JP2001501159A - 爆薬配合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １，３，３−トリニトロアゼチジン（ＴＮＡＺ）を衝撃感度低減剤でコーティングした配合物であって、その配合物の感度が統計学的に有意な量まで低減された配合物。

Description

【発明の詳細な説明】 爆薬配合物 発明の背景 １０年以上、軍は、軍需用爆薬の衝撃及びショックに対する感度の低減に関す る研究プロジェクトに大量の研究開発資金を投じてきた。主な目的は、その性能 を低下ざせることなく主要爆薬に対する感度を低減しながらコストも著しくは増 加させないことである。軍需品の主要爆薬の一つは４員の歪み環化合物である。 この化合物の化学名は１，３，３−トリニトロアゼチジン（以下ＴＮＡＺと称す る）である。 爆薬性ＴＮＡＺは、Ｔｏｍ Ａｒｃｈｉｂａｌｄ博士に率いられたチームによ り開発され、Ａｒｃｈｉｂａｌｄ博士により開発された改良フルオロケミカル法 により製造された。現在の主な製造者はＡｒｃｈｉｂａｌｄ博士（Ｇｅｎｃｏｒ ｐ，Ａｅｒｏｊｅｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｐ．Ｏ．Ｂｏ ｘ １３２２２，Ｓａｃｒａｍｅｎｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５８１３） である。 ＴＮＡＺは以下の構造： を有する４員の歪み環である。 ＴＮＡＺは１０１℃の融点を有し、２４９℃で分解する。 これらの配合物の感度を低減する唯一の既知実用法は、その中の不活性成分及 び低感度成分の量を増加させて、配合物の感度を低下させることであるが、この ことがまたその配合物の性能をも低下させる。さらにこの課題は、米国特許第４ ，８４２，６５９号に広く検討されている。この特許には、軍輸送車の戦闘時の 生存率を改善するために非感受性の軍需品を開発しなければならないと述べてい る。ある種の兵器に用いられる軍需品は、共鳴爆裂による被害を受けやすいこと が判明している。例えば、車上に貯蔵された大砲口径爆薬の場合、これらの輸送 車は、成形炸薬噴流による開始及びその後の共鳴爆裂による反応伝播による被害 を受けやすい。 この共鳴爆裂及び伝播のシナリオは以下のように要約できる：円形部分が成形 炸薬噴流により叩かれると、共鳴爆裂が開始する。その結果、爆風により生じた 破片が隣接する他の円形部分を叩く。次に、後者の円形部分が共鳴爆裂を開始し 、輸送車、乗員及び他の軍需品が受ける反応及び損傷全体の原因となる。周囲円 形部の開始の反応メカニズムは前記の隣接円形部上へ衝突する爆風及び破片によ る。共鳴爆裂の可能性はいくつかの方法で低減できる。このことは、輸送車内の 爆薬室の再配置により行うことができる。爆薬を、共鳴防止材料と共にパッキン グすることによっても達成することができる。しかしながら、前記解決方法の各 々は爆薬貯蔵に使用できるスペース量を低下させる。この課題の解決方法で最も 受け入れられやすいものは、共鳴爆裂に対するその爆薬材料の感度を低下させる ことである。感度がより低いエネルギー材料を包含せしめれば、輸送車中に貯蔵 できる円形部分の数を減少させることなく、共鳴爆裂の開始の危険性を低減する であろう。これらの軍需品に用いられるエネルギー材料の共鳴爆裂の可能性を低 減することにより、破滅的反応の可能性を最少にすることができる。 爆発物の爆裂又は急激燃焼に関する、爆発物工業界において一般に許容されて いるメカニズムとしては、極めて局在化した領域での高温発生、すなわち、ホッ トスポットの発生が挙げられる。爆薬上に衝撃又はショックが加えられるとホッ トスポットが以下のように発生する：（１）爆薬中にトラップされた又は意図的 に導入された断熱圧縮空気（又は爆発性蒸気）気泡により、（２）結晶間摩擦に より、（３）衝撃表面の摩擦により、（４）鋭く尖った衝撃表面の可塑変形によ り、そして（５）衝撃表面の周辺を通過して流動する際の衝撃材料の粘稠加熱に より発生する。 衝撃又はショックにより爆発性結晶を圧縮及び移動させると、ＴＮＡＺのよう な爆薬は直ちにより簡単な生成物、並びに遊離ラジカル及び不安定な中間体にな る。この生成混合物は不安定であり、低強度の衝撃により誘起される静電スパー クに曝された際、爆裂し易いと信じられている。静電気の発生及び蓄積は、さら なるエネルギー源となり、爆薬の爆裂及びその分解生成物の原因となる。 発明の簡単な要約及び目的 本発明は、ＴＮＡＺの衝撃感度を低減するために衝撃感度低減剤をコーティン グしたＴＮＡＺ配合物に関する。 本発明に有用なことが判明している低減剤は、４種類の基本クラスの化合物か ら得られる。これらのクラスは、１）第四アンモニウム塩；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。 ”第四アンモニウム塩”は、アミン誘導体について先に検討したような４種類 の各種脂肪族基及び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にハロゲン、アセテート、ホスフェート、ナイトレート又は メトサルフェートラジカル である。このカテゴリーの中には、脂肪族基結合の２個がイミダゾール環内に含 まれる第四イミダゾリニウム塩が含まれる。 ”アニオン性の脂肪族及び芳香族化合物”は、通常、水不溶性脂肪族基を含有 する化合物であって、親水性基が結合している。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、サ ルフェート、スルホネート、又はカルボキシレートであり、サルフェート及びス ルホネートが好ましい。 ”脂肪酸エステル”は、広く用いられている用語であり、脂肪族エステル、脂 肪族アルコール及びそれらの誘導体を含む広範囲の各種の非イオン性材料が含ま れる。天然の脂肪及び油脂から得られる化合物に限定すれば、用語”脂肪族”と は、例え合成法により得られるとしても脂肪及び油脂から得られる材料に相当す るそれらの化合物を意味することになる。それらは、一般に以下のように副クラ スに分類できる：（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。これらの化合物を厳密に分類しようとすると、複数の官能基の 存在により完全に混乱することがある。例えば、少なくとも１個の遊離−ＯＨ基 を含有するエーテルはアルコール（例えば、グリセロール−１，３−ジステアリ ルエーテル）の定義に含まれる。合成化合物、例えば、ポリエチレングリコール エステルもまたこのカテゴリーに含めることができる。 ”アミン誘導体”は広範囲の脂肪族窒素塩基及びそれらの塩を意味する。アミ ン及びそれらの誘導体は、１個以上の水素が脂肪族基で置換されたアンモニア誘 導体と見做すことができる。好ましいアミン塩は、相当する塩を形成するための カルボン酸との反応により 形成される。アミン及びカルボン酸脂肪族基は、非置換のアルキル、アルケニル 、アリール、アルカリール及びアラルキル又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（置換基はハロゲン、カルボキシル、 又はヒドロキシルからなる群である）であることができる。 評価された低減剤を、実施例の表１に示す。これらの材料を得る際の主眼点は 、その入手容易性と毒性である。第二に、水不溶性であることが強く望まれる。 これは現存の爆薬製造工程への添加が容易なためである。 表１に列挙した低減剤は前記の４種類の基本クラスに分類されている。正確な 化学構造は専有されているので、幾つかの低減剤の分類はＭＳＤＳ情報に基づい て推定した。４種類のカテゴリーすべてを代表する低減剤が得られた。脂肪酸エ ステルについての前記の３種類の副分類のすべての化合物もまた表されている。 これらのカテゴリー内で用いることができる可能な化合物のリストを列挙すると すれば、脂肪族基のサイズ、構造（分枝状又は直線状）、別の官能基、量、組み 合わせ及び配置により殆ど無限となる。評価は際限がないので、選択されたカテ ゴリーの各々内の最も広範囲の各種実用物を表すように低減剤を選択した。 本発明の目的は、主要爆薬の性能を著しく低減することなく、ＴＮＡＺ配合物 の衝撃及びショック感度を低減することである。 本発明の別の目的は、ＴＮＡＺ配合物の製造コストを著しく高めることなくＴ ＮＡＺ配合物の感度を低減することである。 本発明の他の目的及び変更は、以下の詳細な説明により当業者に明かになるで あろう。 図面の簡単な説明 図１はＨＤＣ衝撃試験機の図解である。 発明の詳細な説明 本発明は、衝撃力による衝撃及び共鳴炸裂に対する感受性が低減した高エネル ギー爆薬配合物であって、前記配合物はＴＮＡＺ及び衝撃感度低減剤を含んでな り、前記衝撃感度低減剤が、配合物のＨＤＣ衝撃値を統計学的に有意に増加させ るのに有効な量存在する高エネルギー爆薬配合物に関する。４６．４５センチメ ートルのＨＤＣ衝撃値がＴＮＡＺにとって統計学的に有意な量であることが判明 した。衝撃感度低減剤は、第四アンモニウム化合物；アニオン性の脂肪族もしく は芳香族化合物、脂肪酸エステル；又は長鎖アミンであることができる。 好ましい第四アンモニウム化合物は、以下の式を有する： （式中、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、又はＨ(ＯＣＨ₂ ＣＨ₂)_n（式中、ｎは１〜５０である）、 （式中、ｎは１〜５０である）、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と同一であり、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（式中、ｎは１〜１５０である）又はヒドロキシエチルであり、 Ｒ₄は水素又は炭素数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、ナイトレート、サルフェート、メトサルフェート又 はホスフェートである。） 他の好ましい第四アンモニウムクロライド配合物は、ビス（水素化脂肪（獣脂 、tallow）アルキル）ジメチル第四アンモニウムクロライド；トリメチル脂肪ア ルキル第四アンモニウムクロライド；（ＣＨ₃）₃Ｎ⁺ＲＣｌ^-（式中、Ｒは炭素数 １４〜１６の長鎖脂肪族及び不飽和脂肪族アルキル基の混合物である）；水素化 脂肪アルキル（２−エチルヘキシル）ジメチル第四アンモニウムメトサルフェー ト、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリス（２−ヒドロキシエチル）脂肪アルキルアンモニウムア セテート； （式中、Ｒは炭素数１４〜１８の脂肪族及び不飽和脂肪族アルキル基の混合物で ある）； ジメチルジ（ココアルキル）第四アンモニウムクロライド；Ｒ₂Ｎ⁺（ＣＨ₃）₂Ｃ ｌ^-（式中、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₈のアルキル及び不飽和アルキル基；メチルビス（２− ヒドロキシエチル）ココアルキル第四アンモニウムクロライド；トリアルキルポ リアルコキシアルキレン第四アンモニウムクロライド；並びにＲ₃Ｎ⁺ＣＨ₂ＣＨ₂ (ＯＣＨ₂ＣＨ₂)_nＯＨＣｌ^-（式中Ｒはメチルであり、ｎは１〜２５０である）で ある。 好ましいアニオン性脂肪族衝撃感度低減化合物は、ナトリウムアルカンスルホ ネート（式中、アルカン基は６〜１８の炭素数を有す る）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、カ リウム又はナトリウムの塩、又はアルキルベンゼンスルホネートの類似の塩をベ ースとするセッケン又は解膠剤である。またこれらの塩は、炭素数約８〜約２６ のカルボン酸のトリエタノールアミン塩、又はアルキルベンゼンスルホネート（ 式中、アルキル基は炭素原子８〜１８を含む）のトリエタノールアミン塩であっ てよい。 好ましい長鎖アミンは、ビス（２−ヒドロキシエチル）脂肪アルキルアミン、 (ＨＯＣＨ₂ＣＨ₂）₂ＮＲ（式中、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈である）、（式中、Ｒ¹はＣ₁₂〜Ｃ₁₈である）； 〔Ｈ(ＯＣＨ₂ＣＨ₂)_nＯＣＨ₂ＣＨ₂〕₂ＮＲ（式中、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎ は１〜１５０である）、及び （式中、Ｒ¹はＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎは１〜約１５０である）である。長鎖アミ ンはエトキシル化ココアルキルアミン（式中、ココアルキルはＣ₈〜Ｃ₁₈の飽和 又は不飽和基である）であってよい。 好ましい脂肪酸エステルは、以下の式のグリセロールエステルである： （式中、Ｒは約Ｃ₈〜Ｃ₁₈である）。 本発明に有用な他の衝撃感度低減化合物は、水溶性又は水分散性の第四アンモ ニウム塩であり、以下が挙げられる：Ａｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５（Ａｋｚｏ Ｃｈｅｎｌｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．製）（ビス（水素化脂肪アルキル）ジメチル第 四アンモニウムクロライド） Ａｒｑｕａｄ Ｔ５０（Ａｋｚｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．製）（トリ メチル脂肪アルキル第四アンモニウムクロライド）（ＣＨ₃）₃Ｎ⁺ＲＣｌ^-（式中 、Ｒは炭素数１４〜１８の長鎖脂肪族及び不飽和脂肪族基の混合物である）； Ａｒｑｕａｄ ＨＴＬ８−ＭＳ（Ａｋｚｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．製 ）（水素化脂肪アルキル（２−エチルヘキシル）ジメチル第四アンモニウムメト サルフェート）； Ｅｔｈｏｑｕａｄ Ｔ／１３−５０（Ａｋｚｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ ．製）（Ｎ−Ｎ−Ｎ−トリス（２−ヒドロキシエチル）脂肪アルキルアンモニウ ムアセテート）、 （式中、Ｒは炭素数１４〜１８の脂肪族及び不飽和脂肪族アルキル基の混合物で ある）； Ａｒｑｕａｄ ２Ｃ−７５（Ａｋｚｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｃ．製）ジメ チルジ（ココアルキル）第四アンモニウムクロライド Ｒ₂Ｎ⁺（ＣＨ₃）₂Ｃｌ^-（式中、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₈のアルキル及び不飽和アルキル基 である）； 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）第四アンモニウム クロライド）； Ｍａｒｋｓｔａｔ ＡＬ−１２（Ｗｉｔｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ） （トリアルキルポリアルコキシアルキレン第四アンモニウムクロライド）；及び Ｓｔａｔｉｃｉｄｅ ３０００６（ＡＣＬ ＩＮＣ．製）（第四アンモニウム 化合物）（構造は専有されている）。 他の有用な第四アンモニウム塩はジアミン、トリアミン又はポリアミンから誘 導される。 例えば、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、トランス又はシス／トラ ンス混合物の使用可）；フェニレンジアミンから誘導される第四アンモニウム塩 。典型的な塩はヘキサメチルエチレンジアンモニウムクロライド；ヘキサメチレ ンフェニレンジアンモニウムサルフェート；及び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クロライドである。 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としては：Ｄｅｈｙｄ ａｔ ９３Ｐ（Ｈｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐ．製）、ナトリウムアルカンスルホネー ト（アルカンは特定されていないが、恐らくＣ₈〜Ｃ₁₈）が挙げられる。 炭素数８〜２６のカルボン酸のリチウム、カリウム、ナトリウムもしくはトリ エタノールアミンの塩、又はアルキルベンゼンスルホネートの類似の塩をベース とするセッケン又は解膠剤。 他の有用な塩としては、ナトリウムオクタノエート、ナトリウムデカノエート 、ナトリウムラウレート、ナトリウムミリステート、ナトリウムパルミテート、 ナトリウムステアレート、ナトリウムオリエート、ナトリウムリノリエートが挙 げられる。 混合酸のナトリウム、リチウム、又はカリウムの塩、例えば、脂肪及びココナ ツ油から得られるものも有用である。典型的なものは、炭素数１２、１４，１６ 及び１８の混合酸のナトリウム塩である。 典型的な有用アルキルベンゼンスルホネートとしては、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Ｃ₁₀〜Ｃ₁₃までの混合アルキルベンゼンスルホン酸塩が挙げ られる。有用なナトリウムアルカンスルホネートとしては、ナトリウムドデカン スルホネート、ナトリウムステアリルスルホネート、及びナトリウムミリスチル スルホネートが挙げられる。有用なアルキルナフタレンスルホネート塩としては 、ナトリウムイソプロピルナフタレンスルホネート、ナトリウムノニルナフタレ ンスルホネートが挙げられる。有用なα−オレフィンスルホネートは、混合１− オクテン、１−デセンスルホン酸ナトリウム塩が挙げられる。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ナトリウムＮ−オレオイル−Ｎ−メチルタウレ ートである。有用な脂肪酸のスルホエチルエステルは、ナトリウムスルホエチル オリエートである。 有用なアルコールサルフェートは、ナトリウムラウリルサルフェートである。 エトキシル化アルコールサルフェート、例えば、ナトリウムポリエトキシエチレ ンサルフェート；エトキシル化アルキル フェノールサルフェート；ホスフェートエステルであり、通常はモノ−、ジ−及 びトリエステルの混合物として用いられるものが本発明において有用である。 有用な脂肪酸エステルは、グリセロールエステル、例えば、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、及びグリセロールジラウレートで あり、通常はモノ−及びジエステルの混合物である。多くの生成物が、天然の油 、例えば、脂肪（tallow）、ラード、綿実、べにばら油等から得られ、炭素数約 １２〜約１８の脂肪酸の混合物である。 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）脂肪アルキルアミンもまた有用である。他の使用可能なアミンとしては、ア ルキル基が炭素数１２〜１８であるジアルキルエタノールアミン；エトキシル化 アミン、例えば、アルキル基が炭素数約１２〜１８であるアルキルポリエトキシ エチルアミン、及びエトキシル化ココアミンである。 本発明に有用な衝撃感度低減剤は、帯電防止特性を示す。 ＨＤＣ衝撃試験機についての記述 ＴＮＡＺの衝撃感度は、重り落下試験機を用いて測定する。前記試験機は、選 択された爆薬試料上に所定高さから５キログラムの重りを落下させるメカニズム を含む。試料重量は通常０．０２５又は０．０３５ｇである。感度値は、そこか ら重りを落下させれば、爆薬が爆発する可能性が５０％である高さとして表す。 ＨＤＣ衝撃試験機を図１に示す。この衝撃試験機は、通常各辺が約１６インチ 、厚さが約１．５インチの正方形である金属ベースプレート１を含む。ベースプ レート上には、ガイドロッド７、９及び１１を受容するための３個のネジ孔があ る。これらネジ孔の２個は、ベースプレートのフロントエッジ３から約４インチ 離れた位置で あって、一般に正方形のベースプレートの反対エッジ５上の裏側にフロントエッ ジ３から延びるセンターラインの両側３インチの位置に配置されている。第３の ネジ孔は前記センターライン上でフロントエッジ３から約１０．５インチ離れた 位置にある。３個のネジ孔には２個のガイドロッド７及び９並びに目盛り付きガ 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 センチメートル目盛りが刻まれており、その装置と共に用いた５キログラム重り の高さを示すのに用いられる（後に検討する）。ガイドロッド７は、取り付け用 ブロック１のフロントエッジ３から約４インチ離れた孔に取り付けられている。 ガイドロッド９は、前記のようなベースプレート中に形成された第３の孔に取り 付けられている。第４の孔はベースプレート中に形成されて、リフトロッド１３ を受容する。この孔は前記ベースプレートのフロントエッジから８．５インチの 位置に配置されている。リフトロッド１３はその長さ方向全体にねじ込みが形成 され、第４の孔に配備されたベアリング（図示せず）中で回転するように取り付 けられている。第５の孔はベースプレートの中心に形成され、ベースプレート１ のバックエッジから３インチの位置にある。この孔にはサポートロッド１５が取 り付けられている。 １０インチＸ１３インチの大きさのトッププレート１７は、ガイドロッド７、 ９及び１１の上部端を受容するように、ベースプレート中の孔と同様に配列され 、リフトロッド１３及びサポートロッド１５は５個のロッドすべてを互いに平行 に間隔を空けて保持する。 磁石保持プレート１９が配備されており、トッププレート１７及びベースプレ ートｌの孔と合致する孔を有するが、サポートロッド受容孔は例外である。磁石 保持プレート１９は、ベースプレート１とトッププレート１７の間に位置する。 ガイドロッド７及び目盛り 付きガイドロッド１１は、磁石保持プレート１９のフロント部分に配備された孔 を通過し、ガイドロッド９は、磁石保持プレートのバック部分に配備された孔を 通過する。リフトロッド１３は、リフトロッドナット２１によりネジ込まれ、こ のリフトロッドナットはプレート中の対応する孔で磁石保持プレートに取り付け られている。リフトロッドは、回転運動するようにブッシュに取り付けられて、 磁石保持プレートがベースプレート１とトッププレート１７の間を上下運動する ようにする。リフトロッドには、その低端部（前記低端部はベースプレートｌに 隣接している）に４５°のマイターギア２３が取り付けられており、ボールクラ ンクシャフトハンドル２７上に取り付けられた第二のマイターギアと協動し、回 転させた場合、リフトロッド１３を回転させて、必要に応じて磁石保持プレート を上下運動させる。 磁石保持プレート１９上には電磁石２９があるので、オペレーターは、ボール クランクハンドルを回転させることにより必要に応じて磁石保持プレート１９を 上下させて磁石の高さを調節することができる。 ５キログラムの重り３１を配備して電磁石により保持されるように適合させる 。この重りには対面フランジ３７が配備されており、このフランジはガイドロッ ド７及び目盛り付きガイドロッド１１と協動することにより、その重り３１が電 磁石２９から投下された場合に、重りが自由落下してプランジャーアセンブリ３ ３と接触し、アンビル３４を叩くようにする。ベースプレート１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。落下する重りがプランジャ ーを叩き、その後にアンビル上に配置された試料を叩くように、５キログラム重 りの直下にアンビル及びプランジャーを保持するような位置で、ホルダーはベー スプレートに取り付けられ ている。また第二のアンビル面（図示せず）が５キログラムの重りの底部中心に 取り付けられている。アンビルは、工具鋼から製造したものであり、５６〜６０ ポイントのロックウェル硬度に熱処理されている。プランジャー３３は、工具鋼 から製造したものであり、５６〜６０ポイントのロックウェル硬度に熱処理され ている。プランジャーは長さが全体で２インチ、直径０．５０インチであってよ く、一方の端近辺は約３／１６インチにわたって０．５０から０．３０３インチ まで次第に細くして、プランジャーのストライカー部分を形成する。プランジャ ーの両端は研磨されてプランジャーの中心線に対して直角とする。アンビルは、 高さ１．５インチ及び直径１．２５インチのシリンダーである。このプランジャ ーは、プランジャーホルダー３５に取り付けられているブッシュ中に滑り可能な 状態で取り付けられており、プランジャーホルダーは、第二又は底部アンビル３ ４の丁度中心にある。 使用の際は、リフトロッド１３を回転させて電磁石を所定高さまで持ち上げる 。５キログラムの重りは予め選択された距離を自由落下してプランジャーの上部 端を叩き、その後プランジャーの小端部の真下に位置する試料コップ中に置かれ た試料を叩く。試料コップは真鍮製であり、厚さ０．００８インチ、直径０．３ ０３インチ、高さ０．２０インチである。 ＨＤＣ衝撃試験機の使用手順の詳細は以下の通りである： 試験を行うに当たっての障害は：１）衝撃試験機がルーズに組み合わされてい たり、又は正しい位置に配列されていないと不正確な値が得られる；２）アンビ ル又はプランジャー上の粗表面又はクラックにより低い感度値が得られる；３） 試料が十分に又は均一に分布されていないと不正確な値が得られる；４）生成物 にとって不純物であるガラス、金属又は他の砂状物質を含有する試料は感度値が 低くなる；５）湿った試料、又はオイル、グリース及び、もしくは軟質プラスチ ックを含有する試料の感度値は高くなる。 必要な装置は、１）試料スプリッターもしくは艶付き紙；２）キャップ、撃発 機（ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）、直径０．３０３、高さ０．２００及び厚さ０．０ ０８インチ；３）スプーン、装填用、０．０２５及び０．０３５ｇ；４）スパチ ュラ、木製；５）トング、実験室用；６）ブラッシ、略２インチ幅；７）オーブ ン、蒸気加熱されているもの；及び８）ＨＤＣ衝撃試験機。衝撃試験機を、既知 感度範囲の試料を用いて試験する。結果を対照チャート上にプロットし、第一ポ イントが対照限度内にプロットされない場合、又は連続する５個のポイントがす べて中心線の一方の側にプロットされた場合は、補正を施す。 真鍮の撃発機キャップ２５を、開口端を上に向けた状態で平坦面上に配置する 。０．０２５ｇの装填用スプーンに乾燥爆薬を充填し、スプーンの平坦面上を木 製スパチュラを用いて平らにして過剰の爆薬を除く。残った部分を用意したキャ ップの一つに落とし込む。各撃発機キャップに装填するまで工程２を反復する。 爆薬が各キャップに平均して分布されたか確認する。衝撃試験機の周辺から煙及 び塵埃を取り除く。実験室用トングを用いて、充填済撃発機キャップを衝撃試験 機のアンビル上に置く。トングでキャップを保持しながら、アンビル上のガイド 孔（ホール）により撃発機キャップ中にプランジャーを挿入する。電磁石のスウ ィッチを”オン”にする。底部マグネットアームのベースがガイドロッド１１の 目盛り３５ｃｍに合致するまでボールクランクハンドルを回転させることにより 電磁石の高さを調節する。安全シールド（図示せず）を下げ、電磁石により定位 置に重りが保持されるまで垂直に持ち上げる。（重りは、通常、衝撃試験機が充 填される間は安全シールド上に置かれて いる）。衝撃試験機とは反対方向を向き、電磁石のスウィッチを”オフ”の位置 に回して重りを落下させてプランジャーの頂部を叩く。重りを持ち上げる。撃発 機キャップを調べて爆発が発生したか否かを確認する。爆発したキャップは通常 崩壊するが、リムの一部が吹き飛ばされるているかについてキャップを調べるこ とにより、部分爆発を確認できる。爆発は、鋭い大音響又はプランジャー周辺の 煙によっても確認できる。撃発機キャップの未爆発材料及び部品のすべてを、ア ンビル、プランジャー及びベースプレートからブラッシ又は布を用いて拭き取る 。爆発しなかった場合はそれぞれ電磁石を５ｃｍ持ち上げ、爆発した場合はそれ ぞれ電磁石を５ｃｍ下げることにより、工程５〜１２を反復する。爆発後の初め ての非爆発を、２０回試験の開始点と考える。この高さ（ｃｍ）を記録する。電 磁石を５ｃｍ持ち上げ、工程５〜１２を反復する。必要に応じて、電磁石を上下 させてこれらの工程を反復して２０回の試験を完了する。各試験結果を記録する 。記録した高さで各試験が爆発したとすれば、より高い高さでは爆発するであろ うと推測する。記録した高さで各試験が非爆発ならば、記録された高さより低い 高さでは爆発しないであろうと推測する。衝撃値についての算出を行う。 衝撃感度の算出法 １．所定高さでの爆発％を算出する： 式中、Ａ＝所定高さでの爆発数 Ｂ＝所定高さでの爆発数及び非爆発数の合計 爆発％を記録する。 ２．衝撃感度を以下のように算出する： 式中、Ｃ＝５０％より多くの爆発が発生する最低高さ Ｄ＝５０％より高い爆発％ Ｅ＝５０％未満の爆発％ ５＝各試験での高さの差（ｃｍ） 以下の実施例を考慮して本発明をさらに説明するが、これらの実施例は本発明 を例示するためのものである。実施例 ＴＮＡＺ及び一連の衝撃感度低減剤を含んでなる組成物を前記手順に従って調 製した。濃度、衝撃感度低減剤及びＴＮＡＺ中の低減剤を各種濃度にした際の炸 裂に要するＨＤＣ衝撃値を表１に示す。また表にはＨＤＣ衝撃値が統計学的に有 意な増加量に達するのに要する算出濃度を示す。 ＤＳＣ走査は、ＴＮＡＺ及び各低減剤について行った。分析試料の量は４．５ から５．５ｍｇであった。この分析はＤＳＣ（示差走査熱量計）を用いて実施し た。さらに３％の低減剤を追加したＴＮＡＺ試料を衝撃試験を実施するために調 製し、次いで分析して一致するか否かを調べた。いずれの混合物も異常発熱を示 さなかった。 ０．１０％〜６．００％範囲の最終組成となるように低減剤の量を変化させな がら、２３．７５±１．２５ｇの乾燥爆薬を秤量してＴＮＡＺを水溶性低減剤で コーティングした。外側塗膜用に５ｍＬのＨ₂Ｏを秤量済低減剤に添加した。こ の低減剤を乾燥ＴＮＡＺに添加し、１００ｍＬのビーカー中で５分間混合した。 ビーカーと内容物を蒸気加熱炉（２００°Ｆ）中に１５分間置いた。加熱及び攪 拌操作を反復して爆薬を乾燥した。標準ＨＤＣ衝撃試験を各調製試 料について行った。実験操作を記載する。 水不溶性低減剤の低融点（５０〜８０℃）の利点を利用して塗布操作を行った 。この操作では、２３．７５±１．２５ｇの乾燥爆薬を１００ｍＬのビーカーに 秤量した。低減剤をビーカーに水５ｍＬと共に添加した。この混合物を２００° Ｆの加熱炉中に約１５分間置いたが、低減剤を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。ビーカーを再度炉中に置いた。加熱及び 攪拌操作を続行しすべての水を蒸発させた。衝撃についての結果は、この操作に より均質試料が形成されたことを示している。 ＴＮＡＺと共に評価するために選ばれた溶解性低減剤はビス（水素化脂肪アル キル）ジメチル第四アンモニウムクロライド（２ＨＴ−７５−Ａｋｚｏ Ｃｈｅ ｍｉｃａｌｓ）であった。この低減剤（生成物の２％）でコーティングされたＴ ＮＡＺは２０．０ｃｍの衝撃値を有した。 評価用に選ばれた不溶性低減剤は蒸留モノグリセリド（ＰＡ２０８−Ｅａｓｔ ｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）であった。２％の低減剤（生成物 の２％）を含有するＴＮＡＺは、コーティングなしの場合の１１．４６ｃｒｎと 比較して１８．７ｃｍのＨＤＣ衝撃値を有した。 表に示した統計学的に有意量の衝撃値は、前記のように測定した。 正常な未処理ＴＮＡＺ生成物は、標準Ｈｏｌｓｔｏｎ衝撃試験機を用いて試験 した場合、既知の平均値及び標準偏差値を有した。所定試料の衝撃値については 、その平均値を超える値が３標準偏差単位より大きくなるとは予想できない（正 規分布表から平均値を超える値が３単位未満である確率は０．９９８７である） 。したがって、低減剤を試料に添加し、しかもこの試料の衝撃値について、平均 値を超える値が３標準偏差単位より大きいならば、添加物がこの結果を引き起こ したものと推測でき、その結果が統計学的に有意であると考えられる。 実験のために、各種量の低減剤を含む固定生成物を調製し、各試料の衝撃値を 測定した。衝撃値の結果を各試料の添加％に対してプロットした。衝撃値につい て平均値を超える値が３標準偏差単位より大きくなるような添加％を、このグラ フから測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％を含む）を検討すると、３標準偏 差値（臨界値）を超える領域では、曲線は幾分ランダムな偏差を伴うが実質的に 線状であることが分かる。このことに基づいて、以下の線状曲線： Ｙ＝ｍＸ＋ｂ 式中、Ｙ＝衝撃値 Ｘ＝添加％ が最少二乗法によるデータに合致した。次にこの式を用いて、衝撃値が臨界値よ り大きくなる添加％を算出した。 この具体的操作では、爆薬成分としてＴＮＡＺ及び衝撃感度低減剤としてビス （水素化脂肪アルキル）ジメチル第四アンモニウムクロライド（Ａｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５，ＡＫＺＯ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製）を用いた。この操作により９９ ％のＴＮＡＺ及び１％のＡｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５を含有する最終混合物を調 製した。他の濃度の物は、混合物中の成分比率を変えることにより調製した。 ＴＮＡＺ及び衝撃感度低減剤（Ａｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５）を含んでなる組 成物は、以下の操作に従って調製した： Ａ．０．３３３３ｇのＡｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５を１００ｍＬのビーカー中に 秤量する。 Ｂ．５ｍＬのＨ₂Ｏを添加して、]rＮＡＺ結晶をＡｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５で コーティングするための混合媒体を調製した。他の液体、例えば、イソプロパノ ールもまた有用であろう。 Ｃ．２ＨＴ−７５が十分に分散するまで、ゴムを先端に付けたガラス製攪拌捧で Ａｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５及び液体の混合物を攪拌する。 Ｄ．２４．７５００ｇのＴＮＡＺを秤量し、Ａｒｑｕａｄ ２ＨＴ−７５を含有 するビーカーに注入する。 Ｅ．ゴムを先端に付けたガラス製攪拌棒で約５分間混合物を攪拌する。 Ｆ．ビーカーを１５分間約２００°Ｆの蒸気加熱炉中に置く。 Ｇ．試料を炉から取り出す。 Ｈ．ゴムを先端に付けたガラス製攪拌棒で５分間混合物を攪拌する。 Ｉ．ビーカーを蒸気加熱炉（２００°Ｆ）中にさらに１５分間置く。 Ｊ．試料を炉から取り出して、５分間攪拌する。 Ｋ．ビーカーの重量を秤量記録する。 Ｌ．ビーカーを１５分間炉中に戻す。 Ｍ．５分間攪拌し、ビーカーを秤量する。 Ｎ．加熱後の重量減がなくなるまで、加熱及び攪拌操作を続行する。 表１はまた、表中に示した他の衝撃感度低減剤を、各種濃度でＴＮＡＺと混合 した場合の結果も示す。試験した低減剤は、本発明に有用な多数の化合物の代表 である。 本発明を、その好ましい実施態様を特に参照して詳細に記載したが、本発明の 精神及び範囲内で変更及び修正を行うことができることが理解されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．衝撃力による衝撃及び共鳴炸裂に対する感受性が低減した高エネルギー爆 薬配合物であって、前記配合物はＴＮＡＺ及び衝撃感度低減剤を含んでなり、前 記衝撃感度低減剤が、配合物のＨＤＣ衝撃値を統計学的に有意に増加させるのに 有効な量存在する高エネルギー爆薬配合物。 ２．ＨＤＣ衝撃値が少なくとも４６．４５センチメートルである請求項１記載 の配合物。 ３．前記衝撃感度低減剤が、第四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記載の配合物。 ４．前記衝撃感度低減剤が、第四アンモニウム化合物である請求項３記載の配 合物。 ５．前記衝撃感度低減剤が、アニオン性脂肪族化合物又はアニオン性芳香族化 合物である請求項３記載の配合物。 ６．前記衝撃感度低減剤が、脂肪酸エステルである請求項３記載の配合物。 ７．前記衝撃感度低減剤が、アミン誘導体である請求項３記載の配合物。 ８．前記第四アンモニウム低減剤が、式： （式中、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７〜３のアルカリール、炭素数７〜３０のアラ ルキル、又はＨ(ＯＣＨ₂ＣＨ₂)_n（式中、ｎは１〜５０である）、 （式中、ｎは１〜５０である）、炭素数８〜２０のアルカリール、もしくはヒド ロキシエチルであり、Ｒ₂はＲ₁と同一であり、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（式中、ｎは１〜１５ ０である）及びヒドロキシエチルであり、Ｒ₄は水素又は炭素数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、ナイト レート、サルフェート、メトサルフェート又はホスフェートである） を有する請求項４記載の配合物。 ９．前記アンモニウム化合物が、ジメチルジ脂肪アルキル第四アンモニウムク ロライドである請求項４記載の配合物。 10．前記アンモニウム化合物が、トリメチル脂肪アルキル第四アンモニウムク ロライドである請求項４記載の配合物。 11．前記アンモニウム化合物が、（ＣＨ₃）₃Ｎ⁺ＲＣｌ^-（式中、Ｒは炭素数１ ４〜１６の長鎖脂肪族及び不飽和脂肪族アルキル基の混合物である）である請求 項４記載の配合物。 12．前記アンモニウム化合物が、水素化脂肪アルキル(2-エチルヘキシル)ジメ チル第四アンモニウムメトサルフェートである請求項４記載の配合物。 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)脂肪アルキルア ンモニウムメトサルフェートである請求項４記載の配合物。 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）脂肪アルキルアンモニウムアセテートである請求項３記載の配合 物。 15．前記アンモニウム化合物が、 （式中、Ｒが炭素数１４〜１８の脂肪族及び不飽和脂肪族アルキル基の混合物で ある）である請求項４記載の配合物。 16．前記アンモニウム化合物が、ジメチルジ（ココアルキル）第四アンモニウ ムクロライドである請求項４記載の配合物。 17．前記アンモニウム化合物が、Ｒ₂Ｎ⁺（ＣＨ₃）₂Ｃｌ^-（式中、ＲはＣ₈〜Ｃ₁₈ のアルキル基及び不飽和アルキル基である）である請求項４記載の配合物。 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 ルキル第四アンモニウムクロライドである請求項４記載の配合物。 19．前記アンモニウム化合物が、 （式中、ＲはＣ₈〜Ｃ₁₈のアルキル基及び不飽和アルキル基である）である請求 項３記載の配合物。 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 アンモニウムクロライドである請求項４記載の配合物。 21．前記アンモニウム化合物が、Ｒ₃Ｎ⁺ＣＨ₂ＣＨ₂(ＯＣＨ₂ＣＨ₂)_nＯＨ（式 中、Ｒはメチルであり、ｎは１〜１５０である ）である請求項３記載の配合物。 22．前記衝撃感度低減剤化合物が、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記載の配合物。 23．前記衝撃感度低減剤が、ナトリウムアルカンスルホネート（式中、アルカ ン基は６〜１８の炭素原子を有する）である請求項22記載の配合物。 24．前記衝撃感度低減剤が、炭素数８〜２６のカルボン酸のリチウム、カリウ ム又はナトリウムの塩、及びアルキルベンゼンスルホネートの同様の塩をベース とするセッケン又は解膠剤である請求項22記載の配合物。 25．前記衝撃感度低減剤が、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記載の配合物。 26．前記衝撃感度低減剤が、長鎖アミンである請求項３記載の配合物。 27．前記衝撃感度低減剤が、ビス（２−ヒドロキシエチル）脂肪アルキルアミ ンである請求項26記載の配合物。 28．前記衝撃感度低減剤が、(ＯＨＣＨ₂ＣＨ₂)₂ＮＲ（式中、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈ である）である請求項26記載の配合物。 29．前記衝撃感度低減剤が、（式中、Ｒ¹はＣ₁₂〜Ｃ₁₈である）； 〔Ｈ(ＯＣＨ₂ＣＨ₂)_nＯＣＨ₂ＣＨ₂〕₂ＮＲ（式中、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎ は１〜１５０である）、及び （式中、ＲはＣ₁₂〜Ｃ₁₈であり、ｎは１〜１５０である）から選ばれる請求項３ 記載の配合物。 30．前記衝撃感度低減剤が、エトキシ化ココアルキルアミン（式中、ココアル キルがＣ₈〜Ｃ₁₈の飽和又は不飽和基である）である請求項29記載の配合物。 31．前記衝撃感度低減剤が、脂肪酸エステルである請求項３記載の配合物。 32．前記衝撃感度低減剤が、 （式中、ＲはＣ₈〜Ｃ₁₈である）、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記載の配合物。