JP2001505520A - 耐水性爆発性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １種類以上の有機燃料と、１種以上の無機塩と、１種類以上の増粘剤とを、水との接触によってガスを発生するガス発生試薬と共に含有する耐水性ＡＮＦＯ火薬。

Description

【発明の詳細な説明】 耐水性爆発性組成物 硝酸アンモニウム燃料油火薬（以下、ＡＮＦＯと呼ぶ）は、商業的火薬の世界 の総使用のなかで、現在、支配的な位置を占めている。ＡＮＦＯは基本的に２つ の成分、即ち、酸化剤としての硝酸アンモニウム（ＡＮ）と、燃料としての燃料 油（ＦＯ）とから製造される。 ＡＮＦＯが世界で最も用いられる火薬としてこの支配的な位置を占めている理 由は、主として、この火薬が非常に製造し易いことの他に、２種類のかなり安価 な原料物質から成ることである。 ＡＮＦＯは工場で製造されるか、又は使用者側で直接製造され得る。工場で製 造される場合には、ＡＮＦＯは通常、２５又は１０００ｋｇを含有するバッグに 充填される。 ＡＮＦＯプリル(prill)は良好な流動性を有する、即ち、これらはパイプライ ン中で容易に流動し、空気装填装置によるバルク装填(bulk loading)に特に良好 に適する。この場合に、ＡＮＦＯを通常「圧力ポット(pressure pot)」と呼ばれ る圧力容器に充填し、３〜６ｂａｒの圧力を有する圧縮空気を供給する。開閉す る、圧力ポットの出口におけるバルブによって、ＡＮＦＯはボアホール(bore ho le、せん孔)まで又はボアホールの中に吹き込まれる。 ＡＮＦＯ火薬に付随する最大の欠点は、それらが耐水性を有さないことである 。通常、この問題は装填の直前に圧縮空気によってボアホールを無水状態(freef or water)にして、次に装填後できるだけ早く爆破を実施することによって解決 される。多くの場合に、この方法は、ＡＮＦＯを装填した後に岩塊の亀裂が水を ボアホール中に導入する場合を除いて、ＡＮＦＯを水充填ボアホール中に装填す るために良好に作用する。 ＡＮＦＯの耐水性を改善するために、多くの研究がなされている。しかし、Ａ ＮＦＯの耐水性を改善する新たな添加剤は、同時に、より高価でかつ複雑な製品 の製造を生じることになる。その結果、ＡＮＦＯに付随する主要な利点（即ち、 低価格）は損なわれ、他の耐水性火薬代替物がより大きく競合的になる。 特許文献から、ＡＮＦＯを耐水性にするためには２つの既知の原理が存在する 。 これらの方法の１つはＡＮＦＯにある一定の割合のエマルジョン火薬を加える ことを薦めている。これは米国特許第４，１１１，７２７号と第４，１８１，５ ４６号明細書に述べられている。これに起因する火薬は重ＡＮＦＯと呼ばれ、通 常は特殊型の火薬として分類される。さらに、重ＡＮＦＯは空気装填装置を用い て装填されることができない。通常、重ＡＮＦＯは耐水性火薬と見なされない。 既述されている他の方法は、いわゆる水増粘剤(water thickening agent)をＡ ＮＦＯに加えることである。次いで、これらの水増粘剤は水と“反応して”、こ れを高度に粘稠にすることによって、水が製品中にさらに浸透するのを阻止する 。 米国特許第４，９３３，０２９号明細書は、グアーガムのような水増粘剤を用 いることによって耐水性が得られている耐水性ＡＮＦＯ火薬を述べている。この 他に、脂肪酸、ワックス等の撥水剤を用いることが知られている。タルク、ガラ ス、発泡パーライト(expanded perlite)、硫黄等の充填剤も水がＡＮＦＯ中に浸 透するのを阻止するために用いることができる。 米国特許第５，４８０，５００号明細書はこのような耐水性ＡＮＦＯ火薬を述 べている。この特許では、ＡＮＦＯ中への水の浸透を阻止するために、グアーガ ムとして水増粘剤を加え、同時に粒状充填剤、例えば粉末化された硝酸アンモニ ウムを加えることによって、耐水性を得ている。 既知の方法によって上記製品を適用することによる特徴は、火薬中に若干の水 を浸透させて、ＡＮＦＯとの反応を生じさせるという事実である。これも、さら なる水浸透に対するバリヤーを形成する。さらなる水浸透に対するバリヤーを形 成するための水がＡＮＦＯと“反応した”領域では、この領域のＡＮＦＯが劣化 する。ＡＮＦＯ中への水浸透度は、しばしば、問題の耐水性ＡＮＦＯが実際に如 何に良好であるかの尺度として用いられる。 米国特許第５，４８０，５００号明細書では、１０００ｍｌ目盛付きシリンダ ー中に充填されたＡＮＦＯカラムの中央に１００ｍｌの冷水を注入することによ って、ＡＮＦＯ中の水浸透を測定している。１５秒間中に水を火薬カラムの頂部 に注意深く注入する。耐水性ＡＮＦＯと水とを１時間放置し、その後、水がＡＮ ＦＯ中に如何に深く浸透したかを測定する。上記特許における最良の結果は、５ ．５ｃｍの水浸透であった。水が流動するボアホール中では、このことは、ＡＮ ＦＯが水によって劣化して、爆発に寄与することができない５．５ｃｍ層を火薬 が有することを意味する。さらに、水によって一部充填されたボアホール中に現 在の耐水性ＡＮＦＯを入れるならば、火薬は水と混合され、爆発することができ ない混合物が生ずることになる。 本発明は、水によって一部充填されたボアホール中に注入された場合にも爆発 する耐水性ＡＮＦＯ製品を提供する。それ故、この概念は、水がＡＮＦＯと“反 応して”、ＡＮＦＯ火薬中のさらなる水浸透を阻止するためのバリヤーを形成す るという既知の原理に基づくものではない。 この現在の耐水性ＡＮＦＯ特許による発明は、この発明がボアホール中の乾燥 ＡＮＦＯと水とがスラリーを形成するようにボアホール中に水を利用することで ある。したがって、この耐水性ＡＮＦＯはスラリー爆薬(watergel)型の“瞬時ス ラリー”と表現することができる。 スラリー爆薬−スラリーは硝酸塩及び／又は過塩素酸塩の溶解塩から成ること を特徴とし、水含量は約１０％から３０％まで変化することができる。このスラ リーは種々なガムによって増粘化され、若干の非溶解塩、通常は硝酸アンモニウ ムをもしばしば含有する。スラリー爆薬−スラリーは通常、化学的ガス発生(che mical gassing)によって又は例えば中空ミクロバルーン、発泡パーライト等の微 孔質粒子の添加によって増感される(sensitised)。 それ故、本発明による耐水性ＡＮＦＯ（“瞬時スラリー”）は、スラリー爆薬 スラリーに関連した特許文献から既知の同じ成分（ボアホール中に存在する水を 除いて）から成ることができる。 本発明によると、ボアホール中の水と反応するあらゆる化学的ガス発生試薬を 加えることが可能であり、この試薬が気泡を発生させて、火薬を増感させる。使 用可能であるガス発生試薬の幾つかの試薬を次に挙げる：炭酸水素ナトリウム、 アルミニウム、硝酸塩（特に、硝酸ナトリウム）、及び炭酸カルシウム。 最初の３種類の上記物質を水と反応させてガスを発生させるためには、水は低 いｐＨレベルを有さなければならない。したがって、耐水性ＡＮＦＯが酸をも含 有することを保証することによって、ボアホール水を酸性にして、反応とガス発 生とのために充分にｐＨレベルを低下させなければならない。クエン酸、酒石酸 、アスコルビン酸又は酢酸から選択された１種類以上の有機酸を用いることが好 ましい。水のｐＨを適切に低下させる無機酸を用いることもできる。 ２種類の最後に挙げたガス発生試薬は、ＡＮＦＯ中に常に存在するＡＮと少量 の水分と共に長期間保存するときに、分解又は反応しやすい。それ故、これらに 例えばミクロカプセル封入方法(micro capsulation process)によって、保護水 溶性層を与えるべきである。 炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）は安価であり、使用しやすく、ＡＮＦＯ と一緒での貯蔵安定性を有するので、炭酸水素ナトリウムは好ましいガス発生試 薬である。炭酸水素ナトリウムは全混合物の０．１〜１０重量％の量で用いるこ とができる。好ましい量は０．５重量％〜５重量％である。炭酸水素ナトリウム と共に、クエン酸をｐＨ低下剤として全混合物の０．５〜１０重量％の量で用い ることが好ましい。炭酸水素ナトリウムと共に用いるクエン酸の好ましい量は２ 〜７重量％である。 ガス発生剤と組み合わせて、固体の密度低下剤(density reducing agent)を加 えることができる。これらの作用剤はスラリー文献から周知であり、中空ミクロ バルーン、パーライト、発泡ガラス、火山灰又は、充分に低い容量密度(volumet ric density)を有する、開口気孔又は閉鎖気孔を有する他の微孔質粒子を包含す る。 本発明による水増粘剤として、幾つかの異なる種類及び組合せを用いることが できる。これらは耐水性ＡＮＦＯとスラリー爆薬スラリーの両方に関して特許文 献からも公知である。このような増粘剤の幾つかの例を次に挙げる：グアーガム 、キサンタン・ガム、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、種々な種類のア ルギネート(alginates)及び、近代的ナプキンと衛生タオルに用いられる「超吸 収体」。これらの水増粘剤は水中の塩を許容して、適当な速度（即ち、１〜１０ 分間中）で水を増粘しなければならない。 増粘したガムを架橋することも可能である。架橋剤として、例えばピロアンチ モン酸カリウム又は二クロム酸ナトリウムを用いることができる。一般に、増粘 剤（単数又は複数種類）は爆発性混合物の０．１〜１０重量％の量で存在すべき である。好ましい量は２％〜７重量％である。 炭酸水素ナトリウムと有機酸とを加えた、本発明による耐水性ＡＮＦＯを、水 が存在する、例えばボアホールの底部から数ｍ上方まで水を有するボアホール中 に注入すると、ＡＮＦＯは底部に沈んで、ＡＮＦＯの一部が溶解を開始すると同 時に水を上方に押し出す。加えた酸も水中で溶解して、ｐＨを低下させるので、 炭酸水素ナトリウムは分解して、ＣＯ₂ガスを発生し始める。発生したガスは、 増粘化される過程にある水を乾燥ＡＮＦＯカラム中でさらに押し上げる。このこ とはボアホールの底部の水の濃度を低下させ、爆発をいっそう容易にする。 ボアホールの底部での高過ぎる水濃度を回避するために、増粘剤は水をあまり 迅速に増粘化すべきではなく、ガス発生が開始し、水を乾燥ＡＮＦＯカラム中で 更に上方に押し上げ始めるにつれて徐々に増粘化すべきである。底部装填量中で の高過ぎる水濃度を回避するために、一部破壊したプリルとのＡＮＦＯ混合物を 用いることも、これも水をより効果的に押し出すので、有益であると考えられる 。 実施例 部分的に充填されたボアホールを刺激するために、直径６４ｍｍ、長さ４００ ｍｍの鋼管を用いた。この管に底部から上方へ６５ｍｍのレベルまで水を充填し た。このことは管長さ（又は容積）の約１６％が水によって充填されたことを意 味する。 種々な試験火薬をその水の中に、この水が押し出され、次にさらに管が完全に 充填されるまで、直接注入した。管の底部を強力テープによって閉鎖し、管にＡ ＮＦＯを充填した直後に、鋼管の頂部を第２強力テープによって閉鎖したが、こ のテープには小孔が穿孔されて、過剰なガスを漏出させた。 鋼管は管の底部に取り付けた１５０ｇプライマーを用いた試験ショットであり 、爆発速度（ＶＯＤ）は最高１００ｍｍの鋼管で測定した。 表１はスカンジナビア（Scandinavia）の商業的に入手可能な耐水性型ＡＮＦ Ｏの２種類、即ち、アクアノール（Aquanol）とソラモン（Solamon）に比較した 、数種類の試験混合物による結果を示す。 実施例では、予め総管容積の１６％に水を充填した６４ｍｍ鋼管中に、種々な 耐水性ＡＮＦＯ混合物を充填した。爆発速度（ＶＯＤ）を前記商業的耐水性ＡＮ ＦＯ火薬及びガス発生剤を含まないＡＮＦＯ混合物と比較した。 成分は全混合物の重量％で記載する。 ¹⁾＝本発明の実施例²⁾ ＝オークラ（Orkla）ＡＳＡからのリグノスルホン酸ナトリウム³⁾ ＝失敗（爆発せず）

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年９月２８日（１９９８．９．２８） 【補正内容】 請求の範囲 １．１種以上の有機燃料と、１種以上の無機塩と、１種以上の水増粘剤とを含 有する乾燥耐水性ＡＮＦＯ火薬であって、該ＡＮＦＯ火薬が、発破孔中で水と接 触してゲル化するときにガスを発生するガス発生物質を更に含有し、それによっ てスラリー爆薬スラリーに変換することを特徴とする上記耐水性ＡＮＦＯ火薬。 ２．ガス発生物質が炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）である、請求項１記 載の耐水性ＡＮＦＯ火薬。 ３．ｐＨ低下剤として有機酸を更に含有する、請求項２記載の耐水性ＡＮＦＯ 火薬。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１種以上の有機燃料と、１種類以上の無機塩と、１種類以上の水増粘剤と を含有する耐水性ＡＮＦＯ火薬であって、該ＡＮＦＯ火薬が、水と接触するとき にガスを発生するガス発生物質を更に含有することを特徴とする上記耐水性ＡＮ ＦＯ火薬。 ２．ガス発生物質が炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）である、請求項１記 載の耐水性ＡＮＦＯ火薬。 ３．ｐＨ低下剤として有機酸を更に含有する、請求項２記載の耐水性ＡＮＦＯ 火薬。