(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化第二銅を用いた酸化剤と、アルミニウムを用いた還元剤とから構成され、燃焼時にテルミット反応を生じるテルミット剤と、
メタクリル樹脂又はポリプロピレン樹脂のいずれか一方が用いられ、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ガス発生剤と、
を有し、
前記ガス発生剤の粒子径範囲は、２５０μｍ以上２０００μｍ未満の範囲であり、
前記ガス発生剤は、前記テルミット剤１００重量部に対して５〜６０重量部の割合で混合されることを特徴とする非火薬破砕組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の非火薬破砕組成物において、
前記ガス発生剤として前記ポリプロピレン樹脂を用いた場合、前記ガス発生剤は、前記テルミット剤１００重量部に対して４０重量部の割合で混合されることを特徴とする非火薬破砕組成物。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の非火薬破砕組成物において、
前記テルミット剤における前記酸化剤と前記還元剤との配合組成（重量比：ｗｔ％）は、酸化第二銅：アルミニウム＝８８：１２〜６４：３６の範囲であり、
前記酸化剤として用いられる前記酸化第二銅の粒子径範囲は、５〜１０μｍであり、
前記還元剤として用いられる前記アルミニウムの粒子径範囲は、１０〜１００μｍであることを特徴とする非火薬破砕組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８０５５６５号公報
【特許文献２】特許第３６８８８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
周知のように、テルミット剤における燃焼は、テルミット反応による急激な樹脂分解反応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、毒性及び可燃性の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。
【０００６】
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、大気汚染や酸性雨等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。
【０００７】
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す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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、酸化第二銅を用いた酸化剤と、アルミニウムを用いた還元剤とから構成され、燃焼時にテルミット反応を生じるテルミット剤と、メタクリル樹脂又はポリプロピレン樹脂のいずれか一方が用いられ、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ガス発生剤と、を有し、前記ガス発生剤の粒子径範囲は、２５０μｍ以上２０００μｍ未満の範囲であり、前記ガス発生剤は、前記テルミット剤１００重量部に対して５〜６０重量部の割合で混合されることを特徴とする。
【０００９】
また、前記ガス発生剤として前記ポリプロピレン樹脂を用いた場合、前記ガス発生剤は、前記テルミット剤１００重量部に対して４０重量部の割合で混合されることが好ましい。
【００１０】
また、前記テルミット剤における前記酸化剤と前記還元剤との配合組成（重量比：ｗｔ％）は、酸化第二銅：アルミニウム＝８８：１２〜６４：３６の範囲であり、前記酸化剤として用いられる前記酸化第二銅の粒子径範囲は、５〜１０μｍであり、前記還元剤として用いられる前記アルミニウムの粒子径範囲は、１０〜１００μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
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することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】粒子径範囲が異なるメタクリル樹脂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の結果を示す図である。
【図２】粒子径範囲が異なるメタクリル樹脂をガス発生剤として用いた非火薬破砕組成物、及び他の高分子樹脂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の結果を示す図である。
【図３】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に発生するガスの評価試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
本発明の非火薬破砕組成物は、酸化剤及び還元剤からなるテルミット剤と、一種類の脂肪族高分子、二種類以上の脂肪族高分子、若しくは、二種類以上の脂肪族高分子からなるポリマーアロイからなる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、上述した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。
【００１６】
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。
【００１７】
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の金属粒子を使用し、アルミニウムは粒子径範囲１０〜１００μｍの金属粒子を使用する。
【００１８】
ガス発生剤は、燃焼するテルミット剤のテルミット反応を受けて熱分解反応及び燃焼反応を生じ、熱分解及び燃焼ガスを発生する。ガス発生剤は、例えば一種類の脂肪族高分子、二種類以上の脂肪族高分子、若しくは、二種類以上の脂肪族高分子からなるポリマーアロイを用いる。脂肪族高分子は、窒素、硫黄及びハロゲン元素を含有せず、且つ２つ以上の炭素原子を含有するモノマー単位から構成される重合体を用いる。重合体としては、例えば単独重合体、交互共重合体、ランダム共重合体、若しくはブロック共重合体のいずれかを用いる。具体的には、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、酢酸ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、メタクリル樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、熱可塑性エラストマー、プチラール樹脂、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、酢酸セルロース、セロファン、アセチルセルロース、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリカーボネートなどが挙げられる。
【００１９】
より好ましくは、モノマー単位に、エステル構造、ケトン構造及びエーテル構造のいずれか１つ以上の単独重合体、又は少なくとも１つのモノマー単位に、エステル構造、ケトン構造、エーテル構造のいずれか１つ以上を有する共重合体である。具体的には、エチレン酢酸ビニルコポリマー、酢酸ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニルエーテル、エチレンビニルアルコール共重合体、ブチラール樹脂、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、酢酸セルロース、セロファン、アセチルセルロース、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリカーボネート等が挙げられる。
【００２０】
脂肪族高分子をガス発生剤として用いる場合、脂肪族高分子の粒子径範囲は２５０μｍ以上２０００μｍ未満であることが好ましい。脂肪族高分子の粒子径範囲が例えば２０００μｍ以上である場合、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、脂肪族高分子が不完全分解しやすい。その結果、熱分解及び燃焼ガス発生量が低下し、同時にガスの発生圧力も低い。一方、脂肪族高分子の粒子径範囲が例えば２５０μｍ未満である場合、ガス発生剤と混合されるテルミット剤を構成する酸化剤と還元剤との接触状態が悪く、テルミット剤の燃焼時におけるテルミット反応が起こりにくくなる。
【００２１】
次に、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は、例えばテルミット剤１００重量部に対して、ガス発生剤は５〜６０重量部である。テルミット剤とガス発生剤との配合組成において、ガス発生剤が例えば６０重量部を超過すると、ガス発生剤が不完全分解及び不完全燃焼となりやすく、ガス発生剤の燃焼により発生するガスの発生圧力が低下する他、該ガスに含まれる燃焼性ガスの濃度が増加する。一方、テルミット剤とガス発生剤との配合組成において、ガス発生剤が例えば５重量部未満となる場合、ガス発生剤は完全分解及び完全燃焼するが、ガス発生剤の燃焼によるガスの発生圧力は低い。したがって、テルミット剤とガス発生剤との配合組成は、例えばテルミット剤１００重量部に対して、ガス発生剤は５〜６０重量部であることが好ましい。
【００２２】
次に、非火薬破砕組成物の調合方法を説明する。以下、ガス発生剤として用いる脂肪族高分子としてメタクリル樹脂を用いた場合を説明する。ガス発生剤として他の脂肪族高分子を用いる場合も、以下の方法で調合される。
１）融点以上まで温度上昇しないように制御しながら、メタクリル樹脂を粉砕機（ワーリング社製  ＭＸ１２００ＸＴＭ）にて粉砕する。なお、粉砕時のメタクリル樹脂の温度制御は、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メタクリル樹脂を分級する。
破砕されたメタクリル樹脂を分級する際に、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）アルミニウムの粉末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）分級されたメタクリル樹脂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。そして、例えばエチレン酢酸ビニルコポリマーをテトラヒドロフラン等の溶剤に溶解した有機質バインダー液を６重量部加え、混練し、乾燥させる。メタクリル樹脂の混合範囲は、例えばテルミット剤１００重量部に対して、５〜６０重量部の範囲である。メタクリル樹脂とテルミット剤とを混合した後で有機質バインダー液を加える必要がない場合には、メタクリル樹脂とテルミット剤とを混合した後、混練し、乾燥させる。
【００２３】
まず、粒子径範囲が異なるメタクリル樹脂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において、実施例１及び実施例２に示す非火薬破砕組成物は、粒子径範囲２５０μｍ以上２０００μｍ未満のメタクリル樹脂をガス発生剤として用いた非火薬破砕組成物である。なお、実施例１の非火薬破砕組成物は有機質バインダーをさらに加えた非火薬破砕組成物、実施例２の非火薬破砕組成物は有機質バインダーを加えていない非火薬破砕組成物である。
【００２４】
一方、比較例１の非火薬破砕組成物は、粒子径範囲２０００μｍ以上５６００μｍ未満のメタクリル樹脂をガス発生剤として用いた非火薬破砕組成物であり、比較例２の非火薬破砕組成物は、粒子径範囲４５μｍ以上２５０μｍ未満のメタクリル樹脂をガス発生剤として用いた非火薬破砕組成物である。なお、比較例１及び比較例２の非火薬破砕組成物は、実施例１の非火薬破砕組成物と同様に、有機質バインダーを加えている。
【００２５】
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落鎚試験感度試験、ＢＡＭ式摩擦感度試験としている。
【００２６】
＜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、実施例２、比較例１及び比較例２の非火薬破砕薬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。
【００２７】
＜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、実施例２、比較例１及び比較例２の配合で製造された破砕薬剤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）歪みゲージを取り付けた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（ＫＹＯＷＡ製  ＰＧＭ−２００ＫＥ）により測定する。
【００２８】
＜ＪＩＳ落鎚試験感度試験＞
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。
【００２９】
＜ＢＡＭ式摩擦感度試験＞
ＢＡＭ式摩擦感度は、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。
【００３０】
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１７１ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は９．２３ＭＰａ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１６９ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は９．０２ＭＰａであった。
【００３１】
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８．４ＭＰａであった。
【００３２】
ここで、非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生圧力が８ＭＰａ以上となることが良好であるとされている。したがって、実施例１及び実施例２の非火薬破砕組成物におけるガス発生圧力は極めて良好の性能を有しており、また、特許文献２に開示される非火薬破砕組成物と同様の性能を有することがわかった。
【００３３】
また、実施例１及び実施例２の非火薬破砕組成物の性能を比較した場合、実施例２の非火薬破砕組成物の性能は、実施例１の非火薬破砕組成物の性能より若干劣るものの、性能試験の結果は特許文献２に開示される非火薬破砕組成物と同等の性能を有している。したがって、実施例１及び実施例２の非火薬破砕組成物の性能を考慮した場合、非火薬破砕組成物の製造時に有機質バインダー液を加えても加えなくてもよいことがわかった。
【００３４】
一方、比較例１の非火薬破砕組成物の燃焼時のガス発生量は１２５ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は７．１ＭＰａであった。比較例２の非火薬破砕組成物の燃焼時のガス発生量は１４８ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は９．１４ＭＰａであった。
【００３５】
なお、上述した実施例１及び実施例２の非火薬破砕組成物、比較例１及び比較例２の非火薬破砕組成物のいずれもが、ＪＩＳ落鎚試験感度の結果は８級、ＢＡＭ式摩擦感度の結果は７級となり、これら試験結果は同一となることがわかった。
【００３６】
したがって、比較例１の非火薬破砕組成物の場合、ガス発生圧力は良好とされる８ＭＰａ未満となり、ガス発生圧力や、ガスの発生量は、特許文献２に開示される非火薬破砕組成物と比較しても低い。また、比較例２の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生圧力は実施例１や実施例２と同等の性能を有しているが、ガス発生量が低い。ガス発生圧力が高くともガス発生量が低い場合には、脆性体を瞬時に破砕することが難しいと考えられる。したがって、比較例１及び比較例２の非火薬破砕組成物の性能は、実施例１及び実施例２の非火薬破砕組成物の性能に劣ることがわかった。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は、２５０μｍ以上２０００μｍ未満であることが好ましいことがわかった。
【００３７】
次に、非火薬破砕組成物に用いるガス発生剤の種類や配合組成を変化させて上記に記載した性能試験を行った。性能試験の結果を図２に示す。ここで、実施例３から実施例７はガス発生剤としてメタクリル樹脂を用い、各実施例において、ガス発生剤５，１０，１５，３５，４０重量部とテルミット剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物、実施例８はガス発生剤としてポリプロピレン樹脂を用い、ガス発生剤４０重量部とテルミット剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物を用いた場合の性能試験の結果を示す。
【００３８】
また、比較例３はガス発生剤としてメタクリル樹脂を用い、ガス発生剤３重量部とテルミット剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物、比較例４はガス発生剤としてメタクリル樹脂を用い、ガス発生剤７０重量部とテルミット剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物の性能試験の結果を示す。また、比較例５はガス発生剤として芳香族ポリカーボネートを用い、ガス発生剤６０重量部とテルミット剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物、比較例６はガス発生剤としてポリアセタールを用い、ガス発生剤６０重量部とテルミット剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物、比較例７はガス発生剤としてポリスチレンを用い、ガス発生剤６０重量部とテルミット剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物の性能試験の結果を示す。
【００３９】
なお、実施例３から実施例８及び比較例３から比較例７の各々において、ガス発生剤として用いるガス発生剤は、粒子径範囲２５０μｍ以上２０００μｍ未満としている。
【００４０】
図２に示すように、実施例３として用いた非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１７０ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は８．４８ＭＰａであった。実施例４の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１７４ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は８．９１ＭＰａであった。実施例５として用いた非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１９４ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は９．５２ＭＰａであった。実施例６の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１８５ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は１０．３７ＭＰａであった。実施例７の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１８２ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は１０．２５ＭＰａであった。したがって、実施例３から実施例７として用いた非火薬破砕組成物におけるガス発生圧力は極めて良好であり、上述したように、特許文献２に開示される、ガス発生剤としてカリウム明礬やアンモニア明礬を用いた非火薬破砕組成物と同様の性能を有することがわかった。
【００４１】
ここで、比較例３として用いた非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は９８ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は６．２５ＭＰａであった。また、比較例４の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１６２ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は８．６９ＭＰａであった。例えば比較例３として用いた非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生圧力は、基準となる８ＭＰａ未満であり、また、ガス発生量が少ない。したがって、比較例３として用いた非火薬破砕組成物は、その性能が芳しくなく、脆性体を瞬時に破砕することが難しいと考えられる。したがって、比較例３は、非火災破砕組成物として不適切であることがわかった。また、比較例４として非火薬破砕組成物は、性能は実施例と同一の性能を有していることがわかった。しかしながら、非火薬破砕組成物に含有されるガス発生剤が多くなると、テルミット剤のテルミット反応によりガス発生剤が不完全分解及び不完全燃焼となる確率が高くなる。不完全分解及び不完全燃焼となるガス発生剤が地中に残留した場合には、ガス発生剤は地中に長時間残留することから、環境負荷に繋がる。したがって、比較例４は、非火薬破砕組成物の燃焼時の性能（ガス発生量、ガス発生圧力）は実施例３から実施例７の非火薬破砕組成物と同様の性能を有しているが、環境負荷の点で、非火災破砕組成物として不適切であると考えた。したがって、ガス発生剤は、テルミット剤１００重量部に対して、５〜６０重量部配合されることが好ましいことがわかった。
【００４２】
また、実施例８の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１８０ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は９．７８ＭＰａであった。したがって、実施例８の非火薬破砕組成物は、実施例３から実施例７の非火薬破砕組成物と、同等の性能を有していることがわかった。
【００４３】
ここで、比較例５の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１５９ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は７．４１ＭＰａであった。比較例６の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１６５ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は９．３１ＭＰａであった。さらに、比較例７の非火薬破砕組成物は、燃焼時のガス発生量は１６０ｃｃ／０．８ｇ、ガス発生圧力は８．５３ＭＰａであった。つまり、実施例３から実施例８の非火薬破砕組成物と、比較例５から比較例７の非火薬破砕組成物と同等の性能を有していることがわかった。
【００４４】
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３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。
【００４５】
ガス組成分析試験は、以下の手順で実施した。
１）実施例９、実施例１０、比較例８から比較例１１の配合にて調製した破砕薬剤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。
ここで、実施例９の非火薬破砕組成物は、メタクリル樹脂をガス発生剤として用い、テルミット剤１００重量部とガス発生剤４０重量部とを配合した非火薬破砕組成物である。実施例１０の非火薬破砕組成物は、ポリプロピレンをガス発生剤として用い、テルミット剤１００重量部とガス発生剤４０重量部とを配合した非火薬破砕組成物である。比較例８の非火薬破砕組成物は、メタクリル樹脂をガス発生剤として用い、テルミット剤１００重量部とガス発生剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物である。比較例９の非火薬破砕組成物は、ポリプロピレンをガス発生剤として用い、テルミット剤１００重量部とガス発生剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物である。
また、比較例１０の非火薬破砕組成物は、ポリカーボネートをガス発生剤として用い、テルミット剤１００重量部とガス発生剤１００重量部とを配合した非火薬破砕組成物である。比較例１０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１００重量部とガス発生剤１００重量部を配合した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長手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。
【００４６】
図３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。
【００４７】
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２８４０ｐｐｍ、可燃性ガスの濃度は８２％ＬＥＬであった。また、実施例１０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２３６０ｐｐｍ、可燃性ガスの濃度は９６％ＬＥＬであった。
【００４８】
一方、比較例８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５３７０ｐｐｍ、可燃性ガスの濃度は９９％ＬＥＬ以上であった。また、比較例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４３３０ｐｐｍ、可燃性ガスの濃度は９９％ＬＥＬ以上であった。
【００４９】
つまり、実施例９の非火薬破砕組成物及び比較例８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メタクリル樹脂の量が増えるにつれ、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。
【００５０】
同様にして、実施例１０の非火薬破砕組成物及び比較例９の非火薬破砕組成物のガス組成分析結果を比較した場合も、実施例９の非火薬破砕組成物及び比較例８の非火薬破砕組成物のガス組成分析試験の結果を比較した結果と同様であり、非火薬破砕組成物に含まれるポリプロピレンの量が増えるにつれ、ＶＯＣが増加し、同時に可燃性ガス濃度も増加することがわかった。
【００５１】
また、比較例１０の非火薬破砕組成物及び比較例１１の非火薬破砕組成物は、上述した特許文献１の配合に基づいて調製された非火薬破砕組成物であり、これら比較例の非火薬破砕組成物におけるガス組成分析結果を考慮すると、実施例９や実施例１０の非火薬破砕組成物は、燃焼時に有毒ガスや引火性の高いガスの発生が低減されているのがわかった。したがって、図２や図３に示す性能試験の結果を考慮すると、ガス発生剤として脂肪族高分子を用いた非火薬破砕組成物であっても、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。
【００５２】
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製商品名ＰＦ０１００Ｓ
・ステアリン酸カルシウム        関東化学株式会社製試薬鹿一級
・酸化第二銅                    日新ケムコ株式会社製
・メタクリル樹脂                三菱レイヨン株式会社  アクリライト（登録商標）
・ポリプロピレン樹脂            日本ポリプロ株式会社  ノバテックＰＰ（登録商標）
・芳香族ポリカーボネート        タキロン株式会社  ＰＣ−１６００
・ポリアセタール                ポリプラスチックス社  ジュラコン（登録商標）
・ポリスチレン                  ＰＳジャパン株式会社  ＨＦ７７
・エチレン酢酸ビニルコポリマー  ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＰＲＯＤＵＣＴＳ．ＩＮＣ製
・テトラヒドロフラン            和光純薬株式会社製  試薬  特級
【図１】
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【図２】
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【図３】
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