JPS5818357B2 - 固体推進薬 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、機械的特性、特に低温における伸びの良好
なダブルベースもしくはコンポジットモディファイドダ
ブルベース系固体推進薬に関するものである。

固体推進薬は、低温域から高温域の温度範囲において機
械的特性に変化のないものが望ましい。

しカシナがらニトロセルロース、ニトログリセリンを主
構成成分とする固体推進薬すなわちダブルベース系推進
薬あるいはコンポジットモディファイドダブルベース系
推進薬は、温度の変化により機械的特性に影響を受けや
すく、高温においては推進薬が塑性流動を生じ、また低
温においては脆性を有するという欠陥がある。

（以下、固体推進薬を推薬といい、ダブルベース、コン
ポジットモディファイドダブルベース推進楽をそれぞれ
ＤＢ、ＣＭＤＢ推薬という）。

この前記問題点を改良するために、フルイドボールまた
はペースグレインを使用するＤＢ推薬またはＣＭＤＢ推
薬に、ポリウレタンのような弾性体を入れることが研究
され、その結果、低温での伸びの良好な推薬が得られる
ようになった。

しかしながら、ペースグレインを用いる物性改良推薬に
おける前記ペースグレインは、従来の推薬におけるペー
スグレインに比較し、組成的にニトログリセリン（以下
Ｎ／Ｇという）が多量包含され、その結果、製造中にニ
トロセルロース（以下Ｎ／Ｃという）が溶解しやすくな
り、このためポットライフの観点から脱泡が困難になる
など、製造上に問題があった。

また、その問題を解決するためＮ／Ｇ量を５０％以下に
減少させると、いわゆる「いわおこし」状になり、硬く
て脆い推薬しか製造できず、低温での伸びも著しく小さ
いものしかできなかった。

またそのため物性改良をした推薬は、組成的に限定され
たものになっていた。

−力、フルイドボール系推薬では、物性改良前の推薬と
、改良後の推薬とを比較すると、燃焼特性のなかの圧力
指数が高くなる傾向があり、またＨＭＸ等のような固体
を多量に添加すると製造が困難になるなどの問題も発生
し、ペースグレインを使用した物性改良推薬が期待され
ていた。

本発明者は、このペースグレインを用いた物性改良用推
薬の欠点を改良すべく種々研究を重ねた結果、はば広い
組成節回で機械的特性、特に低温において伸びの良好な
推薬を得ることに成功した。

即ち、本発明は、ペースグレイン、注型剤、ポリウレタ
ン及び酸化性または可燃性の固体小粒よりなることによ
り、燃焼性能を低下せしめることなく広い組成範囲にわ
たる低温での伸びの良好な推薬である。

本発明に用いられるペースグレインの一般的組成は、Ｎ
／Ｃ、Ｎ／Ｇ、安定剤、可塑剤、燃焼触媒および過塩素
酸アンモニウム等のような酸化剤、ＨＭＸ、ＲＤＸのよ
うなニトラミン化合物、アルミニウム粉のような金属粉
、その他、添加剤を必要に応じて添加したものからなり
、これらに、アセトン−アルコール、あるいはエーテル
−アルコールのような混合溶媒を加えて捏和し、この捏
和薬を圧伸、裁断、乾燥してペースグレインを得る。

可塑剤は一般に、フタル酸エステルあるいはトリアセチ
ンなどが用いられる。

この可塑剤は、ペースグレインを膠化せしめるための注
型剤の一成分としても併用できる。

燃焼触媒は、推薬の燃焼の安定化あるいは燃焼速度の調
整などの目的で添加されるもので、一般にステアリン酸
、サリチル酸、レゾルシン酸、２−エチルヘキサン酸の
ような有機酸の鉛、銅、錫等の金属塩、あるいは鉛、銅
、錫等の有機塩、酸。

化物が用いられる。

安定剤は、Ｎ／Ｃ、Ｎ／Ｇの自然分解を抑制するために
添加されるもので、たとえばジフェニルアミン、２−ニ
トロジフェニルアミン、メチルセントラリット、エチル
セントラリット、レゾルシンなどがある。

しかし、このペースグレインの組成は、この発明に関し
重要な意味をもつものではない。

ペースグレインの粒径としては、最大方向の長さ３ｍｍ
〜０．２間程度が一般に使用され、円柱状、角柱状等。

その他いかなる形状のペースグレインも使用できる。

本発明に用いられる注型剤は、Ｎ／Ｇ１可塑剤、安定剤
よりなり、また前記可塑剤の代りに、ポリウレタンの構
成成分であるポリオールを加えるこ。

ともできる。

本発明に用いられる固体小粒は、フルイドボール、酸化
剤、ニトラミン化合物、ゴム粉、金属粉体、その他の酸
化性または可燃性の固体小粒から選ばれるものである。

フルイドボールは、Ｎ／Ｃを主成分とし、Ｎ／Ｇおよび
安定剤等を添加することもあり、一般にこれらの成分を
酢酸エステル、アセトン等の有機溶剤に混合、溶解せし
め、この混合物を水中で攪拌、小粒化し、脱溶剤して乾
燥させたものである。

酸化剤およびニトラミン化合物は、推薬の燃焼特性をは
ば広く変えるために加えられるもので、酸化剤としては
、たとえば過塩素酸塩、硝酸塩などが用いられ、またニ
トラミン化合物としては、たとえばＨＭＸ、ＲＤＸなど
が用いられる。

ゴム粉は、スラリーの粘度調整、推薬の酸素バランス、
燃焼性能の調製などの目的のために加えることができ、
たとえばアクリロニトリルブタジェンゴム、ブチルゴム
、ウレタンゴム等の粉体が用いられる。

金属粉体は、推進薬の燃焼熱を高め、あるいは燃焼速度
の調整目的で加えることができ、たとえばアルミニウム
、ジルコニウム、ニッケル、ベリリウム等の粉体が用い
られる。

その他合成樹脂等の固体小粒を適宜添加し得る。

これらの固体小粒の種類の選定は、ペースグレインの組
成、バインダーの組成等、その目的とする燃焼特性、た
とえば無煙性、比推力、燃速などに合わせて組成的に自
由に変えることができるが、無煙性に悪影響を及ぼす金
属粉などのように、燃焼性能から量的に限定される場合
がでてくる。

また、これらの固体小粒には不活性なものも使用できる
が、燃焼性能に悪影響を与えない範囲で使用することが
必要である。

固体小粒の平均粒径はペースグレインの１７５〜１／２
００の範囲内が好ましく、その粒径がペースグレインの
粒径の１１５より大きくなると推薬の伸びに悪い影響を
与え、またその粒径がｌ／２００より小さくなるとペー
スグレインの間隙における固体小粒の添加効果がなくな
る。

この固体小粒は、ペースグレイン１００重量部に対し１
〜１００重量部加えることが好ましく、その添加量が１
以下になると、ペースグレインの間隙を十分その粒子で
充填できなくなり物性に悪い影響を与える。

また、本発明の推薬は、ペースグレインを使用した推薬
であるという問題点から、その固体小粒の添加は燃焼特
性上、１００重量部を越えるとペースグレインの効果が
失なわれてしまう。

それ故、その添加量は好ましくは１００重量部以下、さ
らに好ましくは７０重量部以下がよい。

一力、本発明における一構成成分であるポリウレタンは
、一般的に使用されているポリオールおよびインシアネ
ートを使用することができる。

このポリオールとしては、分子木端および分子鎖上にヒ
ドロキシル基を有するポリエステル型ポリオール、ポリ
エーテル型ポリオールがある。

′ポリエステル型ポリオールとしては、たとえば１．４
−ブタンジオール、■、６−ヘキサンジオール、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール等の２価アルコー
ルの１種または２種以上の混合物及びこれらさアジピン
酸とのエステルがあげられる。

またポリエーテル型ポリオールとしては、たとえばポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコールがあげ
られる。

またそれらのポリオールに、３価以上の多価アルコール
を少量添加し、鎖長中のヒドロキシル基数をコントロー
ルしたポリオールも使用できる。

ポリオールと併用するインシアネート化合物としては、
公知のインシアネート類はすべて使用可能であるが、特
にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭ−ＤＩ） 、
インホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジメチルジ
イソシアネート（ＤＤＩ）、等の脂肪族ないし脂環族の
ジイソシアネートが好適である。

また架橋密度をアップするため、トリフェニルジメチレ
ントリイソシアネート等のヨウな多価インシアネートも
加えることができる。

これらのポリオール類とインシアネート化合物は反応し
てウレタン結合を生成するが、この反応を促進させるた
め反応触媒を加えることもできる。

この反応触媒としては、たとえばジブチルチンジアセテ
ート、ジブチルチンジラウレート、アセチルアセトン鉄
等、通常ウレタン反応に用いられる一般的な触媒が使用
できる。

これらのウレタンバインダは推薬中に３〜２０量楚用い
るが、好ましくは８〜１５重量カの添加がよい。

この添加量が３重量う以下ではポリウレタンとしての効
果が少なく、またその添加量が２０重量うを越えると推
薬の燃焼特性に悪影響を及ぼすようになる。

次にこの発明の推薬を得るための製造方法を概説する。

（以下、重量部を部と略す）Ｎ／Ｃ４０〜８５部、Ｎ７
０５〜４０部、可塑剤０〜１５部、安定剤１〜５部、燃
焼触媒４〜１５部、酸化剤０〜４０部、ニトラミン０〜
４０部等からなるベースグレイン４０〜６０部に、Ｎ７
０７０〜８０重量部と可塑剤２０〜３０部、安定剤１〜
５部からなる注型剤６０〜４０部と、所定量の固体小粒
成分とを混和機に仕込み、混和してスラリとし、このス
ラリに所定量のポリオール類、インシアネートおよび反
応触媒からなるウレタンバインダを添加して混和、脱泡
し、このスラリ状混合物を鋳型等所望の容器に流し込み
、所定の温度で所定時間放置し、硬化せしめて目的とす
る推薬を得る。

この上記の製造方法は一例を示すものであり、ポリオー
ル類等のウレタンバインダは、混合中のウレタン反応を
制御するためにその添加方法を変えることもできる。

また本発明における推薬は、グレインキャスト法のよう
に所定の混合物、すなわちベースグレイン、固体小粒等
を鋳型等に流し込み、注型剤、ウレタンバインダ、反応
触媒等の混合液を注型して成型することもできる。

このようにして造られた推薬は、従来のペースグレイン
、注型剤、またはペースグレイン、注型剤、ポリウレタ
ンよりなる推薬に比較し、広い組成範囲で低温における
伸びの良好な特徴を示し、−３０℃で８０％もの伸びを
示す推薬が得られる。

実施例 □ 下記表−１に示す組成のペースグレイン、注型剤、
ウレタンバインダ及び固体小粒を用い、表−２に示す如
き推薬をスラリキャスト法により製造した。

この推薬について引張試験を実施した結果、表−２に示
す如き成績をえた。

なお、引張試験は、新興通信工業（株）製の万能引張圧
縮試験機（Ｍｏｄｅｌ −５００）を用いた。

以上の実施例からもわかるように、固体小粒をペースグ
レインの間隙に介在せしめた本発明の推薬は、比較例（
実験番号１及び２）に示した従来の推薬に比べて低温に
おける伸びが著しく改良され、従来その低温脆性のため
寒冷地での適用が不可能とされていたこれらのダブルベ
ース系推薬を、低温域で適用可能となったその効果は著
しい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ペースグレイン、注型剤、ポリウレタン及び酸化性
   または可燃性の固体小粒からなることを特徴とする固体
   推進薬。 ２ 固体小粒が凧へ、ＲＤＸ、過塩素酸塩、硝酸塩、金
   属粉、フルイドボール、ゴム粉より選ばれた１種または
   ２種以上の混合物である特許請求の範囲第１項記載の固
   体推進薬。 ３ 固体小粒の大きさが、ベースグレインの粒径の１１
   ５〜１／２００である特許請求の範囲第１項記載の固体
   推進薬。