JP2002060294A - 油中水滴型エマルション爆薬 - Google Patents

油中水滴型エマルション爆薬

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JP2002060294A
JP2002060294A JP2000245086A JP2000245086A JP2002060294A JP 2002060294 A JP2002060294 A JP 2002060294A JP 2000245086 A JP2000245086 A JP 2000245086A JP 2000245086 A JP2000245086 A JP 2000245086A JP 2002060294 A JP2002060294 A JP 2002060294A
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explosive
emulsion explosive
emulsion
type emulsion
oxidizing agent
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JP2000245086A
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English (en)
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Tomohiro Ogata
智博 緒方
Yoshio Tanabe
芳雄 田辺
Tatsuo Miyazaki
達夫 宮崎
Katsuhiko Nakazato
克彦 中里
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Nippon Kayaku Co Ltd
3M Japan Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
Sumitomo 3M Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 W/O型エマルション爆薬が有する本来の起
爆感度を損なうことなく、耐衝撃性の向上した、不発・
残留がほとんど発生しないエマルション爆薬を提供す
る。 【解決手段】 酸化剤水溶液、油類、乳化剤、微小中空
球体よりなる油中水滴型エマルション爆薬に於いて、微
小中空球体として真比重0.10から0.35の範囲
で、13.79MPa(2000psi)に加圧した時
の残存率が45体積%以上であるガラス微小中空体を使
用したことを特徴とする油中水滴型エマルション爆薬。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は爆薬に関する。更に
詳しくは隧道掘進、採石、採鉱等の産業用爆破作業に利
用される油中水滴型(以下W/O型という)エマルショ
ン爆薬に関するものである。
【0002】
【従来の技術】W/O型エマルション爆薬は米国特許第
3,161,551号明細書により初めて公開されて以
来、多数の改良発明が行われてきた。これらの発明によ
るW/O型エマルション爆薬は、基本的に連続相として
ミネラルオイル、ワックス、その他疎水性炭素質燃料
(油分)を含み、また不連続相として硝酸アンモニウム
を主体とした酸化剤水溶液を含み、更に乳化剤としてW
/O型乳化剤を含む爆薬であり、これに微小中空球体等
の鋭感剤を随時加えることにより、ブースター起爆から
雷管起爆までの広範囲の感度が得られている。これらの
W/O型エマルション爆薬は、連続相として油性物質が
使用されている為、耐水性、安全性の点が、従来の爆薬
より高いという好ましい性能を有していることは周知の
事柄である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】W/O型エマルション
爆薬は、一般的には、まず酸化剤(通常はその水溶
液)、油類、乳化剤によってW/O型エマルションを製
造し、その後微小中空球体を加えて混合することにより
製造されている。しかしながら、W/O型エマルション
爆薬は、発破の際に不発・残留が起きやすいという欠点
がある。岩石等の破砕における発破作業において、不発
により爆薬自体の残留が発生すると、対象とする岩石等
の破砕といった初期の目的を達成できず、また、使用し
た爆薬が計算通りの結果を発揮せず、コスト的にも大き
な損失となる。W/O型エマルション爆薬の不発・残留
は、主として「段発発破」による発破法を実施した場合
に前段の発破によって発生した衝撃波が、後段のW/O
型エマルション爆薬中に含まれている微小中空球体を圧
縮破壊し、死圧状態に至らしめることに起因するといわ
れている。その為、耐衝撃性を向上させ、不発・残留が
ほとんど発生しないように改善することが望まれてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、微小中
空球体として、特定の物性を有するガラス微小中空球体
を用いることにより、耐衝撃性を向上させ、不発・残留
がほとんど発生しないW/O型エマルション爆薬が得ら
れることを見出し、本発明を完成させたものである。
【0005】即ち本発明は酸化剤水溶液、油類、乳化剤
及び微小中空球体よりなる油中水滴型エマルション爆薬
に於いて、微小中空球体として真比重0.10から0.
35の範囲で、13.79MPa(2000psi)に
加圧した時の残存率が45体積%以上であるガラス微小
中空体を使用したことを特徴とする油中水滴型エマルシ
ョン爆薬に関する。なお、本明細書において、用語「真
比重」とは、ASTM D 2840−69により測定
される真比重を意味する。また、用語「残存率」とは、
ASTMD 3102−78により測定される、所定圧
力に加圧した時の体積の、初期体積に対する百分率を意
味する。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
W/O型エマルション爆薬は酸化剤水溶液、油類、乳化
剤及びガラス微小中空球体を必須成分として含有する。
【0007】本発明のW/O型エマルション爆薬に使用
される酸化剤はその水溶液として用いるが、使用しうる
酸化剤の具体例としては、硝酸アンモニウム、硝酸ナト
リウムのようなアルカリ金属硝酸塩類、硝酸カルシウム
のようなアルカリ土類金属硝酸塩類、塩素酸ナトリウム
のようなアルカリ金属塩素酸塩類、塩素酸カルシウムの
ようなアルカリ土類金属塩素酸塩類、過塩素酸ナトリウ
ムのようなアルカリ金属過塩素酸塩類、過塩素酸カルシ
ウムのようなアルカリ土類金属過塩素酸塩類、過塩素酸
アンモニウム等が挙げられるが、これらは単独または混
合して使用される。酸化剤として最も好ましいのは硝酸
アンモニウムである。
【0008】本発明に使用される酸化剤水溶液中に於け
る水の量は、酸化剤水溶液の結晶の析出温度が30〜9
0℃になるような量で使用される事が好ましく、通常酸
化剤水溶液中5〜40重量%、好ましくは5〜20重量
%の範囲で含有される。酸化剤を溶解する溶媒として、
結晶析出温度を下げる為にメチルアルコール、エチルア
ルコール、ホルムアマイド、エチレングリコール、グリ
セリン等の水溶性有機溶媒を補助溶媒として使用するこ
とも可能である。本発明のW/O型エマルション爆薬に
おいては、酸化剤水溶液は、通常、W/O型エマルショ
ン爆薬中に50〜95重量%の範囲で含有される。
【0009】また本発明に使用される酸化剤水溶液に
は、所望により硝酸モノメチルアミン、硝酸モノエチル
アミン、硝酸ヒドラジン、二硝酸ジメチルアミン等の水
溶性アミン硝酸塩類、硝酸メタノールアミン、硝酸エタ
ノールアミン等の水溶性アルカノールアミン硝酸塩類及
び水溶性の一硝酸エチレングリコール等を補助鋭感剤と
して必要により酸化剤水溶液中に0.5〜15重量%含
有せしめる事が可能である。
【0010】本発明で用いる油類としては水に不溶性の
油類であればどんなものでも使用可能であるが、用いう
る油類の具体例としては、軽油、灯油、ミネラルオイ
ル、潤滑油、重油等の石油系油類、パラフィンワック
ス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス
類、その他疎水性の植物油、植物性ワックス、動物油、
動物性ワックス等が挙げられ、これらは単独又は2種以
上を混合して使用される。またこれらの油類にエポキシ
樹脂、ブタジエン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、
ポリエチレン樹脂等の樹脂類を配合し変成した油類も使
用できる。
【0011】本発明に使用される乳化剤は通常、W/O
型エマルション生成に使用される乳化剤、例えば、ステ
アリン酸アルカリ金属塩、ステアリン酸アンモニウム
塩、ステアリン酸カルシウム塩、ポリオキシエチレンエ
ーテル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ソルビトール
脂肪酸エステル類等及びこれらの混合物が使用される。
本発明においては、乳化剤は0.5〜7重量%、好まし
くは1〜5重量%の範囲でW/O型エマルション爆薬中
に含有される。
【0012】本発明のW/O型エマルション爆薬に使用
できるガラス微小中空球体自体は公知であり、二酸化ケ
イ素(SiO2 )を主成分とし、Na2 O等のアルカリ
金属酸化物やその他アルカリ土類金属酸化物、ホウ酸等
を含むいわゆるガラスの微小中空球体である。微小中空
球体の真比重は0.10〜0.35の範囲のものを用い
る。真比重がこの範囲より大きいと、製造されるW/O
型エマルジョン爆薬の比重を規格に合うように調整する
ことが困難であり、また、この範囲より小さいと、微小
中空球体の強度が弱くなりすぎるおそれがあるからであ
る。水浮遊率は90%以上、より好ましくは93〜99
%のものがよい。平均粒径は通常10〜500μm、好
ましくは30〜200μmのものが使用される。又その
セルの厚みは通常0.1〜10μm、好ましくは0.3
〜5μmの範囲のものが使用される。発破の際に起こる
不発・残留を発生させない為には、ASTM D 31
02−78による、ガラス微小中空球体とグリセロール
の混合物に徐々に静圧をかけた際の体積変化率を測定す
る「グリセロール法」において、計測された13.79
MPa(2000psi)に加圧した時の残存率が45
体積%以上、好ましくは、13.79MPa(2000
psi)に加圧した時の残存率が50体積%以上である
ガラス微小中空球体が使用される。このような条件を満
たすガラス微小中空球体は、例えば、特公平2−272
95号公報に記載される、ガラス原料を用いたブローイ
ング法に従い、出発原料組成、ブローイング剤の量、ブ
ローイング温度等を調整することにより製造できる。本
発明のW/O型エマルション爆薬に使用されるガラス微
小中空球体の量は、当該爆薬の用途に応じ、又ガラス微
小中空球体の比重によっても変わるので、一概には言え
ないが、通常、W/O型エマルション爆薬の比重が1.
4以下、好ましくは1.3以下になるような量が使用さ
れる。これは使用するガラス微小中空球体の比重にもよ
るが、W/O型エマルション爆薬中おおよそ0.5〜1
0重量%含有される量に相当する。
【0013】本発明のW/O型エマルション爆薬には、
アルミニウム粉、マグネシウム粉等の金属粉末、木粉、
澱粉等の有機粉末を添加剤として添加することも可能で
ある。添加する物質の種類及び添加の目的にもよるが、
通常、本発明のW/O型エマルション爆薬中におよそ
0.5〜10重量%の範囲で含有される。
【0014】本発明のW/O型エマルション爆薬の製造
方法は例えば次のとおりである。まず、前記の酸化剤及
び、必要により、前記の補助鋭感剤を約85〜95℃で
水に溶解させて酸化剤水溶液を得る。次いで約85〜9
5℃に加熱された油類と乳化剤の混合物に、十分撹拌し
ながら前記の酸化剤水溶液を徐々に添加する。出来上が
ったW/O型エマルションにガラス微小中空球体及び、
必要に応じて前記したその他の添加物を加えて、捏和機
で混合し、本発明のW/O型エマルション爆薬を得る。
本発明のW/O型エマルション爆薬は従来のW/O型エ
マルション爆薬に比べて、実用上支障のない起爆感度を
有している上に、耐衝撃性が著しく向上している。
【0015】次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【0016】実施例1 硝酸アンモニウム63.4重量部、硝酸ナトリウム1
0.0重量部、水14重量部からなる90℃の酸化剤水
溶液を、マイクロクリスタリンワックス2.5重量部と
ソルビタンモノオレート4.5重量部の混合物に加え、
十分撹拌混合して、W/O型エマルションを得た。これ
に、特公平2−27295号公報に記載された方法に準
じて作製した、真比重が0.254g/cm3 、13.7
9MPa(2000psi)に加圧した時の残存率が5
8.1体積%であるガラスバブルス(試料1)5.6重
量部を加えて撹拌混合し、本発明のW/O型エマルショ
ン爆薬を得た。
【0017】実施例2 実施例1と同じ組成、同じ方法でW/O型エマルション
を得た。これに、特公平2−27295号公報に記載さ
れた方法に準じて作製した、真比重が0.248g/cm
3 、13.79MPa(2000psi)に加圧した時
の残存率が58.6体積%であるガラスバブルス(試料
2)5.6重量部を加えて撹拌混合し、本発明のW/O
型エマルション爆薬を得た。
【0018】実施例3 実施例1と同じ組成、同じ方法でW/O型エマルション
を得た。これに、特公平2−27295号公報に記載さ
れた方法に準じて作製した、真比重が0.300g/cm
3 、13.79MPa(2000psi)に加圧した時
の残存率が83.5体積%であるガラスバブルス(試料
3)5.6重量部を加えて撹拌混合し、本発明のW/O
型エマルション爆薬を得た。
【0019】比較例1 実施例1と同じ組成、同じ方法でW/O型エマルション
を得た。これに真比重が0.240g/cm3 、13.7
9MPa(2000psi)に加圧した時の残存率が4
2.3体積%であるガラスバブルス(3M社製 商品
名:K−25)5.6重量部を加えて撹拌混合し、比較
例用のW/O型エマルション爆薬を得た。
【0020】実施例1、実施例2、実施例3及び比較例
1で得られた各W/O型エマルション爆薬の性能試験を
表1に示す。表1において爆薬密度、耐衝撃性は次のよ
うにして測定した。
【0021】1.爆薬密度 空気中で測定した爆薬の重量をm1 、水中で測定した爆
薬の重量をm2 、水の比重をρw とした時、爆薬密度
(ρ)は次の式で算出される。なお、測定は空気、水
温、爆薬共に20℃において行った。 爆薬密度(ρ)=m1 /(m1 −m2 )/ρw 2.耐衝撃性 各爆薬の耐衝撃性を比較するために、砂中耐衝撃性試験
を行った。この試験は段発発破における前段の爆薬の圧
力に対して、後段の爆薬が耐える性能を調べるのに適し
た方法で、本発明者等は励爆薬をエマルション爆薬(日
本化薬(株)製商品名:アルテックス、30mm径×10
0g)、受爆薬を各W/O型エマルション爆薬(30mm
径×100g)とし、それぞれに6号瞬発電気雷管を設
置したものを使用した。励爆薬及び受爆薬を厚さ3mmの
証拠板(鋼板)に固定した後、砂中に一定の薬包間距離
(爆薬の表面間距離)で設置し、このとき薬包間距離を
固定するために厚さ32mmの鋼板を証拠板の外側に設置
する。又、鋼板間の空間には砂を密となるように充填す
る。段発発破器を用いて励爆薬の電気雷管に通電した
後、250ミリ秒後に受爆薬に通電し、受爆薬が励爆薬
の衝撃波の影響を受けずに完全に爆発する最小の距離を
求めて、爆発限界距離とする。この距離が短い程、励爆
薬の衝撃の影響に対して耐性がある。即ち、耐衝撃性が
強いか、又はその爆薬が死圧状態になり難い。また逆
に、その距離が長い程、励爆薬からの衝撃に対して耐性
がない。即ち、耐衝撃性が弱いか、又はその爆薬が死圧
状態になり易い爆薬であるという事になる。この爆発限
界距離の数値が15cm以下なら実際の段発発破で、不発
・残留はほとんど起きないことが確認できている。実施
例1、実施例2、実施例3及び比較例1の試験結果を表
1に示す。
【0022】 表1 性能試験 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 爆薬密度 1.194 1.199 1.205 1.199 爆発限界距離 11cm 不爆 不爆 不爆 不爆 12cm 不爆 半爆 完爆 不爆 13cm 半爆 完爆 完爆 不爆 14cm 完爆 不爆 15cm 不爆 16cm 不爆 17cm 完爆 18cm 完爆
【0023】表1における結果から、実施例1、実施例
2、実施例3及び比較例1の各W/O型エマルション爆
薬の爆発限界距離はそれぞれ14cm、13cm、12
cm及び17cmであることが判った。この結果から明
白なように、微小中空球体として13.79MPa(2
000psi)に加圧した時の残存率が45%以上のガ
ラスマイクロバルーンを使用した本発明のW/O型エマ
ルション爆薬は、耐衝撃性に優れていることが分かっ
た。
【0024】
【発明の効果】起爆感度を損なうことなく、耐衝撃性に
優れたW/O型エマルション爆薬が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 達夫 山口県小野田市大字小野田397 (72)発明者 中里 克彦 神奈川県相模原市南橋本3丁目8番8号 住友スリーエム株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化剤水溶液、油類、乳化剤、微小中空
    球体よりなる油中水滴型エマルション爆薬に於いて、微
    小中空球体として真比重0.10から0.35の範囲
    で、13.79MPa(2000psi)に加圧した時
    の残存率が45体積%以上であるガラス微小中空体を使
    用したことを特徴とする油中水滴型エマルション爆薬。
JP2000245086A 2000-08-11 2000-08-11 油中水滴型エマルション爆薬 Pending JP2002060294A (ja)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS56100192A (en) * 1980-01-10 1981-08-11 Nippon Kayaku Kk Waterrinnoil type emulsion explosive
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