УПЛОТНЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЫЖЕЙ И ПРОКЛАДОК Российский патент 2001 года по МПК F42B7/08 C08L97/00 

Предлагаемое изобретение относится к области охотничьего снаряжения, в частности, к материалам для изготовления пыжей и прокладок, используемых при снаряжении охотничьих и спортивных патронов к гладкоствольному оружию.

Эффективность стрельбы из гладкоствольного охотничьего и спортивного оружия в значительной мере зависит от качества материала и геометрической формы пыжей, прокладок, используемых при снаряжении и эксплуатации патронов.

К материалу для изготовления пыжей и прокладок предъявляется комплекс эксплуатационных, экологических и экономических требований. Вредное воздействие материала на организм человека при изготовлении и на окружающую среду после его использования должно быть минимальным. Он должен быть доступным, дешевым, технологичным и нетрудоемким при изготовлении. Эксплуатационные требования, определяемые условиями применения материала в интервале температур от -50^oC до +50^oC, относительной влажности до 95% при кратковременных значительных нагрузках, предусматривают наличие незначительной величины изобарного коэффициента линейного теплового расширения (α), строго параллельных поверхностей, обладание достаточной плотностью, твердостью и прочностью, при отсутствии твердых компонентов, разрушающих внутреннюю поверхность канала ствола.

Известны материалы для изготовления пыжей и прокладок, такие как картон, войлок, пробка, пропитанная минеральными маслами, древесноволокнистый материал, ворсонит, фетр и пластмасса [1].

Картон обладает недостаточной плотностью, твердостью и прочностью, трудоемок при изготовлении, а его использование в качестве материала для изготовления пыжей и прокладок экономически нецелесообразно.

Войлок имеет нестабильные геометрические размеры, недостаточную плотность и твердость, без осалки увеличивает освинцовку канала ствола, особенно вблизи патронника, ухудшает баллистическую эффективность выстрела, экономически невыгоден и трудоемок при изготовлении.

Древесноволокнистый материал обладает низкой плотностью, твердостью и прочностью, нестабильностью геометрических размеров, высокой трудоемкостью изготовления и значительной стоимостью.

Ворсонитовый материал, изготовленный прошивкой отходов капронового и нитронового производств, искусственных вискозных волокон и пропитанный латексом, имеет низкую твердость и плотность, большую величину α, трудоемок в изготовлении, экономически невыгоден и экологически вреден.

Масло-пробковый материал, состоящий из смеси пробковой муки и минерального масла, обладает недостаточной плотностью, твердостью, прочностью, трудоемок в изготовлении, не отвечает экономическим и экологическим требованиям.

Пластмассовый материал состоит из полимера, наполнителя, пластификатора, красителя, стабилизатора, смазывающих веществ и других компонентов, обеспечивающих физико-механические и технологические свойства, что увеличивает его стоимость и трудоемкость изготовления. К недостаткам пластмасс также относятся низкая твердость, склонность к старению, потеря эластичности и прочности при температурах ниже -25^oC, экологическая вредность при изготовлении и после использования большая величина α в интервале температур эксплуатации, что особенно важно для материала пыжей основания неметаллических гильз.

Материал из фетра обладает низкой плотностью, твердостью, трудоемок в изготовлении и имеет высокую стоимость.

Известен материал для изготовления пыжей основания неметаллической гильзы, представляющий собой скрученную ленту патронной бумаги марки "Б" ГОСТ 876-73, толщиной 230±10 мкм [2]. Недостатками этого материала являются экономическая нецелесообразность использования, большая трудоемкость изготовления, недостаточная плотность, нестабильность геометрических размеров из-за разнотолщинности бумажной ленты.

Известен материал для изготовления пыжа основания неметаллической гильзы, содержащий синтетический полимер, натуральный крахмал и вещества, снижающие химическую активность материала, обеспечивающие его разложение микроорганизмами после эксплуатации [3]. Недостатками этого материала являются значительная трудоемкость изготовления, высокая стоимость, низкая плотность, твердость, прочность и большая величина α.
Известен материал для пороховых пыжей охотничьих патронов, состоящий из тонких, диаметром от 30 до 45 мкм волокон полипропилена, термически склеенных между собой [4]. Недостатками этого материала является большая трудоемкость изготовления, низкая плотность, твердость и прочность при температурах ниже минус 15^oC, большая величина α, экономическая и экологическая нецелесообразность использования.

Известен уплотненный материал, который может быть использован для изготовления пыжей, состоящий из мелких частиц эластомера и раздельных волокон, связанных полиуретаном при его полимеризации под давлением [5] (прототип). Недостатками этого материала являются значительная трудоемкость изготовления, высокая стоимость, склонность к старению, низкие прочность, твердость, плотность, большая величина α, экологическая вредность при изготовлении и после эксплуатации.

Одним из наиболее эффективных путей получения уплотненного материала для изготовления пыжей и прокладок, используемых при снаряжении патронов к гладкоствольному охотничьему и спортивному оружию, эксплуатируемых в интервале температур от - 50^oC до + 50^oC и относительной влажности до 95%, является применение измельченных отходов лесопиления, деревообрабатывающей, сельскохозяйственной промышленности, древесноволокнистых и других материалов, содержащих целлюлозные волокна, и вторичных жидких отходов целлюлозно-бумажной промышленности.

Древесина является природным полимерным материалом, в котором высокопрочные волокна целлюлозы связаны лигнином в прочную капиллярно-пористую структуру. Но ее применение в качестве материала для изготовления пыжей и прокладок трудоемко и экономически нецелесообразно, она обладает низкой плотностью, прочностью, твердостью, зависимостью теплофизических свойств от влажности. Наполнением полимеров компонентами, содержащими целлюлозные волокна, достигается повышение прочности, стабилизация геометрических размеров и улучшение теплофизических свойств получаемых материалов. Однако полимеры являются дорогостоящими, трудоемкими материалами, требующими специального оборудования, оснастки и технологии изготовления.

Вторичные отходы целлюлозно-бумажной промышленности образуются после извлечения этилового спирта из первичных отходов, являющихся побочным продуктом переработки измельченной древесины на сульфитную целлюлозу. Вторичные отходы являются основой жидких технических лигносульфонатов, которые содержат от 54 до 84% воды. Твердые и порошкообразные технические лигносульфонаты хорошо растворяются в воде, нетоксичны, содержат полезные для растений питательные элементы. Стоимость жидких технических лигносульфонатов на I квартал 1999 года составила 840 рублей за тонну. Они хорошо адсорбируются на поверхности частиц (волокон) и равномерно распределяются по всей массе наполнителя.

Предлагаемое техническое решение направлено на улучшение эксплуатационных свойств материала для изготовления пыжей и прокладок, снижение его стоимости и трудоемкости, уменьшение вредного влияния на живой организм при изготовлении и повышение экологической безопасности после эксплуатации.

В предлагаемом материале вместо синтетического полимера - полиуретана в качестве связующего используют жидкие технические лигносульфонаты, а вместо частиц эластомера и раздельных волокон в качестве наполнителя - измельченные отходы лесопиления, деревообрабатывающей, сельскохозяйственной промышленности, древесноволокнистых и других материалов, содержащих целлюлозу, необработанную гидрофобными веществами при следующем соотношении компонентов, об.%:
Наполнитель (измельченные негидрофобизированные отходы целлюлозы) - 90 - 60
Связующее (жидкие технические лигносульфонаты) - 10 - 40
Использование этих компонентов в составе материала, применяемого для изготовления пыжей и прокладок к патронам гладкоствольного охотничьего и спортивного оружия, при проведении патентных исследований не обнаружено.

Обеспечение достаточной плотности, твердости, прочности и низкого значения α достигается тем, что связующее, равномерно распределяясь по массе наполнителя, хорошо адсорбируется на поверхности и проникает в поры частиц (волокон). В составе жидких технических лигносульфонатов содержатся кальциевые, натриевые, магниевые, бариевые и аммониевые соли лигносульфоновых кислот, обладающие хорошими адгезионными свойствами. Наличие различных активных групп CO-OH, OH, C=O, редуцирующих веществ, основой которых являются пентозы, способствует образованию прочного скелета и быстрому протеканию процесса полимеризации с образованием длинных цепочек молекул в объеме материала. Этот процесс ускоряется и углубляется с повышением температуры и давления.

Предлагаемый уплотненный материал был изготовлен методом горячего двустороннего прессования. Дозирование компонентов по объему и их смешение осуществлялись при температуре 15 - 25^oC. Процесс изготовления проведен при следующих режимах: давление прессования в пределах 130 - 240 МПа, температура и время выдержки 160 - 200^oC и 5 - 30 с соответственно в зависимости от размеров частиц (волокон), содержания наполнителя и влажности связующего.

Полученные по вышеописанной технологии составы уплотненного материала, содержащие жидкий технический лигносульфонат с оптимальным содержанием влаги около 70%, имеют свойства, приведенные в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый уплотненный материал почти в 1,38 раза плотнее, в 2,9 раза прочнее, в 3 раза тверже и имеет почти в 50 раз ниже величину коэффициента линейного теплового расширения, чем прототип. Низкая, почти в 50 раз, ориентировочная стоимость, отсутствие вредного воздействия, наличие полезных для растений питательных элементов и быстрая набухаемость в воде, в сочетании с улучшенными эксплуатационными свойствами, обеспечат предлагаемому материалу перспективу практического использования для изготовления пыжей и прокладок, применяемых при снаряжении охотничьих и спортивных патронов к гладкоствольному оружию.

Выбор граничных соотношений компонентов обусловлен следующими причинами. С увеличением содержания наполнителя более 90% повышается его удельная поверхность, которую связующее в количестве менее 10% смачивает не полностью. Это влияет на снижение технологичности, плотности, прочности, твердости и повышение коэффициента линейного расширения материала. При возрастании содержания связующего более 40% образуется его избыток по отношению к смачиваемой поверхности, который удаляется из материала при прессовании. Избыток связующего состоит, в основном, из высокомолекулярных малоподвижных фрагментов, обеспечивающих материалу прочный скелет. Поэтому, несмотря на некоторое возрастание плотности, наблюдается снижение прочности, твердости, повышение величины коэффициента линейного теплового расширения и стоимости материала. На основании анализа экспериментальных данных для обеспечения технологичности, требуемых эксплуатационных свойств и экономической целесообразности в состав предлагаемого уплотненного материала необходимо вводить не менее 10% и не более 40% связующего.

Литература
1. Трофимов В.Н. Охотничьи боеприпасы и снаряжение патронов к охотничьим ружьям. Минск, Современное слово, М., Издательство Рученькина, 1997.

2. Гильзы с бумажным поддоном. ТУ 3-91. РБИД.771828.02.

3. Улучшенный патрон для дробового ружья. Международная заявка N 91/05982, МКИ 5 F 42 В 7/08, опубл. 02.05.91.

4. Материал для пороховых пыжей охотничьих патронов. Заявка N 5025895/23, МКИ 5 F 42 В 7/08, заявл. 03.07.91.

5. Уплотненный материал, который может быть использован для изготовления пыжей. Заявка N 2210930 Франция, В 29 1/00// C 08 H 15/00, МКИ F 42 B 7/00, заявл. 18.12.72, опубл. 16.08.74 (прототип).

Изобретение относится к области охотничьего снаряжения. Уплотненный материал для изготовления пыжей и прокладок содержит следующие компоненты, об. %: наполнитель (измельченные негидрофобизированные отходы целлюлозы) 90-60, связующее (жидкие технические лигносульфонаты) 10-40. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные свойства и снизить вредное воздействие на окружающую среду. 1 табл.

Уплотненный материал для изготовления пыжей и прокладок, включающий наполнитель и связующее, отличающийся тем, что содержит в качестве наполнителя измельченные негидрофобизированные целлюлозные отходы, а в качестве связующего - жидкие технические лигносульфонаты при следующем соотношении компонентов, об.%:
Наполнитель (измельченные негидрофобизированные отходы целлюлозы) - 90 - 60
Связующее (жидкие технические лигносульфонаты) - 10 - 40