NO313324B1 - Ammonium nitrate propellant composition - Google Patents

Ammonium nitrate propellant composition Download PDF

Info

Publication number
NO313324B1
NO313324B1 NO19992497A NO992497A NO313324B1 NO 313324 B1 NO313324 B1 NO 313324B1 NO 19992497 A NO19992497 A NO 19992497A NO 992497 A NO992497 A NO 992497A NO 313324 B1 NO313324 B1 NO 313324B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
approx
ammonium nitrate
composition
composition according
present
Prior art date
Application number
NO19992497A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO992497L (en
NO992497D0 (en
Inventor
Wayne C Fleming
Hugh J Mcspadden
Donald E Olander
Original Assignee
Universal Propulsion Co Inc
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
Priority claimed from PCT/US1996/018874 external-priority patent/WO1998023558A1/en
Application filed by Universal Propulsion Co Inc filed Critical Universal Propulsion Co Inc
Priority to NO19992497A priority Critical patent/NO313324B1/en
Publication of NO992497D0 publication Critical patent/NO992497D0/en
Publication of NO992497L publication Critical patent/NO992497L/en
Publication of NO313324B1 publication Critical patent/NO313324B1/en

Links

Landscapes

  • Cosmetics (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører arrmioniumnitrat-drivladningssarnmensetninger. Mere presist er den rettet mot eldingsstabiliserte og/eller forsterkede ammoniumnitrat-drivladningssammensetninger. The present invention relates to ammonium nitrate propellant core compositions. More precisely, it is aimed at age-stabilized and/or reinforced ammonium nitrate propellant compositions.

Drivrniddelladningssammensetninger er egnet for et flertall av anvendelser. En slik anvendelse er i kjøretøyairbag-anordninger. I slike anordninger er det viktig å redusere toksisiteten av gassene som produseres ved forbrenningen av drivladningen. Det er også ønskelig at drivladningssammensetningen brenner på en røykfri eller nesten røykfri måte fordi tilstedeværelsen av røyk kan forårsake forskjellige problemer. For eksempel etter en ulykke ved hvilken en airbag er blitt tatt i bruk, hindrer røyk ikke bare utsynet, den interfererer også med et hvilken som helst pågående redningsforsøk. Dermed er det ønskelig at drivladningssammensemings-forbrenningsproduktene er røykfrie eller nesten røykfrie. Propellant charge compositions are suitable for a majority of applications. One such application is in vehicle airbag devices. In such devices, it is important to reduce the toxicity of the gases produced by the combustion of the propellant charge. It is also desirable that the propellant composition burn in a smokeless or nearly smokeless manner because the presence of smoke can cause various problems. For example, after an accident in which an airbag has been deployed, smoke not only obstructs visibility, it also interferes with any ongoing rescue attempt. Thus, it is desirable that the propellant mixture combustion products are smokeless or almost smokeless.

En annen anvendelse av drivladningssammensetninger er deres anvendelse i raketter og i annet krigsmateriell som drivende drivmiddelsammensetninger. Forbrenning av drivende drivmiddellsammensetninger i raketter og lignende tilveiebringer energien krevet til å transportere dem over lange avstander mot et gitt mål. Under kamp er det kritisk å opprettholde fordelen ved overraskelse og hemmelighet. Derfor er det ønskverdig at raketter motordrevet ved drivende drivmiddelforbrenninger er så udetekterbare som mulig under oppsending og under anmarsj. Another application of propellant compositions is their use in rockets and in other munitions as propellant propellant compositions. Combustion of propellant compositions in rockets and the like provides the energy required to transport them over long distances towards a given target. During combat, maintaining the advantage of surprise and stealth is critical. Therefore, it is desirable that rockets powered by propellant propellant combustion are as undetectable as possible during launch and during approach.

For å opprettholde disse fordelene ved hemmelighet og overraskelse er det viktig at drivniiddelsarnmensetningen er røykfri eller neste røykfri under forbrenningen. I et tiltak for å imøtekomme ønsket av en røykfri forbrennende drivladningssammensetning er adskillige sammensetninger blitt utviklet at U.S. Military (det amerikanske militær). Blant sammensetningene som er utviklet er "dobbelbasis"-drivmiddelsarnmensetningene. Som det er kjent innenfor kjent teknikk refererer "dobbelbasis" til en drivmiddel-sammensetning inneholdende både nitroglyserin (NG) og nitrocellulose (NC). Dobbelbasis-drivladninger har tendens til en for tidlig eksplosjon eller for tidlig eksplosjonsaktig brann som reaksjon på forskjellige ikke-planlagte stimuli (f.eks. brann, varme, granatkardesk, prosjektiler, andre fragmenter etc.) som kan inntreffe i kamp. I tillegg for drivende anvendelser er energiavkastet fra forbrenningen av dobbelbasis-drivmidler noen ganger utilstrekkelig. Således kreves ofte tilsetningen av energirike additiver som cyklotetrametylentetranitramin (HMX) og/eller cyklotrimetylentrinitramin (RDX) for å tilveiebringe energi avkastet som søkes under forbrenningen. Imidlertid forverrer tilsetningen av slike energirike additiver den allerede risikable tendensen av dobbelbasis-drivmidler til for tidlig eksplosjon eller for tidlig eksplosjonsaktig brann. To maintain these advantages of secrecy and surprise, it is important that the propellant fuel composition is smokeless or near smokeless during combustion. In an effort to meet the desire for a smokeless combustion propellant composition, several compositions have been developed that U.S. Pat. Military (the US military). Among the compositions that have been developed are the "dual base" propellant core compositions. As is known in the art, "dual base" refers to a propellant composition containing both nitroglycerin (NG) and nitrocellulose (NC). Dual-base propellants tend to prematurely detonate or prematurely explode in response to various unplanned stimuli (eg, fire, heat, shell casing, projectiles, other fragments, etc.) that may occur in combat. In addition, for propulsion applications, the energy yield from the combustion of dual-base propellants is sometimes insufficient. Thus, the addition of energy-rich additives such as cyclotetramethylenetetranitramine (HMX) and/or cyclotrimethylenetrinitramine (RDX) is often required to provide the energy yield sought during combustion. However, the addition of such high-energy additives exacerbates the already hazardous tendency of dual-base propellants to premature explosion or premature explosive fire.

Ikke desto mindre for å oppfylle røkfri og høyenergikravene til drivende drivladninger, som definert heri blir drivmiddelsammensetninger inklusiv dobbelbasis drivmidler etterstrebet på bekostning av sikkerhet, spesielt med hensyn til marineoperasjoner. Konsekvent har U.S. Navy tatt føringen i formuleringen av en serie av standarder vedrørende ikke-følsomme ammunisjonskrav, formalisert som MIL-STD-2105B, inkorporert heri i dens helhet ved referanse. Ekvivalente ufølsomme ammunisjons-standarder er blitt adoptert ved de fleste store militærmakter (f.eks. England, Frankrike, Tyskland, etc). Disse standarder krever at drivmiddelsammensetninger imøtegår og overgår uføl som ammunisjonssikkerhetsstandarder for våpenplattformene til hvilket de er designet. Nevertheless, to meet the smokeless and high energy requirements of propellant propellants, as defined herein, propellant compositions including dual base propellants are sought at the expense of safety, particularly with respect to naval operations. Consistently, the U.S. The Navy has taken the lead in formulating a series of standards regarding non-sensitive ammunition requirements, formalized as MIL-STD-2105B, incorporated herein in its entirety by reference. Equivalent insensitive ammunition standards have been adopted by most major military powers (eg England, France, Germany, etc). These standards require that propellant compositions meet and exceed insensitivity as ammunition safety standards for the weapon platforms for which they are designed.

Videre med hensyn til militære drivende anvendelser, er flere forskjellige røyk-karakteristika krevet av drivmiddelsammensetninger blitt strengt definert. Basert på det empiriske arbeidet utført av U.S. Missile Command ved Redstone Arsenal og noen av deres sidestykker i andre land, har industrien akseptert definisjoner for "minimum røyk" og "redusert røyk" kunngjort i STANAG 6016 (Nato Standardized Agreement Solid Propellant Smoke Classification). STANAG 6016 er inkorporert heri i dens helhet ved referanse. Røykutslippet beregnet ved hjelp av antall termo-kjemiske koder som er velkjent innenfor industrien. For eksempel STANAG 6016-klassifikasjonene "AA" og "AC" korresponderende henholdsvis til definisjonene for minimumrøyk og redusert røyk. Betegnelsene "røykfri", "nesten røykfri" og/eller "i det vesentlige røykfri" som anvendt heri er synonymer for definisjonen på minimumrøyk (dvs. kode AA). Furthermore, with respect to military propellant applications, several different smoke characteristics required of propellant compositions have been strictly defined. Based on the empirical work conducted by the U.S. Missile Command at Redstone Arsenal and some of their counterparts in other countries, industry accepted definitions for "minimum smoke" and "reduced smoke" promulgated in STANAG 6016 (Nato Standardized Agreement Solid Propellant Smoke Classification). STANAG 6016 is incorporated herein in its entirety by reference. The smoke emission calculated using the number of thermo-chemical codes that are well known within the industry. For example, the STANAG 6016 classifications "AA" and "AC" correspond respectively to the minimum smoke and reduced smoke definitions. The terms "smoke-free", "almost smoke-free" and/or "substantially smoke-free" as used herein are synonymous with the definition of minimum smoke (ie code AA).

For å imøtegå disse kravene (dvs. røykfri-mimmumrøyk ifølge STANAG 6016, høyenergiavkastning og sikkerhet ifølge ufølsom ammunisjonskrav formalisert som MIL-STD-2105B) er forsøkt blitt gjort for å utvikle ikke-dobbelbasis-drivmiddelsammen-setninger som er røykfrie og allikevel sikre å håndtere. For eksempel ammoniumnitrat, metallnitrat, jordalkalimetallnitrat, ammoniumperklorat og metallperklorat drivmiddel-sammensetninger og lignende er blitt anvendt. Imidlertid presenterer disse drivladnings-sammensetninger adskillige problemer. Metallnitrater produserer typisk faste partikler ved forbrenning. Disse faste partikler danner en synlig røyk referert til som "primær røyk" som er uønsket. Ammonium eller metallperklorater produserer hydrogenklorid under forbrenning. Hydrogenklorid reagerer med fukt i den omgivende luften for å bli til en væske/gassaerosol. Aerosolen danner en annen synlig røyk referert til "sekundær røyk". Enten "primær røyk" eller "sekundær røyk" dannet som et utslipp fra forbrenningen av en drivende drivladningssammensetning opphever fordelen av overraskelse. Røyksporet hjelper motstående styrker i destruksjonen eller andre motspill mot det innkomne missilet. I tillegg peker slike utslipp av røyk mot avfyringsposisjonen. Under kamphandlinger utsetter slike røyksteder personalet for større fare for potensiell suksessfull gjengjeldelse f.eks. ved gjengjeldt avfyring av batteri. To meet these requirements (i.e. smokeless-minimum smoke according to STANAG 6016, high energy yield and safety according to insensitive ammunition requirements formalized as MIL-STD-2105B) attempts have been made to develop non-dual base propellant compositions which are smokeless and yet ensure to handle. For example, ammonium nitrate, metal nitrate, alkaline earth metal nitrate, ammonium perchlorate and metal perchlorate propellant compositions and the like have been used. However, these propellant compositions present several problems. Metal nitrates typically produce solid particles upon combustion. These solid particles form a visible smoke referred to as "primary smoke" which is undesirable. Ammonium or metal perchlorates produce hydrogen chloride during combustion. Hydrogen chloride reacts with moisture in the surrounding air to become a liquid/gas aerosol. The aerosol forms another visible smoke referred to as "secondary smoke". Either "primary smoke" or "secondary smoke" formed as an emission from the combustion of a propellant propellant composition negates the advantage of surprise. The smoke trail helps opposing forces in the destruction or other counterplay against the incoming missile. In addition, such emissions of smoke point towards the firing position. During combat, such smoking areas expose the staff to a greater risk of potential successful retaliation, e.g. in case of retaliatory firing of battery.

Ammoniumnitrat som en drivmiddelingrediens kan produsere et drivmiddel som ikke produserer primær eller sekundær røyk ved forbrenning. Imidlertid presenterer ammoniumnitrat andre tilbakeskritt som en drivladningskomponent. Prinsipielt er det kjent at ammoniiimnitrat gjennomgår adskillige krystallfaseendringer ved forskjellige velkjente temperaturer. Ren ammoniumnitrat gjennomgår en serie av struktur og volumetriske krystallfasetransformasjoner over typiske driftstemperaturområder. I ren ammoniumnitrat observeres krystallstrukturfaseoverganger ved henholdsvis -18°C, 32,3°C, 84,2°C og 125,2°C. Faseovergangen ved omkring 32,3°C er spesielt problemfylt. En stor volumetrisk endring (omkring 3,7%) i krystallfasen til ammoniumnitrat observeres når temperaturen varierer mellom over og under omkring Ammonium nitrate as a propellant ingredient can produce a propellant that produces no primary or secondary smoke upon combustion. However, ammonium nitrate presents other setbacks as a propellant component. In principle, ammonium nitrate is known to undergo several crystal phase changes at various well-known temperatures. Pure ammonium nitrate undergoes a series of structural and volumetric crystal phase transformations over typical operating temperature ranges. In pure ammonium nitrate, crystal structure phase transitions are observed at -18°C, 32.3°C, 84.2°C and 125.2°C, respectively. The phase transition at around 32.3°C is particularly problematic. A large volumetric change (about 3.7%) in the crystal phase of ammonium nitrate is observed when the temperature varies between above and below about

32,3°C (dvs. overgangen mellom fase IV (under 32,3°C) og fase m (over 32,3°C)). Når ammoniumnitratet beveger seg mellom fase IV og fase Ul utvider den seg og trekker seg sammen. Gjentatte variasjoner gjennom fasen IV til fasen m er overgangstemperaturen (dvs. omkring 32.3°C) forbundet med ammoniumnitratkornvekst og destruksjon av kornrenhet. Resultatet er at det er porøsitet og tap i mekanisk styrke av ammoniumnitratbaserte drivladrungssairimen-setninger. 32.3°C (ie the transition between phase IV (below 32.3°C) and phase m (above 32.3°C)). When the ammonium nitrate moves between phase IV and phase Ul it expands and contracts. Repeated variations through phase IV to phase m are the transition temperature (ie about 32.3°C) associated with ammonium nitrate grain growth and destruction of grain purity. The result is that there is porosity and loss in mechanical strength of ammonium nitrate-based drivladrungsairmen sets.

Som anvendt heri refererer betegnelsen "eldingsstabilisert" til en tilstand av ammoniumnitrat hvor krystallfasene ffl-IV og de assosierte volumetriske endringer ved termisk cykling er vesentlig redusert. Dermed er holdbarheten av ammoniumnitrat-drivladningssarnmensetning betydelig øket fra omkring 1-2 år til omkring 5-20 år eller mer. As used herein, the term "aging stabilized" refers to a state of ammonium nitrate where the crystal phases ffl-IV and the associated volumetric changes upon thermal cycling are substantially reduced. Thus, the durability of ammonium nitrate propellant core composition is significantly increased from about 1-2 years to about 5-20 years or more.

Ytterligere refererer betegnelsen "forsterket" som anvendt heri til en tilstand av arnmoniumnitrat-drivladning hvor strekkfastheten av drivladningen er øket uten urimelig ofring av forlengelsen eller, alternativt er forbundet med en økning i forlengelsen. Den forsterkede ammomunmitrat-drivladmngssarnmensetning er hovedsakelig motstands-dyktig overfor fysisk nedbrytning av drivmiddelet. Furthermore, the term "strengthened" as used herein refers to a state of ammonium nitrate propellant where the tensile strength of the propellant is increased without undue sacrifice of elongation or, alternatively, is associated with an increase in elongation. The reinforced ammonium nitrate propellant shell composition is essentially resistant to physical degradation of the propellant.

Også som anvendt heri refererer betegnelsen "sikker" til en ammoniumnitrat-drivladrungssammensetning som imøtegår eller overgår følsomhetsammunisjonskravene kunngjort i MDL-STD-2105B hvori tendensen til voldsom eksplosjonsaktig forbrenning eller eksplosjon er vesentlig redusert og lagringstiden er vesentlig øket fra omkring 1-2 år til omkring 5-20 år eller mer. Videre refererer betegnelsen "sikker" som anvendt heri til en ammoniumnitrat-drivladningssammensetning hvori tendensen til å danne kornsprekker på grunn av krystallfaseendringer er vesentlig redusert eller helt eliminert. Also as used herein, the term "safe" refers to an ammonium nitrate propellant composition that meets or exceeds the sensitivity munitions requirements promulgated in MDL-STD-2105B in which the tendency for violent explosive combustion or explosion is substantially reduced and the shelf life is substantially increased from about 1-2 years to about 5-20 years or more. Furthermore, the term "safe" as used herein refers to an ammonium nitrate propellant composition in which the tendency to form grain cracks due to crystal phase changes is substantially reduced or completely eliminated.

Det fryktes at ikke-forsterkede/ikke-eldingsstabiliserte ammomummtrat-dnvladnings-sammensetninger som er blitt lagret (f.eks. enten i ammunisjon eller i kjøretøys airbag-holde-igjen-anordninger) i mer enn omkring 1 til 2 år kan ha gjennomgått adskillige krystallfaseendringer til den grad at den fysiske integritet av drivladningen kan være blitt kompromitert og drivladningen vil ikke lenger virke på den ønskede måten. Følgelig er den brukbare lagringstid av tidligere teknikk ammoniumnitrat-drivladningssammen-setninger på ufordelaktig måte kortet ned. Dermed er det ønskelig å formulere en røykfri (eller hovedsakelig røykfri) og allikevel sikker ammnoniumnitrat-drivladningssammen-setning med en forlenget lagringstid. It is feared that non-reinforced/non-age-stabilized ammunition charge compositions that have been stored (eg, either in ammunition or in vehicle airbag retention devices) for more than about 1 to 2 years may have undergone several crystal phase changes to the extent that the physical integrity of the propellant may have been compromised and the propellant will no longer function in the desired manner. Accordingly, the useful shelf life of prior art ammonium nitrate propellant compositions is disadvantageously shortened. Thus, it is desirable to formulate a smokeless (or substantially smokeless) and nevertheless safe ammonium nitrate propellant composition with an extended shelf life.

Typisk krever en drivmotor eller gassgenererende anordning inneholdende en drivladningssammensetning en lagringstid fra omkring 5 til omkring 20 år eller mer. Lagringstiden for anordningen er i det vesentlige avhengig av lagringstiden for drivmiddelsammensetningen inneholdt deri. Typisk er en ønskelig lagringstid for en ammunisjon (drivende) drivladnmgssammensetning eller en kjøretøy-airbag (gassproduserende) drivladningssammensetning omkring 5 eller flere år, fortrinnsvis fra omkring 7 til 20 år. For å oppnå lenger lagringstid for arnmoniumnitrat-drivladnings sammensetninger er tiltak blitt rettet mot løsning av krystallfasestabili-seringsproblemet (dvs. det for ammoniumnitrat). For eksempel foreslår adskillige patenter og publikasjoner anvendelsen av KNO3, KF, metalldinitramid, eller metalloksider slik som MgO, NiO, CuO og/eller ZnO som additiver som gir fasestabilisert ammoniumnitrat. Se f.eks. U.S. patent nr. 4.158.583 ved Anderson, U.S. patent nr. 5.076.868 til Doll et al., U.S. patent 5.271.778 ved Bradford et al., U.S. patent nr. 5.292.387 ved Highsmith et al. Og U.S. patent nr. 4.552.736 ved Mishra, U.S. patent nr. 5.545.272 ved Poole et al. Se også Choi, C.S. og Prask, H.J., Phase Transitions in Ammonium Nitrate, J. Appl. Cryst., bind 13, side. 403-409 (1980). Imidlertid er adskillige problemer forbundet med anvendelsen av de før nevnte fasestabiliserende additiver. For eksempel fører anvendelsen av kaliumnitrat til dannelsen av store mengder uønskede rester som forbrenningsprodukter. Se U.S. patent nr. 4-552.736 ved Mishra. Når KF anvendes må det tilsettes til den smeltede fase (I) av ammoniumnitrat. Deretter kjøles det KF-modifiserte ammoniumnitratet. Kravet om smelting av ammoniumnitrat før tilsetningen av KF er tungvint, dyr og tar mye tid. I tillegg er utslippet fra en slik anordning anvendende en slik drivladning korrosiv, rykende (med et øket radartverrsnitt) og toksisk. Typically, a propellant or gas generating device containing a propellant composition requires a storage time of from about 5 to about 20 years or more. The storage time for the device is essentially dependent on the storage time for the propellant composition contained therein. Typically, a desirable storage time for an ammunition (propellant) propellant composition or a vehicle airbag (gas-producing) propellant composition is about 5 or more years, preferably from about 7 to 20 years. In order to achieve a longer storage time for ammonium nitrate propellant compositions, measures have been directed towards solving the crystal phase stabilization problem (ie that for ammonium nitrate). For example, several patents and publications suggest the use of KNO 3 , KF, metal dinitramide, or metal oxides such as MgO, NiO, CuO and/or ZnO as additives providing phase-stabilized ammonium nitrate. See e.g. U.S. Patent No. 4,158,583 to Anderson, U.S. U.S. Patent No. 5,076,868 to Doll et al. U.S. Patent 5,271,778 to Bradford et al. Patent No. 5,292,387 to Highsmith et al. And the U.S. Mishra, U.S. Patent No. 4,552,736 Patent No. 5,545,272 to Poole et al. See also Choi, C.S. and Prask, H.J., Phase Transitions in Ammonium Nitrate, J. Appl. Cryst., vol. 13, p. 403-409 (1980). However, several problems are associated with the use of the aforementioned phase stabilizing additives. For example, the use of potassium nitrate leads to the formation of large quantities of unwanted residues as combustion products. See U.S. Patent No. 4-552,736 to Mishra. When KF is used, it must be added to the molten phase (I) of ammonium nitrate. The KF-modified ammonium nitrate is then cooled. The requirement for melting ammonium nitrate before the addition of KF is cumbersome, expensive and takes a lot of time. In addition, the emission from such a device using such a propellant charge is corrosive, smoky (with an increased radar cross-section) and toxic.

Anvendelsen av metalloksidene har også adskillige ulemper. F.eks. dannes faste partikler ved forbrenning når MgO, NiO, CuO og/eller ZnO anvendes. Faste partikler, som bemerket tidligere, medvirker til dannelsen av primær røyk som er uønsket. Videre er NiO karsinogen. Videre utgjør NiO og CuO miljøfarer. I tillegg er både NiO og ZnO kun marginalt effektive. Dvs. en gang utsatt for fukt er disse oksider ikke lenger effektive ammoniumnitrat-fasestabilisatorer. Videre øker NiO og ZnO detonasjonsevnen av ammoniumnitratet hvilket er uønsket. Ytterligere er fremstillingen av drivladnings-sammensetninger omfattende NiO og/eller ZnO dyrere. Tilsvarende fører også anvendelsen av metalldinitramider (se '387 ved Highsmith et al.) til dannelsen av primær røyk ved forbrenning. Dermed er ingen av de kjente ammoniumnitrat-fasestabilisatorer fullstendig tilfredsstillende for dannelsen av en sikker, eldingsstabil og røykfri animoniumnitrat-drivladningssammensetning med en lang lagringstid. The use of the metal oxides also has several disadvantages. E.g. solid particles are formed during combustion when MgO, NiO, CuO and/or ZnO are used. Solid particles, as noted earlier, contribute to the formation of primary smoke which is undesirable. Furthermore, NiO is carcinogenic. Furthermore, NiO and CuO pose environmental hazards. In addition, both NiO and ZnO are only marginally effective. That is once exposed to moisture, these oxides are no longer effective ammonium nitrate phase stabilizers. Furthermore, NiO and ZnO increase the detonation ability of the ammonium nitrate, which is undesirable. Furthermore, the production of propellant compositions comprising NiO and/or ZnO is more expensive. Similarly, the use of metal dinitramides (see '387 by Highsmith et al.) also leads to the formation of primary smoke on combustion. Thus, none of the known ammonium nitrate phase stabilizers is completely satisfactory for the formation of a safe, age-stable and smokeless ammonium nitrate propellant composition with a long shelf life.

Forekomsten av fase Ul i ammoniumnitrat avhenger av tilstedeværelsen av vann, f.eks. ned til så lite som omkring 0,1 vekt% i forhold til ammoniumnitratet. Se Choi et al., J. Appl. Cryst., bind 13, side 403 (1980). Spesielt ifølge '736 patentet ved Mishra ovenfor (i kolonne 2, linjene 66-68), et høyt fuktinnholdt sies å favorisere ni-IV faseoverganger. Videre ifølge U.S. patent nr. 4.86.396 til Kjohl et al., (i kolonne 1, linjene 30-32), gjør disse faseoverganger ammoniumnitratet mindre stabil overfor termiske svmgninger. The occurrence of phase Ul in ammonium nitrate depends on the presence of water, e.g. down to as little as about 0.1% by weight relative to the ammonium nitrate. See Choi et al., J. Appl. Cryst., vol. 13, page 403 (1980). In particular, according to the '736 patent by Mishra above (in column 2, lines 66-68), a high moisture content is said to favor Ni-IV phase transitions. Furthermore, according to the U.S. patent no. 4,86,396 to Kjohl et al., (in column 1, lines 30-32), these phase transitions make the ammonium nitrate less stable against thermal fluctuations.

U.S. patent nr. 5.061.511 ved Baczuk ('511) foreslår anvendelsen av aluminiumsilikat-molekulærsikter (med en porestørrelse på mindre enn omkring 10 ångstrøm) som en stabilisator i drivladmngssammensetninger slik som enkelbasis eller dobbelbasis drivladning. Spesielt er '511 patentet rettet mot drivladmngssammensetninger som gir fra seg gasser under eldingsprosessen. Disse drivladningssammensetningene omfatter nitrocellulose og nitroglyserin, høyenergiflorholdige drivladninger, enkel- eller dobbelbasis-nitratesterdrivladninger og komposittdirvladninger slik som ammoniumperklorat/AL med gummibindemidler. De uønskede gasser som frigis fra disse drivladningene under eldingen omfatter N2, CO2, CO, Nox og F2. Likeledes foreslår U.S. patent nr. 4.045.261 ved Baczuk ('261) anvendelsen av en molekulærsikt U.S. Patent No. 5,061,511 to Baczuk ('511) suggests the use of aluminosilicate molecular sieves (having a pore size of less than about 10 angstroms) as a stabilizer in propellant compositions such as single base or dual base propellant. In particular, the '511 patent is directed to propellant compositions which give off gases during the aging process. These propellant compositions include nitrocellulose and nitroglycerin, high energy flour containing propellants, single or double base nitrate ester propellants and composite propellants such as ammonium perchlorate/AL with rubber binders. The unwanted gases released from these propellant charges during firing include N2, CO2, CO, Nox and F2. Likewise, the U.S. suggests patent no. 4,045,261 by Baczuk ('261) the use of a molecular sieve

(med en porestørrelse på 10 ångstrøm eller mer) som del av et stabiliseirngssystem for en uretan tverrbundet dobbelbasis-drivladmn<g>ssarnmensetning for å oppfange salpetersyre. (with a pore size of 10 angstroms or more) as part of a stabilization system for a urethane cross-linked double-base propellant composition to capture nitric acid.

Siden ammoniumnitrat ikke er et drivmiddel av klassen beskrevet av Baczuk (dvs. Se '511) og ikke angir gassene N2, C02, CO, Nox eller F2 (dvs. se '511) under elding, er det ikke noen generell forventning at molekulærsikter, enda mindre de med en porestørrelse på 10 ångstrøm eller mindre vil stabilisere ammoniumnitrat. Tilsvarende siden ammoniumnitrat ikke er uretantverrbundet dobbelbasis-drivmiddel (dvs. se '261) er det tilsvarende ingen forventning at molekulærsikter, f.eks. med en porestørrelse på 10 ångstrøm eller mere vil stabilisere ammoniumnitrat mot volumetriske krystallfaseendringer. Since ammonium nitrate is not a propellant of the class described by Baczuk (ie, See '511) and does not indicate the gases N2, C02, CO, Nox, or F2 (ie, see '511) during aging, there is no general expectation that molecular sieves, even less those with a pore size of 10 angstroms or less will stabilize ammonium nitrate. Similarly, since ammonium nitrate is not a urethane cross-linked double base propellant (ie see '261) there is correspondingly no expectation that molecular sieves, e.g. with a pore size of 10 angstroms or more will stabilize ammonium nitrate against volumetric crystal phase changes.

Ikke desto mindre siden vann er forbundet med de uønskede krystallfaseendringer til ammoniumnitrat, Kjohl et al., ovenfor, brukte porøse additiver som kunne absorbere vann til å stabilisere ammoniumnitrat. De oppdaget ytterligere at tilstedeværelsen av vann absorberende porøse partikler resulterte i ingen bevegelse av vann i ammoniumnitrat-partiklene og at under termisk svingning ble oppsvulmning av ammoniumnitrat kun observert i liten grad. Kjohl et al., erklærer imidlertid at de porøse partiklene bør tilsettes til ammoniumnitratet etter at ammoniumnitratet er tørket. Endelig erklærer de at ikke en hvilken som helst type av porøse partikler er egnet til stabilisering av ainmoniumnitrat. For eksempel ifølge Kjohl et al., kan silikater av molekylærsikt-typen binde vann, men det er funnet vanskelig å tildele slike partikler den ønskede partikkelstørrelse og binding til ammoniumnitratpartiklene. Som resultat anvendelse konkluderer Kjohl et al., at molekulærsikter fungerer dårlig til stabilisering av ammomiimnitrater (se kolonne 3, linjene 18-23). Nevertheless, since water is associated with the undesirable crystal phase changes of ammonium nitrate, Kjohl et al., supra, used porous additives capable of absorbing water to stabilize ammonium nitrate. They further discovered that the presence of water absorbing porous particles resulted in no movement of water in the ammonium nitrate particles and that during thermal oscillation only a small amount of swelling of ammonium nitrate was observed. Kjohl et al., however, state that the porous particles should be added to the ammonium nitrate after the ammonium nitrate has been dried. Finally, they state that not just any type of porous particles is suitable for stabilizing ammonium nitrate. For example, according to Kjohl et al., silicates of the molecular sieve type can bind water, but it has been found difficult to assign such particles the desired particle size and binding to the ammonium nitrate particles. As a result, Kjohl et al. conclude that molecular sieves work poorly for stabilizing ammonium nitrates (see column 3, lines 18-23).

Dermed er det stadig et eksisterende behov for å tilveiebringe en sikker, eldingsstabilisert og/eller forsterket ammoniumnitrat-aMvladningssammensetning med en lang lagringstid som er tilstrekkelig røykfri ved forbrenning såvel som en fremgangsmåte for fremstilling derav. Thus, there is still an existing need to provide a safe, age-stabilized and/or reinforced ammonium nitrate discharge composition with a long shelf life that is sufficiently smoke-free when burned, as well as a method for its production.

Det er derfor et formål for den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en sikker, eldingsstabilisert, tilstrekkelig røykfri anrnioniumnitrat-drivladmngssammensetning som har en lang lagringstid (f.eks. opp til omkring 20 år eller mer). It is therefore an object of the present invention to provide a safe, age stabilized, sufficiently smokeless ammonium nitrate propellant composition which has a long shelf life (eg up to about 20 years or more).

Det er annet formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forsterket, hovedsakelig røykfri ammomumnitrat-drivladningssammensetning som har en lang lagringstid. It is another object of the present invention to provide a reinforced, substantially smokeless ammonium nitrate propellant composition having a long shelf life.

Det er enda et ytterligere formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forsterket og eldingsstabilisert, hovedsakelig røykfri ammoniumnitrat drivladningssammensetning som har en lang lagringstid. It is yet another object of the present invention to provide a reinforced and age-stabilized, substantially smokeless ammonium nitrate propellant composition having a long shelf life.

Overraskende kan disse og andre formål oppnås ved tilsetningen av silikater av molekulærsikttypen til ammoniumnitrat før maling av ammoniumnitratet tilstede i drivladrimgssarnmensetningen. Oppfinnelsen omfatter således en eldingsstabilisert ammomumnitrat-drivladrnngssammensetning, bestående i det vesentlige av ammoniumnitrat, som har en krystallinsk fase tilstede i en mengde fra ca. 40% til ca. 85%, en syntetisk zeolitt som har en porestørrelse på ca. 3 ångstrøm til ca. 13 ångstrøm tilstede i en mengde fra ca. 0,2% til ca. 0,4%, og et bindemiddel tilstede i en mengde fra ca. 3% til ca. 40 vekt-% av sammensetningen, og hvor nevnte ammoniumnitrat, syntetisk zeolitt og bindemiddel hver er tilstede i en mengde som er effektiv for å stabilisere den krystallinske fasen av nevnte ammoniumnitrat, for å gi sammensetningen en holdbarhet på minst ca. 5 år, og å fremstille en sammensetning som er i det vesentlige røkfri ved forbrenning. Surprisingly, these and other purposes can be achieved by the addition of silicates of the molecular sieve type to ammonium nitrate prior to grinding the ammonium nitrate present in the propellant composition. The invention thus includes an age-stabilized ammonium nitrate propellant composition, consisting essentially of ammonium nitrate, which has a crystalline phase present in an amount from approx. 40% to approx. 85%, a synthetic zeolite that has a pore size of approx. 3 angstroms to approx. 13 angstroms present in an amount from approx. 0.2% to approx. 0.4%, and a binder present in an amount from approx. 3% to approx. 40% by weight of the composition, and wherein said ammonium nitrate, synthetic zeolite and binder are each present in an amount effective to stabilize the crystalline phase of said ammonium nitrate, to give the composition a shelf life of at least approx. 5 years, and to produce a composition that is essentially smoke-free when burned.

En mulig fremgangsmåte for dannelse av en sikker, eldingsstabilisert ammoniumnitrat-drivladningssammensetning omfatter trinnene tilveiebringing av en mengde av ammoniumnitrat, tilsetning av en tilstrekkelig mengde av en silikat molekylærsikt for å absorbere vann fra ammoniumnitratet, maling av ammoniumnitratet med molekylærsikten, opprettholde kontakt mellom ammoniumnitratet og sikten, deretter tilsetning av minst et bindemiddel (bortsett fra et hvilket som helt herdningsmiddel f.eks. isocyanat-herdningsmiddel), opprettholdelse av kontakt mellom den malte molekylærsikten og de andre ingrediensene og endelig tilsetning av herdningsmiddel, hvis noe, for å oppnå den sikre, eldingsstabiliserte arnmoniumnitratdrivladnings-sammensetning med en lang lagringstid. One possible method of forming a safe, age-stabilized ammonium nitrate propellant composition includes the steps of providing a quantity of ammonium nitrate, adding a sufficient amount of a silicate molecular sieve to absorb water from the ammonium nitrate, grinding the ammonium nitrate with the molecular sieve, maintaining contact between the ammonium nitrate and the sieve. , then adding at least one binder (apart from any curing agent, e.g. isocyanate curing agent), maintaining contact between the milled molecular sieve and the other ingredients and finally adding curing agent, if any, to achieve the safe, age stabilized ammonium nitrate propellant composition with a long shelf life.

Alternativt oppnås disse og andre formål ved tilsetningen av et forsterkningsmiddel til en sammensetning ifølge oppfinnelsen for å oppnå en forsterket og eldingsstabilisert ammomuninitrat-drivmiddelsammensetning. Alternatively, these and other purposes are achieved by the addition of a strengthening agent to a composition according to the invention in order to obtain a reinforced and age-stabilized ammunition nitrate propellant composition.

I tillegg kan en eldingsstabilisert arnmoniurnnirratsarnmensetning dannes ved tilsetning av en molekylærsikt til ammoniumnitrat (f.eks. minst omkring 1 gram molekulærsikt pr. 0.454 kg ammoniumnitrat) og deretter male blandingen. Deretter kan blandingen lagres sikkert uten skadelige endringer ved en forlenget tidsperiode i en forseglet beholder. In addition, an age-stabilized ammonium nitrate composition can be formed by adding a molecular sieve to ammonium nitrate (eg at least about 1 gram of molecular sieve per 0.454 kg of ammonium nitrate) and then grinding the mixture. Then the mixture can be stored safely without harmful changes for an extended period of time in a sealed container.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er det minst tre utførelser av ammoniumnitrat-drivladningssammensetningen. Den første utførelsen av den foreliggende oppfinnelse vedrører en eldingsstabilisert ammomumnitrat-drivladningssammensetning. Den andre utførelsen vedrører en aldringsstabilisert og forsterket ammoniumnitrat-drivladningssammensetning. Videre kan hver utførelse anvendes med bestemte modifikasjoner som en gassproduserende ammoniunmitrat-drivmiddelsammenseming eller som en drivende ammomuninitrat-drivladningssammensetning. De gassproduserende ammoniumnitrat-drivladningssammensetningene er konstruert til å bli anvendt i kjøretøy-airbag-systemer og lignende hvor gassproduksjonen er av størst viktighet. De drivende ammomummtrat-d^rivladmngssammensetningene er konstruert til å bli anvendt i raketter og annen ammunisjon hvor energieffekten er det som har størst viktighet. According to the present invention, there are at least three embodiments of the ammonium nitrate propellant composition. The first embodiment of the present invention relates to an age stabilized ammonium nitrate propellant composition. The second embodiment relates to an age-stabilized and reinforced ammonium nitrate propellant composition. Furthermore, each embodiment can be used with certain modifications as a gas-producing ammonium nitrate propellant composition or as a propellant ammonium nitrate propellant composition. The gas-producing ammonium nitrate propellant compositions are designed to be used in vehicle airbag systems and the like where gas production is of greatest importance. The propellant ammomummtrate d^rivladmng compositions are designed to be used in rockets and other ammunition where the energy effect is of greatest importance.

I den første (dvs. eldingssabilisert) utførelsen omfatter den hovedsakelig røykfri ammomumnitrat-drivladningssammensetning ammoniurnnitrat, en syntetisk zeolitt som er en molekylærsikt og et bindemiddel. Eventuelt kan den første utførelsen inneholde ett eller flere av et flertall av additiver. Disse additiver omfatter, men er ikke begrenset til en nitromykner (f.eks. nitraminer og/eller nitratestere som er i en flytende fase når de tilsettes, typisk ved romtemperatur slik som omkring 25°C), et energirikt additiv (f.es. nitraminer som er i fast form når de tilsettes, typisk ved romtemperatur), en nitratesterstabilisator, et herdingsmiddel, en herdningsaksellerator, et materingsmiddel og en polymerbeskytter (f.eks. en antioksidant). I den første utførelsen kan ammoniumnitratet være tilstede som småpartikler, priller, granulater og lignende. Størrelsen av ammoniumnitratet kan variere mellom omkring 5 (oM og omkring 5.000 \ xM (eller en hvilken som helst verdi derimellom) i tykkelse. Imidlertid er en partikkeltykkelse fortrinnsvis fra omkring 5 \ xM til omkring 400 fiM og mest foretrukket fra omkring 30 til omkring 50 jjM. In the first (ie age stabilized) embodiment, the substantially smokeless ammonium nitrate propellant composition comprises ammonium nitrate, a synthetic zeolite which is a molecular sieve and a binder. Optionally, the first embodiment may contain one or more of a plurality of additives. These additives include, but are not limited to, a nitroplasticizer (e.g. nitramines and/or nitrate esters which are in a liquid phase when added, typically at room temperature such as about 25°C), an energy-rich additive (e.g. nitramines which are in solid form when added, typically at room temperature), a nitrate ester stabilizer, a curing agent, a curing accelerator, a feed agent, and a polymer protector (eg, an antioxidant). In the first embodiment, the ammonium nitrate can be present as small particles, pearls, granules and the like. The size of the ammonium nitrate can vary between about 5 µM and about 5,000 µM (or any value in between) in thickness. However, a particle thickness is preferably from about 5 µM to about 400 µM and most preferably from about 30 to about 50 jjM.

I den første utførelsen er mengden av inkludert ammoniumnitrat avhengig av anvendelsen til hvilken drivladningssammensetningen er designet. For eksempel i drivningsanvendelser er additiver som øker energieffekten (f.eks. nitromyknere og/eller energirike additiver) i den første utførelsen fortrinnsvis inhibert heri. På den annen side hvis designet for gassproduserende anvendelser, er slike nitromykere og/eller energirike additiver ofte unnlatt fra den første utførelsen. Imidlertid kan nitromyknere og/eller energirike additiver eventuelt inkluderes heri. Mengden av ammoniumnitrat inkludert i den første utførelsen variere avhengig av tilstedeværelsen eller fraværet av nitromyknere og/eller energirike additiver heri. In the first embodiment, the amount of ammonium nitrate included depends on the application for which the propellant composition is designed. For example, in propulsion applications, additives that increase the energy effect (e.g. nitro softeners and/or energy-rich additives) in the first embodiment are preferably inhibited herein. On the other hand, if designed for gas-producing applications, such nitrosofteners and/or high-energy additives are often omitted from the initial design. However, nitroplasticizers and/or energy-rich additives may optionally be included herein. The amount of ammonium nitrate included in the first embodiment varies depending on the presence or absence of nitro plasticizers and/or high energy additives therein.

Med mindre annet er spesifikt indikert refererer vektprosentverdiene av de forskjellige drivmiddelforbindelsene angitt nedenfor til en prosent av totalvekten av drivladningssammensetningen. I den første utførelsen når anvendt til gassproduserende anvendelser er ammoniumnitratet (når en nitromykner og/eller energirik additiv er tilsatt) tilstede i en mengde på minst omkring 60%. Når nitromyknere og energirike additiver er fraværende fra den første utførelse designet til gassproduserende anvendelser, kan mengden av ammoniumnitrat tilstede variere fra omkring 65% til omkring 85%. Unless otherwise specifically indicated, the weight percent values of the various propellant compounds given below refer to a percent of the total weight of the propellant composition. In the first embodiment when used for gas producing applications, the ammonium nitrate (when a nitro plasticizer and/or high energy additive is added) is present in an amount of at least about 60%. When nitroplasticizers and high-energy additives are absent from the initial design designed for gas-producing applications, the amount of ammonium nitrate present can vary from about 65% to about 85%.

Imidlertid til drivende anvendelser av den første utførelsen når kombinert med de eventuelle nitromyknere og/eller energirike additiver kan mengden av ammoniumnitrat tilsatt variere fra omkring 40% til omkring 80% (eller en hvilken som helst verdi her imellom). Ved fraværet av slike nitromyknere og energirike additiver varierer mengden av ammoniumnitrat tilsatt til den første utførelsen designet til drivende anvendelser fra omkring 65% til omkring 85%. However, for driving applications of the first embodiment when combined with the optional nitro plasticizers and/or high energy additives, the amount of ammonium nitrate added may vary from about 40% to about 80% (or any value in between). In the absence of such nitroplasticizers and energy-rich additives, the amount of ammonium nitrate added to the first version designed for driving applications varies from about 65% to about 85%.

Videre som bemerket inneholder den første utførelsen av oppfinnelsen en molekylærsikt. En type av molekylærsikt er aluminosilikattype molekylærsikt, vanlig referert til som en zeolittmolekylærsikt. Se for eksempel Breck, D.W., Crystalline Molecular Sieves, Journal of Chemical Education, bind. 41, side 678 (Desember 1964). Se UOP, Product Information Sheet, Union Carbide Molecular Sieves, Molecular Sive Type 4A. Se også "Linde<®> Molecular sieves Data", "Linde<®>" Molecular Sieve Type 4A. Se også Cotton, F.A. and Wilkinson, G., Advanced Inorganic Chemistry-A Comprehensive Text, side 390.392,4. Utg., John Wiley and Sons (New York 1980). Typiske zeolitter har formelen Mex/n ((AI02) x (Si02)y). Z H2O hvori Me = metallkation og x, y og n er heltall. Z er null eller et positivt reelt tall. Z indikerer antallet av hydratvann forbundet med en gitt zeloitt. Typisk varierer y/x fra omkring 1 til omkring 5. Et eksempel på en type A syntetisk zeolitt har formelen Nai2 ((AIO2) (SiO^n) • 27H2O. Som bemerket av Cotton & Wilkinson, ovenfor, er en molekylærsikt oppnådd ved oppvarming av en zeolitt til omkring 350°C under et vakuum for å fjerne hydratvannet. Dermed når først vannet er fjernet fra en typisk molkylærsikt slik som Nai2((Ali2Sii2048) - 27H20, dannes en type A zeolitt med vannfrie kubiske mikrokrystaller. Furthermore, as noted, the first embodiment of the invention includes a molecular sieve. One type of molecular sieve is the aluminosilicate type molecular sieve, commonly referred to as a zeolite molecular sieve. See, for example, Breck, D.W., Crystalline Molecular Sieves, Journal of Chemical Education, Vol. 41, page 678 (December 1964). See UOP, Product Information Sheet, Union Carbide Molecular Sieves, Molecular Sieve Type 4A. See also "Linde<®> Molecular sieves Data", "Linde<®>" Molecular Sieve Type 4A. See also Cotton, F.A. and Wilkinson, G., Advanced Inorganic Chemistry-A Comprehensive Text, pages 390,392,4. Ed., John Wiley and Sons (New York 1980). Typical zeolites have the formula Mex/n ((AlO 2 ) x (SiO 2 )y). Z H2O where Me = metal cation and x, y and n are integers. Z is zero or a positive real number. Z indicates the number of hydrate waters associated with a given zeolite. Typically y/x ranges from about 1 to about 5. An example of a type A synthetic zeolite has the formula Nai2 ((AIO2) (SiO^n) • 27H2O. As noted by Cotton & Wilkinson, above, a molecular sieve is obtained by heating of a zeolite to about 350°C under a vacuum to remove the water of hydrate. Thus, once the water is removed from a typical molecular sieve such as Nai2((Ali2Sii2048) - 27H20), a type A zeolite with anhydrous cubic microcrystals is formed.

For at en spesiell zeolitt som er egnet for anvendelse i den første utførelsen må den ha to egenskaper. Den må være en mere aktiv absorber av vann enn en hvilken som helst annen forbindelse (f.eks. ammoniumnitratet, bindemiddelet etc.) til ammoniumnitrat-drivladningssarnmensetningen med unntakelsen av herdningsmiddelet (dvs. i nærværet av vann f.eks., isocyanat herdningsmidler reagerer typisk hurtig hermed). Videre må zeolitten tilbakeholde de absorberte vannmolekylene slik at vannet ikke er tilgjengelig for hvilken som helst av de andre forbindelser i ammoniumnitrat-drivladningssarnmensetning, spesielt ammoniumnitratet. Dermed må tilbakeholdelsen av vannet i zeolitten/vannadduksjonen være ekstremt robust. For a particular zeolite to be suitable for use in the first embodiment it must have two properties. It must be a more active absorber of water than any other compound (eg, the ammonium nitrate, the binder, etc.) of the ammonium nitrate propellant core composition with the exception of the curing agent (ie, in the presence of water, eg, isocyanate curing agents react typically fast with this). Furthermore, the zeolite must retain the absorbed water molecules so that the water is not available to any of the other compounds in the ammonium nitrate propellant core composition, especially the ammonium nitrate. Thus, the retention of the water in the zeolite/water adduction must be extremely robust.

Spesielt uten å være bundet av teori antas det at vannmolekylene ikke må være simpelt absorbert til overflaten av zeolitten. Det antas at zeolitter holder vannmolekylene inne i porene tilstede i sikten. Videre uten å være bundet av teori antas det at vannmolekylene først kan blir absorbert til overflaten av zeolitten. Imidlertid etter en kort tidsperiode (f.eks. opp til omkring 48 timer) blir vannmolekylene transportert til det indre av zeolitten via dens porer. Igjen uten å være bundet til teori, antas det at hvis sikten har en passende poredimensjon (f.eks. typisk omkring 13 ångstrøm eller mindre slik som fra omkring 3 til omkring 13 ångstrøm eller en hvilken som helst verdi derimellom), da kan vannet absorberes i det indre av zeolitten. Dermed er de andre forbindelsene i ammoniumrdtrat-drivladningssanimensetningen (f.eks. bindemidler, nitromyknere, energirike additiver, nitratesterstabilisatorer, herdningsmidler, herdningskatalysatorer, matteringsmidler og/eller antioksidanter) sterisk isolert fra det absorberte vannet. In particular, without being bound by theory, it is assumed that the water molecules must not be simply absorbed to the surface of the zeolite. It is believed that zeolites keep the water molecules inside the pores present in the sieve. Furthermore, without being bound by theory, it is assumed that the water molecules can first be absorbed to the surface of the zeolite. However, after a short period of time (eg up to about 48 hours) the water molecules are transported to the interior of the zeolite via its pores. Again without being bound by theory, it is believed that if the sieve has a suitable pore size (eg, typically about 13 angstroms or less such as from about 3 to about 13 angstroms or any value in between), then the water can be absorbed in the interior of the zeolite. Thus, the other compounds in the ammonium nitrate propellant composition (eg, binders, nitroplasticizers, high-energy additives, nitrate ester stabilizers, curing agents, curing catalysts, matting agents, and/or antioxidants) are sterically isolated from the absorbed water.

Som bemerket kreves det at zeolitten/molekylærsikten effektivt eldingsstabilisere ammoniumnitrat at zeolitten har en porestørrelse tilstrekkelig til å absorbere og ultimativt tilbakeholde vann. Derfor blir det absorberte vann utilgjengelig for ammoniumnitratet og de andre forbindelsene i drivladningssammensetningen. Typisk er en porestørrelse passende for denne anvendelse omkring 13 ångstrøm eller mindre. Fortrinnsvis er porestørrelsen fra 3 til omkring 13 ångstrøm eller en hvilken som helst verdi derimellom. Mere foretrukket er porestørrelsen fra omkring 3 til omkring 5 ångstrøm. Mere foretrukket er porestørrelsen omkring 4 ångstrøm. Eksempler på zeolitter/molekylærsikter kompatible med den første utførelsen av oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til molekylærsikter henholdsvis av typen 3 A, 4A, 5 A og 13X. Disse sikter er fremstilt av forskjellige bedrifter, inklusiv Union Carbide (N.Y., N.Y.) som selger dets molekylærsikter under handelsnavnet "LINDE<®>". Molekylærsikt 4A er en natriumforma av type A krystallstrukturen. Det er et alkalimetallalumino-silikat. Type 4A-sikten vil absorbere molekyler med kritiske diametere opp til omkring 4 ångstrøm. As noted, for the zeolite/molecular sieve to effectively age stabilize ammonium nitrate, it is required that the zeolite has a pore size sufficient to absorb and ultimately retain water. Therefore, the absorbed water becomes unavailable to the ammonium nitrate and the other compounds in the propellant composition. Typically, a pore size suitable for this application is around 13 angstroms or less. Preferably, the pore size is from 3 to about 13 angstroms or any value in between. More preferably, the pore size is from about 3 to about 5 angstroms. More preferably, the pore size is about 4 angstroms. Examples of zeolites/molecular sieves compatible with the first embodiment of the invention include, but are not limited to molecular sieves respectively of the type 3 A, 4A, 5 A and 13X. These sieves are manufactured by various companies, including Union Carbide (N.Y., N.Y.) which sells its molecular sieves under the trade name "LINDE<®>". Molecular sieve 4A is a sodium form of the type A crystal structure. It is an alkali metal alumino-silicate. The Type 4A sieve will absorb molecules with critical diameters up to about 4 angstroms.

I den første utførelsen av drivladningssammensetningen er zeolitten tilstede i en mengde fra omkring 0,2% til omkring 0,4% (eller en hvilken som helst verdi derimellom). Fortrinnsvis er zeolitten/molekylærsikten tilstede fra omkring 0,20% til omkring 0,22%. Den foretrukne zeolitten/molekylærsikten er type 4A-sikten. In the first embodiment of the propellant composition, the zeolite is present in an amount from about 0.2% to about 0.4% (or any value in between). Preferably, the zeolite/molecular sieve is present from about 0.20% to about 0.22%. The preferred zeolite/molecular sieve is the type 4A sieve.

Bindemidler kompatible med den første utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til termoplastiske elastomerer (f.eks. "Finaprene™", "Kraton™" eller blandinger herav) og et herdekonsoliderende materiale. Eksempler på herdekonsoliderende materialer omfater, men er ikke begrenset til en hydroksyterminert polybutadien (HTPB), hydroksyterminert polyeter (HTPE), polyglykoladipat (PGA), glysidylazidpolymer (GAP), poly bis-3,3'-azidometyloksetan (BAMO), poly-3-nitratometyl-3-metyloksetan (PNMMO), polyetylenglykol (PEG), polypropylenglykol (PPG), celluloseacetat (CA) eller blandinger herav. Et eksempel på et bindemiddel er en blanding av 7 deler med hensyn til vekt av BAMO og 3 deler med hensyn til vekt av PNMMO. Imidlertid er det foretrukne bindemiddelet PGA. Det bemerkes at andre bindemidler velkjent innenfor kjent teknikk kan anvendes. Binders compatible with the first embodiment of the present invention include, but are not limited to, thermoplastic elastomers (eg, "Finaprene™", "Kraton™" or mixtures thereof) and a set-consolidating material. Examples of cure-consolidating materials include, but are not limited to, a hydroxy-terminated polybutadiene (HTPB), hydroxy-terminated polyether (HTPE), polyglycol adipate (PGA), glycidyl azide polymer (GAP), poly bis-3,3'-azidomethyloxetane (BAMO), poly-3 -nitratomethyl-3-methyloxetane (PNMMO), polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), cellulose acetate (CA) or mixtures thereof. An example of a binder is a mixture of 7 parts by weight of BAMO and 3 parts by weight of PNMMO. However, the preferred binder is PGA. It is noted that other binders well known in the art can be used.

Fordi nitromyknerne er inkompatible med HTPB (dvs. de er ikke løselige i hverandre) er de fortrinnsvis ikke kombinert i noen som helst av utførelsene av drivladningssarnmen-setningen. Når HTPB er bindemiddelet som velges, kan energirike additiver (f.eks. fastfasenitraminer slik som RDX, HMX) og/eller andre myknere slik som dioktyladipat (f.eks. i en mengde på omkring 3 til omkring 10% eller en hvilken som helst verdi derimellom) anvendes. Andre myknere kompatible med HTPB er velkjente for fagmenn på området og kan anvendes heri. Because the nitroplasticizers are incompatible with HTPB (ie, they are not soluble in each other) they are preferably not combined in any of the embodiments of the propellant composition. When HTPB is the binder of choice, energetic additives (e.g., solid phase nitramines such as RDX, HMX) and/or other plasticizers such as dioctyl adipate (e.g., in an amount of about 3 to about 10% or any value in between) is used. Other plasticizers compatible with HTPB are well known to those skilled in the art and may be used herein.

De termoplastiske elastomerbindemidler kompatible med den første dvs. alle stabiliserte, utførelser av den foreliggende oppfinnelsen er de som har smeltepunkter eller plastiseringssmeltepunkter over de forventede anvendelses- og lagringstemperaturer for drivladningssammensetningene. Typisk varierer anvendelses-og lagringstemperaturene fra omkring -54°C til omkring 93°C. Videre må de termoplastiske elastomerer smelte i deres plastiske tilstand under nedbrytningstemperaturen for ammoniumnitrat og/eller i en hvilken som helst nitromykner tilstede deri. I den første utførelsen er bindemiddelet tilstede i fra omkring 3% til omkring 40% (eller en hvilken som helst verdi derimellom), fortrinnsvis fra omkring 5% til omkring 30%. The thermoplastic elastomer binders compatible with the first, i.e. all stabilized, embodiments of the present invention are those having melting points or plasticizing melting points above the expected use and storage temperatures of the propellant compositions. Typically, the application and storage temperatures range from about -54°C to about 93°C. Furthermore, the thermoplastic elastomers must melt in their plastic state below the decomposition temperature of ammonium nitrate and/or in any nitroplasticizer present therein. In the first embodiment, the binder is present in from about 3% to about 40% (or any value in between), preferably from about 5% to about 30%.

Videre som bemerket tidligere kan den første utførelsen ytterligere inneholde et energirikt additiv (dvs. en fastsfasebestanddel som øker energieffekten, f.eks., som nitraminer) og/eller en nitromykner (dvs. en flytende fasebestanddel som øker energieffekten, f.eks. som nitratestere og som nitraminer). Typiske nitromyknere som er kompatible med den eldingsstabiliserte ammoniummlrat-drivladningssammen-semingen (dvs. den første utførelsen) av den foreliggende oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til trimetyloletantrinitrat (TMETN), trietylenglykoldinitrat (TEGDN), trietylenglykoltrinitrat (TEGTN), butanetrioltrinitrat (BTTN), dietylenglykoldinitrat (DEGDN), etylenglykoldinitrat (EGDN), nitroglyserin (NG), dietylenglyserintrinitrat (DEGTN), dinitroglyserin (DNG), nitrobenzen (NB), N-butyl-2-nitratoetylnitramin (BNEN), metyl-2-nitratoetylnitramin (MNEN), etyl-2-nitratoetylnitramin (ENEN) eller blandinger herav. Den foretrukne nitromykneren er en 50-50 vekt% blanding av TMETN og TEGDN. I den første utførelsen er nitromykneren eventuelt tilstede i opp til omkring 40 vekt%. Eksempler på energirike additiver kompatible med den første utførelsen omfatter, men er ikke begrenset til dinitroksydietylnitramin (DNDEN), cyklotrimetylentrinitramin (RDX), cyklotetrametylentetranitramin (HMX) eller blandinger herav. De foretrukne energirike additiver er RDX, HMX og blandinger herav. I den første utførelsen er de fortrinnsvis tilstede i opp til 40%. Ettersom tilsvarende nitromyknere og energirike additiver blir kommersielt tilgjengelig kan de inkluderes i denne liste som en vanlig fagmann på området vil gjenkjenne. Furthermore, as noted earlier, the first embodiment may further contain an energy-rich additive (i.e., a solid phase component that increases the energy effect, e.g., such as nitramines) and/or a nitroplasticizer (i.e., a liquid phase component that increases the energy effect, e.g., as nitrate esters and as nitramines). Typical nitroplasticizers compatible with the age-stabilized ammonium nitrate propellant composition (ie, the first embodiment) of the present invention include, but are not limited to, trimethylolethane trinitrate (TMETN), triethylene glycol dinitrate (TEGDN), triethylene glycol trinitrate (TEGTN), butanetriol trinitrate (BTTN) , diethylene glycol dinitrate (DEGDN), ethylene glycol dinitrate (EGDN), nitroglycerin (NG), diethyleneglycerin trinitrate (DEGTN), dinitroglycerin (DNG), nitrobenzene (NB), N-butyl-2-nitratoethylnitramine (BNEN), methyl-2-nitratoethylnitramine (MNEN) , ethyl-2-nitratoethylnitramine (ENEN) or mixtures thereof. The preferred nitroplasticizer is a 50-50% by weight mixture of TMETN and TEGDN. In the first embodiment, the nitroplasticizer is optionally present in up to about 40% by weight. Examples of high-energy additives compatible with the first embodiment include, but are not limited to, dinitroxydiethylnitramine (DNDEN), cyclotrimethylenetrinitramine (RDX), cyclotetramethylenetetranitramine (HMX), or mixtures thereof. The preferred energy-rich additives are RDX, HMX and mixtures thereof. In the first embodiment, they are preferably present in up to 40%. As similar nitroplasticizers and high-energy additives become commercially available, they may be included in this list as those of ordinary skill in the art will recognize.

Fordi nitromyknere og energirike additiver har tendens til å øke energieffekten, flammetemperaturen og den eksplosive natur av en armnoniuninitrat-(Mvladmngs-sammensetning er disse materialer ikke alltid inkludert i den første utførelsen av oppfinnelsen når anvendt til gassproduserende anvendelser, snarlig kan de eventuelt inkluderes heri. I de gassproduserende anvendelsene kan nitromykneren og/eller det energirike additiv være tilstede (dvs. som et valgfritt additiv) i en mengde på opp til omkring 35%. Anvendt er det ønskelig å anvende nitromyknere og/eller energirike additiver i de drivende anvendelsene av den første utførelsen hvor øket energieffekt er av størst betydning. I de drivende ammunisjonsanvendelsene er nitromykneren og/eller det energirike additiv typisk tilstede i en mengde fra omkring 5% til omkring 25% eller en hvilken som helst verdi derimellom. Mengdene av bindemiddel pluss en hvilken som helst nitromykner og energirikt additiv må totalt minst utgjøre omkring 20% for å danne en fysisk akseptabel første utførelse og fortrinnsvis fra omkring 20% til omkring 35%. Som anvendt heri betyr "fysisk akseptabel" en sammensetning som kan formes til et flertall av ønskede former, (f.eks. korn, etc.) og som kan opprettholdes i disse former. Because nitroplasticizers and high-energy additives tend to increase the energy output, flame temperature, and explosive nature of an armononium nitrate-(Mvladmngs) composition, these materials are not always included in the first embodiment of the invention when used in gas-producing applications, but soon they may be included herein. In the gas-producing applications, the nitroplasticizer and/or the energy-rich additive may be present (ie as an optional additive) in an amount of up to about 35%. Used, it is desirable to use nitroplasticizers and/or energy-rich additives in the driving applications of the first embodiment where increased energy output is of greatest importance. In the propellant munitions applications the nitro plasticizer and/or high energy additive is typically present in an amount from about 5% to about 25% or any value in between. The amounts of binder plus any preferably nitroplasticizer and energy-rich additive must make up at least around 20% in total to form a physically acceptable first embodiment and preferably from about 20% to about 35%. As used herein, "physically acceptable" means a composition that can be formed into a plurality of desired shapes, (eg, grains, etc.) and that can be maintained in those shapes.

Når en nitromykner som er en nitratester inkluderes i den første utførelsen, foretrekkes det at en nitratesterstabilisator også blir tilsatt. Når en nitromykner ikke anvendes eller når et energirikt additiv (f.eks. en nitramin slik som RDX, HMX eller blandinger herav), inkluderes uten en nitromykner i drivladningssarnmensetningen kan nitratesterstabilisatoren underlates fra drivladningssammensetningen. Dermed i den første utførelsen ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan nitratesterstabilisatoren være tilstede i en mengde på opp til omkring 3% mere foretrukket fra omkring 0.1 til omkring 2% og mest foretrukket fra omkring 0,35% til omkring 0,5%. Nitratesterstabilisatorer kompatible med den første utførelse av den foreliggende oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til N-metyl-4-nitroanilin (MNA), 2-nitrodifenylamin (NDA), etylcentralitt (EC) eller blandinger herav. Den foretrukne nitratesterstabilisator er en blanding av MNA og NDA, fortrinnsvis i et vektforhold på omkring 1:1. When a nitroplasticizer which is a nitrate ester is included in the first embodiment, it is preferred that a nitrate ester stabilizer is also added. When a nitroplasticizer is not used or when an energy-rich additive (e.g. a nitramine such as RDX, HMX or mixtures thereof) is included without a nitroplasticizer in the propellant core composition, the nitrate ester stabilizer can be omitted from the propellant composition. Thus, in the first embodiment according to the present invention, the nitrate ester stabilizer may be present in an amount of up to about 3%, more preferably from about 0.1 to about 2% and most preferably from about 0.35% to about 0.5%. Nitrate ester stabilizers compatible with the first embodiment of the present invention include, but are not limited to N-methyl-4-nitroaniline (MNA), 2-nitrodiphenylamine (NDA), ethyl centralite (EC) or mixtures thereof. The preferred nitrate ester stabilizer is a mixture of MNA and NDA, preferably in a weight ratio of about 1:1.

Herdemidler kompatible med den første utførelsen av den foreliggende oppfinnelse omfatter, men er ikke begrenset til heksametylendiisocyanat (HMDI), isoforondiisocyanat (IPDI), toluendiisocyanat (TDI), dimeryldiisocyanat (DDI), difenylmetandiisocyanat (MDI), naftalendiisocyanat (NDI), dianisidindiisocyanat (DADI), fenylendiisocyanat (PDI), xylylendiisocyanat (MXDI), andre diisocyanater, triisocyanater, høyere isocyanater enn triisocyanatene, polyfunksjonelle isocyanater (f.eks. Desmodur N 100), andre polyfunksjonelle isocyanater eller blandinger herav. Det foretrekkes at isocyanaten har minst to reaktive isocyanatgrupper. Hvis det ikke er en bindemiddelbestanddel med en funksjonalitet som er høyere enn 2, da må den herdende funksjonaliteten (f.eks. antallet av reaktive isocyanatgrupper pr molekylet av isocyanat-herdningsmiddel) være større enn 2.0. Mengden av herdningsmiddelet bestemmes ved den ønskede støkiometri (dvs. støkiometri mellom herdbart bindemiddel og herdningsmiddel). Herdningsmiddelet er tilstede i en mengde på opp til omkring 5%. Imidlertid hvis et herdbart bindemiddel (f.eks. bindemidler med reaktive hydroksygrupper slik som HTPB) anvendes er herdningsmiddelet tilstede fra omkring 0.5% til omkring 5%. Curing agents compatible with the first embodiment of the present invention include, but are not limited to, hexamethylene diisocyanate (HMDI), isophorone diisocyanate (IPDI), toluene diisocyanate (TDI), dimeryl diisocyanate (DDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), naphthalene diisocyanate (NDI), dianisidine diisocyanate (DADI ), phenylene diisocyanate (PDI), xylylene diisocyanate (MXDI), other diisocyanates, triisocyanates, higher isocyanates than the triisocyanates, polyfunctional isocyanates (e.g. Desmodur N 100), other polyfunctional isocyanates or mixtures thereof. It is preferred that the isocyanate has at least two reactive isocyanate groups. If there is no binder component with a functionality greater than 2, then the curing functionality (eg, the number of reactive isocyanate groups per molecule of isocyanate curing agent) must be greater than 2.0. The quantity of the curing agent is determined by the desired stoichiometry (ie stoichiometry between curable binder and curing agent). The curing agent is present in an amount of up to about 5%. However, if a curable binder (eg, binders with reactive hydroxy groups such as HTPB) is used, the curing agent is present from about 0.5% to about 5%.

Når et herdemiddel anvendes er en herdningskatalysator fortrinnsvis tilsatt til drivladningssammensetningen. Herdekatalysatoren anvendes til å akselerere herdningsreaksjonen mellom det herdbare bindemiddelet og herdningsmiddelet. Herdningskatalysatorer kompatible med den første utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til en tinndilaurat (f.eks. en alkyltinndilaurat, butyltinndilaurat, isopropyltinndilaurat etc), metallacetylacetonat, trifenylvismut, maleinsyreanhydrid, magnesiumoksid og blandinger herav. En foretrukket herdningskatalysator er en lik vekt%-blanding (dvs. 33 1/3%) av hver av trifenylvismut, maleinsyreanhydrid og magnesiumoksid. Herdningskatalysatoren er tilstede i opp til omkring 0.3 vekt%. Videre er ett matteringsmiddel som er kompatibel med den første utførelsen er sot. Matteringsmiddelet er tilstede i opp til omkring 2%. Fagmenn på området er klar over andre matteringsmidler som kan anvendes. When a curing agent is used, a curing catalyst is preferably added to the propellant composition. The curing catalyst is used to accelerate the curing reaction between the curable binder and the curing agent. Curing catalysts compatible with the first embodiment of the present invention include, but are not limited to, a tin dilaurate (eg an alkyl tin dilaurate, butyl tin dilaurate, isopropyl tin dilaurate etc), metal acetylacetonate, triphenyl bismuth, maleic anhydride, magnesium oxide and mixtures thereof. A preferred curing catalyst is an equal weight % mixture (ie 33 1/3%) of each of triphenylbismuth, maleic anhydride and magnesium oxide. The curing catalyst is present in up to about 0.3% by weight. Furthermore, one matting agent compatible with the first embodiment is carbon black. The matting agent is present in up to about 2%. Those skilled in the art are aware of other matting agents that can be used.

Antioksidanter kan også tilsettes til den første utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen. Antioksidanter kompatible med den første utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til 2,2'-bis (4-metyl-6-tert-butylfenol), 4,4'-bis (4-metyl-6-tert-butylfenol) eller blandinger herav. Andre antioksidanter velkjente innenfor kjent teknikk er innenfor definisjonsområdet av den foreliggende oppfinnelsen. Antioksidanten er tilstede i en mengde på opp til omkring 1%. Antioxidants can also be added to the first embodiment of the present invention. Antioxidants compatible with the first embodiment of the present invention include, but are not limited to 2,2'-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-bis (4-methyl-6-tert- butylphenol) or mixtures thereof. Other antioxidants well known in the art are within the scope of the present invention. The antioxidant is present in an amount of up to about 1%.

Som vist i tabell JJ idet prosenten av forsterkningsmiddel økes til 15% øker både maksimumspenningen og prosentforlengelsen fra kontrollverdiene. Øket maksimumspenning og prosentforlengelse indikerer en seigere drivladningssammensetning mere motstandsdyktig overfor for tidlig eksplosjonsaktig brann eller eksplosjon fra ikke-planlagte stimuli slik som støv elelr multple fragmenter f.eks. prosjektiler og lignende. Maksimumspenning og forlengelsesmålingene ble utført ifølge testfremgangsmåten beskrevet i Chemical Propulsion Information agency (CPIA) publikasjon 21, avsnitt 4.3.2 (Supplement) anvendende en klasse C prøve. CPIA publikasjon 21 er inkorporert i dens helhet heri ved referanse. As shown in table JJ, as the percentage of reinforcing agent is increased to 15%, both the maximum stress and the percentage elongation increase from the control values. Increased maximum stress and percentage elongation indicate a tougher propellant composition more resistant to premature explosive fire or explosion from unplanned stimuli such as dust or multiple fragments e.g. projectiles and the like. The maximum stress and elongation measurements were performed according to the test procedure described in Chemical Propulsion Information agency (CPIA) publication 21, section 4.3.2 (Supplement) using a Class C specimen. CPIA Publication 21 is incorporated in its entirety herein by reference.

Nu refererende til den tredje utførelsen av oppfinnelsen (dvs. en alders-stabilitet/forsterket drivlacbiingssammensetning), denne utførelsen omfatter ammoniumnitrat, en molekylærsikt, et forsterkningsmiddel og et bindemiddel. De samme ammoniiirnnitrater, molekylære sikter, forsterkningsmidler, bindemidler, nitromykere, energirike additiver, nitratesterstabilisatorer, herdningsmidler, herdningskatalysatorer, matteringsmidler og/eller antioksidanter kompatible med den første utførelsen er tilsvarende kompatible med den andre utførelsen. Now referring to the third embodiment of the invention (ie, an age-stability/enhanced propellant composition), this embodiment comprises ammonium nitrate, a molecular sieve, a reinforcing agent and a binder. The same ammonium nitrates, molecular sieves, reinforcing agents, binders, nitroplasticizers, high-energy additives, nitrate ester stabilizers, curing agents, curing catalysts, matting agents and/or antioxidants compatible with the first embodiment are similarly compatible with the second embodiment.

Tilsetningen av et forsterkningsmiddel til en drivladningssammensetning reduserer dens impuls. For å kompensere for tapet av impuls tilsettes nitromyknere og/eller energirike additiver. Typisk mister arnmoniumnitrat-drivladningssammensetninger deres detonerbare karakteristikk når impulsen er mindre enn eller lik med omkring 2246 N s/kg. Imidlertid hvis en tilstrekkelig mengde av en eller flere nitromyknere og/eller energirike additiver tilsettes til en anmiomummtrat-oMvladningssammensetning inneholdende et forsterkningsmiddel, da oppnås fordelene ved forsterkningsmiddelet uten tap av impuls. Effekten av tilsetning av et forsterkningsmiddel til de følgende ammomumnitrat-oMvladningssammensetningene (tabell I) ga resultatene indikert nedenfor (tabell II). Disse cirivladningssarnmensetningene er ikke i seg selv en del av oppfinnelsen, men er kun medtatt for å beskrive effekten av forsterkningsmidler. The addition of a booster to a propellant composition reduces its impulse. To compensate for the loss of impulse, nitro plasticizers and/or energy-rich additives are added. Typically, ammonium nitrate propellant compositions lose their detonable characteristic when the impulse is less than or equal to about 2246 N s/kg. However, if a sufficient amount of one or more nitroplasticizers and/or high energy additives is added to an amiomummtrate oMloading composition containing a reinforcing agent, then the benefits of the reinforcing agent are obtained without loss of impulse. The effect of adding a fortifying agent to the following ammonium nitrate recharge compositions (Table I) produced the results indicated below (Table II). These ciriloading core compositions are not in themselves part of the invention, but are included only to describe the effect of enhancers.

Som tidligere bemerket med mindre indikert på annen måte er alle forbindelsene indikert som en vekt% av den totale vekt av drivladningssammensetningen. Videre summerer alle bestanddeler i drivladningssammensetningen til en total på 100 vekt%. Foretrukne forsterkningsmidler kompatible med den andre utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til azodikarbonamid, dicyandiamid, oksamid eller blandinger herav. Det mest foretrukne forsterkningsmiddelet er azodikarbonamid. I den andre utførelsen av den foreliggende drivladningssammen-etningen er det forsterkende middelet tilstede i en mengde fra omkring 2 til omkring 20%. Fortrinnsvis er det forsterkende middelet tilstede fra omkring 3% til omkring 12% og mest foretrukket fra omkring 8 til omkring 12%. As previously noted unless otherwise indicated, all compounds are indicated as a weight % of the total weight of the propellant composition. Furthermore, all components in the propellant composition add up to a total of 100% by weight. Preferred enhancing agents compatible with the second embodiment of the present invention include, but are not limited to, azodicarbonamide, dicyandiamide, oxamide, or mixtures thereof. The most preferred reinforcing agent is azodicarbonamide. In the second embodiment of the present propellant composition, the enhancing agent is present in an amount of from about 2 to about 20%. Preferably, the enhancing agent is present from about 3% to about 12% and most preferably from about 8 to about 12%.

Videre med mindre indikert på annen måte nedenfor er mengdene av ammomirrrmitrat, nitromykner, energirik additiv, nitratesterstabilisator, herdningsmiddel, herdningskatalysator, matteringsmiddel og/eller antioksidant beskrevet med hensyn til den første utførelsen tilsvarende anvendelige til den andre utførelsen. Det bør bemerkes at den andre utførelsen inneholder både en molekylærsikt og et forsterkningsmiddel Mengdene av den molekylære sikt/zeolitt tilsatt til den første utførelsen er tilsvarende anvendelig til den andre utførelsen. Til sist i den andre utførelsen er bindemiddelet tilstede i en mengde fra omkring 5% til omkring 30%. Bindemiddelet pluss en hvilken som helst nitromykner og energirikt additiv må totalt minst være omkring 20%» for å danne en fysisk akseptabel andre utførelse og fortrinnsvis fra omkring 20% til omkring 35%. Further, unless otherwise indicated below, the amounts of ammonium nitrate, nitroplasticizer, energy-rich additive, nitrate ester stabilizer, curing agent, curing catalyst, matting agent and/or antioxidant described with respect to the first embodiment are similarly applicable to the second embodiment. It should be noted that the second embodiment contains both a molecular sieve and a reinforcing agent. The amounts of the molecular sieve/zeolite added to the first embodiment are similarly applicable to the second embodiment. Finally, in the second embodiment, the binder is present in an amount from about 5% to about 30%. The binder plus any nitroplasticizer and energy-rich additive must total at least about 20% to form a physically acceptable second embodiment and preferably from about 20% to about 35%.

I det følgende er fremgangsmåter for dannelse av de forskjellige utførelsene av sammensetningen ifølge den foreliggende oppfinnelse beskrevet i detaljer. Innledende tørking av alle bestanddeler oppnås ifølge typisk industriell praksis, som er velkjent innenfor kjent teknikk. For eksempel tørkes ammoniumnitratet (f.eks. i en ovn) ved ca. 110°C i omkring 16 timer for å fjerne overflatevann. Passende innledende tørkingsfrem-gangsmåter for alle drivladningsbestanddelene er velkjente for fagmenn på området. Som tidligere indikert heri og som indikert umiddelbart her nedenfor for utførelser inneholdende en molekylær sikt (de første og andre utførelsene) oppnås signifikant tilleggstørking med den molekylære sikten. In the following, methods for forming the various versions of the composition according to the present invention are described in detail. Initial drying of all components is accomplished according to typical industrial practice, which is well known in the art. For example, the ammonium nitrate is dried (e.g. in an oven) at approx. 110°C for about 16 hours to remove surface water. Appropriate initial drying procedures for all propellant components are well known to those skilled in the art. As previously indicated herein and as indicated immediately below for embodiments containing a molecular sieve (the first and second embodiments), significant additional drying is achieved with the molecular sieve.

Før de andre bestanddelene av drivlacimngssammensetningen tilsettes blandes minst en porsjon av den molekylære sikt som ultimativt skal tilsettes med ammoniumnitratet. For eksempel etter innledende tørking tilsettes den molekylære sikt til den grad at minst omkring 1 gram pr 0.4536 kg ammoniumnitrat. Deretter kan blandingen av ammoniumnitratet og den molekylære sikten få lov å stå for en første eldingsperiode. Den første eldingsperiode er opp til omkring 48 timer eller lengere, fortrinnsvis fra omkring 0.25 timer til omkring 16 timer og mere foretrukket så tett på null som mulig. Hvis blandingen av den molekylære sikten og ammoniumnitratet utsettes for den omgivende luften (dvs. inklusiv fukten heri) males den fortrinnsvis straks etter blanding (dvs. den første eldingsperioden er null minutter eller nesten slik). Hvis imidlertid blandingen holdes i en lukket beholder (dvs. med begrenset utsettelse for omgivende luft og fuktigheten heri) da kan blandingen opprettholdes uendelig uten maling. For eksempel kan den første eldingsperiode være opp til omkring 48 timer (eller mere) slik som fra omkring 4 til omkring 16 timer. Imidlertid foretrekkes det å male blandingen umiddelbart (eller f.eks. så hurtig som det er praktisk mulig å gjøre slik i en produksjon eller samlebånd) etter blanding for å oppnå en første blanding. Selv om ikke bundet til teori antas det at malingen (blandingen) tillater molekylærsikten å være i større fysisk nærhet til ammoniumnitratet og vannet assosiert med denne. Derved antas det videre at malingen tillater molekylærsikten til mere effektivt og virkningsfullt å absorbere (og tilbakeholde) vann vekk fra det formalte ammoniumnitratet. Before the other components of the driving fluid composition are added, at least a portion of the molecular sieve which is ultimately to be added is mixed with the ammonium nitrate. For example, after initial drying, the molecular sieve is added to the extent that at least about 1 gram per 0.4536 kg of ammonium nitrate. The mixture of the ammonium nitrate and the molecular sieve can then be allowed to stand for a first aging period. The first aging period is up to about 48 hours or longer, preferably from about 0.25 hours to about 16 hours and more preferably as close to zero as possible. If the mixture of the molecular sieve and the ammonium nitrate is exposed to the ambient air (ie including the moisture therein) it is preferably ground immediately after mixing (ie the first aging period is zero minutes or so). If, however, the mixture is kept in a closed container (ie with limited exposure to ambient air and the moisture therein) then the mixture can be maintained indefinitely without painting. For example, the first aging period can be up to about 48 hours (or more), such as from about 4 to about 16 hours. However, it is preferred to grind the mixture immediately (or, for example, as soon as is practical to do so in a production or assembly line) after mixing to obtain a first mixture. Although not bound by theory, it is believed that the paint (mixture) allows the molecular sieve to be in greater physical proximity to the ammonium nitrate and the water associated therewith. Thereby, it is further assumed that the paint allows the molecular sieve to more efficiently and effectively absorb (and retain) water away from the ground ammonium nitrate.

Maling oppnås på kulemølle, fluidenergimølle eller mikropulverisering. Andre malingsfremgangsmåter velkjent innen kjent teknikk kan også anvendes. Videre så lenge som det er kompatibelt som matemateriale til den bestemte malingsfremgangsmåte som anvendes er partikkelkarakteristikkene (f.eks. partikkeltykkelse, partikkelstørrelse, partikkelform-korn, priller, krystallstørrelse etc.) av ammoniumni tratet ikke kritisk. Størrelsen av ammoniumnitratet bør være som tidligere bemerket fra omkring 5 uM til omkring 400 (J.M fortrinnsvis fra omkring 30 uM til omkring 50 \ xM i tykkelse. Grinding is achieved on a ball mill, fluid energy mill or micropulverization. Other painting methods well known in the art can also be used. Furthermore, as long as it is compatible as a feed material to the particular grinding process used, the particle characteristics (eg particle thickness, particle size, particle shape-grain, pearls, crystal size, etc.) of the ammonium nitrate are not critical. The size of the ammonium nitrate should be as previously noted from about 5 µm to about 400 (J.M preferably from about 30 µm to about 50 µM in thickness.

Etter både maling og deretter elding (eller bare maling hvis første eldingsperiode = null timer) blir de resterende bestanddelene i drivladningssammensetningen (bortsett fra hvilke som helst herdningsmidler) tilsatt til den første blandingen for å oppnå en annen blanding. Deretter får den andre blandingen lov til å stå for en annen eldingsperiode. After both painting and then aging (or just painting if first aging period = zero hours), the remaining components of the propellant composition (except for any curing agents) are added to the first mixture to obtain a second mixture. The second mixture is then allowed to stand for another aging period.

Den andre eldingsperioden tillater molekylærsiktene å absorbere (og tilbakeholde) en tilstrekkelig mengde av vannet tilstede for å eldingsstabilisere den andre blandingen. Den andre eldingsperioden er opp til omkring 48 timer eller lengere, fortrinnsvis fra omkring 0,25 timer til omkring 24 timer og mest foretrukket fra omkring 16 til omkring 24 timer. Til sist tilsettes herdningsmiddelet, hvis noe, (f.eks. isocyanat-herdningsmiddel) eventuelt til den andre blanding for å fullende og danne den endelige eldingsstabiliserte arnmomumnitrat-drivladmngssammensetning eller den endelige eldingsstabiliserte/forsterkede drivladningssammenselning. Drivladningssammensetningen i eksempel 8 nedenfor ble fremstilt hvor den første eldingsperioden var satt til henholdsvis null, 2 timer og 48 timer. Effekten av variasjon i den andre eldingsperiode på hårdhet (Shore A), ultimativ strekkfasthet (psi) og bruddforlengelse (%) av drivladningssammensetningen fra eksempel 8 nedenfor er gitt i tabell HI nedenfor. The second aging period allows the molecular sieves to absorb (and retain) a sufficient amount of the water present to age stabilize the second mixture. The second aging period is up to about 48 hours or longer, preferably from about 0.25 hours to about 24 hours and most preferably from about 16 to about 24 hours. Finally, the curing agent, if any, (eg, isocyanate curing agent) is optionally added to the second mixture to complete and form the final age-stabilized ammonium nitrate propellant composition or the final age-stabilized/reinforced propellant composition. The propellant composition in example 8 below was prepared where the first aging period was set to zero, 2 hours and 48 hours, respectively. The effect of variation in the second aging period on hardness (Shore A), ultimate tensile strength (psi) and elongation at break (%) of the propellant composition from Example 8 below is given in Table HI below.

Forlengelse er en indikasjon på elastisitet. Den indikerer lengden til hvilket drivladrungssammensetningen kan strekkes før den brister. En økning i strekkfasthet med en samtidig økning i forlengelse indikerer en økning i "seighet". Økningen i "seighet" indikerer at mindre skader vil skje i prosjektiler eller fragment-sammenstøtscenarier. Mindre skade betyr mindre overflateareal som brennes og derfor vil reaksjonen til ikke planlagt stimuli (f.eks. prosjektiler eller fragment-sammenstøt) være mindre voldsom. Eldingsperiodenen øker signifikant lagringstiden (f.eks. til 20 år eller mere) av ammomumnitrat-drivladmngssammensetningen. Elongation is an indication of elasticity. It indicates the length to which the drive charge assembly can be stretched before it breaks. An increase in tensile strength with a concomitant increase in elongation indicates an increase in "toughness". The increase in "toughness" indicates that less damage will occur in projectile or fragment impact scenarios. Less damage means less surface area that is burned and therefore the reaction to unplanned stimuli (e.g. projectiles or fragment collisions) will be less violent. The aging period significantly increases the shelf life (eg, to 20 years or more) of the ammonium nitrate propellant composition.

Etter å ha beskrevet oppfinnelsen er de følgende eksemplene angitt for å illustere spesifikke anvendelser herav, inklusiv den beste måte kjent nu til å utføre oppfinnelsen. Disse spesifikke eksemplene har ikke til hensikt å begrense definisjonsområdet for oppfinnelsen beskrevet heri. Having described the invention, the following examples are set forth to illustrate specific applications thereof, including the best method now known to carry out the invention. These specific examples are not intended to limit the scope of the invention described herein.

EKSEMPLER EXAMPLES

De følgende drivladningssarnmensetningene ble fremstilt anvendende bestanddelene i mengdene indikert nedenfor. Imidlertid hvor det er indikert er eksemplene profetiske. Det bør bemerkes at i alle de profetiske eksemplene, er en nitratestermykner og en herdningskatalysator inkludert hvor det er passende som tidligere forklart. Videre summerer alle bestanddeler i hver formulering opp til en totalsum på 100 vekt%. Profetiske eksempler 9,10,11 og 12 indikerer alle stabiliserte og mildt forsterkede drivladmngssammensetninger med et mindre tap i drivladningssammensetningsimpuls. Profetiske eksempler 13,14,15 og 16 indikerer eldingsstabiliserte og moderat forsterkede drivladningssarnmensetninger med et moderat tap i drivladningssammensetningsimpuls. Profetiske eksempler 17,18, 19 og 20 indikerer eldingsstabiliserte og sterkt forsterkede drivladmngssammensetninger med et signifikant tap i drivladningssammensetningsimpuls. Andre mindre bestanddeler som kan inkluderes i alle profetiske eksempler omfatter matteringsmidler, nitratesterstabilisatorer, antioksidanter og herdningskatalysatorer. Disse mindre bestanddeler øker aldersstabilisering, ballistisk ensartethet, akselerert herdning og lignende velkjent innenfor kjent teknikk. The following propellant core compositions were prepared using the ingredients in the amounts indicated below. However, where indicated, the examples are prophetic. It should be noted that in all of the prophetic examples, a nitrate softener and a curing catalyst are included where appropriate as previously explained. Furthermore, all components in each formulation add up to a total of 100% by weight. Prophecy Examples 9,10,11 and 12 all indicate stabilized and mildly boosted propellant compositions with a minor loss in propellant composition impulse. Prophecy Examples 13,14,15 and 16 indicate age-stabilized and moderately enhanced propellant core compositions with a moderate loss in propellant composition impulse. Prophecy Examples 17, 18, 19 and 20 indicate age-stabilized and highly enhanced propellant compositions with a significant loss in propellant composition impulse. Other minor ingredients that may be included in all prophetic examples include matting agents, nitrate ester stabilizers, antioxidants and curing catalysts. These minor components increase age stabilization, ballistic uniformity, accelerated cure, and the like well known in the prior art.

Eksempel 1 Example 1

(Eldingsstabilisert) (Aging stabilized)

Eksempel 2 Example 2

(Eldingsstabilisert) (Aging stabilized)

Profetisk eksempel 3 Prophetic example 3

(Eldingsstabilisert) (Aging stabilized)

Profetisk eksempel 4 Prophetic example 4

(Eldingsstabilisert) (Aging stabilized)

Profetisk eksempel 5 Prophetic example 5

(Eldingsstabilisert) (Aging stabilized)

Profetisk eksempel 6 Prophetic example 6

(Eldingsstabilisert) (Aging stabilized)

Eksempel 7 Example 7

(Eldingsstabilisert og forsterket) (Aging stabilized and reinforced)

En første blanding ble fremstilt ifølge eksempel 21 nedenfor. Alle bestanddeler (bortsett fra herdningsmiddelet) i mengdene som indikert umiddelbart nedenfor, ble kombinert i en drivladningsblander og blandet i 15 minutter uten vakuum. Oppblandingen ble deretter stoppet og blandingen ble holdt ved 60°C i 18 timer med blandespannet forseglet. Deretter ble herdningsmiddelet tilsatt og deretter oppblandet deri under vakuum i 15 minutter. Blandingen ble deretter skrapet ned og drivladningen blandet under vakuum i ennu 15 minutter. Denne blanding ble deretter trygt støpt inn i et blokkformverktøy eller inn i motorer. Drivladmngssammensetningen ble deretter herdet innenfor 48 timer ved 60°C. A first mixture was prepared according to Example 21 below. All ingredients (except the curing agent) in the amounts indicated immediately below were combined in a propellant mixer and mixed for 15 minutes without vacuum. The mixing was then stopped and the mixture was kept at 60°C for 18 hours with the mixing pan sealed. The curing agent was then added and then mixed therein under vacuum for 15 minutes. The mixture was then scraped down and the propellant mixed under vacuum for another 15 minutes. This mixture was then safely cast into a block mold tool or into engines. The propellant composition was then cured within 48 hours at 60°C.

Tilsetningen av 4% dicyanodiamid til drivladningssammensetningen ovenfor mere enn fordoblet strekkfastheten og økte også signifikant tøyningskapasiteten (dvs. forlengelsen) herav. The addition of 4% dicyanodiamide to the above propellant composition more than doubled the tensile strength and also significantly increased the strain capacity (ie elongation) thereof.

Eksempel 8 Example 8

(Eldingsstabilisert) (Aging stabilized)

Profetisk eksempel 9 Prophetic example 9

(Eldingsstabilisert og lettere forsterket) (Aging stabilized and slightly reinforced)

Profetisk eksempel 10 Prophetic example 10

(Eldingsstabilisert og lettere forsterket) (Aging stabilized and slightly reinforced)

Profetisk eksempel 11 Prophetic example 11

(Eldingsstabilisert og lettere forsterket) (Aging stabilized and slightly reinforced)

Profetisk eksempel 12 Prophetic example 12

(Eldingsstabilisert og lettere forsterket) (Aging stabilized and slightly reinforced)

Profetisk eksempel 13 Prophetic example 13

(Eldingsstabilisert og moderat forsterket) (Aging stabilized and moderately reinforced)

Profetisk eksempel 14 Prophetic example 14

(Eldingsstabilisert og lettere forsterket) (Aging stabilized and slightly reinforced)

Profetisk eksempel 15 Prophetic example 15

(Eldingsstabilisert og moderat forsterket) (Aging stabilized and moderately reinforced)

Profetisk eksempel 16 Prophetic example 16

(Eldingsstabilisert og moderat forsterket) (Aging stabilized and moderately reinforced)

Profetisk eksempel 17 Prophetic example 17

(Eldingsstabilisert og moderat forsterket) (Aging stabilized and moderately reinforced)

Profetisk eksempel 18 Prophetic example 18

(Eldingsstabilisert og moderat forsterket) (Aging stabilized and moderately reinforced)

Profetisk eksempel 19 Prophetic example 19

(Eldingsstabilisert og moderat forsterket) (Aging stabilized and moderately reinforced)

Profetisk eksempel 20 Prophetic example 20

(Eldingsstabilisert og moderat forsterket) (Aging stabilized and moderately reinforced)

Eksempel 21 Example 21

(Første blanding) (First mix)

0,454 kg ammomumnitrat (AN) ble tørket ved 110°C i 16 timer. Ett gram 3A molekylærsikt ble tilsatt og blandingen formalt i en kulemølle i 10 minutter. Dette frembrakte en første blanding av AN med en gjennomsnitt partikkelstørrelse på omkring 10 |iM. Den første blandingen anvendes best umiddelbart, men kan lagres i en forseglet beholder i minst omkring ett år. 0.454 kg of ammonium nitrate (AN) was dried at 110°C for 16 hours. One gram of 3A molecular sieve was added and the mixture ground in a ball mill for 10 minutes. This produced a first mixture of AN with an average particle size of about 10 µM. The first mixture is best used immediately, but can be stored in a sealed container for at least about a year.

Eksempel 22 Example 22

(Sammensetning 7019-A med ingen aldersstabilisering) (Composition 7019-A with no age stabilization)

(Sammenligningseksempel, ikke en del av oppfinnelsen) (Comparative example, not part of the invention)

Celluloseacetat (4,0 gram) ble oppløst i 25 ml aceton. AN ble malt ifølge eksempel 21 uten at det tilsettes molekylærsikt. Malt AN (60 gram) og RDX (36 gram) ble blandet tørt ved tumbling i et blandespann. Det blandede tørre materialet ble deretter tilsatt til celluloseacetat/acetonløsningen og håndrørt. Aceton ble tilsatt som nødvendig for å danne en tykk pasta. Pastaen ble deretter formet til ark ekstrudert til bånd eller gjort til granulater ved formning mens den stadig var fuktig. I den foretrukne form ble 7019-A formet til ca 0,0762 cm tykke ark, deretter tørket i en vakuum-ovn ved 60°C. Arkene ble deretter brekket opp i mindre deler og deretter siktet gjennom en 5 mesh-sikt. Cellulose acetate (4.0 grams) was dissolved in 25 ml of acetone. AN was ground according to example 21 without the addition of molecular sieves. Ground AN (60 grams) and RDX (36 grams) were mixed dry by tumbling in a mixing pan. The mixed dry material was then added to the cellulose acetate/acetone solution and stirred by hand. Acetone was added as needed to form a thick paste. The paste was then formed into sheets, extruded into ribbons, or made into granules by molding while still moist. In the preferred form, 7019-A was formed into sheets about 0.0762 cm thick, then dried in a vacuum oven at 60°C. The sheets were then broken up into smaller pieces and then sieved through a 5 mesh sieve.

Eksempel 23 Example 23

(Sammensetning 7019-A med aldersstabilisering) (Composition 7019-A with age stabilization)

Fremgangsmåten som ble fulgt var den samme som eksempel 22 bortsett fra at AN'en ble formalt med molekylærsikt ifølge eksempel 21. The procedure followed was the same as Example 22 except that the AN was formalized with molecular sieves according to Example 21.

Eksempel 25 Example 25

(Eldingsstabilisert sammensetning) (Aging stabilized composition)

Den samme fremgangsmåte som eksempel 7 ble fulgt bortsett fra at forsterkningsmiddelet ble unnlatt fra sammensetningen. Mengden av bindemiddel ble økt med 4.0 vekt%. Ellers var fremangsmåten som ble fulgt identisk med eksempel 7. The same procedure as Example 7 was followed except that the reinforcing agent was omitted from the composition. The amount of binder was increased by 4.0% by weight. Otherwise, the procedure followed was identical to example 7.

Profetisk eksempel 26 Prophetic example 26

(Hi-Temp/AN sammensetning med aldersstabilisering) (Hi-Temp/AN composition with age stabilization)

Bland Hi-Temp<®> (100 gram) og en første blanding (100 gram-fremstilt ifølge eksempel 21) ved tumbling i et blandespann. Deretter tilsettes nettopp nok aceton til å fukte partiklene og forårsake bestanddelene til å klistre seg sammen. Tørk blandingen ved 60°C under vakuum. Sikt gjennom en 5 mesh-sikt og lagre forsegelt i en forseglet beholder. Mix Hi-Temp<®> (100 grams) and a first mixture (100 grams - prepared according to Example 21) by tumbling in a mixing pan. Then just enough acetone is added to wet the particles and cause the ingredients to stick together. Dry the mixture at 60°C under vacuum. Sift through a 5 mesh sieve and store sealed in a sealed container.

Claims (16)

1. Eldingsstabilisert ammoniumnitrat-drivladningssanmienserning, bestående i det vesentlige av ammoniumnitrat, som har en krystallinsk fase tilstede i en mengde fra ca.1. Aging-stabilized ammonium nitrate propellant composition, consisting essentially of ammonium nitrate, having a crystalline phase present in an amount of from about 40% til ca. 85%, en syntetisk zeolitt som har en porestørrelse på ca. 3 ångstrøm til ca. 13 ångstrøm tilstede i en mengde fra ca. 0,2% til ca. 0,4%, og et bindemiddel tilstede i en mengde fra ca. 3% til ca. 40 vekt-% av sammensetningen, og hvor nevnte ammoniumnitrat, syntetisk zeolitt og bindemiddel hver er tilstede i en mengde som er effektiv for å stabilisere den krystallinske fasen av nevnte ammoniumnitrat, for å gi sammensetningen en holdbarhet på minst ca. 5 år, og å fremstille en sammensetning som er i det vesentlige røkfri ved forbrenning.40% to approx. 85%, a synthetic zeolite that has a pore size of approx. 3 angstroms to approx. 13 angstroms present in an amount from approx. 0.2% to approx. 0.4%, and a binder present in an amount from approx. 3% to approx. 40% by weight of the composition, and wherein said ammonium nitrate, synthetic zeolite and binder are each present in an amount effective to stabilize the crystalline phase of said ammonium nitrate, to give the composition a shelf life of at least approx. 5 years, and to produce a composition that is essentially smoke-free when burned. 2. Sammensetning ifølge krav 1, videre omfattende minst én nitromykner tilstede i en mengde på ca. 5% til ca. 25%, et energirikt additiv tilstede i en mengde på ca. 5% til ca.2. Composition according to claim 1, further comprising at least one nitroplasticizer present in an amount of approx. 5% to approx. 25%, an energy-rich additive present in an amount of approx. 5% to approx. 25%, et nitratesterstabiliseringsmiddel tilstede i en mengde på ca. 0,1% til ca. 3%, et herdemiddel tilstede i en mengde på ca. 0,5% til ca. 5%, en herdekatalysator tilstede i en mengde på opp til ca. 0,3%, et matteringsmiddel tilstede i en mengde på opp til ca. 2% og en antioksidant tilstede i en mengde på opp til ca. 1 vekt-%, basert på sammensetningen.25%, a nitrate ester stabilizer present in an amount of approx. 0.1% to approx. 3%, a hardener present in an amount of approx. 0.5% to approx. 5%, a curing catalyst present in an amount of up to approx. 0.3%, a matting agent present in an amount of up to approx. 2% and an antioxidant present in an amount of up to approx. 1% by weight, based on the composition. 3. Sammensetning ifølge krav 2, hvor nevnte syntetiske zeolitt har en formel Nan (A102)i2(Si02)i2) • 27H20, bindemiddelet er en hydroksyterminert polybutadien, nevnte nitratesterstabiliseringsmiddel er N-metyl-4-nitroanilin, nevnte herdningsmiddel er isoforondiisocyanat, nevnte herdekatalysator er valgt fra gruppen bestående av trifenylvismut, maleinsyreanhydrid, magnesiumoksid, et tinndilaurat, metalacetyl-acetonat og blandinger herav, nevnte matteringsmiddel er kjønrøk, nevnte antioksidant er valg fra gruppen bestående av 2,2'-bis (4-metyl-6-tert-butylfenol), 4,4'-bis (4-metyl-6-tert-butylfenol) og blandinger derav og nevnte energirike additiv er valgt fra gruppen bestående av dinitroksydietylnitramin, cyklotrimetylentrinitramin, cyklotetrametylentetranitramin og blandinger derav.3. Composition according to claim 2, where said synthetic zeolite has a formula Nan (AlO2)i2(SiO2)i2) • 27H20, the binder is a hydroxy-terminated polybutadiene, said nitrate ester stabilizer is N-methyl-4-nitroaniline, said curing agent is isophorone diisocyanate, said curing catalyst is selected from the group consisting of triphenyl bismuth, maleic anhydride, magnesium oxide, a tin dilaurate, metal acetyl acetonate and mixtures thereof, said matting agent is carbon black, said antioxidant is selected from the group consisting of 2,2'-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol ), 4,4'-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol) and mixtures thereof and said energy-rich additive is selected from the group consisting of dinitroxydiethylnitramine, cyclotrimethylenetrinitramine, cyclotetramethylenetetranitramine and mixtures thereof. 4. Sammensetning ifølge krav 1, omfattende et forsterkningsmiddel.4. Composition according to claim 1, comprising a reinforcing agent. 5. Sammensetning ifølge krav 4, hvor forsterkningsmiddelet er valgt fra gruppen bestående av azodikarbonamid, dicyandiamid, oksamid og blandinger derav.5. Composition according to claim 4, where the strengthening agent is selected from the group consisting of azodicarbonamide, dicyandiamide, oxamide and mixtures thereof. 6. Sammensetning ifølge krav 1, hvor bindemiddelet er valgt fra gruppen bestående av en termoplastisk elastomer, et herdekonsoliderende materiale og blandinger derav.6. Composition according to claim 1, where the binder is selected from the group consisting of a thermoplastic elastomer, a thermoconsolidating material and mixtures thereof. 7. Sammensetning ifølge krav 1, hvor den syntetiske zeolitten omfattet et aluminium-silikat.7. Composition according to claim 1, where the synthetic zeolite comprised an aluminum silicate. 8. Sammensetning ifølge krav 2, hvor nevnte nitromykner er valgt fra gruppen av en nitratester, et nitramin og blandinger derav.8. Composition according to claim 2, wherein said nitroplasticizer is selected from the group of a nitrate ester, a nitramine and mixtures thereof. 9. Sammensetning ifølge krav 8, hvor nevnte nitromykner er et nitramin valgt fra gruppen bestående av N-butyl-2-nitratoetylnitramin, metyl-2-nitratoetylnitramin, etyl-2-nitrato-etylnitramin og blandinger derav.9. Composition according to claim 8, wherein said nitroplasticizer is a nitramine selected from the group consisting of N-butyl-2-nitratoethylnitramine, methyl-2-nitratoethylnitramine, ethyl-2-nitrato-ethylnitramine and mixtures thereof. 10. Sammensetning ifølge krav 8, hvor nevnte nitromykner er en nitratester og hvor nevnte sammensetning videre omfatter et nitratesterstabiliseringsmiddel tilstede i en mengde på ca. 0,1% til ca. 2 vekt-% av sammensetningen.10. Composition according to claim 8, where said nitroplasticizer is a nitrate ester and where said composition further comprises a nitrate ester stabilizer present in an amount of approx. 0.1% to approx. 2% by weight of the composition. 11. Sammensetning ifølge krav 10, hvor nevnte nitratester er valgt fra gruppen bestående av trimetyloletantrinitrat, trietylenglykoldinitrat, trietylenglykoltrinitrat, butantrioltrinitrat, dietylenglykoldinitrat, etylenglykoldinitrat, nitroglyserin, dietylenglyserintrinitrat, dimtroglysering, nitrobenzen og blandinger derav.11. Composition according to claim 10, where said nitrate esters are selected from the group consisting of trimethylolethane trinitrate, triethylene glycol dinitrate, triethylene glycol trinitrate, butanetriol trinitrate, diethylene glycol dinitrate, ethylene glycol dinitrate, nitroglycerin, diethyleneglycerin trinitrate, dimtroglyceration, nitrobenzene and mixtures thereof. 12. Sammensetning ifølge krav 10, hvor nevnte nitratesterstabiliseringsmiddel er valgt fra gruppen bestående av N-metyl-4-nitroanilin, 2-nitrodifenylamin, etylcentralitt og blandinger derav.12. Composition according to claim 10, wherein said nitrate ester stabilizer is selected from the group consisting of N-methyl-4-nitroaniline, 2-nitrodiphenylamine, ethyl centralite and mixtures thereof. 13. Sammensetning ifølge krav 2, hvor nevnte herdemiddel er valgt fra gruppen bestående av heksametylendiisocyanat, isoforondiisocyanat, toluendiisocyanat, trimetylxylendiisocyanat, dimeryldiisocyanat, difenylmetandiisocyanat, naftalendiisocyanat, dianisidindiisocyanat, fenylendiisocyanat, xylylendiisocyanat, andre diisocyanater, triisocyanater, høyere isocyanater enn triisocyanatene, polyfunksjonelle isocyanater og blandinger derav.13. Composition according to claim 2, where said hardener is selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, toluene diisocyanate, trimethylxylene diisocyanate, dimeryl diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, dianisidine diisocyanate, phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, other diisocyanates, triisocyanates, higher isocyanates than the triisocyanates, polyfunctional isocyanates and mixtures thereof. 14. Sammensetning ifølge krav 2, hvor nevnte herdekatalysator er valgt fra gruppen bestående av trifenylvismut, maleinsyreanhydrid, magnesiumoksid, et tinndilaurat, metylacetylacetonat og blandinger derav.14. Composition according to claim 2, wherein said curing catalyst is selected from the group consisting of triphenylbismuth, maleic anhydride, magnesium oxide, a tin dilaurate, methyl acetylacetonate and mixtures thereof. 15. Sammensetning ifølge krav 2, hvor nevnte matteringsmiddel er kjønrøk.15. Composition according to claim 2, where said matting agent is carbon black. 16. Sammensetning ifølge krav 2, hvor nevnte antioksidant er valgt fra gruppen bestående av 2,2'-bis (4-metyl-6-tert-butylfenol), 4.4'-bis (4-metyl-6-tert-butylfenol) og blandinger derav.16. Composition according to claim 2, wherein said antioxidant is selected from the group consisting of 2,2'-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol) and mixtures thereof .
NO19992497A 1996-11-26 1999-05-25 Ammonium nitrate propellant composition NO313324B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO19992497A NO313324B1 (en) 1996-11-26 1999-05-25 Ammonium nitrate propellant composition

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1996/018874 WO1998023558A1 (en) 1996-11-26 1996-11-26 Ammonium nitrate propellants with molecular sieve
NO19992497A NO313324B1 (en) 1996-11-26 1999-05-25 Ammonium nitrate propellant composition

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO992497D0 NO992497D0 (en) 1999-05-25
NO992497L NO992497L (en) 1999-07-16
NO313324B1 true NO313324B1 (en) 2002-09-16

Family

ID=26648972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19992497A NO313324B1 (en) 1996-11-26 1999-05-25 Ammonium nitrate propellant composition

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO313324B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO992497L (en) 1999-07-16
NO992497D0 (en) 1999-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6059906A (en) Methods for preparing age-stabilized propellant compositions
US3954528A (en) Solid gas generating and gun propellant composition containing triaminoguanidine nitrate and synthetic polymer binder
US5074938A (en) Low pressure exponent propellants containing boron
US5348596A (en) Solid propellant with non-crystalline polyether/inert plasticizer binder
EP0553476B1 (en) Chlorine-free composite rocket propellant
KR101334732B1 (en) Insensitive propellant composition
Dey et al. Towards new directions in oxidizers/energetic fillers for composite propellants: an overview
US6805760B1 (en) High energy propellant with reduced pollution
US6726788B2 (en) Preparation of strengthened ammonium nitrate propellants
AU719937B2 (en) Propellent charge powder for barrel-type weapons
WO1998023558A1 (en) Ammonium nitrate propellants with molecular sieve
US6024810A (en) Castable double base solid rocket propellant containing ballistic modifier pasted in an inert polymer
US20170233306A1 (en) Propellant compositions comprising nitramine oxidants
US4570540A (en) LOVA Type black powder propellant surrogate
US3732130A (en) Gun propellant containing nonenergetic plasticizer,nitrocellulose and triaminoguanidine nitrate
US3732131A (en) Gun propellant containing nitroplasticized nitrocellulose and triaminoguanidine nitrate
Finck et al. New molecules for high energetic materials
GB2038796A (en) Multi-base propellants
US6790299B2 (en) Minimum signature propellant
NO313324B1 (en) Ammonium nitrate propellant composition
US4239073A (en) Propellants in caseless ammunition
WO1995009824A1 (en) Bamo/ammo propellant formulations
US20160096780A1 (en) Solid combustible propellant composition
KR102633762B1 (en) Insensitive smokeless solid propellant composition comprising N-Guanylurea dinitramide
Chavez The development of environmentally sustainable manufacturing technologies for energetic materials