JP2002060294A

JP2002060294A - 油中水滴型エマルション爆薬

Info

Publication number: JP2002060294A
Application number: JP2000245086A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ogata; 智博緒方; Yoshio Tanabe; 芳雄田辺; Tatsuo Miyazaki; 達夫宮崎; Katsuhiko Nakazato; 克彦中里
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd; Sumitomo 3M Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd; 3M Japan Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-26

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、ＡＳＴＭＤ２８４０−６９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、
ＡＳＴＭＤ３１０２−７８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、Ｎａ₂Ｏ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、ＡＳＴＭＤ３１
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ρ_w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）／ρ_w 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１．１９４１．１９９１．２０５１．１９９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

【特許請求の範囲】

【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。