МАТЕРИАЛ ИНЕРТНОГО ИМИТАТОРА ЖЕСТКОГО СГОРАЮЩЕГО КАРТУЗА Российский патент 2016 года по МПК B31C9/00 

Изобретение относится к области производства сгорающих материалов (СМ) для жестких сгорающих картузов.

Известны составы сгорающих материалов для изготовления жестких сгорающих картузов и гильз, состоящие из энергетических связующих и армирующих компонентов. Индивидуальные энергетические компоненты такой композиции, например, нитраты целлюлозы (НЦ), октоген способны к химическому превращению с высоким экзотермическим эффектом (горению, детонации) и даже в температурном диапазоне переработки (до 120-130°C) могут в той или иной степени протекать процессы деструкции. Поэтому производство жестких сгорающих картузов относится к категории потенциально опасных, для которых при отклонении от оптимальных режимов функционирования могут возникать аварийные ситуации.

Наиболее близким, принятым за прототип предлагаемого изобретения, является состав материала жесткого сгорающего картуза (ЖСК), содержащий следующие компоненты в мас.% [1]:

термореактивная полимерная композиция - 30-37;

пироксилиновое волокно - 18-22;

взрывчатое вещество - 42-48;

сверх 100%:

спирт этиловый - 10;

смачиватель - 0,1.

В качестве взрывчатого вещества может быть использован октоген, гексоген, титрил, в качестве смачивателя - пента-69, формальгликоль или глицерин. Термореактивная полимерная композиция может быть представлена в виде упруговязкого акрилатного связующего - олигомера Д-10М, олигоэфиракрилата ТГМ-3, метилметакрилата, перекиси бензоила.

Недостатком данного состава является его взрыво- и пожароопасность в результате присутствия таких энергетических компонентов как пироксилиновое волокно и взрывчатых веществ. Между тем, при проверке исправности функционирования нового оборудования, при его запуске после ремонта, а также для отработки материальной части заряжания артиллерийской системы необходимо исключить действие случайных отклонений от технологических режимов, влияющих на опасность процесса, в частности, наличие взрывоопасных компонентов.

Задачей изобретения является снижение взрывоопасности материала ЖСК при изготовлении из него изделий.

Задача решается за счет того, что материал инертного имитатора ЖСК, включающий связующее и армирующий компонент, отличается тем, что не содержит взрывоопасных компонентов, в качестве армирующего компонента применяются непластифицированные волокна целлюлозы, а в качестве связующего компонента поливинилацетат, дополнительно содержит алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поливинилацетат 20-25 Алюминий 1,5-2,5 Целлюлоза со степенью размола 42-48°ШР остальное

Изготовление составов материала ЖСК проводились следующим образом.

Целлюлоза в кипах поступает в ролл, где измельчается и разволокняется до 42-48°ШР (Шопер Риглера), а затем по трубопроводу поступает в смеситель, где при температуре 20-25°C в водной дисперсионной среде, содержащей эмульсию поливинилацетата (ПВА), происходит ее суспензирование. ПВА высаживается на волокна целлюлозы путем ввода соответствующего количества сульфата алюминия. Водная суспензия компонентов (целлюлоза-ПВА-алюминий) с концентрацией ≈1,0% подается в аппарат формования, полученная матрица затем прессуется при температуре 110-120°C.

В составе материала ЖСК целлюлоза волокнистой формы выполняет функцию армирующего компонента (вместо пироксилинового волокна - по прототипу), поливинилацетат (ПВА) - связующего. Все соединения по отдельности известны и описаны в литературе. ПВА применяется в виде 50%-ной эмульсии, водные дисперсии которого относятся к термопластичным синтетическим клеям, обладающим и высокой адгезионной способностью к различным материалам. Поскольку процесс нанесения ПВА на целлюлозу осуществляется при действии сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ с образованием комплекса общей формулы (C₄O₂H₇)_n·Al, где n=12-17, это объясняет наличие алюминия в составе материала.

Состав инертного материала и его характеристики приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что при изготовлении ЖСК по разработанным режимам (примеры 1-3) обеспечивается необходимая при формовании прочность материала. При увеличении содержания ПВА более 25 мас.% эффекта повышения прочности не наблюдается, так как при этом снижается содержание армирующего компонента (пр. 4), а при его снижении менее 20 мас.% прочность материала уменьшается (пр. 5), т.е. повышается его хрупкость, ухудшающая условия дальнейшей переработки ЖСК в целях проверки работоспособности технологической линии.

При использовании целлюлозы с меньшей степенью размола чем 42°ШР происходит уменьшение прочностных характеристик материала жесткого сгорающего картуза, а также появление на поверхности материала участков с узлами неразволокненной целлюлозы. Увеличение степени размола больше 48°ШР ведет к увеличению длительности процесса разволокнения и уменьшению длины волокна, что также отрицательно сказывается на прочностных характеристиках материала жестких сгорающих картузов.

Приведенные данные подтверждают положительный эффект изобретения.

Источники информации

1. Патент РФ 2503807 от 10.01.2014, Кл. E21B 43/263.

Изобретение относится к области производства сгорающих материалов (СМ) для жестких сгорающих картузов. Материал инертного имитатора жесткого сгорающего картуза, включающий связующее и армирующий компонент, отличающийся тем, что не содержит взрывоопасных компонентов, в качестве армирующего компонента применяются непластифицированные волокна целлюлозы, а в качестве связующего компонента поливинилацетат, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: поливинилацетат - 20-25, алюминий - 1,5-2,5, целлюлоза со степенью размола 42-48°ШР - остальное. 1 табл.

Материал инертного имитатора жесткого сгорающего картуза, включающий связующее и армирующий компонент, отличающийся тем, что не содержит взрывоопасных компонентов, в качестве армирующего компонента применяются непластифицированные волокна целлюлозы, а в качестве связующего компонента поливинилацетат, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Поливинилацетат 20-25 Алюминий 1,5-2,5 Целлюлоза со степенью размола 42-48°ШР остальное