JPH0641397B2 - 鋳造爆発組成物とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は爆発組成物に関する。さらに詳細には、この発
明は比較的高い密度、エネルギーおよび臨界直径を有す
る鋳造爆発組成物に関する。「鋳造」なる語は温度を上
げて配合する時は流動状であるが、環境温度（本明細書
において「環境温度」とは周囲温度すなわち室温を意味
する）に冷却すると固まるかまたは固化して流出不能ま
たは押出し不能な物体であることを意味する。このこと
はこの組成物をその形状に固化させるために所望の形状
の容器に流動化している間に“注入”または“鋳造”さ
せることである。本発明の組成物は硬化もするが、さら
に所望の形状に機械加工もできる状態に在る。

本発明の組成物は温度を上げて油中水型乳化物を形成す
ることにより製造されるが、この乳化液は冷却せしめる
と鋳造組成物を形成する。この組成物は無機酸化剤塩、
水に混和せぬ有機液体燃料、約５％以下の水、任意な燃
料または鋭感剤、および昇温された配合温度（本明細書
において「配合温度」とは乳化液が形成される温度であ
って、環境温度や結晶析出温度よりも高い温度を意味す
る）では油中水型型乳化液を形成させるが、それよりも
低いかまたは環境温度では乳化を弱化させ、無機酸化剤
塩を結晶させて鋳造組成物を生成せしめる特殊な型の乳
化剤を含むものである。

油中水型乳化爆発物はこの技術では周知である。例え
ば、アメリカ特許第4,356044号；第4322,258号及び第4,
141,767号を参照され度い。かような爆発組成物は水と
混和せぬ有機液体燃料の連続相と、乳化された無機酸化
剤塩水溶液の不連続相とを含有する。通常はこれらの爆
発組成物は鋭意の目的で密度降下剤を含んでいる。これ
らの組成物は組成物を耐水性にかつ一般に押出し可能な
らしめるグリース状の粘りを持つている。

過去の努力は安定な乳化爆発組成物の調製及びかくして
乳化液の破壊または弱化および初期は連続燃料相を通じ
て分散される無機酸化剤塩の結晶化の生成を防止、また
は最小化することに焦点をあてて来た。これは酸化剤塩
の溶液および特に乳化液の破壊に対し安定な乳化液の結
晶析出温度（本明細書において「結晶析出温度」とは溶
液中に溶融した酸化剤塩が溶液から沈澱を開始する温度
を意味する）を降下させるために一般に約８％またはそ
れ以上の水を使用することによつて達成された。これに
反し、本発明は約５％以下の水と、特に安定な乳化液を
形成しない型の乳化剤とを使用し、かくして乳化液を弱
化し、酸化剤塩の結晶化を生成させ組成物が形状のある
鋳造物となるようにさせたものである。

低水分乳化液は米国特許第4,248,644号から明らかにな
り、この特許は溶融物が不連続相としての硝酸アンモニ
ウムと、組成物が実質的に水を含まぬ「燃料中の溶融
物」の形態で乳化爆発組成物を開示している。しかしな
がら、この組成物は環境温度に冷却した後でも“グリー
ス状の粘り”を付与する型の乳化剤を含んでいる。この
ようにして低度の水それ自体は鋳造組成物の形成を保証
しない。本発明の鋳造組成物は低度の水と、ここに記載
した特殊な乳化剤との結合を必要とする。

本発明の組成物は有利な性質を持つている。熱い間は種
々な形態の容器に注入できるが、冷却させた時、容器の
形に鋳造または硬化される比較的金がかからないで鋳造
のできる爆発組成物への要望は広く存在していた。これ
までかような型の爆発物はTNT、組成物Ｂ、ペントライ
ト(Pentlite)などの自己鋳造爆発物から鋳造されてい
た。しかしながら、これらの組成物は比較的高価であ
る。本発明の鋳造組成物は高い密度エネルギーを含むこ
れら鋳造自己爆発物に類似の物理性を有する。しかし、
成分の費用はかなり少ない。このようにして本発明の主
要な利益は比較的安価な成分を含む鋳造可能な爆発組成
物を提供するに在る。これに加えて、この組成物は冷却
して酸化剤塩を析出するとグリース状の粘りを失うとは
いつても、それはその表面の硬化された性質による適当
な耐水性は保持している。手触りの易しさのためこの組
成物は塩の結晶析出温度を降げるため冷却した後でさえ
暫くの間流体のまま止つている。

初めに温度を上げて配合される時、本発明の組成物はグ
リース状の粘りと、油中水型乳化液の形態に在る。これ
は多くの理由から有利である。乳化液の形態は連続燃料
相を通じて微細にかつ均密に分散せしめられ、酸化剤と
燃料の反応の容易さを増す。酸化剤塩は初め昇温での溶
液の滴として燃料相を通じて分散され、そして組成物の
冷却とともに滴の中の塩類の沈殿は物理的に阻止されて
微細な塩の結晶の形成を生じ、これが酸化剤と燃料との
間の均密性を増強する。他の利益はグリース状の乳化物
は液状で、望むようにポンプ輸送も押出しもできること
である。乳化物が冷却するにつれて、クリース状の性質
は塩類の結晶化が徐々に起るので直ちに失われることは
なく、かくして組成物は塩の結晶析出温度以下に冷却後
も暫くの間、その乳化液状の触感性を保持する。これは
組成物より低い温度においてさえ、乳化液として初期の
触感のようにさせる。このようにして固体の鋭感剤また
は密度降下剤のような他の成分の添加はより低い温度で
達成できる。容器への添加後収縮および（または）空所
は最少とすることができる。そして高温材料処理の人々
への危険は減少させることができる。非乳化組成物は成
分の結晶化または溶融温度以下で冷却した後、急速に硬
化するであろう。

無機酸化剤塩は全組成物重量の約４５％乃至約９２％の
量で使用される。酸化剤塩は硝酸アンモニウム塩が好ま
しいが他の塩類も使用できる。他の酸化剤塩類はアンモ
ニウム、アルカリ及びアルカリ土類金属の硝酸塩、塩素
酸塩及び過塩素塩から成る群から選れる。好ましくは全
酸化剤塩の約１０％乃至約６５％が粒子または夥粒形態
で添加される。

温度を上げて配合した時の組成物の連続相を形成する水
と混和しない有機液体燃料は一般に全組成物の重量によ
る約２％乃至約１５％の量で存在する。使用される実際
の量は使用される特別な非混和性燃料（類）及びもしあ
れば他の燃料類によつて変化しうる。非混和性の有機液
体燃料は脂肪族、脂環族および（または芳香族）でよ
く、そしてそれらが配合温度で液体である限り飽和でも
不飽和でもよい。好ましい燃料は鉱油、ワツクス、パラ
フイン油、ベンゼン、トルエン、キシレン類及び一般に
ガソリン、ケロシン及びジーゼル燃料のような石油蒸留
物として引用される液体炭化水素の混合物を含む。特に
好ましい液体燃料は鉱油、No.２燃料油、パラフインワ
ツクス、微細結晶ワツクス及びそれらの混合物である。
脂肪族及び芳香族ニトロ化合物もまた使用できる。ハロ
ゲン化有機燃料も約２５％までの量で使用できる。上記
混合物も使用できる。

水は全組成物の約５％またはそれ以下の量で使用でき
る。水と混合しうる有機液体は塩類に対する溶媒として
一部水に代替でき、かような液体の類は組成物に対する
燃料として作用する。混合しうる液体燃料類はメチルア
ルコールのようなアルコール類、エチレングリコールの
ようなグリコール類、ホルムアミドのようなアミド類、
及び類似の窒素含有液体類を含みうる。少量の水の使用
は本発明の重要な方向である。

場合により、そして非混和性の有機燃料に加えて固体ま
たは他の液体燃料または両者は選れた量で使用できる。
使用しうる固体燃料の例は微粉砕されたアルミニウム粒
子；微粉砕されたギルソナイトまたは石炭のような炭素
性素材；小麦粉のような微粉砕された野菜粒状物；およ
び硫黄である。液体燃料類は上述の水と混和しうる燃料
類を含む。特に選れた固体燃料は組成物の密度及びエネ
ルギーを増すための重量に基く約５％までの量で使用す
ることができる。粒状の、微粉細した、またはペンキ状
等級アルミニウムも使用でき、微粉細のものが好まし
い。

場合により、鋭感剤も使用可能で温度５℃で約１５０mm
より大きくない臨界直径を与える。臨界直径は与えられ
た温度で爆発物が与えられた温度において確実に爆合す
る最小の直径である。1.50g/ccまたはそれ以上の比較的
高密度では、鋭感剤は一般に適度な感度を与えるために
使用される。鋭感剤は粒状金属類、分子状爆発物及びこ
れら成分の混合物から成る群から選ぶことができる。粒
状アルミニウムまたはその他の金属粒子は約５０重量％
までの範囲内の量で使用できる。アルミニウム粒子はペ
イント等級、微粉砕または粒状のいずれでもよい。粒状
の分子爆発物の例はペンタエリスリトールテトラナイト
レイト(PETN)、シクロトリメチレントリニトラミン(RD
X)、トリニトロトルエン(TNT)、シクロテトラメチレン
テトラニトラミン(HMX)及びニトロセルロースである。
他の型の分子爆発物はモノメチルアミンまたはエチレン
ジアミン硝酸塩類を含むアミン硝酸塩類または過塩酸塩
類などの水溶性塩類及びエタノールアミン硝酸塩または
過塩素酸塩などのアルカノールアミン塩類である。

分子状爆発物は約１０から約７０重量％までの範囲内の
量で、好ましくは約４５％までの重量で使用できる。好
ましい鋭感剤はRDX、単独または微粉砕アルミニウムと
の組合せである。

乳化剤は本発明の組成物中の鍵となる成分である。乳化
剤は上昇させた配合温度において油中水型乳化物を形成
しうるものでなければならない。これに加えて、乳化剤
は冷却すれば乳化を弱めて溶液中の無機酸化剤塩を溶液
の結晶析出温度以下の温度で析出せしめるものでなけれ
ばならない。このようにして乳化物は本組成物中では元
来不安定であつて組成物が成型鋳造されるように塩の析
出を起すようなものであるべきである。これらの性質を
有する組成物を生ずることが発見された乳化剤は次式を
有する脂肪族アミンを含む。：RNH₂，ここにＲは炭素原
子４〜２２の範囲内の鎖長さを有する。；かような脂肪
アミンの酸性塩・スルホこはく酸のジナトリウムエトキ
シル化ノニルフエノール半エステル；錯有機ホスフエー
トエステル（SYn Fac９２１４）；およびサツクロース
テアレート（庶糖ステアリン酸）これらの例は陰イオ
ン、陽イオンおよび非イオン乳化剤の等級を表わす。乳
化剤は上昇された配合温度において油中水型乳化物を形
成せしめるが、また環境温度において乳化を弱め、無機
酸化剤塩を析出させて、鋳造組成物を生ぜしめるもので
ある。乳化剤は約0.2乃至約５重量％の量で使用され
る。乳化剤はその親油性部分として飽和炭化水素鎖を含
むことが望ましいが、不飽和形態も使用できる。不飽和
形態のものは飽和形態のものと同じ容易さまたは速かさ
で鋳造物を形成しないかも知れないが、飽和形態のもの
よりも、さらに安定な乳化液を形成する傾向がある。脂
肪族アミンまたはその乳化剤の塩は14乃至１８の炭素原
子の鎖長さを持つことが望ましく、さらに脂肪族アミン
は１４乃至１８の炭素原子の鎖長さを有する飽和分子で
構成されたアルキルアンモニウム塩であることがさらに
望ましい。本発明の脂肪族アミン乳化剤はそれらが酸化
剤塩の結晶成長を調節し、より大きな減感性の結晶の形
成を阻止する点で結晶性変性剤としても作用しうるもの
である。

本発明の組成物は高密度を有することが、望ましいけれ
ども、この組成物はプラスチツクまたはガラス球体及び
パーライトを実例とする小中空粒子などの密度降下剤の
添加によつて天然の密度から減少させることができる。
これに加えて、形成の際、気泡を組成物中に混合する
か、あるいは亜硝酸ナトリウムのような化学的ガス放出
剤の少量を導入することもできる。これは組成物中で化
学的に分解して気泡を生ずる。感度を増すために密度降
下剤を使用することは、当該技術では周知である。

本発明の組成物は最初溶融物、またはもし水が存在する
なら、温度を塩の結晶析出温度以上に上げて酸化剤塩
（類）の溶液を形成することによつて配合される。次に
この溶融物または溶液は乳化剤及び非混和性有機液体燃
料の溶液に添加され、これは環境温度または温度を上げ
て充分に烈しく処理すれば、連続有機液体燃料相として
酸化剤塩の溶融物または溶液の乳化物を生ずる。通常こ
れは絶えず急速な攪拌によつて実質的に達成することが
できる。攪拌は配合が均一となるまで続けるべきであ
る。なんらかの固体、粒状燃料および（または）酸化剤
塩及びその他の成分がもしあれば、次に添加され従来の
装置によつて配合物を通じて攪拌される。配合方法はこ
の技術で知られているような連続方法で達成することも
できる。いかなる粒状酸化剤塩またはアルミニウム粒子
のような、どのような固体粒状燃料でも環境温度で加え
られることが望ましく、これらは全体組成物を酸化剤塩
の凍結または結晶析出温度以下の温度に冷却すると生ず
る。以前に云われたように、酸化剤塩の結晶化は結晶析
出温度以下の温度でさえ、一定のある時間以上で起り、
固体６０％までを含有する時でさえ取扱いの容易さのた
め生成する組成物は液状のままに放置された。硬化の速
度は元の乳化物の精製割合及び剪断の量と強さにより、
それが結晶析出温度以下にある間に処理の際受けるもの
である。乳化剤及び液体燃料の型も硬化速度に影響す
る。有機液体燃料を酸化剤塩の溶融物または溶液に添加
する前、乳化剤を有機液体燃料中に予め溶解するのが有
利である。この方法は乳化物を速かに、最少の攪拌で形
成せしめる。乳化剤は分離して乳化の直前に添加するこ
とができるが、それは所望によるか、または例えば乳化
剤が燃料の高温で劣化するような場合である。

次の表はさらに本発明を例示する。

表１において、例Ａ及びＢは上記の方法によつて調製さ
れ、本発明の代表的組成物である。実施例Ａは多量の乾
燥ＡＮ（硝酸アンモニウム）夥粒（５０％）を含み、ア
ルミニウムは含まない。これに対し例Ｂはそれより少量
の夥粒を含むが微粉砕したアルミニウムは３９％を含
み、これが実施例Ｂに遥かに強大な密度と相当大きなエ
ネルギーを与える。残余の例は成分上の変形を示す。例
Ｇ−ＬおよびＯはガラスの微細気球を含み、かくして比
較的小さな密度を有するが、感度は高い。例Ｌは４０％
乾燥過塩素酸カリを含む。本発明により鋳造組成物を製
造しうることの判つた他の乳化剤の例はスルホこはく酸
の二ナトリウムエトキシル化ノニルフエノール半エステ
ル（Syn Fac9214）及びサツクロースステアレートであ
る。これらの例は全て、上記のように同一の方法で製造
される。

表IIは温度５℃において約１５０mmよりも大きくない臨
界直径を有する増感された組成物を例示する。実施例Ａ
は単一の鋭感剤としてRDXを含み、密度1.65g/ccを有す
るが、なお２５mm位小さい直径のNo.１２雷管より感度
が優れていた。例ＢはＲＤＸ及び複合鋭感剤として３０
％の微粉砕アルミニウムを含み、密度は1.81g/ccで同じ
位小さな直径で爆合可能であつた。例Ｂはアルミニウム
の存在により極度に高いエネルギー（２２１１cal/g）
を有していた。例Ｂを配合する場合、乳化物を１３０℃
で形成｛AN（硝酸アンモニウム）及びＳＮ（硝酸ナトリ
ウム）｝塩の組合せは120℃の結晶析出温度を有してい
た）｝させ、具体例にては約７０℃である環境温度のア
ルミニウム及びＲＤＸを添加することによつて８０℃に
冷却させた。生成する組成物は固体内で混合した後充分
一時間以上してもなおグリースの様な手触りであつた。
例Ｃ−Ｅは成分の変化を示す。例Ｆ及びＧは追加の酸化
剤塩として硝酸カリを含み、例Ｇは多量の鋭感剤（７０
％RDX）を含む。本発明に従つて鋳造組成物を生ずるこ
とが発見された乳化剤の他の例はスルフオこはく酸の二
ナトリウムエトキシル化ノニルフエノールの半エステ
ル；錯有機ホスフエートエステル（Syn Fac９２１４）
を含む。

本発明の組成物は最も普通な爆発物への応用も可能であ
る。初めに配合された時、組成物は押出し可能であり、
かつ（または）ポンプ輸送ができるため種々な用途に対
し種々な形態の容器に充填することができる。増感され
た所見は自己爆発物を鋳造するのと似た物理的並に化学
的性質を有し、かようにしてブースターに、軍需品充填
に、砲兵の砲弾などに使用できる。

本発明はある例証例及び好ましい態様について記載した
か種々の変形がありうることはこの技術の熟練者には明
白なことである。いずれかのかような変形も附属のクレ
ーム中に説明したように本発明の範囲内に在ると思われ
る。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無機酸化剤塩と；水に混和しない有機液体
   燃料と；全組成物の５重量％以下の水とより成る爆発組
   成物とから成り、更に温度を上げた配合温度において油
   中水型乳化液を形成せしめ、該乳化液の乳化を弱化し、
   無機酸化剤塩が環境温度において結晶化して鋳造組成物
   を形成せしめる乳化剤を含むことを特徴とする鋳造爆発
   組成物。
2. 【請求項２】乳化剤が次式：ＲＮＨ_２（ここにＲは炭素
   原子１４乃至２２の範囲内の鎖長さを有する）を有する
   脂肪族アミンと；かかる脂肪族アミンの酸付加塩と；ス
   ルホこはく酸の二ナトリウムエトキシル化ノニルフエノ
   ール半エステルと；錯有機ホスフエートエステルと、及
   びサツクロースステアレートとから成る群から選れる特
   許請求の範囲第１項に記載の組成物。
3. 【請求項３】乳化剤が飽和されている特許請求の範囲第
   ２項に記載の組成物。
4. 【請求項４】乳化剤が炭素原子１４〜１８の範囲内に在
   る鎖長さを有する特許請求の範囲第２項に記載の組成
   物。
5. 【請求項５】乳化剤が酢酸アルキルアンモニウムなる特
   許請求の範囲第３項に記載の組成物。
6. 【請求項６】組成物が鋭感剤を含み、約５℃の温度にお
   いて約１５０mmより大ならざる臨界直径を与えるように
   した特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
7. 【請求項７】鋭感剤がＴＮＴ，ＲＤＸ，ＰＥＴＮ，ＨＭ
   Ｘ，粒状アルミニウム、ニトロセルロース、およびそれ
   らの混合物より選ばれる特許請求の範囲第６項に記載の
   組成物。
8. 【請求項８】鋭感剤が全組成物の少なくとも約１０重量
   ％の量のＲＤＸなる特許請求の範囲第７項に記載の組成
   物。
9. 【請求項９】鋭感剤がＲＤＸと粒状アルミニウムの混合
   物を含む特許請求の範囲第７項に記載の組成物。
10. 【請求項１０】ＲＤＸが少なくとも約１０％の量で存在
    し、アルミニウムが少なくとも約２０％の量で存在する
    ようにした特許請求の範囲第９項に記載の組成物。
11. 【請求項１１】硝酸、塩素酸及び過塩素酸のアンモニウ
    ム、アルカリ及びアルカリ土類金属の塩より成る群から
    選れた追加の無機酸化剤塩を２０％まで含有する特許請
    求の範囲第１項に記載の組成物。
12. 【請求項１２】過塩素酸のアンモニウム、アルカリ及び
    アルカリ土類金属塩から成る群より選れた追加の酸化剤
    塩を約４０％まで含有する特許請求の範囲第１項に記載
    の組成物。
13. 【請求項１３】組成物の密度を低下させるための密度降
    下剤を含有する特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
14. 【請求項１４】(a)無機酸化剤塩と、５％以下の水と、
    水に混和せぬ有機液体燃料と、及び乳化剤とを含有する
    油中水型乳化物であって、該乳化物が乳化物中で無機酸
    化剤塩の結晶化温度以上の温度で形成される油中水型乳
    化物を形成する工程と、 (b)前記乳化物を結晶析出温度以下の環境温度に冷却せ
    しめる工程と、 より成り、(c)乳化剤を添加することにより昇温配合温
    度で油中水型乳化物を形成せしめるが、該乳化物は乳化
    を弱めて環境温度において無機酸化剤塩を析出させ鋳造
    組成物を生ぜしめることを特徴とする鋳造爆発組成物の
    製造方法。