Композиционный материал для травматических метательных снарядов огнестрельного оружия
Владельцы патента RU 2553908:
Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" (RU)
Изобретение относится к области травматического огнестрельного оружия самообороны, в частности к производству эластичного композиционного материала, используемого для изготовления метательных снарядов (пуль), предназначенных для несмертельного механического поражения. Композиционный материал для изготовления метательных снарядов содержит органическую полимерную матрицу, выполненную из каучука, вулканизирующие ингредиенты и диспергированный порошкообразный металлический утяжелитель. Материал включает следующие компоненты, мас.ч. (на 100 мас.ч. каучука): бутадиен-нитрильный каучук 40,0-60,0; хлоропреновый каучук 60,0-40,0; вулканизующие агенты - серу 0,6-0,8; магнезию жженую 2,4-2,6; оксид цинка 4,0-6,0; сульфенамид Ц 1,6-1,8; технологические добавки - парафин 2,8-3,2; стеариновую кислоту 0,8-1,2; противостарители - нафтам-2 0,8-1,2; диафен ФП 1,4-1,6; пластификатор - дибутилфталат 16,0-18,0; наполнители - технический углерод П 803 75,0-85,0, порошкообразный железный утяжелитель - ПЖВ2.160.30 или ПЖР2.200.30 490,0-492,0. Материал обеспечивает улучшение баллистических свойств утяжеленных резиновых пуль и их упругопрочностных характеристик при эксплуатации. 2 табл.
Изобретение относится к области травматического огнестрельного оружия самообороны, в частности к производству эластичного композиционного материала, используемого для изготовления метательных снарядов (пуль), предназначенных для несмертельного механического поражения. Композиционный материал для изготовления метательных снарядов, содержащий органическую полимерную матрицу, выполненную из каучука, вулканизирующих ингредиентов и диспергированного в ней порошкообразного металлического утяжелителя, включает следующие компоненты: бутадиен-нитрильный каучук, хлоропреновый каучук, вулканизующие агенты - серу, оксид магния, оксид цинка, сульфенамид Ц, технологические добавки - парафин, стеарин, противостарители - нафтам-2, диафен ФП, пластификатор - дибутилфталат, наполнители - технический углерод П 803, порошкообразный железный утяжелитель - ПЖВ2.160.30 или ПЖР2.200.30.
Известен композиционный материал для травматических метательных снарядов огнестрельного оружия (патент RU №2444694, МПК F42B 5/02, F42B 5/03, F42B 12/72, F42B 12/74, F42B 30/02, C06B 27/00), полученный вулканизацией резиновой смеси на основе каучука, вулканизатора и порошкообразного железного утяжелителя, представляющий собой порошок железа с размером частиц от 5 до 300 мкм, в количестве от 17 до 350 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, кроме того, в материал введен усиливающий неорганический наполнитель в количестве от 20 до 200 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука при следующем соотношении компонентов в исходной резиновой смеси мас.ч.:
| каучук | 100,0 |
| вулканизатор | 1,5-15,0 |
| порошковый железный утяжелитель | 17,0-350,0 |
| усиливающий наполнитель | 20,0-200,0 |
| пластификатор | 3,0-62,0 |
Из описания изобретения по патенту известно, что в качестве усиливающего наполнителя может быть использован мелкодисперсный технический углерод, в качестве вулканизатора - сера с органическими сульфидами, в качестве каучука - бутадиен-нитрильный каучук, в качестве пластификатора - дибутилфталат.
Однако к существенным недостатком композиционного материала следует отнести посредственную кучность при стрельбе.
Известен композиционный материал для травматических метательных снарядов огнестрельного оружия (патент RU №2495364, МПК F42B 12/72, F42B 12/74, F42B 5/03), предназначенный для несмертельного механического поражения, состоящий из каучука или смеси каучуков, вулканизатора, порошкообразного металлического утяжелителя, неорганического наполнителя и пластификатора. В качестве неорганического наполнителя материал содержит смесь из двух веществ с различным размером частиц, а именно: наполнитель группы А (технический углерод или коллоидная кремнекислота) с размером частиц 0,01-0,08 мкм и наполнитель группы Б (вещество или смесь веществ из группы окислов, сульфидов или солей тяжелых металлов плотностью 4-10 г/см3) с размером частиц 0,1-25 мкм. Эластомерная композиция включает следующее соотношение компонентов в исходной резиновой смеси, мас.ч.:
| каучук или смесь каучуков | 100,0 |
| наполнитель группы А | 15,0-70,0 |
| наполнитель группы Б | 50,0-200,0 |
| порошкообразный металлический утяжелитель | 17,0-350,0 |
| пластификатор | 2,0-25,0 |
| вулканизатор | 2,0-13,0 |
Композиционный материал по примеру 5 описания изобретения содержит следующее соотношение компонентов (мас.ч. на 100 мас.ч. смеси каучуков):
| бутадиен-нитрильный каучук | 67,0 |
| хлоропреновый каучук | 33,0 |
| техн. углерод SAF, 0,014-0,027 мкм | 30,0 |
| свинцовый сурик, 0,5-7,0 мкм | 100,0 |
| железный порошок, 50-150 мкм | 350,0 |
| диоктилфталат | 25,0 |
| сера | 0,6 |
| тиурам Д | 2,0 |
| оксид цинка | 6,0 |
| оксид магния | 2,0 |
| стеариновая кислота | 1.0 |
| малеиновый ангидрит | 0,4 |
Известный композиционный материал по совокупности существенных совпадающих признаков и технической сущности выбран в качестве наиболее близкого аналога - прототипа предложенного материала.
Недостатком указанных композиций является посредственная кучность при стрельбе из-за относительно большой величины «эластичности по отскоку», недостаточная прочность пули при прохождении через препятствия, потеря упругопрочностных характеристик при эксплуатации.
Задачей настоящего изобретения, на решение которой направлено настоящее изобретение для получения технического результата, является создание композиционного материала с улучшенными баллистическими свойствами утяжеленных резиновых пуль, обеспечение повышенной плотности и упругопрочностной характеристики вулканизата при эксплуатации.
Поставленная задача достигается путем подбора определенных каучуков и ингредиентов в оптимальном соотношении, мас.ч.:
| бутадиен-нитрильный каучук | 40,0-60,0 |
| хлоропреновый каучук | 60,0-40,0 |
| сера | 0,6-0,8 |
| магнезия жженая | 2,4-2,6 |
| оксид цинка | 4,0-6,0 |
| сульфенамид Ц | 1,6-1,8 |
| диафен ФП | 1,4-1,6 |
| нафтам-2 | 0,8-1,2 |
| стеариновая кислота | 0,8-1,2 |
| парафин | 2,8-3,2 |
| технический углерод П 803 | 75,0-85,0 |
| дибутилфталат | 16,0-18,0 |
| порошкообразный железный утяжелитель - | |
| ПЖВ2.160.30 или ПЖР2.200.30 | 490,0-492,0 |
Введение ингредиентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик композиционного материала.
Новым является не использованное ранее сочетание известных ингредиентов, используемых в количественном соотношении и не применяемых в рецептуре композиционных материалов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и хлоропреновых каучуков, порошкообразного железного утяжелителя в количестве до 492,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. каучука. В качестве утяжелителя используется порошок железный восстановленный марки ПЖВ2 с гранулометрическим (зерновым) составом 160 мкм и насыпной плотностью 30 г/см3 или порошок железный распыленный марки ПЖР2 с гранулометрическим составом 200 мкм и насыпной плотностью 30 г/см3. За счет гранулометрического состава железного порошка с размерами зерен 160 и 200 мкм, достигается повышенная плотность резиновой смеси с сохранением литьевых свойств при компрессионном формовании метательных снарядов. Указанная композиция позволяет обеспечить синергетический эффект технического результата: улучшение баллистических свойств утяжеленных резиновых пуль за счет подбора определенной плотности вулканизата, обеспечение необходимых упругопрочностных характеристик при эксплуатации.
По мнению заявителей, заявляемый композиционный материал, полученный вулканизацией резиновой смеси, неизвестен из уровня техники и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».
Так как заявленная совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменение количественной меры результата, а именно увеличение упругопрочностных показателей вулканизата, улучшение баллистических свойств утяжеленных резиновых пуль по сравнению с известной композицией, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Процесс смешивания резиновой смеси осуществляется в две стадии при последовательном вводе ингредиентов в матрицу каучука на резиносмесителе (I стадия) и смесительных вальцах СМ 1500 550/550 (II стадия). Время смешивания и гомогенизации составляет для I стадии 8-10 минут и II стадии 18-20 минут.
Образцы для определения физико-механических показателей композиционного материала готовили согласно принятым в резиновой промышленности стандартам. Стандартные образцы вулканизованы при оптимуме вулканизации 150°С в течение 30 минут, определенной на реометре MDR 3000 Basic фирмы MonTech.
Основные материалы:
| бутадиен-нитрильный каучук | ТУ 38.30313-2006 |
| хлоропреновый каучук | ТУ РА00204145-0651-97 |
| сера молотая | ГОСТ 127.4-93 |
| магнезия жженая | ГОСТ 844-79 |
| оксид цинка | ГОСТ 202-84 |
| сульфенамид Ц | ТУ 113-00-05761637-02-95 |
| диафен ФП | ТУ 2492-002-05761637-99 |
| нафтам-2 | ГОСТ 39-79 |
| стеариновая кислота | ГОСТ 6484-96 |
| парафин | ГОСТ 23683-89 |
| технический углерод П 803 | ГОСТ 7885-86 |
| дибутилфталат | ГОСТ 8728-88 |
| порошкообразный железный утяжелитель - | |
| ПЖВ2.160.30 или ПЖР2.200.30 | ГОСТ 9849-86. |
В предлагаемом композиционном материале могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами. Сравнительные технические характеристики композиционного материала-прототипа и новой рецептуры по заявке на изобретение приведены в таблице №1.
В качестве опытного образца композиционный материал использован для изготовления резиновых шариков диаметром 12 мм и массой 1,2-1,8 г к травматическим пистолетным патронам калибра 10×28Т.
Эксперимент проводился с дистанции 10 м от дульного среза травматического пистолета до мишени, на специализированном испытательном стенде, исключающем воздействие внешних и человеческих факторов. Основное влияние на баллистические свойства утяжеленных резиновых пуль и их упругопрочностные характеристики оказывает соотношение используемого количества бутадиен-нитрильного и хлоропренового каучуков, а также массовая доля порошкообразного железного утяжелителя в общем объеме эластомерной композиции (не более 492,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. каучука), поэтому воздействие остальных компонентов, необходимых для оптимальной технологичности процесса изготовления резиновой смеси, в испытаниях не рассматривалось.
Результаты испытаний однозначно показывают, что композиционный материал по изобретению обладает наилучшей совокупностью баллистических показателей.
Предлагаемый по изобретению композиционный материал имеет повышенную плотность, позволяющую использовать его в производстве утяжеленных резиновых пуль без металлического сердечника для несмертельного механического поражения, обладает улучшенными технологическими свойствами при изготовлении, высокой технологичностью при компрессионном формовании метательных снарядов, которые имеют улучшенные баллистические свойства.
Учитывая вышеизложенное, по мнению заявителя, изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Композиционный материал для травматических метательных снарядов огнестрельного оружия, полученный вулканизацией резиновой смеси, на основе комбинации бутадиен-нитрильного и хлоропренового каучуков, порошкообразного железного утяжелителя, включающий серу, магнезию жженую, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод, отличающийся тем, что материал дополнительно содержит сульфенамид Ц, диафен ФП, нафтам-2, парафин, дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас. ч. (на 100,0 мас. ч. каучука):
| бутадиен-нитрильный каучук | 40,0-60,0 |
| хлоропреновый каучук | 60,0-40,0 |
| сера техн. | 0,6-0,8 |
| магнезия жженая | 2,4-2,6 |
| оксид цинка | 4,0-6,0 |
| сульфенамид Ц | 1,6-1,8 |
| диафен ФП | 1,4-1,6 |
| нафтам-2 | 0,8-1,2 |
| стеариновая кислота | 0,8-1,2 |
| парафин | 2,8-3,2 |
| технический углерод П 803 | 75,0-85,0 |
| дибутилфталат | 16,0-18,0 |
| порошкообразный железный утяжелитель - | |
| ПЖВ2.160.30 или ПЖР2.200.30 | 490,0-492,0 |
