способ изготовления свинцовой дроби с полимерным покрытием

Формула изобретения

1. Способ изготовления свинцовой дроби с полимерным покрытием, включающий контактирование поверхности дроби с полимером, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полиолефины и их смеси в виде порошка или хлопьев, а контактирование дроби с полимером осуществляют в режиме вибропомола, для чего порошок полимера с добавкой 13-40% от массы полимера порошка серы помещают в виброшаровую мельницу, перемешивают, добавляют сухую свинцовую дробь при массовом соотношении дробь: полимер, равном (10-25): 1, и перемешивают, затем добавляют графит или сажу и снова перемешивают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дробь предварительно обрабатывают в мельнице кварцевым песком, затем промывают и высушивают.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что графит или сажу добавляют в количестве 0,75-1,6% от массы полимера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам изготовления снарядов, в частности свинцовой дроби, покрытых слоем химически инертного полимера, и может быть использовано в производстве боеприпасов для охотничьих и спортивных ружей.

Широкое применение свинцовой дроби при охоте создает значительную проблему загрязнения окружающей среды.

Одним из возможных решений этой проблемы является изготовление свинцовой дроби, покрытой инертным полимером.

Известен способ изготовления свинцовой дроби с полимерным покрытием из термопластиков: тефлона, полиэтилена, полипропилена или полиамида, в котором закрепление слоя полимера на поверхности дроби осуществляют путем нагревания дроби, находящейся в контакте с порошком полимера, до температуры 480-485^oF (266,7-269,5^oС) в течение часа (US 3363561, НКИ 102-42, 1968).

Недостатком данного известного способа является незначительная прочность связывания полимерной оболочки с поверхностью свинцовой дроби.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ изготовления свинцовой дроби с покрытием из тефлона, включающий контактирование поверхности свинцовой дроби с полимером при температуре выше температуры плавления свинцовой дроби путем пропускания капель расплавленного свинца через башню, заполненную аэрозолем тефлона, с последующим их охлаждением. В процессе контактирования расплавленных капель свинца с полимером и последующего охлаждения происходит механическое связывание металла с полимером на границе раздела: расплавленный свинец - расплавленный полимер (US 5088415, МКИ F 42 B 12/80, НКИ 102/515, 1992).

Существенным недостатком известного способа-прототипа является незначительная прочность связывания полимерной оболочки с поверхностью дроби, так как в процессе изготовления дроби с полимерным покрытием происходит только адсорбционное связывание свинца с полимером, а химических связей не возникает. Другим недостатком данного способа является очень высокая температура контактирования поверхности свинцовой дроби с полимером (Т_пл свинца 327,3^oС), что усложняет технологию процесса и повышает его энергоемкость и, кроме того, сужает область применения способа, а именно делает возможным использование в способе только термостойких фторированных полимеров (тефлона) и исключает использование других полимеров.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления свинцовой дроби с полимерным покрытием, который позволит повысить прочность связывания полимерной оболочки с поверхностью дроби за счет создания условий не только для адсорбционного связывания, но также для образования химических связей. Кроме того, способ должен обеспечивать возможность использования различных полимеров, обладающих инертностью и стойкостью к водным слабокислым средам, а не только термостойких фторированных.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом изготовления свинцовой дроби с полимерным покрытием, включающим контактирование поверхности дроби с полимером, в котором в качестве полимера используют полиолефины или их смеси в виде порошка или хлопьев, а контактирование дроби с полимером осуществляют в режиме вибропомола, для чего порошок полимера с добавкой 13-40% от массы полимера порошка серы помещают в виброшаровую мельницу, перемешивают, добавляют сухую свинцовую дробь при массовом соотношении дробь : полимер, равном (10-25):1, и перемешивают, затем добавляют графит или сажу и снова перемешивают.

В качестве рабочего тела в виброшаровой мельнице используют свинцовую дробь.

Дробь можно предварительно обработать в мельнице кварцевым песком, затем промыть и высушить.

Графит или сажу можно добавлять в количестве 0,75-1,6% от массы полимера.

Главным отличием предлагаемого способа от известного (прототипа) являются совершенно иные условия закрепления полимера на поверхности свинцовой дроби.

Экспериментальные исследования, проведенные при разработке предлагаемого способа, показали, что процесс закрепления полимерной оболочки на поверхности свинцовой дроби в режиме вибропомола зависит от многих факторов: времени обработки, вида полимера, химической природы добавки, массового соотношения полимера, дроби и добавки. Было показано, что природа полимера не оказывает значительного влияния на процесс его связывания с поверхностью дроби, единственно важным условием является состояние полимера либо в виде порошка, либо в виде хлопьев. При исследовании различных добавок было обнаружено, что закрепление полимера в присутствии порошка серы приводит к существенному повышению прочности его связывания с поверхностью дроби. Других добавок с подобным эффектом пока найти не удалось.

Специально проведенные эксперименты показали, что при перемешивании свинцовой дроби с порошком серы в виброшаровой мельнице на поверхности дроби образуется тонкий слой дисульфида свинца. Данный результат в сочетании с обнаруженным нами фактом резкого повышения прочности связывания полимера со свинцом в присутствии порошка серы позволяет сделать предположение о возможном механизме химического связывания полимера с поверхностью свинцовой дроби через образование сульфидов свинца.

Изучение влияния соотношения компонентов, участвующих в процессе, позволило найти оптимальные условия осуществления предлагаемого способа.

Предлагаемый способ осуществляют в вибромельницах любых типов следующим образом.

При разработке способа использовали две мельницы: СВМ-4 (с энергонапряженностью 10 кВт/ч) на 400 г дроби и Аронову мельницу (с энергонапряженностью 20 кВт/ч) на 50 г дроби. В мельнице СВМ-4 свинцовую дробь диаметром от 2 до 6 мм обрабатывают кварцевым песком в течение 10-20 мин, затем промывают и сушат. Полимер с добавкой серы перемешивают в мельнице 10-20 мин и добавляют сухую дробь, перемешивают 30-40 мин, добавляют графит или сажу и снова перемешивают 15-20 мин. Графит (сажа) выполняет смазывающую и эстетическую функцию (дробь получается с красивым блеском). В Ароновой мельнице свинцовую дробь диаметром от 2 до 6 мм обрабатывают кварцевым песком в течение 3-5 мин, затем промывают и сушат. Полимер с добавкой серы перемешивают в мельнице 3-5 мин и добавляют сухую дробь, перемешивают 5-10 мин, добавляют графит или сажу и снова перемешивают 3-6 мин. Следует отметить, что длительность обработки в мельнице зависит как от энергонапряженности мельницы, так и от величины загрузки.

В таблице приведены конкретные примеры осуществления способа. Из приведенных в таблице данных видно, что при осуществлении предлагаемого способа в заявляемых условиях (примеры 1, 3, 5, 6, 7, 11) получают полимерное покрытие толщиной 0,03-0,05 мм, сплошной оболочкой покрывающее поверхность дроби. Прочность связывания оболочки с дробью проверяли, выдерживая обработанную дробь после контрольных выстрелов в воде. Проведенные испытания показали, что дробь, обработанная по предлагаемому способу, выдерживает в воде при 20^oС год без малейших признаков отслоения покрытия. В растворе бихромата калия в 0,1 N НСl покрытие без изменений выдерживает 30-45 дней, затем сплошность покрытия нарушается, и ионы свинца начинают взаимодействовать с бихроматом калия, что легко обнаруживается визуально. Результаты ускоренных коррозионных испытаний водных экстрактов дроби с полимерным покрытием на содержание свинца методом электротермической атомизации (на Тульском оружейном заводе) показали, что концентрация свинца в воде падает в 28-30 раз по сравнению с необработанной дробью.

Снижение добавки серы (примеры 2, 9) приводит к снижению прочности покрытия и в результате к меньшей эффективности его защитных свойств. Увеличение количества серного порошка (пример 8) не влияет на защитные свойства покрытия. При уменьшении количества графита дробь получается неблестящая (примеры 4), но на прочности покрытия это не сказывается. Увеличение содержания графита (пример 10) также не влияет на прочность покрытия.

Испытания баллистических характеристик полученной дроби показало, что резкость боя, кучность стрельбы и другие характеристики близки к обычным. Чистка канала ствола после стрельбы патронами с опытной дробью легко осуществляется штатной ружейной принадлежностью.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить прочность связывания полимерной оболочки с поверхностью свинцовой дроби за счет образования сульфидов свинца и позволяет использовать различные полимеры.