JP2000510089A - 爆発性調合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 当該組成物のショック感度を統計的に有意な量で低下させるショック減感剤で被覆されたシクロテトラメチレン−テトラニトラミン（ＨＭＸ）を含んでなる爆発性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】 爆発性調合物 発明の分野 １０年以上にもわたって、軍は大量の調査と開発を行って、弾薬中の主たる炸 薬の衝撃及びショック感度を低下させることを目指した研究プロジェクトに資金 をつぎ込んできた。主たる目標は、性能を落とすことなく、また同時に大きなコ スト増なしに、主炸薬の感度を低下させることである。爆発性調合物中の主炸薬 の一つは、シクロテトラメチレン−テトラニトラミン（ＨＭＸ）である。知られ ているこれらの調合物の感度を低下させる唯一の実用的な方法は、不活性物質の 量を増やし、その中の感度成分を減らして爆発性調合物の感度を低くすることで あるが、この方法は爆発性調合物の性能も低下させる。この問題の多くの議論が 、米国特許第４，８４２，６５９号明細書に記載されている。この特許明細書で は、軍用輸送手段の戦闘生存性を改善するために、不感受性爆薬を開発せねばな らないと記載されている。いくつかの武器システムに利用されている爆薬は殉爆 に無防備であることが分かった。例えば、これらの輸送手段に乗せて保存されて いる砲身口径弾薬は、成形爆薬ジェットによる起爆及びその後の殉爆による反応 の伝搬に弱い。 この殉爆及び伝搬シナリオは次のように要約することができる：完成弾が成形 爆薬ジェットに当たると起爆する。結果として爆風によって生成した破片が、そ れに隣接する別の完成弾に衝突する。そして、後者の完成弾が起爆し、全体的な 反応並びに輸送手段、クルー、及び他の爆薬に与える損害の原因となる。完成弾 周りの起爆反応のメカニズムは、前述した隣接する完成弾に衝突する爆風と破片 による。殉爆の確率をいくつかの方法で小さくすることができる。これは輸送手 段内の弾薬区画を変更することによって行うことができる。また、弾薬と一緒に アンチフラトリサイド物質を充填することによって行うこともできる。しかし、 前述の解決法方のいずれも弾薬保存可能なスペースを狭くする。最も容認できる この問題の解決方法は、高エネルギー物質の殉爆に対する感度を小さくすること である。より感度の小さい高エネルギー物質を導入することによって、その輸送 手段に保存される完成弾の数を減らすことなく引用した脅威に由来する起爆のぜ い弱性を小さくする。これらの爆薬に用いられる高エネルギー物質の殉爆に対す るぜい弱性を小さくすることによって、破局反応の確率を最小限にすることがで きることがわかった。 爆発物の世界で一般的に受け入れられている爆薬もしくは火薬のメカニズムは 、高温の非常に局在化した領域（ホットスポット）を生成することである。爆発 物に衝撃もしくはショックを与えると次のようにホットスポットを生成すること ができる：即ち、（１）爆発物に取り込まれるかもしくは故意に導入した気泡（ もしくは爆発性蒸気）の断熱圧縮、（２）結晶間摩擦、（３）衝撃面の摩擦、（ ４）先の尖った衝撃面の塑性変形、及び（５）衝撃面の周辺を衝撃を受けた物質 が流れる際の粘性加熱である。 衝撃もしくはショックによる爆発物結晶の圧縮及び移動によって、ＨＭＸのよ うな爆薬がＨ₂Ｏ、ＣＯ、Ｎ₂、Ｈ₂、ＣＨ₂Ｏ、ＨＣＮ、及びＣ₂Ｈ₂、並びにフリ ーラジカル及び不安定中間体のようなより簡単な生成物に急速に変化する。この 生成物の混合物は不安定であり、静電気のスパークに誘導される低強度のショッ クに曝されるとデトネーションを受ける。静電気の生成及び蓄積は、爆発物及び その分解生成物のデトネーションの一因となる追加のエネル ギー源となることができる。 発明の要約及び目的 本発明はＨＭＸをショック減感剤で被覆してＨＭＸのショック感度を小さくし たＨＭＸ調合物に向けられている。 本発明に有用であることが分かった薬剤は、四種類の基本的なクラスの化合物 に由来するものであった。即ち、１）第四級アンモニウム塩類；２）アニオン性 脂肪族及び芳香族化合物；３）脂肪酸エステル；及び４）アミン誘導体である。 「第四級アンモニウム塩類」は、上記のアミン誘導体で検討するような４種類 の脂肪族基もしくは芳香族基を有するカチオン性窒素含有化合物である。選択さ れるアニオンは、一般的に、ハロゲン、アセテート、ホスフェート、ニトレート 、もしくはメトスルフェート基である。このカテゴリーに含まれるものは、イミ ダゾール環内に二つの脂肪族基結合を有する第四級イミダゾリウム塩類である。 「アニオン性脂肪族及び芳香族化合物」は、親水性基が結合している水不溶性 脂肪族基を直鎖状に有する化合物である。これらは界面活性剤として用いられる ことが多い。これらのアニオン性化合物の親水性部分は、ホスフェート、スルフ ェート、スルホネート、もしくはカルボキシレートであり；スルフェート類及び スルホネート類が優れている。 「脂肪酸エステル」は、脂肪酸エステル、脂肪族アルコール及びそれらの誘導 体を含む多種多様の非イオン性物質をカバーする広範に用いられる用語である。 一旦、天然脂肪及びオイルから得られる化合物に限定されると、「脂肪族」の用 語は、たとえ合成方法で得られようとも、脂肪及びオイルから得ることができる 物質に対応する化合物を意味するようになる。それらを、一般的に、（１）脂肪 族エステル（例えば、ソルビタンエステル（例えば、モノ及びジグリセリド）、 （２）、脂肪族アルコール、及び（３）多価エステル−アルコール類として下位 分類することができる。これらの化合物を正確に分類すると、多官能基の存在の ために非常に混乱する場合がある。例えば、少なくとも一つのフリー−ＯＨ基を 有するエーテルはアルコールの定義に入る（例えば、グリセロール−１，３−ジ ステアリルエーテル）。ポリエチレングリコールエステルのような合成化合物も このカテゴリーに含むことができる。 「アミン誘導体」は、多種多様の脂肪族窒素塩基及びそれらの塩類を記述する 。アミン類及びそれらの誘導体は、一つ以上の水素が脂肪族基で置換されている アンモニアの誘導体と考えられる。好ましいアミン塩類は、対応する塩類を生成 するカルボン酸との反応によって生成される。アミン及びカルボン酸脂肪族基は 、未置換の、アルキル、アルケニル、アリール、アルカリール、及びアラルキル 、もしくは置換された、アルキル、アルケニル、アリール、アルカリール、及び アラルキル（ここで、置換基は、ハロゲン、カルボキシル、もしくはヒドロキシ ルからなる）となることができる。 評価した薬剤を実施例の表１に示す。これらの物質を得る場合のポイントは、 入手可能性と毒性である。次に、現行の爆発物製造プロセスへの導入を容易にす るためには、水不溶性であるのが非常に望ましい。 上記の四種類の基本的なクラスに従って表１に挙げた薬剤を分類した。いくつ かの薬剤は正確な化学構造が特許であったので、ＭＳＤＳ情報に基づいて薬剤の 分類を仮定した。四つのカテゴリー全てにおいて薬剤が得られた。脂肪酸エステ ルの上記の三種類の下位分類の全てに由来する化合物も示す。これらのカテゴリ ー内で用いることができる可能性のある化合物のリストは、脂肪族基の大きさ、 構造（分枝鎖もしくは直鎖）、追加の官能基、量、組合せ、及び配置のためにほ とんど無限である。評価が永遠に続く可能性があるので、選択された各カテゴリ ー内で最も広範な実用性を示す薬剤を選択した。 主たる装填爆薬の性能を大きく低下させることなくＨＭＸ調合物の衝撃及びシ ョック感度を小さくすることが本発明の目的である。 ＨＭＸ調合物を製造するコストを大きく増加させることなくＨＭＸ調合物の感 度を小さくすることが本発明のもう一つの目的である。 本発明のその他の目的及びバリエーションは以下の詳細な説明を読むことによ り当業者には自明となるであろう。 発明の詳細な説明 本発明は衝撃力による衝撃及び殉爆に対する感受性が小さいことを特徴とする 高エネルギー爆発性調合物であり、この調合物はＨＭＸ及びショック減感剤を含 んでなり、ショック減感剤は統計的に有意なＨＤＣ衝撃値の増加をこの調合物に 有効に与える量で存在する。ＨＤＣ衝撃値３６．０６ｃｍが、ＨＭＸの場合統計 的に有意であることが分かった。ショック減感剤は、第四級アンモニウム化合物 ；アニオン性脂肪族もしくは芳香族化合物；脂肪酸エステル；もしくは長鎖アミ ンとなることができる。 好ましい第四級アンモニウム化合物は次の構造を有する。 ここで、Ｒ₁は、水素、炭素数８〜２２のアルキル、炭素数６〜３０のアリール 、炭素数７〜３０のアルカリール、炭素数７〜３０のアラルキル、もしくはＨ（ ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_n（ここで、ｎは１〜５０）、 （ここで、ｎは１〜５０）、炭素数８〜２０のアルカリール、又はヒドロキシエ チルである。Ｒ₂はＲ₁と同じであり、Ｒ³は、水素、炭素数１〜２２のアルキル 、炭素数６〜３０のアリール、Ｈ（ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_n（ここで、ｎは１〜１５０ ）、もしくはヒドロキシエチルであり、Ｒ₄は、水素もしくは炭素数１〜４のア ルキルであり、そしてＸ^-は、ハロゲン、炭素数２〜２２のカルボキシレート、 ニトレート、スルフェート、メトスルフェートもしくはホスフェートである。 他の好ましい第四級塩化アンモニウム調合物は、ビス（水素添加タローアルキ ル）ジメチル第四級塩化アンモニウム；トリメチルタローアルキル第四級塩化ア ンモニウム；（ＣＨ₃）₃Ｎ⁺Ｒ Ｃｌ^-（ここで、Ｒは炭素数１４〜１８の長鎖脂 肪族アルキル基と不飽和脂肪族アルキル基との混合）；水素添加タローアルキル （２−エチルヘキシル）ジメチル第四級アンモニウムメトスルフェート、Ｎ，Ｎ ，Ｎ−トリス（２−ヒドロキシエチル）タローアルキルアンモニウムアセテート ； （ここで、Ｒは炭素数１４〜１８の脂肪族アルキル基と不飽和脂肪族アルキル基 との混合）；ジメチルジ（ココアルキル）第四級塩化アンモニウム；Ｒ₂Ｎ⁺（Ｃ Ｈ₃）₂Ｃｌ^-（ここで、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₈アルキル基及び不飽和アルキル基）；メチ ルビス（２−ヒドロキシエチル）ココアルキル第四級塩化アンモニウム；トリア ルキルポリアルコキシアルキレン第四級塩化アンモニウム；並びにＲ₃Ｎ⁺ＣＨ₂ ＣＨ₂（ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_nＯＨ Ｃｌ^-（ここで、Ｒはメチルであり、ｎは１〜２ ５０）である。 好ましいアニオン性脂肪族ショック減感化合物は、アルカン基が炭素数６〜１ ８であるアルカンスルホン酸ナトリウムである。 好ましいアニオン性化合物は、炭素数約８〜２６のカルボン酸のリチウム塩、 カリウム塩もしくはナトリウム塩、又はアルキルベンゼンスルホネートに基づく 同様の塩類に基づく石鹸もしくは洗浄剤である。また、当該塩は、炭素数約８〜 ２６のカルボン酸のトリエタノールアミン塩、もしくはアルキル基が炭素数８〜 １８であるアルキルベンゼンスルホネートに基づくトリエタノールアミン塩とな ることができる。 好ましい長鎖アミン類はビス（２−ヒドロキシエチル）タローアルキルアミン 、（ＨＯＣＨ₂ＣＨ₂）₂ＮＲ（ここで、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈）、 （ここで、Ｒ¹はＣ₁₂〜Ｃ₁₈）、 ［Ｈ（ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_nＯＣＨ₂ＣＨ₂］₂ＮＲ （ここで、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎは１〜１５０）、そして （ここで、Ｒ¹はＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎは１〜約１５０）である。長鎖アミンは エトキシ化されたココアルキルアミン（ここでココアルキルは、Ｃ₈〜Ｃ₁₈飽和 もしくは不飽和基）となることができる。 好ましい脂肪酸エステルは次の構造： （ここで、Ｒは約Ｃ₈〜Ｃ₁₈）を有するグリセロールエステルである。 本発明で有用な他のショック減感化合物は、水溶性もしくは水分散性第四級ア ンモニウム塩であり、次のものが含まれる： Arquad 2HT-75（Akzo Chemicals Inc．製）（ビス（水素添加タローアルキル ）ジメチル第四級塩化アンモニウム）； Arquad T-50（Akzo Chemicals Inc．製）（トリメチルタローアルキル第四級 塩化アンモニウム）、（ＣＨ₃）₃Ｎ⁺Ｒ Ｃｌ^-（ここで、Ｒは炭素数１４〜１８ の長鎖脂肪族基と不飽和脂肪族基との混合）； Arquad HTL8-MS（Akzo Chemicals Inc．製）（水素添加タローアルキル（２− エチルヘキシル）ジメチル第四級アンモニウムメトスルフェート）； Ethoquad T/13-50（Akzo Chemicals Inc．製）（Ｎ−Ｎ−Ｎ−トリス（２−ヒ ドロキシエチル）タローアルキルアンモニウムアセテート）； （ここで、Ｒは炭素数１４〜１８の脂肪族アルキル基と不飽和脂肪族アルキル基 との混合）； Arquad 2C-75（Akzo Chemicals Inc．製）（ジメチルジ（ココアルキル）第四 級塩化アンモニウム）、Ｒ₂Ｎ⁺（ＣＨ₃）₂Ｃｌ^-（ここで、Ｒ＝Ｃ₆〜Ｃ₁₈アルキ ル基及び不飽和アルキル基）； Ethoquad C/12-75（Akzo Chemicals Inc．製）（メチルビス（２−ヒドロキシ エチル）ココアルキル第四級塩化アンモニウム）； Markstat AL-12（Witco Chemical Corp.製）（トリアルキルポリアルコキシア ルキレン第四級塩化アンモニウム）；並びに Staticide 30006（ACL Inc.製）（第四級アンモニウム化合物）（構造は特許 ）。 その他の有用な第四級アンモニウム塩類は、ジアミン類、トリアミン類もしく はポリアミン類から誘導される。 例えば、第四級アンモニウム塩類は、エチレンジアミン；ジエチレントリアミ ン；ヘキサメチレンジアミン；１−４シクロヘキサン−ビス−メチルアミン（シ ス、トランスもしくはシス／トランス混合体を用いることができる）；フェニレ ンジアミンから誘導される。典型的な塩類は、塩化ヘキサメチルエチレンジアン モニウム；硫酸ヘキサメチレンフェニレンジアンモニウム；及び塩化ジメチルテ トラヒドロキシエチル１−４シクロヘキシレンジメチレンジアンモニウムとなる であろう。 有用な水溶性アニオン性脂肪族化合物及び芳香族化合物には、アルカンスルホ ン酸ナトリウムであるDehydat 93P（Henkel Corp.製）（アルカンは特定されな いが、おおよそＣ₈〜Ｃ₁₈である）が含まれる。 石鹸もしくは洗浄剤は、炭素数約８〜２６のカルボン酸のリチウム塩、カリウ ム塩もしくはナトリウム塩、又はアルキルベンゼンスルホネートに基づく類似の 塩類に基づく。 他の有用な塩類には、オクタン酸ナトリウム、デカン酸ナトリウム、ラウリン 酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン 酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、リノール酸ナトリウムが含まれる。 タロー及びココナッツオイルから得られるような混酸のナトリウム塩、リチウ ム塩もしくはカリウム塩も有用である。典型的な塩は、炭素数１２、１４、１６ 、及び１８の混酸のナトリウム塩であろう。 いくつかの典型的な有用なアルキルベンゼンスルホネートには、ドデシルベン ゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ ウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸トリエチルアミン塩、ノニルベンゼンスル ホン酸、ノニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、及び混合されたＣ₁₀〜Ｃ₁₃ア ルキルベンゼンスルホン酸塩類が含まれる。有用なアルカンスルホン酸ナトリウ ムには、ドデカンスルホン酸ナトリウム、ステアリルスルホン酸ナトリウム、及 びミリスチルスルホン酸ナトリウムが含まれる。有用なアルキルナフタレンスル ホネート塩類には、イソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ノニルナフ タレンスルホン酸ナトリウムが含まれる。有用なα−オレフィンスルホネートに は、混合した１−オクテン、１−デセンスルホン酸ナトリウム塩が含まれる。有 用なジアルキルスルホスクシネートは、ジ２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナ トリウム塩である。有用なアミドスルホネートは、ソジウムＮ−オレオイル−Ｎ −メチルタウレートである。脂肪酸の有用なスルホエチルエステルは、スルホエ チルオレイン酸ナトリウムである。 有用な硫酸アルコールは、ラウリル硫酸ナトリウムである。硫酸ポリエトキシ エチレンナトリウム；エトキシ化された硫酸アルキルフェノール；ホスフェート エステル（通常、モノ、ジ、及びトリエステルとして用いられる）のようなエト キシ化された硫酸アルコールが本発明では有用である。 有用な脂肪酸エステルは、グリセロールモノステアレート、グリセロールジス テアレート、及び通常、モノ及びジエステルの混合物であるグリセロールジラウ レートのようなグリセロールエステル類である。多くの製品が、タロー、ラード 、綿実、サフラワー油のような天然脂肪から誘導され、炭素数約１２〜約１８を 有する脂肪酸の混合物となる。 ポリオキシエチレンエステル、アミン誘導体、及びビス（２−ヒドロキシエチ ル）タローアルキルアミンも有用である。他の実施可 能なアミン類には、アルキル基が炭素数１２〜１８を有するジアルキルエタノー ルアミン；アルキル基が炭素数約１２〜１８を有する、アルキルポリエトキシエ チルアミンのようなエトキシ化されたアミン類；及びエトキシ化されたココアミ ンである。 本発明に有用なショック減感剤は帯電防止特性を示す。 ＨＤＣ衝撃試験機の説明 ＨＭＸ爆薬の衝撃感度を、選定した爆薬サンプル上に選定した高さから５ｋｇ の錘を落とすメカニズムからなっている落鍾試験機で測定する。サンプルおもり は通常０．０２５ｇもしくは０．０３５ｇである。感度値を爆発の確率が５０％ となる場合の、おもりを落下させた高さ（ｃｍ）として表す。 ＨＤＣ衝撃試験機を図１に示す。この試験機は、一般的に一辺が約１６インチ の方形であり、厚みが１．５インチの金属基板からなる。基板の上には、ガイド ロッド７、９及び１１を受ける三つのねじ穴がある。二つのねじ穴は、基板の前 端３から約４インチ、一般的に方形の基板の前端３から反対端部５に延びる中心 線の両側３インチにある。三番目の穴は、前記中心線上の前端３から約１０．５ インチにある。三つの穴には二つのガイドロッド７と９そして目盛り付きガイド ロッド１１が取り付けられている。目盛り付きガイドロッド１１はその上に形成 されたセンチメートル目盛を有し、当該装置に用いた５ｋｇ錘の高さを示す（後 で説明する）。ガイドロッド７は取付けブロック１の前端３から約４インチ離れ た穴に取り付けられている。ガイドロッド９は、上記のように基板に開けられた 三番目の穴に取り付けられている。四番目の穴はリフトロッド１３を受けるよう に基板１に形成されている。この穴は基板の前端から８．５インチにある。リフ トロッドはその全長にわたってねじが切られており、四番目の穴に取り付けられ たベアリング（表されてな い）内で回転するようにはめ込まれている。五番目の穴は基板の中心に形成され ており、基板１の後端から３インチのところである。 １０×１３インチの大きさの上板１７は、ガイドロッド７、９、及び１１、リ フトロッド１３並びに支持ロッド１５の上端を受けるために基板の穴と同じ構成 で配置された穴を備え、５本のロッド全てを、お互いに平行に間隔を保つ。 磁石保持板１９が用意され、支持ロッド受け穴以外は、上板１７及び基板１に あるパターンと合致する穴を有する。磁石保持板１９は、基板１と上板１７の間 に配置される。ガイドロッド７及び目盛り付きロッド１１は磁石保持板１９の前 部にある穴を通り、ガイドロッド９は磁石保持板の後部にある穴を通る。リフト ロッド１３は、保持板の対応する穴の上で磁石保持板に取り付けられたリフトロ ッドナット２１をとおすようにねじが切られている。リフトロッドは、磁石保持 板を基板１と上板１７の間で上下に動かす回転移動のために、ブッシングに取り 付けられている。リフトロッドは基板１に近接するその下端に取り付けた４５° マイタ歯車２３を有し、回したとき、必要に応じて磁石保持板を上下に移動させ るためにリフトロッド１３が回転するボールクランクシャフトとハンドル２７に 取り付けた第二マイタ歯車と協同する。 磁石保持板１９上には電磁石２９が取り付けられているので、必要に応じてこ の磁石保持板１９を上下に移動するようにボールクランクハンドルを回すことに よって、オペレータがこの磁石の高さを調節することができる。 ５ｋｇの錘３１が用意され、電磁石で保持されるのに適合している。この錘は ガイドロッド７及び目盛り付きガイドロッド１１と協力する向かい合うフランジ ３７が用意されているので、錘３１が電磁石２９から離れると、この錘は自由落 下して、アンビル３４に衝 突するプランジャー集成体３３に接触する。基板にはアンビル及びプランジャー ホルダー３５が取り付けられている。このホルダーは５ｋｇの錘の直下でアンビ ル及びプランジャーを保持する位置で、基板に取り付けられており、落下する錘 はプランジャーに衝突し、次にアンビル上に置かれたサンプルを打つ。また、第 二のアンビル面（表されてない）が５ｋｇの錘の底部中心に取り付けられている 。アンビルは熱処理された５６〜６０ポイントロックウェル硬度の工具鋼から作 られている。プランジャー３３は熱処理された５６〜６０ポイントロックウェル 硬度の工具鋼から作られている。プランジャーは、全体長さ２インチ、直径０． ５０インチであり、そしてプランジャーの槌の不部分を形成するために約３／１ ６インチ拡大する、一方の端部付近の０．５０〜０．３０３インチにテーパーが 付けられている。プランジャーの両端はプランジャーの中心線に対して垂直とな るように研がれている。アンビルは高さ１．５インチ、直径１．２５インチの円 筒形である。プランジャーは、第二アンビル、即ち底部アンビル３４と中心をあ わせたプランジャーホルダー３５に取り付けられたブッシングにスライドするよ うに取り付けられている。 使用時に、リフトロッド１３は回転して電磁石を予め決められた高さまで挙げ る。５ｋｇ錘は予め決められた距離自由落下してプランジャーの上端を打ち、次 にプランジャーの小さい方の端部のしたに直接置かれたサンプル雷管に入れたサ ンプルを打つ。サンプル雷管は真鍮製であり、厚み０．００８インチ、直径０． ３０３インチ及び高さ０．２０インチである。 ＨＤＣ衝撃試験機を用いた操作の詳細は次のとおりである。 テストにおける障害：１）緩く組み立てられるか不適当な位置合わせの試験機 は不正確な値をだす、２）アンビルもしくはプランジ ャー上の表面が粗いかクラックがあると、感度の低い値をだす、３）不十分で一 様でないサンプルは不正確な値をだす、４）外国産のガラス、金属、もしくは粒 状物の入ったサンプルは感度の低い値をだす、５）湿ったサンプルもしくはオイ ル、グリス、及び軟質プラスチックを含んだサンプルは感度の高い値をだす。 必要な装備品：１）試料分割器もしくは艶付紙、２）雷管（撃発）、直径０． ３０３インチ、高さ０．２００インチ、厚み０．００８インチ、３）スプーン（ 充填）、０．０２５ｇ及び０．０３５ｇ、４）へら（木製）、５）はし（実験室 ）、６）ブラシ、幅約２インチ、７）オーブン（蒸気加熱）、並びに８）ＨＤＣ 衝撃試験機。衝撃試験機を既知の感度レンジを有するサンプルでテストするのが よい。結果を対照チャートにプロットし、最初の点が管理限界からはずれたり、 連続する５つ点が中心線の一方の側にプロットされる場合は補正する。 ２５個の真鍮撃発雷管を平らな面に開いた方を上にして置く。充填スプーンを 、乾燥した爆発物０．０２５ｇで満たし、スプーンの平らな面上を木製へらを使 って過剰分を除いて滑らかにする。残った部分を用意した雷管の一つに入れる。 それぞれの撃発雷管が充填されるまで工程２を繰り返す。各雷管に均等に爆発物 が分配されることを確認する。衝撃試験機のその範囲からフューム及びほこりを 除く。実験用はしを使って、充填された撃発雷管を衝撃試験機のアンビル上に置 く。この雷管をはしで保持しながら、アンビルの上のガイド穴を通してプランジ ャーを撃発雷管に挿入する。電磁石のスイッチをオンにする。下方のマグネット アームの底がガイドロッド１１の３５ｃｍマークと位置するまでボールクランク ハンドルを回して電磁石の高さを調節する。安全シールド（図には表されてない ）を下げ、錘を垂直に電磁石によって適所に保持されるまで挙げる 。（通常、試験機が装填されている間、錘は安全シールドの上にある。）衝撃試 験機とは反対方向に向いて、電磁石のスイッチをオフにして、錘を落とし、プラ ンジャの頂部を打たせる。撃発雷管を検査して、爆発が起こったかどうか決定す る。爆発した雷管は、通常、砕解するが、吹き飛んだリムに関して雷管を点検し て部分爆発を決定することができる。また、かん高い爆音もしくはプランジャー 領域での煙によっても爆発を認めることができる。アンビル、プランジャー、及 び基板から、爆発しなかった物質及び撃発雷管の破片を全てブラシもしくはクロ スできれいにする。不発である毎にその後電磁石を５ｃｍ上げ、爆発する毎にそ の後電磁石を５ｃｍ下げて、工程５〜１２を繰り返す。爆発後の最初の不発が、 ２０回試験の出発点であると考える。この高さをｃｍで記録する。電磁石を５ｃ ｍ上げて、工程５〜１２を繰り返す。必要に応じて電磁石を上げたり下げたりし て、２０回テストが完了するまで繰り返す。各試験結果を記録する。記録された 高さで爆発する各テストは、当然より高い高さでも爆発するとする。記録された 高さで不発の各テストは、記録された高さより低い高さでは爆発しないとする。 衝撃値の計算を行う。 衝撃の計算 １．所定の高さでの爆発率を計算する。 （ここで、Ａ＝所定の高さでの爆発の回数 Ｂ＝所定の高さでの爆発と不発の合計回数） 爆発率を記録する。 ２．次のように衝撃感度を計算する： （ここで、Ｃ＝５０％より多く爆発が起こった最低高さ（ｃｍ） Ｄ＝５０％を超えた爆発率 Ｅ＝５０％未満の爆発率 ５＝それぞれのテストの高低差（ｃｍ）） 本発明の具体例となる、以下の例を検討することによってさらに本発明を説明 する。実施例 ＨＭＸ及び一連のショック減感剤を含んでなる組成物を記述した手順で調製し た。ＨＭＸ内の減感剤の種々の濃度での、濃度、ショック減感剤、デトネーショ ンに要したＨＤＣ衝撃値を表１に示す。また、統計的に有意なＨＤＣ衝撃値の増 加に達する調合物に必要な計算濃度もこの表に示す。ＤＳＣ走査をＨＭＸ及び各 薬剤について実施した。分析用のサンプルの大きさは４．５ｍｇと５．５ｍｇで あった。ＤＳＣ（示差走査熱量計）で分析を行った。薬剤を３％添加した衝撃テ ストのために調製したＨＭＸのサンプルも適合性を測定するためにＤＳＣで分析 した。混合物はどれも異常な発熱曲線を示さなかった。 薬剤の量を変えて乾燥爆発物の重さが２３．７５±１．２５ｇになるまで水溶 性薬剤でＨＭＸをコートして、０．０５％〜１０．０％にわたる最終組成物を作 成した。薬剤のいくつかは製造業者アルコール湿潤由来のものであった。外部コ ーティングの場合、５ｍＬ のアルコール（イソプロピルもしくはメチル）を秤量した薬剤に添加した。ほと んどアルコールに溶解した薬剤を乾燥ＨＭＸに添加し、１００ｍＬビーカーで５ 分間混合した。このビーカーと内容物を蒸気加熱オーブン（２００°Ｆ）に１５ 分間置いた。爆発物が乾燥を示し、アルコール臭がなくなるまで、加熱と攪拌操 作を繰り返した。調製されたサンプルそれぞれに対し標準ＨＤＣ衝撃テストを実 施した。実験室操作を次に記載する。 クラス１ＨＭＸを全ての参照サンプルに用いた。クラス１はＨＭＸについて４ ５〜３００μｍの中央値粒径範囲を有する。クラス１ＨＭＸで用いたいくつかの 薬剤でクラス５ＨＭＸを外部からコートして、粒径の影響を測定した。クラス５ ＨＭＸは２５〜４５μｍの中央値粒径範囲を有する。与えられた薬剤濃度では、 粒径は衝撃レスポンスに大きな影響を与えない。 水不溶性薬剤を用いるＨＭＸの外側コーティングは独特の問題を提供した。薬 剤を溶解するいくつかの溶媒は、ＨＭＸも溶解する。水不溶性薬剤の低融点（５ ０〜８０℃）を利用するコーティング手順を開発した。この手順は１００ｍＬビ ーカーに２３．７５±１．２５ｇの乾燥爆発物を秤量することからなる。薬剤を ５ｍＬの水と一緒にこのビーカーに加えた。混合物を蒸気加熱オーブン（２００ °Ｆ）に１５分間置いた。この時間は溶融するのに十分な時間であった。ビーカ ーの内容物を５分間攪拌した。このビーカーを再度オーブンに置いた。水が全て 蒸発するまで、加熱操作と攪拌操作を継続した。衝撃結果はこの操作によって均 一なサンプルが生成したことを示す。 限定された回数、通常の再結晶を水溶性薬剤を用いて３リットル溶解がまで行 い、外部コーティングから得られる感度低下が再結晶方法に当てはまるかどうか を決定した。 ＨＭＸに関する評価のために選択された可溶性薬剤は、ビス（水素添加タロー アルキル）ジメチル第四級塩化アンモニウム（2HT-75、Akzo Chemicals Inc．製 ）であった。この薬剤（生成物の２％）で再結晶させたＨＭＸは、上記したよう に外側コートした薬剤２％で実測した６６．３ｃｍとまさるとも劣らない６０． ７ｃｍの衝撃値を有した。水濾液への薬剤損失のために、再結晶させた濾過した ＨＭＸは多分２％未満しか含有しなかったことに留意されたい。しかし、わずか ０．１％だけ薬剤を用いて外側コートされたＨＭＸは６５．０ｃｍの衝撃値を有 した。 限定された回数、ＨＭＸの再結晶を水不溶性薬剤を用いて行った。評価のため に選択された不溶性薬剤は、蒸留したモノグリセリド（PA 208、Eastman Chemic al Co.製）であった。薬剤を３％（生成物の３％）を含有する再結晶させたＨＭ Ｘは、ＨＤＣ衝撃値４４．３ｃｍを有した。ＨＭＸに３％の薬剤を表面コーティ ングすると衝撃値３５．０ｃｍを有した。薬剤３％を含有する再結晶したＨＭＸ は、表面コートした場合の５１．３ｃｍと比べると、４４．３ｃｍの衝撃値を有 した。この場合の再結晶もしくは薬剤コーティングから得られた衝撃値結果が近 接して一致するのは、水溶性薬剤に関して生じるような濾過時に生じるロスが殆 どないか全くないためである。 表に記載した統計的に有意な衝撃値は、以下に記載したように決定した。 正常な未処理のＨＭＸ製品は、標準Holston衝撃試験機で試験した場合の平均 及び標準偏差値は既知である。与えられたサンプルの衝撃値は平均よりも３標準 偏差単位を超えるとは思われない（正規分布表から、平均の上、３単位未満であ る確率は０．９９８７である）。従って、薬剤をサンプルに加えて、このサンプ ルの衝撃値が 、平均の上、３標準偏差単位超であるとすると、添加剤がこの結果を生じたと推 定でき、この結果は統計的に有意であると言われる。 実験では、種々の量の薬剤を用いて固化生成物のサンプルを調製し、各サンプ ルの衝撃値を測定した。衝撃値の結果を各サンプルの添加率％に対してプロット した。このグラフから、衝撃値が平均を超える３標準偏差単位超となるａ％（添 加物）を決定することができる。 これらのグラフ（広範囲の生成物及び添加物％をカバーする）の観察から、こ の曲線（３標準偏差値を超える領域で）が不規則変数に対して本質的に線形であ ることが分かる。このことに基づいて、最小二乗法によって Ｙ＝ｍＸ＋ｂ （ここで、Ｙ＝衝撃値であり、 Ｘ＝添加物率％） の形の線形曲線が、データーに一致した。そしてこの式を用いて基準値を超える 衝撃値ところの添加物比率を計算した。 この具体的な手順を、爆発性組成物としてＨＭＸ、ショック減感剤としてビス （水素添加タローアルキル）ジメチル第四級塩化アンモニウム（Arquad 2HT-75 、Akzo Chemicals Inc．製）を用いて記載する。この手順はＨＭＸを９９％及び Arquad 2HT-75を１％含有する最終混合物の調製を具体的に示す。混合物中の成 分比率を変えて他の濃度ものを調製する。 ＨＭＸ及びショック減感剤（Arquad 2HT-75）を含んでなる組成物を以下に述 べる手順で調製する。 Ａ．１００ｍＬビーカーに０．３３３３ｇのArquad 2HT-75を秤量して入れる 。 Ｂ．５ｍＬのＨ₂Ｏを加え、Arquad 2HT-75でＨＭＸ結晶をコー ティングする混合媒体を用意する。イソプロパノール等の他の液体も役に立つ。 Ｃ．ゴム付きガラスチッピングロッドを用いて、Arquad 2HT-75及び液体の混 合物を、Arquad 2HT-75が十分に分散されるまで攪拌する。 Ｄ．ＨＭＸを２４．７５００ｇ秤量し、Arquad 2HT-75を入れたビーカーにそ そいだ。 Ｅ．ゴム付きチッピングロッドで約５分間この混合物を攪拌する。 Ｆ．このビーカーを、約２００°Ｆで１５分間、蒸気加熱オーブンに置く。 Ｇ．オーブンからサンプルを取り出す。 Ｈ．ゴム付きガラス攪拌棒で５分間この混合物を攪拌する。 Ｉ．このビーカーを、さらに１５分間、蒸気加熱オーブン（約２００°Ｆ）に 置く。 Ｊ．オーブンからサンプルを取り出し、５分間攪拌する。 Ｋ．ビーカーの重量を秤量し記録する。 Ｌ．ビーカーを１５分間オーブンに戻す。 Ｍ．５分間攪拌し、ビーカーを秤量する。 Ｎ．加熱後に重量ロスがなくなるまで、加熱操作と攪拌操作を継続する。 表１は表に示す他の減感化合物を用い、種々の濃度でＨＭＸと混合したテスト 結果も示す。テストした薬剤は本発明において有用な数多くの化合物の代表的な ものである。 本発明をその好ましい特定の態様を引用して詳細に記載したが、本発明の精神 及び範囲内で種々の変更及び改造が可能であることは、理解されるであろう。 図面の説明 図１はＨＤＣ衝撃試験機の具体図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＨＭＸ及びショック減感剤を含んでなり、ショック減感剤が統計的に有意 なＨＤＣ衝撃値の増加を当該調合物に有効に与える量で存在する、衝撃力による 衝撃及び殉爆に対する感受性が小さいことを特徴とする高エネルギー爆発性調合 物。 ２．ＨＤＣ衝撃値が少なくとも３１．４ｃｍである請求項１に記載の調合物。 ３．前記ショック減感剤が、第四級アンモニウム化合物、アニオン性脂肪族化 合物及びアニオン性芳香族化合物、脂肪酸エステル、並びにアミン誘導体から選 ばれる請求項１に記載の調合物。 ４．前記ショック減感剤が、第四級アンモニウム化合物である請求項３に記載 の調合物。 ５．前記ショック減感剤が、アニオン性脂肪族化合物もしくはアニオン性芳香 族化合物である請求項３に記載の調合物。 ６．前記ショック減感剤が、脂肪酸エステルである請求項３に記載の調合物。 ７．前記ショック減感剤が、アミン誘導体である請求項３に記載の調合物。 ８．前記第四級アンモニウム剤が次式： （ここで、Ｒ₁は、水素、炭素数８〜２２のアルキル、炭素数６〜３０のアリー ル、炭素数７〜３０のアルカリール、炭素数７〜３０ のアラルキル、もしくはＨ（ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_n（ここで、ｎは１〜５０）、 （ここで、ｎは１〜５０）、炭素数８〜２０のアルカリール、又はヒドロキシエ チルであり、 Ｒ₂はＲ₁と同じであり、 Ｒ³は、水素、炭素数１〜２２のアルキル、炭素数６〜３０のアリール、Ｈ（ ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_n（ここで、ｎは１〜１５０）、もしくはヒドロキシエチルであ り、 Ｒ₄は、水素もしくは炭素数１〜４のアルキルであり、そして Ｘ^-は、ハロゲン、炭素数２〜２２のカルボキシレート、ニトレート、スルフ ェート、メトスルフェートもしくはホスフェートである） を有する請求項４に記載の調合物。 ９．前記アンモニウム化合物が、ジメチルジタローアルキル第四級塩化アンモ ニウムである請求項４に記載の調合物。 １０．前記アンモニウム化合物が、トリメチルタローアルキル第四級塩化アン モニウムである請求項４に記載の調合物。 １１．前記アンモニウム化合物が、（ＣＨ₃）₃Ｎ⁺ＲＣｌ^-（ここで、Ｒは炭素 数１４〜１６の長鎖脂肪族アルキル基と不飽和脂肪族アルキル基との混合）であ る請求項４に記載の調合物。 １２．前記アンモニウム化合物が、水素添加タローアルキル（２−エチルヘキ シル）ジメチル第四級アンモニウムメトスルフェートである請求項４に記載の調 合物。 １３．前記アンモニウム化合物が、ジメチル２−エチルヘキシルタローアルキ ルアンモニウムメトスルフェートである請求項４に紀載の調合物。 １４．前記アンモニウム化合物が、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリス（２−ヒドロキシエチ ル）タローアルキルアンモニウムアセテートである請求項３に記載の調合物。 １５．前記アンモニウム化合物が、次式： （ここで、Ｒは炭素数１４〜１８の脂肪族アルキル基と不飽和脂肪族アルキル基 との混合）である請求項４に記載の調合物。 １６．前記アンモニウム化合物が、ジメチルジ（ココアルキル）第四級塩化ア ンモニウムである請求項４に記載の調合物。 １７．前記アンモニウム化合物が、Ｒ₂Ｎ⁺（ＣＨ₃）₂Ｃｌ^-（ここで、ＲはＣ₈ 〜Ｃ₁₈アルキル基及び不飽和アルキル基）である請求項４に記載の調合物。 １８．前記アンモニウム化合物が、メチルビス（２−ヒドロキシエチル）ココ アルキル第四級塩化アンモニウムである請求項４に記載の調合物。 １９．前記アンモニウム化合物が、次式： （ここで、ＲはＣ₈〜Ｃ₁₈の脂肪族アルキル基及び不飽和脂肪族ア ルキル基）である請求項３に記載の調合物。 ２０．前記アンモニウム化合物が、トリアルキルポリアルコキシアルキレン第 四級塩化アンモニウムである請求項４に記載の調合物。 ２１．前記アンモニウム化合物が、Ｒ₃Ｎ⁺ＣＨ₂ＣＨ₂（ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_nＯＨ （ここで、Ｒはメチルであり、ｎは１〜１５０）である請求項３に記載の調合物 。 ２２．前記ショック減感化合物が、アニオン性脂肪族化合物及びアニオン性芳 香族化合物から選ばれる請求項３に記載の調合物。 ２３．前記ショック減感剤が、アルカン基が炭素数６〜１８であるアルカンス ルホン酸ナトリウムである請求項２２に記載の調合物。 ２４．前記ショック減感化合物が、炭素数８〜２６のカルボン酸のリチウム塩 、カリウム塩もしくはナトリウム塩、又はアルキルベンゼンスルホネートに基づ く同様の塩類に基づく石鹸もしくは洗浄剤である請求項２２に記載の調合物。 ２５．前記ショック減感剤が、炭素数８〜２６のカルボン酸のトリエタノール アミン塩である請求項２２に記載の調合物。 ２６．前記ショック減感剤が、長鎖アミンである請求項３に記載の調合物。 ２７．前記ショック減感剤が、ビス（２−ヒドロキシエチル）タローアルキル アミンである請求項２６に記載の調合物。 ２８．前記ショック減感剤が、（ＨＯＣＨ₂ＣＨ₂）₂ＮＲ（ここで、ＲはＣ₁₂ 〜Ｃ₁₈）である請求項２６に記載の調合物。 ２９．前記ショック減感剤が、 （ここで、Ｒ¹はＣ₁₂〜Ｃ₁₈）、 ［Ｈ（ＯＣＨ₂ＣＨ₂）_nＯＣＨ₂ＣＨ₂］₂ＮＲ （ここで、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎは１〜１５０）、そして （ここで、Ｒ¹はＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎは１〜１５０）から選ばれる請求項３に 記載の調合物。 ３０．前記ショック減感剤が、エトキシ化されたココアルキルアミン（ここで ココアルキルは、Ｃ₈〜Ｃ₁₈飽和もしくは不飽和基）である請求項２９に記載の 調合物。 ３１．前記ショック減感剤が脂肪酸エステルである請求項３に記載の調合物。 ３２．前記ショック減感剤が、 （ここで、ＲはＣ₈〜Ｃ₁₈） 並びにグリセロールモノステアレート、グリセロールモノラウレー ト、グリセロールジラウレート及びグリセロールジステアレートから選ばれるグ リセロールエステルである請求項３に記載の調合物。