(57)【要約】【課題】従来のインシュレーションゴムと比較して、燃焼ガス流に曝された際の消失速度を低減し、アブレーション性能を高めることができる、インシュレーションゴムとこれを用いたモータケースの製造方法を提供する。【解決手段】ベースゴムに繊維フィラーと粉末フィラーを混合したインシュレーションゴム１であって、ベースゴムは、ＥＰＤＭであり、繊維フィラーは、アラミド繊維ｂ、炭素繊維ｃ、及びガス抜き繊維ｄを含み、粉末フィラーは、炭化ケイ素ｅを含む。ベースゴムの１００部に対する炭化ケイ素ｅの重量部は１０〜３０部である。【選択図】図３
2019203074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースゴムに繊維フィラーと粉末フィラーを混合したインシュレーションゴムであって、
前記ベースゴムは、ＥＰＤＭであり、
前記繊維フィラーは、アラミド繊維、炭素繊維、及びガス抜き繊維を含み、
前記粉末フィラーは、炭化ケイ素を含む、インシュレーションゴム。
【請求項２】
前記ベースゴムの１００部に対する前記炭化ケイ素の重量部は１０〜３０部である、請求項１に記載のインシュレーションゴム。
【請求項３】
前記炭化ケイ素は、平均粒径が１．２〜２０μｍの粉末である、請求項１に記載のインシュレーションゴム。
【請求項４】
前記ガス抜き繊維は、前記ベースゴムの熱分解温度より低温で熱分解して前記ベースゴムの熱分解ガス放出経路を形成するレーヨン繊維又はビニロン繊維であり、
前記ベースゴムの１００部に対する前記ガス抜き繊維の重量部は２〜５部である、請求項１に記載のインシュレーションゴム。
【請求項５】
前記粉末フィラーは、前記ベースゴムの１００部に対し２０〜４０部の難燃剤を含む、請求項１に記載のインシュレーションゴム。
【請求項６】
前記ベースゴムの１００部に対する前記アラミド繊維の重量部は１０〜３０部であり、前記炭素繊維の重量部は２０〜４０部である、請求項１に記載のインシュレーションゴム。
【請求項７】
燃焼熱により生成される炭化層の密度が、０．４〜０．９ｇ／ｃｍ３である、請求項１に記載のインシュレーションゴム。
【請求項８】
請求項１に記載のインシュレーションゴムを幅と厚さが一定な帯状テープに形成し、前記帯状テープをマンドレルのドーム面にテープラップ積層する、モータケースの製造方法。
【請求項９】
前記ドーム面は、軸線に対し線対称な外面を有し、
前記帯状テープは、前記軸線に直交する方向に積層され、前記帯状テープの積層面は、前記軸線に平行に位置する、請求項８に記載のモータケースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体ロケットに係り、さらに詳しくは、インシュレーションゴムとこれを用いたモータケースの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体ロケットは、固体推進薬、点火装置、モータケース、排気ノズルなどで構成される。
このうちモータケースは、固体推進薬を内部に収容する圧力容器であり、固体推進薬の燃焼時にその内面が燃焼ガスに曝される。この燃焼ガスの温度は、例えば３０００℃を超える。そのため、かかる高温の燃焼ガスからモータケースを保護するために、従来からインシュレーションゴムが用いられている。
【０００３】
かかるインシュレーションゴムは、例えば、特許文献１，２に開示されている。
【０００４】
また、本発明と関連する「テープラップ積層」は、例えば、非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５３５８１２号公報
【特許文献２】特表２００３−５０９２７９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“ＤＥＳＩＧＮ  ＡＮＤ  ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＰＰＯＲＴＥＤ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ  （ＰＴＳ）  ＦＯＲ  ＶＥＧＡ  ＳＯＬＩＤＲＯＣＫＥＴ  ＭＯＴＥＲＳ”，４０ｔｈ  ＡＩＡＡ／ＡＳＭＥ／ＳＡＥ／ＡＳＥＥ  Ｊｏｉｎｔ  Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔ，  Ｆｏｒｔ  Ｌａｕｄｅｒｄａｌｅ，  Ｆｌｏｒｉｄａ，  １１−１４  Ｊｕｌｙ  ２００４，  ＡＩＡＡ２００４−４２１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に開示されたインシュレーションゴムは、ベースゴム（ＥＰＤＭ：エチレン−プロピレン−ジエンモノマー）に、繊維フィラー（アラミド繊維、炭素繊維、セルロース繊維、など）と粉末フィラー（シリカ、酸化亜鉛、など）を混合したものである。
【０００８】
しかし、従来のインシュレーションゴムは、高温の燃焼ガス流に曝された際に生成される炭化層の消失速度が速く、その分厚くする必要があった。そのため、従来のインシュレーションゴムの性能向上が強く求められていた。
【０００９】
本発明は上述した要望を満たすために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、従来のインシュレーションゴムと比較して、高温の燃焼ガス流に曝された際に生成される炭化層の消失速度を低減し、アブレーション性能を高めることができる、インシュレーションゴムとこれを用いたモータケースの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、ベースゴムに繊維フィラーと粉末フィラーを混合したインシュレーションゴムであって、
前記ベースゴムは、ＥＰＤＭであり、
前記繊維フィラーは、アラミド繊維、炭素繊維、及びガス抜き繊維を含み、
前記粉末フィラーは、炭化ケイ素を含む、インシュレーションゴムが提供される。
【００１１】
また本発明によれば、上記のインシュレーションゴムを幅と厚さが一定な帯状テープに形成し、前記帯状テープをマンドレルのドーム面にテープラップ積層する、モータケースの製造方法が提供される
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明のインシュレーションゴムは、炭素繊維の他に炭化ケイ素を含む。炭素繊維の熱拡散率は非常に高いが、繊維状であるため余り多くの量をゴムに混合することができない。また固体推進薬の燃焼ガス温度が３０００℃を超えるため、シリカのように融点が低いセラミックは溶解してガス流によって流れ出すため、逆に炭化層を壊してしまう。これに対し、炭化ケイ素は、粉末であり、融点が高く（約２８３０℃）、熱拡散率も高い（約７８ｍ２／ｓ）ので、インシュレーションゴムの熱拡散率を高めることで炭化層の密度が上昇し、アブレーション性能の向上に寄与することが、後述する実施例で確認された。
【００１３】
また、本発明のインシュレーションゴムは、繊維フィラーとしてガス抜き繊維を含む。インシュレーションゴムは、燃焼ガス流に曝されると熱分解ガスを発生し、このガスにより炭化層の破壊が起きたり、熱分解ガスが炭化層を持ち上げることにより炭化層が脆く（パイ状に）生成される。ガス抜き繊維以外の主配合材料では難燃剤以外は熱分解温度が高く、ベースゴムの熱分解温度より低温（例えば３５０℃まで）では有意な減量は起きない。
ガス抜き繊維は、ベースゴムの熱分解温度より低温で熱分解してベースゴムの熱分解ガス放出経路を形成する機能を有する。ガス抜き繊維の添加により、特に高流量側での炭化層密度が上がり、アブレーション速度が低下することが、後述する実施例で確認された。
【００１４】
また、本発明の方法では、上記のインシュレーションゴムを幅と厚さが一定な帯状テープに形成し、帯状テープをマンドレルのドーム面にテープラップ積層する。この方法により、燃焼ガス流の全流量密度範囲で炭化層密度を顕著に高め、炭化層の消失を大幅に低減できることが、後述する実施例で確認された。
【００１５】
従って、本発明により、従来のインシュレーションゴムと比較して、高温の燃焼ガス流に曝された際に生成される炭化層の消失速度を遅くし、アブレーション性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インシュレーションゴムを用いたモータケースの製造方法の説明図である。
【図２】インシュレーションゴムからなるゴムシートの積層方法と燃焼ガス流との関係を示す図である。
【図３】本発明によるインシュレーションゴムの模式的断面図である。
【図４】レーヨン繊維の有無によるアブレーション試験結果である。
【図５】表２に示した従来例と本発明のインシュレーションゴムとのアブレーション性能の比較図である。
【図６】難燃剤の有無によるアブレーション速度の試験結果である。
【図７】従来例と発明ゴムの炭化層の上下面位置を示す図である。
【図８】従来例のインシュレーションゴムによる積層方法とアブレーション速度及び炭化層密度との関係を示す図である。
【図９】発明ゴムのテープラップ積層時の厚さ方向の炭化層密度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、インシュレーションゴムを用いたモータケースの製造方法の説明図である。この図において、（Ａ）は平面積層法、（Ｂ）はテープラップ積層法を示している。
【００１９】
図１（Ａ）の平面積層法では、広幅（例えば１ｍ幅）のインシュレーションゴム（以下、生ゴム）のロールから扇型ゴムシート２を裁断し、これを金属製マンドレル５（中子）のドーム面６に手作業で馴染ませながら積層する。
平面積層法は、ゴムロールから扇型形状に裁断するため、材料の歩留まりが非常に悪い。また、積層作業の自動化が困難なため、製造コストが大きくなる。
【００２０】
図１（Ｂ）のテープラップ積層法では、インシュレーションゴムを幅と厚さがほぼ一定な帯状テープ３に形成し、帯状テープ３をマンドレル５のドーム面６に積層する。帯状なので歩留まりをほぼ１００％にすることができる。
この場合、ドーム面６は、軸線Ｚ−Ｚに対し線対称な外面（例えば球面）を有する。また、帯状テープ３は、軸線Ｚ−Ｚに直交する方向に積層され、帯状テープ３の積層面は、軸線Ｚ−Ｚに平行に位置する。
このテープラップ積層法により、軸線Ｚ−Ｚを中心に軸４を回転させることで、帯状テープ３を自動で積層することができ、製造コストを低減することができる。
なお、上述したテープラップ積層法は、例えば、非特許文献１に開示されている。
【００２１】
上述した積層法によりマンドレル５のドーム面６に扇型ゴムシート２又は帯状テープ３を積層した後、オートクレーブ等を用いて加熱することで、ゴム同士が接着硬化してインシュレーションゴムが完成する。モータケースは、インシュレーションゴムの外面を成形した後、その外面にフィラメントワインディング等でモータケースを形成し、マンドレル５を取り外すことにより完成する。
また、モータケースの内面に帯状テープ３を自動積層する技術も、例えば、スペースシャトル用固体ロケットブースターで既に採用されている。
【００２２】
図２は、インシュレーションゴムからなるゴムシート７の積層方法と燃焼ガス流との関係を示す図である。この図において、（Ａ）は列理方向の平面積層、（Ｂ）は列理直角方向の平面積層、（Ｃ）はテープラップ積層を示している。
各図において、破線の両矢印は、列理方向を示す。インシュレーションゴムはロール方向にゴムシート７が引き伸ばされることから、配合されている繊維（例えばアラミド繊維）がロール方向に主に配向される。このロール方向を「列理方向」と呼ぶ。
列理方向の相違による効果は、後述する。
【００２３】
（インシュレーションゴム１の材料配合）
表１は、本発明によるインシュレーションゴム１の材料配合表であり、図３はその模式的断面図である。以下、本発明によるインシュレーションゴム１を「発明ゴム１」と呼ぶ。
図３において、ａはＥＰＤＭ、ｂはアラミド繊維、ｃは炭素繊維、ｄはガス抜き繊維、ｅは炭化ケイ素（ＳｉＣ）である。
【００２４】
【表１】
2019203074.tif 000003
【００２５】
また、表２は代表的な従来例の基本配合表である。
【００２６】
【表２】
2019203074.tif 000004
【００２７】
図３において、インシュレーションゴム１の表面（図で上面）が３０００℃を超える高温ガス流に曝されるとき、炭化層表層Ａは３０００℃以上、炭化層Ｃは約６００〜３０００℃、中間層Ｍ（炭化初期層）は約３００〜６００℃、バージン層Ｂは約３００℃以下である。
【００２８】
表１と表２の比較からわかるように、本発明では、熱伝導率が高い材料（炭化ケイ素）を添加して炭化層Ｃを高密度にして燃焼ガス流で炭化層Ｃが消失し難くすることにより、下層にある炭化前のバージン層Ｂを熱から保護する。
これにより、アブレーション量（炭化層Ｃの炭化層表層Ａからの深さ）が低減され、モータケースに施工するインシュレーションゴム１の厚さを減らせ、代わりに、推進薬量を増やせるので、固体ロケットの性能を高めることができる。
【００２９】
また、本発明では、マトリクスゴムであるＥＰＤＭよりも低い温度で熱分解して、マトリクスゴムの熱分解ガスを外に逃がすガス抜き経路を作り出すために、ガス抜き繊維ｄ（レーヨン繊維又はビニロン繊維）を添加している。
【００３０】
以下、表１の材料配合について、実施例と共に詳述する。
【００３１】
（ベースゴム）
本発明は、ベースゴムに繊維フィラーと粉末フィラーを混合したインシュレーションゴム１であり、ベースゴムは、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンモノマー）である。
ＥＰＤＭをＮＢＲ（ニトリルゴム）及びＮＲ（天然ゴム）と比較した結果、ＥＰＤＭの熱拡散率（約０．１８９ｍ２／ｓ）が最も高い。従って、アブレーション速度を小さくしてアブレーション性能を向上するには、ＮＢＲ及びＮＲよりもＥＰＤＭが適していることがわかる。
ＥＰＤＭの炭化開始温度（熱分解温度）は約４５０℃、炭化終了温度は約５００℃である。
【００３２】
（繊維フィラー）
本発明のインシュレーションゴム１は、繊維フィラーとして、アラミド繊維ｂ、炭素繊維ｃ、及びガス抜き繊維ｄを含む。
【００３３】
アラミド繊維ｂは、残炭化率の高いパルプ状有機繊維であり、炭化層Ｃと未炭化層（中間層Ｍ、バージン層Ｂ）をつなぐ役割を果たしていることが知られている。従って、アラミド繊維ｂは必須である。アラミド繊維ｂの炭化開始温度（熱分解温度）は、ＥＰＤＭより高いことが好ましく、例えば約５００℃、炭化終了温度は約６００℃である。
【００３４】
炭素繊維ｃは、高熱伝導率の繊維であり、炭化層Ｃの高密度化及び炭化層Ｃを補強する機能を有する。炭素繊維ｃの昇華温度は約３６００℃である。炭素繊維ｃは、高熱伝導率を有するピッチ系炭素繊維が好ましい。
従来のカーボンブラックを炭素繊維ｃに代えると、アブレーション速度が低減することが確認されている。
【００３５】
ガス抜き繊維ｄは、本発明の例では、レーヨン繊維又はビニロン繊維である。
【００３６】
インシュレーションゴム１の炭化に至るまでに発生する熱分解ガスにより炭化層Ｃの破壊が起きたり、熱分解ガスが炭化層Ｃを持ち上げることにより炭化層Ｃが脆く（パイ状に）生成される。
難燃剤の分解開始温度は、約３３７℃であるが、難燃剤は微細な粉末であるため熱分解してもインシュレーションゴム内にガス流路は形成されない。難燃剤は、例えば塩素系難燃剤である。
また、難燃剤以外の基本材料は熱分解温度が高く、約３５０℃までは有意な減量は起きない。
【００３７】
本発明では、ベースゴムの熱分解温度より低温で熱分解して熱分解ガス放出経路を形成する機能を有するレーヨン繊維又はビニロン繊維をガス抜き繊維ｄとして混入した。
ガス抜き繊維ｄの候補として、レーヨン、ビニロン、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン。ナイロン６、ポリエステル、を試験した。
その結果、３５０℃までの減量率は、レーヨン（約４２％）とビニロン（約４０％）が高く、ガス抜き繊維ｄとして適していることが確認された。
【００３８】
図４は、レーヨン繊維の有無によるアブレーション試験結果である。この図において、横軸は高温ガスのガス流量密度、縦軸はアブレーション速度である。
アブレーション速度は、インシュレーションゴム１の厚さ変化量を燃焼時間で割った値であり、この値が小さいほどアブレーション性能が高いことを意味する。
【００３９】
この図から、ガス抜き繊維ｄ（この例ではレーヨン繊維）の添加により、高流量側（４００〜８００ｋｇ／ｓ・ｍ２）におけるアブレーション速度が大幅に低下していることがわかる。
また、この試験で炭化層密度を計測した結果、高流量側での炭化層密度が約０．４１〜０．６１ｇ／ｃｍ３まで高くなっており、ガス抜き繊維ｄの添加により炭化層密度が増しアブレーション速度が低下したと考えることができる。
【００４０】
ベースゴムの１００部に対するガス抜き繊維の重量部は２〜５部であるのがよい。
ガス抜き繊維は嵩が高くゴムへの混合がし難いため、２〜５部が好ましく、２部が最適である。５部を超えると量産が困難である。
【００４１】
（粉末フィラー）
本発明のインシュレーションゴム１は、粉末フィラーとして炭化ケイ素ｅを含む。炭化ケイ素ｅは、平均粒径が１．２〜２０μｍの粉末であることが好ましい。
上述した炭素繊維ｃの熱拡散率は非常に高いが、繊維状であるため余り多くの量をゴムに混合することができない。これに対し、炭化ケイ素ｅは粉末であるため、ベースゴムの１００部に対し１０〜３０部を混合することができる。
【００４２】
粉末フィラーとして使用可能なセラミックは、例えば、ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３，ＢＮ，ＺｒＯ２，ＭｇＯ，ＳｉＯ２，Ｂ４Ｃなどである。
このうち、燃焼ガス温度が３０００℃を超えるため、シリカ（ＳｉＯ２）のように融点が低いセラミックは溶解してガス流によって流れ出すため、逆に炭化層Ｃを壊してしまう。
【００４３】
上述したセラミックを用いて試験した結果、ＳｉＣ（炭化ケイ素）が最も熱拡散率が高く、かつ著しく優れたアブレーション性能を示した。
【００４４】
図５は、表２に示した従来例と本発明のインシュレーションゴム１とのアブレーション性能の比較図である。この図において、横軸はガス流量密度、縦軸はアブレーション速度である。
この図から、列理方向、列理直角方向ともに、本発明のインシュレーションゴム１は、従来例と比較してアブレーション性能が大幅に向上することがわかる。
【００４５】
さらに、ベースゴムの１００部に対するＳｉＣと炭素繊維の部数を１０部、２０部、３０部に変えたときの炭化層密度とアブレーション速度の変化を試験した。
その結果、ＳｉＣと炭素繊維の部数を１０部から３０部まで増やすにつれて、炭化層密度が約０．３１〜０．３８ｇ／ｃｍ３まで上昇し、アブレーション速度が低下することが確認された。
【００４６】
また、平均粒径が１．２μｍ、５．５μｍ、２０μｍの３種のＳｉＣについて、炭化層密度とアブレーション速度への影響を試験した。
その結果、平均粒径が１．２〜２０μｍの粉末である場合、どの条件でも同様に炭化層密度が約０．４５〜０．５１ｇ／ｃｍ３までの上昇が認められた。なお平均粒径が大きい方が、わずかに炭化層密度が高くなった。
【００４７】
粉末フィラーは、ベースゴムの１００部に対し２０〜４０部の難燃剤を含む、ことが好ましい。
図６は、難燃剤の有無によるアブレーション速度の試験結果である。この図において、横軸はガス流量密度、縦軸はアブレーション速度である。
この結果から、難燃剤は全流量密度域で炭化層密度を約０．４１〜０．５２ｇ／ｃｍ３まで引き上げる効果があり、ガス抜き繊維と難燃剤の両方を添加することでアブレーション速度が高流量側（４００〜８００ｋｇ／ｓ・ｍ２）で低減できることが分かった。
【００４８】
図７は、従来例と発明ゴム１の炭化層Ｃの上下面位置を示す図である。この図において、横軸はガス流量密度、縦軸は炭化層位置である。
また図中の数字は、発明ゴム１の炭化層密度（ｇ／ｃｍ３）である。
この図に示すように、従来例では、高密度の炭化層Ｃが生成されないため、流量密度が４００ｋｇ／ｓ・ｍ２を超えると、炭化層Ｃがガス流によって破壊されて下層のバージン層Ｂが露出する。これが連続的に繰り返されることにより、バージン層Ｂの炭化が著しく進行することがわかる。
【００４９】
一方、発明ゴム１の場合は高密度（約０．４６〜０．５８ｇ／ｃｍ３）で強固な炭化層Ｃが生成されるため、燃焼ガス流で炭化層Ｃが壊れ難く、炭化層Ｃが下層のバージン層Ｂを保護することで、バージン層Ｂの炭化が進行し難い結果となった。
【００５０】
この図から、従来例と発明ゴム１の上下面位置の差は顕著であり、本発明により、炭化層Ｃを高密度で強固にすることにより、アブレーション性能を顕著に向上できることが確認された。
【００５１】
図８は、従来例のインシュレーションゴムによる積層方法とアブレーション速度及び炭化層密度との関係を示す図である。この図において、横軸はガス流量密度、縦軸はアブレーション速度である。
テープラップ積層により、燃焼ガス流量密度５００〜７００ｋｇ／ｓ・ｍ２の高流量密度領域で特に優れたアブレーション性能（性能向上率約２４％）を示す。
【００５２】
従来例のインシュレーションゴムを用いた場合でも、テープラップ積層により炭化層密度が従来の０．２５ｇ／ｃｍ３から０．４０ｇ／ｃｍ３に上がる。そのため、ガス流速の高い高流量側（５００〜７００ｋｇ／ｓ・ｍ２）でも炭化層Ｃの消失が起き難く、未炭化層（バージン層Ｂ）への入熱量を抑制し、炭化が進まなかったと考えられる。
【００５３】
テープラップ積層では明らかに炭化層Ｃが硬くなっている。従来の積層では炭化層直下で発生するベースゴム等の熱分解ガスが炭化層Ｃを脆弱に生成させる要因となっているが、テープラップ積層の場合はゴムシート７の層間から熱分解ガスが放出されるため、強固な炭化層Ｃが生成される。
【００５４】
表３に、従来例と発明ゴム１の全流量密度範囲での炭化層平均密度を示す。なお表中の密度は平均値である。
【００５５】
【表３】
2019203074.tif 000005
【００５６】
従来の積層法である平面積層でも、従来材料と比較して２倍近くの炭化層密度（０．３９１ｇ／ｃｍ３）が得られ、さらに、テープラップ積層することで、約３倍の炭化層密度（０．６３５ｇ／ｃｍ３）となる。
すなわち高熱伝導剤の配合材料と、主にベースゴムであるＥＰＤＭの熱分解ガスを放出するためのガス抜き経路を作る配合材料を添加することのにより、約２倍の炭化層密度を実現した。
さらに、テープラップ積層の採用により、層間からのガス抜き経路の確保と厚さ方向への繊維配向による入熱速度の上昇により、炭化層密度を従来材料の平面積層の約３倍に向上することができた。
【００５７】
図９は、発明ゴム１のテープラップ積層時の厚さ方向の炭化層密度の変化を示す図である。なおこの図は、流量密度が７５０ｋｇ／ｓ．ｍ２の場合である。
この図から、炭化層の消失は、極く表面のみ（約０．２ｍｍ）しか認められず、炭化層の消失は非常に少ないと考えられる。また、表面近傍の炭化層密度は０．７ｇ／ｃｍ３を超えている。
【００５８】
テープラップ積層も繊維の列理直角方向が厚さ方向になるため、固体推進薬の燃焼時の燃焼熱の入熱速度が増大していると考えられる。層間からの熱分解ガス放出だけではなく、入熱速度の増加が炭化層密度をより引き上げたと考えられる。
図９から、発明ゴム１を用いてテープラップ積層することで、炭化層密度が最大０．８７６ｇ／ｃｍ３まで上昇することが試験により確認された。
【００５９】
上述したように本発明のインシュレーションゴムは、炭素繊維ｃの他に炭化ケイ素を含む。炭素繊維ｃの熱拡散率は非常に高いが、繊維状であるため余り多くの量をゴムに混合することができない。また固体推進薬の燃焼ガス温度が３０００℃を超えるため、シリカのように融点が低いセラミックは溶解してガス流によって流れ出すため、逆に炭化層を壊してしまう。これに対し、炭化ケイ素ｅは、粉末であり、融点が高く（約２８３０℃）、熱拡散率も高い（約７８ｍ２／ｓ）ので、インシュレーションゴムの熱拡散率を高めることで炭化層の密度が上昇し、アブレーション性能の向上に寄与することが、実施例で確認された。
【００６０】
また本発明のインシュレーションゴム１は、繊維フィラーとしてガス抜き繊維ｄを含む。インシュレーションゴムは、燃焼ガス流に曝されると熱分解ガスを発生し、このガスにより炭化層の破壊が起きたり、熱分解ガスが炭化層を持ち上げることにより炭化層が脆く（パイ状に）生成される。ガス抜き繊維以外の主配合材料では難燃剤以外は熱分解温度が高く、ベースゴムの熱分解温度より低温（例えば３５０℃まで）では有意な減量は起きない。
ガス抜き繊維ｄは、ベースゴムの熱分解温度より低温で熱分解してベースゴムの熱分解ガス放出経路を形成する機能を有する。そのためガス抜き繊維ｄの添加により、特に高流量側での炭化層密度が上がり、アブレーション速度が低下することが、実施例で確認された。
【００６１】
さらに、本発明の方法では、上述したインシュレーションゴム１を幅と厚さが一定な帯状テープ３に形成し、帯状テープ３をマンドレル５のドーム面６にテープラップ積層する。この方法により、燃焼ガス流の全流量密度範囲で炭化層密度を従来例も０．２５ｇ／ｃｍ３から０．４〜０．９ｇ／ｃｍ３まで高め、炭化層Ｃの消失を大幅に低減できることが、実施例で確認された。
【００６２】
従って、本発明により、従来のインシュレーションゴムと比較して、燃焼ガス流に曝された際の消失速度を遅くし、アブレーション性能を高めることができる。
【００６３】
なお本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
Ａ  炭化層表層、Ｂ  バージン層、Ｃ  炭化層、Ｍ  中間層（未炭化層）、
ａ  ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンモノマー）、
ｂ  アラミド繊維、ｃ  炭素繊維、
ｄ  ガス抜き繊維（レーヨン繊維又はビニロン繊維）、
ｅ  炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
１  インシュレーションゴム（発明ゴム）、２  扇型ゴムシート、
３  帯状テープ、４  軸、５  マンドレル、６  ドーム面、７  ゴムシート
【図１】
2019203074.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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