(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤の過酸化カルシウムと、還元剤の粉状のアルミニウムと、気体発生剤の粉状のポリオキシメチレン（ＰＯＭ）と、からなる破砕用組成物。
【請求項２】
ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）の割合が、過酸化カルシウムとアルミニウムの合計量１００重量部に対して５〜８０重量部である請求項１記載の破砕用組成物。
【請求項３】
無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加したものからなる気体発生剤と、からなる破砕用組成物。
【請求項４】
無機過酸化物が、過酸化カルシウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化マグネシウムから選ばれた少なくとも一種である請求項３記載の破砕用組成物。
【請求項５】
粉状金属が、アルミニウム及び／又はマグネシウムである請求項３又は請求項４に記載の破砕用組成物。
【請求項６】
水和物が、カリウム明礬・１２水和物（ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）及び／又は硫酸アルミニウム・１８水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ）である請求項３〜請求項５のいずれかに記載の破砕用組成物。
【請求項７】
プラスチック粉は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリオキシメチレン（ＰＯＭ）である請求項３〜請求項６のいずれかに記載の破砕用組成物。
【請求項８】
水和物の添加量は、プラスチック粉の重量に対して１０〜５０重量部の割合である請求項３〜請求項７のいずれかに記載の破砕用組成物。
【請求項９】
気体発生剤の割合は、無機過酸化物と粉状金属の合計重量１００重量部対して５〜８０重量部である請求項３〜請求項８のいずれかに記載の破砕用組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩石の破砕やコンクリート構造物の取り壊し等に用いる燃焼組成からなる破砕用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、岩石の破砕やコンクリート構造物の取り壊し等には、火薬を使用したコンクリート破砕器やテルミット反応を利用した破砕用組成物などが用いられている。破砕用組成物は、酸化剤、還元剤及びガス発生剤を用い、テルミット反応による高温の反応熱でガス発生剤から発生する高圧ガスを用いて岩石などを破砕するもので、例えば、酸化剤として酸化第二銅又は酸化ボロン、還元剤としてアルミニウム又はマグネシウムの粉末金属、反応ガス発生剤としてカリ明礬又は過硫酸アンモニウムとで構成されるもの（特許文献１参照）や、また、６０ｗｔ％〜２ｗｔ％の酸化第二鉄と、８３ｗｔ％〜１０ｗｔ％の酸化第二銅と、３０ｗｔ％〜１５ｗｔ％のアルミニウム粉末を含有するテルミット剤１００重量部と、２０重量部〜１５０重量部のガス発生剤とを含有するもの（特許文献２参照）などが提供されている。
ところが、従来のいずれの破砕用組成物においても、テルミット反応により植物などの生育にとってそのままでは無害とは言い難い元素、例えば銅や鉄が発生し、とりわけ銅は基準値による規制もあり、これらが土壌の汚染源となり得るという問題があった。
【０００３】
また、従来の気体発生剤として水和物を用いる破砕用組成物は、発生する高圧水蒸気の膨張圧力の制御は難しく、高圧水蒸気の膨張速度が速くなり破砕音が大きくなるという問題があった。特に近年、人口が密集する都市近郊や都市内での破砕作業は、騒音が嫌われ、無音に限りなく近い破砕組成物が望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７０２７１６号公報
【特許文献２】
特開平１０−２９１８８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に基づきなされたもので、岩石等に対する十分な破砕力を有しながら反応残渣が地質構成成分に限りなく近く、土壌を汚染する可能性の低い新規な破砕用組成物を提供することを課題とする。また、土壌汚染の可能性が低い上、破砕音が無音に近く抑制される新規な破砕用組成物を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のテルミット反応における酸化剤に着目し、種々検討を加えた結果、酸化剤として無機過酸化物を用いる新しい型のテルミット剤により、比較的安全を保持した上、高融点電熱線で局部的に加熱すると、無機過酸化物は急激に酸素を放出して還元剤を着火しながら周囲の無機過酸化物を加熱することで連鎖的に燃焼できることを見出した。
すなわち、第１の発明は、酸化剤の過酸化カルシウムと、還元剤の粉状のアルミニウムと、気体発生剤の粉状のポリオキシメチレン（ＰＯＭ）と、からなる破砕用組成物に関する。また、第２の発明は、第１の発明において、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）の割合を過酸化カルシウムとアルミニウムの合計重量１００重量部対して５〜８０重量部としても良い。
【０００７】
第３の発明は、無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加したものからなる気体発生剤と、からなる破砕用組成物に関する。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明において、無機過酸化物を過酸化カルシウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化マグネシウムから選ばれた少なくとも一種としても良い。
第５の発明は、第３又は第４の発明において、粉状金属をアルミニウム及び／又はマグネシウムとしても良い。第６の発明は、第３〜第５の発明において、水和物をカリウム明礬・１２水和物（ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）及び／又は硫酸アルミニウム・１８水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ）としても良い。第７の発明は、第３〜第６の発明において、プラスチック粉をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリオキシメチレン（ＰＯＭ）としても良い。第８の発明は、第３〜第７の発明において、水和物の添加量をプラスチック粉の重量に対して１０〜５０重量部の割合としても良い。第９の発明は、第３〜第８の発明において、気体発生剤の割合を無機過酸化物と粉状金属の合計重量１００重量部対して５〜８０重量部としても良い。
【０００９】
上記の各発明における熱源としての酸化剤と還元剤による発熱を酸化剤に無機過酸化物の中で最も取り扱い易い過酸化カルシウム、還元剤にアルミニウムを例にとり説明すると次のようになる。
３ＣａＯ２＋２Ａｌ→Ａｌ２Ｏ３＋３ＣａＯ＋Ｑ
ここに、Ｑは発熱量で、従来のテルミット反応における酸化鉄とアルミニウムの場合の発熱量の約６０％であった。
そこで、上記反応の発熱を熱源とし、プラスチック粉を主剤としてこれにカリウム明礬・１２水和物や硫酸アルミニウム・１８水和物などの水和物を添加したものからなる気体発生剤と混合することにより高圧ガスが得られ、これらの高圧ガスにより従来のテルミット剤と同様に岩石等の破砕が可能となる。水和物の比熱容量は、水（4.2kJ/kg・K）に近いことから比較的加熱し難く着火が不安定であったが、プラスチック粉を用いることにより、比熱容量が水より小さいプラスチックを安定して着火でき容易に高圧ガス化できるので、一定量の熱源では、水和物を気体発生剤とする場合に比べより多くの気体発生剤から高圧ガスを発生させることができる。
【００１０】
また、上記各発明の破砕用組成物による反応残渣は、従来のテルミット剤のように土壌に好ましくない鉄や銅などではなく、地質構成成分に限りなく近いので土壌汚染の可能性が低く、地球環境に優しい態様で岩石等を破砕できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加したものからなる気体発生剤と、からなる破砕用組成物は、酸化剤の無機過酸化物にアルカリ土類金属又はアルカリ金属の過酸化物あるいはマグネシウムの過酸化物を用いることができる。具体的には、過酸化カルシウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化マグネシウムなどを挙げることができ、特に取り扱いの容易性から過酸化カルシウムが好ましい。また、これらを併用してもよい。なお、これらの酸化剤が還元剤のアルミニウム又はマグネシウムと反応して生成するのは、各々酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムあるいは酸化マグネシウムで、これらはいずれも土壌の化学組成物として存在する。
【００１２】
還元剤は、粉状金属が用いられ、具体的には粉末状アルミニウム又は粉末状マグネシウムなどを挙げることができ、これらを併用してもよい。
【００１３】
気体発生剤は、高熱により高圧ガスを発生できる物質であり、粉状のポリオキシメチレン、あるいはプラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加したものからなる。水和物とは、水分子が他の化合物に付加して生じた分子化合物で、例えばカリウム明礬・１２水和物、硫酸アルミニウム・１８水和物、硫酸鉄・７水和物、メタケイ酸バリウムなどを挙げることができ、これらの中でも反応残渣の点からカリウム明礬・１２水和物又は硫酸アルミニウム・１８水和物が好ましい。
【００１４】
プラスチック粉は、プラスチックの比熱容量が水よりかなり低いため（最低の三フッ化樹脂で0.92kJ/kg・Kで最高のポリエチレンで2.3kJ/kg・K）、粉状のプラスチックであれば特に限定されることなく用いることができる。プラスチックの中でも飲料容器の廃棄物処理の観点からＰＥＴが好ましい。また、比熱容量が小さいプラスチックが好ましく、ＰＯＭ（1.47kJ/kg・K、以下単位は同一）、ＡＢＳ（1.60）、ポリカーボネート（1.26）、ポリフェニレンスルフィド（1.05）、ポリエーテルエーテルケトン（1.34）、ポリエーテルスルフォン（1.09）等を挙げることができ、更にＰＯＭのように比熱容量が小さい上融点の低いものがより好ましい。また、複数のプラスチックを併用しても良い。プラスチックと併用できる水和物は、水分子が他の化合物に付加して生じた分子化合物であれば特に限定されず、例えばカリウム明礬・１２水和物、硫酸アルミニウム・１８水和物、硫酸鉄・７水和物、メタケイ酸バリウムなどを挙げることができる。
【００１５】
ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、あるいはプラスチック粉に水和物を添加した場合の気体発生剤の割合は、酸化剤と還元剤との合計重量に対して５〜８０重量部が好ましい。上限を超えると、着火が不安定となり、破砕力が低下する虞があるからである。下限を下回ると、やはり破砕力が低下する虞があるからである。
【００１６】
プラスチック粉に水和物を添加する場合、水和物の添加量は、プラスチック粉の重量に対して１０〜５０重量部の割合が好ましい。５０重量部を超えると、高圧ガスの膨張速度の制御が難しくなり、破砕音の抑制を十分に行えなくなる虞があるからである。
【００１７】
【実施例】
次いで、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１８】
〔実施例１〕
過酸化カルシウム７８重量部、紛状アルミニウム２２重量部の合計量１００重量部の熱源と、該熱源の重量に対して２５重量部の割合の粉状ＰＯＭからなる気体発生剤を粉体混合し、破砕用組成物を得た。
この破砕用組成物１５０ｇを穿孔径３２ｍｍφ、穿孔長さ１．２ｍの条件で２．３ｍ３の硬質砂岩転石へ充填し、モリブデン線からなる高融点電熱線で加熱した。その結果、ＰＯＭの高圧ガスが発生し、転石は２分割され破砕が完了した。また、破砕後の残渣について調べたところ、主成分は酸化カルシウム、酸化アルミニウムで、すべてが地質構成成分であり、地球環境上課題となる成分は含まれていなかった。なお、破砕に際し、かなり大きな破砕音が伴った。
【００１９】
〔実施例２〕
過酸化カルシウム７８重量部、紛状アルミニウム２２重量部の合計量１００重量部の熱源と、粉状ＰＯＭと粉状ＰＯＭの重量に対して１０重量部の割合のカリウム明礬・１２水和物とからなる気体発生剤を熱源の重量に対して２５重量部の割合で粉体混合し、破砕用組成物を得た。
この破砕用組成物１５０ｇを穿孔径３２ｍｍφ、穿孔長さ１．２ｍの条件で２．３ｍ３の硬質砂岩転石へ充填し、モリブデン線からなる高融点電熱線で加熱した。その結果、ＰＯＭの高圧ガスと高圧水蒸気ガスが発生し、転石は２分割され破砕が完了した。破砕に際し、破砕音は無音に限りなく近く十分に抑制されていた。また、破砕後の残渣について調べたところ、主成分は酸化カルシウム、酸化アルミニウムで、すべてが地質構成成分であり、地球環境上課題となる成分は含まれていなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成されるため、以下の効果を奏する。
本発明の破砕用組成物は、過酸化カルシウムと粉状のアルミニウムの反応により高熱の反応熱を発生するので、ポリオキシメチレンと混合することで発生する高圧ガスにより岩石の破砕やコンクリート構造物の取り壊し等に用いることができ、しかも反応残渣が地質構成成分に限りなく近く、地球環境に優しい破砕用組成物を提供できる。
【００２１】
本発明の破砕用組成物は、プラスチック粉に水和物を添加したものを気体発生剤として用いることにより、破砕音を無音に限りなく近く抑制できるので、人口が密集する都市近郊や都市内での破砕作業を騒音を気にすることなく行うことができ、しかも反応残渣が地質構成成分に限りなく近く、地球環境に優しい破砕用組成物を提供できる。