(57)【要約】【課題】  無毒性で、銃口離脱後高初速，高回転であっても回転振れがなく、飛翔性が良く、命中精度が高くして連射可能な小火器用弾丸を提供することが課題である。【解決手段】  熱可塑性のポリマ樹脂のナイロンと、弾丸の比重を８〜１１．３とするため粉粒径が１〜３μｍの小粉粒径のタングステンと１０〜２０μｍの中粉粒径のタングステンとをほぼ同じ体積とし残余の体積を１００〜１５０μｍの大粉粒径の鉄又はステンレス鋼で混在して弾丸に形成したときの全体積に対して体積が５０〜６５％となるようにした重金属と、前記ナイロンと前記重金属との界面接着性を向上させるためのカップリング剤とから弾丸素材を組成し、この弾丸素材を所定形状の弾丸に形成するものである。【選択図】        図１
2006046676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性のポリマ樹脂のナイロンと、弾丸の比重を８〜１１．３とするため粉粒径が１〜３μｍの小粉粒径のタングステンと１０〜２０μｍの中粉粒径のタングステンとをほぼ同じ体積とし残余の体積を１００〜１５０μｍの大粉粒径の鉄又はステンレス鋼で混在して弾丸に形成したときの全体積に対して体積が５０〜６５％となるようにした重金属と、前記ナイロンと前記重金属との界面接着性を向上させるためのカップリング剤とから弾丸素材を組成し、この弾丸素材を所定形状の弾丸に形成することを特徴とする小火器用弾丸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動拳銃，自動小銃，機関銃等連射する小火器用弾丸に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的にテロの脅威が増しつつあり、暴動或いはハイジャック等への対策が国家政策として地球レベルで急務となっている。
犯行の鎮圧には拳銃，小銃等の小火器が用いられ、殺傷能力ある普通弾丸が閃光弾或いは催涙弾等とともに使用される。テロ対策の小火器小銃弾として文献１のものが知られている。
【０００３】
このものは、環境や動物に悪影響を及ぼす鉛を用いず、熱可塑性ポリマ樹脂のナイロンと重金属とで構成した弾丸である。また、テロやハイジャックの鎮圧に際して、建造物，飛行機などの器物や機体に損傷を与えず、標的に対して必要以上の損傷を与えないよう弾丸の破壊特性が考慮されたものである。
即ち、標的に的中したら壊れるよう破壊特性が考慮され、また、発射された弾丸の跳飛による二次的損傷を与えない跳飛特性が考慮されて鉛を使用しないで鉛弾と同等の性能を有する小火器用弾丸である。
【０００４】
この小火器用弾丸は、図２に示すように鉛に替えてタングステン，ステンレス鋼，鉄，銅等の重金属を用い、比重を調整するため粉粒径が１〜３μｍの小粉粒径６のものを重金属の総質量に対して３０〜７０質量％で１００〜１５０μｍの大粉粒径７のものを重金属の総質量に対して３０〜７０質量％で混在させ重金属とポリマ樹脂に可塑性を添加した熱可塑性樹脂組成物８と、この重金属と、樹脂組成物と界面接着剤を向上させるカップリング剤とから弾丸素材を組成したものである。
【特許文献１】特開２００１−１８３１００号、図２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の弾丸素材で弾丸に形成したものは、比重を調整するため重金属を質量％で管理している。この弾丸を連射しない場合は、薬量が０．１５ｇ；０．２０ｇと少なくて初速が低く、低回転であるので、重心の僅かなずれはあまり影響せず、飛翔性が安定して良好な命中精度が得られ所期の目的に対して満足できる結果が得られた。しかし、自動拳銃，自動小銃のように連射する場合に、薬莢の排出が順調に行われることが条件の一つとなり、薬量不足では薬室圧力が不足して、薬莢の排出が正常に行われず連射不能となる。このため薬量を増して０．２８ｇとすれば連射が可能となった。
【０００６】
しかし、試験の結果、弾丸性能に問題が生じた。即ち、飛翔性が悪く命中精度が劣って使用できるものではなかった。そこで弾丸を分析した結果、樹脂と粉粒の重金属との体積比率について管理していなかったのが原因と判明した。即ち、弾丸の総体積に対する重金属の体積比率が少なかった。さらに、重金属の粉粒径についても管理していなかったのが原因と判明した。このため弾丸内の金属分布が均一でなくばらつきがあり、重いタングステンの大粉粒密度が部分的に異なると、弾丸の重心が弾丸の中心線上から僅かにずれることになり、連射の場合薬莢排出の薬室圧力が必要なため薬量が０．２８ｇと多くなるため射撃時ライフリングによって回転を与えられた弾丸は高速・高回転となって銃口離脱後に回転に振れが生じ、安定した弾道飛翔姿勢が得られず、命中精度は悪化するという問題が判明した。
【０００７】
さらに、重金属の体積比率が少ないことは樹脂量が多くなり、弾丸形成後の収縮が大きくなり真円度が悪くなって、弾丸が銃口内を通過するときライフリングのかかりが悪くなり、銃口離脱後の良好な回転が得られず、弾道が安定しないという問題が判明した。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは連射の場合に銃性能が向上し、命中精度の安定した小火器用弾丸を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の小火器用弾丸は、熱可塑性のポリマ樹脂のナイロンと、弾丸の比重を８〜１１．３とするため粉粒径が１〜３μｍの小粉粒径のタングステンと１０〜２０μｍの中粉粒径のタングステンとをほぼ同じ体積とし残余の体積を１００〜１５０μｍの大粉粒径の鉄又はステンレス鋼で混在して弾丸に形成したときの全体積に対して体積が５０〜６５％となるようにした重金属と、前記ナイロンと前記重金属との界面接着性を向上させるためのカップリング剤とから弾丸素材を組成し、この弾丸素材を所定形状の弾丸に形成するものである。
【０００９】
この発明によれば、小・中粉粒径のタングステンと大粉粒径の鉄又はステンレス鋼の三種類を混合したので、その混合比率を加減することで、規定の体積で弾丸の比重を大きくして高威力にしたり、比重を小さくして低威力にしたりして、威力特性を調整することができる。さらに、重金属を小・中・大の三種類の粉粒状にしたことにより、弾丸素材から所定形状の弾丸を成形加工する際に、弾丸の微少形状部分や角部などにも偏析することなく均一に分散させることができるとともに、射出成形などの成形加工が容易にできる。
【００１０】
また、ナイロンと重金属との混合に際してカップリング剤を添加しているため、重金属の粒子表面を被覆してナイロンとの親和性を高め、ナイロンの分子と重金属の粒子表面との界面接着性が向上する。したがって、ナイロンが弾性変形しても、重金属の表面からナイロンが剥離することを抑止できる。
さらに、重金属は大・中・小の粉粒径を混在するようにしたので、混練抵抗が高くなること、重金属がブリッジを形成して成形機などのスクリューが破損しやすくなること、ナイロンとの剥離が生じ易いことなどを防止する作用をする。
【００１１】
すなわち、小粉粒径重金属のみである場合には、重金属の総表面積が増大して摩擦抵抗が増加し、混練抵抗が高くなること。大粉粒径重金属のみである場合には、混練中に成形機などの内部でブリッジが形成されやすいので、スクリューが破損しやすくなるとともに、重金属の総表面積が小さくなるので、ナイロンとの剥離が生じ易いこと。そして、さらに中粉粒径重金属を混在させることによって上記の欠点を補い合うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述の手段により次に記載する効果を奏する。
弾丸総体積に対する重金属体積比率を増加させたので樹脂量が減少して弾丸射出成形後の樹脂の収縮が抑制されるとともに、大・中・小の三種の粉粒径を混ぜたことにより粒子の分布が均一化され、表面を滑らかにするための樹脂又は二硫化モリブデンのコーティングをすることなく飛翔性，命中精度が向上した。
【００１３】
更に、ポリマ樹脂として比較的軟らかいポリプロピレン（ＰＰ）より硬いナイロンを用いたので、銃口内通過時のライフリングのかかりが良くなって銃口離脱後の高速における回転特性が向上して安定した弾道が得られた。また、重金属の分布が均一化され重心位置が弾丸中心線上にのり高速回転中の振れがなくなり飛翔性が向上して高い命中精度が得られ、自動拳銃，自動小銃での連射が可能になった。
さらに、鉛を含有しないので環境に悪影響を及ぼさない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の最良の形態を図面を参照して以下に説明する。図１は本発明に係る小火器用弾丸の半裁断面図である。
この弾丸は、熱可塑性のポリマ樹脂としてナイロン（６ＰＡ）３と比重調整用材料として小粉粒径の重金属であるタングステン（Ｗ）２と、中粒径のタングステン（Ｗ）１と大粉粒径の鉄（Ｆｅ）４とナイロンと重金属と界面接着性を向上するカップリング剤とで弾丸素材を組成したものである。
【００１５】
ポリマ樹脂のナイロン６ＰＡに替え、ナイロン１２ＰＡ又はナイロン６６ＰＡに替えることができる。高初速の場合、樹脂ポリプロピレン（ＰＰ）は軟らかすぎて、銃口内のライフリングに正確に追従できず安定した回転が得られない。上記ナイロンはポリプロピレンに比べて硬いのでライフリングに安定して正確に追従できる。
【００１６】
次に弾丸としての必要な比重を調整するために、環境に悪影響ある鉛に替え、鉛より比重が大きいタングステン（比重１９．３）とし、鉛より比重の小さい鉄（Ｆｅ；比重７．８７）又はステンレス鋼（ＳＵＳ；７．７）とを混在させたものである。小火器用弾丸として用途・目的によって適合した比重のものが選択される。
小火器用弾丸は通常比重が８〜１１．３の範囲のものが使用される。例えば、この場合の組成は表１に示すとおりである。
【００１７】
【表１】
2006046676.tif 000003
【００１８】
この表に示すごとく重金属（本発明ではＷ，Ｆｅ，ＳＵＳ）のそれぞれの質量％及びナイロン（６ＰＡ）の質量％が弾丸の総質量に対して決定され目的の比重を確保している。そして重金属の体積は弾丸の総体積のほぼ５６％になされている。樹脂との組成物をつくる重金属は混練抵抗を低くするため、タングステンは粉粒度を小粉粒径のものが１〜３μｍの範囲と中粉粒径のものが１０〜２０μｍの範囲の二種類とし比重調整の鉄又はステンレス鋼は大粉粒径として１００〜１５０μｍの計三種類の重金属で構成した。
【００１９】
さらに詳細な比重計算表（含体積）を表２に示す。
【００２０】
【表２】
2006046676.tif 000004
【００２１】
この表に示すごとく重金属がタングステン一種の場合は体積が全体積の３８〜４８．７％と小さく５０％以下であり、重金属ＷとＦｅ又はＳＵＳと二種の場合は体積は全体積の５６％と大きくなって５０％以上である。
【００２２】
重金属のうち鉄又はステンレス鋼の大粉粒径４の粉粒径が１００μｍより小さいと大粉粒径重金属を添加した効果が小さくなり、押出の際混練抵抗が高くなる。
粉粒径が１５０μｍより大きいと押出の際の押出機の内部でブリッジを形成して、押出機の内部のスクリューが破損しやすくなる。また、粉粒径が大きな重金属の鉄，ステンレス鋼と樹脂との間の剥離が生じ易くなり、弾丸の割れの発生や、強度不足が発生する。
【００２３】
また、粉粒径が大きいため局部的に偏析し、均質な素材を形成することができなくなり、品質が低下する。さらに大粉粒径の鉄又はステンレス鋼が弾丸の表面に現れると、弾丸の表面の凹凸が大きくなり、表面粗さが増し、真円度が低下し銃身内のライフリングとのなじみが悪くなって弾丸としての性能が劣化する。
【００２４】
重金属のうちタングステンの小粉粒径の重金属２は粉粒径が１μｍより小さいと、成形の際、小粉粒径重金属２の表面積が増加し、摩擦抵抗が増大して混練抵抗が高くなる。そして作業中に微粉状であるため粉塵となって飛散しやすく、作業環境が悪化する。
【００２５】
また、タングステンの中粉粒径の１０μｍ〜２０μｍのものを混在した理由は、１〜３μｍの小粉粒径のものに対し、１００〜１５０μｍの大粉粒径のものが混在した場合、粉粒径の値に大きな差があるので小粉粒径の内に大粉粒径が均一に混在しにくく、大粉粒径が僅かでも不均一に分布すると、大粉粒径のためその影響は大きく顕著で重心位置が中心線上より間違いなくずれて高速回転の弾丸が安定して飛翔しない。
【００２６】
従って、分布に不均一が生じ難くし、均一化しやすくするため、大粉粒を減らして中粉粒を加えた。また、体積が限定された状態で目的の比重の弾丸素材を作り出す調整範囲が広くなり、選択し易くなる。
【００２７】
重金属の弾丸の総体積に対して占める体積の割合は５０〜６５％であり、タングステンの小粉粒径２と中粉粒径１との体積割合はほぼ１：１の同量が望ましい。残余の体積を鉄又はステンレス鋼の大粉粒径が占める。
この構成で比重は８〜１１．３範囲の所定形状の弾丸を形成するものである。
前記をさらに具体的に説明すると表２において、ＮＯ．８の比重８．０２８の場合、質量％がＷ６５．５０、Ｆｅ２８．２１、６ＰＡ６．２９で弾丸素材が構成されている。
このときのそれぞれの体積％はＷ２７．２４４０、Ｆｅ２８．８４８３、６ＰＡ４３．９０７６であって重金属Ｗ＋Ｆｅの体積％５６．０９２３である。Ｗの小粉粒径１〜３μｍと中粉粒径１０〜２０μｍがほぼ同じ体積ということは、それぞれが上記のＷの体積％２７．２４４０のほぼ１／２の割合であるということである。小粉粒径の体積％と中粉粒径の体積％の誤差が１０％以内であることが望ましい。
また、残余の体積を大粉粒径のＦｅ又はＳＵＳということは、５６．０９２３−２７．２４４０＝２８．８４８３ということである。
【００２８】
小粉粒径，中粉粒径，大粉粒径の三種類である重金属の弾丸総体積に対する体積比が５０％を割ると樹脂の割合が増大し、弾丸成形後に樹脂の収縮が大きく弾丸外径の真円度が悪化する。このため弾丸が銃口内を通過するときライフリングのかかりが悪くなり、銃口離脱後の飛翔時良好な安定した回転が得られない。
【００２９】
さらに、弾丸内の金属分布のばらつきが生じ重心が弾丸の中心線上からずれて中心線上になくなるため銃口離脱後の回転に振れが生じ、弾丸の弾道が安定せず飛翔性並びに命中精度が悪化する。
重金属の弾丸の総体積に対する体積比が６５％を超えると樹脂のバインダーとしての役割が薄れ、金属と樹脂との結合力が低下し脆くなる。そのため射撃時の高圧力やライフリングによる変形に耐えられず弾丸がばらばらに破砕する可能性が高くなる。
従って、重金属の体積は弾丸の全体積に対して５０〜６５％が望ましい。
【００３０】
次にナイロンと重金属との界面接着性を向上させて樹脂と重金属との剥離や弾丸の割れを防止するカップリング剤としては、例えばチタン系カップリング剤，シラン系カップリング剤，アルミニウム系カップリング剤が利用できる。
【００３１】
このような配合になる弾丸素材の製造手順の一例を説明する。
ナイロン（６ＰＡ）を押出機に投入して、加熱溶融して押し出し、カッティングして直径が約０．５ｍｍで、長さ約０．５〜１．０ｍｍ程度のほぼ円柱状の樹脂ペレットを形成する。次に樹脂ペレットとは別工程において、タングステンの小粉粒径２と中粉粒径１と鉄の大粉粒径４とを比重に対応して、適宜選択した割合で弾丸総体積に対して重金属体積が５０〜６０％になるように混合した重金属と界面接着性を向上させるカップリング剤を重金属の質量×０．２とを所定温度で攪拌混合することにより溶かしてナイロンペレットに添加して乾燥炉で乾燥する。
【００３２】
次にカップリング剤と重金属とナイロンペレットと混合したものを粉体混合機を経て押出機に投入する。押出機に投入されたナイロンペレット及び重金属は加熱され、押出機内部のスクリューで押出機からカッティングなしに冷風装置を有する冷房室に押し出される。冷風装置によって冷やされた重金属入りのナイロンは回転刃によって切断するホットカッタを備えたペレタイザーによって切断されペレット状にされる。
【００３３】
ペレット状に切断された重金属入りのナイロンを余熱で溶着した状態のペレットとなっているものを、形状の整ったペレットにする解砕機に投入する。
解砕機からある程度の量が溜まった後かき混ぜるタンブラに投入する。このようにして弾丸素材を製造する。
【００３４】
このようにして製造されたナイロンは、タングステンの小・中粉粒径及び鉄の大粉粒径の重金属が混合しているため、ナイロンは押出機の内部で溶融状態となり、次いで冷却することでナイロンは大・中・小粉粒径の重金属を結合させるバインダの役目を果たしてナイロン内部に重金属を埋め込むことができる。即ち、大・中・小の粉粒径によりナイロン内に均一に分布した状態で包含しカプリング剤によって重金属の表面を被覆してナイロンとの親和性を高め界面の剥離が抑えられる。
【００３５】
次に、弾丸を製造するには、このペレット状の重金属入りのナイロンを別の押出機である射出成形機の内部に投入して、複数個配列された弾丸型内で射出成形することにより、所定形状の弾丸に成形するものである。このようにして成形された弾丸は、図１に示すように、ナイロン３の内部に重金属が埋め込まれた状態にある。そして、ナイロン３の内部に埋め込まれた重金属は、大粉粒径鉄４と中粉粒径のタングステン１と小粉粒径のタングステン２とがナイロン３の内部で均一に分散されたものにすることができる。
【００３６】
このようにして弾丸素材を組成して弾丸に成形した５．５６ｍｍと９ｍｍ弾丸について射撃性能を試験した。その比重は８／９／１１．３の三種類で、それぞれにナイロンとタングステン（Ｗ）を混合して金属体積を５０％以下とし、ナイロンと鉄又はステンレス鋼（ＳＵＳ），タングステン（Ｗ）を混合して金属体積５０％以上として、カップリング剤を含む添加物を適宜加えた弾丸素材を組成し、５．５６ｍｍと９ｍｍ拳銃弾丸に形成した。
射撃性能評価試験に使用した９ｍｍの弾丸の組成表を表３に示す。
【００３７】
【表３】
2006046676.tif 000005
また、射撃性能試験に使用した５．５６ｍｍの弾丸の組成表を表４に示す。
【００３８】
【表４】
2006046676.tif 000006
なお、表３、表４の各添加物は外割りの混合比率である。
すなわち、カップリング剤は、比重調整物質の金属に対する質量％である。
【００３９】
表３に示す９ｍｍ弾丸の実射試験の結果は表５に示すとおりである。
【表５】
2006046676.tif 000007
【００４０】
なお、発射薬量は０．１５ｇ，０．２８ｇで、連射可能な薬量は０．２８ｇとした。命中精度は１射群１０発×３的の平均半径の平均値を表す。
命中精度の求め方は、銃口から２５ｍ点の標的位置において標的点からの距離Ｚの平均半径ＭＲ＝ΣＺ／Ｎ、（但しＮは弾痕数）で求めてＭＲ値で評価した。ＭＲ値の低いほうが命中精度が高い。拳銃弾の命中精度はＭＲ値が３０ｍｍ以下が実用可能である。
飛翔性は、標的紙の弾痕状態で判断した。横転弾とは標的紙に弾丸が弾丸先端部から垂直に当たっておらず、弾丸軸がずれて斜めに当たったり、完全に横向きに当たった場合とした。
【００４１】
結果の評値…薬量０．１５ｇの弾丸はＷが一種で金属の体積％が３８．０；ＷとＦｅ二種で金属の体積が５６．１において、弾丸速度，回転が低いので外径の真円度の影響が少なく命中精度は実用可能範囲であり、飛翔性も良好であったが、薬量不足により自動拳銃での連射が不可能であった。自動拳銃で連射が可能な薬量０．２８ｇの弾丸は金属の体積が３８．０と少ないと外径の真円度の影響が１１．７μｍと悪くなり連射の場合、横転弾が出て命中精度は実用可能のＭＲ値より大きく外れて不適であった。
【００４２】
金属の体積が５６．１％，５６．８％と多い場合は真円度５．８；４．７μｍと良いので、重心が弾丸の中心線上にのり初速が３７０ｍ／ｓ，３３０ｍ／ｓと速くなっても銃口離脱後の回転振れがなし弾道が安定し飛翔性は良好であり、命中精度も極めて良く表面処理を施さなくても実用可能範囲を充分に達成でき、問題はなかった。
なお、真円度は東京精密製真円度測定機を使用した。
【００４３】
表４に示す５．５６ｍｍ弾丸の実射実験の結果は表６に示すとおりである。
【表６】
2006046676.tif 000008
【００４４】
９ｍｍ弾丸に比べ発射薬量が１．２０ｇ，１．５８ｇと多くなっているのは、弾種の違いによるもので薬種も異なり、さらに５．５６ｍｍ弾丸の性能上、より高速・高威力であることが要求されるためである。
また、命中精度の評価は５０ｍ点における最大の弾痕広がりで表示したもので、ＭＲ値ではない。金属体積の低い４２．９％の場合、所望の初速を得るための薬量１．５８ｇでは良好な命中精度が得られず、また初速を落とした薬量１．２０ｇとしても飛翔性・命中精度は悪い結果となった。そこで、弾丸の金属体積を５６．６％として射撃した結果、所望の初速が得られる薬量１．５８ｇとしても、飛翔性良好で命中精度も充分所期の目的内であり実用可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るナイロンと重金属とで構成し、被甲を有しない弾丸の説明図であって、その半裁断面図である。
【図２】従来技術に係る熱可塑性樹脂組成物と重金属とで構成して被甲を有しない弾丸の図であって，その半裁断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  中粉粒径重金属
２  小粉粒径重金属
３  ナイロン
４  大粉粒径重金属
【図１】
2006046676.tif 000009
【図２】
2006046676.tif 000010