JPS6137239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結晶質爆発性有機化合物とニトロセ
ルロースとを主成分とする造粒された小粒状火薬
組成物の改良された製造法に関するものであり、
特に用途上好ましい球状小粒子の小粒状火薬組成
物を多量に含量したものが得られる小粒状火薬組
成物（以下、単にHMSと略記する）の製造法に
関するものである。 従来、ニトロセルロースを主成分とする小粒子
状の火薬組成物（以下、単にMSと略記する）
は、推進薬および発射薬の用途に供されている。
しかし、いずれの用途においても、前記のMSは
シングルベースの火薬であるため、その火薬エネ
ルギーは限られている。すなわち、例えば注型式
推進薬の原料として又は発射薬としてMSを用い
る場合、そのMSの火薬力は9000〜10000―Kg／
cm²／Kgであり、それ以上の性能を持たせることは
理論的に不可能であつた。従つて、従来このよう
な火薬エネルギーの限界を越すためには、MSの
ほかに更にニトログリセリンのような液状の硝酸
エステル類を配合するとか、又、注型式推進薬の
場合は、MSと液状硝酸エステルのほかに更にシ
クロテトラメチレンテトラニトラミン、シクロト
リメチレントリニトラミン等の結晶質爆発性有機
化合物を直接に配合して用いることが行なわれて
いる。 しかし、前記の結晶質爆発性有機化合物を直接
に単体のまま注型式推進薬成分として配合するこ
とは、その結晶質爆発性有機化合物の感度が高い
ため、その取扱いおよびそれを配合した注型用ス
ラリーの製造上における安全性に問題があつた。
更に前記の注型用スラリーの分散流動性にも好ま
しくない影響を与えるという問題があつた。この
ような問題を解決するものとして、結晶質爆発性
有機化合物を溶解しない溶剤を用いたニトロセル
ロースラツカーに結晶質爆発性有機化合物を分散
させ、その分散液を保護コロイド剤を含む水中に
懸濁させて造粒し、溶剤を留去させ脱水、乾燥し
て、ニトロセルロースと結晶質爆発性有機化合物
とを主成分とする小粒子状物を得る方法が米国特
許第3702272号明細書に開示されている。この方
法で得られた小粒子状物は、結晶質爆発性有機化
合物自体よりも低感度で取扱い性も良くなるとい
う性質のものである。しかしながら、このような
従来の造粒方法においては、ニトロセルロースラ
ツカーに結晶質爆発性有機化合物を分散させるこ
とが難しく、その分散系が不均一となるために、
それを造粒して得られる小粒子状物は、不安定な
粒子となり易く、より好ましい球状小粒子の
HMSの含有量が少ないという問題があつた。 ここで、前記のより好ましい球状小粒子の
HMSとは、HMSが例えば注型式推進薬の原料と
して又は発射薬として使用される場合、共にその
使用上の問題からHMSの形状特性が、より球形
に近い形状のものが好ましいものとして要求され
ることを意味している。すなわち、注型式推進薬
の原料としてHMSが用いられる場合は、液状の
ニトロプラスチサイザー（ニトロセルロースを膠
化させる液状の硝酸エステル類）とHMSとを混
合して得られる注型用スラリーを注型用鋳型に流
し込む注型作業が容易にできるように注型用スラ
リーが十分な流動性を有していることが必要であ
り、そのためにHMSは、不定形な流動性の悪い
小粒子は好ましくなく、球状小粒子のHMSの含
有量が多いものほど好ましいものとして要求され
る。さらにこの場合、前記の注型用スラリー中に
おけるHMSの均一分散性およびHMSの個々の粒
子に対するニトロプラスチサイザーの均一浸透性
の面からも、HMSが球状小粒子であることが好
ましい。又、HMSが発射薬としての用途に供さ
れる場合においても、そのHMSを薬夾に装填す
るとき、HMSが球状小粒子であるほど、その流
動性がよく、従つて装填薬量のばらつきが小さい
という効果が得られるので、HMSの形状が球状
であることが重要な特性として要求される。 一般に前記のような理由から、要求されるより
好ましい球状小粒子のHMSの含有量は、使用さ
れる全HMSの量に対する含有率として70重量％
以上、好ましくは80重量％以上が望まれている。
従つて、前記のような従来のHMSの製造法のよ
うにHMSの粒子形状が不定形なものになり易
く、球状小粒子のHMSの含有量が少ないという
ことは、HMSの用途上から致命的な欠点として
問題になつていたものである。 本発明の目的は、前記のような問題点を解消し
たものであつて、使用する結晶質爆発性有機化合
物の種類や保護コロイド剤の種類などに関係なく
安定して好ましい球状小粒子のものを多量に含有
して得られるHMSの製造法を提供することであ
る。 すなわち、本発明のHMSの製造法は、結晶質
爆発性有機化合物を分散させたニトロセルロース
ラツカー（ニトロセルロースを溶剤に溶解したも
の）に、更に本発明の特徴である高分子凝集剤を
添加してなるラツカー混液を、保護コロイド剤お
よび必要に応じて加えられる造粒助剤を水に溶解
してなる水溶液中に投入し撹拌混合して懸濁分散
させ、前記のラツカー混液を前記の水溶液中で小
粒子状に造粒した後、その造粒された小粒子状物
を含む水溶液の液温を上昇させて、真空下で前記
の溶剤を蒸留除去し、得られた小粒子状物を温水
洗浄して保護コロイド剤、造粒助剤、高分子凝集
剤等の水可溶性物を除去し、更に脱水、乾燥して
目的とする球状小粒子を多量に含有するニトロセ
ルロースと結晶質爆発性有機化合物とを主成分と
するHMSを得ることを特徴とするものである。 従つて、本発明のHMSの製造法は、従来の
HMSの製造法において、結晶質爆発性有機化合
物を分散させたニトロセルロースラツカーに更に
高分子凝集剤を添加したラツカー混液を、保護コ
ロイド剤および必要に応じて造粒助剤を含む水溶
液中に懸濁分散させて造粒することを特徴とする
ものであつて、その結果、従来の製造法に比べ
て、好ましい球状小粒子のHMSを多量に含有し
た（従つて不定形の小粒子の含有量が少ない）
HMSを容易に製造することが可能となつたもの
である。 本発明の製造法で用いられる前記の結晶質爆発
性有機化合物とは、常温で結晶状態であり、かつ
爆発性を有する非水溶性の有機化合物のことであ
り、例えばシクロテトラメチレンテトラニトラミ
ン（以下HMXという）、シクロトリメチレントリ
ニトラミン（以下RDXという）、２，４，６―ト
リニトロフエニルメチルニトラミン（以下テトリ
ールという）等のニトラミン系化合物、ジアミノ
トリニトロベンゼン（以下DATNBという）、ト
リアミノジニトロベンゼン等のアミノニトロベン
ゼン系化合物、ビストリニトロエチルカーボネー
ト、トリストリニトロエチルオルトカーボネート
（TNEOC）、トリストリニトロエチルオルトホル
メート、テトラキストリニトロエチルオルトカー
ボネート、ビストリニトロエチルホルマール等の
ポリニトロアリフアテイツク化合物、ペンタエリ
スリトールテトラナイトレート（PETN）等の硝
酸エステル系化合物などがある。本発明ではこれ
ら化合物の１種又は２種以上の混合物を用いるこ
とができる。又、これら結晶質爆発性有機化合物
のHMSにおける含有率は５〜90％（重量基準、
以下同様）が適当であり、好ましくは30〜80％で
ある。その含有率が５％未満ではHMSを用いて
の推進薬もしくは発射薬の性能向上に有効でな
く、又、90％を越えるとHMSの否重が軽くなる
傾向があり好ましくない。 又、本発明の特徴として用いられる前記の高分
子凝集剤とは、一般に廃水処理等で廃水中の浮遊
物を凝集させる目的で使用されているものであ
り、本発明ではこのような高分子凝集剤が前記の
ラツカー混液を保護コロイド剤等の水溶液中で好
ましい球状小粒子に造粒しうる作用をすることを
見出して用いたところに特徴がある。このような
作用を行なう高分子凝集剤としては、例えば、ポ
リエチレンイミン、ポリアクリルニトリル、ポリ
アクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポ
リスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルア
ルコール等およびそれらの誘導体もしくは変性体
等がある。これらの高分子凝集剤の添加率は前記
のラツカー混液のニトロセルロース、結晶質爆発
性有機化合物およびその他安定剤等の合計量に対
して0.02〜２％の範囲であり、0.02％未満では目
的とする効果が顕著でなく、又、２％を越えては
そのHMSを用いた推進薬もしくは発射薬の性能
に悪影響を与えるので好ましくない。 前記のニトロセルロースラツカーはニトロセル
ロースを溶剤に溶解したものであるが、ここで用
いられる溶剤は、ニトロセルロースを溶解し、か
つ結晶質爆発性有機化合物を溶解しないものであ
つて、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト
ン、メチルエチルケトン等が用いられる。ニトロ
セルロースに対する溶剤の重量比は通常１：６〜
１：10である。 ニトロセルロースラツカーに結晶質爆発性有機
化合物を分散させる場合、結晶質爆発性有機化合
物をそのままニトロセルロースラツカーに添加し
てもよいが、好ましくは、安全性、取扱いの容易
性、分散性の見地から、ニトロセルロースラツカ
ーの溶剤と同じ溶剤に結晶質爆発性有機化合物を
混合したスラリー状のものを添加するのが良い。
又、前記の溶剤（結晶質爆発性有機化合物を溶解
しない）の代りに結晶質爆発性有機化合物を溶解
し、かつ水と相溶性のある溶剤、例えばジメチル
ホルムアミド（DMF）等に結晶質爆発性有機化
合物を溶解した溶液状のものをニトロセルロース
ラツカーに分散させてもよい。この場合は結晶質
爆発性有機化合物が溶液として取扱われるので、
より安全であり、かつ結晶質爆発性有機化合物の
粒度の粗いもの（安価）でも使用できるという利
点がある。 又、前記のニトロセルロースラツカーに結晶質
爆発性有機化合物と高分子凝集剤とを添加してな
るラツカー混液に、必要に応じて安定剤（例えば
エチルセントラリツト、ジフエニルアミン、２―
ニトロジフエニルアミン等）を0.3〜５％、更に
必要に応じて（HMSを発射薬として用いる場
合）消炎剤（例えば硝酸カリウム、硝酸バリウム
等）を0.3〜５％添加してもよい。 次に保護コロイド剤としては、一般に用いられ
る膠、デンプン、アラビヤゴム、カルボキシメチ
ルセルロース等が水溶液として用いられ、又、必
要に応じて、界面活性剤、水溶性無機金属塩など
の造粒助剤が保護コロイド剤と共に水溶液として
用いられる。 本発明の製造法によつて得られるHMSは、後
記する実施例において得られたHMSの顕微鏡写
真に見られるように、ほぼ球状の小粒子を多量に
含有しているものであり、その含有率は少なくと
も80％以上である。又、HMSの粒子径は通常10
〜1000μの範囲にあり、平均粒径は通常50〜800
μの範囲で、各造粒原料の混合比や造粒助剤の選
択によつて適宜に変えることができる。 又、本発明の製造法によつて得られたHMS
は、前記のように、球状小粒子のHMSを多量に
含有しているので、流動性が良く、火薬力が
10000〜14000―Kg／cm²／Kg（計算値）という高
エネルギーであり、かつ原料の結晶質爆発性有機
化合物の衝撃感度より大巾に鈍感化された衝撃感
度を有するものであり、注型式推進薬の原料とし
て製造上の問題がなく安全に使用でき、又、発射
薬として薬夾への装填性が良好な高性能のものと
して使用することができるものである。 次に本発明の製造法を実施例および比較例によ
つて具体的に説明する。なお各例中における部数
および％はいずれも重量基準である。 実施例 １ 撹拌機、加温装置および真空蒸留装置を具えた
造粒槽に水200部を仕込み、その水の中に膠５部
を仕込み常温で溶解した後に、さらにその中にク
ロムミヨウバン0.03部と界面活性剤（トラツクス
Ｈ―45、日本油脂社製品）２部とを仕込んで同じ
く溶解して水溶液とした。一方、他の撹拌機を具
えた混合槽に酢酸エチル135部を仕込み、その中
にニトロセルロース15部を仕込んで溶解しニトロ
セルロースラツカーとし、次いでその中へ安定剤
（エチルセントラリツト）0.3部を溶解し、さらに
その中へHMX16部と酢酸エチル16部とからなる
HMXスラリーと高分子凝集剤であるポリエチレ
ンイミン30％水溶液１部とを仕込んで常温で撹拌
混合しラツカー混液とした。次にそのラツカー混
液を前記の造粒槽中の水溶液に投入して、常温で
30分間激しく撹拌したところ、ラツカー混液は水
溶液中で懸濁分散して小粒子状に造粒された。し
かる後、その造粒物を含む混合液の温度を60℃に
昇温して真空蒸留を行ない最終的には90℃まで昇
温させて溶剤の酢酸エチルを除去した。続いて水
溶液中に固化析出して残つた小粒子状の造粒物を
洗浄槽に移して、50℃の温水で洗浄した後、脱水
して50℃の温風で乾燥した。その結果、HMXを
50％含有する平均粒径500μの小粒状火薬組成物
（HMS）を得た。この得られたHMSを顕微鏡で観
察したところ、不定形の小粒子はほとんどみられ
ず、球状小粒子のHMSの含有率が100％であつ
た。得られたHMSの組成、その落槌感度および
原料HMXの落槌感度を第１表に示した。 実施例 ２〜９ 実施例１において、結晶質爆発性有機化合物お
よび高分子凝集剤の種類と添加量とを第１表に示
すように変えたほかは、実施例１に準じて、それ
ぞれのHMSを製造した。その結果、得られた
HMSの平均粒径および球状小粒子のHMSの含有
率は第１表に示すとおりであつた。又、実施例２
で得られたHMSの顕微鏡写真を撮つたところ、
第１図に示すとおりであつた。この写真からわか
るように、得られたHMSの小粒子形状は、きれ
いな球状を形成しており、不定形の小粒子は全く
見られなかつた。得られたHMSの組成、その落
槌感度試験結果および原料の結晶質爆発性有機化
合物の落槌感度試験結果を第１表に示した。 比較例 １ 第１表に示すように結晶質爆発性有機化合物と
してRDXを用い、高分子凝集剤を用いないほか
は実施例１に準じてHMSを製造した。その結果
得られたHMSの平均粒径および球状小粒子の
HMSの含有率は第１表に示すとおりで、その含
有率は実施例１〜９の場合よりも低いものであつ
た。又、比較例１で得られたHMSの顕微鏡写真
を撮つたところ、第２図に示すとおりであつた。
すなわち、この写真からわかるように、高分子凝
集剤を用いない従来の製造法で得られたHMS
は、その小粒子の形状が不定形のものが多数含有
されており、第１図の写真と比較して高分子凝集
剤を用いた本発明の製造法との間に明らかに差が
あることが示された。 実施例 10 実施例１において、HMXの代りにRDXを目的
のHMS中に50％含有するように用い、かつ、分
散液として酢酸エチルを用いずにRDXをジメチ
ルホルムアミド（DMF）に溶解して30％溶液に
して用い、高分子凝集剤としてポリエチレンイミ
ン30％水溶液を用い、その他については実施例１
に準じてRDX入りのHMSを製造した。その結果
得られたHMSの平均粒径は200μであり、又、顕
微鏡で観察したところ得られたHMSは多量の球
状小粒子を含有しており、その含有率は88％であ
つた。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造法による実施例２で得ら
れたHMSの顕微鏡写真（倍率20倍）である。第
２図は従来の製造法による比較例１で得られた
HMSの顕微鏡写真（倍率20倍）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結晶質爆発性有機化合物を分散させたニトロ
   セルロースラツカーを、保護コロイド剤および必
   要に応じて加えられる造粒助剤を含有する水溶液
   中に懸濁させ造粒し溶剤を除去することによつて
   結晶質爆発性有機化合物とニトロセルロースとを
   主成分とする小粒状火薬組成物を製造する方法に
   おいて、前記の結晶質爆発性有機化合物を分散さ
   せたニトロセルロースラツカーに更に高分子凝集
   剤を添加した後造粒を行なうことを特徴とする小
   粒状火薬組成物の製造法。