JPS6325289A - 注型火薬組成物及びその配合方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は注型火薬組成物及びその他の、推進薬といった
活性組成物に関するものである。（本明細書で用いられ
るとき、用語「火薬」は推進薬といった他の活性組成物
も含むものとする。）より詳細には、本発明は、まず、
安定で、流動性のある水含有油中水型エマルション火薬
として形成され、その後に、乾燥剤及び／又は乳化不安
定剤の添加により固化する注型火薬組成物に関するもの
である。本明細書で用いられるとき、用語「乾燥剤」は
水反応剤、吸収剤又は吸着剤を意味する。本発明の一方
法は、乾燥剤及び／又は不安定剤を添加してエマルショ
ンを固化させることによって注型火薬組成物の配合を行
うことである。或いは、乾燥剤は安定なエマルションの
水性相に含有させ、次いで乳化不安定剤を添加すること
によってエマルションを固化させることができる。本発
明の別の方法は注型火薬組成物を容器に装填することに
関するものである。本明細書で用いられるとき、用語「
注型」及び「固化」は、水溶液から結晶化した、微細に
入シ組んだ結晶酸化剤塩の非流動性の又は比較的押出加
工しにくい材料に関するものである。

〔従来の技術」 油中水型エマルション火薬は当業者にはよく知られてい
る。例えば米国特許第４，３５６，０４４号；第４，３
２２．２５８号及び第４，１４１，７６７号を参照。

このような火薬類は水非混和性有機液体燃料の連続相と
乳化無機酸化剤塩溶液の不連続相とを含有する。通常、
これらの火薬組成物は感度を上げるために密度低減剤を
含有する。これらの組成物は、耐水性であると同時に一
般に押出加工しやすくしているグリース様の稠度を有す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ごく最近、不安定な油中水型エマルションから形成され
た注型火薬組成物が開示された。米国特許第４，５４８
，６５９号と第４，５６６，９１９号によれば、注型火
薬組成物は油中水型エマルションを形成することによっ
て高温で配合され、このエマルションは放冷すると固有
の不安定なエマルション相の弱まシ又は破壊及び引き続
く酸化剤塩の結晶化のために注型組成物を形成する。欧
州特許出願第１５２０６０号には、安定な油中水型エマ
ルションに界面活性剤を加えてエマルションを破壊させ
、溶液中の無機酸化剤塩を結晶化させることによって、
エマルションから注型組成物が形成できることが示唆さ
れている。しかし、この欧州特許出願は無水油中水型エ
マルションに関するものであり、このエマルションは水
含有のものに比べて本来安定性が劣っている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かなりの量の水を含有した安定な油中水型エ
マルション火薬から注型火薬組成物を形成させることが
できる手段を提供するものである。

これはいくつかの仕方で達成することができる。

乾燥剤は安定なエマルションの連続水性相に含有させる
ことができ、エマルション不安定剤は火薬を固化させる
に足る量で加えることができる。別法として、乾燥剤及
び／又はエマルション不安定剤は別々に又は−緒に安定
なエマルションに加えることができる。「加える」とは
エマルションを破壊させ、固化させるに足る添加剤をエ
マルション全体に混合することを意味する。

〔作　用〕

本発明による注型火薬組成物の形成の特別の利点は、安
定なエマルション火薬を高温で配合し、冷却し、所望に
より貯蔵又は移送し、その後に乾燥剤及び／又はエマル
ション不安定剤を加えて火薬を固化させることができる
ことである。したがって、高温でのエマルションの取扱
いが最小限となる。その上、金属粒子又は化合火薬とい
った温度敏感性成分は、安定なエマルションが周囲温度
まで冷却した後、乾燥剤及び／又は不安定剤の添加前に
又はそれと同時に安定なエマルションに加えることがで
きる。こうして、極めて敏感な成分を比較的安全な温度
で混合することができる。

〔実施例〕

本発明の組成物は、乾燥剤及び／又は不安定剤の添加及
び引き続く固化の前は、グリース様の粘稠度を有し、油
中水型エマルションの状態にある。

このことは多くの理由から有利である。エマルション状
態であると、酸化剤塩水溶液の滴が連続燃料相全体に微
細にかつ緊密に分散される。安定なエマルションがその
高温配合温度から冷却すると１、Ｊ−筒内の塩の沈殿が
物理的に阻止される。したがって、緊密な分散が維持さ
れ、その結果、酸化剤と燃料との間の反応性が増大する
。エマルションの不安定化と引き続く塩の結晶化によっ
ても、酸化剤と燃料分散液との緊密性はほとんど維持さ
れる。別の利点は、グリース様のエマルションが不安定
化の前は流動性であり、ポンプ輸送、押出加工又は所望
によりさらに混合を行うことができる。

したがって、化合火薬類といった温度敏感性成分を、エ
マルションの高温配合温度以下の温度（通常は周囲温度
）、したがって、温度敏感性成分を安全に加えることが
できる温度で、組成物に加え、混合することができる。

別の利点は、注型前にエマルションを冷却することによ
って、容器内へ入れた後の収縮及び／又は巣（ｃａｖｉ
ｔｙ　）の形成を最小限にすることができ、容器は溶融
注型操作に典型的な冷却を必要としない。さらにその上
、高温材料の取シ扱いに携わる作業員の危険を減少させ
ることができる。

本発明の好適な成分は乾燥剤であシ、この乾燥剤は、エ
マルションが不安定化すると、エマルションの水性相中
の水と反応し、水を吸収または吸着する。この相互作用
は最終生成物の所望注型特性に寄与する。好ましくは、
組成物中の実質的に全ての水と水和するに足る乾燥剤が
含まれる。

乾燥剤は好ましくは、組成物の全重量の約０．５チル約
１５％の量で存在し、（１）マグネシウム、カルシウム
、アルミニウム、ナトリウム、リチウム、亜鉛、鉄及び
銅を包含するが、これらに限定されない種々の金属の硝
酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩。

硫酸塩、硫酸水素塩及び塩化物、（２）その他の、リン
酸塩、炭酸塩及び酢酸塩といった各種の７ニオン／カチ
オン塩、（３）シリカ、アルミナ及び木炭といった、物
理吸着に依存する各種の乾燥剤、又は（４）乾燥剤とし
て直接作用し得るか、又はその場で反応して、即ち、酸
や水と又は複分解によって反応して乾燥性の塩を生成す
る酸化マグネシウム及び酸化カルシウムといった金属酸
化物及び（５）酸無水物、酸ハロケ゛ン化物、イソシア
ネート及びエステルといった、水と反応する物質から選
択することができる。

無機酸化剤塩は組成物の全重量の約３５係〜約９５％の
量で用いられる。酸化剤塩はアンモニウム、アルカリ及
びアルカリ土類金属の硝酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩及
びこれらの混合物から選択することができる。酸化剤塩
は好ましくは主として硝酸アンモニウム（ＡＮ）である
が、その他の塩も使用することができる。ＡＮを主な塩
として使用する場合、その他の塩は好ましくは約２０係
までの量で使用される。全酸化剤塩の約１０％〜約６５
チを粒状又は、Ｊ・球状で加えることができる。

高温での配合時及び固化の前に組成物の連続相を形成し
ている非混和性有機液体燃料は全組成物重量の約２％〜
約１５係又はそれ以上の量で一般に存在する。実際の使
用量は使用する個々の非混和性燃料、もしあればその他
の燃料及び製品の意図する用途によって変化させること
ができる。非混和性有機燃料は脂肪族、脂環式及び／又
は芳香族であってよく、飽和及び／又は不飽和であって
よく、配合温度で液体である限シ、重合物又は重合可能
なものであってよい。好適な燃料として鉱油、ワックス
、／Ｊ？ラフイン油、ベンゼン、トルエン、キシレン並
びにガソリン、ケロシン及びディーゼル油といった、一
般に石油留出物と呼ばれる液体炭化水素の混合物が挙げ
られる。特に好適な液体燃料は鉱油、＆２燃料油、・ぐ
“２フインワツクス、微結晶ロウ及びこれらの混合物で
ある。脂肪族及び芳香族ニトロ化合物も用いることがで
きる。

ハロダン化有機物質を約２５％までの量で使用すること
ができる。前記の各物質の混合物を用いることができる
。

水は必須成分として用いられ、エマルション相重量の少
なくとも約１％〜約１０％の量で、好ましくは約３％〜
約１０％の量で酸化剤塩溶液中の溶剤として作用する。

エマルションは含水量が高い程、−層安定となる傾向が
ちる。水混和性有機液体を塩の溶剤として水の一部の代
わりに用いることができ、この液体も組成物用の燃料と
して作用する。混和性液体燃料としてメチルアルコール
といったアルコール、エチレングリコールといったグリ
コール、ホルムアミドといったアミド及び類似の含窒素
液体が挙げられる。水は酸化剤塩溶液の結晶化温度を低
下させるので、水の使用によシ低温配合が可能となる。

水はまた、エマルションを意図的に不安定化させる時ま
で及び組成物を固化させる時まで、エマルションの安定
性を増大させる。乾燥剤が好ましく用いられて水を結合
し、最終組成物の固体特性を増強するのは水が存在する
からである。

必委に応じて、非混和性液体有機燃料に加えて。

固体及び／又はその他の液体燃料を選択された量で用い
ることができる。用いることができるｍ体燃料の例は、
アルミニウム微粒子：ギルソナイト又は石炭といった微
粒炭質物質；ｌ」・麦といった植物微粒子；及び硫黄で
ある。液体燃料として前記の水非混和性燃料が挙げられ
る。特に好適な固体燃料は粒子状アルミニウムであシ、
これは約５０重量までの量で用いて組成物の密度とエネ
ルギーを増大させることができる。粒状、微粒化又は塗
料級のアルミニウムを用いることができるが、微粒化物
が好適である。

増感剤を用いて組成物の爆発感度を増大させることがで
きる。増感剤は液体でも固体でもよく、化合火薬類、ア
ルミニウムといった粒子状金属及びこれらの混合物から
なるものでよい。粒子状アルミニウムは約５０重量％ま
での量で使用することができ、化合即ち分子火薬類は約
７０重量％までの量で使用することができる。粒子状（
？、合天火薬類例は四硝酸ＲンタエＩＪ　）　ＩＪ　）
−ル（ＰＥＴＮ）、シクロトリメチレントリニトロアミ
ン（ＲＤＸ）。

トリニトロトルエン（ＴＮＴ）、シクロテトラメチレン
テトラニトロアミン（ＨＭＸ）及びニトロセルロースで
ある。その他の種類の化合火薬類は水溶。

性の塩であって、例えば、硝酸モノエチレンアミン又は
硝酸エチレンヅアミンを含む硝酸アミン又は過塩素酸７
ミンであυ、また硝酸エタノールアミン又は遭塩素酸エ
タノールアミンといったアルカノールアミン塩である。

好適な増感剤はＲＤＸ単独又はこれと微粒化アルミニウ
ムとの組み合わせである。

乳化不安定剤は、エマルションを不安定化させて固化を
起こし得る薬剤であって、微量乃至全組成物重量の約１
５係の量で一般に用いられる。エマルションの固化はエ
マルションＯ構造ｔ　化学的に或いは物理的に破壊する
ことによって生じさせることができる。液体又は固体の
界面活性剤或いは種々の溶剤によるエマルションの化学
的破壊はエマルションの界面構造を変化させることによ
って酸化剤部を凝固させ、引続いて結晶化を起こさせる
と考えられる。化学的破壊の別の考え得る形態は、一部
の界面活性剤が油中水型エマルションを徐々に水中油型
エマルションに転化させることによって結晶化を生じさ
せるというものである。

結晶成長の核部位として役立ち得る粒子状物質によるエ
マルション構造の物理的破壊は別の可能な機構である。

この粒子状物質はまた界面活性でもあるので、両機構の
組み合わせが含まれ得る。乳化不安定剤の例は、（１）
種々のイオン性界面活性剤、典型的には水中油型界面活
性剤であって、エトキモ層化又ハ非エトキシル化アルキ
ル、アリール又はアルキルアリールスルホネート、例え
ばアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム；ポスフェ
ート；カルカキシレート及びアミン；（２）種々のアル
キル、アリール又はアルキルアリール非イオン性又はエ
トキシル化非イオン性界面活性剤、例えばエトキシル化
アルキルフェノール；（３）ｉ々の固体界面活性剤、例
えば粘土、アルミナ及びシリカ；及Ｕ　（４）　！々の
溶剤、例えばアルコール、エーテル、エステル、ケトン
及び有機酸である。これらの乳化不安定剤は不安定化を
生じさせるのに必要な量で加えることができるが、この
量は一般に１０重量％以下である。

本発明における乳化剤は通常用いられるものから選択す
ることができ、前記で引用した各特許に列挙されている
。乳化剤は約０．２〜約５重量気の量で用いられ、好ま
しくは約１〜約３重量優の量で用いられる。典型的な乳
化剤として、ソルビタン脂肪酸エステル、グリコールエ
ステル、置換オキサゾリン、アルキルアミン又はこれら
の塩、これらの誘導体などが挙げられる。好ましくは、
乳化剤はその親脂性部分として不飽和炭化水素鎖を含む
が、飽和形も用いることができる。

本発′明の組成物は高密度であることが望ましいが、こ
の組成物は、密度低減剤、例えばグラスチック又はガラ
スの球及び・ぞ−ライトなどの中空ｌＪＳ球を加えるこ
とによって本来の密度を低下させることができる。その
上、気泡を調合の間に組成物に混入させることができ、
或いは、組成物中で化学反応して気泡を発生する、亜硝
酸す）　ＩＪウムといつだガス発生化学薬剤を少量加え
て導入することができる。密度低減剤を使用して感度を
増加させることは当業者にはよく知られている。

本発明の組成物は、酸化剤塩の水溶液を塩の結晶化又は
固化温度以上の高められた温度で形成することによって
配合される。必要に応じて乾燥剤を水溶液として含める
ことができる。次いで、この溶液は乳化剤の溶液及び非
混和性有機液体燃料と、周囲温度は高温のいずれでもよ
い温度で一緒にされ、充分に激しく混合されて、連続有
機液体燃料相中に酸化剤溶液が存在する型のエマルショ
ンを形成する。通常、これは充分な剪断によって本質的
に即座に行われ得る。剪断は配合物が均一になるまで継
続すべきである。有機液体燃料を酸化剤塩溶融物又は溶
液に加える前【、乳化剤を有機液体燃料に予備溶解させ
ると有利である。この方法によシ、エマルションを迅速
Ｋかつ最少限の撹拌で形成することができる。しかし、
所望なら、又は、例えば乳化剤が燃料の高められた温度
で劣化するような場合、乳化剤は乳化の直前に別に加え
ることができる。固形粒子状燃料及び／又は酸化剤塩及
びその他の成分を加え、通常の手段くよシ調合物に混合
することができる。好ましくは、そのような固形成分は
注型の＠前に加えられる。

配合方法も当業者に公知の連続法で行うことができる。

−旦形成されたエマルションは安定であつて、周囲温度
に冷却しても安定なままである。乾燥剤及び／又はエマ
ルション不安定剤の添加によシエマルションは弱められ
又は破壊され、このために酸化剤塩は微細に入シ組んだ
結晶性マトリックスに結晶化し、これによって組成物の
固化が起こる。固化又は注型に要する時間は乾燥剤及び
／又はエマルション不安定剤の種類、量及びこの組み合
わせ及びエマルションの形成方法によって変化し得る。

この時間は本質的に瞬時の時間から数日の間で変動し得
る。化合火薬類といった温度敏感性成分は、安全なエマ
ルションが所望温度に冷却された後に、乾燥剤及び／又
はエマルション不安定剤と共に加えるのが好ましい。冷
却装置を用いて冷却工程を促進することができる。

以下の表はさらに本発明の具体例を示すものである。各
実施例は各種乾燥剤（例えば、硝酸マグネシウム、硫酸
マグネシウム及び過塩素酸マグネシウム）の使用、水溶
液中の乾燥剤の使用（実施例Ｉ、Ｊ、に、Ｌ、Ｍ）、各
種のエマルション不安定剤（エトキシル化ノニルフェノ
ール及びアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム）の
使用及びこれらとその他の各種成分との組み合わせの使
用を示している。

本発明の組成物は、大径又は塊状の比較的低感度爆破剤
を必要とする火薬用途に用いることができる。この組成
はまた１、Ｊ−径で雷管敏感性及び／又は爆発性となる
ように調合、することができる。

本発明の組成物は配合の初期は押出可能及び／又はポン
プ輸送可能であるため、種々の用途に適した種々の形状
の容器に装填することができる。

本発明をいくつかの具体例について説明したが、種々の
変更が堀業者には明白であシ、そのような変更は特許請
求の範囲に記載の本発明の範囲内にあるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、安定で、流動性のある水含有油中水型エマルション
   火薬を形成することからなる注型火薬組成物の配合方法
   において、乾燥剤及び／又は乳化不安定剤を、エマルシ
   ョン火薬を固化させるに十分な量で加えることを特徴と
   する方法。 ２、エマルション火薬を高温で配合し、放冷した後に乾
   燥剤及び／又は乳化不安定剤を加えることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、乾燥剤が金属の硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、硫
   酸塩、硫酸水素塩、塩化物、リン酸塩、炭酸塩又は酢酸
   塩、シリカ、アルミナ又は木炭；酸化マグネシウム又は
   酸化カルシウム；或いは、酸無水物、酸ハロゲン化物、
   イソシアネート又はエステルであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、注型火薬組成物が増感剤を含有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、増感剤が化合火薬であることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の方法。 ６、エマルション火薬を高温で調合し、放冷した後に化
   合火薬を加えることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の方法。 ７、乳化不安定剤が、アルキル、アリール又はアルキル
   アリールスルホネート、ホスフェート、カルボキシレー
   ト、アミン、アルコール、ポリアルコール、エステル、
   アミド又はそれらのエトキシル化誘導体；粘土、アルミ
   ナ又はシリカ；或いはアルコール、エーテル、エステル
   、ケトン又は有機酸であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ８、安定で、流動性のある水含有油中水型エマルション
   火薬を形成し、このエマルション火薬を放冷又は冷却す
   ることからなる、注型火薬組成物を容器に装填する方法
   において、エマルション火薬を固化させるに十分な量の
   乾燥剤及び／又は乳化不安定剤をエマルションに加え、
   混合し、エマルション火薬を容器に装填した後に、乾燥
   剤及び／又は乳化不安定剤がエマルション火薬を固化さ
   せるようにすることを特徴とする方法。 ９、無機酸化剤塩、水、有機燃料及び油中水型乳化剤を
   含む安定で、流動性のある油中水型エマルション火薬か
   ら形成された注型火薬組成物において、エマルション火
   薬を固化させるに十分な量の乾燥剤及び／又は乳化不安
   定剤が存在することを特徴とする注型火薬組成物。 １０、乳化不安定剤が、アルキル、アリール又はアルキ
   ルアリールスルホネート、ホスフェート、カルボキシレ
   ート、アルコール、ポリアルコール、エステル、アミド
   、酸、アミン又はこれらのエトキシル化誘導体；粘土、
   アルミナ又はシリカ；或いは、アルコール、エーテル、
   エステル、ケトン又は有機酸であることを特徴とする特
   許請求の範囲第９項記載の注型火薬組成物。 １１、乾燥剤が金属の硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、
   硫酸塩、硫酸水素塩、塩化物、リン酸塩、炭酸塩又は酢
   酸塩；シリカ、アルミナ又は木炭；酸化マグネシウム又
   は酸化カルシウム；或いは、酸無水物、酸ハロゲン化物
   、イソシアネート又はエステルであることを特徴とする
   特許請求の範囲第９項記載の注型火薬組成物。 １２、増感剤を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項記載の注型火薬組成物。 １３、増感剤が化合火薬であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１２項記載の注型火薬組成物。 １４、水が少なくとも１重量％の量で存在することを特
   徴とする特許請求の範囲第９項記載の注型火薬組成物。 １５、重量で全組成物の約３５％〜約９５％の量の硝酸
   塩から主として成る無機酸化剤塩、少なくとも約１％〜
   約１０％の量の水、約２％〜約１５％の量の有機燃料及
   び約０．２％〜約５％の量の油中水型乳化剤を含む安定
   で、流動性のある水含有油中水型エマルション火薬から
   形成された注型火薬組成物において、約０．５〜約５％
   の量の乾燥剤及び微量〜約１５％の量の乳化不安定剤が
   存在することを特徴とする注型火薬組成物。