JPS5852956B2 - 含水爆発組成物とその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は注入性を改良した含水爆発爆破組成物に係る。

さらに詳細には本発明は連続液相を有する含水爆発爆破
組成物に係り、該相は予定の使用温度以下の結晶析出点
を有し、架橋してない粘稠剤と少量の自己架橋性粘稠剤
との組合せから成る粘稠剤系を含んだ無機酸化剤の塩ま
たは塩類の水溶液を含有している。

この粘稠剤系は直径３インチ（７，６２ＣｒｒＬ）また
はそれ以下程の小さな容器に組成物を注入可能ならしめ
、一方同時に組成物を安定にかつ耐水性としている。

さらに、この粘稠剤系は粘着性を減少し、組成物”糸引
き性″を附与するので、該組成物は不当にパックに粘着
したり、注入の際保全性を失うようなことはない。

と５に使用した”直径３インチまたはそれ以下程度の小
さな′との句は組成物が少なくとも直径３インチ位小さ
い容器に注入しうろことを意味する。

しかし本発明によれば、１インチまたは実際的な下限と
して４インチ位までの小さな直径に注入できる効果的な
爆破組成物をつくることが可能である。

水を含んだ水性またはスラリー状の爆発爆破組成物とし
て周知の型の爆破剤が近年目立って使用されるようにな
った。

この型の爆破剤は一般に粘稠な連続流体相を含み、該相
を通じて固体成分及び気泡が分散されている。

例えばかような爆薬は連続相を形成する無機酸化剤塩類
の水溶液、不溶解な酸化剤塩類のような溶液全体を通じ
て分散された固体成分、またはアルミニウム、炭化物系
材料、いおうなどのような粉状燃料；アルコール類、グ
リコール類、アミド類及び酸化剤塩類に対する一般に良
好な溶媒性を有する類似の窒素含有液体及びベンゼン、
トルエン、燃料油など夫々水に混和しうるか あるいは
混和し得ぬ性質のいずれかの有機液体燃料；粘稠剤及び
架橋剤及び所望ならば無数の小さな、微小分散気泡また
は微細気球を含むことが可能である。

含水性爆破剤または組成物はグアーガム、澱粉、小麦粉
などのような水利可能な粘稠剤を含有させることにより
通常濃化され、このように粘稠とされる。

粘稠剤は均質性と保全性を維持するのが重要で、このよ
うにして組成物の安定性を保持する。

組成物の安定性は架橋剤を含ませることによって得られ
、さらに増強されることが多く、該結合剤は粘稠剤の分
子を結合して組成物に所望の堅さ、または剛性を付与す
る鎖状分子網目を形成する。

水を含む穿孔または粘稠剤の品質低下を起しうる高温穿
孔などの悪環境で使用するためには一般に比較的多量の
粘稠剤を使用する。

かような場合には粘稠剤は通常安定性を増すため架橋さ
れる。

含水性爆破組成物の主な利益の１つはそれらが適度に濃
厚にされ（そしてできれば架橋され）でいたなら、組成
物の分解及び可溶性酸化剤塩類の浸出が防止されるよう
にそれら組成物を水の存在下で使用できることである。

これらの組成物は配合して保護パックなしに直接水を含
む穿孔にポンプで送ることができる。

最近、含水性爆破剤が棒状の形態にパックされ、棒状ダ
イナマイトの代用品として使用されるようになった。

例えば、米国特許第３８７８２５４号はパックに適する
組成物を記載し、米国特許第３７８３７３５号はかよう
な組成物を棒の形態に調製し、パックする装置を開示し
ている。

これらのパックスラリー爆発物は直接ポンプで送り充填
するには直径が小さすぎる穿孔に使用するのが普通であ
る。

しかしパックされる時でさえ、これらの爆薬はパックが
水を含んだ穿孔の中で破られた場合でも良好な耐水性を
有するように通常十分に濃厚にされている。

かような粘稠剤はまた爆薬の全体の安定性のためにも重
要である。

普通これらのパックされた爆発物は高度に濃厚にされ、
架橋され、かくして強固なゲルの形態にある。

パックまたは容器から穿孔または所望直径と形状の容器
に注入可能なパックされたスラリー爆発物を所有したい
との希望が多く、それが本発明の目的となった。

このパックされた爆破剤は貯蔵が便利で、所望の大きさ
のパックで輸送されて後、使用のため容器または穿孔に
注入される。

この使用に適するパックされたスラリー（泥状体）は絃
后”注入可能なスラリー″または°゛注入可能な爆破剤
″として引用する。

注入可能なスラリーは注入するに十分な流動性がなけれ
ばならないが、同時に耐水性でかつ安定であるように十
分濃厚にされ、架橋されていなければならない。

このようにして組成物の粘度は注入性と、耐水性の２つ
を安定性の要求と調和させるために妥協を必要とする。

これに加えて含水性爆破剤は一般に粘着し易く、特に流
動し易いものはそうなりがちで、かくして注入された時
パックの内側に固着し易く、そしてかような多くの爆薬
は離れて分散し、注入の際一部はパックに粘着して、そ
れらの保全性を失い易いので；注入可能なスラリーは不
当な粘着性を持たないこと及びパックから注入された時
、その保全性を維持するために十分な゛糸引き性″を有
することが重要である。

゛′糸引き性″はスラリーが引き離されることを防ぎ、
またスラリーを注入時にパックから”引張り出す助けと
なる。

かくして一般に含水性爆破剤に関して、注入可能な含水
性爆破剤の重要な性質は注入性に関する粘稠性と、架橋
性、耐水性、粘着性及び糸引き性である。

架橋していない粘稠剤と、少量の自己架橋性粘稠剤の組
合せは耐水性と、安定性があり、かつ附随的に直径３イ
ンチまたはそれ以下の容器に注入可能な°゛注入可能ス
ラリー“を提供しうろことが発見されたのである。

本発明は耐水性の濃厚にされた水性の無機酸化剤の塩を
含有する燃料を保有した爆発性組成物または爆破剤を備
え、予定の使用温度以下の結晶析出点を持つ連続液相を
有し、かつ架橋していない粘稠剤と、少量の自己架橋性
粘稠剤との組合せから戒る濃厚系を含有し、前記組合せ
はこの組成物を直径３インチまたはそれ以下程の小さな
容器に注入可能にし、一方同時に組成物を安定にしかつ
耐水性にさせる。

本発明の組成物は水性流体相に溶解された無機酸化剤塩
類を含む。

酸化剤塩類はアンモニウム、アルカリ及びアルカリ土類
金属硝酸塩及び過塩素酸塩、たとえばナトリウム、カル
シウム及びアンモニウム硝酸塩及び過塩素酸塩から成る
群から選れる。

酸化剤は実質上全部組成物の予定使用温度において溶液
中に留まっていることが必要であり、それ故通常塩類は
共融結合が望ましい。

このようにして一般に２つまたはそれ以上の塩類、たと
えば硝酸アンモニウム（ＡＮ）及び硝酸ナトリウム（Ｓ
Ｎ）またはＡＮ１硝酸カルシウム（ＣＮ）及びＳＮの組
合せが溶液中に存在する。

組成物中に使用することができ、予定の使用温度（一般
に少なくとも５℃に下げる）で溶液中に残留する塩の全
量は水の全量及びもしあるなら使用した混和可能な有機
液体の量と型、並に酸化剤塩類自身の特別な割合と組合
せによって実質上変化しうるが；一般に全組成物を基準
として約４０〜約７０重量係の全酸化剤塩類力体発明組
成物に使用される。

下に与えた例は数種の代表的な塩類の量と組合せをボす
。

水は酸化剤塩類に対し少なくとも溶媒の一部として作用
し、塩類を完全に溶液中に保持する助けをし、それを注
入しうるに充分な流動性を組成物に与えるので、組成物
中の必須成分といえる。

予定された使用温度において水溶液中に塩類を完全に溶
解させるに必要な水の量はその温度及び上に掲載した種
々の因子により、この技術の熟練者ならば容易に決定で
きる。

水は本発明の組成物中に通常約１０〜約４０重量係、好
ましくは２０重重量風上存在する。

水に混和可能な有機液体燃料を燃料として、かつ酸化剤
塩類に対する追加の溶媒としての二点で使用することは
必須ではないが常に望ましいことである。

有機液体は水に対する稀釈剤として作用するため、その
燃料としての作用の外に、それを含ませることは大量で
あればエネルギーの生成に有害となる水の一部をそれで
置換しうるので一般に組成物の場合エネルギーを増加す
ることができる。

代表的な水と混和しうる有機液体燃料はこの技術でよく
知られ、アルコール類、グリコール類、アミド類及び類
似の窒素含有液体類を含む。

数種の代表的液体を下記実施例中に示した。

かような液体類は一般に０〜２０重量係の間で量を変え
て使用する。

必要不可欠ではないが、この技術に普通な固体の粉状燃
料成分が通常本発明の組成物に混合される。

これらの成分は実質上酸素と釣合った組成物を与えるの
に必要な量あるいは過剰な量で添加するのが普通である
。

例えば微粉砕したアルミニウム粒子は４０重量φまでの
量で存在していてもよいが、普通はそれより低い量で存
在する。

またそれらは組成物に必要な流動性または注入性を不当
に妨げないように微粉砕形態にすべきである。

濃厚系は本発明の重要な概念であり、架橋していない粘
稠剤及び少量の自己架橋性粘稠剤の組合せから成る。

この組合せは組成物を直径３インチまたはそれ以下の容
器に注入可能とするが、同時にそれを安定で耐水性にす
る。

架橋していない粘稠剤（１全体の安定性と耐水性に太い
に寄与するに足りる粘稠性を提供するが、それは架橋し
ていないので組成は注入可能の状態のままに保持される
。

適当な粘稠剤または架橋していない粘稠剤の組合せはま
た組成物に高温（６０℃）安定性を附与できる。

代表的な架橋していない粘稠剤はこの技術ではよく知ら
れており、小麦粉、殿粉、グアーガムのような多糖類重
合体及びポリアクリルアミドまたはビオポリマーのよう
な合成重合体を含む。

これらの粘稠剤はまた適所に微細に分散された敏感な気
泡を保持し、分散された粉状成分の実質的分離を防止す
る必須作用も果している。

これらの作用を遂行するため架橋していない架橋剤が多
量に存在することは必要不可欠であり、組成物を注入可
能にしておくためには架橋されてないことが必須である
。

必要な架橋されてない粘稠剤の量は所望の物理性と、そ
の成分により決定される組成物の性質と、及び使用され
る粘稠剤の型とによるが、一般には約０．２重量φから
約６重量咎、好ましくは約１重量φから約３重量φまで
が使用される。

自己架橋性粘稠剤（一般にガム）はそれが主として組成
物に゛糸引き性″を附与する原因となるから本発明の必
須成分であり、また組成物をパックからもつと容易に注
入可能にさせる粘着性を減少する。

最少程度の現定された架橋は適当な糸弓き性及び一般に
良好な安定性に必要であり、自己架橋性ガムはかような
架橋を容易に調節しうる量を使用する。

゛自己−架橋″ガムは、ガムが溶液中で水和される時に
作用するそれ自身の架橋剤を含んでいる。

これらのガムはこの技術では知られており、代表として
はグアーガム及び架橋剤の粉状混合物を含む。

アンチモン硼酸塩及びクロム酸塩架橋剤が代表として使
用される。

好ましい自己架橋性ガムはシュフィン−ホール（Ｓｔｅ
ｉｎ −Ｈａｌ Ｉ）”ＥＸ−２３”である。

”ＥＸ−２３”はアンチモン架橋剤を含有するグアーガ
ムである。

”ＥＸ”の組板外のガムも使用できる。

ゼネラル ミルス（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｉｌｌｓ）も多
くの自己架橋性ガムを製造する。

自己架橋性粘稠剤は一般に約０．１〜約０．５重量宏好
ましくは約０．１〜０．３重量係の量で存在する。

自己架橋性粘稠剤を含ませることは制限されているが、
必要な架橋の限界量を与えるので、必要な粘稠剤の全量
を減少させる。

組成物が注入されるために架橋度を極めて低く保持せね
ばならない場合に従来の手段によって含水性爆破剤に於
る架橋度を信頼しうるように調節することは極めて困難
である。

このように架橋剤を別な成分として濃厚にした溶液に加
え、組成物を引続き注入可能とするために架橋度を極め
て小量に制限する試みは実際的に不可能でないとしても
困難である。

しかし、もし粘稠剤の多くが、架橋されておらず、必要
とされる少量の架橋が全粘稠剤の小部分だけ選択的に架
橋により提供されうるならば、信頼できる調節が可能で
ある。

この調節は自己に含まれた架橋剤によって選択的に架橋
される自己架橋性ガムの使用によって達成される。

このようにして架橋剤は別々に組成物に加える必要はな
く、組成物の架橋度を信頼可能に調節する正確な手段は
添加された自己架橋性粘稠剤の量を所望の如く変化させ
て達成される。

次に記載する実施例を引用することにより本発明はさら
によく理解される。

実施例 １ 本発明の組成物は次の方法で調製され、また一般に調製
できる。

約Ｏ℃の結晶析出点を有する溶液をつくるため酸化剤塩
類を水に溶解した。

この溶液を約２５℃または３０℃に加熱した後、水に混
和しうる液体燃料及びグアーガムを添加した。

生成する溶液混合物を濃化し、次に自己架橋性ガムと殿
粉糊を含む残りの成分と均等に混合した。

従来の装置により混合とポンプ輸送を行う。

この爆破剤は次の組成を有していた。

（ｉｏｏ分率は重量による）ＡＮ
３１．０係ＳＮ
１９．０ｃ１０Ｈ２０２８，０％ エチレングリコール １０．０饅グアー
ガム ０．３３ダペイント等
級のアルミニウム １．５％粉砕アルミニウム
４．０％硫黄 ４．０％ 予備ゲル化したクピオカ殿粉 １．０％ブラジル
産タピオカ殿粉 １．０ ％自己架橋性ガム
（ＥＸ−２３） ０．１５％この組成物の溶
液は結晶析出点−２℃を有していた。

３０℃において、この溶液は８００〜１２００センチポ
イズの粘度を有していた。

それは３０℃において４．０±０．２のｐＨと、１．３
３ 、！ｉ！／ ｃｔ？ｔの密度を有する。

５℃において、組成物は１．２１１１／ｃｙｙｔの密度
で２〜２万インチの限界直径（場合波の伝播を成功させ
るための最小充填直径）を有していた。

この例の組成物は耐水性で直径５インチのポリエチレン
パックから直径３インチの穿孔または他の容器に注入で
きる。

架橋されてないグアーガム、架橋されてない殿粉及び自
己架橋ガムを含む本例の粘稠剤系は特に有効である。

この組合せは附随的に高温（６０℃まで）安定性と低温
（５℃まで）の注入性を与える。

殿粉は高温で安定な粘稠剤を提供する。架橋されていな
いガムは注入性に悪影響なく液体の良好な全体的粘稠剤
を提供する。

そして自己架橋性ガム（Ｊ粘性を減少して、注入時の保
全性を増し全体の耐水性を加える゛糸引き性″を附与す
る。

実施例 ２ 別の組成物を上に述べた方法で調整したが、これらは下
表１に示した配合、性質、場合結果を示した。

これら組成物（Ｊすべで耐水性で、ポリエチレン袋から
３インチまたはそれ以下位の容器に注ぐことができる。

組成物は不当に粘着せず、良好な糸引き性を有し、かく
して注入時に保全性を維持する。

本発明の組成物は従来装置により本質的に所望の大きさ
と形状の容器またはパッケージにパックすることができ
る。

これらは約５〜約フインチの平均断面直径を有する細長
いまたは円筒形のポリエチレン袋にパックするのが好ま
しい。

パックされた組成物は一般に合理的貯蔵条件の下で約■
年まで、またはそれ以上の安全な、信頼しうる貯蔵寿命
を有する。

パックされた爆薬を使用する時はパックを開きまたは通
常一端で切断し、組成物をパック外に゛注ぎ″所望の容
器に入れる。

たとえ組成物はパックから注出できても、それ（」十分
に濃厚であり、耐水性でかつ安定であるため少なくとも
最少の架橋度（一般に約１５，０００〜約７５．０００
センチポイズを有する）を有し、このようにして水を含
む容器または穿孔に注ぐことができ、長（、＞Ｂ数本を
含んだ穿孔に置いた後でも場合ができる。

上側に示した型の組成物？ｊ１５，０００センチポイズ
で直径２インチの容器に注ぐことができる。

７５，０００センチポイズにおいて、この組成物はなお
直径２ｙ２〜３“の容器に注入できる。

本発明は若干の例示と選れた態様を引用して記載したが
、この技術の専門家に（Ｊ種々な変形が明らかであり、
かような変形は特許請求の範囲に説明したように本発明
の範囲内にあると考えられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機酸化剤塩類と、水と、有機燃料と、小麦粉、澱
   粉、グアーガムのうちから選ばれる多糖類重合体及びポ
   リアクリルアミド、ビオポリマーのうちから選ばれる合
   成重合体から選択される非架橋性粘稠剤と、自己架橋性
   粘稠剤とから成る水中油型爆発組成物において非架橋性
   粘稠剤の含有率が全組成物の０．２〜６重量φであり、
   自己架橋性粘稠剤がアンチモン、硼酸塩類及びクロム酸
   塩類のうちから選ばれる架橋剤と、グアーガムとの混合
   物から成り、その含有率が全組成物の０．１〜０．５重
   量饅なることを特徴とする小容器への注入性を保持する
   組成物。 ２ 全組成物に対し４０〜７０重量係の無機酸化剤塩類
   を、１０〜４０重量多の温湯に溶解し、これに有機燃料
   及び小麦粉、澱粉、グアーガムのうちから選ばれる多糖
   類重合体及びポリアクリルアミド、ビオポリマーのうち
   から選ばれる合成重合体から選択される非架橋性粘稠剤
   ０．２〜６重量饅と、アンチモン、硼酸塩類及びクロム
   酸塩類のうちから選ばれる架橋剤とグアーガムとの混合
   物から成る自己架橋性粘稠剤０．１〜０．５重量φを添
   加、混合して成る、結晶析出点を使用温度以下になるよ
   う水の量を調節したことを特徴とする小容器への注入性
   を保持する水中油型爆発組成物の製造方法。