), 4,10-디니트로-2,6,8,12-테트라옥사-4,10-디아자테트라사이클로-[5.5.0.05,903,11]-도데칸(TEX), 니트로구아니딘(NQ), 1,3,5-트리아미노-2,4,6-트리니트로벤젠(TATB), 1,1-디아미노-2,2-디니트로에탄(DADNE), 1,3,3-트리니트로아제티딘(TNAZ), 및 3-니트로-1,2,4-트리아졸-5-온(NTO)으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 굵은 산화제 입자는 무기 과염소산염 및 무기 질산염으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 활동성 충진제는 1,3,5-트리니트로-1,3,5-트리아자-사이클로헥산(RDX)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  15. 모노니트로-치환된 및 디니트로-치환된 페닐 알킬 에테르로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 부재를 포함하는 하나 이상의 용융주조 바인더;
    하나 이상의 N-알킬니트로아닐린을 포함하고, 상기 용융주조 바인더와 함께 약 80℃ 내지 약 110℃의 용융온도를 가지는 혼합물을 형성하는 하나이상의 가공보조제;
    하나 이상의 무기 산화제를 포함하고, 약 20㎛ 내지 약 600㎛의 평균직경을 가지는 굵은 입자; 및
    하나 이상의 활동성 충전재를 포함하고, 약 2㎛ 내지 약 10㎛의 평균직경을 가지는 미세입자를 포함하고,
    약 80℃ 내지 약 110℃ 범위의 하나 이상의 용융 주입가능한 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가공보조제는 N-메틸-니트로아닐린을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 용융주조 바인더는 2,4-디니트로아니솔, 2,4-디니트로페노톨 및 4-메톡시-2-니트로페놀로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 용융주조 바인더는 2,4-디니트로아니솔을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 무기 산화제는 무기 과염소산염 및 무기 질산염으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 활동성 충진제는 1,3,5-트리니트로-1,3,5-트리아자-사이클로헥산(RDX)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 무기산화제는 과염소산암모늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융주조 폭약 조성물.
KR1020027007996A 1999-12-22 2000-12-21 감소된 감도 용융주조 폭약 KR100610648B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17149099P 1999-12-22 1999-12-22
US60/171,490 1999-12-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020077368A true KR20020077368A (ko) 2002-10-11
KR100610648B1 KR100610648B1 (ko) 2006-08-09

Family

ID=22623921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020027007996A KR100610648B1 (ko) 1999-12-22 2000-12-21 감소된 감도 용융주조 폭약

Country Status (8)

Country Link
US (3) US6648998B2 (ko)
EP (1) EP1248755A1 (ko)
JP (1) JP4005809B2 (ko)
KR (1) KR100610648B1 (ko)
AU (2) AU6046300A (ko)
CA (1) CA2398634C (ko)
NO (1) NO20023034L (ko)
WO (2) WO2001046091A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001046091A1 (en) * 1999-12-22 2001-06-28 Doll, Daniel, W. Reduced sensitivity melt-cast explosives
US7067024B2 (en) 2001-06-27 2006-06-27 Alliant Techsystems Inc. Reduced sensitivity, melt-pourable TNT replacements
US6964714B2 (en) 2001-06-27 2005-11-15 Alliant Techsystems Inc. Reduced sensitivity, melt-pourable tritonal replacements
DE102006030678B4 (de) * 2006-07-04 2009-05-14 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Sprengladung
US8932417B1 (en) * 2007-06-11 2015-01-13 Pacific Scientific Energetic Materials Company Methods and systems for manufacturing propellants
US9080432B2 (en) * 2009-09-10 2015-07-14 Schlumberger Technology Corporation Energetic material applications in shaped charges for perforation operations
US8575074B2 (en) 2011-06-06 2013-11-05 Los Alamos National Security, Llc Insensitive explosive composition and method of fracturing rock using an extrudable form of the composition
KR101687713B1 (ko) * 2015-06-23 2016-12-19 국방과학연구소 나노 규모 이하의 극소 폭발시스템
DE102020001794A1 (de) 2020-03-18 2021-09-23 Diehl Defence Gmbh & Co. Kg Schmelzgießbare Sprengstoffwirkmasse
CN115108871B (zh) * 2022-06-20 2023-05-09 西安近代化学研究所 一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE100522C (ko) *
FR349635A (fr) * 1904-04-05 1904-06-07 Charles Girard Perfectionnements apportés aux explosifs
US2589532A (en) * 1948-06-11 1952-03-18 Byers Anna Rosalie Nelson Nitrate explosive containing aluminum
US3379585A (en) 1951-01-12 1968-04-23 Atomic Energy Commission Usa Cast explosives comprising cyclotrimethylene trinitramine and nitrotoluenes
US2988435A (en) * 1956-04-30 1961-06-13 Standard Oil Co Ammonium nitrate gas-generating compositions
US3146140A (en) * 1961-06-26 1964-08-25 Virgil I Milani Composition comprising trinitrotoluene and o-nitrophenol
DE1221945B (de) * 1964-08-11 1966-07-28 Wasagchemie Ag Giessbares Hochleistungs-Sprenggemisch
US3957550A (en) 1966-09-13 1976-05-18 Thiokol Corporation Flame-explosion couple
SE317613B (ko) 1968-04-26 1969-11-17 Bofors Ab
US3574298A (en) 1969-04-21 1971-04-13 Hercules Inc Firing device, method, and system, for seismic exploration
US3994756A (en) * 1975-11-26 1976-11-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Castable composite explosive compositions containing a mixture of trinitrobenzene and trinitroxylene
US4092188A (en) * 1977-05-16 1978-05-30 Lovelace Alan M Acting Adminis Nitramine propellants
US5067996A (en) * 1977-10-17 1991-11-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Plastic bonded explosives which exhibit mild cook-off and bullet impact insensitive properties
US4201853A (en) 1978-05-18 1980-05-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Polymeric binders of nitrated phenols and polyisocyanates which reversibly dissociate at elevated temperatures
US5468311A (en) * 1979-03-05 1995-11-21 Hercules Incorporated Binder system for crosslinked double base propellant
US4360394A (en) 1981-02-02 1982-11-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Production of fine-grained cast charges with unoriented crystal structure of TNT or explosive compositions containing TNT
US4600452A (en) 1984-02-08 1986-07-15 Megabar Explosives Corporation Eutectic microknit composite explosives and processes for making same
DE3744680C2 (de) * 1986-07-04 1996-10-02 Royal Ordnance Plc Energiereiche Materialien sowie deren Verwendung
US5500060A (en) 1986-07-04 1996-03-19 Royal Ordnance Plc Energetic plasticized propellant
US4889571A (en) 1986-09-02 1989-12-26 Morton Thiokol, Inc. High-energy compositions having castable thermoplastic binders
US4705582A (en) 1986-11-03 1987-11-10 Aubert Stephen A Desensitized explosive composition
US5398612A (en) 1987-02-17 1995-03-21 Thiokol Corporation Nitrate ester stabilizing layer for propellant grain
US4747892A (en) 1987-05-22 1988-05-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Melt-castable explosive composition
US5552000A (en) 1987-10-01 1996-09-03 Mega Research Corporation Shaped explosive by recrystallization from a non-aqueous self-explosive emulson
US5348596A (en) * 1989-08-25 1994-09-20 Hercules Incorporated Solid propellant with non-crystalline polyether/inert plasticizer binder
US5009728A (en) * 1990-01-12 1991-04-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Castable, insensitive energetic compositions
EP0493638A1 (en) * 1990-12-31 1992-07-08 Union Espanola De Explosivos S.A. Novel composite explosives and method for making them
US5358587A (en) 1991-07-01 1994-10-25 Voigt Jr H William Simplified emulsion coating of crystalline explosives in a TNT melt
US5949016A (en) 1991-07-29 1999-09-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Energetic melt cast explosives
US5569875A (en) * 1992-03-16 1996-10-29 Legend Products Corporation Methods of making explosive compositions, and the resulting products
US5529649A (en) 1993-02-03 1996-06-25 Thiokol Corporation Insensitive high performance explosive compositions
US5386776A (en) * 1993-02-24 1995-02-07 Thiokol Corporation Bore mitigants for solid propellant rocket motors
US5431756A (en) 1993-02-25 1995-07-11 Mach I, Inc. Method and composition for melt cast explosives, propellants and pyrotechnics
US5302763A (en) 1993-03-01 1994-04-12 Olin Corporation Process for preparing dinitrotoluene
US5587553A (en) 1994-11-07 1996-12-24 Thiokol Corporation High performance pressable explosive compositions
US5468313A (en) 1994-11-29 1995-11-21 Thiokol Corporation Plastisol explosive
US5717158A (en) 1996-11-05 1998-02-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army High energy melt cast explosives
US5716557A (en) * 1996-11-07 1998-02-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of making high energy explosives and propellants
US5997668A (en) * 1998-07-27 1999-12-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Castable TNAZ/nitroaromaticamine composite explosive
US6425966B1 (en) 1999-09-15 2002-07-30 Alliant Techsystems Inc. Energetic plasticizer, and explosive and propellant composition containing same
WO2001046091A1 (en) * 1999-12-22 2001-06-28 Doll, Daniel, W. Reduced sensitivity melt-cast explosives

Also Published As

Publication number Publication date
AU2593201A (en) 2001-07-03
US20050230019A1 (en) 2005-10-20
EP1248755A1 (en) 2002-10-16
US20020038682A1 (en) 2002-04-04
AU772337B2 (en) 2004-04-22
AU6046300A (en) 2001-07-03
NO20023034D0 (no) 2002-06-21
NO20023034L (no) 2002-08-19
JP2003520175A (ja) 2003-07-02
WO2001046091A1 (en) 2001-06-28
WO2001046092A1 (en) 2001-06-28
JP4005809B2 (ja) 2007-11-14
CA2398634C (en) 2008-03-11
CA2398634A1 (en) 2001-06-28
KR100610648B1 (ko) 2006-08-09
US20040129356A1 (en) 2004-07-08
US6648998B2 (en) 2003-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Akhavan The chemistry of explosives 4E
Ravi et al. Review on melt cast explosives
US5468313A (en) Plastisol explosive
US9096530B2 (en) Crystalline explosive material
US7842144B1 (en) Methods of making double base casting powder
KR100610648B1 (ko) 감소된 감도 용융주조 폭약
Mathieu et al. Military high explosives
US5997668A (en) Castable TNAZ/nitroaromaticamine composite explosive
GB2248611A (en) Insensitive high explosive.
US20080006167A1 (en) Blast effect charge
US4705582A (en) Desensitized explosive composition
US8663406B1 (en) Melt cast insensitive eutectic explosive
US20080099112A1 (en) Reduced sensitivity melt-pourable Tritonal replacements
US7067024B2 (en) Reduced sensitivity, melt-pourable TNT replacements
US6641683B1 (en) Plasticized, wax-based binder system for melt castable explosives
JPH0641397B2 (ja) 鋳造爆発組成物とその製造方法
KR101827211B1 (ko) 1-에톡시-2,4,6트리니트로벤젠 및 질소계 둔감 충전제를 포함하는 용융충전용 화약
CA2451760C (en) Reduced sensitivity, melt-pourable tritonal replacements
Osmont et al. Overview of energetic materials
EP1399400A1 (en) Reduced sensitivity, melt-pourable tnt replacements
EP0493638A1 (en) Novel composite explosives and method for making them
Chan et al. Development of environmentally acceptable propellants
Actiors This work was supported by the Naval Surface Weapons Center, White Oak, Silver Spring, Maryland.
CA2034053A1 (en) Concentrate-phase sensitized water-containing explosives
Wallace Plastisol explosive

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee