CN1064658C - 非火药爆破组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明在于提供一种经过稳定性良好，而且制造时和使用时安全性好的，由非火药成分而构成的低振动，低噪音的爆破组合物。
于是本发明，由以粒度分布含95%以上的粒径44μm以下的微粒，而且含防止粉尘飞扬剂和防氧化剂的铝粉15-30重量%和，以粒度分布含95%以上粒径为75μm以下的氧化铜70-80重量%而非以铝热剂100重量份和，分解气体发生剂80-120重量份而构成的。其中，铝粉最好是含有作为防止粉尘飞扬剂的四氟乙烯2重量%以下和，作为防氧化剂的硬脂酸或者硬脂酸铝1-2重量%的除尘铝。另外，分解气体发生剂，最好是除硼砂的，加高温时发生水蒸气等的钾明矾等含结晶水的无机物。
Description
本发明涉及以低振动、低噪音瞬时爆破混凝土结构物、基岩等脆性体的非火药爆破组合物。
过去，在爆破混凝土结构物、基岩等脆性体方面主要使用了适用火药类的混凝土破碎器、炸药等。进而，以石灰等为主成分的膨胀性爆破剂也被提出，并上市。
这些各有其长处和短处。例如，火药类对基岩等脆性体爆破效率高，但爆破时的振动、噪音，根据所用的火药类而非常大，采用这些时需要施工许可，并且不能轻易地进行试验性的实施。
另一方面，膨胀性爆破剂，破碎时的振动、噪音低，而且也不必施工许可而容易采用，但直到反应结束为止的时间很长，所以爆破效率不好，与用上述火药的施工法差不了多少。
为了克服这两者的缺点，并提供施工效率高的施工方法，有一种非火药爆破剂的低振动、低噪音爆破剂(日本工机株式会社制ガニサイブ-)(特开平2-204384号公报)。
这些是与火药类的施工方法完全相同的办法，不需要施工许可，迅速破坏脆性体的施工法，因而是对于现场操作人员无危机感的优异的爆破剂。
上述爆破剂是由铝、氧化铜以及分解气体发生剂而构成的组合物。
其中，铝是铝热剂的还原剂，它与作为氧化剂的氧化铜反应，引起反应速度高而且产生高反应热的铝热反应，通过短时间内使分解气体发生剂分解，瞬时生成脆性体爆破强度以上的压力，以至破坏。
因此，上述爆破剂的破坏性能，当然是取决于铝热反应程度的大小。
但是，产生该反应的、作为铝热反应成分的铝，为提高反应速度，或者为良好地保持反应性，需要非常微细而且表面积大的铝。
如此大表面积的铝很容易氧化，一旦被氧化，铝热反应不仅不能产生足够的反应热，而且也降低其反应速度，不能供应充分分解分解气体发生剂的热量，则爆破脆性体时可能会失败。
这样，原料其本身的化学、物理方面性质状态的变化一般叫做经时变化，但根据该经时变化也有性能显著地劣化的情况。
另外，如前所述，由于使用铝的微粉，制造时粉尘飞扬，在最坏情况下存在粉尘爆炸的危险性。
本发明是为了解决上述的过去存在的问题而做出的，其目的在于提供一种经时稳定性良好而且制造时及使用时安全性好，由非火药成分构成的低振动，低燥音的爆破组合物。
为了完成其目的，本发明的非火药爆破组合物是由粒径44μm以下的微粒的粒度分布为95％以上、而且含有粉尘飞扬防止剂和防氧化剂的铝粉15-30重量％和，粒径74μm以下的微粒的粒度分布为95％以上的氧化铜70-85重量％而组成的铝热剂100重量份和，分解气体发生剂80-120重量份而构成的。
另外，本发明的非火药爆破组合物，其特征在于铝粉是含有粉尘飞扬防止剂聚四氟乙烯2重量％以下和，作为防氧化剂的硬脂酸或者硬脂酸铝1-2％的除尘铝。
进而，本发明的非火药爆破组合物，其特征在于分解气体发生剂是除去硼砂的，当加热至高温时具有产生水蒸气等的钾明矾等带有结晶水的无机物。
于是在本发明的非火药爆破组合物中，使铝热剂由粒径44μm以下的微粒的粒度分布为95％以上、而且含有粉尘飞扬防止剂和防氧化剂的铝粉15-30重量％和，粒径74μm以下的微粒的粒度分布为95％以上的氧化铜70-85重量％构成，所以能维持与过去的非火药爆破剂同等以上的燃烧性和脆性体爆破性能，而且通过在铝中添加粉尘飞扬防止剂来作成除尘铝，由此可以提高制造时和使用时的安全性，同时由于添加至铝中的防氧化剂的效果，能够显著提高制品的经时稳定性。
其中，也确认了使铝的粒度为44μm以下(平均粒径17-23μm)时，作为铝热剂反应氧化剂的氧化铜即使比过去的粒径大，其非火药爆破组合物的性能几乎也不变。
另外，在本发明的非火药爆破组合物中的铝，作为防止粉尘飞扬而使用2重量％以下范围的聚四氟乙烯(PTFE)，即使铝的粒度细至44μm以下的非微细粒径，也能够防止粉尘的飞扬，而作为防氧化剂使用1-2重量％的硬脂酸或者硬脂酸铝，可以提高非火药爆破组合物的经时稳定性。
通常，这类微粒子的除尘化的铝有耐水性，因此，放入水中时具有表面不湿而能扩散在水面的性质。由此，不必进行耗时间的粒度分布分析，而是通过观察1g的除尘铝在水面上扩散多大的面积的试验方法就可以大体上研究出其粒度大小。用该方法研究的粒径的细度，表示为水遮盖率(W．C．A)的指标。因此，该值越大就表示其粒径越小。
进而，在本发明的非火药爆破组合物中，其中分解气体发生剂为受高温时产生水蒸气等物质的物质，例如，钾明矾、硫酸镍等分子内具有结晶水的无机化合物，通过铝热反应的高温释放结晶水而在瞬时作为水蒸气而放出。当然最好是该分解气体为对人体无害的水蒸气。从这种观点考虑，使用能发生对人体比较无害气体的蔗糖、介乙醛等虽然也对脆性休的爆破有效果，但存在着如前所述燃烧附近的可燃物；不具有充分的破碎效果之缺点。
图1是为表示加热试验法的说明图。
下面根据实施例详细说明本发明。
实施例1
对于100重量份的丙酮加入12．5重量份的氯乙烯粉末，充分地混合，作成溶解了氯乙烯的粘合剂液(以下称粘合剂液)。
在含有粉尘防止剂PTFE(聚四氟乙烯)1．7重量份，防氧化剂硬脂酸1．5重量份的粒径44μm以下的铝粉(东洋铝株式会社制的PF0100S)23重量份中，加入粒径74μm以下的氧化铜(日进ケムコ株式会社制)77重量份，充分地混合。
向其中再加入上述粘合剂液12重量份和钾明矾(KAl(SO4)2·12H2O)(大明化学株式会社制)100重量份，进一步充分地混合。
然后将这些混合物，同JIS标准筛8目过筛之后，风干12小时以上。将经干燥的试料约250g填充到内径27φmm，长度400mm的塑制筒体中，并安装专用的点火具之后，在砂中点火，测定其燃烧速度为218米／秒。
进而，存放1年后，自测定该组合物的燃烧速度时，为215米／秒，而存放2年后，与215米／秒几乎没有变化。
该燃烧速度，是用コンチナイト口社制的光纤爆速测定器(EXPLOMET-FO)测定的。
实施例2
与实施例1相同地配合的，但其中钾明矾含量增加了20重量份。
实施例3
与实施例1相同地配合的，但其中氧化铜的粒径为44μm以下，同时钾明矾是减少了20重量份。
实施例4
与实施例1相同地配合的，但改变其中铝热剂(铝和氧化铜)量的同时，使氧化铜的粒径为44μm以下。
实施例5
与实施例1同样配合的，但改变了其中铝热剂(铝和氧化铜)量的同时，使氧化铜的粒径为44μm以下。
实施例6
与实施例4同样配合的，但用铵明矾(大明化学株式会社制)代替钾明矾。
实施例7
与实施例5同样配合的，但用硫酸镍(7水盐)(试剂)代替钾明矾。
实施例8
与实施例1同样的配合，但用铵明矾代替钾明矾。
实施例1-8，适合于本发明的宗旨，均具有优异的性能和使用性，但其中也表明实施例8在性能方面更好。
比较例1
不合防尘剂，防氧化剂的粒径44μm以下的铝粉23重量份中加入丙酮77重量份，然后再加入粒径44μm以下的氧化铜77重量份，很好地混合。
然后，在粘合剂液中加入12重量份的上述铝粉和氧化铜的混合物，进一步很好地混合。此后加入钾明矾100重量份，进一步混合好。
接着，使该混合物通过8目的JIS标准筛，风干12小时。其中取出约250g试剂，填充到内径27φmm，长度400mm的塑料筒体中，装专用点火具之后，在砂中点火，测定其燃烧速度为215米／秒。
进而，存放1年后测定该组合物燃烧速度为208米／秒，进一步存放2年后为166米／秒，表明性能明显恶化。
比较例2
与实施例1同样的配合，但用硼砂(Na2B4O7．10H2O)代替钾明矾。
同样地填充到塑料筒体中测定了燃烧速度为130米／秒。
该组合物在1年之后由于部分硬化，可以看出经时稳定性不好。
比较例3
在含有作为防尘剂的PTFE为2重量份，防氧化剂的2．3重量份硬脂酸的粒径44μm以下的铝粉23重量份中，加入粒径44μm以下的氧化铜77重量份，再加入粘合剂液12重量份和蔗糖100重量份，很好地混合。此后，通过8目的JIS标准筛，风干12小时。
将其同实施例1同样方法测定燃烧速度时，为185米／秒。该组合物的燃烧渣总是有干冒烟的倾向，若在附近有可燃物时，有延烧的危险。
比较例4
与比较例3同样的配合，但用介乙醛(试剂)代替蔗糖。
同样地填充到塑料筒体中，测定燃烧速度时，为110米／秒的低值，可看出有一些未反应物。
这里，将本试剂摊在石棉上，用别的点火具燃烧时看出，产生白色纤维状的浮游物，反应气体也放出异臭。
下面表1中表示上述实施例和比较例的结果。
表1中，硬脂酸／硬脂酸铝，指的是硬脂酸或者硬脂铝的任何一方。
关于经时稳定性，其程度分5个等级，以数值表示，但对于制造／使用安全性而言，是用／记号分开加以等级而表示的。
摩擦；落锤感觉度，各自到7级、8级，数值越大就越表示不敏感。
表1(配合比为重量份)
但是，经时稳定性和制造／使用安全性项目分5个等级(1：不好，2：稍不好。3：一般，4：稍好，5：好)。
另外，PTFE和硬脂酸／硬脂酸铝是对于100重量份铝添加的重量份数。
下面，对于粉尘飞扬防止剂的效果和防氧化剂的效果进行说明。
通过粉尘飞扬防止剂的添加效果，在原料的称量工序和混合工序中，几乎没有粉尘飞扬，所以不仅减少由于金属粉末的静电发生火灾事故的危险性，而且其粉尘被人体所吸收的概率减少，则也不需要大规模的排气装置，大大改善操作环境。
另一方面，通过氧化剂的添加效果，添加了防氧化剂的实施例1的组合物，研究其反应速度时，如表2所示，在1年的保存期内，虽然与不添加防氧化剂的比较例1的组合物几乎没有变化，但保存1．5年以上时，看出比较例1的组合物反应速度降低30-50米／秒，明显看出防氧化剂的效果。
表2经时变化试验结果(反应速度(米／秒))
| 硬脂酸 | 刚作完试验后 | 6个月后 | 12个月后 | 18个月后 | 24个月后 | 样品尺寸 |
| 实施例1的组成 | 218 | 210 | 215 | 218 | 215 | 274×400mm |
| 比较例1的组成 | 215 | 215 | 208 | 188 | 166 | 同上 |
另外，在火药类管制法中明确表示的稳定度试验中，作为高温环境试验的加热试验时，如表3所示，改善了35％左右的稳定性。
表3
加热试验结果
| 硬脂酸 | 试验前重量g | 试验后重量g | 加热减量% | 试验法 |
| 实施例1的组成 | 10．000 | 9．988 | 0．12 | 用火药类管制法规则中明确表示的加热试验法。 |
| 比较例1的组成 | 10．000 | 9．981 | 0．19 |
这里，用图1说明加热试验方法。
首先，将试样在(图中没有示出的)常温的真空干燥器内充分除湿干燥。然后，将10g试样1在底径35mm，高度50mm的带盖玻璃制圆筒型称量瓶2中精确称量，并在保持75℃的干燥器内静置48小时后，再次精确称量，测定减少的量。
该减量若在100分之一以下时，该试样1被记为是用优良的方法进行的。
如上所述，根据本发明，在由微粒组成的铝中，加入作为防氧化剂的硬脂酸／硬脂酸铝1-2重量％，以防止铝的氧化，进而再加入2重量％以下的聚四氟乙烯就能够抑制使用微粉粒子时产生的粉尘。
其结果，即使将铝的粒径作成44μm以下时，也没有粉尘飞扬，而且使用这样微细的铝，即使氧化铜的粒径稍粗也不会影响反应速度。
Claims (2)
1、一种非火药爆破组合物，其特征是在于是由粒径44μm以下的微粒的粒度分布为95％以上、而且含有粉尘飞扬防止剂和防氧化剂的铝粉15-30重量％和，粒径74μm以下的微粒的粒度分布为95％以上的氧化铜70-85重量％而组成的铝热剂100重量份和，分解气体发生剂80-120重量份而构成的，所述粉尘飞扬防止剂是聚四氟乙烯，所述防氧化剂是硬脂酸或硬脂酸铝，而所述分解气体发生剂是钾明矾、铵明矾和硫酸镍。
2、权利要求1所述的非火药爆破组合物，其特征在于铝粉是含有2重量％以下的作为防粉尘飞扬剂的聚四氟乙烯和1-2重量％的作为防氧化剂的硬脂酸或者硬脂酸铝的除尘铝。
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