JP6893722B2 - Non-explosive crushing composition - Google Patents
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Description
本発明は、岩石、岩盤、コンクリート等の脆性体を破砕する非火薬破砕組成物に関する。 The present invention relates to a non-explosive crushing composition for crushing brittle bodies such as rocks, rocks and concrete.
非火薬破砕組成物は、火薬類取締法で指定される火薬類以外の成分で構成された組成物である。この非火薬破砕組成物は、例えば岩石、岩盤、コンクリート等(以下、脆性体と呼ぶ)の穿孔、いわゆるボアホールに充填、閉塞され、閉塞後の着火燃焼に起因したテルミット反応により発生する熱分解ガス(水蒸気ガス、炭酸ガス等)のガス圧を利用して、脆性体を瞬時に引張破砕(破壊)するものである。 The non-explosives crushing composition is a composition composed of components other than explosives specified by the Explosives Control Act. This non-explosive fracture composition is a pyrolysis gas generated by a thermite reaction caused by perforation of rock, bedrock, concrete, etc. (hereinafter referred to as a brittle body), a so-called bore hole, which is filled and closed, and ignition combustion after the blockage. The brittle body is instantly tensilely crushed (broken) by using the gas pressure (steam gas, carbon dioxide gas, etc.).
上述した非火薬破砕組成物において、流動性が良好で、ガス発生量が多く、高温下においても製品安定性能を備えたものとして、例えば酸化第二銅及びアルミニウムからなるテルミット剤と、ポリカーボネート樹脂又はポリアセタール樹脂のプラスチック粉体(石油系合成樹脂)からなるガス発生剤とを混合し、さらに有機質バインダーを混入して造粒したものが考案されている(特許文献1参照)。また、テルミット剤、カリ明礬(カリウム明礬)又はアンモニウム明礬からなるガス発生剤及び有機質バインダーの他に、ステアリン酸カルシウムからなる鈍感化剤を混合することで裸火に対する安全性を向上させたものも考案されている(特許文献2参照)。 The non-explosive crushing composition described above has good fluidity, a large amount of gas generated, and has product stability even at high temperatures, for example, a thermite agent composed of cupric oxide and aluminum, a polycarbonate resin, or the like. A gas generator made of a plastic powder (petroleum-based synthetic resin) of a polyacetal resin is mixed, and an organic binder is further mixed to granulate the mixture (see Patent Document 1). In addition to a thermite agent, a gas generating agent consisting of potassium alum or ammonium alum, and an organic binder, a desensitizing agent made of calcium stearate was mixed to improve safety against open flames. (See Patent Document 2).
周知のように、非火薬破砕組成物は、テルミット反応熱による、ガス発生剤の熱分解を利用するものであり、例えば特許文献1に開示される非火薬破砕組成物の場合、非火薬破砕組成物に含まれるプラスチック粉体の不完全分解や不完全燃焼を生じやすい。特にポリアセタール樹脂を用いた非火薬破砕組成物において、ガス発生剤の不完全分解や不完全燃焼が生じると、毒性及び可燃性を有するホルムアルデヒドが高濃度で発生しやすいため、ガスが滞留しやすい場所での非火薬破砕組成物の使用には細心の注意が必要である。また、ポリカーボネート樹脂又はポリアセタール樹脂は、石油由来の合成樹脂材料であり、例えば微生物等によって分解される物質(生分解性を有する物質)ではない。したがって、非火薬破砕組成物が不完全燃焼又は未燃焼の状態で土中に残留すると、非火薬破砕組成物に含まれるプラスチック粉体が土中に長期間残存し環境負荷に繋がる。
As is well known, the non-explosive crushing composition utilizes the thermal decomposition of the gas generating agent by the thermite reaction heat. For example, in the case of the non-explosive crushing composition disclosed in
また、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物の場合、着火燃焼時に水蒸気の他、亜硫酸ガス等の硫黄酸化物が比較的高濃度で発生する。硫黄酸化物は毒性が高く動植物に対し危険を及ぼす可能性が高い。したがって、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物の場合も、ガスが滞留しやすい場所での非火薬破砕組成物の使用には細心の注意が必要である。また、この他に、硫黄酸化物の発生に起因して、大気汚染や酸性雨などが発生する虞もあり、周囲環境に悪影響を与えてしまうという懸念がある。
Further, in the case of the non-explosive crushing composition disclosed in
本発明は、斯かる要望に応えるために為されたもので、非火薬破砕組成物における破砕性能を維持しつつ、有毒ガスや引火性の高いガスの発生を低減し、さらには、非火薬破砕組成物が不完全燃焼又は未燃焼の状態で土中に残留させないようにすることで環境負荷を抑えることができる非火薬破砕組成物を提供することにある。 The present invention has been made in order to meet such a demand, and reduces the generation of toxic gas and highly flammable gas while maintaining the crushing performance in the non-explosive crushing composition, and further, the non-explosive crushing. It is an object of the present invention to provide a non-explosive crushing composition capable of suppressing an environmental load by preventing the composition from remaining in the soil in an incompletely burned or unburned state.
上述した課題を解決するために、本発明の非火薬破砕組成物は、燃焼時にテルミット反応を生じるテルミット剤と、一種類の生分解性材料、二種類以上の生分解性材料又は二種類以上の生分解性材料からなるアロイのいずれかから構成され、燃焼時の前記テルミット剤のテルミット反応を受けて熱分解ガスを発生させる粒状のガス発生剤と、を有する非火薬破砕組成物において、前記生分解性材料は、生分解性樹脂であり、前記生分解性樹脂は、全面的バイオマス原料プラスチック、部分的バイオマス原料プラスチック又は石油原料プラスチックのいずれかであり、前記テルミット剤と前記ガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、前記テルミット剤:前記ガス発生剤=40:60〜90:10の範囲であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the non-explosive crushing composition of the present invention comprises a thermite agent that causes a thermite reaction during combustion, one kind of biodegradable material, two or more kinds of biodegradable materials, or two or more kinds of biodegradable materials. The raw material in a non-explosive crushing composition comprising any of the alloys made of a biodegradable material, a granular gas generating agent that generates a thermal decomposition gas in response to the thermite reaction of the thermite agent during combustion. The degradable material is a biodegradable resin, and the biodegradable resin is either a full-scale biomass raw material plastic, a partial biomass raw material plastic, or a petroleum raw material plastic, and the thermite agent and the gas generating agent are used. The compounding composition (weight ratio: wt%) is characterized in that the thermite agent: the gas generating agent = 40:60 to 90:10 .
また、本発明の非火薬破砕組成物は、燃焼時にテルミット反応を生じるテルミット剤と、燃焼時の前記テルミット剤のテルミット反応を受けて熱分解ガスを発生させる粒状のガス発生剤と、前記テルミット剤と前記ガス発生剤とを結合させるバインダーと、を有する非火薬破砕組成物において、前記ガス発生剤及び前記バインダーは、一種類の生分解性材料、二種類以上の生分解性材料又は二種類以上の生分解性材料からなるアロイのいずれかから構成され、前記生分解性材料は、生分解性樹脂であり、前記生分解性樹脂は、全面的バイオマス原料プラスチック、部分的バイオマス原料プラスチック又は石油原料プラスチックのいずれかであり、前記テルミット剤と前記ガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、前記テルミット剤:前記ガス発生剤=40:60〜90:10の範囲であることを特徴とする。 Further, the non-explosive crushing composition of the present invention comprises a thermitt agent that causes a thermit reaction during combustion, a granular gas generating agent that generates a pyrolysis gas in response to the thermit reaction of the thermit agent during combustion, and the thermit agent. In a non-explosive crushing composition comprising a binder for binding the gas generating agent and the gas generating agent, the gas generating agent and the binder are one kind of biodegradable material, two or more kinds of biodegradable materials, or two or more kinds. The biodegradable material is a biodegradable resin, and the biodegradable resin is a full-scale biomass raw material plastic, a partial biomass raw material plastic, or a petroleum raw material. It is one of the plastics, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermit agent and the gas generating agent is in the range of the thermit agent: the gas generating agent = 40:60 to 90:10. It is a feature.
また、前記生分解性材料は、硫黄元素及びハロゲン元素を含有しない、単量体、単独重合体又は共重合体であり、前記単量体、前記単独重合体の繰返し単位又は前記共重合体の繰返し単位は、エステル、エーテル、ケトン及び水酸基の少なくとも一種類の構造を1つ又は複数有することが好ましい。 Further, the biodegradable material is a monomer, a homopolymer or a copolymer containing no sulfur element and a halogen element, and is a repeating unit of the monomer, the homopolymer or the copolymer. The repeating unit preferably has one or more structures of at least one of ester, ether, ketone and hydroxyl group.
また、前記生分解性材料は、硫黄元素及びハロゲン元素を含有しない、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエーテル、脂肪族多価アルコール又は糖質のいずれかであることが好ましい。 Further, the biodegradable material is preferably any one of an aliphatic polyester, an aliphatic polyether, an aliphatic polyhydric alcohol or a sugar, which does not contain sulfur elements and halogen elements.
また、前記単量体、前記単独重合体又は前記共重合体が有する酸素原子数と炭素原子数との比率は、炭素原子数を基準としたときに、1/3以上であることが好ましい。 Further, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms contained in the monomer, the homopolymer or the copolymer is preferably 1/3 or more based on the number of carbon atoms.
また、前記生分解性材料は、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ[乳酸/グリコール酸]、澱粉、酢酸澱粉、セルロース、トレハロース、マルトース、マルチトール、スクロース、グルコース、フルクトース又はソルビトールのいずれかであることが好ましい。 The biodegradable material is any of polylactic acid, polyglycolic acid, polyvinyl alcohol, poly [lactic acid / glycolic acid], starch, starch acetate, cellulose, trehalose, maltose, maltitol, sucrose, glucose, fructose or sorbitol. It is preferable that it is.
また、前記生分解性材料は、45μm以上5600μm未満の粒子径範囲であることを特徴とする。 Further, the biodegradable material is characterized in that it has a particle size range of 45 μm or more and less than 5600 μm.
なお、前記生分解性材料は、45μm以上250μm未満の粒子径範囲であることが好ましい。また、前記生分解性材料は、250μm以上2000μm未満の粒子径範囲であることが好ましい。 The biodegradable material preferably has a particle size range of 45 μm or more and less than 250 μm. Further, the biodegradable material preferably has a particle size range of 250 μm or more and less than 2000 μm.
本発明によれば、非火薬破砕組成物における破砕性能を維持しつつ、有毒ガスや引火性の高いガスの発生を低減し、さらには、非火薬破砕組成物が不完全燃焼又は未燃焼の状態で土中に残留させないようにすることで環境負荷を抑えることができる。 According to the present invention, the generation of toxic gas and highly flammable gas is reduced while maintaining the crushing performance of the non-explosive crushing composition, and the non-explosive crushing composition is incompletely burned or unburned. It is possible to reduce the environmental load by preventing it from remaining in the soil.
以下、本発明の非火薬破砕組成物について詳細に説明する。 Hereinafter, the non-explosive crushing composition of the present invention will be described in detail.
本発明の非火薬破砕組成物は、テルミット剤とガス発生剤とを混合して造粒することにより得られる。以下、非火薬破砕組成物として、テルミット剤とガス発生剤とを混合し造粒したものを例に挙げて説明するが、造粒したガス発生剤の表面にテルミット剤をコーティングしたものであってもよい。 The non-explosive crushing composition of the present invention is obtained by mixing and granulating a thermite agent and a gas generating agent. Hereinafter, a non-explosive crushing composition obtained by mixing and granulating a thermite agent and a gas generating agent will be described as an example, but the surface of the granulated gas generating agent is coated with the thermite agent. May be good.
テルミット剤は、酸化剤及び還元剤から構成され、燃焼させたときにテルミット反応を生じさせるものである。酸化剤としては、例えば酸化第二銅、酸化第二鉄、酸化第三鉄、酸化ニッケル(II)又は酸化モリブデン(VI)のいずれか一種類の金属酸化物、又は二種類以上の金属酸化物が用いられる。また、還元剤としては、例えばアルミニウム、マグネシウム、マンガン、チタン等が用いられる。なお、テルミット反応時の発生熱量やテルミット剤の製造コスト等を考慮した場合、テルミット剤として用いる酸化剤及び還元剤の組み合わせは、酸化第二銅及びアルミニウムの組み合わせが一般的に用いられる。 The thermite agent is composed of an oxidizing agent and a reducing agent, and causes a thermite reaction when burned. As the oxidizing agent, for example, one kind of metal oxide of cupric oxide, ferric oxide, ferric oxide, nickel oxide (II) or molybdenum oxide (VI), or two or more kinds of metal oxides. Is used. Further, as the reducing agent, for example, aluminum, magnesium, manganese, titanium and the like are used. In consideration of the amount of heat generated during the thermite reaction, the production cost of the thermite agent, and the like, a combination of cupric oxide and aluminum is generally used as the combination of the oxidizing agent and the reducing agent used as the thermite agent.
ここで、テルミット剤における酸化剤及び還元剤の配合組成は、用いる金属酸化物や金属の種類によって異なる。例えば酸化第二銅及びアルミニウムを用いてテルミット剤を製造する際の配合組成(重量比:wt%)は、酸化第二銅:アルミニウム=90:10〜60:40の範囲内である。酸化第二銅及びアルミニウムの重量比のより好ましい範囲は、酸化第二銅:アルミニウム=88:12〜64:36の範囲であり、更に好ましい範囲は、酸化第二銅:アルミニウム=81.6:18.4〜77:23の範囲である。なお、酸化第二銅は粒子径範囲0.5〜10μmの粒子を使用し、アルミニウムは粒子径範囲10〜100μmの粒子を使用する。 Here, the compounding composition of the oxidizing agent and the reducing agent in the thermite agent differs depending on the type of metal oxide or metal used. For example, the compounding composition (weight ratio: wt%) when producing a thermite agent using cupric oxide and aluminum is in the range of cupric oxide: aluminum = 90: 10 to 60:40. A more preferred range of weight ratios of cupric oxide and aluminum is the range of cupric oxide: aluminum = 88: 12-64: 36, and a more preferred range is cupric oxide: aluminum = 81.6 :. It is in the range of 18.4 to 77:23. Copper oxide uses particles having a particle size range of 0.5 to 10 μm, and aluminum uses particles having a particle size range of 10 to 100 μm.
周知のように、テルミット剤とガス発生剤とからなる非火薬破砕組成物は、テルミット反応時の生成熱によるガス発生剤の熱分解反応を利用している。したがって、非火薬破砕組成物により発生するガスの組成を改善するためには、熱分解特性を考慮したガス発生剤の選択が重要である。 As is well known, the non-explosive crushing composition composed of the thermite agent and the gas generating agent utilizes the thermal decomposition reaction of the gas generating agent by the heat of formation during the thermite reaction. Therefore, in order to improve the composition of the gas generated by the non-explosive crushing composition, it is important to select a gas generating agent in consideration of the thermal decomposition characteristics.
そこで、本実施形態では、非火薬破砕組成物として、一種類の生分解性材料、二種類以上の生分解性材料又は二種類以上の生分解性材料からなるアロイのいずれかが用いられる。 Therefore, in the present embodiment, as the non-explosive crushing composition, either one kind of biodegradable material, two or more kinds of biodegradable materials, or an alloy composed of two or more kinds of biodegradable materials is used.
例えば生分解性材料は、生分解性樹脂、生分解オリゴマー又は生分解性を有する単量体のいずれかである。また、生分解性材料は、硫黄元素及びハロゲン元素を含有しない、単量体、単独重合体、又は共重合体であり、前記単量体、前記単独重合体の繰返し単位又は前記共重合体の繰返し単位は、エステル、エーテル、ケトン及び水酸基の少なくとも一種類の構造を1つ又は複数有している。 For example, the biodegradable material is either a biodegradable resin, a biodegradable oligomer or a biodegradable monomer. The biodegradable material is a monomer, a homopolymer, or a copolymer that does not contain sulfur elements and halogen elements, and is a repeating unit of the monomer, the homopolymer, or the copolymer. The repeating unit has one or more structures of at least one of ester, ether, ketone and hydroxyl group.
また、この他に、生分解性材料は、硫黄元素及びハロゲン元素を含有しない、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエーテル、脂肪族多価アルコール又は糖質のいずれかである。糖質は、単糖類、少糖類及び多糖類の他、誘導糖が挙げられる。 In addition, the biodegradable material is either an aliphatic polyester, an aliphatic polyether, an aliphatic polyhydric alcohol or a sugar, which does not contain sulfur elements and halogen elements. Examples of carbohydrates include monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, and inducible sugars.
上述した単量体、単独重合体、共重合体において、これらが含有する酸素原子数と炭素原子数との比率(酸素原子数/炭素原子数)は、1/3以上であることが好ましい。上記比率は1/2以上であってもよいし、2/3以上であってもよい。 In the above-mentioned monomers, homopolymers, and copolymers, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms contained therein (the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms) is preferably 1/3 or more. The above ratio may be 1/2 or more, or 2/3 or more.
上述した生分解性樹脂は、全面的バイオマス原料プラスチック、部分的バイオマス原料プラスチック又は石油原料プラスチックのいずれかである。 The biodegradable resin described above is either a full-scale biomass raw material plastic, a partial biomass raw material plastic, or a petroleum raw material plastic.
生分解性樹脂、生分解性オリゴマーの具体例としては、ポリアスパラギン酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリ[ヒドロキシブチレート/ヒドロキシヘキサノエート]、ポリ−D−乳酸、ポリ−L−乳酸、ポリ−DL−乳酸、ポリ[乳酸/ブチレンサクシネート]、[ポリ乳酸/ポリブチレンサクシネート系]ブロックポリマー、ポリ[乳酸/グリコール酸]、ポリジオキサノン、ポリカプロラクトン、ポリ[カプロラクトン/ブチレンサクシネート]、ポリブチレンサクシネート、ポリ[ブチレンサクシネート/アジペート]、ポリ[ブチレンサクシネート/カーボネート]、ポリ[エチレンテレフタレート/サクシネート]、ポリ[ブチレンアジペート/テレフタレート]、ポリ[テトラメチレンアジペート/テレフタレート]、ポリエチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、ポリエチレンオキサイド(ポリエチレングリコール)、ポリプロピレンオキサイド(ポリプロピレングリコール)などの、ポリエステル、ポリエーテル及び多価アルコールや、澱粉、エステル化澱粉(酢酸澱粉、オクテニルコハク酸澱粉ナトリウム、リン酸化澱粉)、エーテル化澱粉(ビドロキシプロピル澱粉、カルボキシメチル澱粉、カルボキシプロピル澱粉)架橋澱粉(グリセロールジ澱粉、アセチル化アジピン酸架橋澱粉、アセチル化リン酸架橋澱粉、ヒドロキシプロピル化リン酸架橋澱粉、リン酸モノエステル化リン酸架橋澱粉、リン酸架橋澱粉)、グラフト化澱粉、α化澱粉、可溶化澱粉、酸化澱粉デキストリン、セルロース、酢酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、キチン、キトサン、グリコーゲン、デキストリン、グルカン、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンナンオリゴ糖、アカルボース、スタキオース、メレジトース、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース、スクロース、ラクトース、マルトース、マルチトール、フルクタン、トレハロース、ツラノース、セロビオース等の多糖類、オリゴ糖、三糖類及び二糖類が挙げられる。 Specific examples of the biodegradable resin and the biodegradable oligomer include polyaspartic acid, polyhydroxybutyrate, poly [hydroxybutyrate / hydroxyhexanoate], poly-D-lactic acid, poly-L-lactic acid, and poly-. DL-lactic acid, poly [lactic acid / butylene succinate], [polylactic acid / polybutylene succinate] block polymer, poly [lactic acid / glycolic acid], polydioxanone, polycaprolactone, poly [caprolactone / butylene succinate], polybutylene Succinate, poly [butylene succinate / adipate], poly [butylene succinate / carbonate], poly [ethylene terephthalate / succinate], poly [butylene adipate / terephthalate], poly [tetramethylene adipate / terephthalate], polyethylene succinate, Polyester, polyether and polyhydric alcohols such as polyvinyl alcohol, polyglycolic acid, polyethylene oxide (polyethylene glycol), polypropylene oxide (polypropylene glycol), starch, esterified starch (starch acetate, sodium octenyl succinate starch, phosphorylated starch) ), Ethereated starch (vidroxypropyl starch, carboxymethyl starch, carboxypropyl starch) Cross-linked starch (glycerol distarch, acetylated adipic acid cross-linked starch, acetylated phosphoric acid cross-linked starch, hydroxypropylated phosphoric acid cross-linked starch, phosphoric acid Monoesterified phosphoric acid cross-linked starch, phosphoric acid cross-linked starch), grafted starch, pregelatinized starch, solubilized starch, oxidized starch dextrin, cellulose, cellulose acetate, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, methyl cellulose , Ethyl cellulose, chitin, chitosan, glycogen, dextrin, glucan, fructo-oligosaccharide, galactooligosaccharide, mannan oligosaccharide, acarbose, starch, meregitos, raffinose, meregitos, maltotriose, sucrose, lactose, maltose, maltol, fructan, trehalose, Examples thereof include polysaccharides such as starch and cellobiose, oligosaccharides, trisaccharides and disaccharides.
また、生分解性を有する単量体の具体例としては、グルセルアルデヒド、エリトロース、トレオース、リボース、リキソース、キシロース、アラビノース、アロース、タロース、グルコース、アルトロース、マンノース、ガラクトース、イドース、ジヒドロキシアセトン、エリトルロース、キシルロース、リブロース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、α−メチルグルキシド、Dソルビトール、グルコサミン、デオキシリボース、プシコース、グロース、フコース、フクロース、ラムノース、セドヘプツロースなどの単糖類が挙げられる。 Specific examples of biodegradable monomers include glucelaldehyde, erythrose, treose, ribose, lixose, xylose, arabinose, allose, talose, glucose, altrose, mannose, galactose, idose, and dihydroxyacetone. Examples include monosaccharides such as elittlerose, xylose, ribulose, psicose, fructose, sorbose, tagatose, α-methylgluxide, D sorbitol, glucosamine, deoxyribose, psicose, growth, fucose, fuclos, ramnorse, sedhepturose.
これら生分解性材料は、無水物又は水和物を用いることができる。なお、水和物の場合には、結晶水量が増加することに伴って、引火性ガス濃度が増加する傾向があるので、ガス組成を考慮した上で、水和量を選択する必要がある。 As these biodegradable materials, anhydrides or hydrates can be used. In the case of hydrate, the flammable gas concentration tends to increase as the amount of crystalline water increases, so it is necessary to select the amount of hydrate in consideration of the gas composition.
上述した生分解性材料は、地中に残留した場合、微生物によって完全に消費され、炭酸ガス、メタン、水、バイオマスなどの自然的副産物を生じる。したがって、テルミット剤による燃焼時にガス発生剤が不完全分解や不完全燃焼となり、土中に残留した場合であっても、環境負荷を与えることがない。また、生分解性材料は、酸素含有率が高いことから、発生ガスの毒性及び引火性は低下する。 When the above-mentioned biodegradable materials remain in the ground, they are completely consumed by microorganisms and produce natural by-products such as carbon dioxide, methane, water and biomass. Therefore, even if the gas generating agent is incompletely decomposed or incompletely burned during combustion with the thermite agent and remains in the soil, it does not give an environmental load. In addition, since the biodegradable material has a high oxygen content, the toxicity and flammability of the generated gas are reduced.
生分解性材料をガス発生剤として用いる場合、生分解性材料の粒子径範囲は5600μm以上、2000μm以上5600μm未満、250μm以上2000μm未満、45μm以上250μm未満、若しくは45μm以上5600μm未満のいずれか1つの粒子径範囲であることが好ましい。ここで、粒子径範囲が45μm以上5600μm未満の範囲を用いる場合には、上述した粒子径範囲の各範囲の生分解性材料を同一量混合したものであってもよいし、予め定めた割合で混合したものであってもよい。なお、生分解性材料の粒度調整方法については、特に限定しないが、通常、粉末及び顆粒を加圧成形し、常温粉砕機や、低温粉砕機を用いて粉砕した後、分級機などを用いて分級する。 When a biodegradable material is used as a gas generator, the particle size range of the biodegradable material is any one of 5600 μm or more, 2000 μm or more and less than 5600 μm, 250 μm or more and less than 2000 μm, 45 μm or more and less than 250 μm, or 45 μm or more and less than 5600 μm. It is preferably in the diameter range. Here, when a range in which the particle size range is 45 μm or more and less than 5600 μm is used, the same amount of biodegradable materials in each range of the above-mentioned particle size range may be mixed, or at a predetermined ratio. It may be a mixture. The method for adjusting the particle size of the biodegradable material is not particularly limited, but usually, powders and granules are pressure-molded, crushed using a room temperature crusher or a low temperature crusher, and then a classifier or the like is used. Classify.
本発明の実施形態による性能試験法の場合、テルミット反応による燃焼時のガスの発生圧力が8MPa以上となることが好ましいので、上述した粒子径範囲のうち、粒子径範囲250μm以上2000μm未満、粒子径範囲45μm以上250μm未満のいずれかの生分解性材料を用いることが好ましい。 In the case of the performance test method according to the embodiment of the present invention, it is preferable that the gas generation pressure during combustion by the thermite reaction is 8 MPa or more. Therefore, among the above-mentioned particle size ranges, the particle size range is 250 μm or more and less than 2000 μm, and the particle size. It is preferable to use any biodegradable material having a range of 45 μm or more and less than 250 μm.
なお、生分解性材料の粒子径範囲において、生分解性材料の粒子径が大きくなると、テルミット剤が燃焼したときに発生する熱が粒子の中心まで十分に伝達されず、生分解性材料が不完全分解及び不完全燃焼となりやすい。この場合、生分解性材料の熱分解及び燃焼により発生するガスの発生圧力は低く、また、ガスの発生量も低くなる。しかしながら、生分解性材料が不完全分解及び不完全燃焼となり土中に残留した場合、微生物によって消費されて自然的副産物を生じさせる。したがって、上述した生分解性材料の粒子径範囲は、上限の一例として5600μmとしている。 In the particle size range of the biodegradable material, if the particle size of the biodegradable material becomes large, the heat generated when the thermite agent burns is not sufficiently transferred to the center of the particles, and the biodegradable material is incompatible. Prone to complete decomposition and incomplete combustion. In this case, the pressure generated by the gas generated by the thermal decomposition and combustion of the biodegradable material is low, and the amount of gas generated is also low. However, when biodegradable materials become incompletely decomposed and incompletely burned and remain in the soil, they are consumed by microorganisms and produce natural by-products. Therefore, the particle size range of the biodegradable material described above is set to 5600 μm as an example of the upper limit.
上述したテルミット剤とガス発生剤との配合組成について説明する。非火薬破砕組成物におけるテルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)において、ガス発生剤の含有量が5wt%未満である場合、ガス発生剤は完全に分解燃焼するが、ガス発生剤の分解燃焼により発生するガスの発生圧力は低い。一方、ガス発生剤の含有量が60wt%を超過する場合、ガス発生剤が不完全な分解燃焼となりやすく、ガス発生剤の分解燃焼により発生するガスの発生圧力が低下する。したがって、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、テルミット剤:ガス発生剤=40:60〜90:10の範囲であることが好ましい。 The compounding composition of the thermite agent and the gas generating agent described above will be described. When the content of the gas generating agent is less than 5 wt% in the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent in the non-explosive crushing composition, the gas generating agent is completely decomposed and burned. The pressure generated by the gas generated by the decomposition and combustion of the gas generating agent is low. On the other hand, when the content of the gas generating agent exceeds 60 wt%, the gas generating agent tends to be incompletely decomposed and burned, and the pressure of gas generated by the decomposition and combustion of the gas generating agent is lowered. Therefore, the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent is preferably in the range of the thermite agent: gas generating agent = 40:60 to 90:10.
次に、非火薬破砕組成物の調合方法を説明する。生分解性材料の一例として、ポリ乳酸を用いた場合を説明する。ポリ乳酸の酸素原子数と炭素原子数との比率は、炭素原子数を基準とした場合、2/3である。なお、ガス発生剤として他の生分解性樹脂、生分解性オリゴマー及び単糖類を用いる場合も、以下の方法に準拠して調合される。
1)融点以上まで温度上昇しないように制御しながら、ポリ乳酸を粉砕機(ワーリング社製 MX1200XTM)にて粉砕する。なお、粉砕時のポリ乳酸の温度制御は、粉砕容器に取り付けた熱電対を用いて実施され、例えば表面温度が約45℃まで上昇した場合、粉砕機を停止し放冷する。
2)JIS Z 8801−1(試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい)に規定されるふるいを用いて、JIS K 0069(化学薬品のふるい分け試験法)に規定されたふるい分け方法により、粉砕機により粉砕されたポリ乳酸を分級する。
破砕されたポリ乳酸を分級する際に、3.5タイラーメッシュ止まりでふるい分けられた粉体を粒子径範囲5600μm以上の粉体とする。3.5タイラーメッシュ通過、8.6タイラーメッシュ止まりでふるい分けされた粉体を、粒子径範囲2000μm以上5600μm未満の粉体とする。また、8.6タイラーメッシュ通過、60タイラーメッシュ止まりでふるい分けされる粉体を、粒子径範囲250μm以上2000μm未満の粉体とする。さらに、60タイラーメッシュ通過、330タイラーメッシュ止まりでふるい分けされる粉体を、粒子径範囲45μm以上250μm未満の粉体とする。
3)アルミニウム粉11.5重量部に対し、鈍感化剤としてステアリン酸カルシウム2.5重量部を同一容器に入れ、粉体の偏りがないように混合した後、酸化第二銅38.5重量部を加えて混合して、テルミット剤を生成する。
4)分級されたポリ乳酸をテルミット剤に予め設定された量加え、これらを混合する。このとき、最終的に得られる非火薬破砕剤組成物粉体の凝集性や仮比重等を調製したい場合には、生分解性樹脂(ポリ乳酸、ポリビニルアルコール等)をアセトン、エタノール等の溶媒に溶した生分解性樹脂バインダーを6重量部程度加え、混練、乾燥してもよい。
Next, a method for preparing the non-explosive crushing composition will be described. As an example of the biodegradable material, the case where polylactic acid is used will be described. The ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms of polylactic acid is 2/3 based on the number of carbon atoms. When other biodegradable resins, biodegradable oligomers and monosaccharides are used as the gas generating agent, they are also prepared according to the following method.
1) Polylactic acid is pulverized with a pulverizer (MX1200XTM manufactured by Waring Co., Ltd.) while controlling the temperature so as not to rise above the melting point. The temperature of polylactic acid during crushing is controlled by using a thermocouple attached to the crushing container. For example, when the surface temperature rises to about 45 ° C., the crusher is stopped and allowed to cool.
2) Using the sieve specified in JIS Z 8801-1 (Test Sieve-Part 1: Metal Net Sieve), pulverize by the sieving method specified in JIS K 0069 (Chemical Sieve Test Method). Classify the machine-crushed polylactic acid.
When classifying the crushed polylactic acid, the powder sifted by the 3.5 Tyler mesh stop is made into a powder having a particle size range of 5600 μm or more. The powder sifted through 3.5 Tyler mesh and 8.6 Tyler mesh stop is made into a powder having a particle size range of 2000 μm or more and less than 5600 μm. Further, the powder that is sifted through the 8.6 Tyler mesh and stopped at the 60 Tyler mesh is defined as a powder having a particle size range of 250 μm or more and less than 2000 μm. Further, the powder that is sifted through the 60 Tyler mesh and stopped at the 330 Tyler mesh is defined as a powder having a particle size range of 45 μm or more and less than 250 μm.
3) 2.5 parts by weight of calcium stearate as a desensitizing agent was placed in the same container with respect to 11.5 parts by weight of aluminum powder, mixed so that the powder was not biased, and then 38.5 parts by weight of cupric oxide. Is added and mixed to produce a thermite agent.
4) Add a preset amount of the classified polylactic acid to the thermite agent and mix them. At this time, if it is desired to adjust the cohesiveness, bulk density, etc. of the finally obtained non-explosive crushing agent composition powder, a biodegradable resin (polylactic acid, polyvinyl alcohol, etc.) is used as a solvent such as acetone or ethanol. About 6 parts by weight of the melted biodegradable resin binder may be added, kneaded and dried.
以下、粒子径範囲が異なるポリ乳酸をガス発生剤として用いた非火薬破砕組成物の性能試験結果を図1に示す。図1に示すように、実施例1の非火薬破砕組成物は、粒子径範囲5600μm以上のポリ乳酸を用い、実施例2の非火薬破砕組成物は、粒子径範囲2000μm以上5600μm未満のポリ乳酸を用いている。また、実施例3の非火薬破砕組成物は、粒子径範囲250μm以上2000μm未満のポリ乳酸を用い、実施例4の非火薬破砕組成物は、粒子径範囲45μm以上250μm未満のポリ乳酸を用いている。さらに、実施例5の非火薬破砕組成物は、粒子径範囲45μm以上5600μm未満のポリ乳酸を用いている。なお、実施例1から実施例5に示す非火薬破砕組成物のいずれもが、テルミット剤とポリ乳酸との配合組成(重量比:wt%)は、テルミット剤:ガス発生剤=50:50である。 Below, the performance test results of the non-explosive crushing composition using polylactic acid having a different particle size range as a gas generating agent are shown in FIG. As shown in FIG. 1, the non-explosive crushing composition of Example 1 uses polylactic acid having a particle size range of 5600 μm or more, and the non-explosive crushing composition of Example 2 uses polylactic acid having a particle size range of 2000 μm or more and less than 5600 μm. Is used. Further, the non-explosive crushing composition of Example 3 uses polylactic acid having a particle size range of 250 μm or more and less than 2000 μm, and the non-explosive crushing composition of Example 4 uses polylactic acid having a particle size range of 45 μm or more and less than 250 μm. There is. Further, the non-explosive crushing composition of Example 5 uses polylactic acid having a particle size range of 45 μm or more and less than 5600 μm. In each of the non-explosive crushing compositions shown in Examples 1 to 5, the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and polylactic acid is the thermite agent: gas generating agent = 50: 50. is there.
性能試験は、非火薬破砕組成物の燃焼時のガス発生量の計測試験、非火薬破砕組成物の燃焼時のガス発生圧力の計測試験、JIS落鎚感度試験、BAM式摩擦感度試験及び小ガス炎着火試験としている。 Performance tests include measurement test of gas generation amount during combustion of non-explosive crushing composition, measurement test of gas generation pressure during combustion of non-explosive crushing composition, JIS drop sensitivity test, BAM type friction sensitivity test and small gas. It is a flame ignition test.
<燃焼時のガス発生量の計測試験>
燃焼時のガス発生量の計測試験は、以下の手順で実施された。
1)実施例1から実施例5の配合組成で配合した破砕薬剤0.8gを、直径約7mm、肉厚0.1mmのアルミニウム製の管体に充填する。
2)0.2gのボロン−酸化銅着火薬カプセルを装着した白金線付き脚線を、管体に装着した後、かしめを行うことで供試体を生成する。
3)生成した供試体を治具に嵌め込んだ後、ガス漏れを防止する対策として、供試体と治具との隙間にエポキシ樹脂を充填する。
4)1.93cc密閉タンクに供試体を螺着する。
5)脚線に通電を行い着火薬を点火させ、管体を破砕して1.93cc密閉タンクに接続されたエアホースに流れ込んだガスを水上置換により捕集し、捕集された燃焼ガスの量を測定する。
<Measurement test of gas generation during combustion>
The measurement test of the amount of gas generated during combustion was carried out according to the following procedure.
1) 0.8 g of the crushing agent blended in the blended compositions of Examples 1 to 5 is filled in an aluminum tube having a diameter of about 7 mm and a wall thickness of 0.1 mm.
2) A specimen is produced by caulking after attaching a leg wire with a platinum wire to which 0.2 g of a boron-copper oxide igniter capsule is attached to a tube body.
3) After fitting the generated specimen into the jig, fill the gap between the specimen and the jig with epoxy resin as a measure to prevent gas leakage.
4) Screw the specimen into the 1.93cc closed tank.
5) Energize the leg wire, ignite the ignition charge, crush the tube, and collect the gas that has flowed into the air hose connected to the 1.93cc airtight tank by water replacement, and the amount of combustion gas collected. To measure.
<燃焼時のガス発生圧力の計測試験>
燃焼時のガス発生圧力の計測試験は、以下の手順で実施された。
1)実施例1から実施例5の配合組成で配合した破砕薬剤0.8gを、直径約7mm、肉厚0.1mmのアルミニウム製の管体に充填する。
2)0.2gのボロン−酸化銅着火薬カプセルを装着した白金線付き脚線を管体に装着した後、かしめることで、供試体を生成する。
3)生成した供試体を治具に嵌め込んだ後、ガス漏れを防止する対策として、供試体と治具との隙間にエポキシ樹脂を充填する。
4)ひずみゲージ(KYOWA製 PGM−200KE)を取り付けた10cc密閉タンクに供試体を螺着する。
5)脚線に通電を行い着火薬を点火させることで、管体を破砕して10cc密閉タンクの内部に放出される燃焼ガスの圧力をひずみゲージにより測定する。
<Measurement test of gas generation pressure during combustion>
The measurement test of the gas generation pressure during combustion was carried out according to the following procedure.
1) 0.8 g of the crushing agent blended in the blended compositions of Examples 1 to 5 is filled in an aluminum tube having a diameter of about 7 mm and a wall thickness of 0.1 mm.
2) A specimen is produced by attaching a leg wire with a platinum wire equipped with 0.2 g of boron-copper oxide igniter capsule to the tube body and then caulking it.
3) After fitting the generated specimen into the jig, fill the gap between the specimen and the jig with epoxy resin as a measure to prevent gas leakage.
4) Screw the specimen into a 10cc closed tank equipped with a strain gauge (PGM-200KE manufactured by KYOWA).
5) By energizing the leg wire and igniting the ignition charge, the pressure of the combustion gas released into the inside of the 10 cc closed tank by crushing the tube is measured with a strain gauge.
<JIS落鎚感度試験>
JIS落鎚感度試験は、周知のように、試験器のかなしきの上に置いた2個の円筒ころの間に試料となる非火薬破砕組成物を挟みこんだ後、鉄鎚を落とし、落下させる鉄槌の高さと爆発の状態との関係から火薬類の感度を調べる試験である。このJIS落鎚感度試験は、JIS K 4810 2003に従って実施される。なお、JIS落鎚感度試験は、例えば試料約0.1mlに重量5kgの鉄槌を落下させる試験を同一高さで6回行い、1回だけ爆発する、または1回だけ爆発すると推定される高さ(1/6爆点)を求め、1/6爆点の高さに基づいた等級を決定する。
<JIS Hammer Sensitivity Test>
As is well known, in the JIS hammer sensitivity test, a sample non-explosive crushing composition is sandwiched between two cylindrical rollers placed on the bottom of a tester, and then the iron hammer is dropped and dropped. This is a test to examine the sensitivity of explosives from the relationship between the height of the mallet and the state of the explosion. This JIS hammer sensitivity test is carried out according to JIS K 4810 2003. In the JIS drop sensitivity test, for example, a test of dropping an iron mallet weighing 5 kg onto about 0.1 ml of a sample is performed 6 times at the same height, and the height is estimated to explode only once or only once. (1/6 explosion point) is obtained, and the grade is determined based on the height of the 1/6 explosion point.
<BAM式摩擦感度試験>
BAM式摩擦感度試験は、周知のように、ドイツ材料試験所(BAM)で開発された摩擦感度試験機に取り付けた磁器製の摩擦棒と摩擦板との間に試料となる非火薬破砕組成物を挟み、荷重を掛けた状態で摩擦運動を行って、荷重と爆発の成否との関係から試料の感度を調べる試験である。なお、BAM式摩擦感度試験は、同一荷重で試料に摩擦を加える試験を同一荷重で6回行い、1回だけ爆発する、または1回だけ爆発すると推定される荷重(1/6爆点)を求め、1/6爆点における荷重に基づいた等級を決定する。
<BAM type friction sensitivity test>
As is well known, the BAM type friction sensitivity test is a non-explosive crushing composition that serves as a sample between a porcelain friction rod and a friction plate attached to a friction sensitivity tester developed by the German Material Testing Laboratory (BAM). This is a test to examine the sensitivity of a sample from the relationship between the load and the success or failure of the explosion by performing a frictional motion with the load applied. In the BAM type friction sensitivity test, a test of applying friction to a sample with the same load is performed 6 times with the same load, and a load (1/6 explosion point) estimated to explode only once or explode only once is applied. Obtain and determine the grade based on the load at the 1/6 explosion point.
<小ガス炎着火試験>
小ガス炎着火試験は、消防法危険物評価試験に準じた試験である。この小ガス炎着火試験は、着火までの時間から危険物(可燃性固体)の消防法上の種別の判定、詳細には、着火までの時間から「燃えやすさ」を評価する試験である。試験の方法は以下の通りである。厚さが10mm以上の無機質の断熱板上に3cm3の試料を載置する。ここで、試料は乾燥用シリカゲルを入れたデシケータ中に温度20℃で24時間以上保存されているものを使用する。ここで、試料が粉状又は粒状の場合には、試料は無機質の断熱材上に半球状に載置される。液化石油ガスの火炎を試料に10秒間接触させる。ここで、液化石油ガスの火炎は、先端が棒状の着火器具の拡散炎とし、火炎の長さが着火器具の口を上方に向けた状態で70mmとなるように調節される。また、上記火炎を試料に10秒間接触させる条件として、例えば火炎と試料との接触面積を2cm2とし、接触角度は30°とする。火炎を試料に接触させてから試料が着火するまでの時間を測定し、試料が燃焼(炎を上げずに燃焼する状態を含む)を継続するか否かを観察する。火炎を試料に接触させている間に試料の全てが燃焼した場合、火炎を離した後10秒経過するまでの間に試料の全てが燃焼した場合、或いは火炎を離した後10秒以上継続して試料が燃焼した場合、燃焼を継続したものとする。
<Small gas flame ignition test>
The small gas flame ignition test is a test based on the Fire Service Act dangerous goods evaluation test. This small gas flame ignition test is a test for determining the type of dangerous substance (flammable solid) under the Fire Service Act from the time until ignition, and specifically, for evaluating "flammability" from the time until ignition. The test method is as follows. A 3 cm 3 sample is placed on an inorganic heat insulating plate having a thickness of 10 mm or more. Here, the sample used is stored in a desiccator containing silica gel for drying at a temperature of 20 ° C. for 24 hours or more. Here, when the sample is powdery or granular, the sample is placed hemispherically on the inorganic heat insulating material. Bring the flame of liquefied petroleum gas into contact with the sample for 10 seconds. Here, the flame of the liquefied petroleum gas is a diffusing flame of an ignition device having a rod-shaped tip, and the length of the flame is adjusted to be 70 mm with the mouth of the ignition device facing upward. Further, as a condition for bringing the flame into contact with the sample for 10 seconds, for example, the contact area between the flame and the sample is 2 cm 2 , and the contact angle is 30 °. Measure the time from when the flame is brought into contact with the sample until the sample ignites, and observe whether the sample continues to burn (including the state where it burns without raising the flame). If all of the sample burns while the flame is in contact with the sample, if all of the sample burns within 10 seconds after the flame is released, or if it continues for 10 seconds or more after the flame is released. When the sample burns, it is assumed that the burning is continued.
図1に示すように、実施例1の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は92.5cc/0.8g、ガス発生圧力は6.89MPaであった。また、実施例2の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は87.5cc/0.8g、ガス発生圧力は7.05MPaであった。実施例3の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は175.5cc/0.8g、ガス発生圧力は9.49MPaであった。また、実施例4の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は153.6cc/0.8g、ガス発生圧力は9.85MPaであった。さらに、実施例5の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は121.5cc/0.8g、ガス発生圧力は8.26MPaであった。 As shown in FIG. 1, in the non-explosive crushing composition of Example 1, the amount of gas generated during combustion was 92.5 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 6.89 MPa. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 2, the amount of gas generated during combustion was 87.5 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 7.05 MPa. In the non-explosive crushing composition of Example 3, the amount of gas generated during combustion was 175.5 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 9.49 MPa. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 4, the amount of gas generated during combustion was 153.6 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 9.85 MPa. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 5, the amount of gas generated during combustion was 121.5 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 8.26 MPa.
上述した特許文献2に開示される非火薬破砕組成物、言い換えればカリウム明礬やアンモニウム明礬をガス発生剤として用いた非火薬破砕組成物では、燃焼時のガス発生量は170cc/0.8g、ガス発生圧力は8.45MPaであった。
In the non-explosive crushing composition disclosed in
図1中「破砕剤としての性能(発生圧力基準)」の項目において、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力8.45MPa以上となる場合に「◎」、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力の80%圧力である6.76MPa以上、8.45MPa未満となる場合に「○」、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力の80%圧力である6.76MPa未満となる場合に「△」としている。
In the item of "Performance as a crushing agent (generated pressure standard)" in FIG. 1, when the gas generating pressure when the non-explosive crushing composition in
実施例1、実施例2及び実施例5の非火薬破砕組成物は、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物の性能に劣っていることがわかった。一方、実施例3及び実施例4の非火薬破砕組成物は、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物の性能に遜色ない性能を有することがわかった。上述したように、非火薬破砕組成物の燃焼時において発生するガスの発生圧力は、8MPaが好ましいとされている。このことからも、実施例3及び実施例4の非火薬破砕組成物の性能は良好であることがわかった。
It was found that the non-explosive crushing compositions of Examples 1, 2 and 5 were inferior in the performance of the non-explosive crushing composition disclosed in
なお、上述した実施例1から実施例5のいずれもが、JIS落鎚感度試験の結果は8級、BAM式摩擦感度試験の結果は7級、小ガス炎着火試験の結果は第2種可燃性固体となることがわかった。
In each of the above-mentioned Examples 1 to 5, the result of the JIS hammer sensitivity test is
したがって、実施例3及び実施例4の非火薬破砕組成物は、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物におけるガス発生圧力を超過している点で、優れた性能を有している。一方、実施例1、実施例2及び実施例5の非火薬破砕組成物は、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物におけるガス発生圧力の80%を満足する程度の性能であることがわかった。実施例1、実施例2及び実施例5の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力の点で特許文献2に開示される非火薬破砕組成物に劣っているが、ガス発生剤が不完全分解や不完全燃焼となった場合に、地中にて消費される、言い換えれば環境負荷が低いことを考慮すると、実施例1、実施例2及び実施例5の非火薬破砕組成物を非火薬破砕組成物として使用することは可能である。これら性能試験の結果を考慮すると、ガス発生剤の粒子径範囲としては、5600μm以上、2000μm以上5600μm未満、250μm以上2000μm未満、45μm以上250μm未満、若しくは45μm以上5600μm未満のいずれか1つの粒子径範囲であることが好ましく、なかでも、250μm以上2000μm未満、45μm以上250μm未満のいずれかであることが特に好ましいことがわかった。
Therefore, the non-explosive crushing compositions of Examples 3 and 4 have excellent performance in that they exceed the gas generation pressure in the non-explosive crushing composition disclosed in
次に、テルミット剤とガス発生剤との配合率を変化させた非火薬破砕組成物の性能試験結果を図2に示す。図2に示す各実施例にて使用したガス発生剤の粒子径範囲は、250μm以上2000μmである。ここで、図2に示す各実施例における非火薬破砕組成物におけるテルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、実施例6はテルミット剤:ガス発生剤=95:5、実施例7はテルミット剤:ガス発生剤=90:10、実施例8はテルミット剤:ガス発生剤=80:20、実施例9はテルミット剤:ガス発生剤=70:30である。また、実施例10はテルミット剤:ガス発生剤=60:40、実施例11はテルミット剤:ガス発生剤=40:60である。さらに、実施例12は、テルミット剤:ガス発生剤=30:70である。ここで、比較例1として、テルミット剤:ガス発生剤=20:80の場合についても性能試験を行った。 Next, FIG. 2 shows the performance test results of the non-explosive crushing composition in which the blending ratio of the thermite agent and the gas generating agent was changed. The particle size range of the gas generating agent used in each of the examples shown in FIG. 2 is 250 μm or more and 2000 μm. Here, the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent in the non-explosive crushing composition shown in FIG. 2 is the thermite agent: gas generating agent = 95: 5 in Example 6. In Example 7, the thermite agent: gas generator = 90:10, in Example 8, the thermite agent: gas generator = 80:20, and in Example 9, the thermite agent: gas generator = 70:30. Further, in Example 10, the thermite agent: gas generating agent = 60:40, and in Example 11, the thermite agent: gas generating agent = 40:60. Further, in Example 12, the thermite agent: gas generating agent = 30:70. Here, as Comparative Example 1, a performance test was also conducted in the case of the thermite agent: gas generating agent = 20:80.
実施例6の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は150.0cc/0.8g、ガス発生圧力は6.55MPaであった。また、実施例7の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は176.7cc/0.8g、ガス発生圧力は9.45MPaであった。実施例8の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は176.7cc/0.8g、ガス発生圧力は9.39MPaであった。また、実施例9の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は178.0cc/0.8g、ガス発生圧力は8.96MPaであった。さらに、実施例10の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は170.0cc/0.8g、ガス発生圧力は9.63MPaであった。また、実施例11の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は145.0cc/0.8g、ガス発生圧力は8.50MPaであった。実施例12の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は120.0cc/0.8g、ガス発生圧力は6.69MPaであった。一方、比較例1の非火薬破砕組成物は、燃焼しないという結果が得られた。 In the non-explosive crushing composition of Example 6, the amount of gas generated during combustion was 150.0 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 6.55 MPa. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 7, the amount of gas generated during combustion was 176.7 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 9.45 MPa. In the non-explosive crushing composition of Example 8, the amount of gas generated during combustion was 176.7 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 9.39 MPa. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 9, the amount of gas generated during combustion was 178.0 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 8.96 MPa. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 10, the amount of gas generated during combustion was 170.0 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 9.63 MPa. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 11, the amount of gas generated during combustion was 145.0 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 8.50 MPa. In the non-explosive crushing composition of Example 12, the amount of gas generated during combustion was 120.0 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 6.69 MPa. On the other hand, the result was obtained that the non-explosive crushing composition of Comparative Example 1 did not burn.
図2においても、図1と同様に、「破砕剤としての性能(発生圧力基準)」の項目を設けている。この項目においては、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力8.45MPa以上となる場合に「◎」、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力の80%圧力である6.76MPa以上、8.45MPa未満となる場合に「○」、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力の80%圧力である6.76MPa未満となる場合に「△」としている。
In FIG. 2, as in FIG. 1, the item of "performance as a crushing agent (generated pressure standard)" is provided. In this item, "◎" is given when the gas generation pressure when the non-explosive crushing composition in
上述した実施例3、実施例6から実施例12のいずれもが、JIS落鎚感度試験の結果は8級、BAM式摩擦感度試験の結果は7級となることがわかった。また、同時に、実施例6から実施例8における小ガス炎着火試験の結果は第1種可燃性固体、実施例9から実施例12における小ガス炎着火試験の結果は第2種可燃性固体となることがわかった。
It was found that in each of Examples 3 and 6 to 12 described above, the result of the JIS hammer sensitivity test was
したがって、実施例3、実施例7から実施例11の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力が特許文献2に開示される非火薬破砕組成物のガス発生圧力を超過しており、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物の性能に遜色ない性能を有することがわかった。一方、実施例6及び実施例12の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力が特許文献2に開示される非火薬破砕組成物のガス発生圧力の80%以下であり、また比較例1は着火燃焼しないことから、これら実施例6、実施例12及び比較例1は、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物の性能に劣った非火薬破砕組成物であることがわかった。
Therefore, in the non-explosive crushing compositions of Examples 3 and 7 to 11, the gas generation pressure exceeds the gas generation pressure of the non-explosive crushing composition disclosed in
これら性能試験の結果を考慮すると、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、テルミット剤:ガス発生剤=40(wt%):60(wt%)〜90(wt%):10(wt%)の範囲であることが好ましいことがわかった。 Considering the results of these performance tests, the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent is such that the thermite agent: gas generating agent = 40 (wt%): 60 (wt%) to 90 (wt%). %): It was found that the range of 10 (wt%) is preferable.
次に、異なるガス発生剤を用いた非火薬破砕組成物を燃焼させたときの性能試験結果を図3に示す。図3に示す各実施例にて使用したガス発生剤の粒子径範囲は、250μm以上2000μmである。また、図3に示す各実施例における非火薬破砕組成物におけるテルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、テルミット剤:ガス発生剤=70:30である。 Next, FIG. 3 shows the performance test results when the non-explosive crushing composition using different gas generating agents was burned. The particle size range of the gas generating agent used in each of the examples shown in FIG. 3 is 250 μm or more and 2000 μm. The compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent in the non-explosive crushing composition shown in FIG. 3 is the thermite agent: gas generating agent = 70:30.
ここで、実施例13から実施例24における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は以下の通りである。 Here, the gas generating agents used in the non-explosive crushing compositions in Examples 13 to 24 are as follows.
実施例13における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、ポリグリコール酸であり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。実施例14における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、ポリ[乳酸/グリコール酸](乳酸/グリコール酸=50/50)であり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=5/6である。実施例15における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、ポリビニルアルコールであり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/2である。実施例16における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、澱粉であり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=5/6である。実施例17における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、酢酸澱粉であり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=2/3〜3/4である。実施例18における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、セルロースであり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=5/6である。 The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 13 is polyglycolic acid, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms is 1/1 of the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 14 was poly [lactic acid / glycolic acid] (lactic acid / glycolic acid = 50/50), and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms was oxygen. The number of atoms / the number of carbon atoms = 5/6. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 15 is polyvinyl alcohol, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms is oxygen atom number / carbon atom number = 1/2. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 16 is starch, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms is oxygen atom number / carbon atom number = 5/6. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 17 was starch acetate, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms was 2/3 to 3/4 of the number of oxygen atoms / carbon atoms. is there. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 18 is cellulose, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms is oxygen atom number / carbon atom number = 5/6.
また、実施例19における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、トレハロース二水和物であり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=13/12である。実施例20における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、トレハロース無水物であり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=11/12である。実施例21における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、D(+)−マルトース一水和物であり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。実施例22における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、D(+)−グルコースであり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。実施例23における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、D(−)−フルクトースであり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。実施例24における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、D(−)−ソルビトールであり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。実施例25における非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、D(+)−グルコースとD(−)−フルクトースを50:50(重量比)で配合したものでり、酸素原子数と炭素原子数との比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。 The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 19 was trehalose dihydrate, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms was 13/12. Is. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 20 is trehalose anhydride, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms is oxygen atom number / carbon atom number = 11/12. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 21 was D (+)-maltose monohydrate, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms was equal to the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms. It is 1/1. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 22 was D (+)-glucose, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms was 1/1 of the number of oxygen atoms / carbon atoms. is there. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 23 is D (-)-fructose, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms is 1/1 of the number of oxygen atoms / carbon atoms. is there. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 24 is D (-)-sorbitol, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms is 1/1 of the number of oxygen atoms / carbon atoms. is there. The gas generating agent used in the non-explosive crushing composition in Example 25 was a mixture of D (+)-glucose and D (-)-fructose in a ratio of 50:50 (weight ratio), and had an oxygen atom number and carbon. The ratio to the number of atoms is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 1/1.
ここで、実施例13のガス発生剤で用いるポリグリコール酸は、例えば米国特許US5227415号公報を元に、ステンレス製オートクレーブにトリオキサンと、クロロ硫酸とジクロロメタンを封入し、内圧が55kg/cm2になるまで一酸化炭素を導入し攪拌下で180°Cで2時間反応した後、容器内の未反応一酸化炭素を取り除き、生成物をアセトンで濾過・洗浄し、乾燥させることで調整した。 Here, the polyglycolic acid used in the gas generating agent of Example 13 is obtained by encapsulating trioxane, chlorosulfuric acid and dichloromethane in a stainless steel autoclave based on, for example, US Pat. No. 6,027,415, and the internal pressure becomes 55 kg / cm 2 . After introducing carbon monoxide and reacting at 180 ° C. for 2 hours under stirring, unreacted carbon monoxide in the container was removed, and the product was filtered with acetone, washed, and dried.
また、実施例20のガス発生剤で用いるトレハロース(無水物)は、トレハロース二水和物を真空乾燥機で50°C−48時間乾燥させることで調整した。 Further, the trehalose (anhydrous) used in the gas generating agent of Example 20 was adjusted by drying the trehalose dihydrate in a vacuum dryer at 50 ° C. for 48 hours.
上述した実施例13から実施例15におけるガス発生剤は、凍結粉砕機(ASONE製 TPH−01)で凍結粉砕した後、JIS Z 8801−1(試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい)に規定されるふるいを用いて、JIS K 0069(化学薬品のふるい分け試験法)に規定されたふるい分け方法により凍結粉砕した樹脂を分級し、分級された樹脂のうち、粒子径範囲250μm以上2mm未満の粒子を用いている。 The gas generating agents in Examples 13 to 15 described above are freeze-crushed by a freeze-mill (TPH-01 manufactured by ASONE) and then JIS Z 8801-1 (test sieve-Part 1: metal mesh sieve). Using the sieve specified in the above, the resin that was freeze-milled by the sieving method specified in JIS K 0069 (chemical sieving test method) was classified, and among the classified resins, the particle size range was 250 μm or more and less than 2 mm. Particles are used.
また、実施例16から実施例24におけるガス発生剤は、加圧成形機でペレット成形し、メノウ乳鉢でペレットを砕いた後、JIS Z 8801−1(試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい)に規定されるふるいを用いて、JIS K 0069(化学薬品のふるい分け試験法)に規定されたふるい分け方法により砕いたペレットを分級し、分級されたペレットのうち、粒子径範囲250μm以上2mm未満の粒子を用いている。 Further, the gas generating agents in Examples 16 to 24 are pellet-molded with a pressure molding machine, and after crushing the pellets with an agate mortar, JIS Z 8801-1 (test sieve-Part 1: metal net). Using the sieve specified in (Sieve), the pellets crushed by the sieving method specified in JIS K 0069 (Sieve test method for chemicals) are classified, and among the classified pellets, the particle size range is 250 μm or more and less than 2 mm. Particles are used.
以下、実施例13から実施例24における非火薬破砕組成物の性能試験の結果について説明する。なお、実施例15から実施例23の非火薬破砕組成物に用いたガス発生剤は、熱分解において水分発生量が多いことが想定されるため、水上置換によるガス発生量の測定は行っていない。 Hereinafter, the results of the performance test of the non-explosive crushing composition in Examples 13 to 24 will be described. Since it is assumed that the gas generating agents used in the non-explosive crushing compositions of Examples 15 to 23 generate a large amount of water in thermal decomposition, the amount of gas generated by water replacement is not measured. ..
図3に示すように、実施例13の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は181.3cc/0.8g、発生したガスの圧力(ガス発生圧力)は9.13MPaであった。実施例14の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は153.9cc/0.8g、ガス発生圧力は8.51MPaであった。 As shown in FIG. 3, in the non-explosive crushing composition of Example 13, the amount of gas generated during combustion was 181.3 cc / 0.8 g, and the pressure of the generated gas (gas generation pressure) was 9.13 MPa. .. In the non-explosive crushing composition of Example 14, the amount of gas generated during combustion was 153.9 cc / 0.8 g, and the gas generation pressure was 8.51 MPa.
実施例15の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.49MPaであった。実施例16の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.72MPaであった。実施例17の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.89MPaであった。実施例18の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.61MPaであった。実施例19の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は9.01MPaであった。実施例20の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は9.22MPaであった。実施例21の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.68MPaであった。実施例22の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は9.03MPaであった。実施例23の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.88MPaであった。実施例24の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.85MPaであった。実施例25の非火薬破砕組成物は、ガス発生圧力は8.41MPaであった。 The non-explosive crushing composition of Example 15 had a gas generation pressure of 8.49 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 16 had a gas generation pressure of 8.72 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 17 had a gas generation pressure of 8.89 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 18 had a gas generation pressure of 8.61 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 19 had a gas generation pressure of 9.01 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 20 had a gas generation pressure of 9.22 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 21 had a gas generation pressure of 8.68 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 22 had a gas generation pressure of 9.03 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 23 had a gas generation pressure of 8.88 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 24 had a gas generation pressure of 8.85 MPa. The non-explosive crushing composition of Example 25 had a gas generation pressure of 8.41 MPa.
図3においても、図1及び図2と同様に、「破砕剤としての性能(発生圧力基準)」の項目を設けている。この項目においては、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力8.45MPa以上となる場合に「◎」、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力の80%圧力である6.76MPa以上、8.45MPa未満となる場合に「○」、特許文献2における非火薬破砕組成物を燃焼させたときのガス発生圧力の80%圧力である6.76MPa未満となる場合に「△」としている。
In FIG. 3, as in FIGS. 1 and 2, the item of "performance as a crushing agent (generated pressure standard)" is provided. In this item, "◎" is given when the gas generation pressure when the non-explosive crushing composition in
上述した実施例13から実施例25のいずれもが、JIS落鎚感度試験の結果は8級、BAM式摩擦感度試験の結果は7級となることがわかった。また、同時に、実施例13から実施例25における小ガス炎着火試験の結果は第2種可燃性固体となることがわかった。
It was found that in each of Examples 13 to 25 described above, the result of the JIS hammer sensitivity test was
したがって、実施例13から実施例25の非火薬破砕組成物のいずれもが、ガス発生圧力が特許文献2に開示される非火薬破砕組成物のガス発生圧力を超過しており、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物に遜色ない性能を有することがわかった。
Therefore, in each of the non-explosive crushing compositions of Examples 13 to 25, the gas generation pressure exceeds the gas generation pressure of the non-explosive crushing composition disclosed in
図3に示す性能試験の結果を考慮すると、生分解性樹脂、多糖類、単糖類等に代表される生分解性材料をガス発生剤として用いることが好ましいことがわかった。 Considering the results of the performance test shown in FIG. 3, it was found that it is preferable to use a biodegradable material typified by a biodegradable resin, a polysaccharide, a monosaccharide or the like as a gas generating agent.
最後に、非火薬破砕組成物を燃焼させたときに発生するガスの組成分析試験を行った。発生するガスの組成分析試験の結果を図4に示す。ガス組成分析試験は、例えば組成物が燃焼したときの発生ガスを分析して、有害性の指標を求めるものである。 Finally, a composition analysis test of the gas generated when the non-explosive crushing composition was burned was conducted. The result of the composition analysis test of the generated gas is shown in FIG. In the gas composition analysis test, for example, the gas generated when the composition is burned is analyzed to obtain an index of toxicity.
ガス組成分析試験は、以下の手順で実施した。
1)実施例3、実施例9、実施例14、実施例16、実施例20、実施例22の他、比較例2から比較例4の配合組成にて配合した破砕薬剤0.8gを、直径約7mm、肉厚0.1mmのアルミニウム製の管体に充填する。
The gas composition analysis test was carried out according to the following procedure.
1) In addition to Example 3, Example 9, Example 14, Example 16, Example 20, and Example 22, 0.8 g of a crushing agent blended in the blended compositions of Comparative Examples 2 to 4 was added in diameter. It is filled in an aluminum tube having a wall thickness of about 7 mm and a wall thickness of 0.1 mm.
ここで、実施例3の非火薬破砕組成物は、ポリ乳酸をガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ガス発生剤=50:50として配合した非火薬破砕組成物である。実施例3において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=2/3である。実施例9の非火薬破砕組成物は、ポリ乳酸をガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ガス発生剤=70:30として配合した非火薬破砕組成物である。実施例9において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=2/3である。 Here, in the non-explosive crushing composition of Example 3, polylactic acid is used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent is used as the thermite agent: gas generating agent = 50 :. It is a non-explosive crushing composition blended as 50. In Example 3, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 2/3. In the non-explosive crushing composition of Example 9, polylactic acid is used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent is compounded as the thermite agent: gas generating agent = 70:30. It is a non-explosive crushing composition. In Example 9, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 2/3.
また、実施例14の非火薬破砕組成物は、ポリ[乳酸/グリコール酸](乳酸/グリコール酸=50/50)をガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ガス発生剤=70:30として配合した非火薬破砕組成物である。実施例14において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=5/6である。実施例16の非火薬破砕組成物は、澱粉をガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ガス発生剤=70:30として配合した非火薬破砕組成物である。実施例16において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=5/6である。 Further, in the non-explosive crushing composition of Example 14, poly [lactic acid / glycolic acid] (lactic acid / glycolic acid = 50/50) was used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio) of the thermite agent and the gas generating agent. : Wt%) as a thermite agent: gas generating agent = 70:30, which is a non-explosive crushing composition. In Example 14, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 5/6. In the non-explosive crushing composition of Example 16, starch was used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent was blended as the thermite agent: gas generating agent = 70:30. It is a non-explosive crushing composition. In Example 16, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 5/6.
実施例20の非火薬破砕組成物は、トレハロース(無水物)をガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ガス発生剤=70:30として配合した非火薬破砕組成物である。実施例20において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=11/12である。実施例22の非火薬破砕組成物は、D(+)−グルコースをガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ガス発生剤=70:30として配合した非火薬破砕組成物である。実施例22において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。 In the non-explosive crushing composition of Example 20, trehalose (anhydrous) was used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent was used as the thermite agent: gas generating agent = 70 :. It is a non-explosive crushing composition blended as 30. In Example 20, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 11/12. In the non-explosive crushing composition of Example 22, D (+)-glucose is used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent is used as the thermite agent: gas generating agent = 70. It is a non-explosive crushing composition blended as: 30. In Example 22, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 1/1.
一方、比較例2の非火薬破砕組成物は、ポリ乳酸及びポリプロピレンをガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤であるポリ乳酸及びポリプロピレンとの配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ポリ乳酸:ポリプロピレン=70:15:15で配合した非火薬破砕組成物である。比較例2において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=約1/4である。また、比較例3の非火薬破砕組成物は、カリウム明礬をガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ガス発生剤=50:50で配合した非火薬破砕組成物である。また、比較例4の非火薬破砕組成物は、ポリアセタールをガス発生剤として用い、テルミット剤とガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)をテルミット剤:ポリアセタール=50:50で配合した非火薬破砕組成物である。比較例4において、ガス発生剤における酸素原子数と炭素原子数の比率は、酸素原子数/炭素原子数=1/1である。 On the other hand, in the non-explosive crushing composition of Comparative Example 2, polylactic acid and polypropylene were used as gas generating agents, and a compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent polylactic acid and polypropylene was used as the thermite agent. : Polylactic acid: Polypropylene = 70:15:15 is a non-explosive crushing composition. In Comparative Example 2, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = about 1/4. Further, in the non-explosive crushing composition of Comparative Example 3, potassium alum was used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent was used as the thermite agent: gas generating agent = 50:50. It is a non-explosive crushing composition formulated in. Further, in the non-explosive crushing composition of Comparative Example 4, polyacetal was used as a gas generating agent, and the compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent was blended with the thermite agent: polyacetal = 50:50. It is a non-explosive crushing composition. In Comparative Example 4, the ratio of the number of oxygen atoms to the number of carbon atoms in the gas generating agent is the number of oxygen atoms / the number of carbon atoms = 1/1.
なお、比較例3に示す非火薬破砕組成物は、特許文献2に開示される非火薬破砕組成物、比較例4に示す非火薬破砕組成物は、特許文献1に開示される非火薬破砕組成物である。
2)0.2gのボロン−酸化銅着火薬カプセルを装着した白金線付き脚線を、管体に装着し、かしめを行うことで供試体を生成する。
3)生成した供試体を治具に嵌め込んだ後、ガス漏れを防止する対策として、供試体と治具との隙間にエポキシ樹脂を充填する。
4)1.93cc密閉タンクに供試体を螺着する。
5)脚線に通電を行い着火薬を点火させ、管体を破砕して1.93cc密閉タンクに接続された1Lガスサンプリングバッグに流し込んだ燃焼ガスをガスタイトシリンジで50cc吸引し、別のガスサンプリングバッグ内で10倍に希釈する。なお、燃焼ガスは、空気を用いて希釈される。
6)ガス検知器(RAE systems社製 MultiRAE Lite及びMiniRAE3000)にて、希釈された燃焼ガスを計測し、燃焼ガスの組成データを記録する。
The non-explosive crushing composition shown in Comparative Example 3 is the non-explosive crushing composition disclosed in
2) A specimen with a platinum wire attached with 0.2 g of boron-copper oxide igniter capsule is attached to the tube body and crimped to generate a specimen.
3) After fitting the generated specimen into the jig, fill the gap between the specimen and the jig with epoxy resin as a measure to prevent gas leakage.
4) Screw the specimen into the 1.93cc closed tank.
5) Energize the leg wire, ignite the ignition charge, crush the tube, and suck 50 cc of the combustion gas poured into the 1 L gas sampling bag connected to the 1.93 cc closed tank with a gas tight syringe, and use another gas. Dilute 10-fold in a sampling bag. The combustion gas is diluted with air.
6) Measure the diluted combustion gas with a gas detector (MultiRAE Lite and MiniRAE3000 manufactured by RAE systems), and record the composition data of the combustion gas.
図4に示すように、上述したガス組成分析試験では、総VOC(Volatile Organic Compounds:揮発性有機化合物)の値及び可燃性ガス濃度を測定している。ここで、総VOCの値は、アセトアルデヒド換算した値である。また、可燃性ガスの濃度は水素換算した値である。なお、可燃性ガスの濃度の単位である「%LEL(% Lower Explosive Limit)」は、爆発下限界濃度を示すものであり、可燃性ガスが空気と混合したときに着火により爆発を起こす最低濃度を示すものである。例えば水素の爆発下限界は4vol%であるので、水素換算した爆発下限界濃度は100%LELとなる。また、水素が1vol%含まれる場合には、上記爆発下限界の1/4の値となるので、可燃性ガス濃度は25%LELで示すことができる。 As shown in FIG. 4, in the gas composition analysis test described above, the total VOC (Volatile Organic Compounds) value and the flammable gas concentration are measured. Here, the total VOC value is a value converted to acetaldehyde. The concentration of flammable gas is a value converted to hydrogen. The unit of concentration of flammable gas, "% LEL (% Lower Explosive Limit)", indicates the lower explosive limit concentration, and is the lowest concentration that causes an explosion due to ignition when the flammable gas is mixed with air. Is shown. For example, since the lower explosive limit of hydrogen is 4 vol%, the lower explosive limit concentration in terms of hydrogen is 100% LEL. Further, when 1 vol% of hydrogen is contained, the value is 1/4 of the above lower explosive limit, so that the flammable gas concentration can be indicated by 25% LEL.
実施例3の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は2120ppm、可燃性ガスの濃度は88%LELであった。また、実施例9の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は1140ppm、可燃性ガスの濃度は79%LELであった。 In the non-explosive crushing composition of Example 3, the total VOC value of the gas generated during combustion was 2120 ppm, and the concentration of the flammable gas was 88% LEL. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 9, the total VOC value of the gas generated during combustion was 1140 ppm, and the concentration of the flammable gas was 79% LEL.
実施例14の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は1050ppm、可燃性ガスの濃度は76%LELであった。また、実施例16の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は1520ppm、可燃性ガスの濃度は85%LELであった。 In the non-explosive crushing composition of Example 14, the total VOC value of the gas generated during combustion was 1050 ppm, and the concentration of the flammable gas was 76% LEL. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 16, the total VOC value of the gas generated during combustion was 1520 ppm, and the concentration of the flammable gas was 85% LEL.
実施例20の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は1470ppm、可燃性ガスの濃度は79%LELであった。また、実施例22の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は1280ppm、可燃性ガスの濃度は83%LELであった。 In the non-explosive crushing composition of Example 20, the total VOC value of the gas generated during combustion was 1470 ppm, and the concentration of the flammable gas was 79% LEL. Further, in the non-explosive crushing composition of Example 22, the total VOC value of the gas generated during combustion was 1280 ppm, and the concentration of the flammable gas was 83% LEL.
また、これら実施例3、実施例9、実施例14、実施例16、実施例20及び実施例22の非火薬破砕組成物は、発生したガス中の硫化水素・硫黄酸化物は検出限界以下、言い換えれば発生したガス中にほぼ含まれていないことがわかった。 Further, in the non-explosive crushing compositions of Examples 3, Example 9, Example 14, Example 16, Example 20 and Example 22, hydrogen sulfide and sulfur oxides in the generated gas were below the detection limit. In other words, it was found that it was hardly contained in the generated gas.
比較例2の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は2630ppm、可燃性ガスの濃度は90%LELであった。比較例3の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は3040ppm、可燃性ガスの濃度は92%LELであった。なお、比較例3の非火薬破砕組成物が燃焼時に発生するガスは、鈍感化剤及びバインダーの熱分解ガスに加えて、結晶水の熱分解で生成される水素に由来している。比較例4の非火薬破砕組成物は、燃焼時に発生するガスの総VOCの値は5870ppm、可燃性ガスの濃度は99%LEL以上であった。 In the non-explosive crushing composition of Comparative Example 2, the total VOC value of the gas generated during combustion was 2630 ppm, and the concentration of the flammable gas was 90% LEL. In the non-explosive crushing composition of Comparative Example 3, the total VOC value of the gas generated during combustion was 3040 ppm, and the concentration of the flammable gas was 92% LEL. The gas generated when the non-explosive crushing composition of Comparative Example 3 is burned is derived from hydrogen generated by the thermal decomposition of water of crystallization in addition to the thermal decomposition gas of the desensitizing agent and the binder. In the non-explosive crushing composition of Comparative Example 4, the total VOC value of the gas generated during combustion was 5870 ppm, and the concentration of the flammable gas was 99% LEL or more.
また、比較例2及び比較例4の非火薬破砕組成物では、発生したガス中の硫化水素・硫黄酸化物は検出限界以下、言い換えれば発生したガス中にほぼ含まれていないことがわかった。一方、比較例3の非火薬破砕組成物は、発生したガス中に硫化水素・硫黄酸化物が含まれており、これらの濃度は200ppm以上であることがわかった。 Further, it was found that in the non-explosive crushing compositions of Comparative Example 2 and Comparative Example 4, hydrogen sulfide and sulfur oxides in the generated gas were not included in the generated gas below the detection limit, in other words, in the generated gas. On the other hand, in the non-explosive crushing composition of Comparative Example 3, hydrogen sulfide and sulfur oxides were contained in the generated gas, and it was found that their concentrations were 200 ppm or more.
実施例3及び実施例9の非火薬破砕組成物のガス組成分析試験の結果を比較すると、非火薬破砕組成物に含まれるポリ乳酸の配合率が増えるにつれ、VOCが増加することがわかった。同時に、可燃性ガス濃度も増加することがわかった。実施例3及び実施例9の非火薬破砕組成物は、比較例2から比較例4の非火薬破砕組成物よりもVOCの値や可燃性ガスの値が低く、硫化水素や硫黄酸化物が発生していないことがわかった。 Comparing the results of the gas composition analysis test of the non-explosive crushing composition of Example 3 and Example 9, it was found that the VOC increased as the compounding ratio of polylactic acid contained in the non-explosive crushing composition increased. At the same time, it was found that the flammable gas concentration also increased. The non-explosive crushing compositions of Examples 3 and 9 have lower VOC values and flammable gas values than the non-explosive crushing compositions of Comparative Examples 2 to 4, and hydrogen sulfide and sulfur oxides are generated. I found that I didn't.
同様にして、実施例14、実施例16、実施例20及び実施例22の非火薬破砕組成物は、比較例2から比較例4の非火薬破砕組成物よりもVOCの値や可燃性ガスの値が低く、硫化水素や硫黄酸化物が発生していないことがわかった。 Similarly, the non-explosive crushing compositions of Examples 14, 16, 20, and 22 have higher VOC values and flammable gases than the non-explosive crushing compositions of Comparative Examples 2 to 4. The value was low, and it was found that hydrogen sulfide and sulfur oxides were not generated.
したがって、図2、図3及び図4に示す性能試験の結果を考慮すると、従来の非火薬破砕組成物と同様の破砕性能を維持することができ、また燃焼時に有毒ガスや引火性の高いガスの発生を低減させることが可能である。 Therefore, considering the results of the performance tests shown in FIGS. 2, 3 and 4, it is possible to maintain the same crushing performance as the conventional non-explosive crushing composition, and a toxic gas or a highly flammable gas at the time of combustion. It is possible to reduce the occurrence of.
なお、非火薬破砕組成物を製造する際に用いた配合物質を以下に示す。
・アルミニウム:東洋アルミニウム株式会社 商品名PF0100S
・ステアリン酸カルシウム:関東化学株式会社 試薬鹿一級
・酸化第二銅:日新ケムコ株式会社 N-10
・カリウム明礬:和光純薬工業株式会社 試薬一級
・ポリ乳酸:ユニチカ株式会社 テラマック(登録商標) TE2000
・ポリプロピレン:旭化成株式会社(テルペット560F)
・ポリ[乳酸/グリコール酸]:Sigma-Aldrich Co LLC試薬 Resomer RG503H
・ポリビニルアルコール:和光純薬工業株式会社 試薬特級(Mw=133000)
・澱粉:和光純薬工業株式会社 試薬一級(トウモロコシ由来)
・酢酸澱粉:三晶工業株式会社 SB GUM-R
・セルロース:和光純薬工業株式会社 試薬一級(微結晶)
・トレハロース二水和物:和光純薬工業株式会社 試薬特級
・D(+)−マルトース一水和物:和光純薬工業株式会社 試薬一級
・D(+)−グルコース:和光純薬工業株式会社 試薬一級
・D(+)−フルクトース:和光純薬工業株式会社 試薬特級
・D(−)−ソルビトール:和光純薬工業株式会社 試薬一級
The compounding substances used in producing the non-explosive crushing composition are shown below.
・ Aluminum: Toyo Aluminum Co., Ltd. Product name PF0100S
・ Calcium stearate: Kanto Chemical Co., Inc. Reagent deer first grade ・ Copper oxide: Nissin Kemco Co., Ltd. N-10
・ Potassium alum: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. First-class reagent ・ Polylactic acid: Unitika Ltd. Terramac (registered trademark) TE2000
・ Polypropylene: Asahi Kasei Corporation (Telpet 560F)
-Poly [lactic acid / glycolic acid]: Sigma-Aldrich Co LLC reagent Resomer RG503H
-Polyvinyl alcohol: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Reagent special grade (Mw = 133000)
・ Starch: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. First-class reagent (derived from corn)
・ Starch acetate: Sansho Kogyo Co., Ltd. SB GUM-R
・ Cellulose: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. First-class reagent (microcrystal)
・ Trehalose dihydrate: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Reagent special grade ・ D (+)-Maltose monohydrate: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Reagent first grade ・ D (+)-Glucose: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Reagent First grade D (+)-Fructose: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Reagent special grade D (-)-Sorbitol: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Reagent first grade
Claims (9)
一種類の生分解性材料、二種類以上の生分解性材料又は二種類以上の生分解性材料からなるアロイのいずれかから構成され、燃焼時の前記テルミット剤のテルミット反応を受けて熱分解ガスを発生させる粒状のガス発生剤と、
を有する非火薬破砕組成物において、
前記生分解性材料は、生分解性樹脂であり、
前記生分解性樹脂は、全面的バイオマス原料プラスチック、部分的バイオマス原料プラスチック又は石油原料プラスチックのいずれかであり、
前記テルミット剤と前記ガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、前記テルミット剤:前記ガス発生剤=40:60〜90:10の範囲である
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 A thermite agent that causes a thermite reaction during combustion,
It is composed of either one type of biodegradable material, two or more types of biodegradable material, or an alloy composed of two or more types of biodegradable material, and is subjected to the thermite reaction of the thermite agent during combustion to cause a pyrolysis gas. Granular gas generators that generate
In a non-explosive crushing composition having
The biodegradable material is a biodegradable resin.
The biodegradable resin is either a full-scale biomass raw material plastic, a partial biomass raw material plastic, or a petroleum raw material plastic.
The compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent is a non-explosive crushing composition in the range of the thermite agent: the gas generating agent = 40:60 to 90:10. Stuff.
燃焼時の前記テルミット剤のテルミット反応を受けて熱分解ガスを発生させる粒状のガス発生剤と、
前記テルミット剤と前記ガス発生剤とを結合させるバインダーと、
を有する非火薬破砕組成物において、
前記ガス発生剤及び前記バインダーは、一種類の生分解性材料、二種類以上の生分解性材料又は二種類以上の生分解性材料からなるアロイのいずれかから構成され、
前記生分解性材料は、生分解性樹脂であり、
前記生分解性樹脂は、全面的バイオマス原料プラスチック、部分的バイオマス原料プラスチック又は石油原料プラスチックのいずれかであり、
前記テルミット剤と前記ガス発生剤との配合組成(重量比:wt%)は、前記テルミット剤:前記ガス発生剤=40:60〜90:10の範囲である
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 A thermite agent that causes a thermite reaction during combustion,
A granular gas generator that generates a pyrolysis gas in response to the thermite reaction of the thermite agent during combustion.
A binder that binds the thermite agent and the gas generating agent,
In a non-explosive crushing composition having
The gas generating agent and the binder are composed of either one type of biodegradable material, two or more types of biodegradable materials, or an alloy composed of two or more types of biodegradable materials.
The biodegradable material is a biodegradable resin.
The biodegradable resin is either a full-scale biomass raw material plastic, a partial biomass raw material plastic, or a petroleum raw material plastic.
The compounding composition (weight ratio: wt%) of the thermite agent and the gas generating agent is a non-explosive crushing composition in the range of the thermite agent: the gas generating agent = 40:60 to 90:10. Stuff.
前記生分解性材料は、硫黄元素及びハロゲン元素を含有しない、単独重合体又は共重合体であり、
前記単独重合体の繰返し単位又は前記共重合体の繰返し単位は、エステル、エーテル、ケトン及び水酸基の少なくとも一種類の構造を1つ又は複数有する
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 In the non-explosive crushing composition according to claim 1 or 2.
It said biodegradable materials do not contain sulfur element and a halogen element, an alone polymer or copolymer,
Before SL homopolymer repeat unit or repeat units of the copolymer of the ester, ether, non-explosive fracturing composition, characterized in that one or more have at least one kind of structure of the ketone and hydroxyl.
前記生分解性材料は、硫黄元素及びハロゲン元素を含有しない、脂肪族ポリエステル又は脂肪族ポリエーテルである
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 In the non-explosive crushing composition according to claim 1 or 2.
It said biodegradable materials do not contain sulfur element and a halogen element, a non-explosive fracturing composition characterized in that an aliphatic polyester or aliphatic polyether Le.
前記単独重合体又は前記共重合体が有する酸素原子数と炭素原子数との比率は、炭素原子数を基準としたときに、1/3以上であることを特徴とする非火薬破砕組成物。 In the non-explosive crushing composition according to claim 3.
Before SL homopolymers or ratio of the number of oxygen atoms and number of carbon atoms said copolymer having, upon the basis of the number of carbon atoms, non-explosive fracturing composition characterized in that it is 1/3 or more ..
前記生分解性材料は、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール又はポリ[乳酸/グリコール酸]のいずれかである
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 In the non-explosive crushing composition according to claim 4 or 5.
A non-explosive crushing composition, wherein the biodegradable material is any one of polylactic acid, polyglycolic acid, polyvinyl alcohol or poly [lactic acid / glycolic acid ].
前記生分解性材料は、45μm以上5600μm未満の粒子径範囲である
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 In the non-explosive crushing composition according to any one of claims 1 to 6.
The biodegradable material is a non-explosive crushing composition having a particle size range of 45 μm or more and less than 5600 μm.
前記生分解性材料は、45μm以上250μm未満の粒子径範囲である
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 In the non-explosive crushing composition according to any one of claims 1 to 6.
The biodegradable material is a non-explosive crushing composition having a particle size range of 45 μm or more and less than 250 μm.
前記生分解性材料は、250μm以上2000μm未満の粒子径範囲である
ことを特徴とする非火薬破砕組成物。 In the non-explosive crushing composition according to any one of claims 1 to 6.
The biodegradable material is a non-explosive crushing composition having a particle size range of 250 μm or more and less than 2000 μm.
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