(57)【要約】  本発明は人間及び環境にとって安全なＲＥＡＣｈ（化学物質の登録、評価、認可及び制限）に準拠する成分から製造された火工延時作用組成物及びプライマー装薬に関する。延時作用組成物は少なくとも１種の酸化剤、少なくとも１種の還元剤、少なくとも１種の充填剤及び少なくとも１種のミネラルバインダーを含む。その性能パラメータ、特に燃焼時間は広い範囲で可変的に設定することができる。この組成物はそれ自体クリンカーになることにより、動的な条件においても燃焼材料の前面での消火を防止する。プライマー装薬は少なくとも１種の酸化剤、少なくとも１種の還元剤、少なくとも１種の充填剤及び少なくとも１種のミネラルバインダーを含む。それは容易に点火し、そのクリンカー構造のために、そのエネルギーを点火されるべき組成物に十分に伝える。当該延時作用組成物及びプライマー装薬は同じ構造を有し、それらは延時ユニットにおいて互いに容易に組み合わせる及び適合させることができる。しかし、当該組成物及び装薬を別々に使用することもできる。プライマー装薬の使用は延時ユニットに限られない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間及び環境にとって毒物学的に問題のないＲＥＡＣＨ（化学物質の登録、評価、認可及び制限）に準拠する構成成分から構成された火工プライマー装薬又は延時組成物であって、
前記プライマー装薬又は延時組成物は少なくとも１種の酸化剤を含むこと、
前記プライマー装薬又は延時組成物は少なくとも１種の還元剤を含むこと、
前記プライマー装薬又は延時組成物はスラグ又はフレームワーク形成性である少なくとも１種の添加剤を含むこと、及び
前記プライマー装薬又は延時組成物は少なくとも１種のミネラルバインダーを含むこと、
を特徴とする火工プライマー装薬又は延時組成物。
【請求項２】
前記酸化剤が、酸化鉄、特に酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）及び／又は酸化鉄（ＩＩ，ＩＩＩ）（Ｆｅ３Ｏ４又はＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の火工プライマー装薬又は延時組成物。
【請求項３】
前記添加剤がアルミノシリケート及び／又はシリケートガラスを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の火工プライマー装薬又は延時組成物。
【請求項４】
前記ミネラルバインダーが非晶質ポリケイ酸を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の火工プライマー装薬又は延時組成物。
【請求項５】
前記延時組成物は、粒状材料を得るために、水ガラス溶液の助けにより、特にリチウム水ガラス溶液を用いて加工することができることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の火工プライマー装薬又は延時組成物。
【請求項６】
前記還元剤がジルコニウム又は水素化ジルコニウムを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の火工延時組成物。
【請求項７】
異なる遅延時間を得るために異なる水素含量のジルコニウム又は水素化ジルコニウムを備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の火工延時組成物。
【請求項８】
フェロシリコン及び／又はフェロジルコニウム及び／又はホウ素がさらなる還元剤として使用されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の火工延時組成物。
【請求項９】
前記添加剤が、種々の鉄合金又はタングステンを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の火工延時組成物。
【請求項１０】
前記延時組成物が管をシースとして含むこと、前記延時組成物の化学的構成及び前記組成物の構成成分の粒度分布が０．２ｓ／ｃｍ〜４ｓ／ｃｍの燃焼時間を可能にすること、及び、前記延時組成物は管内で圧縮されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の火工延時組成物。
【請求項１１】
前記管内の圧縮された前記延時組成物が１又は２種以上の混合物からなり、一端にプライマー装薬を有することを特徴とする、請求項１０に記載の火工延時組成物。
【請求項１２】
前記管が金属又はセラミックからなることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の火工延時組成物。
【請求項１３】
前記管が可燃性材料からなることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の火工延時組成物。
【請求項１４】
前記酸化剤が有色酸化鉄顔料を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の火工延時組成物。
【請求項１５】
前記還元剤がホウ素を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の火工プライマー装薬。
【請求項１６】
前記プライマー装薬が、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の火工延時組成物を点火するため、又は、他の火工装薬のために使用できることを特徴とする、請求項１５に記載の火工プライマー装薬。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間及び環境にとって毒物学的に問題のないＲＥＡＣＨ（化学物質の登録、評価、認可及び制限（Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals））に準拠する構成成分から構成される火工装薬、すなわち火工延時組成物及び火工プライマー装薬（以下、それぞれプライマー装薬及び延時組成物と称する。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
延時組成物は、通常、火工延時ユニットで使用される。ここで、延時組成物は、物品／弾薬中に、又は、特定の金属管中に直接押し込まれ、次いで、独立した火工アセンブリとして、多くの種々の火工品／多くのタイプの弾薬に組み込まれる。
【０００３】
これらの目的のために使用される多くの延時組成物が知られている。これらの組成物の欠点は、とりわけ、それらが人間及び環境にとって毒物学的に問題のある物質、例えば、鉛化合物、クロム化合物、ニッケル化合物、バリウム化合物又は過塩素酸塩を含むことである。
【０００４】
例えば、米国特許第７，８８３，５９３号明細書から、酸化鉄と金属粉末との混合物を発火させることができること、及び、燃焼によって液状の鉄（テルミットとして知られている）を生成することが知られている。粉末状の酸化鉄とジルコニウムとからなる混合物は、例えば管内で圧縮されると容易に発火することができ、特定の速度で燃焼し、主に液状の鉄を含む赤熱した組成物を生成する。
【０００５】
このテルミット混合物の欠点は、とりわけ、強い発熱反応及び爆発的燃焼のために、凝固して固体粒子を形成する前に容易に飛び出す非常に流動的なスラグを生成することである。さらに、燃焼時間は、化学量論的組成を変化させることによって非常に限られた程度だけしか制御することができない。
【０００６】
カナダ国特許第２  ０６１  ４０９号明細書には、この目的のため、酸化鉄及びケイ素からなる延時組成物が記載されているが、この混合物を使用する場合、様々な遅延時間を実現することは非常に限られた程度だけしか可能ではない。
【０００７】
さらに、欧州特許出願公開第０  ８４７  ９７２号明細書には、異なる組成の結果として種々の遅延時間を有することができる延時組成物を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
延時組成物を燃焼させることによって形成されるスラグの量及び特性は、信頼性のある機能にとって重要である。これは、とりわけ、発火可能な弾薬に当てはまる。なぜなら、組み込まれた延時要素の燃焼前面は、その構造のためにある種の弾薬で開放的であるためである。燃焼前面は、そのため、発射時及び発射体の飛行時に生じる応力に直接曝される。
【０００９】
延時要素中の開放燃焼性延時組成物が非常に少ないスラグを生成する場合、又はこのスラグが非常に流動的であり、十分に迅速に固化しない場合、弾薬を発射する際の応力は、スラグが燃焼前面から離れて、圧縮された延時組成物がもはやさらに燃焼しないことをもたらすことがある。発火可能な兵器だけに限定されない弾薬不良が発生する。
【００１０】
装薬組成物及び点火のタイプに応じて、延時ユニット中に押し込まれた延時組成物に対してプライマー装薬をさらに押し込む必要がある。これは、延時組成物がゆっくりと燃焼し、主点火によるエネルギー入力が低い場合に特に当てはまる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明の目的は、上記の欠点のない延時組成物を提供することである。当該延時組成物の性能パラメータ、特に燃焼時間は、広い範囲で可変的に設定することができる。当該延時組成物は、自己スラッギング性であり、その結果、動的な条件下であっても、燃焼前面の引き裂きが防止される。その構成成分は、人間や環境に対して毒物学的に問題がなく、ＲＥＡＣＨに準拠している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この延時組成物は、低ガス燃焼を示す火工延時ユニットにおいて使用するのに好適である。燃焼時間は、装薬構成成分の混合比を変えることにより、プレスされた形態で、０．２ｓ／ｃｍ〜４．０ｓ／ｃｍの範囲内で設定することができる。
【００１３】
延時組成物は、少なくとも１種の酸化剤及び少なくとも１種の還元剤、特にスラグ形成及びフレームワーク形成添加剤、ならびにミネラルバインダーからなる。
【００１４】
酸化剤は、異なる酸化状態の鉄を有する一次酸化鉄を含む。還元剤としては、ジルコニウム及び水素化ジルコニウムが主に使用される。さらに、二次還元剤としてフェロシリコン、フェロジルコニウム及びホウ素が存在することができる。鉄合金及びタングステンは、スラグ形成添加物として使用される。アルミノシリケート及びシリケートガラスは、フレームワーク形成添加剤として使用され、これらは、非晶質ポリケイ酸とともに、装薬の構成成分を結合する。
【００１５】
燃焼時間及びスラッギング特性は、種類及び質量で定義される装薬の構成成分の関数として広範囲で制御可能である。
【００１６】
従って、酸化鉄とジルコニウム／水素化ジルコニウムとの一次反応の生成物から形成されるスラグの体積は、鉄合金、例えばフェロシリコン、フェロタングステン、フェロジルコニウム、又はタングステンの添加によって増加させることができる。本発明は、還元剤として鉄酸化物に対して主として反応しないが、代わりに、好ましくは一次反応から形成された鉄とともに、燃焼性組成物の反応域で溶融し、凝固して硬質塊を形成して、燃焼した延時組成物の体積を満たすこれらの鉄合金又はタングステンを備える。
【００１７】
緩慢燃焼性の延時組成物の場合、特に寒冷条件下で燃焼する場合には、解放された熱エネルギーが燃焼前面からあまりにも速く除去されないことも重要である。これは、溶融スラグが系内に保持され、反応ゾーンを完全に満たすことによって達成される。この特性は、緩慢燃焼性の延時組成物であっても、極寒冷条件下、及び、動的応力下、例えば発射時に、延時ユニットにおいて燃焼を継続するための前提条件である。
【００１８】
溶融スラグが非常に急速に固化するには、規定した鉄合金の一部が鉄よりも高い融点を有する金属（例えば、タングステン及びジルコニウム）を含むことが有利であることを見出した。
【００１９】
本発明によれば、本発明は、二次還元剤として酸化鉄と部分的に反応する、鉄と合金化した金属も備える。例えば、上記組成物は、フェロシリコンを使用する場合、二次反応においてケイ素の一部が酸化鉄と反応するように選択することができる。
【００２０】
延時組成物の点火感度は、二次還元剤としてのホウ素の使用によってかなり改善することができる。非常に緩慢に燃焼する混合物の場合には、ホウ素の使用によって、非常に極寒冷条件下での延時要素の信頼性のあるさらなる燃焼も確保することができる。
【００２１】
フレームワーク形成添加剤に関しては、アルミノシリケート、特に天然に産出するカオリナイトは、規定した延時組成物の燃焼の間に、全体が固化して固体スラグを形成する前に溶融した主に球形の金属粒子を包み込んで保持することができるフレームワークを形成することを見出した。
【００２２】
形成された金属鉄又は鉄合金は、アルミノシリケートとの物理的結合を形成するのが困難であるため、シリケートガラスをガラス粉末の形態でフレームワーク形成添加剤として延時組成物にさらに添加することができる。ガラス粉末は、一種の「ホットメルト接着剤」のように振る舞う。燃焼している延時組成物の高温反応ゾーンでは、シリケートガラスが溶融し、流動し、そして固化すると、反応生成物及び添加剤を接着結合させて、均一に緻密な塊を形成する。このようにして形成されたスラグは多孔質構造を有し、非常に硬く、その体積は少なくとも燃焼した延時組成物の体積に対応する。
【００２３】
延時組成物は通常、粒状材料として加工されるので、これらは、大抵、有機基材を有するバインダーを含む。これらの延時組成物が燃焼すると、本発明の延時組成物において望ましくないガス状反応生成物が形成される。
【００２４】
この理由から、本発明の延時組成物には、これらの欠点を有さず、さらに燃焼組成物のスラッギングを促進するミネラルバインダーが使用される。
【００２５】
粒状材料を得るために、本発明の粉末状混合物をシリケートリッチな水ガラス溶液とともに公知の方法で非常に容易に加工することができることを見出した。ここでは、水に溶解したアルカリ金属ケイ酸塩と、フレームワーク形成添加剤、アルミノシリケート及びシリケートガラスとの化学的関係、及び、アルカリ性媒体に対する全ての組成物構成成分の化学的安定性の両方が有利である。二酸化炭素の吸収による水ガラス溶液の化学的乾燥により、対応するアルカリ金属炭酸塩及びケイ酸が形成され、これが縮合して非晶質ポリケイ酸（シリカゲル）を形成する。したがって、シリケートリッチな水ガラス溶液は、組成物の構成成分、特にアルミノシリケートとシリケートガラスとをくっつけ合わせる「ミネラルグルー」の役割を果たす。
【００２６】
実際には、ナトリウム、カリウム及びリチウムに基づく種々の水ガラスが使用される。ナトリウム水ガラス溶液及びカリウム水ガラス溶液は、化学的乾燥中に吸湿性の炭酸ナトリウム又は炭酸カリウムを形成し、吸湿性の物質は火薬には望ましくないので、リチウム水ガラス溶液が本発明に従う規定した延時組成物中のバインダーとして好ましく使用される。化学乾燥中に形成される炭酸リチウムは、対照的に、吸湿性ではない。
【００２７】
例えば、パーセント組成に応じて異なる燃焼時間を有する鉛（ＩＩ，ＩＶ）酸化物／ケイ素又はクロム酸バリウム／ジルコニウムに基づく、多くの公知の延時組成物が存在する。しかしながら、異なるパーセント組成を有するこれらの混合物に付随する問題は、それらが、外観からは視覚的に互いに区別することが困難であることである。
【００２８】
同じ主成分を有するがパーセント組成が異なる複数の延時組成物から構成される延時ユニットの製造においては、それらの区別がつかない又はそれらが偶然に混合されるという問題が常に存在する。延時ユニットの品質を保証するためには、複雑な監視設備又は試験手段が必要である。
【００２９】
本発明の延時組成物は、一次酸化剤が酸化鉄顔料としても知られている異なる酸化鉄からなることができるため、この欠点を有さない。それらの特徴的な固有の色のために、化学組成及び燃焼時間の関数として、延時組成物ごとに特徴的な色が得られる。これらの色に基づいて、誤った識別のおそれなしに、延時組成物の燃焼時間を特定することができる。
【００３０】
本発明の延時組成物の遅延時間及び燃焼中に形成されるガスの量も、ジルコニウムの水素含量に依存するので、これらの特性は、異なる水素含量を有するジルコニウム又は水素化ジルコニウムの使用によっても変えることができる。
【００３１】
ジルコニウム及び水素化ジルコニウムは、粒子特性及び水素含量に依存して、異なる機械的、熱的及び静電的感度を有することが知られている。本発明の延時組成物において、これらの依存性は、加工及び安全性を改善するために利用することができる。
【００３２】
冒頭で述べたように、装薬組成物及び点火のタイプに応じて、延時ユニットに押し込まれた延時組成物に点火薬をさらに押し込む必要がある。
【００３３】
したがって、本発明は、同様に、本発明の延時組成物と同じフレームワーク形成添加剤及び同じミネラルバインダーを含むプライマー装薬を提供する。
【００３４】
酸化剤として、本発明の延時組成物におけるように、異なる酸化状態の鉄を有する酸化鉄が使用される。
【００３５】
還元剤として、ホウ素が使用され、ホウ素は、本発明の延時組成物における二次還元剤と同様に存在することができる。
【００３６】
ほぼ同じ化学物質が本発明の延時組成物及びプライマー装薬を構成し、本発明の延時組成物とプライマー装薬の差異は、パーセント組成の割合にあり、定量的には、プライマー装薬中には存在しないスラグ形成添加剤にあり、様々な利点を提供する： 
【００３７】
このようにして、装薬の化学的適合性が確保される。
【００３８】
同じフレームワーク形成成分及び同じミネラルバインダーのために、装薬の機械的性質は非常に似ている。このことは、複数の装薬を延時ユニット内で組み合わせて一緒に押圧する場合に特に有利であり得る。このようにして、装薬間の最適な遷移が確保され、この最適な遷移は、同様の熱膨張係数のために、温度が変化した場合でも維持される。
【００３９】
酸化鉄とホウ素との混合物の易着火性の結果、延時ユニットの点火は、弾薬に与えられる点火インパルスの関数として、延時組成物により規定される遅延時間がそれにより影響を受けることなく、適合させることができる。
【００４０】
フレームワーク形成添加剤のために、燃焼時に形成されたスラグは飛び出さず、代わりに延時組成物と直接接触したままとなる。２つの装薬の同様の機械的特性と共に、このようにして点火の最適な遷移が確保される。
【００４１】
記述した延時組成物とは独立に、多くの様々な火工物品／多くのタイプの弾薬におけるプライマー装薬として、本発明のプライマー装薬を使用できることを明確に指摘することができる。
【００４２】
本発明の延時組成物（表１参照）及び本発明のプライマー装薬（表２参照）のための例示的な組成物を以下に示す。
【００４３】
【表１】
2019503951.tif 000002
【００４４】
【表２】
2019503951.tif 000003
【国際調査報告】
2019503951.tif 000004
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