(57)【要約】  粘着付与剤は、活物質およびポリマーバインダーを含むエネルギー物質配合物中で、配合物中の可塑剤の使用を減少させるまたは省くために使用される樹脂であり、この粘着付与樹脂はポリマー材料と相溶性である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質およびポリマーバインダーを含むエネルギー物質配合物中での、配合物中の可塑剤の使用を減少させるまたは省くための粘着付与樹脂の使用であって、粘着付与樹脂がポリマー材料と相溶性である、使用。
【請求項２】
ｉ．ポリマーバインダー、
ｉｉ．ポリマーバインダーと相溶性である粘着付与樹脂、および
ｉｉｉ．ポリマーバインダーの質量に基づいて０〜５０質量％の可塑剤
を含む、エネルギー物質配合物のためのバインダーシステム。
【請求項３】
ｉ．ポリマーバインダー、
ｉｉ．ポリマーバインダーと相溶性である粘着付与樹脂、
ｉｉｉ．ポリマーバインダーの質量に基づいて、０〜５０質量％の可塑剤、
ｉｖ．活物質、
ｖ．活物質の質量に基づいて、０〜０．５質量％の結合剤
を含む、エネルギー物質配合物のためのバインダーシステム。
【請求項４】
ｉ．６５％〜９８％の活物質、
ｉｉ．２％〜２０％のポリマーバインダー、
ｉｉｉ．ポリマーバインダーの質量に基づいて、０〜５０質量％の可塑剤、
ｉｖ．ポリマーバインダーの質量に基づいて、０．１％〜７０％の、ポリマーバインダーと相溶性である粘着付与樹脂、
ｖ．  活性成分の質量に基づいて、０％〜０．５％の結合剤
を含む、エネルギー物質配合物。
【請求項５】
粘着付与樹脂が−７０℃を超えるＴｇを有する、請求項４に記載のエネルギー物質。
【請求項６】
粘着付与樹脂がロジンエステルである、請求項４または請求項５に記載のエネルギー物質。
【請求項７】
粘着付与樹脂がテルペン樹脂である、請求項４または請求項５に記載のエネルギー物質。
【請求項８】
粘着付与樹脂がＣ５および／またはＣ９炭化水素樹脂ならびに／またはＣ５／Ｃ９樹脂である、請求項４または請求項５に記載のエネルギー物質。
【請求項９】
粘着付与樹脂がＤＣＰＤ系樹脂および／またはＤＣＰＤ系／Ｃ９炭化水素樹脂である、請求項４または請求項５に記載のエネルギー物質。
【請求項１０】
ポリマーバインダーマトリックスがヒドロキシを末端基とするポリブタジエンである、請求項４から９までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【請求項１１】
活物質の１つが過塩素酸アンモニウムまたは他の適切な酸化剤を含む、請求項４から１０までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【請求項１２】
金属燃料を含む、請求項４から１１までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【請求項１３】
推進剤を含む、請求項４から１２までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【請求項１４】
火工材料を含む、請求項４から１２までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【請求項１５】
ロケット推進剤を含む、請求項４から１２までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【請求項１６】
爆薬を含む、請求項４から１２までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【請求項１７】
２０％以下の可塑剤を含有する、請求項１から１６までのいずれか１項に記載のエネルギー物質。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来のエネルギー物質配合物は、活物質（燃料および酸化剤）およびバインダーを含有する。バインダーは、典型的にはポリマー、可塑剤、架橋（または硬化）剤の混合物を含み、結合剤（カップリング剤とも呼ばれる）を含んでもよい。燃焼速度調節剤等の他の任意の成分も含んでよい。これらの物質は、配合物のミキサー内での迅速な加工を可能にするための可塑剤の使用、配合物中に酸化剤を固定するための結合剤の使用等の様々な理由で含まれる。
特に、ロケット等での推進剤としてのエネルギー物質の多くの使用法で、この配合物はロケットの着火までロケットモーターの金属製ケーシング中に含有される。ロケットの着火時に生産されるエネルギー（圧力および熱）から金属製ケーシングを保護するために、エネルギー物質と金属製ケーシングとの間に、ポリマーフェノール樹脂またはゴム層等のライナが配置される。エチレン／プロピレン／ジエンゴム等のゴムは、硬化時のエネルギー物質のいかなる収縮も相殺することができるので好ましい。次に、燃料を補給されたロケットは、着火前にこの条件でしばらくの間収納されてもよい。しかし、エネルギー物質中に存在する可塑剤はエネルギー物質の表面に、存在する場合はライナ内に、または金属製ケーシングの内面近傍となるように、移動する傾向がある。各例において、このことは配合物の均質性を減少させ、ライナまたはケーシングへの配合物の付着性を損なう。したがって、配合物を加工する（混合する）能力を保持すると同時に、可塑剤の使用を減少させ、または省くことが望ましい。
【０００２】
結合剤は酸化剤と反応する場合があり、結合剤は典型的には窒素を含有し、酸化剤との反応の結果、望ましくないアンモニアが形成されるおそれがある。したがって、また、エネルギー物質の配合物の均質性を保持し、付着性を改善するとともに、結合剤の使用を減少させ、または省くことも望ましい。
多くのエネルギー物質配合物は、ポリマーバインダーとしてポリブタジエン系材料を用いている。これらの物質は有効なバインダーであるものの、典型的には比較的低密度である（０．９０程度）。バインダーの少なくとも一部をより高密度の物質で置き換えることができれば、エネルギー物質配合物の単位当たり、より多くのエネルギーを取り上げることが可能になるので有用であろう。
ポリマー成分として８．９０部のＥｌｖａｘ  ２１０／３％  ｓｉｌｉｃａｎｔ  Ｒ、可塑剤として５．３４部の水素化された炭化水素樹脂Ｒｅｇｌａｒｅｚ１０９４および３．５６部のポリエチレンオキシドワックスの、３成分バインダーシステムを含有する、エネルギー物質の配合は、米国特許第６７４０１８０号の例ＸＩに記載されている。したがって、ポリマーバインダーの約２０％の量で可塑剤が使用されている。Ｅｌｖａｘ２１０は２８質量％の酢酸ビニルを含有し、Ｒｅｇｌａｒｅｚ１０９４は、その製品データシートによれば、２０％未満の酢酸ビニルを含有するＥＶＡコポリマーと相溶性および溶解性を有すると書かれている。したがって、このことは、例ＸＩの配合物中で使用されているＲｅｇｌａｒｅｚ１０９４は配合物中で使用されているＥｌｖａｘ２１０との相溶性でないことを示している。
【０００３】
本発明者らの係属中のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０７４４２３号で、本発明者らは、エネルギー物質配合物中に相溶性の粘着付与樹脂を使用することを記載している。現在本発明者らは、エネルギー物質の配合物中で使用されているポリマーバインダーと相溶性である粘着付与剤を使用するならば、配合物中の可塑剤の必要性を減少させ、または省くことができることを見出している。さらに本発明者らは、配合物中でそのような粘着付与剤を使用することにより、配合物に必要な結合剤の量を減少させ、または省くことが可能であることを見出した。米国特許第６７４０１８０号で使用されているＥｌｖａｘ２１０の密度は０．９５１ｇ／ｃｍ2であると言われているが、本発明が関係する相溶性の粘着付与剤の密度は１．０以上であり、粘着付与樹脂を使用してより低密度のポリマーバインダーの一部を置き換えることにより、より有力なエネルギー物質配合物の生産が可能になる。
それらのいくつかの利点のうちで、配合物中の可塑剤の量を減少させ、または省く能力がもっとも有益であると認められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、本発明は、活物質およびポリマーバインダーを含むエネルギー物質配合物中での、配合物中の可塑剤の使用を減少させるまたは省くための粘着付与樹脂の使用であって、粘着付与樹脂がポリマー材料と相溶性である、使用を提供する。
本発明は、さらに
ｉ）ポリマーバインダー、
ｉｉ）ポリマーバインダーと相溶性である粘着付与樹脂、および
ｉｉｉ）ポリマーバインダーの質量に基づいて０〜５０質量％の可塑剤
を含むエネルギー物質配合物のためのバインダーシステムを提供する。
本発明は、さらに
ｉ）ポリマーバインダー、
ｉｉ）ポリマーバインダーと相溶性である粘着付与樹脂、
ｉｉｉ）ポリマーバインダーの質量に基づいて０〜５０質量％の可塑剤、
ｉｖ）活物質、
ｖ）活物質の質量に基づいて０〜０．５質量％の結合剤
を含むエネルギー物質配合物のためのバインダーシステムを提供する。
【０００５】
さらに、本発明は
ｉ）６５％〜９８％の活物質、
ｉｉ）２％〜２０％のポリマーバインダー、
ｉｉｉ）ポリマーバインダーの質量に基づいて０〜５０質量％の可塑剤、
ｉｖ）ポリマーバインダーの質量に基づいて０．１％〜７０％の、ポリマーバインダーと相溶性である粘着付与樹脂、
ｖ）活性成分の質量に基づいて、０％〜０．５％の結合剤
を含むエネルギー物質配合物を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本願を通じて全パーセントは質量パーセントである。
本発明者らは、本発明の全態様で可塑剤の量がポリマーバインダーの質量に基づいて２０％未満、好ましくは０〜１８％であることを好ましいと考える。
粘着付与剤または粘着付与樹脂という用語にはいくつかの意味がある。たとえば、ポリイソブチレンは粘着付与物質とも呼ばれ、−８０℃未満、典型的には−１００℃〜−９０℃の間のＴｇを有する粘着物質であり、英国特許第２３６５４２０号で配合物の物質間の付着性を保証するために使用されている。ポリイソブチレンはポリエチレンと不相溶性である。
本発明では、粘着付与樹脂という用語は配合物中で使用しているポリマーバインダーと相溶性である物質について述べるために使用されている。米国特許第６７４０１８０号のＥｌｖａｘ２１０／Ｒｅｇｌａｒｅｚ１０９４混合物と異なり、粘着付与樹脂はポリマーバインダーとの相溶性を有するべきであり、すなわち−６０℃〜１５０℃以上の温度範囲全体にわたって、またはことによると２００℃までのより高温で、バインダー混合物中のポリマーバインダーと粘着付与樹脂とのブレンドの一体性が維持されるべきである。相溶性は加工温度範囲（典型的には１０℃〜１５０℃の間）内で相分離がない場合に十分であると判定される。一部の曇りは容認してもよいが、巨視的な相分離は見られるべきでない。本発明中で使用する粘着付与樹脂は、好ましくは−７０℃〜＋２００℃、好ましくは−５０℃〜＋１５０℃、もっとも好ましくは−２０℃〜＋１３０℃の範囲のＴｇを有する。
また、配合物は典型的にはポリマーバインダーマトリックスの架橋剤（硬化剤）も含有してよい。
【０００７】
本発明中で使用している粘着付与樹脂は大部分が、上記で記載したように−７０℃を超え、好ましくは−７０℃〜＋２００℃の範囲と比較的高い（しかし可変の）ガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、低分子量（たとえば４００〜２０００）の、アモルファスな物質である。英国特許第２３６５４２０号で使用されているポリイソブチレンと異なり、それらはポリマーと相溶性である場合にポリマーの添加剤として使用され、それらを添加するポリマーの鎖の絡み合いの程度を減少させ、それによって配合物のレオロジー（たとえば、実効的な剛性率の低下）および最終特性（粘着性タック、粘着強度および伸び率）に影響することが知られている。
本発明中で使用することができる粘着付与樹脂はよく知られており、トールオイルロジンエステル等の天然物質に由来してもよく、または石油製品の分解で得られる炭化水素流に由来する炭化水素樹脂等の合成樹脂であってもよい。これらの合成樹脂は脂肪族、芳香族または脂肪族／芳香族であってもよく、合成樹脂の場合、典型的には精製／化学プラントの蒸気熱分解装置からのＣ５流、Ｃ９流またはそれらの混合物に由来する。純粋なモノマーも、これらの樹脂、たとえば様々なテルペン、スチレン、アルファ−メチルスチレン、インデン等の中で使用することができる。
【０００８】
本発明において使用するための適切な樹脂の例には、ロジンエステルに変換することができるロジンに由来するロジンエステルがある。樹脂製造にはゴムロジン、木材ロジンおよびトールオイルロジンの３種のロジンが使用されており、それらは全てマツの木から生成される。
トールオイルロジンは、粗トールオイルの蒸留により得られ、製紙で使用されるクラフト硫酸塩パルプ化法の副産物である。粗トールオイルは、典型的には７０〜９０％の、脂肪酸およびトールオイルロジンから本質的になる酸性物質を含有する。トールオイルロジン（ＴＯＲ）は結晶化傾向を有し、通常２００〜６００ｐｐｍの硫黄を含有する。ＴＯＲを高度に蒸留すると、本発明で有用であることが明らかになっているエステルを生産することができる。
ロジン樹脂は、典型的には以下の様々な分子のブレンドである。
【０００９】
本発明者らは、好ましくはポリマーバインダーの質量に基づいて５〜６０質量％、より好ましくは１０〜５５質量％の粘着付与剤を使用する。
アビエチン型
【化１】
2020516577.tif 000002
ロジン分子は不飽和が原因で安定性に乏しい場合があり、不均化、水素化等の様々な方法により安定性を改善することができる。
不均化により二重結合の転位が起こると、以下に示すように安定性が改善する。
【化２】
2020516577.tif 000003
【００１０】
安定性を改善する別の方法は、以下のようにロジン分子に水素添加することである。
【化３】
2020516577.tif 000004
カルボン酸は様々なアルコールを使用してエステルに変換することができる。アルコール基の数およびアルコールの分子量により、後のエステルの軟化点が決定される。グリセリンおよびペンタエリトリトールは、もっとも一般に使用されるアルコールである。メタノールおよびトリエチレングリコールは、軟化点がより低いエステルを生産するために使用される。
【００１１】
エステル化反応は平衡反応であり、完了直前まで進む。しかし、必ず一部の未反応酸性基およびヒドロキシル基が残る。純粋なロジン酸の典型的な酸価は約１７０である。グリセリンエステルの酸価は、典型的には２０未満である。選択されるアルコールの種類がロジンエステルの分子量およびその軟化点の手掛かりになる。多価アルコール化合物は、部分的にエステル化していてもよく、たとえばモノ、ジ、トリ、テトラ等のエステルの混合物であってもよい。グリセリンエステルの典型的な軟化点は８５℃であり、ペンタエリトリトールエステルのそれは１０５℃である。軟化点の違いはそれらの相溶性に影響するので、軟化点はエネルギー物質中のポリマーバインダーの性質により選択される。
ロジン樹脂はほとんど全てのポリマーと広範囲の相溶性を有しており、本発明に特に有用であることが明らかになっている。
テルペン樹脂は典型的には３種の天然供給流をベースとしており、ルイス酸触媒を使用したカチオン重合反応により形成される。
【００１２】
アルファ−ピネン、ベータ−ピネン等のテレペンは、主として水蒸気蒸留したウッドテレピン油の単離に通じる切り株抽出および硫酸テレピン油の単離に通じるクラフト硫酸塩パルプ化法の２つの方法から得られる。各テルペン化合物はこれらの２つの流れから蒸留により単離される。
ｄ−リモネンは柑橘類源から得られ、類似した化合物であるジペンテンは、石油源から蒸留により得られる。
【化４】
2020516577.tif 000005
【００１３】
これらのテルペン原料をベースとする他の樹脂には、
・スチレン化テルペン−    混合脂肪族／芳香族樹脂、
・テルペンフェノール  −  優れた付着性および極性ポリマーとの広い相溶性を有する極性樹脂、
・水素化テルペン  −  水素化による色彩の改善
がある。
これらの樹脂も本発明に有用である。
これらの物質の混合物は最終生成物である粘着付与樹脂の合成反応中で使用される場合があり、たとえばテルペンは炭化水素樹脂に添加することができる。
炭化水素樹脂も使用され、
Ｃ５  脂肪族樹脂
Ｃ５／Ｃ９  脂肪族／芳香族樹脂
Ｃ９  芳香族樹脂
ＤＣＰＤ  脂環式樹脂（ジシクロペンタジエン前駆物質）
ＤＣＰＤ／Ｃ９  脂環式／芳香族樹脂
の５種の主な炭化水素樹脂がある。
【００１４】
Ｃ５およびＣ９炭化水素樹脂を生産する原料は、通常ナフサクラッカーまたはスチームクラッカーからの留分である。炭化水素樹脂を生産する供給流は３つのグループ、すなわちＣ５（たとえばピペリレン、イソプレン等）流、Ｃ５ＤＣＰＤ（ジ−シクロペンタジエン）流およびＣ９（たとえばインデン、スチレン等）流に分類することができる。
Ｃ５流は以下に示した様々なモノマーの１種または複数を含有する。
【化５】
2020516577.tif 000006
【００１５】
液体Ｃ５原料はルイス酸触媒（たとえばＡｌＣｌ３またはＢＦ３）を使用し、所望の軟化点および分子量を得るために温度および圧力を厳選して、重合させて固体樹脂を生成することができる。
要するに、Ｃ５樹脂は脂肪族物質である。それらは広範囲の軟化点および分子量で利用可能である。
【００１６】
Ｃ９芳香族炭化水素樹脂
Ｃ９樹脂油は、以下に示すように様々なモノマーを含有する。
【化６】
2020516577.tif 000007
【００１７】
Ｃ９樹脂は、芳香族分子である。それらも多種多様な軟化点および分子量で利用可能である。
Ｃ５およびＣ９樹脂は、２つの供給流を一定の比で混ぜ合わせることにより改変することができる。この比により、配合者にとって本質的な、樹脂の脂肪族／芳香族のバランスが決定される。
脂肪族Ｃ５フィードをテルペン原料で置き換え、スチレンで改変して、優れた色彩および安定性を有する「スチレン化テルペン」を形成することができる。
Ｃ５およびＣ５／Ｃ９樹脂は、部分的にまたは完全に水素化していてもよい。
ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）原料は、以下に示すような様々な構造を含有するが、主としてジシクロペンタジエンからなる。また、この原料は、イソプレン、ブタジエン等のジエンとメチルシクロペンタジエンとのコダイマーも含有する。高温（１７０〜１９０℃）では、ジシクロペンタジエンは分解してシクロペンタジエンになる。
【００１８】
【化７】
2020516577.tif 000008
熱重合では、以下に示すように、ノルボルネンオレフィンへのシクロペンタジエンのディールス・アルダー添加、およびそれに続く追加のシクロペンタジエンによるこの種の持続的な添加が、成長する鎖を伝播すると考えられる。
ＤＣＰＤのノルボルネン環へのＣＰＤの環化付加
【化８】
2020516577.tif 000009
成長する鎖へのＣＰＤの環化付加
【化９】
2020516577.tif 000010
【００１９】
これらの構造のさらなる自己触媒フリーラジカル結合により、分子量が大きくなってもよい。この物質に芳香族、たとえばＣ９流を添加することができる。
ジシクロペンタジエンを熱または触媒重合させて特徴的な臭いを有する比較的黒く不安定な樹脂を形成する。それらは、続いて水素化して安定性に優れ低臭気の、無色透明な樹脂を形成するための基本樹脂としてより一般に使用される。上記の炭化水素樹脂は、水素化して別の種類の炭化水素樹脂を生産することができる。水素化は、弱い二重結合を除去することにより、樹脂の色彩および安定性を改善するために主として使用される。
部分的および選択的水素化は、広い相溶性および良好な安定性を有する樹脂を生産するために使用される方法である。
水素化に使用されるもっとも一般的な基本樹脂は、
・Ｃ９およびＣ９／Ｃ５樹脂
・ＤＣＰＤおよび改変ＤＣＰＤ樹脂
である。
【００２０】
Ｃ９樹脂は二重結合を含有し、比較的不安定で、全体としては芳香族性の、主に芳香環構造を有する。水素化は、これらの樹脂を安定化するために有用な方法である。樹脂は、溶液中できわめて限定的な操作パラメータ、たとえば、温度、圧力、水素濃度および触媒レベルで水素化することができる。これらの操作パラメータのうちどの１つを変化させても、最終生成物である樹脂の水素化の程度を変化させることになる。水素化時、芳香環構造は徐々にその芳香族的性質を失い、シクロ脂肪族となる。
水素化プロセスが完了まで進むことが可能である場合、結果として、完全な脂肪族的性格を有する完全に水素化された炭化水素樹脂が生じる。また、この方法を、樹脂が部分的に水素化し、依然としていくらかの芳香環を有するように調節することもできる。様々な程度で水素化する能力により、様々な脂肪族／芳香族バランスが得られるようになり、これらの樹脂が独自の特性を有するようになる。また、樹脂はエネルギー物質、特に炭化水素樹脂の燃焼速度も制御することができる。
【００２１】
これらの粘着付与樹脂のうちのいずれも、本発明中で使用してよい。樹脂の選択は、エネルギー物質の性質および配合物中で使用されているポリマーバインダーの性質に依存する。バインダーポリマーに極性がある場合は、極性基を含有する樹脂が好ましい。
エネルギー充填剤、およびエネルギー物質の各成分の相対的比率は、この物質を使用する用途の種類に依存する。
本発明は、たとえばバインダーが０．５〜３０の間の質量％を形成し、エネルギー充填剤が９９．５〜７０の間の質量％を形成するプラスチック結合爆薬中で使用されうる。本発明者らは、エネルギー物質中のポリマーバインダーマトリックスと粘着付与樹脂との比が９９：１〜１０：９０、好ましくは９５：５〜２０：８０、より好ましくは９０：１０〜４０：６０であることを好ましいと考える。
適切なエネルギーバインダー物質の例には、ニトロセルロース、硝酸ポリビニル、ニトロエチレン、ニトロアリルアセタート、ニトロエチルアクリラート、ニトロエチルメタクリラート、トリニトロエチルアクリラート、ジニトロプロピルアクリラート、Ｃ−ニトロポリスチレンおよびその誘導体、アルファティク（allphatic）Ｃ−およびＮ−ニトロ基を有するポリウレタン、ジニトロカルボン酸およびジニトロトロジオール（dinitrotrodiols）およびニトロ化ポリブタジエンから製造されるポリエステルがある。
【００２２】
エキステンダーは、製品の加工性および柔軟性を改善するために、バインダー配合物の一部として使用してもよい。たとえば、バインダー中で重等級流動パラフィン（バインダー配合物の３質量％以下）を用いてもよい。
ポリマーバインダーマトリックスと粘着付与樹脂との混合物は、配合物中の他の成分の合計に対して１：９９〜９０：１０の比で使用する。好ましくは５：９５〜４０：６０、より好ましくは１０：９０〜３０：７０である。
本発明に適用する活性成分の例（エネルギー充填剤としても知られる）には、有機二次爆薬が含まれる。ＲＤＸ（１，３，５−シクロトリメチレン−２，４，６，−トリニトラミン）、ＨＭＸ（１，３，５，７−シクロテトラメチレン−２，４，６，８−テトラル、イトラミン（tetrar,itramine））、ＴＡＴＮＤ（テトラニトロ−テトラアミノデカリン）、およびそれらの混合物等の脂環式ナイトレン（nitrenes）である。また、以下の活性成分、すなわちニトログアニジン、テトリル等の芳香族ニトラミン、エチレンジニトロアミン、ニトログリセリン等の硝酸エステル、ブタントリオールトリニトラートおよびＰＥＴＮ（ペンタエリトリトールテトラニトラート）も主または副エネルギー成分としてプラスチック結合爆薬中に使用されうる。トリニトロトルエン（ＴＮＴ）、トリアミノベンゼン（ＴＡＴＢ）、トリアミノトリニトロベンゼン（ＴＡＴＮＢ）、ヘキサニトロスチルベン等の他の芳香族ニトロ化合物も使用されうる。
【００２３】
別法として、硝酸アンモニウム等の無機充填剤、アルカリ土類金属塩等の活性成分は、適切な爆薬物質を提供する。エネルギー物質の酸化の発熱反応に燃料を供給するために粉末アルミニウム、マグネシウムまたはジルコニウム等の金属燃料を使用してもよい。金属燃料はエネルギー充填剤の５０質量％までを占めてもよい。
別法として、エネルギー物質は発射薬を含んでもよい。そのような物質中で、活性成分の含有率は、一般にバインダー／充填剤混合物の７０〜９０質量％の範囲内であり、たとえばニトログリセリン、ＲＤＸおよびＨＭＸまたはそれらの組合せから選択してもよく、上に挙げたような他の高度活性成分と組み合わせてもよい。そのような物質のバインダーは、上に指定したブレンドの他に、たとえばバインダーの５〜９５％、たとえば３０〜７０質量％を形成する、セルロース系材料、たとえばニトロセルロースを含んでもよい。
【００２４】
別法として、エネルギー物質はたとえば、活性成分として、駆動部のパワーカートリッジとして、すなわちベース燃焼、弾底抗力を減少させ、発射物の範囲を拡大するため、また、発射体および発射物誘導システムのガス噴射を制御するため等の理由でガス発生物質を含んでもよい。そのような物質は本来推進剤に類似しているが、一般により低い含有率、たとえば４５％〜６５質量％の活性成分を含有し、表面燃焼速度抑制剤、たとえばエチルセルロースと組み合わせてもよい。
本発明を具体的に示す適切なロケット推進剤の一例として、推進剤組成物は燃料としてのアルミニウム（その活性成分との混合物の５〜５０質量％）とともに、活性成分として過塩素酸アンモニウム（２０〜９０質量％）、粘着付与樹脂とともに、組成物のたとえば２〜３０質量％、典型的には２〜２０質量％を形成するバインダーを含んでもよい。
また、エネルギー物質は、ポリマー結合火工材料、たとえばアンモニウム、バリウムまたはストロンチウムの無機硝酸塩または過塩素酸塩（エネルギー充填剤の２０〜８０質量％を形成する）、マグネシウムまたはジルコニウム等の金属燃料（充填剤の５〜６０質量％を形成する）、組成物全体の５〜３０質量％を占めるバインダーも含んでよい。
ポリマー結合エネルギー物質を使用することにより、このポリマーがポリマーに可塑化効果を有する場合があるので、非粘着可塑剤の使用を回避することができるが、本発明の組成物中に低濃度で非粘着可塑剤を含んでもよい。さらに、粘着付与樹脂の使用により、配合物中での可塑剤の必要性を回避することができる。
【００２５】
可塑剤を使用する場合、フタル、アジピンおよびセバシン酸のジアルキルエステルである一般的な可塑剤を任意選択の可塑剤として使用することができ、たとえば可塑剤はフタル酸ジブチル、フタル酸ジイソブチル、ジメチルグリコールフタラート、アジピン酸ジオクチルまたはセバシン酸ジオクチルを含んでもよい。本発明者らは、バインダーと相溶性である粘着付与剤の使用により、使用されるこれらの可塑剤の量をバインダーの２０質量％未満に減少させることを可能にすることができることを見出した。
また、別法として、ＢＤＮＰＡＩＦ（ビス−２−ジニトロプロピルアセタール／ホルマール）（bis-2-dinitropropyl acetal/formal）、ビス−（２−フルオロ−２，２−ジニトロエチル）ホルマール、ジエチレングリコールジニトラート、グリセリントリニトラート、グリコールトリニトラート、トリエチレングリセリンジニトラート、トリメチロールエタントリニトラートブタントリオールトリニトラート、または１，２，４−ブタントリオールトリニトラート等のエネルギー可塑剤を、本発明の物質中のバインダーの１０質量％未満の濃度で用いてもよい。
【００２６】
適切な追加の不活性または非エネルギーバインダー物質の例は、エステル等のセルロース系材料、たとえば酢酸セルロース、酢酸セルロースブチラート、ならびに合成ポリマー、たとえば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリビニルアセタート、ならびにそれらのブレンドおよび／またはコポリマーである。
本発明の配合物に、様々な他の副添加剤を添加してもよい。使用してもよい物質の例には界面活性剤および消泡剤が含まれる。好ましくは、添加剤含有率は全エネルギー物質組成物の１０質量％以下を占め、望ましくは５質量％未満である。
たとえば、推進剤およびガス発生剤組成物中、添加剤はたとえば１種もしくは複数の安定剤、たとえばカルバマイトもしくはＰＮＴＹＩＡ（パラ−ニトロメチルアニリン）、および／または１種もしくは複数の燃焼速度調節剤、たとえばカーボンブラックもしくは鉛塩、および／または１種もしくは複数のフラッシュ抑制剤、たとえば１種もしくは複数のナトリウムもしくはカリウム塩、たとえばナトリウムもしくはカリウム硫酸塩もしくは重炭酸を含んでもよい。特に弾道のための他の調整剤には、鉄酸化物、カタセンまたはブタジエンが含まれる。
【００２７】
本物質中にエネルギー物質の組成物全体の１質量％までの範囲の抗酸化剤を有効に含むことができる。２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ブチル）フェノール等のフェノール抗酸化剤がきわめて適切であることが明らかになっている。
粘着付与樹脂を使用することにより、結合剤の必要性を減少させ、または省くことができるが、バインダーと活性エネルギー成分、特に酸化剤との間の付着性を改善するために、たとえば全組成物質量の２質量％以下の濃度の、それ自体既知の結合剤を用いてもよい。
好ましくは、本発明のエネルギー物質がプラスチック結合爆薬である場合、それは以下の成分（質量パーセント部）、すなわちＲＤＸを８０〜９９．５％、好ましくは約８８％、バインダーを２０〜０．５％、好ましくは約１２％、０〜１％の抗酸化剤を含有し、いずれの場合も全パーセント（さらなる任意選択の添加剤を除外して）を合わせると１００になる。
本発明の配合物は、一般にそれ自体既知の方法により、製品に加工することができる。たとえば、プラスチック結合爆薬を製造するためには、粘着付与樹脂を含むバインダー成分をブレンダー内で８０℃〜１４０℃の温度で混ぜ合わせ、次に無溶剤法またはラッカー溶剤法により活性成分に添加してもよい。場合により、全配合物を一緒に、または使用する混合方法に依存して異なる順序でブレンドすることが可能である場合があるが、ポリマーバインダーと粘着付与樹脂との相溶性／混和性が重要なので、ポリマーバインダーと粘着付与樹脂とのプレブレンドを作製するのが好ましい方法である。ポリマーと粘着付与樹脂との混合物は、理想的には完全に相溶性／混和性であり、透明な混合物／溶液を生産するはずである。しかし、混合物に観察可能な巨視的な相分離がなく、全容積を通じて均一であるならば、いくらかの不相溶性／不混和性は許容される。配合物がポリマーバインダーの架橋剤も含有する場合、ポリマーを粘着付与樹脂とブレンドした後、好ましくは全ての他の成分を混ぜ合わせた後でその架橋剤を添加することが重要である。全物質は同時に混合してもよいが、これは好ましくない。プレブレンドは１箇所で調製し、活物質の導入のために別の箇所に供給してもよく、ここでポリマーの架橋剤も導入してもよい。
【００２８】
ラッカー溶剤法では、バインダー粘着付与樹脂混合物は、やや高温、たとえば４０℃〜８０℃で有機溶剤に溶解することができ、次いで活性成分は約２０℃に冷却してスラリーを得た後、ラッカー溶剤中で撹拌される。次に、真空下で高温、たとえば５０℃〜９０℃、好ましくは７５℃〜９０℃でスラリーを混合する。無溶剤法では、たとえば、プラスチック結合ニトラミンを生産するためには必要量の事前に乾燥させた活性成分を水または水溶液で湿らせ、高温、たとえば８０℃〜１００℃に加熱する。次に、バインダー粘着付与樹脂混合物を活性成分に添加し、この成分をその温度で混ぜ合わせる。組成物中に残っている水は、全て真空下で除去される。
上記の方法または他の既知の方法で生産される物質は、物質組成物およびその所期の目的に依存して、既知の方法で製品に成形されうる。たとえば、物質はたとえばブロック、シート爆薬またはシェルの充填、弾頭等に使用するために、所望の形に圧縮され、成形され、または鋳造されうる。別法として、物質は既知の方法で同方向回転二軸押出機で押出成形し、次いで冷却してもよい。後者の技術は特に発射薬物質、たとえば既知の断面形の、棒状または管状推進剤の製造に適している。
【００２９】
要約すれば、本発明のエネルギー物質は、その特定の組成および特性に依存して、以下の周知の用途、すなわち（ｉ）一般的解体、（ｉｉ）爆発溶接、（ｉｉｉ）反応装甲、（ｉｖ）導爆線、（ｖ）線型切断爆破線、（ｖｉ）シェル充填、（ｉｉ）坑内充填、（ｖｉｉｉ）手榴弾充填、（ｉ）成形炸薬弾頭充填、（ｘ）ロケット推進剤およびガス発生剤推進剤のうちのいずれか１つまたは複数に使用されうる。
エネルギー物質は、取り扱い、貯蔵し、輸送することができる、安定なシステムである必要がある。それが安定である条件は、エネルギー物質ごとに、またエネルギー物質の使用法により異なる。しかし、一般にエネルギー物質は−５０℃〜７１℃の範囲内またはそれを超える温度で調製し、取り扱い、貯蔵し、輸送する必要がある。応力／ひずみ試験により示されているように、本発明者らは、配合物中に粘着付与樹脂が含まれていると、配合物の強度が増加することを見出した。また、粘着付与剤の存在も弾性を増加させる。したがって、配合物はより堅牢になる。
【００３０】
本発明以前に、エネルギー物質は、英国特許第２３６５２４０号のポリエチレンとポリイソブチレンとのブレンド、またはhttps://application.wiley-vch.de/books/sample/3527331557_c01.pdfに記載されている他のバインダー等の、ポリマーバインダー中に分散した１種または複数の活物質を含んでいた。
本発明者らは、これらの配合物中に粘着付与樹脂が含まれていると、ポリマーバインダー中の活物質の付着性および分散性が改善することを見出した。この結果、ポリマーバインダーは配合物中の他の物質、特に酸化剤、およびケーシングまたはライナに対し、より良好な付着性を得る。また、この結果、ポリマーバインダー中に活物質がより均一に分散するようになる。この活性成分の分散性の改善により、配合物の混合に必要なエネルギーが減少し、この物質の安定性が増加し（より良好な機械的特性、たとえば強度、伸び率等により、輸送および操作の際の損傷および剥離が予防される）、配合物の密度上昇に役立つ。
【国際調査報告】
2020516577.tif 000011
2020516577.tif 000012
2020516577.tif 000013