JPS605092A - 硝酸アンモニウムとエマルジヨンとを含む安定な爆薬 - Google Patents
硝酸アンモニウムとエマルジヨンとを含む安定な爆薬Info
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Landscapes
- Colloid Chemistry (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
m針汰黒一
本発明は、油中水型エマルジョンと、固体粒状の硝酸ア
ンモニウム(AN)−例えばANプリル(prill)
または顆粒−あるいはそれを燃料油で被覆したもの(A
NFO)との脱感化ブレンドを含む爆薬組成物に関する
。より特定すれば9本発明は。 穿孔へのポンプ注入に適した。貯蔵安定性のよい包装製
品状および裸薬製品状の上記爆薬組成物に関する。この
発明は、また燃料油を含まないかまたは少ししか含まな
いANと混合して上記ブレン、ドを形成するのに特に適
する低粘度エマルジョンにも関するものである。 先行技術 油中水型エマルジョンと固体粒状AN(例えばANFO
)とのブレンドを含む爆薬は、該爆薬が高い嵩密度、爆
破エネルギーをもち耐水性に優九でいるという利点を有
し、かつ同時にANが低価格であるため価格が安いとい
う事実のために、近年爆破業者の関心の的となっている
。しかし、これらのブレンドを用いるに際して遭遇する
問題として、ブレンドのポンプによる注入適性およびブ
レンドの安定性とりわけブレンドの爆発特性の安定性の
問題がある。いくつかのブレンドはポンプによる注入が
不可能かあるいはできても非常に困難である。あるブレ
ンドはその注入可能性を1日あるいは2日でさえ保つこ
とができないため、製造されたらすぐにポンプで注入す
る必要がある。 ブレンドが穿孔内におかれた後爆発するように十分長い
貯蔵安定性をもたねばならないことは疑いをはさむ余地
のないことであるが、この問題は従来のエマルジョン/
ANブレンド型爆薬のほとんどにおいて意味のある程度
には解決されていない。 電装されたブレンドは、それがほんの短時間貯蔵された
だけであっても、使用される時まですべてが爆発性を有
しているとは限らないというのが事実である。 エマルジョン/ANブレンドは、米国特許第3゜161
.551号(Eglyら)、同第4,111,727号
(C1ay) 、同第4,181,546号(C1ay
) l同第4,357,1811号(Binetら)お
よび英国特許第1,306,546号(’Butter
worth)に示されている。Eglyらは、エマルジ
ョン−このものは脱感化状態のものである−を固体硝酸
アンモニウム用の鋭感剤として用いている。エマルジョ
ン/ANブレンドを示している。このブレンドを穿孔内
に装填する点に関しては、該特許権者はブレンド自体を
穿孔内で形成するとしている。すなわち、穿孔内にAN
を入れ、その上に脱感化エマルジョンを注ぐと示してい
る。 C1ay−彼の米国特許第4,111,727号に示さ
れる10/90〜40/60のエマルジョン/ANのブ
レンドは。 AN中に閉じ込められた空気だけによって脱感化されて
いる−は、エマルジョンとAN粒子とをきわめて簡単な
方法で好ましくは穿孔に挿入する直前に混合するとのべ
ている。C1ayはまた。ソルビタンモノオレエート、
ソルビタンモノステアレートおよびソルビタンモノパル
ミテートが上記エマルジョンをつくるのにきわめて適し
た乳化剤であること、そしてこれらの乳化剤は水性成分
が加え〜ゝ られる前に油中にブレンドするのが好ましえことも示し
ている。C1ayのANは酸素バランスのとれたANF
O(このものは酸素バランスのとれたエマルジョンとブ
レンドされる)でも、また燃料を少ししか含まないもし
くは燃料を含まない固体AN(このものはブレンドの酸
素をバランスさせるのに必要なほとんどのあるいはすべ
ての油を含むエマルジョンと混合される)でもよい。 米国特許第4,181,546号において、 C1ay
は、AN粒子中およびAN粒子間のすき間が完全に満た
された40/60〜60/40のエマルジョン/ANブ
レンドを示している。この生成物は乾燥成分の割合が高
すぎて通常のスラリーポンプでは注入できないと言われ
ている。が一方この生成物は乾燥ANFOと同じ方法で
オーガー(Auger)によって穿孔中に装填できると
言われている。この特許は安定なエマルジョンとするた
めには乳化剤の量を最小にすること、高ぜん断混合を用
いることが良いことを示唆している。C1ayは、特に
適した乳化剤としてソルビタンの脂肪酸エステルを示し
、とりわけ”Glycomul O” (ソルビタンモ
ノオレエート)が彼の発明にとって最も好ましいとして
いる。 Butterworthは、彼のブレンドを直径8.3
.cmのポリエチレン管に入れ、ここへ更にニトログリ
セリンを加え、混合後1時間でこの装薬を爆発させるこ
とを記載している。このように+ Eglyら、 C1
ayそしてButtertyorF:、hはいずれも、
ブレンドの安定性、すなわち、包装前もしくは包装後に
または装薬の状態で穿孔内に装填される前に数日間また
は数週間放置された後のブレンドの状態については配慮
していない。 Binetらの爆薬組成物のエマルジョン部分は″マイ
クロエマルジョン(microemulsion)”と
名付けられている。このエマルジョンは通常の油中水型
用乳化剤と共に両親媒性の合成ポリマーからなる乳化剤
を含んでいる。任意にホスファチド乳化安定剤も含まれ
ている。Binetらのマイクロエマルシコン自体=1
ミクロン未満から約15ミクロンの非常に小さいセル(
cell)サイズをもつ″液−液泡(liqui−]、
1quid form)”として示されているーは。 例外的に長期貯蔵安定性を示し、かつさらに燃料やエネ
ルギー向上用成分を加えることにも耐えうるといわれて
いる。この特許権者は、基となるエマルジョン中に存在
する固体酸化剤塩によっておこる。従来のエマルジョン
爆薬においてみられた種結晶による不安定化効果につい
て検討している。 Binetらに従えば、彼らの実験は、彼らのマイクロ
エマルジョンが24%の粉末AN (ground A
N)が加えられた時種結晶の効果に対して従来のエマル
ジョンよりも安定で、50℃で3日貯蔵した後−17℃
で2〜3日貯蔵することを1サイクルとして、これを3
サイクル行っても雷管起爆可能性を保っていることを示
した。 貯蔵安定性についてのBinetらの考察は主として爆
発性エマルジョン自体にむけられている。この特許権者
は、既知のすべての油中木型エマルジョンは種結晶の効
果によってその安定性が低められているとのべている。 Binet;らはまた、相対的に大きいAN粒子を含む
マイクロエマルジョン中で種結晶の効果がどの程度であ
るかを説明していないけれども2種結晶の効果がANが
加えられたエマルジョンにおいても問題であることも示
唆している。さらに、 Binetらは、彼らのマイク
ロエマルジョンについてより改良された安定性を達成す
るために、高価なポリマー状乳化剤そして任意成分とし
て乳化安定剤を用いることを要件にしている。 優れた貯蔵安定性をもつAN/エマルジョンブレンドお
よび高価な添加剤を使用する必要−これは多分有用性が
制限されることを意味する−のないそのようなブレンド
の製造方法が、一般の人々に入手可能となるAN/エマ
ルジョン製品の範囲を広げるために9強く望まれている
。特に製造されて数日後にも穿孔内にポンプで注入する
ことができ、また包装状態においてブレンドがつくられ
てから約3ケ月以上の後にもそれが穿孔内に入れられた
後爆発性を有しているようなブレンドが望まれている。 産1じl
ンモニウム(AN)−例えばANプリル(prill)
または顆粒−あるいはそれを燃料油で被覆したもの(A
NFO)との脱感化ブレンドを含む爆薬組成物に関する
。より特定すれば9本発明は。 穿孔へのポンプ注入に適した。貯蔵安定性のよい包装製
品状および裸薬製品状の上記爆薬組成物に関する。この
発明は、また燃料油を含まないかまたは少ししか含まな
いANと混合して上記ブレン、ドを形成するのに特に適
する低粘度エマルジョンにも関するものである。 先行技術 油中水型エマルジョンと固体粒状AN(例えばANFO
)とのブレンドを含む爆薬は、該爆薬が高い嵩密度、爆
破エネルギーをもち耐水性に優九でいるという利点を有
し、かつ同時にANが低価格であるため価格が安いとい
う事実のために、近年爆破業者の関心の的となっている
。しかし、これらのブレンドを用いるに際して遭遇する
問題として、ブレンドのポンプによる注入適性およびブ
レンドの安定性とりわけブレンドの爆発特性の安定性の
問題がある。いくつかのブレンドはポンプによる注入が
不可能かあるいはできても非常に困難である。あるブレ
ンドはその注入可能性を1日あるいは2日でさえ保つこ
とができないため、製造されたらすぐにポンプで注入す
る必要がある。 ブレンドが穿孔内におかれた後爆発するように十分長い
貯蔵安定性をもたねばならないことは疑いをはさむ余地
のないことであるが、この問題は従来のエマルジョン/
ANブレンド型爆薬のほとんどにおいて意味のある程度
には解決されていない。 電装されたブレンドは、それがほんの短時間貯蔵された
だけであっても、使用される時まですべてが爆発性を有
しているとは限らないというのが事実である。 エマルジョン/ANブレンドは、米国特許第3゜161
.551号(Eglyら)、同第4,111,727号
(C1ay) 、同第4,181,546号(C1ay
) l同第4,357,1811号(Binetら)お
よび英国特許第1,306,546号(’Butter
worth)に示されている。Eglyらは、エマルジ
ョン−このものは脱感化状態のものである−を固体硝酸
アンモニウム用の鋭感剤として用いている。エマルジョ
ン/ANブレンドを示している。このブレンドを穿孔内
に装填する点に関しては、該特許権者はブレンド自体を
穿孔内で形成するとしている。すなわち、穿孔内にAN
を入れ、その上に脱感化エマルジョンを注ぐと示してい
る。 C1ay−彼の米国特許第4,111,727号に示さ
れる10/90〜40/60のエマルジョン/ANのブ
レンドは。 AN中に閉じ込められた空気だけによって脱感化されて
いる−は、エマルジョンとAN粒子とをきわめて簡単な
方法で好ましくは穿孔に挿入する直前に混合するとのべ
ている。C1ayはまた。ソルビタンモノオレエート、
ソルビタンモノステアレートおよびソルビタンモノパル
ミテートが上記エマルジョンをつくるのにきわめて適し
た乳化剤であること、そしてこれらの乳化剤は水性成分
が加え〜ゝ られる前に油中にブレンドするのが好ましえことも示し
ている。C1ayのANは酸素バランスのとれたANF
O(このものは酸素バランスのとれたエマルジョンとブ
レンドされる)でも、また燃料を少ししか含まないもし
くは燃料を含まない固体AN(このものはブレンドの酸
素をバランスさせるのに必要なほとんどのあるいはすべ
ての油を含むエマルジョンと混合される)でもよい。 米国特許第4,181,546号において、 C1ay
は、AN粒子中およびAN粒子間のすき間が完全に満た
された40/60〜60/40のエマルジョン/ANブ
レンドを示している。この生成物は乾燥成分の割合が高
すぎて通常のスラリーポンプでは注入できないと言われ
ている。が一方この生成物は乾燥ANFOと同じ方法で
オーガー(Auger)によって穿孔中に装填できると
言われている。この特許は安定なエマルジョンとするた
めには乳化剤の量を最小にすること、高ぜん断混合を用
いることが良いことを示唆している。C1ayは、特に
適した乳化剤としてソルビタンの脂肪酸エステルを示し
、とりわけ”Glycomul O” (ソルビタンモ
ノオレエート)が彼の発明にとって最も好ましいとして
いる。 Butterworthは、彼のブレンドを直径8.3
.cmのポリエチレン管に入れ、ここへ更にニトログリ
セリンを加え、混合後1時間でこの装薬を爆発させるこ
とを記載している。このように+ Eglyら、 C1
ayそしてButtertyorF:、hはいずれも、
ブレンドの安定性、すなわち、包装前もしくは包装後に
または装薬の状態で穿孔内に装填される前に数日間また
は数週間放置された後のブレンドの状態については配慮
していない。 Binetらの爆薬組成物のエマルジョン部分は″マイ
クロエマルジョン(microemulsion)”と
名付けられている。このエマルジョンは通常の油中水型
用乳化剤と共に両親媒性の合成ポリマーからなる乳化剤
を含んでいる。任意にホスファチド乳化安定剤も含まれ
ている。Binetらのマイクロエマルシコン自体=1
ミクロン未満から約15ミクロンの非常に小さいセル(
cell)サイズをもつ″液−液泡(liqui−]、
1quid form)”として示されているーは。 例外的に長期貯蔵安定性を示し、かつさらに燃料やエネ
ルギー向上用成分を加えることにも耐えうるといわれて
いる。この特許権者は、基となるエマルジョン中に存在
する固体酸化剤塩によっておこる。従来のエマルジョン
爆薬においてみられた種結晶による不安定化効果につい
て検討している。 Binetらに従えば、彼らの実験は、彼らのマイクロ
エマルジョンが24%の粉末AN (ground A
N)が加えられた時種結晶の効果に対して従来のエマル
ジョンよりも安定で、50℃で3日貯蔵した後−17℃
で2〜3日貯蔵することを1サイクルとして、これを3
サイクル行っても雷管起爆可能性を保っていることを示
した。 貯蔵安定性についてのBinetらの考察は主として爆
発性エマルジョン自体にむけられている。この特許権者
は、既知のすべての油中木型エマルジョンは種結晶の効
果によってその安定性が低められているとのべている。 Binet;らはまた、相対的に大きいAN粒子を含む
マイクロエマルジョン中で種結晶の効果がどの程度であ
るかを説明していないけれども2種結晶の効果がANが
加えられたエマルジョンにおいても問題であることも示
唆している。さらに、 Binetらは、彼らのマイク
ロエマルジョンについてより改良された安定性を達成す
るために、高価なポリマー状乳化剤そして任意成分とし
て乳化安定剤を用いることを要件にしている。 優れた貯蔵安定性をもつAN/エマルジョンブレンドお
よび高価な添加剤を使用する必要−これは多分有用性が
制限されることを意味する−のないそのようなブレンド
の製造方法が、一般の人々に入手可能となるAN/エマ
ルジョン製品の範囲を広げるために9強く望まれている
。特に製造されて数日後にも穿孔内にポンプで注入する
ことができ、また包装状態においてブレンドがつくられ
てから約3ケ月以上の後にもそれが穿孔内に入れられた
後爆発性を有しているようなブレンドが望まれている。 産1じl
【象
本発明は、硝酸アンモニウム(AN)粒子(例えばAN
またはANF○プリル)を、(a)エマルジョンの連続
相を形成する成分をもつ液状炭素質燃料、(b)前記連
続相中に離散した液滴として分散する非連続相を形成す
る無機酸化剤塩の水溶液および(C)乳化剤をふくむ油
中木型エマルジョンと混合し、AN粒子とエマルジョン
からなり脱感化に有効な量の分散された気泡(gas
bubbl、e)または空隙(void)を含むブレン
ドを形成することにより爆発組成物を製造する方法の改
良を提供するものである。本発明の改良点は、AN粒子
および前記エマルジョンの成分を、水溶液の液滴からの
水の損失を最小にしかつその水が連続相を通ってエマル
ジョンに混合されたAN粒子へ移動するのを最小にする
ように構造にすることである。特に。 この構造は以下に示す水拡散テスト(WaterDj、
ffusion Tesシ)を行った時エマルジョンが
最初の重量の約4%以下減少するようなエマルジョンを
包んでいる。 半径7.5mm 、高さ2.6mmの円筒伏皿に、混合
物をつくるのに用いたのと同じの新しくつくったエマル
ション0.325ccを満たす。次に、このエマルジョ
ンの露出した平らな表面(面積1.25cm2)をエマ
ルジョンサンプルと同じ横断面積をもち高さが少なくと
も1cmの硝酸アンモニウムの円筒状ペレットと接触さ
せる。ここに用いる硝酸アンモニウムもまた混合物をつ
くるのに用いたものと同じである。えられたエマルジョ
ン/ANサンプルを25℃において乾燥空気中で48時
間貯蔵し、その後エマルジョンの水の損失を分析する。 本発明のより好ましい方法においては、水の損失および
移動を防止した構造が、AN粒子を、乳化剤系中に(a
)塩、好ましくは脂肪酸のアルカリ金属、アンモニウム
および/またはアルキルアンモニウム塩(好ましくは脂
肪酸は約12〜22の炭素原子数をもつ飽和および−、
二および三−不飽和モノカルボン酸よりなる群から選択
される)および(b)遊離脂肪酸をふくむエマルジョン
と混合することによりつくられる。ここで成分(b)は
油中に溶解した溶液として存在し、該溶液はエマルジョ
ンの連続相を構成している。また前記の脂肪酸と脂肪酸
塩は油と一緒に液状炭素質燃料を形成している。最も好
ましい方法においては、前記脂肪酸塩乳化剤系は、油と
無機酸化剤塩水溶液と ′を混合してエマルジョンを形
成するその際に脂肪酸と塩基とからつくられる。この乳
化剤系では。 塩基(例えば水酸化物)はエマルジョンの水相中に存在
している。 水溶液の液滴とAN粒子との間の水の移動を制限する構
造を形成する代りのまたは好ましくは更に追加する方法
は、液滴セルサイズを少なくとも約1ミクロン以上、か
つ好ましくは約4ミクロン以下とすることである。更に
、上記構造をつくるための代りの方法あるいは追加の方
法としては。 AN粒子を、その中において水が25℃において約10
″5cm2/秒未満の拡散係数をもつ物質で被覆する
方法である。 本発明はまた1本発明の方法の1つの態様によりつくら
れた貯蔵安定性の優れた包装製品も提供する。該包装製
品は、(1)AN粒子(例えばANFOプリル)好まし
くは少なくとも約30重量%以上と、 (2)(a)脂
肪酸の油溶液を含む液状炭素質燃料(油溶液はエマルジ
ョンを連続相を形成している) 、 (b)前記連続相
中に離散した液滴として分散するエマルジョンの非連続
相を形成する無機酸化塩の水溶液および(c)塩、好ま
しくは脂肪酸のアルカリ金属、アンモニウムまたはアル
キルアンモニウム塩(好ましくは脂肪酸は約12〜22
の炭素原子数をもつ飽和および−、二および三−不飽和
のモノカルボン酸よりなる群から選択される)と遊離の
脂肪酸とからなる乳化剤を含む乳化剤系を含むエマルジ
ョン好ましくは少なくとも約30重量%以上との熟成さ
れたブレンドからなっている。ここで脂肪酸と脂肪酸塩
は油と共に液状炭素質燃料を形成し、またブレンドは脱
感化に有効な量(例えばブレンド容量の少なくとも約5
%の量)の分散された気泡あるいは空隙をふくみ。 かつその構造は前にのべた水拡散テストにより測定して
、25°Cで2日熟成した時のエマルジョン中の水溶液
の液滴からの水の損失量が最初のエマルジョン重量の約
4%以下、好ましくは約3.5%以下となる構造である
。好ましい態様においては。 エマルジョンは少なくとも約1ミクロン以上の。 かつより好ましくは約4ミクロン以下の液滴セルサイズ
をもっている。 ここにおいて″熟成された″という言葉は9本発明の包
装された製品を、使用現場において製造され装薬の状態
で穿孔内に入れられる製品と区別するために用いられて
いる。″熟成された′″製品は。 包装さ九、製造後のある時期通常少なくとも数日後2時
には数週間後に現場に移される製品を意味する。 本発明の製品中でエマルジョンとのブレンドとして存在
する固体物質をのべるのにここで使われている″硝酸ア
ンモニラム粒子″という言葉は、顆粒状またはプリル(
prill)状の硝酸アンモニウム。 例えば、燃料を含まないかもしくはわずかしか含まない
プリル、または燃料油でかるく被覆したプリルいわゆる
’ANFO”(ここで通常ANFO重量比は約94/6
である)および/または以下にのべるように本発明の方
法に従って被覆したプリルを意味する。 また別の態様においては5本発明はANプリルと本発明
の方法の1つの態様によってブレンドされて安定な爆薬
を形成するのに適した油中木型エマルジョンを提供する
。このエマルジョンは。 (a)脂肪酸の油溶液を含む液状炭素質燃料約7〜21
重量%好ましくは約9〜15重量%但し、該溶液はエマ
ルジョンの連続相を形成している (b)上記連続相中に離散した液滴として分散し。 エマルジョンの不連続相を形成している無機酸化剤塩の
水溶液 および (c) (1)脂肪酸と゛(2)脂肪酸塩とを含む乳化
剤系とを含み、前記油、脂肪酸および脂肪酸塩が一緒に
なって液状炭素質燃料を形成し、かつエマルジョンを形
成するために加えられる油と脂肪酸の重量割合が約1/
1〜3/1であって、さらにエマルジョンが約−6%よ
りもより負の2例えば約−50%程度の、酸素バランス
をもつことを特徴としてb)る。 乳化剤系が、油と塩水溶液とを混合してエマルジョンを
形成するそ〜の時に脂肪酸と塩基力)らつくられる好ま
しい態様においては、塩基と脂肪酸とを当量比約0.5
/1〜3/1好ましくは1.5/1〜2/1でカロえる
結果、塩基もまた存在する。このような特定のエマルジ
ョンにおいては前に特定した油と脂肪酸との比における
脂肪酸の重量はエマルジョンをつくるために加えられた
脂肪酸の重量と理解されるべきである。このうちのいく
らかは脂肪酸塩乳化剤に変わる。このエマルジョンは一
般に約500〜10,000ポアズの粘度をもつ。また
裸S製品用に用いるエマルジョンは約500〜3000
ポアズの粘度をもつ。このエマルジョン構造は約3ケ月
以上の期間安定である。 予じめ形成された脂肪酸塩を系中に加えることによって
つくられるエマルジョン生成物においては、前に示した
特定の、油と脂肪酸との比における″脂肪酸″の重量は
エマルジョンをつくっている時に加えら九た脂肪酸の型
皿と脂肪酸塩の重量との合計量と理解されるべきである
。このような生酸物においては、(添加された)脂肪酸
塩の重量と(添加された)脂肪酸の重量との比は少なく
とも約0.5/1以上である。 本発明のエマルジョン中に存在する無機酸化剤塩(酸化
剤)の量はその中に存在する燃料を完全燃焼さぜるのに
不充分である。このことは、エマルジョンが負の酸素バ
ランスをもつことによっても立証される。この酸化剤の
不足したエマルジョンは、燃料を少ししか含まないかま
たは好ましくは本質的に燃料を含まないANプリルと混
合されて。 より正の酸素バランスおよび優れた爆発性能をもつ製品
にかわる。この酸化剤の不足したエマルジョンは、それ
が比較的低い粘度をもつために、これらのANプリルと
低いせん断で混合されて、約20〜70重量%のANプ
リルと鋭感剤として有効な量の分散された気泡または空
隙(例えばブレンドの容量を基準にして少な(とも約5
%以上の量の気泡)とを含む本発明の好ましいエマルジ
ョン/AN爆薬ブレンドをつくることができる。このブ
レンドは本質的に酸素バランスがとれている。 すなわち約−25%よりもより正の好ましくは約−10
〜+5%の範囲の酸素バランスをもっている。その場で
乳化剤がつくられた好ましいエマルジョンと約・20〜
50%のプリルとからつくられたブレンドは約2500
〜20,000ポアズの範囲の粘度をもち、この範囲の
粘度を数日間維持すること力Sできる。 本発明の詳細な説明 本発明は、AN/エマルジョンのブレンド中において、
エマルジョンの分散した水相からエマルジョンと混合さ
れたAN粒子へ水が移動することが、これらのブレンド
が不安定化し、製品の性能低下をもたらす主な原因にな
っているという発見に基づいている。この水の移動は2
粒状AN中の水の量を高め(多分約5%〜10%のレベ
ルまで)。 分散した水相中の塩濃度を高めて飽和限界すなわち塩晶
出の可能性のある点まで到達させる結果となる。これら
の効果が一緒になってエマルジョン/ANブレンドの構
造を急速に崩壊させる。 本発明の方法においては、AN粒子およびエマルジョン
成分は、それらの化学的組成および物理的特性(例えば
大きさおよび空−的関係)を特定することにより、塩水
溶液の液滴からの水の減少が最小でかつこの水がエマル
ジョン連続相を通ってAN粒子まで移動するのを最小に
おさえたエマルジョン/ANブレンド構造に形成される
。この構造は、好ましくは本質的に疎水性のエマルジョ
ン連続相により形成されろ水移動に対して抵抗性の中間
物またはバリヤーを提供する。この疎水性エマルジョン
連続相は、最も好ましくは、乳化剤系が塩、好ましくは
脂肪酸(好ましくは炭素子数12〜22の飽和または−
、二もしくは三−不飽和モノカルボン酸)のアルカリ金
属、アンモニウムおよび/またはアルキルアンモニウム
塩と油中に溶解した遊離脂肪酸とを含み、この遊離脂肪
酸の油溶液がエマルジョンの連続相を形成し、この油と
脂肪酸と脂肪酸塩とが一緒に液状炭素質燃料を形成して
いる時にえられる。さらに最も好ましいのは、この乳化
剤系が、油と水溶液とを脂肪酸と塩基の存在下に、米国
特許第4,287,010号(Oven)に示される方
法に従って、混合することによりその場でつくられる場
合である。0tienのその場でつくる方法は、脂肪酸
塩(石けん)乳化剤が油/水界面一そこでは脂肪酸塩は
遊離脂肪酸と共に存在するーで形成され、それにより、
界面における酸7石けん、油相中の脂肪酸および水相中
の塩基の間に一つの安定な平衡が確立されると考えられ
てきた。 そのため2本発明の最も好まして態様においては、乳化
剤系は、前記Owenの特許中に記載される方法に従っ
て塩、好ましくは脂肪酸(好ましくは炭素原子数12〜
22の飽和または−、二もしくは三−不飽和モノカルボ
ン酸)のアルカリ金属。 アンモニウムまたはアルキルアンモニウム塩をその場で
形成することによってつくられた乳化剤系である。この
際最も好ましいのはオレイン酸のすI〜リウム、カリウ
ムおよび/またはアンモニウム塩である。 疎水性のエマルジョン連続相およびより特定すればその
ような連続相を形成するところの相対的に無極性の乳化
剤系をふくむエマルジョンでによって与えられるブレン
ド構造の重要性(エマルジ゛ヨン/ANブレンドの安定
性に対する)はこれまでのところ認められていない。事
実、C1ay (米国特許第4,181,546号)は
、(非イオン性の)ソルビx タンオレエート型のものが最も好適は乳化剤の一つであ
ることをみいだしたと言っている。Binetらも安定
性は通常の乳化剤と共に用いられるクラフト、ブロック
または枝分れポリマー状乳化剤に依存していることを示
唆している。 油相中のこれら高濃度の極性非イオン性乳化剤が油相を
相対的に親水性にし、そのため水がAN粒子に早い速度
で移動するのを可能にし、結果として前にのべたような
製品の不安定性を招く。疎水性油相の利点を、 C1a
yにより好ましいとされたより親水性の油相と比較して
以下の実施例1および2に示す。 以上にのべたような乳化剤の制御が、エマルジョン中の
水性液滴とAN粒子との間に疎水性媒質が存在するよう
な構造を提供するのに好ましい方法である。もう一つの
方法−これはどのような乳化剤系を用いて行ってもよい
が、特に前にのべた好ましい乳化剤系を用いて行うのが
好ましい−は。 AN粒子を、その中における水の拡散率が低い。 たとえばその中において水が25℃において約10−5
cm” /secよりも小さい好ましくは10−8cm
”/ secよりも小さい拡散係数をもつ物質で被覆す
る方法である。好ましい被覆材料は、固体ANの使用量
の6〜10%に相当する量使用された時、固体ANの酸
素バランスをとるための燃料として働くようなものであ
る。このような材料で9例えば通常ANF○に用いられ
ている燃料油(FO)を置換することも可能であろう。 このような材料の例としては、固体または半固体の炭化
水素(例えばパラフィンワックスおよびペトロラタム−
ロジン−パラフィン)があげられる。 本発明のさらにもう一つの好ましい態様においては、A
N粒子とエマルジョン成分とから形成される本発明に必
須の構造は、エマルジョンの内部相(すなわち塩水溶液
の液滴)のセル(cell)の大きさをコントロールし
、化学的推進力、すなわちエマルジョン中に分散され塩
水溶液中の水とA゛NN粒子間の化学的ポテンシャルの
違いを減らすことによって与えられる。減少された化学
的推進力により、エマルジョンの水相からAN粒子への
水の移動を最小にする。分散された水相中の成分の化学
的ポテンシャルは、セル(すなわち液滴)の曲率半径が
小さくなると逆に増加する。そのため、セルの寸法が小
さい程非連続相中の水の化学的ポテンシャルが増加し、
それによって水を固体酸化剤へ移動させる推進力が増す
。過去には、より小さいセルの寸法(より高粘度)がエ
マルジョン爆薬自体の安定性を増すと考えられてきた。 例えば、 C1ay (米国特許第4,181,546
号)は″良好なせん断混合″と″良好な乳化剤″(ソル
ビタンオレエート型)とが、良好な安定性を示すエマル
ジョンを得るために必要であるとすいせんしている。 しかし上述のように、この関係はエマルジョン/ANブ
レンドに対してはあてはまらない。ブレンド中のエマル
ジョンの内部相のセルの最良の寸法は、製品の目標とす
る貯蔵期間中にわたって水の損失による結晶化をおこさ
ない最大のものである。 これによりエマルジョンが早期に結晶化することなく水
の移動速度を最小にできる。最適なセルの大きさは一般
に約1〜約4ミクロンで、水相の水含量が減るにつれ、
セルの大きさも小さくなる。 エマルジョンの連続相を通って水が移動するのを最小に
するために、またその他の要因もコントロールすること
ができる。すなわち、水の移動速度は、連続相の成分に
よってのみ決定されるのでなく、該連続相の寸法厚さく
dimensi、onal thick−マ ness)が大きい程小さくなるので、エタルジョンの
油含量を増すことにより、連続相の寸法厚さを大きくす
ることができる。そのため2本発明の好ましい生成物、
とりわけ装薬用のエマルジョン/ANブレンドに用いる
生成物は、そのエマルジョンとブレンドされる固体硝酸
アンモニウムの酸素をバランスさせるために必要な一部
)好ましくは本質的にすべての油を含む″ハイオイル(
high oil)″エマルジョンである。このことは
いくつかの理由により有益である。第一に、加えられた
油がエマルジョンに低い粘度を付与する。この低粘度と
いうことが大きな利益である。まず低粘度のため。 エマルジョン/ANブレンドを低いせん断混合でつくる
ことができることであり、かっこの低いせん断混合はブ
レンドの安定性に有利な効果を与える。特に低いせん断
混合は、固体ANまたはA NFO含有量の高いブレン
ドをつくる際に重要である。なぜなら、混合中に粒子が
互いにのりこえて動き、この動きが粒子の間にあるエマ
ルジョンに作用して粒子を水溶液の液滴から隔離してい
る油フィルムを破壊しそれにより水移動の開始(hea
dstart)を与えるためである。本発明の″ハイオ
イル″エマルジョンとりわけ乳化剤系がその場でつくら
れる好ましいエマルジョンを用いると、より安定なブレ
ンドかえられる。なぜなら、成分が2通常のより粘性の
エマルジョンをブレンドする時用いられるよりもより小
さいせん断で混合することができるためである。かつよ
り低い粘性でより簡単にポンプ注入できるブレンドかえ
られるためである。さらに以下により詳細に説明される
ように。 ブレンドのより低い粘性は少なくとも数日間は十分に安
定で、ポンプにより簡単に注入できるという利点は、も
しブレンドがつくられてからそれがポンプ注入されるま
での間に数日間経過している場合でさえ、維持される。 以上にのべたように2エマルジヨンの連続相の寸法厚さ
くdimensj、onal thjckness)を
増すためにエマルジョンの油含有量を高めることは、水
が連続相を通ってAN粒子へ移動するのをより防ぐであ
ろう。しかしながらエマルジョンの連続相を無制限に多
量にすると時には油の分離やクリ−ミンクをおこす。 ある特定の系においては、安定なエマルジョン構造−す
なわち油相のクリ−ミンクのない構造−をもつ″ハイオ
イル″エマルジョンが、乳化剤系の濃度を標準パローオ
イル”(low oil)エマルジョン−すなわちAN
FOと混合されるための本質的に酸素のバランスがとれ
たエマルジョン−に用いられる濃度よりも高くすれば、
得られることが二のた¥発見された。乳化剤が遊離脂肪
酸(油に溶解している)と共に用いられている脂肪酸の
塩である場合、とりわけその脂肪酸の塩が米国特許第4
.287.010号中に示されるようにその場でつくら
れた場合には、その安定な低い粘度のエマルジョン(す
なわち、比例的により多量の乳化剤をふくむ″ハイオイ
ル″″エマルジョン)はANと共に安定な粘度をもつブ
レンドを形成し、この安定な粘度はこのブレンドがポン
プによる注入前に1日程度熟成された場合でさえポンプ
注入が簡単に行いうる程十分低く保たれる。 ソルビタン脂肪酸エステル型の乳化剤のような非イオン
性乳化剤は、従来技術、すなわち米国特許第4.1.8
1,546号(ctay)においてこれまで安定性の点
ではエマルジョン用の最も良好な乳化剤の1つであるこ
とがわかったとしてのべられてきた。 しかしながら、エマルジョン構造を保持するのに十分な
程高い濃度で乳化剤を含む゛′ハイオイル″エマルジョ
ンからつくられたエマルジョン/ANブレンドにおいて
は乳化剤としてソルビタンモノオレエートを用いた場合
粘度の点で不安定であることが新しく発見された。後者
の場合には、ブレンドを形成するのに用いられたエマル
ジョンがより低い粘度の″ハイオイル″′エマルジョン
であるにもかかわらず、水利からの水の移動およびその
中の塩の起りうる結晶化がブレンドの粘度をきわめて早
い速度でブレンドがもはやポンプ注入ができない。そし
て爆発不可能なレベルまで上昇させる。 このレベルには1日または2日で到達するであろう。す
なわち粘度の安定性は、一般的にパハイオイル″エマル
ジョン/ANブレンドのみによってきまるのでなく、″
ハイオイル″エマルジョン中に存在する乳化剤系の性質
にも関係する。 本発明の゛′ハイオイル″と油を含まないまたは少しし
か含まないANプリルとのブレンドを形成することによ
りえられる他の利点は、ANグリル中の空隙体積がブレ
ンド中において脱感化部位として役立つことである。更
に、初めに用いるエマルジョン中に必要な油をすべて含
有させることにより油と脂肪酸との比が、ブレンドされ
ないエマルジョンからブレンドされたエマルジョンへか
わる時に本質的に変化しない。そのために、要求される
乳化剤量を守ることができることである。 本発明の好ましい″ハイオイル″エマルジョンが20〜
70%のANプリルとブレンドされると仮定した場合、
このエマルジョン中に存在する液状炭素質燃料(油十脂
肪酸十脂肪酸塩)の量は、エマルジョンの全重量を基準
にして約7〜21%の範囲であろう。このエマルジョン
中の液状炭素質燃料の量が多くなればなる程、ブレンド
に用いられるべきANプリルの量も多くなる。40/6
0〜60/10のエマルジョン/ANプリルからなる好
ましいブレンド範囲においては、エマルジョン中の液状
燃料の含有量は約9〜15重量%で。 特に装薬製品に用いるエマルジョンにおいては決して約
13%より多くてはならない。また装薬製品においては
ポンプ注入をしやすくするためプリルを約50%以下用
いるのが有益である。 ″ハイオイル″エマルジョンの水相に存在する無機酸化
剤塩および水の量は、これらの成分について米国特許第
4,287,010号に特定された広い範囲内でよい。 すなわち、酸化剤塩は約50〜95重量%、水は約5〜
25%である。しかし、これらの範囲の内で、より高い
水濃度、すなわち約12〜20%の水濃度がこのエマル
ジョンにおいては好ましい。本発明の方法および本発明
の包装製品に用いられる″ローオイル″エマルジョンに
おける無機酸化剤塩、液状炭素質燃料および水の含有量
は、米国特許第4,287,010号に記載されるとお
りでよい。 米国特許第4,287,010号−この記載をここで参
照されたい−に示される、その場で乳化剤を合成する方
法に従って乳化剤系を製造するには。 脂肪酸(例えばオレイン酸)および塩基を無機酸化剤塩
水溶液および油゛と同時に混合し、油中水型エマルジョ
ンを形成するその場で脂肪酸塩乳化剤を形成する。えら
れたエマルジョン中には脂肪酸(油相中)と共に脂肪酸
塩が存在し、塩基もまた水相中に存在する。 本発明の方法の好ましい態様において用いられる脂肪酸
塩乳化剤は、少なくとも約12以上で通常約22以下の
炭素原子数をもつ飽和または−。 二もしくは三−不飽和モノカルボン酸の塩である。 このような酸の例は、オレイン酸、リノール酸。 リルン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸。 パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリル酸およびブラシ
ジン酸である。存在する遊離の脂肪酸もこの同じ仲間の
モノカルボン酸から選はれてよい。 入手のしやすさの点からオレイン酸およびステアリン酸
が好ましい。装薬型のものに使う″ハイオイル″エマル
ジョンにおいては、そのブレンドが使用されると予測さ
れる温度で液状の脂肪酸(例えばオレイン酸)を選択す
べきである。通常これは不飽和モノカルボン酸である。 脂肪酸塩のカチオン部分は、好ましくはアルカリ金属(
例えば。 ナトリウム、カリウムまたはリチウム)、アンモニウム
またはモノ−、ジー、もしくはトリアルキルアンモニウ
ムイオン(アルキル基は好ましくは1〜3個の炭素原子
を含む)である。ナトリウム。 カリウムおよびアンモニウムオレートが好ましい。 以下に示される実施例6からもわかるように。 本発明の″ハイオイル″エマルジョンのエマルジョン構
造は、乳化剤濃度のより低い比較エマルジョンの何倍も
安定である。この″ハイオイル″エマルジ玉ンをより高
い乳化剤濃度とするために、エマルジョンを形成するた
めに加える油と脂肪酸の重量比は約】/1〜3/1の範
囲にすべきである。 エマルジョンを形成するために予じめ形成された脂肪酸
塩を用いる(すなわち、加える)場合には。 上記の比における″脂肪酸″の重量は、加えられた脂肪
酸の重量と加えられた脂肪酸塩の重量との合計重量であ
ると理解されるべきである。(加えられた)脂肪酸塩と
(加えられた)脂肪酸との重量比は少なくとも約0.5
/1でなければならない。 その場で乳化剤を合成する方法によって″ハイオイル″
エマルジョンを形成するのに使われる塩基/酸の当量比
は約0.5/1〜3/1の範囲、好ましくは約1..5
/]〜2/1の範囲でなければならない。 本発明においては、エマルジョン爆薬技術において既知
の油および無機酸化剤塩水溶液を用いてかまわない。好
ましくは、前にのべた米国特許第4.287,010号
に示されるものを用いるのがよい。 最もふつうには、エマルジョンの水相中に存在する無機
酸化剤塩はアンモニウム、アルカリ金属またはアルカリ
土類金属の硝酸塩または過塩素酸塩で好ましくは硝酸ア
ンモニウムである。これらは単独でまたは例えば水相中
の無機酸化剤塩の総重量を基準にして50%までの硝酸
ナトリウムと混合して用いることができる。米国特許第
4,287,010号に説明されるように、−価のカチ
オンをもつ塩が好ましい。液状炭素質燃料に用いるのに
適した油としては、燃料油および重質芳香族系、ナフテ
ン系またはパラフィン系原油(stack)の潤滑油。 鉱油、脱ろう油などがあげられる。 本発明の″ハイオイル″エマルジョンは、酸化剤塩水溶
液と脂肪酸の油溶液とを脂肪酸塩の存在下に2選択され
た粘度をもつ安定なエマルジョンが得られるような条件
下に攪拌することによって形成される。乳化剤がその場
でつくられる好ましい系においては、塩基は好ましくは
水溶液中に溶解しており、脂肪酸の油溶液と共に攪拌さ
れる。 このエマルジョンは、これをポンプにより混合機または
ANを移送するオーガー(au帥r)に入れることによ
りANプリル(または粒子)とブレンドされる。後者の
方法は包装製品をつくるのに便利である。オーガー中の
スクリューの回転がエマルジョンとプリルとをブレンド
し、該ブレンドを包装容器中に移す。エマルジョンが低
い粘度であるため、混合は短かいオーガーでかつ低いせ
ん断力でも行うことができ、その結果高いせん断でつく
られたブレンドよりも良い貯蔵寿命かえられる。 ″ハイオイル″エマルジョンとANプリルとのブレンド
が装薬状で使用される場合、たとえはブレンドを混合機
中に多分1日程度おいた後に混合機から穿孔中にポンプ
により注入する場合、このブレンドはその粘度を安定な
ためにこの期間の後でもポンプによる注入に適した状態
を保っている。 このことは実施例7に示される。乳化剤をその場で形成
する方法によってつくられたエマルジョンを含みかつ約
20〜50%のANプリルを含む新しくつくられたブレ
ンドの粘度は一般に約2500〜20’、000ポアズ
の範囲で、該ブレンドは数日間この範囲の粘度を維持し
、この間ポンプによる注入が十分可能である。 ″ハイオイル″エマルジョンと混合されるANは油を少
ししか含まないもの、好ましくは本質的に油を含まない
A、Nプリルである。ポンプ注入されるブレンドをつく
るためには、約20〜50重量%のプリル含有量をもつ
ブレンドをつくるために十分なプリルを用いる。包装製
品をつくるためには70%までのプリルを用いてよい。 本発明のエマルジョン/プリルブレンドは、それがAN
プリルでつくられていようとANFOプリルでつくられ
ていようと、起爆のため通常用いられている手段により
爆発するように脱感化状態にある。このため、ブレンド
は脱感に有効な量。 例えば少なくとも約5容量%以上(ブレンド8精を基準
にして)の分散された気泡または空隙を含んでいる。こ
の空隙または気泡はANプリル自体のもの(実施例5参
照)でも、また他の空気保有固体物質例えばフェノール
−ホルムアルデヒドマイクロバルーン(micro−b
alloon) +ガラスマイクロバルーン、フライア
ッシュ(fly ash)などを加えることにより気体
を混合してもよい。後者の型の物質がブレンド中に存在
する場合、これらの物質はエマルジョンの一成分を構成
しているがあるいはブレンド時に加えられる。一般に約
50%未満のANプリルを含むブレンドでは、エマルジ
ョンを脱感化するためにエマルジョン中に別に気泡また
は空隙を加えることが必要である。 これまでにも述べたように、脂肪酸塩からなる段である
。この手段は、この脂肪酸塩よりなる乳化剤系が、高い
油含有量、セル寸法のコントロールおよび/またはAN
の被覆などの技術と一緒に行なわれる時最も有利である
。しかし本発明の方法において、後者の技術は他の乳化
剤系を用いても行うことができる。 本発明の方法は、約20〜70重量%のへN粒子を含む
ブレンドの製造を有利にするのに用いられる。水移動防
止バリヤーおよび/または化学的な推進力減少の必要性
は約20%未満のANをふくむブレンドでは重大でない
。AN含有量はふつう包装されたブレンドでは約30〜
70重量%。 ポンプで装填されるブレンドでは約20〜50重量%で
ある。 油中水型エマルジョンとANまたはANFOプリルとか
らなり、かつ本発明の方法に従ってエマルジョンの水相
からの水の損失および移動を最小にする物理的および化
学的構造をもつブレンド。 特に本発明の″ハイオイル″エマルジョンとANプリル
とのブレンドは装薬としてもまた包装状態でも用いるこ
とができる。低粘度の″ハイオイル″エマルジョン、特
に乳化剤系をその場でつくる好ましいエマルジョンを用
いてつくった本発明のエマルジョン/ANブレンドは特
にポンプによる装填操作に適している。ブレンドを穿孔
内にポンプ装填する好ましい方法は、該ブレンドを穿孔
内に移送するために用いられる導管中を流]しる潤滑性
の水性液体(例えば、天然の水)の環状流中を通してブ
レンドをポンプ装填するものである。このような方法は
、共同出願中(co−pending)のり、 L。 Coursenによるビンガム固体(例えば、油中水型
エマルジョン爆薬)のポンプ装填に関する米国特許出願
Nα375,543(1982,5,6出願)中に示さ
れている。Coursonの出願−この記載をここに参
考文献として挿入するーに示される型の方法と装置とを
用いる場合には、エマルジョン/ANブレンドが導管内
を通る際の抵抗は、導管内において中央の柱状に存在す
るブレンドのまわりに低粘度の液体(例えば水)の環状
層を形成することにより低減される。潤滑性の水性液体
の環状流は、エマルジョン/ANブレンドがそこから穿
孔内に入れられるその場所から導管中に入れられ、柱状
のブレンドが導管中をせん断力による認めうるような変
形をこうむることなくすべる−すなわち、″プラグフロ
ー(pl、ug flow)”状運動−のに十分な滑性
を与える。この″プラグフロー″はブレンドのエマルジ
ョン構造を維持するための確かな利点である。この装置
を用いる別の利点は、少量の潤滑剤と共に用いられた時
により効果があり、この時は稀釈の危険がへるために爆
薬のストレングスおよび感度をよりよくコントロールす
ることができることである。潤滑性液体の流速はエマル
ジョン/ANブレンド流速の約5%以下1通常約065
〜2%以下である。 ポンプによる装填がO℃以」二の温度で行なわれる場合
、コストが安いこと、粘度が低いこと、装填されるエマ
ルジョン/ANブレンドと非混和性であることから、水
が好ましい潤滑性液体である。 寒冷気候時にはその氷点を下げるためにエチレングリコ
ールのような添加剤を水に加えてもよい。 用いられる水は高純度の必要はなく飲料用でさえなくて
よい−0そのため、現場で手に入るどのような天然の水
もふつう用いることができる。たとえそれが川、井戸あ
るいは海からえられるもので何種類かの塩を溶解して含
んでいるような水であったとしても用いることができる
。 以1−に述べた環状潤’II′l剤を用いる方υ;は、
望1’+1なら不連続なポンプ装填においても行うこと
ができる。この場合でも水は潤滑性液体となりうる。・
米国特許第4,259,977号に示されるエマルジョ
ンのポンプ装填法と比較して本発明の方法−この方法に
おいてはポンプ装填されるのは固体A、Nをふくむエマ
ルジョンであるーにおいては、水の環状流を使用する時
、ポンプ装填操作を中止しても導管がつまることがない
。この環状潤滑剤を用いたポンプ装填法において膨潤し
たりつまったりする問題がないのは2本発明のブレンド
に用いられている爆薬エマルジョン中の連続相の性質と
りわけその中に含まれる乳化剤あるいは乳化剤系に由来
する連続相の疎水性に関係していると考えられる。 脂肪酸塩および特に前にのべた米国特許第4,287゜
010号に記載されたような乳化剤がその場で形成され
てつくられた乳化剤系の平衡構造が、エマルジョン/A
Nブレンドの外面上の潤滑性液体とブレンド内部の水相
液滴との間に特有の疎水性環境を与え、それによって潤
滑性液体と水相液滴との間に濃度こう配があるにもかか
わらず潤滑性液体がブレンド中に吸収されるのを防いで
いるということはありそうなことである。いずれにせよ
、この濃度をつり合せ′ることは本発明のブレンドでは
不必要で、どのような入手しうる水源を用いて潤滑性液
体を提供してもよい。 本発明の方法、エマルジョンおよびエマルジョン/AN
ブレンドを、以下に実施例を用いることによりくわしく
説明する。 実施例1 4つの異なるエマルジョンのサンプル中に水が吸収され
る速度を、エマルジョン/ANブレンド中においてこれ
らのエマルジョン中を水が移動する相対的な速度を推定
する手段として測定した。 これらのサンプルの組成は次の表に示されている。 サンプル−β−2旦および旦は本発明の包装されたAN
F○ブレン1くなどに用いられるであろう″ローオイル
″エマルジョンのサンプルで、これらは米国特許第4,
287,010号の実施例1に示される方法により、以
下に示されるように混合機のスピードをかえて調製され
た。オレイン酸および水酸化アンモニウムについて与え
られた%は、その場でオレイン酸アンモニウムをつくる
ために用いられた割合を示している。サンプル人は米国
特許第3,447.978号に示される型のエマルジョ
ンのサンプルで、このサンプル中には非イオン性乳化剤
が存在している。 サンプル A B−CD 硝酸アンモニウム 75.3 58.9 72.9 7
2.9(溶解している)% 硝酸ナトリウム(溶解している)% −13,2−−水
% 16.35.915.115.1油% 6.3 3
.9 3.9 3.9オレイン酸 % −2,02,0
2,0水酸化アンモニウム % −0,50,50,5
ソルビタンモノオレエ−1〜 % 1.1 − − −
ガラス微小球 % 1.3 − − −フライアッシュ
% −5,65,65,6水相中の水のモル分率 0
.49 0.49 0.48 0.48密度 g/cc
1.25 1.30 1.29 1.29相対的なセ
ル寸法:A<D<C二B この水の吸収速度をテス]〜するために、このサンプル
を半径7.5n+m、高さ2.6mmの円筒状の皿に入
れた。このサンプルを25.4mmの水の下に浸した。 いろいろな時間間隔でサンプルを取り出し、過剰の水を
除いて(blotted off)、 Karl Fi
scher分析により水分含有量を測定した。その結果
を第1図に示す。 サンプル中へ水が吸収される速度に対するセル寸法の効
果が1曲線−q−と旦を比べることによりわかる。サン
プルΩと旦は同じエマルジョンをことなる混合機先端ス
ピードでせん断し、異なる粘度およびセル寸法を与えた
ものである。旦の粘度は23℃で1900ポアズ、一方
、旦の粘度は23℃で4550ポアズでより小さいセル
寸法を示した。このよりホさいセル寸法のために、旦の
水相は旦の水相よりも高い化学的ポテンシャルをもち、
エマルジョン中へ水が移動するための推進力が低くなる
結果となった。3時間後、−g−は旦よりも約18%多
い水をえた。 水の吸収速度に対する乳化剤の型の効果はセル寸法の効
果よりもより著しく、旦、旦又は旦を八と比較すること
によってわかる。人はすべてのサンプルの中で最小のセ
ル寸法をもっている(すなわち、エマルジョンへの化学
的推進力は最小)が。 このものはDよりも49%も多い水を得た。これは、極
性非イオン性乳化剤を含む連続相が水の移動に苅する抵
抗性が低いためであることは明らがである。 実施例2 実施例1に記載したエマルジョン人、旦および旦のサン
プルから該エマルジョンと表面の接触した硝酸アンモニ
ウムペレットへの水の移動速度を。 エマルジョン/ANブレンド中においてエマルジョンの
不連続水相からAN粒子へ水が移動する相対的な速度を
推定するために測定した。この実験−ここでは前に述べ
た水拡散テストを行ったーでは、実施例1のエマルジョ
ンのサンプルを同じ横断面積をもつ円筒状硝酸アンモニ
ウムペレットと表面を接触させた。エマルジョンからA
Nペレット中に拡散した水の量を時間に対してプロット
した(第2図)。 サンプル旦および川を比較すると、より小さいセルをも
つDではエマルジョンから水が移動するための推進力が
大きく、43時間後サすプル旦はサンプル−g−よりも
66%も多く水が損失した。さらに八においてはΩまた
は旦においてよりも水の損失が大きく、43時間後には
旦または旦よりも283%も多く水が損失した。これは
エマルジョン連続相の親水性とより高い推進力とによる
ものである。固体ANによる高割合の水の吸収はエマル
ジョン/ANブレンドの不安定性をもたらす。 実施例3 次の組成をもつエマルジョンを米国特許第4,287、
CN3号の実施例1に記載された方法により調製した。 −」絋− 硝酸アンモニウム(溶解している) 60.8硝酸す1
ヘリウム(溶解している) 13.5水 13.7 油 3.9 オレイン酸 2・0 水酸化ナトリウム 0.5 フライアツシユ 5.6 オレイン酸と水酸化ナトリウムに関する%は。 その場でオレイン酸ナトリウムをつくるために用いられ
る割合を示している。 このエマルジョンを用いて2つのブレンドA。 Bをつくった。 ブレンドA ブレンドB エマルジョン % 5050 A N F O(94%ANプリル 50−6%No、
2燃料油) % ANWAX(94%ANプリル − 506%パラフィ
ンワックス)% 示差走査熱量計(OS C)により、ブレンドされてい
ないエマルジョンおよび各ブレンド中のエマルジョン成
分について毎分5’/((2,8°C)ずづ300’と
(149°C)から200°K(93℃)まで冷却した
時に結晶化により放出される熱を測定した。この測定は
つくりたてのサンプルと、49℃で35時間貯蔵したサ
ンプルについて行った。エマルジョンから水が移動する
と分散されている水相中の塩が濃縮されその結果セルの
結晶化をひきおこす。冷却前の各サンプル中に存在する
相対的な結晶化の程度は、DSCによりサンプルが完全
に結晶化した時に放出される熱を測定することにより推
定することができる。より大きい熱量の放出は冷却前の
結晶化が少ないことを意味する。その結果は、次のとお
りであった。 100%エマルジョン 20.5 18.8ブレンドA
15.4 8.8 ブレンドB 17.5 16.2 」二記のデータは、ブレンFA(ANFOとのブレンド
)カ49℃で35時間後に100%エマルジョンサンプ
ルよりも53%も多く結晶化したことを示している。一
方、ブレンドB (ANWAXとのブレンド)は14%
多く結晶化したにすぎず、より安定であった。 実施例4 いろいろな成分比をもつエマルジョン/AN FOブレ
ンドを、ANFOと米国特許第4,287,010号の
実施例1に示されたようにつくられた次の組成をもつエ
マルジョンとを混合し、て調製した。 硝酸アンモニウム % ao、8 (溶解している) 硝酸す1〜リウム % 13.6 (溶解している) 水 % 13.56 油 % 3.84 オレイン酸 % 1.96 水酸化す1〜リウム % 0.54 微小球 % 5,7 熟成後のブレンドの安定性を、ブレンドを密閉しである
いは密閉しないで爆発させ、その爆速を測定することに
より決定した。その結果は次の表に示されている。 爆 連−m− エマルジョン ANF〇 −熟一戊一 薬径12.7c
m 温 度(%)−−Ωり一 日数 温度(°o)(I
I+/秒) (’C)10 90 163 15’ 2
670※ 2020 80 7615 4011* 2
025 75 +、63 15 3250※ 2030
70 163 15 3235※ 204o 60
163 15 2375※ 2050 50 132
15 3950※ 2050 50 101 −7 3
890※ 559 41 4015 2900※※ 2
069 31 /1015 2900※※ 2079
21 40]、5 4800※※ 2089 11 4
015 4800※※ 20※ スチールパイプ内に密
閉 ※※ 非密閉 実施例5 19Qの混合機中で50%NaOH水溶液を硝酸アンモ
ニウム水溶液中に77℃で加え、ついでこの塩基含有硝
酸塩水溶液を攪拌下にゆっくりと、No、2燃料油とG
ulf Endurance Na 9油との3/l(
重量)混合物にオレイン酸を溶解してなる30℃の溶液
中に加えて2次に示すような″ハイオイル″エマルジョ
ン(22,5kg混合物)を調製した。成査を加える間
攪拌゛機の先端(tip)スピードを133cm/秒と
し、続く5分間のせん断時には400cm/秒とした。 ついでエマルジョンをさらにせん断して、さらに2分間
600cm/秒で混合することにより達成できる粘度に
匹敵する粘度となるまでセル寸法を小さくした。 エマルジョンN。 A BCD E エマルジョン組成 (重量%) AN 71.4 70.0 68.2 65.3 60
.7水 19.8 ]、9.4 18.9 18.1
16.8油 4.6 5.5 6.7 8.6 11.
7オレイン酸※ 2.7 3.3 4.0 5.1 7
.0NaOH(50%水溶液)* 1.5 1.8 2
.2 2.8 3.8酸素バランス −9,3−14,
4〜20.9 −31.2 −48.2※その場でオレ
イン酸塩乳化剤を形成するために加えられた重量エマル
ジョンへ〜旦(環境温度)をANプリルと混合して、各
々ブレンドA−Eを形成した。混合はセメント混合機中
で中間スピードで4分間行なわれた。 ブレンドNα BC−DE ブレンドの組成 エマルジョン 70 60 50 40 30ANプI
J/L/ 30 40 50 60 701mバ之L/
7. −0.5 −0.6 −0.5 −0.5 −0
.5ブレンドNα 爆速(m/秒) Δ 旦 9 回 旦 ブレンドの13日後 直径12.7cmのスチ 340B −3401413
04188−ルパイプ中で 前述のエマルジョンA〜Eと同じ方法でブレンドされる
典型的なエマルジョンは以下の成分をふくんでいる。 油 6.7% オレイン酸 1.3% オレイン酸ナトリウム 2.7% 80%AN水溶液 残りの% 実施例6 400cm/秒におけるせん断を1分間だけ行うことを
違えて実施例5に示される方法に従って以下に示される
エマルジョンを700g製造することにより、″ハイオ
イル″エマルジョンにおいて高い乳化剤量が重要なこと
を証明した。必要により、せん断の時間は1000ポア
ズのエマルジョン粘度かえられるように変えた。エマル
ジョンの安定性を、エマルジョンを環境温度で毎日25
00rpmで10分遠心分離するのを3日間行い、連続
(油)相の重量減少を測定することにより決定した。 油 7.4 7.4 6.7 6.7 8.4オレイン
酸※** 3.0 3.0 4.0 4.0 2.0N
aOH(50%水溶液)××※ 1.65 3.3 2
.2 4.4 1.1油/酸重量比 2.5 2.5
1.7 1.7 4.2塩基/酸当量比 15 3.0
1.5 3.0 1.5油相の減少重量(%)210
,027 × 従来技術の乳化剤量を含むエマルジョン×× 残り
は80重量%のAN溶液 ※××その場でオレイン酸塩乳化剤を形成するために加
えられた重量実施例7 本発明の″ハイオイル″エマルジョンとANプリルとの
ブレンドの粘度安定性を、エマルジョンを安定に保持す
るのに十分な高い量の非イオン性乳化剤を含む″ハイオ
イル″エマルジョンでつくられたブレンドと比較して示
すために、ANプリル37.6ii%とエマルジョン6
2.4重量%とを含ムエマルジョン/プリルの6つのブ
レンドの粘度を測定した。3つのエマルジョン(−31
,旦および−M)は本発明に従うもので乳化剤を異なっ
た量−この量はいずれも安定なエマルジョンをつくるの
に十分な量である−で含んでいた。残り三つのエマル各
々異なる濃度で含む″ハイオイル″の対照エマルジョン
(すなわちANプリルとのブレンドの酸素バランスをと
るのに十分な油を含むエマルジョン)で、その内の二つ
だけ(エマルジョンO,P)が油相のクリーユングを防
ぐのに十分な濃度であった。 これらのエマルジョンにおいては、水相は硝酸アンモニ
ウム69.6重量%、硝酸ナトリウム(SN)15.5
重量%および水14.9重景%重量なる水溶液であった
。エマルジョンに、Lおよび−M−は実施例6に示され
た方法(水相中にSNが含まれているこだけを例外とし
て)に従って調製した。エマルジョンN、○およびPは
、ソルビタンモノオレエー1〜を油に加え、AN/SN
溶液をえられた油溶液に加えることによった調製した。 6つのエマルジョンを調製する際、AN/SN溶液を油
に添加する間にすべて膨張球(フライアッシュ)を加え
た。 エマルジョンの粘度を29℃において2 rpm型Eス
ピンドルを用いてブルックフィールド粘度計で測定した
。 このエマルジョンとA、Nプリルとをスノ(チュラによ
り手で低いせん一断で混合してブレンドをつくった・ その結果は次の表に示されかつ第3図にプロン1〜され
ている。 エマルジョンNα K L vL 址 q 旦 エマルジョン組成(重量%) AN/SN溶液 81..8 81.8 81.8 8
2,8 82.8 82.8油 7.5 6.75 5
.7510.9 10.0 8.5オレイン酸* 4.
0 4.75 5.75NaOtl(50%水溶液)*
1.0 1.0 1.0ソルビタンモノオレ 壬−1−(SMO) −−−0,6153,0膨張球
5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7工マ
ルジヨン粘度 二げアスL−−575688504529629100
0×オレイン酸塩をその場で形成するために加えられる
重量つくられたばかりのブレンド、2日後および6目移
のブレンドについて25℃で測定することだけを例外と
してエマルジョンと同様の方法で粘度を゛測定した。K
−Pまでのブレンドについて時間に対する粘度のプロッ
トを第3図に示した。すべてのブレンドが初めは200
0〜4000ポアズの範囲の粘度をもっていたが2本発
明のブレンド−すなわちブレンド基、−シーおよびy−
が6日間の間にほんのわずかの粘度上昇(6日後に約4
500〜5000ポアズの粘度に到達するだけである)
しか示さなかったのに対し、対照のブレンド基および兄
はたった2日間の間に急速な粘度の上昇を示した。エマ
ルジョンN−これはエマルジョンの安定性を維持するに
は不十分な低い濃度しかSMOを含んでいなかったーか
らつくられた対照ブレンド−N−は2日間は粘度上昇の
速度が低かったが続く4日間の間に急速に粘度が上昇し
た。対照ブレンドqおよび且は2日後に非常に高い粘度
を示し、これはこれらのブレンドを本質的にポンプによ
る注入を不可能にした(特に、ポンプによる吸引により
タンクから重力で流れることは不可能であった)。かつ
この高い粘度はエマルジョン構造の有害な変化(水相内
の結晶化)を意味し、この変化はブレンドの爆発能力を
もあやうくする。反対に、ブレンドK。 旦および徒は結晶化したことを示す目に見える証拠は示
さずポンプによる注入に適していた。 実施例8 以下の実験は2本発明の方法に従って水の移動を最小に
した安定なエマルジョン/ANF○ブレンドでさえ1本
発明のハイオイル、高乳化剤濃度のエマルジョンを使用
することにより改良されることを示すものである。三つ
のエマルジョン仝。 及および旦は実施例5にエマルジョンへ〜旦の製法とし
て示される製法で調製した。但しエマルジョン9および
凡においては、実施例7のように硝酸ナトリウムが水相
中に包まれることだけを例外とした。エマルジョン基お
よび旦は好ましい″ハイオイル″エマルジョンで、エマ
ルジョンqはエマルジョン基および一影よりも油および
乳化剤の含有量が少ない酸素バランスのとれたエマルジ
ョンである。ブレンド−B工および−≦−は50150
エマルジヨン/ANプリルで、エマルジョン−91は同
じ割合でANFOプリル、すなわちAN/N重油比が9
4/6の燃料油でかるく被覆されたANプリルとブレン
ドした。ブレンドはセメント混合機中モ実施例5に示さ
れる方法で行った。その結果を以下に示した。 エマルジョンNα QR旦 エマルジョン組成(重量%) AN 60.8 55.7 67.45SN 13.6
12.5 − 水 13.0 11.9 14.8 油 3.85 8.0 7.5 オレイン酸* 1.95 4.0 3.0NaOH(5
0%水溶液)※ 1.1 2.2 1.65膨張球 5
.7 5.7 5.7 ×その場でオレイン酸塩乳化剤を形成するために加えら
れた重量 ブレンドNα ※ブレンド基については60日 爆速は、葉径12.7cmの非密閉サンプルを0.45
kgのブースターを用いて起爆し測定した。ブレンドQ
は密閉状態での爆速では39日、熟成時でもブレンド−
81および且に匹敵しているけれども、ブレンド基およ
び互はこの熟成段階では許容できる爆速で爆発させるた
めに密閉を必要としない。(ブレンド基では60日熟成
時でも密閉を必要としなり旬
またはANF○プリル)を、(a)エマルジョンの連続
相を形成する成分をもつ液状炭素質燃料、(b)前記連
続相中に離散した液滴として分散する非連続相を形成す
る無機酸化剤塩の水溶液および(C)乳化剤をふくむ油
中木型エマルジョンと混合し、AN粒子とエマルジョン
からなり脱感化に有効な量の分散された気泡(gas
bubbl、e)または空隙(void)を含むブレン
ドを形成することにより爆発組成物を製造する方法の改
良を提供するものである。本発明の改良点は、AN粒子
および前記エマルジョンの成分を、水溶液の液滴からの
水の損失を最小にしかつその水が連続相を通ってエマル
ジョンに混合されたAN粒子へ移動するのを最小にする
ように構造にすることである。特に。 この構造は以下に示す水拡散テスト(WaterDj、
ffusion Tesシ)を行った時エマルジョンが
最初の重量の約4%以下減少するようなエマルジョンを
包んでいる。 半径7.5mm 、高さ2.6mmの円筒伏皿に、混合
物をつくるのに用いたのと同じの新しくつくったエマル
ション0.325ccを満たす。次に、このエマルジョ
ンの露出した平らな表面(面積1.25cm2)をエマ
ルジョンサンプルと同じ横断面積をもち高さが少なくと
も1cmの硝酸アンモニウムの円筒状ペレットと接触さ
せる。ここに用いる硝酸アンモニウムもまた混合物をつ
くるのに用いたものと同じである。えられたエマルジョ
ン/ANサンプルを25℃において乾燥空気中で48時
間貯蔵し、その後エマルジョンの水の損失を分析する。 本発明のより好ましい方法においては、水の損失および
移動を防止した構造が、AN粒子を、乳化剤系中に(a
)塩、好ましくは脂肪酸のアルカリ金属、アンモニウム
および/またはアルキルアンモニウム塩(好ましくは脂
肪酸は約12〜22の炭素原子数をもつ飽和および−、
二および三−不飽和モノカルボン酸よりなる群から選択
される)および(b)遊離脂肪酸をふくむエマルジョン
と混合することによりつくられる。ここで成分(b)は
油中に溶解した溶液として存在し、該溶液はエマルジョ
ンの連続相を構成している。また前記の脂肪酸と脂肪酸
塩は油と一緒に液状炭素質燃料を形成している。最も好
ましい方法においては、前記脂肪酸塩乳化剤系は、油と
無機酸化剤塩水溶液と ′を混合してエマルジョンを形
成するその際に脂肪酸と塩基とからつくられる。この乳
化剤系では。 塩基(例えば水酸化物)はエマルジョンの水相中に存在
している。 水溶液の液滴とAN粒子との間の水の移動を制限する構
造を形成する代りのまたは好ましくは更に追加する方法
は、液滴セルサイズを少なくとも約1ミクロン以上、か
つ好ましくは約4ミクロン以下とすることである。更に
、上記構造をつくるための代りの方法あるいは追加の方
法としては。 AN粒子を、その中において水が25℃において約10
″5cm2/秒未満の拡散係数をもつ物質で被覆する
方法である。 本発明はまた1本発明の方法の1つの態様によりつくら
れた貯蔵安定性の優れた包装製品も提供する。該包装製
品は、(1)AN粒子(例えばANFOプリル)好まし
くは少なくとも約30重量%以上と、 (2)(a)脂
肪酸の油溶液を含む液状炭素質燃料(油溶液はエマルジ
ョンを連続相を形成している) 、 (b)前記連続相
中に離散した液滴として分散するエマルジョンの非連続
相を形成する無機酸化塩の水溶液および(c)塩、好ま
しくは脂肪酸のアルカリ金属、アンモニウムまたはアル
キルアンモニウム塩(好ましくは脂肪酸は約12〜22
の炭素原子数をもつ飽和および−、二および三−不飽和
のモノカルボン酸よりなる群から選択される)と遊離の
脂肪酸とからなる乳化剤を含む乳化剤系を含むエマルジ
ョン好ましくは少なくとも約30重量%以上との熟成さ
れたブレンドからなっている。ここで脂肪酸と脂肪酸塩
は油と共に液状炭素質燃料を形成し、またブレンドは脱
感化に有効な量(例えばブレンド容量の少なくとも約5
%の量)の分散された気泡あるいは空隙をふくみ。 かつその構造は前にのべた水拡散テストにより測定して
、25°Cで2日熟成した時のエマルジョン中の水溶液
の液滴からの水の損失量が最初のエマルジョン重量の約
4%以下、好ましくは約3.5%以下となる構造である
。好ましい態様においては。 エマルジョンは少なくとも約1ミクロン以上の。 かつより好ましくは約4ミクロン以下の液滴セルサイズ
をもっている。 ここにおいて″熟成された″という言葉は9本発明の包
装された製品を、使用現場において製造され装薬の状態
で穿孔内に入れられる製品と区別するために用いられて
いる。″熟成された′″製品は。 包装さ九、製造後のある時期通常少なくとも数日後2時
には数週間後に現場に移される製品を意味する。 本発明の製品中でエマルジョンとのブレンドとして存在
する固体物質をのべるのにここで使われている″硝酸ア
ンモニラム粒子″という言葉は、顆粒状またはプリル(
prill)状の硝酸アンモニウム。 例えば、燃料を含まないかもしくはわずかしか含まない
プリル、または燃料油でかるく被覆したプリルいわゆる
’ANFO”(ここで通常ANFO重量比は約94/6
である)および/または以下にのべるように本発明の方
法に従って被覆したプリルを意味する。 また別の態様においては5本発明はANプリルと本発明
の方法の1つの態様によってブレンドされて安定な爆薬
を形成するのに適した油中木型エマルジョンを提供する
。このエマルジョンは。 (a)脂肪酸の油溶液を含む液状炭素質燃料約7〜21
重量%好ましくは約9〜15重量%但し、該溶液はエマ
ルジョンの連続相を形成している (b)上記連続相中に離散した液滴として分散し。 エマルジョンの不連続相を形成している無機酸化剤塩の
水溶液 および (c) (1)脂肪酸と゛(2)脂肪酸塩とを含む乳化
剤系とを含み、前記油、脂肪酸および脂肪酸塩が一緒に
なって液状炭素質燃料を形成し、かつエマルジョンを形
成するために加えられる油と脂肪酸の重量割合が約1/
1〜3/1であって、さらにエマルジョンが約−6%よ
りもより負の2例えば約−50%程度の、酸素バランス
をもつことを特徴としてb)る。 乳化剤系が、油と塩水溶液とを混合してエマルジョンを
形成するそ〜の時に脂肪酸と塩基力)らつくられる好ま
しい態様においては、塩基と脂肪酸とを当量比約0.5
/1〜3/1好ましくは1.5/1〜2/1でカロえる
結果、塩基もまた存在する。このような特定のエマルジ
ョンにおいては前に特定した油と脂肪酸との比における
脂肪酸の重量はエマルジョンをつくるために加えられた
脂肪酸の重量と理解されるべきである。このうちのいく
らかは脂肪酸塩乳化剤に変わる。このエマルジョンは一
般に約500〜10,000ポアズの粘度をもつ。また
裸S製品用に用いるエマルジョンは約500〜3000
ポアズの粘度をもつ。このエマルジョン構造は約3ケ月
以上の期間安定である。 予じめ形成された脂肪酸塩を系中に加えることによって
つくられるエマルジョン生成物においては、前に示した
特定の、油と脂肪酸との比における″脂肪酸″の重量は
エマルジョンをつくっている時に加えら九た脂肪酸の型
皿と脂肪酸塩の重量との合計量と理解されるべきである
。このような生酸物においては、(添加された)脂肪酸
塩の重量と(添加された)脂肪酸の重量との比は少なく
とも約0.5/1以上である。 本発明のエマルジョン中に存在する無機酸化剤塩(酸化
剤)の量はその中に存在する燃料を完全燃焼さぜるのに
不充分である。このことは、エマルジョンが負の酸素バ
ランスをもつことによっても立証される。この酸化剤の
不足したエマルジョンは、燃料を少ししか含まないかま
たは好ましくは本質的に燃料を含まないANプリルと混
合されて。 より正の酸素バランスおよび優れた爆発性能をもつ製品
にかわる。この酸化剤の不足したエマルジョンは、それ
が比較的低い粘度をもつために、これらのANプリルと
低いせん断で混合されて、約20〜70重量%のANプ
リルと鋭感剤として有効な量の分散された気泡または空
隙(例えばブレンドの容量を基準にして少な(とも約5
%以上の量の気泡)とを含む本発明の好ましいエマルジ
ョン/AN爆薬ブレンドをつくることができる。このブ
レンドは本質的に酸素バランスがとれている。 すなわち約−25%よりもより正の好ましくは約−10
〜+5%の範囲の酸素バランスをもっている。その場で
乳化剤がつくられた好ましいエマルジョンと約・20〜
50%のプリルとからつくられたブレンドは約2500
〜20,000ポアズの範囲の粘度をもち、この範囲の
粘度を数日間維持すること力Sできる。 本発明の詳細な説明 本発明は、AN/エマルジョンのブレンド中において、
エマルジョンの分散した水相からエマルジョンと混合さ
れたAN粒子へ水が移動することが、これらのブレンド
が不安定化し、製品の性能低下をもたらす主な原因にな
っているという発見に基づいている。この水の移動は2
粒状AN中の水の量を高め(多分約5%〜10%のレベ
ルまで)。 分散した水相中の塩濃度を高めて飽和限界すなわち塩晶
出の可能性のある点まで到達させる結果となる。これら
の効果が一緒になってエマルジョン/ANブレンドの構
造を急速に崩壊させる。 本発明の方法においては、AN粒子およびエマルジョン
成分は、それらの化学的組成および物理的特性(例えば
大きさおよび空−的関係)を特定することにより、塩水
溶液の液滴からの水の減少が最小でかつこの水がエマル
ジョン連続相を通ってAN粒子まで移動するのを最小に
おさえたエマルジョン/ANブレンド構造に形成される
。この構造は、好ましくは本質的に疎水性のエマルジョ
ン連続相により形成されろ水移動に対して抵抗性の中間
物またはバリヤーを提供する。この疎水性エマルジョン
連続相は、最も好ましくは、乳化剤系が塩、好ましくは
脂肪酸(好ましくは炭素子数12〜22の飽和または−
、二もしくは三−不飽和モノカルボン酸)のアルカリ金
属、アンモニウムおよび/またはアルキルアンモニウム
塩と油中に溶解した遊離脂肪酸とを含み、この遊離脂肪
酸の油溶液がエマルジョンの連続相を形成し、この油と
脂肪酸と脂肪酸塩とが一緒に液状炭素質燃料を形成して
いる時にえられる。さらに最も好ましいのは、この乳化
剤系が、油と水溶液とを脂肪酸と塩基の存在下に、米国
特許第4,287,010号(Oven)に示される方
法に従って、混合することによりその場でつくられる場
合である。0tienのその場でつくる方法は、脂肪酸
塩(石けん)乳化剤が油/水界面一そこでは脂肪酸塩は
遊離脂肪酸と共に存在するーで形成され、それにより、
界面における酸7石けん、油相中の脂肪酸および水相中
の塩基の間に一つの安定な平衡が確立されると考えられ
てきた。 そのため2本発明の最も好まして態様においては、乳化
剤系は、前記Owenの特許中に記載される方法に従っ
て塩、好ましくは脂肪酸(好ましくは炭素原子数12〜
22の飽和または−、二もしくは三−不飽和モノカルボ
ン酸)のアルカリ金属。 アンモニウムまたはアルキルアンモニウム塩をその場で
形成することによってつくられた乳化剤系である。この
際最も好ましいのはオレイン酸のすI〜リウム、カリウ
ムおよび/またはアンモニウム塩である。 疎水性のエマルジョン連続相およびより特定すればその
ような連続相を形成するところの相対的に無極性の乳化
剤系をふくむエマルジョンでによって与えられるブレン
ド構造の重要性(エマルジ゛ヨン/ANブレンドの安定
性に対する)はこれまでのところ認められていない。事
実、C1ay (米国特許第4,181,546号)は
、(非イオン性の)ソルビx タンオレエート型のものが最も好適は乳化剤の一つであ
ることをみいだしたと言っている。Binetらも安定
性は通常の乳化剤と共に用いられるクラフト、ブロック
または枝分れポリマー状乳化剤に依存していることを示
唆している。 油相中のこれら高濃度の極性非イオン性乳化剤が油相を
相対的に親水性にし、そのため水がAN粒子に早い速度
で移動するのを可能にし、結果として前にのべたような
製品の不安定性を招く。疎水性油相の利点を、 C1a
yにより好ましいとされたより親水性の油相と比較して
以下の実施例1および2に示す。 以上にのべたような乳化剤の制御が、エマルジョン中の
水性液滴とAN粒子との間に疎水性媒質が存在するよう
な構造を提供するのに好ましい方法である。もう一つの
方法−これはどのような乳化剤系を用いて行ってもよい
が、特に前にのべた好ましい乳化剤系を用いて行うのが
好ましい−は。 AN粒子を、その中における水の拡散率が低い。 たとえばその中において水が25℃において約10−5
cm” /secよりも小さい好ましくは10−8cm
”/ secよりも小さい拡散係数をもつ物質で被覆す
る方法である。好ましい被覆材料は、固体ANの使用量
の6〜10%に相当する量使用された時、固体ANの酸
素バランスをとるための燃料として働くようなものであ
る。このような材料で9例えば通常ANF○に用いられ
ている燃料油(FO)を置換することも可能であろう。 このような材料の例としては、固体または半固体の炭化
水素(例えばパラフィンワックスおよびペトロラタム−
ロジン−パラフィン)があげられる。 本発明のさらにもう一つの好ましい態様においては、A
N粒子とエマルジョン成分とから形成される本発明に必
須の構造は、エマルジョンの内部相(すなわち塩水溶液
の液滴)のセル(cell)の大きさをコントロールし
、化学的推進力、すなわちエマルジョン中に分散され塩
水溶液中の水とA゛NN粒子間の化学的ポテンシャルの
違いを減らすことによって与えられる。減少された化学
的推進力により、エマルジョンの水相からAN粒子への
水の移動を最小にする。分散された水相中の成分の化学
的ポテンシャルは、セル(すなわち液滴)の曲率半径が
小さくなると逆に増加する。そのため、セルの寸法が小
さい程非連続相中の水の化学的ポテンシャルが増加し、
それによって水を固体酸化剤へ移動させる推進力が増す
。過去には、より小さいセルの寸法(より高粘度)がエ
マルジョン爆薬自体の安定性を増すと考えられてきた。 例えば、 C1ay (米国特許第4,181,546
号)は″良好なせん断混合″と″良好な乳化剤″(ソル
ビタンオレエート型)とが、良好な安定性を示すエマル
ジョンを得るために必要であるとすいせんしている。 しかし上述のように、この関係はエマルジョン/ANブ
レンドに対してはあてはまらない。ブレンド中のエマル
ジョンの内部相のセルの最良の寸法は、製品の目標とす
る貯蔵期間中にわたって水の損失による結晶化をおこさ
ない最大のものである。 これによりエマルジョンが早期に結晶化することなく水
の移動速度を最小にできる。最適なセルの大きさは一般
に約1〜約4ミクロンで、水相の水含量が減るにつれ、
セルの大きさも小さくなる。 エマルジョンの連続相を通って水が移動するのを最小に
するために、またその他の要因もコントロールすること
ができる。すなわち、水の移動速度は、連続相の成分に
よってのみ決定されるのでなく、該連続相の寸法厚さく
dimensi、onal thick−マ ness)が大きい程小さくなるので、エタルジョンの
油含量を増すことにより、連続相の寸法厚さを大きくす
ることができる。そのため2本発明の好ましい生成物、
とりわけ装薬用のエマルジョン/ANブレンドに用いる
生成物は、そのエマルジョンとブレンドされる固体硝酸
アンモニウムの酸素をバランスさせるために必要な一部
)好ましくは本質的にすべての油を含む″ハイオイル(
high oil)″エマルジョンである。このことは
いくつかの理由により有益である。第一に、加えられた
油がエマルジョンに低い粘度を付与する。この低粘度と
いうことが大きな利益である。まず低粘度のため。 エマルジョン/ANブレンドを低いせん断混合でつくる
ことができることであり、かっこの低いせん断混合はブ
レンドの安定性に有利な効果を与える。特に低いせん断
混合は、固体ANまたはA NFO含有量の高いブレン
ドをつくる際に重要である。なぜなら、混合中に粒子が
互いにのりこえて動き、この動きが粒子の間にあるエマ
ルジョンに作用して粒子を水溶液の液滴から隔離してい
る油フィルムを破壊しそれにより水移動の開始(hea
dstart)を与えるためである。本発明の″ハイオ
イル″エマルジョンとりわけ乳化剤系がその場でつくら
れる好ましいエマルジョンを用いると、より安定なブレ
ンドかえられる。なぜなら、成分が2通常のより粘性の
エマルジョンをブレンドする時用いられるよりもより小
さいせん断で混合することができるためである。かつよ
り低い粘性でより簡単にポンプ注入できるブレンドかえ
られるためである。さらに以下により詳細に説明される
ように。 ブレンドのより低い粘性は少なくとも数日間は十分に安
定で、ポンプにより簡単に注入できるという利点は、も
しブレンドがつくられてからそれがポンプ注入されるま
での間に数日間経過している場合でさえ、維持される。 以上にのべたように2エマルジヨンの連続相の寸法厚さ
くdimensj、onal thjckness)を
増すためにエマルジョンの油含有量を高めることは、水
が連続相を通ってAN粒子へ移動するのをより防ぐであ
ろう。しかしながらエマルジョンの連続相を無制限に多
量にすると時には油の分離やクリ−ミンクをおこす。 ある特定の系においては、安定なエマルジョン構造−す
なわち油相のクリ−ミンクのない構造−をもつ″ハイオ
イル″エマルジョンが、乳化剤系の濃度を標準パローオ
イル”(low oil)エマルジョン−すなわちAN
FOと混合されるための本質的に酸素のバランスがとれ
たエマルジョン−に用いられる濃度よりも高くすれば、
得られることが二のた¥発見された。乳化剤が遊離脂肪
酸(油に溶解している)と共に用いられている脂肪酸の
塩である場合、とりわけその脂肪酸の塩が米国特許第4
.287.010号中に示されるようにその場でつくら
れた場合には、その安定な低い粘度のエマルジョン(す
なわち、比例的により多量の乳化剤をふくむ″ハイオイ
ル″″エマルジョン)はANと共に安定な粘度をもつブ
レンドを形成し、この安定な粘度はこのブレンドがポン
プによる注入前に1日程度熟成された場合でさえポンプ
注入が簡単に行いうる程十分低く保たれる。 ソルビタン脂肪酸エステル型の乳化剤のような非イオン
性乳化剤は、従来技術、すなわち米国特許第4.1.8
1,546号(ctay)においてこれまで安定性の点
ではエマルジョン用の最も良好な乳化剤の1つであるこ
とがわかったとしてのべられてきた。 しかしながら、エマルジョン構造を保持するのに十分な
程高い濃度で乳化剤を含む゛′ハイオイル″エマルジョ
ンからつくられたエマルジョン/ANブレンドにおいて
は乳化剤としてソルビタンモノオレエートを用いた場合
粘度の点で不安定であることが新しく発見された。後者
の場合には、ブレンドを形成するのに用いられたエマル
ジョンがより低い粘度の″ハイオイル″′エマルジョン
であるにもかかわらず、水利からの水の移動およびその
中の塩の起りうる結晶化がブレンドの粘度をきわめて早
い速度でブレンドがもはやポンプ注入ができない。そし
て爆発不可能なレベルまで上昇させる。 このレベルには1日または2日で到達するであろう。す
なわち粘度の安定性は、一般的にパハイオイル″エマル
ジョン/ANブレンドのみによってきまるのでなく、″
ハイオイル″エマルジョン中に存在する乳化剤系の性質
にも関係する。 本発明の゛′ハイオイル″と油を含まないまたは少しし
か含まないANプリルとのブレンドを形成することによ
りえられる他の利点は、ANグリル中の空隙体積がブレ
ンド中において脱感化部位として役立つことである。更
に、初めに用いるエマルジョン中に必要な油をすべて含
有させることにより油と脂肪酸との比が、ブレンドされ
ないエマルジョンからブレンドされたエマルジョンへか
わる時に本質的に変化しない。そのために、要求される
乳化剤量を守ることができることである。 本発明の好ましい″ハイオイル″エマルジョンが20〜
70%のANプリルとブレンドされると仮定した場合、
このエマルジョン中に存在する液状炭素質燃料(油十脂
肪酸十脂肪酸塩)の量は、エマルジョンの全重量を基準
にして約7〜21%の範囲であろう。このエマルジョン
中の液状炭素質燃料の量が多くなればなる程、ブレンド
に用いられるべきANプリルの量も多くなる。40/6
0〜60/10のエマルジョン/ANプリルからなる好
ましいブレンド範囲においては、エマルジョン中の液状
燃料の含有量は約9〜15重量%で。 特に装薬製品に用いるエマルジョンにおいては決して約
13%より多くてはならない。また装薬製品においては
ポンプ注入をしやすくするためプリルを約50%以下用
いるのが有益である。 ″ハイオイル″エマルジョンの水相に存在する無機酸化
剤塩および水の量は、これらの成分について米国特許第
4,287,010号に特定された広い範囲内でよい。 すなわち、酸化剤塩は約50〜95重量%、水は約5〜
25%である。しかし、これらの範囲の内で、より高い
水濃度、すなわち約12〜20%の水濃度がこのエマル
ジョンにおいては好ましい。本発明の方法および本発明
の包装製品に用いられる″ローオイル″エマルジョンに
おける無機酸化剤塩、液状炭素質燃料および水の含有量
は、米国特許第4,287,010号に記載されるとお
りでよい。 米国特許第4,287,010号−この記載をここで参
照されたい−に示される、その場で乳化剤を合成する方
法に従って乳化剤系を製造するには。 脂肪酸(例えばオレイン酸)および塩基を無機酸化剤塩
水溶液および油゛と同時に混合し、油中水型エマルジョ
ンを形成するその場で脂肪酸塩乳化剤を形成する。えら
れたエマルジョン中には脂肪酸(油相中)と共に脂肪酸
塩が存在し、塩基もまた水相中に存在する。 本発明の方法の好ましい態様において用いられる脂肪酸
塩乳化剤は、少なくとも約12以上で通常約22以下の
炭素原子数をもつ飽和または−。 二もしくは三−不飽和モノカルボン酸の塩である。 このような酸の例は、オレイン酸、リノール酸。 リルン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸。 パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリル酸およびブラシ
ジン酸である。存在する遊離の脂肪酸もこの同じ仲間の
モノカルボン酸から選はれてよい。 入手のしやすさの点からオレイン酸およびステアリン酸
が好ましい。装薬型のものに使う″ハイオイル″エマル
ジョンにおいては、そのブレンドが使用されると予測さ
れる温度で液状の脂肪酸(例えばオレイン酸)を選択す
べきである。通常これは不飽和モノカルボン酸である。 脂肪酸塩のカチオン部分は、好ましくはアルカリ金属(
例えば。 ナトリウム、カリウムまたはリチウム)、アンモニウム
またはモノ−、ジー、もしくはトリアルキルアンモニウ
ムイオン(アルキル基は好ましくは1〜3個の炭素原子
を含む)である。ナトリウム。 カリウムおよびアンモニウムオレートが好ましい。 以下に示される実施例6からもわかるように。 本発明の″ハイオイル″エマルジョンのエマルジョン構
造は、乳化剤濃度のより低い比較エマルジョンの何倍も
安定である。この″ハイオイル″エマルジ玉ンをより高
い乳化剤濃度とするために、エマルジョンを形成するた
めに加える油と脂肪酸の重量比は約】/1〜3/1の範
囲にすべきである。 エマルジョンを形成するために予じめ形成された脂肪酸
塩を用いる(すなわち、加える)場合には。 上記の比における″脂肪酸″の重量は、加えられた脂肪
酸の重量と加えられた脂肪酸塩の重量との合計重量であ
ると理解されるべきである。(加えられた)脂肪酸塩と
(加えられた)脂肪酸との重量比は少なくとも約0.5
/1でなければならない。 その場で乳化剤を合成する方法によって″ハイオイル″
エマルジョンを形成するのに使われる塩基/酸の当量比
は約0.5/1〜3/1の範囲、好ましくは約1..5
/]〜2/1の範囲でなければならない。 本発明においては、エマルジョン爆薬技術において既知
の油および無機酸化剤塩水溶液を用いてかまわない。好
ましくは、前にのべた米国特許第4.287,010号
に示されるものを用いるのがよい。 最もふつうには、エマルジョンの水相中に存在する無機
酸化剤塩はアンモニウム、アルカリ金属またはアルカリ
土類金属の硝酸塩または過塩素酸塩で好ましくは硝酸ア
ンモニウムである。これらは単独でまたは例えば水相中
の無機酸化剤塩の総重量を基準にして50%までの硝酸
ナトリウムと混合して用いることができる。米国特許第
4,287,010号に説明されるように、−価のカチ
オンをもつ塩が好ましい。液状炭素質燃料に用いるのに
適した油としては、燃料油および重質芳香族系、ナフテ
ン系またはパラフィン系原油(stack)の潤滑油。 鉱油、脱ろう油などがあげられる。 本発明の″ハイオイル″エマルジョンは、酸化剤塩水溶
液と脂肪酸の油溶液とを脂肪酸塩の存在下に2選択され
た粘度をもつ安定なエマルジョンが得られるような条件
下に攪拌することによって形成される。乳化剤がその場
でつくられる好ましい系においては、塩基は好ましくは
水溶液中に溶解しており、脂肪酸の油溶液と共に攪拌さ
れる。 このエマルジョンは、これをポンプにより混合機または
ANを移送するオーガー(au帥r)に入れることによ
りANプリル(または粒子)とブレンドされる。後者の
方法は包装製品をつくるのに便利である。オーガー中の
スクリューの回転がエマルジョンとプリルとをブレンド
し、該ブレンドを包装容器中に移す。エマルジョンが低
い粘度であるため、混合は短かいオーガーでかつ低いせ
ん断力でも行うことができ、その結果高いせん断でつく
られたブレンドよりも良い貯蔵寿命かえられる。 ″ハイオイル″エマルジョンとANプリルとのブレンド
が装薬状で使用される場合、たとえはブレンドを混合機
中に多分1日程度おいた後に混合機から穿孔中にポンプ
により注入する場合、このブレンドはその粘度を安定な
ためにこの期間の後でもポンプによる注入に適した状態
を保っている。 このことは実施例7に示される。乳化剤をその場で形成
する方法によってつくられたエマルジョンを含みかつ約
20〜50%のANプリルを含む新しくつくられたブレ
ンドの粘度は一般に約2500〜20’、000ポアズ
の範囲で、該ブレンドは数日間この範囲の粘度を維持し
、この間ポンプによる注入が十分可能である。 ″ハイオイル″エマルジョンと混合されるANは油を少
ししか含まないもの、好ましくは本質的に油を含まない
A、Nプリルである。ポンプ注入されるブレンドをつく
るためには、約20〜50重量%のプリル含有量をもつ
ブレンドをつくるために十分なプリルを用いる。包装製
品をつくるためには70%までのプリルを用いてよい。 本発明のエマルジョン/プリルブレンドは、それがAN
プリルでつくられていようとANFOプリルでつくられ
ていようと、起爆のため通常用いられている手段により
爆発するように脱感化状態にある。このため、ブレンド
は脱感に有効な量。 例えば少なくとも約5容量%以上(ブレンド8精を基準
にして)の分散された気泡または空隙を含んでいる。こ
の空隙または気泡はANプリル自体のもの(実施例5参
照)でも、また他の空気保有固体物質例えばフェノール
−ホルムアルデヒドマイクロバルーン(micro−b
alloon) +ガラスマイクロバルーン、フライア
ッシュ(fly ash)などを加えることにより気体
を混合してもよい。後者の型の物質がブレンド中に存在
する場合、これらの物質はエマルジョンの一成分を構成
しているがあるいはブレンド時に加えられる。一般に約
50%未満のANプリルを含むブレンドでは、エマルジ
ョンを脱感化するためにエマルジョン中に別に気泡また
は空隙を加えることが必要である。 これまでにも述べたように、脂肪酸塩からなる段である
。この手段は、この脂肪酸塩よりなる乳化剤系が、高い
油含有量、セル寸法のコントロールおよび/またはAN
の被覆などの技術と一緒に行なわれる時最も有利である
。しかし本発明の方法において、後者の技術は他の乳化
剤系を用いても行うことができる。 本発明の方法は、約20〜70重量%のへN粒子を含む
ブレンドの製造を有利にするのに用いられる。水移動防
止バリヤーおよび/または化学的な推進力減少の必要性
は約20%未満のANをふくむブレンドでは重大でない
。AN含有量はふつう包装されたブレンドでは約30〜
70重量%。 ポンプで装填されるブレンドでは約20〜50重量%で
ある。 油中水型エマルジョンとANまたはANFOプリルとか
らなり、かつ本発明の方法に従ってエマルジョンの水相
からの水の損失および移動を最小にする物理的および化
学的構造をもつブレンド。 特に本発明の″ハイオイル″エマルジョンとANプリル
とのブレンドは装薬としてもまた包装状態でも用いるこ
とができる。低粘度の″ハイオイル″エマルジョン、特
に乳化剤系をその場でつくる好ましいエマルジョンを用
いてつくった本発明のエマルジョン/ANブレンドは特
にポンプによる装填操作に適している。ブレンドを穿孔
内にポンプ装填する好ましい方法は、該ブレンドを穿孔
内に移送するために用いられる導管中を流]しる潤滑性
の水性液体(例えば、天然の水)の環状流中を通してブ
レンドをポンプ装填するものである。このような方法は
、共同出願中(co−pending)のり、 L。 Coursenによるビンガム固体(例えば、油中水型
エマルジョン爆薬)のポンプ装填に関する米国特許出願
Nα375,543(1982,5,6出願)中に示さ
れている。Coursonの出願−この記載をここに参
考文献として挿入するーに示される型の方法と装置とを
用いる場合には、エマルジョン/ANブレンドが導管内
を通る際の抵抗は、導管内において中央の柱状に存在す
るブレンドのまわりに低粘度の液体(例えば水)の環状
層を形成することにより低減される。潤滑性の水性液体
の環状流は、エマルジョン/ANブレンドがそこから穿
孔内に入れられるその場所から導管中に入れられ、柱状
のブレンドが導管中をせん断力による認めうるような変
形をこうむることなくすべる−すなわち、″プラグフロ
ー(pl、ug flow)”状運動−のに十分な滑性
を与える。この″プラグフロー″はブレンドのエマルジ
ョン構造を維持するための確かな利点である。この装置
を用いる別の利点は、少量の潤滑剤と共に用いられた時
により効果があり、この時は稀釈の危険がへるために爆
薬のストレングスおよび感度をよりよくコントロールす
ることができることである。潤滑性液体の流速はエマル
ジョン/ANブレンド流速の約5%以下1通常約065
〜2%以下である。 ポンプによる装填がO℃以」二の温度で行なわれる場合
、コストが安いこと、粘度が低いこと、装填されるエマ
ルジョン/ANブレンドと非混和性であることから、水
が好ましい潤滑性液体である。 寒冷気候時にはその氷点を下げるためにエチレングリコ
ールのような添加剤を水に加えてもよい。 用いられる水は高純度の必要はなく飲料用でさえなくて
よい−0そのため、現場で手に入るどのような天然の水
もふつう用いることができる。たとえそれが川、井戸あ
るいは海からえられるもので何種類かの塩を溶解して含
んでいるような水であったとしても用いることができる
。 以1−に述べた環状潤’II′l剤を用いる方υ;は、
望1’+1なら不連続なポンプ装填においても行うこと
ができる。この場合でも水は潤滑性液体となりうる。・
米国特許第4,259,977号に示されるエマルジョ
ンのポンプ装填法と比較して本発明の方法−この方法に
おいてはポンプ装填されるのは固体A、Nをふくむエマ
ルジョンであるーにおいては、水の環状流を使用する時
、ポンプ装填操作を中止しても導管がつまることがない
。この環状潤滑剤を用いたポンプ装填法において膨潤し
たりつまったりする問題がないのは2本発明のブレンド
に用いられている爆薬エマルジョン中の連続相の性質と
りわけその中に含まれる乳化剤あるいは乳化剤系に由来
する連続相の疎水性に関係していると考えられる。 脂肪酸塩および特に前にのべた米国特許第4,287゜
010号に記載されたような乳化剤がその場で形成され
てつくられた乳化剤系の平衡構造が、エマルジョン/A
Nブレンドの外面上の潤滑性液体とブレンド内部の水相
液滴との間に特有の疎水性環境を与え、それによって潤
滑性液体と水相液滴との間に濃度こう配があるにもかか
わらず潤滑性液体がブレンド中に吸収されるのを防いで
いるということはありそうなことである。いずれにせよ
、この濃度をつり合せ′ることは本発明のブレンドでは
不必要で、どのような入手しうる水源を用いて潤滑性液
体を提供してもよい。 本発明の方法、エマルジョンおよびエマルジョン/AN
ブレンドを、以下に実施例を用いることによりくわしく
説明する。 実施例1 4つの異なるエマルジョンのサンプル中に水が吸収され
る速度を、エマルジョン/ANブレンド中においてこれ
らのエマルジョン中を水が移動する相対的な速度を推定
する手段として測定した。 これらのサンプルの組成は次の表に示されている。 サンプル−β−2旦および旦は本発明の包装されたAN
F○ブレン1くなどに用いられるであろう″ローオイル
″エマルジョンのサンプルで、これらは米国特許第4,
287,010号の実施例1に示される方法により、以
下に示されるように混合機のスピードをかえて調製され
た。オレイン酸および水酸化アンモニウムについて与え
られた%は、その場でオレイン酸アンモニウムをつくる
ために用いられた割合を示している。サンプル人は米国
特許第3,447.978号に示される型のエマルジョ
ンのサンプルで、このサンプル中には非イオン性乳化剤
が存在している。 サンプル A B−CD 硝酸アンモニウム 75.3 58.9 72.9 7
2.9(溶解している)% 硝酸ナトリウム(溶解している)% −13,2−−水
% 16.35.915.115.1油% 6.3 3
.9 3.9 3.9オレイン酸 % −2,02,0
2,0水酸化アンモニウム % −0,50,50,5
ソルビタンモノオレエ−1〜 % 1.1 − − −
ガラス微小球 % 1.3 − − −フライアッシュ
% −5,65,65,6水相中の水のモル分率 0
.49 0.49 0.48 0.48密度 g/cc
1.25 1.30 1.29 1.29相対的なセ
ル寸法:A<D<C二B この水の吸収速度をテス]〜するために、このサンプル
を半径7.5n+m、高さ2.6mmの円筒状の皿に入
れた。このサンプルを25.4mmの水の下に浸した。 いろいろな時間間隔でサンプルを取り出し、過剰の水を
除いて(blotted off)、 Karl Fi
scher分析により水分含有量を測定した。その結果
を第1図に示す。 サンプル中へ水が吸収される速度に対するセル寸法の効
果が1曲線−q−と旦を比べることによりわかる。サン
プルΩと旦は同じエマルジョンをことなる混合機先端ス
ピードでせん断し、異なる粘度およびセル寸法を与えた
ものである。旦の粘度は23℃で1900ポアズ、一方
、旦の粘度は23℃で4550ポアズでより小さいセル
寸法を示した。このよりホさいセル寸法のために、旦の
水相は旦の水相よりも高い化学的ポテンシャルをもち、
エマルジョン中へ水が移動するための推進力が低くなる
結果となった。3時間後、−g−は旦よりも約18%多
い水をえた。 水の吸収速度に対する乳化剤の型の効果はセル寸法の効
果よりもより著しく、旦、旦又は旦を八と比較すること
によってわかる。人はすべてのサンプルの中で最小のセ
ル寸法をもっている(すなわち、エマルジョンへの化学
的推進力は最小)が。 このものはDよりも49%も多い水を得た。これは、極
性非イオン性乳化剤を含む連続相が水の移動に苅する抵
抗性が低いためであることは明らがである。 実施例2 実施例1に記載したエマルジョン人、旦および旦のサン
プルから該エマルジョンと表面の接触した硝酸アンモニ
ウムペレットへの水の移動速度を。 エマルジョン/ANブレンド中においてエマルジョンの
不連続水相からAN粒子へ水が移動する相対的な速度を
推定するために測定した。この実験−ここでは前に述べ
た水拡散テストを行ったーでは、実施例1のエマルジョ
ンのサンプルを同じ横断面積をもつ円筒状硝酸アンモニ
ウムペレットと表面を接触させた。エマルジョンからA
Nペレット中に拡散した水の量を時間に対してプロット
した(第2図)。 サンプル旦および川を比較すると、より小さいセルをも
つDではエマルジョンから水が移動するための推進力が
大きく、43時間後サすプル旦はサンプル−g−よりも
66%も多く水が損失した。さらに八においてはΩまた
は旦においてよりも水の損失が大きく、43時間後には
旦または旦よりも283%も多く水が損失した。これは
エマルジョン連続相の親水性とより高い推進力とによる
ものである。固体ANによる高割合の水の吸収はエマル
ジョン/ANブレンドの不安定性をもたらす。 実施例3 次の組成をもつエマルジョンを米国特許第4,287、
CN3号の実施例1に記載された方法により調製した。 −」絋− 硝酸アンモニウム(溶解している) 60.8硝酸す1
ヘリウム(溶解している) 13.5水 13.7 油 3.9 オレイン酸 2・0 水酸化ナトリウム 0.5 フライアツシユ 5.6 オレイン酸と水酸化ナトリウムに関する%は。 その場でオレイン酸ナトリウムをつくるために用いられ
る割合を示している。 このエマルジョンを用いて2つのブレンドA。 Bをつくった。 ブレンドA ブレンドB エマルジョン % 5050 A N F O(94%ANプリル 50−6%No、
2燃料油) % ANWAX(94%ANプリル − 506%パラフィ
ンワックス)% 示差走査熱量計(OS C)により、ブレンドされてい
ないエマルジョンおよび各ブレンド中のエマルジョン成
分について毎分5’/((2,8°C)ずづ300’と
(149°C)から200°K(93℃)まで冷却した
時に結晶化により放出される熱を測定した。この測定は
つくりたてのサンプルと、49℃で35時間貯蔵したサ
ンプルについて行った。エマルジョンから水が移動する
と分散されている水相中の塩が濃縮されその結果セルの
結晶化をひきおこす。冷却前の各サンプル中に存在する
相対的な結晶化の程度は、DSCによりサンプルが完全
に結晶化した時に放出される熱を測定することにより推
定することができる。より大きい熱量の放出は冷却前の
結晶化が少ないことを意味する。その結果は、次のとお
りであった。 100%エマルジョン 20.5 18.8ブレンドA
15.4 8.8 ブレンドB 17.5 16.2 」二記のデータは、ブレンFA(ANFOとのブレンド
)カ49℃で35時間後に100%エマルジョンサンプ
ルよりも53%も多く結晶化したことを示している。一
方、ブレンドB (ANWAXとのブレンド)は14%
多く結晶化したにすぎず、より安定であった。 実施例4 いろいろな成分比をもつエマルジョン/AN FOブレ
ンドを、ANFOと米国特許第4,287,010号の
実施例1に示されたようにつくられた次の組成をもつエ
マルジョンとを混合し、て調製した。 硝酸アンモニウム % ao、8 (溶解している) 硝酸す1〜リウム % 13.6 (溶解している) 水 % 13.56 油 % 3.84 オレイン酸 % 1.96 水酸化す1〜リウム % 0.54 微小球 % 5,7 熟成後のブレンドの安定性を、ブレンドを密閉しである
いは密閉しないで爆発させ、その爆速を測定することに
より決定した。その結果は次の表に示されている。 爆 連−m− エマルジョン ANF〇 −熟一戊一 薬径12.7c
m 温 度(%)−−Ωり一 日数 温度(°o)(I
I+/秒) (’C)10 90 163 15’ 2
670※ 2020 80 7615 4011* 2
025 75 +、63 15 3250※ 2030
70 163 15 3235※ 204o 60
163 15 2375※ 2050 50 132
15 3950※ 2050 50 101 −7 3
890※ 559 41 4015 2900※※ 2
069 31 /1015 2900※※ 2079
21 40]、5 4800※※ 2089 11 4
015 4800※※ 20※ スチールパイプ内に密
閉 ※※ 非密閉 実施例5 19Qの混合機中で50%NaOH水溶液を硝酸アンモ
ニウム水溶液中に77℃で加え、ついでこの塩基含有硝
酸塩水溶液を攪拌下にゆっくりと、No、2燃料油とG
ulf Endurance Na 9油との3/l(
重量)混合物にオレイン酸を溶解してなる30℃の溶液
中に加えて2次に示すような″ハイオイル″エマルジョ
ン(22,5kg混合物)を調製した。成査を加える間
攪拌゛機の先端(tip)スピードを133cm/秒と
し、続く5分間のせん断時には400cm/秒とした。 ついでエマルジョンをさらにせん断して、さらに2分間
600cm/秒で混合することにより達成できる粘度に
匹敵する粘度となるまでセル寸法を小さくした。 エマルジョンN。 A BCD E エマルジョン組成 (重量%) AN 71.4 70.0 68.2 65.3 60
.7水 19.8 ]、9.4 18.9 18.1
16.8油 4.6 5.5 6.7 8.6 11.
7オレイン酸※ 2.7 3.3 4.0 5.1 7
.0NaOH(50%水溶液)* 1.5 1.8 2
.2 2.8 3.8酸素バランス −9,3−14,
4〜20.9 −31.2 −48.2※その場でオレ
イン酸塩乳化剤を形成するために加えられた重量エマル
ジョンへ〜旦(環境温度)をANプリルと混合して、各
々ブレンドA−Eを形成した。混合はセメント混合機中
で中間スピードで4分間行なわれた。 ブレンドNα BC−DE ブレンドの組成 エマルジョン 70 60 50 40 30ANプI
J/L/ 30 40 50 60 701mバ之L/
7. −0.5 −0.6 −0.5 −0.5 −0
.5ブレンドNα 爆速(m/秒) Δ 旦 9 回 旦 ブレンドの13日後 直径12.7cmのスチ 340B −3401413
04188−ルパイプ中で 前述のエマルジョンA〜Eと同じ方法でブレンドされる
典型的なエマルジョンは以下の成分をふくんでいる。 油 6.7% オレイン酸 1.3% オレイン酸ナトリウム 2.7% 80%AN水溶液 残りの% 実施例6 400cm/秒におけるせん断を1分間だけ行うことを
違えて実施例5に示される方法に従って以下に示される
エマルジョンを700g製造することにより、″ハイオ
イル″エマルジョンにおいて高い乳化剤量が重要なこと
を証明した。必要により、せん断の時間は1000ポア
ズのエマルジョン粘度かえられるように変えた。エマル
ジョンの安定性を、エマルジョンを環境温度で毎日25
00rpmで10分遠心分離するのを3日間行い、連続
(油)相の重量減少を測定することにより決定した。 油 7.4 7.4 6.7 6.7 8.4オレイン
酸※** 3.0 3.0 4.0 4.0 2.0N
aOH(50%水溶液)××※ 1.65 3.3 2
.2 4.4 1.1油/酸重量比 2.5 2.5
1.7 1.7 4.2塩基/酸当量比 15 3.0
1.5 3.0 1.5油相の減少重量(%)210
,027 × 従来技術の乳化剤量を含むエマルジョン×× 残り
は80重量%のAN溶液 ※××その場でオレイン酸塩乳化剤を形成するために加
えられた重量実施例7 本発明の″ハイオイル″エマルジョンとANプリルとの
ブレンドの粘度安定性を、エマルジョンを安定に保持す
るのに十分な高い量の非イオン性乳化剤を含む″ハイオ
イル″エマルジョンでつくられたブレンドと比較して示
すために、ANプリル37.6ii%とエマルジョン6
2.4重量%とを含ムエマルジョン/プリルの6つのブ
レンドの粘度を測定した。3つのエマルジョン(−31
,旦および−M)は本発明に従うもので乳化剤を異なっ
た量−この量はいずれも安定なエマルジョンをつくるの
に十分な量である−で含んでいた。残り三つのエマル各
々異なる濃度で含む″ハイオイル″の対照エマルジョン
(すなわちANプリルとのブレンドの酸素バランスをと
るのに十分な油を含むエマルジョン)で、その内の二つ
だけ(エマルジョンO,P)が油相のクリーユングを防
ぐのに十分な濃度であった。 これらのエマルジョンにおいては、水相は硝酸アンモニ
ウム69.6重量%、硝酸ナトリウム(SN)15.5
重量%および水14.9重景%重量なる水溶液であった
。エマルジョンに、Lおよび−M−は実施例6に示され
た方法(水相中にSNが含まれているこだけを例外とし
て)に従って調製した。エマルジョンN、○およびPは
、ソルビタンモノオレエー1〜を油に加え、AN/SN
溶液をえられた油溶液に加えることによった調製した。 6つのエマルジョンを調製する際、AN/SN溶液を油
に添加する間にすべて膨張球(フライアッシュ)を加え
た。 エマルジョンの粘度を29℃において2 rpm型Eス
ピンドルを用いてブルックフィールド粘度計で測定した
。 このエマルジョンとA、Nプリルとをスノ(チュラによ
り手で低いせん一断で混合してブレンドをつくった・ その結果は次の表に示されかつ第3図にプロン1〜され
ている。 エマルジョンNα K L vL 址 q 旦 エマルジョン組成(重量%) AN/SN溶液 81..8 81.8 81.8 8
2,8 82.8 82.8油 7.5 6.75 5
.7510.9 10.0 8.5オレイン酸* 4.
0 4.75 5.75NaOtl(50%水溶液)*
1.0 1.0 1.0ソルビタンモノオレ 壬−1−(SMO) −−−0,6153,0膨張球
5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7工マ
ルジヨン粘度 二げアスL−−575688504529629100
0×オレイン酸塩をその場で形成するために加えられる
重量つくられたばかりのブレンド、2日後および6目移
のブレンドについて25℃で測定することだけを例外と
してエマルジョンと同様の方法で粘度を゛測定した。K
−Pまでのブレンドについて時間に対する粘度のプロッ
トを第3図に示した。すべてのブレンドが初めは200
0〜4000ポアズの範囲の粘度をもっていたが2本発
明のブレンド−すなわちブレンド基、−シーおよびy−
が6日間の間にほんのわずかの粘度上昇(6日後に約4
500〜5000ポアズの粘度に到達するだけである)
しか示さなかったのに対し、対照のブレンド基および兄
はたった2日間の間に急速な粘度の上昇を示した。エマ
ルジョンN−これはエマルジョンの安定性を維持するに
は不十分な低い濃度しかSMOを含んでいなかったーか
らつくられた対照ブレンド−N−は2日間は粘度上昇の
速度が低かったが続く4日間の間に急速に粘度が上昇し
た。対照ブレンドqおよび且は2日後に非常に高い粘度
を示し、これはこれらのブレンドを本質的にポンプによ
る注入を不可能にした(特に、ポンプによる吸引により
タンクから重力で流れることは不可能であった)。かつ
この高い粘度はエマルジョン構造の有害な変化(水相内
の結晶化)を意味し、この変化はブレンドの爆発能力を
もあやうくする。反対に、ブレンドK。 旦および徒は結晶化したことを示す目に見える証拠は示
さずポンプによる注入に適していた。 実施例8 以下の実験は2本発明の方法に従って水の移動を最小に
した安定なエマルジョン/ANF○ブレンドでさえ1本
発明のハイオイル、高乳化剤濃度のエマルジョンを使用
することにより改良されることを示すものである。三つ
のエマルジョン仝。 及および旦は実施例5にエマルジョンへ〜旦の製法とし
て示される製法で調製した。但しエマルジョン9および
凡においては、実施例7のように硝酸ナトリウムが水相
中に包まれることだけを例外とした。エマルジョン基お
よび旦は好ましい″ハイオイル″エマルジョンで、エマ
ルジョンqはエマルジョン基および一影よりも油および
乳化剤の含有量が少ない酸素バランスのとれたエマルジ
ョンである。ブレンド−B工および−≦−は50150
エマルジヨン/ANプリルで、エマルジョン−91は同
じ割合でANFOプリル、すなわちAN/N重油比が9
4/6の燃料油でかるく被覆されたANプリルとブレン
ドした。ブレンドはセメント混合機中モ実施例5に示さ
れる方法で行った。その結果を以下に示した。 エマルジョンNα QR旦 エマルジョン組成(重量%) AN 60.8 55.7 67.45SN 13.6
12.5 − 水 13.0 11.9 14.8 油 3.85 8.0 7.5 オレイン酸* 1.95 4.0 3.0NaOH(5
0%水溶液)※ 1.1 2.2 1.65膨張球 5
.7 5.7 5.7 ×その場でオレイン酸塩乳化剤を形成するために加えら
れた重量 ブレンドNα ※ブレンド基については60日 爆速は、葉径12.7cmの非密閉サンプルを0.45
kgのブースターを用いて起爆し測定した。ブレンドQ
は密閉状態での爆速では39日、熟成時でもブレンド−
81および且に匹敵しているけれども、ブレンド基およ
び互はこの熟成段階では許容できる爆速で爆発させるた
めに密閉を必要としない。(ブレンド基では60日熟成
時でも密閉を必要としなり旬
添付した図面は、実施例1,2および7に示される実験
において得られたデータをプロットしたものである。 第1図は2本発明の製品に用いられるエマルジョンl−
水が移動子る速度を、従来の製品に用し1られるエマル
ジョンのそれと対照してブロン1〜したものである。 第2図は9本発明の製品に用いられるエマルジョンから
固体硝酸アンモニウム中へ水が移動する速度を、従来の
製品に用いられているエマルジョンと対照してプロン1
−シたものである。 第3図は、三つの本発明のブレンドと三つの対照ブレン
ドの粘度を時間に対してプロットしたものである。 特許出願人 イー・アイ・デュ・ボン・ドウ・ヌムール
・アンド・カンパニー 代理人 弁理士 松井政広(外1名) FIG、1 時間 FIG、2 時間 FIG、3 0 2 4 6 手続補正書(3)後記号なし 昭和、〃年′7月//日 特許庁ネ信 毘、亘才 殿 1、事件の表示 昭和ぶ9年 特許 願第ρ2/り、f−(1@事件との
関係 特吉千ル盪良人 4、代理人 6、 補正により増加する発明の数8 補正の内容 特許請求の範囲を次のように訂正する。 1i’1. 硝酸アンモニウム(A’N)粒子を。 (a)エマルジョンの連続相を形成する成分を含む液状
炭素質燃料 (b)前記連続相に離散した液滴として分散するエマル
ジョンの非連続相を形成する無機酸化剤塩の水溶液およ
び (c)乳化剤 を含む油中木型エマルジョンと混合して、前記粒子と前
記エマルジョンからなり脱感に有効な量の分散された気
泡または空隙をふくむブレンドを形成することからなる
爆薬組成物の製造方法において、前記AN粒子および前
記エマルジョン成分を。 前記液滴からの水の損失を最小にしかつその水が連続油
相を通ってAN粒子へ移動するのを最小にするような構
造に形成することを特徴とする方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 ブレンドが形成された後包装されることを特徴とする方
法。 3、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 AN粒子を、その乳化剤系中に脂肪酸塩と油に溶゛解し
た油溶液状の遊離脂肪酸とを含み、該油溶液がエマルジ
ョンの連続相を形成し、かつ、この脂肪酸、脂肪酸塩お
よび油が一緒になって液状炭素質燃料を形成しているよ
うなエマルジョンと混合することによって、その構造を
形成することを特徴とする方法。 4、特許請求の範囲第3項に記載の方法であって。 脂肪酸が、約12〜22の炭素原子をふくむ飽和および
−、二および三−不飽和モノカルボン酸からなる群より
選択され、かつ塩がアルカリ金属。 アンモニウムおよび/またはアルキルアンモニウム塩で
あることを特徴とする方法。 5、特許請求の範囲第4項に記載の方法であって。 油と水溶液とを脂肪酸および塩基の存在下に攪拌して混
合しその場で脂肪酸塩乳化剤を形成することによりえら
れたエマルジョンをAN粒子と混合してその構造を形成
することを特徴とする方法。 6、特許請求の範囲第4項に記載の方法であって。 ANプリルを、ANプリルおよび水溶液中に存在する無
機酸化剤塩の酸素バランスをとるのに本質的に十分な量
の液状炭素質燃料を含むエマルジョンと混合し、この際
ANプリルがブレンドの約20〜70重量%をしめるよ
うにすることを特徴とする方法。 7、特許請求の範囲第6項に記載の方法であって。 油と水溶液とを脂肪酸および塩基の存在下に攪拌して混
合しその場で脂肪酸塩乳化剤を形成することにより得ら
れたエマルジョンをANプリルと混合することによりそ
の構造を形成することを特徴とする方法。 8、 特許請求の範囲第7項に記載の方法であって。 エマルジョン中の液状炭素質燃料の量がエマルジョン重
量を基準にして約7〜21%であることを特徴とする方
法。 9、特許請求の範囲第8項に記載の方法であって。 その場で脂肪酸塩を形成するために加えられる脂肪酸お
よび塩基の量が、加えられた油の量と加えられた脂肪酸
の量との重量比が約171〜3/]の範囲に、かつ加え
られた塩基の量と加えられた脂肪酸の量との当量比が約
0.5/1〜3/1の範囲になるよう゛に十分存在する
ことを特徴とする方法。 10、特許請求の範囲第9項に記載の方法であって。 脂肪酸がオレイン酸で、脂肪酸塩がオレイン酸アンモニ
ウムおよび/またはオレイン酸の1種もしくは2種以上
のアルカリ金属塩であることを特徴とする方法。 11、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 粒子とエマルジョンとを、エマルジョン不連続相のセル
寸法が約1〜4ミクロンの範囲になるのに十分な速度お
よび時間、混合することによりその構造を形成すること
を特徴とする方法。 12、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 AN粒子を、その中において水が25℃で約1010−
5O/秒未満の拡散係数をもつ物質で被覆することによ
り、その構造を形成することを特徴とする方法。 13、少なくとも約30重量%以上の粒状硝酸アンモニ
ウム(AN)と。 (a)エマルジョンの連続相を形成する脂肪酸の油溶液
を含む液状炭素質燃料 (b)前記連続相中に離散した液滴として分散するエマ
ルジョンの不連続相を形成する無機酸化剤塩水溶液 および (c)(1)約12〜22の炭素原子を含む脂肪酸のア
ルカリ金属、アンモニウムまたはアルキルアンモニウム
塩 と (2)遊離脂肪酸 とを含む乳化剤を含有する乳化剤系 よりなる少なくとも30重量%以上のエマルジョンとを
含むブレンドで、前記脂肪酸、脂肪酸塩および油が一緒
になって液状炭素質燃料を形成しかつ該ブレンドがブレ
ンド容積の少なくとも約5%以上の分散された気泡また
は空隙を含み、更に上記エマルジョンが25℃で2日熟
成された場合。 本発明中にのべた水拡散テストにより最初の重量の約4
%以下の減少を示すようなエマルジョンであることを特
徴とする。包装状態の熟成された貯蔵安定な爆薬製品。 14、特許請求の範囲第13項に記載の爆薬製品であっ
て、エマルジョンが、水溶液と油とを脂肪酸および塩基
の存在下に攪拌して混合しその場で脂肪酸塩を形成する
ことによって得られたものであって、乳化剤系が塩基も
含んでいることを特徴とする爆薬製品。 tS、(a) エマルジョンの連続相を形成する脂肪酸
の油溶液をふくむ液状炭素質燃料約7〜21重量% (b) 前記連続相中に離散した液滴として分散したエ
マルジョンの不連続相を形成する無機酸化剤塩水溶液 および (c) (1)脂肪酸と(2)脂肪酸塩とをふくむ乳化
剤系を含有し、前記油、脂肪酸および脂肪酸塩が一緒に
なって前記液状炭素質燃料を形成し、かつエマルジョン
を形成するために加えられた油と脂肪酸との重量比が約
1/1〜3/1の範囲にあることを条件とする。硝酸ア
ンモニウムプリルと混合して爆薬を形成するのに適した
。約−6%よりも負の酸素バランスをもつ油中木型エマ
ルジョン。 1G、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、乳化剤系が、油と水溶液とを混合してエマルジ
ョンを形成する時に脂肪酸と塩基からその場で形成され
たもので、この乳化剤系を形成するために加えられる塩
基と脂肪酸の当量比が約0.5/]〜3/1の範囲であ
ることを特徴とする約500〜10,000ポアズの範
囲の粘度をもち少なくとも約3ケ月以上の期間エマルジ
ョン構造が安定なエマルジョン。 17、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、乳化剤系が、脂肪酸と脂肪酸塩とをエマルジョ
ンの残りの成分に加えることにより形成され、エマルジ
ョンをつくる時に加えられた油と、(脂肪酸+脂肪酸塩
)との比が、前記油と″脂肪酸″との比の範囲にあり、
かつ加えられた脂肪酸塩と脂肪酸との比が少なくとも約
0.5/1以上であることを特徴とするエマルジョン。 18.特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、脂肪酸塩が約12〜22の炭素原子をふくむ飽
和および−、二、および三−不飽和モノカルボン酸のア
ルカリ金属、アンモニウムおよびアルキルアンモニウム
塩から選択されることを特徴とするエマルジョン。 19、特許請求の範囲第18項に記載のエマルジョンで
あって、脂肪酸がオレイン酸で、脂肪#塩がオレイン酸
アンモニウムおよび/または一種もしくは二種以上のオ
レイン酸アルカリ金属塩であることを特徴とするエマル
ジョン。 2、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンであ
って2分散された空気保有固体物質を木質的に含まない
ことを特徴とするエマルジョン。 感に有効な量の分散された気泡または空隙をふくむブレ
ンドからなる爆薬製品。 製品。 滑性の水性液体の環状流中を通して、該潤滑性水+ 5
f
において得られたデータをプロットしたものである。 第1図は2本発明の製品に用いられるエマルジョンl−
水が移動子る速度を、従来の製品に用し1られるエマル
ジョンのそれと対照してブロン1〜したものである。 第2図は9本発明の製品に用いられるエマルジョンから
固体硝酸アンモニウム中へ水が移動する速度を、従来の
製品に用いられているエマルジョンと対照してプロン1
−シたものである。 第3図は、三つの本発明のブレンドと三つの対照ブレン
ドの粘度を時間に対してプロットしたものである。 特許出願人 イー・アイ・デュ・ボン・ドウ・ヌムール
・アンド・カンパニー 代理人 弁理士 松井政広(外1名) FIG、1 時間 FIG、2 時間 FIG、3 0 2 4 6 手続補正書(3)後記号なし 昭和、〃年′7月//日 特許庁ネ信 毘、亘才 殿 1、事件の表示 昭和ぶ9年 特許 願第ρ2/り、f−(1@事件との
関係 特吉千ル盪良人 4、代理人 6、 補正により増加する発明の数8 補正の内容 特許請求の範囲を次のように訂正する。 1i’1. 硝酸アンモニウム(A’N)粒子を。 (a)エマルジョンの連続相を形成する成分を含む液状
炭素質燃料 (b)前記連続相に離散した液滴として分散するエマル
ジョンの非連続相を形成する無機酸化剤塩の水溶液およ
び (c)乳化剤 を含む油中木型エマルジョンと混合して、前記粒子と前
記エマルジョンからなり脱感に有効な量の分散された気
泡または空隙をふくむブレンドを形成することからなる
爆薬組成物の製造方法において、前記AN粒子および前
記エマルジョン成分を。 前記液滴からの水の損失を最小にしかつその水が連続油
相を通ってAN粒子へ移動するのを最小にするような構
造に形成することを特徴とする方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 ブレンドが形成された後包装されることを特徴とする方
法。 3、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 AN粒子を、その乳化剤系中に脂肪酸塩と油に溶゛解し
た油溶液状の遊離脂肪酸とを含み、該油溶液がエマルジ
ョンの連続相を形成し、かつ、この脂肪酸、脂肪酸塩お
よび油が一緒になって液状炭素質燃料を形成しているよ
うなエマルジョンと混合することによって、その構造を
形成することを特徴とする方法。 4、特許請求の範囲第3項に記載の方法であって。 脂肪酸が、約12〜22の炭素原子をふくむ飽和および
−、二および三−不飽和モノカルボン酸からなる群より
選択され、かつ塩がアルカリ金属。 アンモニウムおよび/またはアルキルアンモニウム塩で
あることを特徴とする方法。 5、特許請求の範囲第4項に記載の方法であって。 油と水溶液とを脂肪酸および塩基の存在下に攪拌して混
合しその場で脂肪酸塩乳化剤を形成することによりえら
れたエマルジョンをAN粒子と混合してその構造を形成
することを特徴とする方法。 6、特許請求の範囲第4項に記載の方法であって。 ANプリルを、ANプリルおよび水溶液中に存在する無
機酸化剤塩の酸素バランスをとるのに本質的に十分な量
の液状炭素質燃料を含むエマルジョンと混合し、この際
ANプリルがブレンドの約20〜70重量%をしめるよ
うにすることを特徴とする方法。 7、特許請求の範囲第6項に記載の方法であって。 油と水溶液とを脂肪酸および塩基の存在下に攪拌して混
合しその場で脂肪酸塩乳化剤を形成することにより得ら
れたエマルジョンをANプリルと混合することによりそ
の構造を形成することを特徴とする方法。 8、 特許請求の範囲第7項に記載の方法であって。 エマルジョン中の液状炭素質燃料の量がエマルジョン重
量を基準にして約7〜21%であることを特徴とする方
法。 9、特許請求の範囲第8項に記載の方法であって。 その場で脂肪酸塩を形成するために加えられる脂肪酸お
よび塩基の量が、加えられた油の量と加えられた脂肪酸
の量との重量比が約171〜3/]の範囲に、かつ加え
られた塩基の量と加えられた脂肪酸の量との当量比が約
0.5/1〜3/1の範囲になるよう゛に十分存在する
ことを特徴とする方法。 10、特許請求の範囲第9項に記載の方法であって。 脂肪酸がオレイン酸で、脂肪酸塩がオレイン酸アンモニ
ウムおよび/またはオレイン酸の1種もしくは2種以上
のアルカリ金属塩であることを特徴とする方法。 11、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 粒子とエマルジョンとを、エマルジョン不連続相のセル
寸法が約1〜4ミクロンの範囲になるのに十分な速度お
よび時間、混合することによりその構造を形成すること
を特徴とする方法。 12、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 AN粒子を、その中において水が25℃で約1010−
5O/秒未満の拡散係数をもつ物質で被覆することによ
り、その構造を形成することを特徴とする方法。 13、少なくとも約30重量%以上の粒状硝酸アンモニ
ウム(AN)と。 (a)エマルジョンの連続相を形成する脂肪酸の油溶液
を含む液状炭素質燃料 (b)前記連続相中に離散した液滴として分散するエマ
ルジョンの不連続相を形成する無機酸化剤塩水溶液 および (c)(1)約12〜22の炭素原子を含む脂肪酸のア
ルカリ金属、アンモニウムまたはアルキルアンモニウム
塩 と (2)遊離脂肪酸 とを含む乳化剤を含有する乳化剤系 よりなる少なくとも30重量%以上のエマルジョンとを
含むブレンドで、前記脂肪酸、脂肪酸塩および油が一緒
になって液状炭素質燃料を形成しかつ該ブレンドがブレ
ンド容積の少なくとも約5%以上の分散された気泡また
は空隙を含み、更に上記エマルジョンが25℃で2日熟
成された場合。 本発明中にのべた水拡散テストにより最初の重量の約4
%以下の減少を示すようなエマルジョンであることを特
徴とする。包装状態の熟成された貯蔵安定な爆薬製品。 14、特許請求の範囲第13項に記載の爆薬製品であっ
て、エマルジョンが、水溶液と油とを脂肪酸および塩基
の存在下に攪拌して混合しその場で脂肪酸塩を形成する
ことによって得られたものであって、乳化剤系が塩基も
含んでいることを特徴とする爆薬製品。 tS、(a) エマルジョンの連続相を形成する脂肪酸
の油溶液をふくむ液状炭素質燃料約7〜21重量% (b) 前記連続相中に離散した液滴として分散したエ
マルジョンの不連続相を形成する無機酸化剤塩水溶液 および (c) (1)脂肪酸と(2)脂肪酸塩とをふくむ乳化
剤系を含有し、前記油、脂肪酸および脂肪酸塩が一緒に
なって前記液状炭素質燃料を形成し、かつエマルジョン
を形成するために加えられた油と脂肪酸との重量比が約
1/1〜3/1の範囲にあることを条件とする。硝酸ア
ンモニウムプリルと混合して爆薬を形成するのに適した
。約−6%よりも負の酸素バランスをもつ油中木型エマ
ルジョン。 1G、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、乳化剤系が、油と水溶液とを混合してエマルジ
ョンを形成する時に脂肪酸と塩基からその場で形成され
たもので、この乳化剤系を形成するために加えられる塩
基と脂肪酸の当量比が約0.5/]〜3/1の範囲であ
ることを特徴とする約500〜10,000ポアズの範
囲の粘度をもち少なくとも約3ケ月以上の期間エマルジ
ョン構造が安定なエマルジョン。 17、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、乳化剤系が、脂肪酸と脂肪酸塩とをエマルジョ
ンの残りの成分に加えることにより形成され、エマルジ
ョンをつくる時に加えられた油と、(脂肪酸+脂肪酸塩
)との比が、前記油と″脂肪酸″との比の範囲にあり、
かつ加えられた脂肪酸塩と脂肪酸との比が少なくとも約
0.5/1以上であることを特徴とするエマルジョン。 18.特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、脂肪酸塩が約12〜22の炭素原子をふくむ飽
和および−、二、および三−不飽和モノカルボン酸のア
ルカリ金属、アンモニウムおよびアルキルアンモニウム
塩から選択されることを特徴とするエマルジョン。 19、特許請求の範囲第18項に記載のエマルジョンで
あって、脂肪酸がオレイン酸で、脂肪#塩がオレイン酸
アンモニウムおよび/または一種もしくは二種以上のオ
レイン酸アルカリ金属塩であることを特徴とするエマル
ジョン。 2、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンであ
って2分散された空気保有固体物質を木質的に含まない
ことを特徴とするエマルジョン。 感に有効な量の分散された気泡または空隙をふくむブレ
ンドからなる爆薬製品。 製品。 滑性の水性液体の環状流中を通して、該潤滑性水+ 5
f
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 硝酸アンモニウム(AN)粒子を。 (a)エマルジョンの連続相を形成する成分を含む液状
炭素質IM斜 (b)前記連続相に離散した液滴として分散するエマル
ジョンの非連続相を形成する無機酸化剤塩の水溶液およ
び (c)乳化剤 を含む油中水型エマルジョンと混合して、前記粒子と前
記エマルジョンがらなり鋭部に有効な量の分散された気
泡または空隙をふくむブレンドを形成することからなる
爆薬組成物の製造方法において、前記AN粒子および前
記エマルジョン成分を。 前記液滴からの水の損失を最小にしかつその水が連続油
相を通ってAN粒子へ移動するのを最小にするような構
造に形成することを特徴とする方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 ブレンドが形成された後包装されることを特徴とする方
法。 3、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 AN粒子を、その乳化剤系中に脂肪酸塩と油に溶解した
油溶液状の遊離脂肪酸とを含み、該油溶液がエマルジョ
ンの連続相を形成し、かつ、この脂肪酸、脂肪酸塩およ
び油が一緒になって液状炭素質燃料を形成しているよう
なエマルジョンと混合することによって、その構造を形
成することを特徴とする方法。 4、特許請求の範囲第3項に記載の方法であって。 脂肪酸が、約12〜22の炭素原子をふくむ飽和および
−、二および三−不飽和モノカルボン酸からなる群より
選択され、かつ塩がアルカリ金属。 アンモニウムおよび/またはアルキルアンモニウム塩で
あることを特徴とする方法。 5、特許請求の範囲第4項に記載の方法であって。 油と水溶液とを脂肪酸および塩基の存在下に攪拌して混
合しその場で脂肪酸塩乳化剤を形成することによりえら
れたエマルジョンをAN粒子と混合してその構造を形成
することを特徴とする方法。 6、特許請求の範囲第4項に記載の方法であって。 ANプリルを、ANプリルおよび水溶液中に存在する無
機酸化剤塩の酸素バランスをとるのに本質的に十分な量
“の液状炭素質燃料を含むエマルジョンと混合し、この
際ANプリルがブレンドの約20〜70重量%をしめる
ようにすることを特徴とする方法。 7、 特許請求の範囲第6項に記載の方法であって。 油と水溶液とを脂肪酸および塩基の存在下に攪拌して混
合しその場で脂肪酸塩乳化剤を形成することにより得ら
れたエマルジョンをANプリルと混合することによりそ
の構造を形成することを特徴とする方法。 8、特許請求の範囲第7項に記載の方法であって。 エマルジョン中の液状炭素質燃料の量がエマルジョン重
量を基準にして約7〜21%であることを特徴とする方
法。 9、特許請求の範囲第8項に記載の方法であって。 その場で脂肪酸塩を形成するために加えられる脂肪酸お
よび塩基の量が、加えられた油の量と加えられた脂肪酸
の量との重量比が約1/1〜3/1の範囲に、かつ加え
られた塩基の量と加えられた脂肪酸の量との当量比が約
0.5/1〜371の範囲になるように十分存在するこ
とを特徴とする方法。 10、特許請求の範囲第9項に記載の方法であって。 脂肪酸がオレイン酸で、脂肪酸塩がオレイン酸アンモニ
ウムおよび/またはオレイン酸の1種もしくは2種以上
のアルカリ金属塩であることを特徴とする方法。 11、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 粒子とエマルジョンとを、エマルジョン不連続相のセル
寸法が約1〜4ミクロンの範囲になるのに十分な速度お
よび時間、混合することによりその構造を形成すること
を特徴とする方法。 12、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって。 AN粒子を、その中において水が25℃で約10−5c
m2/秒未満の拡散係数をもつ物質で被覆することによ
り、その構造を形成することを特徴とする方法。 13、少なくとも約30重量%以上の粒状硝酸アンモニ
ウム(AN)と。 (a)エマルジョンの連続相を形成する脂肪酸の油溶液
を含む液状炭素質燃料 (b)前記連続相中に離散した液滴として分散するエマ
ルジョンの不連続相を形成する無機酸化剤塩水溶液 および (c)(1)約12〜22の炭素原子を含む脂肪酸のア
ルカリ金属、アンモニウムまたはアルキルアンモニウム
塩 と (2)遊離脂肪酸 とを含む乳化剤を含有する乳化剤系 よりなる少なくとも30重量%以上のエマルジョンとを
含むブレンドで、前記脂肪酸、脂肪酸塩および油が一緒
になって液状炭素質燃料を形成しかつ該ブレンドがブレ
ンド容積の少なくとも約5%以上の分散された気泡また
は空隙を含み、更に上記エマルジョンが25℃で2日熟
成された場合。 本発明中にのべた水拡散テストにより最初の重量の約4
%以下の減少を示すようなエマルジョンであることを特
徴とする。包装状態の熟成された貯蔵安定な爆薬製品。 14、特許請求の範囲第13項に記載の爆薬製品であっ
て、エマルジョンが、水溶液と油とを脂肪酸および塩基
の存在下に攪拌して混合しその場で脂肪酸塩を形成する
ことによって得られたものであって、乳化剤系が塩基も
含んでいることを特徴とする爆薬製品。 15、 (a) エマルジョンの連続相を形成する脂肪
酸の油溶液をふくむ液状炭素質燃料約7〜21重量% (b)前記連続相中に離散した液滴として分散したエマ
ルジョンの不連続相を形成する無機酸化剤塩水溶液 および (c) (1)脂肪酸と(2)脂肪酸塩とをふくむ乳化
剤系を含有し、前記油、脂肪酸および脂肪酸塩が−緒に
なって前記液状炭素質燃料を形成し。 かつエマルジョンを形成するために加えられ゛た油と脂
肪酸との重量比が約171〜3/1の範囲にあることを
条件とする。硝酸アンモニウムプリルと混合して爆薬を
形成するのに適した。 約−6%よりも負の酸素バランスをもつ油中木型エマル
ジョン。 16、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、乳化剤系が、油と水溶液とを混合してエマルジ
ョンを形成する時に脂肪酸と塩基からその場で形成され
たもので、この乳化剤系を形成するために加えられる塩
基と脂肪酸の当量比が約0.5/1〜3/1の範囲であ
ることを特徴とする約500〜10,000ポアズの範
囲の粘度をもち少なくとも約3ケ月以上の期間エマルジ
ョン構造が安定なエマルジョン。 17、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、乳化剤系が、脂肪酸と脂肪酸塩とをエマルジョ
ンの残りの成分に加えることにより形成され、エマルジ
ョンをつくる時に加えられた油と、(脂肪酸士脂肪酸塩
)との比が、前記油と″脂肪酸″との比の範囲にあり、
かつ加えられた脂肪酸塩と脂肪酸との比が少なくとも約
0.5/1以上であることを特徴とするエマルジョン。 18、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンで
あって、脂肪酸塩が約12〜22の炭素原子をふくむ飽
和および−、二、および三−不飽和モノカルボン酸のア
ルカリ金属、アンモニウムおよびアルキルアンモニウム
塩から選択されることを特徴とするエマルジョン。 19、特許請求の範囲第18項に記載のエマルジョンで
あって、脂肪酸がオレイン酸で、脂肪酸塩がオレイン酸
アンモニウムおよび/吏たは一種もしくは二種以上のオ
レイン酸アルカリ金属塩であることを特徴とするエマル
ジョン。 2、特許請求の範囲第15項に記載のエマルジョンであ
って2分散された空気保有固体物質を本質的に含まない
ことを特徴とするエマルジョン。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US49391683A | 1983-05-12 | 1983-05-12 | |
| US493916 | 1983-05-12 | ||
| US576602 | 1984-02-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS605092A true JPS605092A (ja) | 1985-01-11 |
| JPS6253478B2 JPS6253478B2 (ja) | 1987-11-10 |
Family
ID=23962247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9195484A Granted JPS605092A (ja) | 1983-05-12 | 1984-05-10 | 硝酸アンモニウムとエマルジヨンとを含む安定な爆薬 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS605092A (ja) |
| ZA (1) | ZA843531B (ja) |
| ZM (1) | ZM2484A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61205689A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-11 | イー・アイ・デユポン・ド・ネモアース・アンド・コンパニー | 穿孔内の高密度スラリー/プリル爆薬の製法及びそれによつて製造された製品 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3770522A (en) * | 1970-08-18 | 1973-11-06 | Du Pont | Emulsion type explosive composition containing ammonium stearate or alkali metal stearate |
| JPS5575995A (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-07 | Nippon Oils & Fats Co Ltd | Waterrinnoil type emulsion explosive composition |
| JPS5626798A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-14 | Du Pont | Emulsion type explosive composition and its manufacture |
| JPS56155086A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-01 | Nippon Oils & Fats Co Ltd | Water-in-oil type emulsion explosive composition |
-
1984
- 1984-05-02 ZM ZM2484A patent/ZM2484A1/xx unknown
- 1984-05-10 JP JP9195484A patent/JPS605092A/ja active Granted
- 1984-05-10 ZA ZA843531A patent/ZA843531B/xx unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3770522A (en) * | 1970-08-18 | 1973-11-06 | Du Pont | Emulsion type explosive composition containing ammonium stearate or alkali metal stearate |
| JPS5575995A (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-07 | Nippon Oils & Fats Co Ltd | Waterrinnoil type emulsion explosive composition |
| JPS5626798A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-14 | Du Pont | Emulsion type explosive composition and its manufacture |
| JPS56155086A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-01 | Nippon Oils & Fats Co Ltd | Water-in-oil type emulsion explosive composition |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61205689A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-11 | イー・アイ・デユポン・ド・ネモアース・アンド・コンパニー | 穿孔内の高密度スラリー/プリル爆薬の製法及びそれによつて製造された製品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZM2484A1 (en) | 1986-01-23 |
| ZA843531B (en) | 1985-12-24 |
| JPS6253478B2 (ja) | 1987-11-10 |
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