Ignition device and a method of manufacturing the same propellant

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の前提部分に記載の発射薬の点火装置に関するものである。
本発明はさらにこの種の点火装置を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＥ４２２３７３５Ａ１からは、特に大口径の弾薬のモジュールとして構成された発射薬用の低圧点火装置が知られており、この装置においては、短い点火時間を得るために個々の発射薬モジュールはそれぞれ軸方向の点火通路を包囲する燃焼可能な材料からなる孔のあいた支持管を有する。 その場合に発射薬粉末の側に点火伝達装薬が設けられている。 この点火伝達装薬は大体において発射薬ペレットからなり、このペレットはニトロセルロース内で化合された黒色火薬からなる約１／１０ｍｍの非常に薄い点火混合物でコーティングされている。 好ましくは点火混合物でコーティングされたペレットは燃焼可能な低圧管、例えば熱収縮管内に配置される。
【０００３】
上述の文献からさらに明らかなように、支持管の内側と外側も本来の点火伝達装薬に加えて上述の点火混合物からなる薄い層でコーティングすることができる。
この点火装置における欠点は特に、点火混合物でコーティングされたペレットの製造が比較的繁雑であることと、コーティングされたペレットを支持管の回りに均一に配置するのに時間がかかることであって、これらは通常付加的な作業工程を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、多数部分からなる装薬構造に点火するのに適しており、発射薬に点火するための短い反応時間を有し、かつ簡単、安価に製造することのできる点火装置を提供することである。 さらにこの種の点火装置を製造する方法を開示しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、 発射薬の点火装置であって、
（ａ）外表面と内表面とを有する燃焼可能な支持管（５）、
（ｂ）支持管（５）に形成された多数の開口部（６）、
（ｃ）支持管（５）を軸方向に貫通する点火通路（４）、および
（ｄ）点火伝達装薬を構成する発火性硬質発泡層（７）
を備えた点火装置において、
上記発火性硬質発泡層（７）は厚さが１〜３ｍｍであって上記支持管（５）の上記外表面を覆って配置されており、孔の大きな海綿構造の中間層（１０）が緻密な内周層（８）と緻密な外周層（９）とに挟まれた構造である
ことを特徴とする発射薬の点火装置によって達成される。
【０００６】
また上記の課題は、 多数の開口部（６）を持ち燃焼可能な支持管（５）が貫通点火通路（４）を同軸に包囲して成る、発射薬の点火装置を製造する方法において、
（ａ）ニトロセルロースをニトロセルロース溶剤に溶かして溶液を作成する工程、
（ｂ）セルロース繊維および合成繊維から成る群から選択した、上記溶剤に対して不溶性の繊維を、上記溶液中に添加して均一に分散させる工程、
（ｃ）黒色火薬を上記溶液中に添加して分散させる工程、
（ｄ）上記工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により得られた材料を管状部材に塗布する工程、ただし該管状部材は多数の開口部を持つ支持管またはこの支持管とは別体のスリーブである、および
（ｅ）上記材料を所定温度および所定圧力で乾燥させて上記溶剤を蒸発させることにより、上記管状部材の表面に、孔の大きな多孔質層の両表面上に緻密な表面層が密着している構造の硬質発泡層を形成する工程
を含むことを特徴とする発射薬の点火装置の製造方法によっても達成される。
【０００７】
本発明の装置において、下記の態様が望ましい。 すなわち、(1)発火技術的な硬泡層（＝発火性硬質発泡層）がニトロセルロース（ＮＣ）と黒色火薬からなる混合物であって、その中にセルロースおよび／またはプラスチック繊維混合物が含まれている。 (2)硬泡層（＝硬質発泡層）内のセルロースおよび／またはプラスチック繊維の割合が０．５から５重量％、好ましくは３重量％である。 (3)黒色火薬が、平均で０．２から１．５ｍｍの粒度を有する。 (4)発火技術的な硬泡層が粒度＜０．１ｍｍのマグネシウムまたはアルミニウム粉末を２から１２重量％、好ましくは３から５重量％含む。 (5) 開口部を有する支持管を貫通する点火通路の表面が発火技術的なラッカー（＝発火性ラッカー）でコーティングされている。
【０００８】
本発明の方法において、下記の態様が望ましい。 すなわち、(1)溶剤としてアセトン、アセトニトリル、エステルまたはケトンあるいはこれらを互いに混合したものが使用される。 (2)ニトロセルロースとして窒素含有量≧１１．５％を有するラッカーウール(Lackwolle) および／または綿火薬が使用される。 (3)セルロースとしてクラフトパルプまたはコットンリンターが使用される。 (4)０．２から１．５ｍｍの粒度を有する黒色火薬が使用される。 (5)７５％のＫＮＯ ₃を含有する通常の黒色火薬の他に７７％または８０％のＫＮＯ ₃を含有する黒色火薬も使用される。 (6) 溶液に、０．１ｍｍより小さい粒度を有するマグネシウムまたはアルミニウム粉末がさらに２から１２％、好ましくは３から５％混和される。 (7) 溶液に１から６％、好ましくは１から３％の軟化剤が混和される。 (8)軟化剤としてセントラリート（Centralit)、ジブチルフタル酸塩または他のフタル酸塩が使用される。 (9) 溶液に揺変性を付与して粘性を５０００Ｐａ＊ｓ以上とする。 (10) 溶液をローラーによって、あるいはワイドスリットノズルを用いて、支持管または該支持管とは別体のスリーブに塗布する 。
【０００９】
【発明の実施の形態】
大体において本発明の基礎となる考えは、点火伝達装薬として点火混合物でコーティングされたペレットを使用するのではなく、内部に著しく孔の大きい構造（海綿構造）を有する１．０から３ｍｍ厚さの発火技術的複合硬泡層を使用することである。 それに対して発射薬粉末と支持管の側の比較的薄い表面層は好ましくは、湿度と水分に対して必要な硬泡層の保護を保証するために、内蔵層として密封閉鎖されていなければならない。
【００１０】
この種の本発明による硬泡層は、温度が低い場合でもなお発射薬粉末の確実、迅速かつ再現可能な点火を保証する。 さらに硬泡の点火伝達は驚くべきことにその構造（例えば多孔度、外皮特性、局部的密度変動など）に比較的無関係である。 このことは、硬泡とその構造を形成するためのパラメータに温度、圧力及び乾燥時間などに関して高精度の要請を課す必要がないことを意味している。
【００１１】
発火技術的な硬泡がセルロースおよび／またはプラスチック繊維の添加物を有する場合に、本発明による点火装置が特に効果的であることが明らかにされた。
まずこの添加物によって硬泡の強度とそれに伴って機械的安定性が著しく増大される。 そしてさらにこの種の繊維を使用することによって粒子の大きい黒色火薬でも加工することが可能となる。 例えば支持管ないしは発射薬ペレット上にフィルムを均一に塗布するためにＤＥ４２２３７３５Ａ１に記載された点火混合物を使用した場合には、黒色火薬は最大で０．１ｍｍの粒度を持つことができるだけであるが、本発明による層の場合には黒色火薬の粒度は１．５ｍｍまでとなる。
それにもかかわらず粒子の黒色火薬を使用することによって、黒色火薬の高い内的固化を有しかつそれぞれの支持管にしっかりと付着する硬泡層が得られる。
【００１２】
粒子の大きい黒色火薬を使用することの大きな利点は、泡層内にゆるく分配されている比較的大きい黒色火薬粒子の大きな粒子表面が点火の瞬間並びに発射薬粉末への火炎伝達の瞬間に、周囲の圧力を増大させずに最大の活性値をもたらすことにある。
実験的に、泡のセルロースまたはプラスチック繊維割合は約０．２から５重量パーセントにすべきことが明らかにされている。 好ましくは繊維割合は約１から３重量パーセントである。
【００１３】
本発明による方法は、まずニトロセルロース（ＮＣ）がＮＣ溶剤内に溶解されることを特徴としている。 次にＮＣ溶剤内で不溶のセルロースおよび／またはプラスチック繊維混合物が溶液に装入されて、その中で均質に分配される。 その後黒色火薬と場合によっては他の添加物、例えば軟化剤が添加されて、溶液内で均質に分配された後に、このように合成された点火材料が直接支持管上に、あるいは別体の形状部材上に塗布されて、好ましくは３０から６０℃の温度と軽い負圧で乾燥されるので、溶剤は蒸発されて、それによって内部には孔の大きい多孔性の所望の構造、そして表面にはつながった表面フィルムが得られる。
【００１４】
本発明による方法は特に、硬泡を形成するために別体の発射薬を使用する必要がないという利点を有する。 というのは溶剤がこの役割を担うからである。
ニトロセルロースとして、特に１１．５から１２．５％窒素の窒素含有量を有するラッカーウール（Ｌａｃｋｗｏｌｌｅ）が優れていることが明らかにされている。 溶剤の選択を高窒化ニトロセルロースに適合させる場合には、綿火薬（窒素含有量＞１３％）も使用することができる。 発射薬の役割も担うＮＣ溶剤として、特にアセトン、アセトニトリル及び種々のエステルまたはケトンと適当な混合物が適していることが明らかにされている。 セルロース−繊維混合物として、コットンリンターまたはクラフトパルプを使用して良い結果が得られた。
【００１５】
黒色火薬を使用する場合には、好ましくは軟粒タイプの、特にまた異なる組成の基本形を有する、従って７５％だけでなく、７７％または８０％の窒化カリウムを有するものを使用することができる。
点火反応の促進と火炎温度の上昇は、点火物質にさらに２から１２重量パーセント、好ましくは３から５重量パーセントのマグネシウムまたはアルミニウム粉末が添加される場合に達成される。
【００１６】
軟化剤としてはジブチルフタル酸塩及び他のフタル酸塩並びにセントラリート（Ｃｅｎｔｒａｌｉｔ）が好ましいことが明らかにされ、これらはそうしない場合には比較的硬い泡の構造をより弾性的かつより撓みやすいように形成する。
セルロース繊維混合物を添加して大きな粒子の黒色火薬を加工することは、流動状態において、例えば射出プロセスにおいて問題をもたらす。 というのは大きな粒子は急速に沈澱して、噴射ノズルを詰まらせ、中心管上に不均一な分布をもたらすからである。 従って、加工を高粘性の点火物質に合わせることが効果的であることが明らかにされた。 その場合にこの種の物質は例えば圧延塗布方法によって支持体上へ塗布することができる。
【００１７】
【実施例】
本発明の他の詳細と利点は、以下で図面を用いて説明する実施例から明らかである。
図１は、本発明による発射薬モジュールの縦断面図であり、図２は、図１に図示されたモジュールのII−IIで記載された切断線に沿って拡大された、縮尺を無視して示す部分横断面図である。
【００１８】
図１において符号１は大口径の火砲に使用可能な発射薬モジュールを示し（例えばＥＰ０３０６６１６Ｂ１も参照）、この発射薬モジュールは大体においてそれ自体公知の発射薬粉末３を収容する容器２から形成される。 中央で点火するために、側方を燃焼可能な材料からなる支持管５によって画成された自由な点火通路４が設けられている。 支持管５には多数の開口部６が形成されている。
【００１９】
本発明によれば、支持管５の発射薬粉末側に点火伝達装薬としてほぼ３層の構造（図２）を有する発火技術的な複合硬泡層７が設けられている。 発射薬粉末側の表面層８と支持管５側の表面層９はそれぞれ密閉されており（例えば密度は＞１ｇ／立方センチメートルとする）、硬泡内に場合によっては進入する水分に対する保護を提供する。 表面層８と９間にある内側の層１０は比較的多孔性で孔の大きい泡構造を有する（例えば泡密度は０．４から０．９ｇ／立方センチメートルとなる）。
【００２０】
支持管５の点火通路４側の表面は薄い発火技術的なラッカー層（点火層１１）で覆われている。
次に本発明による点火装置の機能方法を詳細に説明する。
図示しない点火器の点火後に熱い点火ガスが点火通路４内に達して、そこで発火技術的なラッカー層１１と、開口部６を介して表面層８にも点火し、その後孔の大きい内側層１１の点火しやすい黒色火薬体に点火する。 泡構造内にゆるく分配されているこの粒子の大きな粒子表面によって、発射薬粉末に火炎が伝達される瞬間に周囲の圧力が増大されずに火炎伝播の最大の活性値が得られる。 それによって広い前面で衝撃的に発射薬粉末が点火される。 というのは燃焼する硬泡部分がすべての側で燃焼しながら発射薬粉末内に放出されるからである。
【００２１】
発火技術的な硬泡を形成するために、ニトロセルロース（ＮＣ）（例えば１１．５％から１２．５％の窒素含有率を有するラッカーウールあるいは１３％を越える窒素含有量を有する綿火薬）が溶剤（例えばアセトニトリル）内で溶解される。 その後クラフトパルプ繊維混合物が溶剤内に装入されて、均質に分配される。 次に好ましくは０．２から１．５ｍｍの粒度範囲の黒色火薬と場合によっては軟化剤成分が混和される。 さらに火炎温度を上昇させ、点火反応を促進するために２から１２％（好ましくは３から５％）のマグネシウムおよび／またはアルミニウム粉末が溶液に混和されて、分配される。 この種の混合物の粘性は比較的高い値を有するので（≧５０００Ｐａ＊ｓ）、ぶよぶよした点火物質が出来上がる。
【００２２】
この点火物質を支持管５上に塗布する前に、まず発火技術的なラッカー層１１が例えば射出方法で塗布され、その後乾燥される。 次に約１から３ｍｍ厚さの点火物質の層が例えばワイドスリットノズルを通して支持管５の外側表面上に配量ポンプを用いて押圧される。 セルロース繊維混合物を添加することによってもたらされる揺変形成によって点火物質は支持管上に止まって付着する。 支持管は、３０から６０℃の温度と約７００ｍｂａｒの負圧が存在する乾燥通路内へ挿入される。 それによって表面の溶剤が蒸発によって逃げる。 点火物質は溶剤を失って、図２において符号９で示す表面層に相当するつながり合った表面フィルムが形成される。 形成される表面層９の下の内部では点火物質が溶剤の蒸発によって発泡し、それぞれ点火物質の選択された層厚に従って０．５から２ｍｍの厚みの自己硬化する泡構造を形成する。 蒸気は外皮の孔を通して逃げる。 蒸気は冷却トラップ内で冷却されて、溶剤が回収される。
【００２３】
支持管５側でも、支持管に付着し、かつ図２において符号８で示す表面層に相当する点火物質の閉鎖されたフィルムが形成される。 そこで毛細管効果によって溶剤が多孔性の支持管内に引き込まれる。
硬泡層を直接支持管５上に塗布する代わりに、支持管の外側寸法を有する金属またはプラスチックの支持体を用いてそれに対応する形状部材を形成することもできる。 そのために支持体はふるい孔を備えた表面を有し、内部は空である。 その後、軽い真空が印加されると、支持体の内部に蒸気が吸引される。 温度と形成される真空を介して硬泡層の厚みとその多孔性を制御することができる。 乾燥プロセス後に軽い負圧によって、支持管の寸法と輪郭を有する硬泡層が支持体から引き出されて、前処理された支持管上にかぶせられる。
【００２４】
この場合には支持管の前処理は、両側に例えば射出プロセスによってラッカーを設けられることによって行われる。 その場合にこのラッカーはまず孔のある支持管５の内側コーティングを供給する。 さらに支持管の外側コーティングのラッカーが支持管とその上にかぶせられた硬泡層形状部材との間の接着結合を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による発射薬モジュールの縦断面図である。
【図２】図２は、図１に図示されたモジュールのII−IIで記載された切断線に沿って拡大された、縮尺を無視して示す部分横断面図である。
【符号の説明】
１…発射薬モジュール２…容器３…発射薬粉末４…点火通路５…支持管６…開口部７…点火伝達装薬、硬泡層８…表面層、部分層９…表面層、部分層１０…内側層、内側部分層１１…発火技術的なラッカー層