JP2003292392A

JP2003292392A - 爆薬組成物

Info

Publication number: JP2003292392A
Application number: JP2002098355A
Authority: JP
Inventors: Takuya Taguchi; 琢也田口; Hiroyuki Taniguchi; 弘幸谷口; Yoshio Tanabe; 芳雄田辺; Tatsuo Miyazaki; 達夫宮崎
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ポンプ等による機械装填が可能な程度の粘度
で、且つその経時安定性が良いエマルション爆薬を開発
すること。【解決手段】乳化剤として第１〜３級アミンとポリアル
キル（アルケニル）酸ラクトンとの縮合生成物を含有す
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、採鉱等の産業用の爆破作業に
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は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、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優れた性能
を有していることは周知の事実である。

【０００３】また、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬はその個
々の原材料が安全であることや、混合等が比較的容易で
あることから、海外においてはＷ／Ｏ型エマルション爆
薬をエア駆動のモノポンプ等を利用して直接発破孔に自
動装填する技術が実用化されている。この方式で用いら
れる爆薬は、例えば（社）日本トンネル技術協会発行の
「効果的なトンネル爆破技術に関する検討報告書」に記
載されているように、「バルクエマルション爆薬」と呼
ばれ、ダイナマイトに比べて流動性が高いことが特徴で
ある。

【０００４】

【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（気泡）を加えて混合するこ
とにより製造されている。一般的にＷ／Ｏ型エマルショ
ン爆薬は、製造直後には所望の感度、性能を有している
が、時間が経過するに従い分散されている不連続相が集
合して巨大化し、最終的にはエマルションが崩壊するた
めに、初期の感度及び性能を喪失し、また粘度が高くな
るという貯蔵上の問題が見られる。欧米各国に於いて
は、現地混合方式又はこれに近い方式が採られている
為、爆薬製造から使用までの時間が数時間ないし、数日
と極めて短時間なので、貯蔵上の問題はそれほど大きな
問題ではない。しかし、日本に於いては、爆薬が製造さ
れてから使用するまでに、通常でも数ヶ月、長い場合は
６ヶ月から１年程も経過する。かくして日本国内でバル
クエマルション爆薬を使用する場合には、従来の爆薬と
同様に数ヶ月以上経時的に安定なものが要求されてい
る。特にバルクエマルション爆薬は機械装填するために
流動性が必要とされることから、ポンプによる装填を不
可能にするような粘度の上昇、流動性の低下があっては
ならない。このように、バルクエマルション爆薬につい
ては安全性や性能に関する経時安定性に加えて、数ヶ月
以上という長期間貯蔵しても、流動性を保ち、機械装填
が可能な経時安定性を持つＷ／Ｏ型エマルション爆薬の
開発が望まれている。

【０００５】

【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、Ｗ／Ｏ
型エマルション爆薬の連続相を形成する乳化剤として第
１級〜３級アミンとポリアルキル（アルケニル）酸ラク
トンとの縮合生成物を使用する事により、バルクエマル
ション爆薬として２年以上の貯蔵安定性を有するという
飛躍的な向上が可能になることを見出し、本発明を完成
させたものである。

【０００６】即ち本発明は（１）酸化剤水溶液、油類、乳化剤を含有する油中水滴
型エマルション爆薬において乳化剤が第１〜３級アミン
とポリアルキル酸ラクトン又はポリアルケニル酸ラクト
ンとの縮合生成物を含有することを特徴とする油中水滴
型エマルション爆薬、（２）乳化剤の含有量が０．３〜
５重量％である上記（１）に記載の油中水滴型エマルシ
ョン爆薬、（３）酸化剤水溶液が硝酸ナトリウムを２〜
３０重量％含有するものである上記（１）又は（２）に
記載の油中水滴型エマルション爆薬、（４）油類の動粘
度が４０℃において２〜３５０ｃＳｔである上記（１）
〜（３）のいずれか1項に記載の油中水滴型エマルショ
ン爆薬、（５）酸化剤水溶液が水を５〜４０重量％含有
するものである上記（１）〜（４）のいずれか1項に記
載の油中水滴型エマルション爆薬、（６）ガラス微小中
空球体を０．５〜１０重量％含有する上記（１）〜
（５）のいずれか1項に記載の油中水滴型エマルション
爆薬に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】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に使用される乳化剤
としては、第１級〜３級アミンとポリアルキルアルケニ
ル酸ラクトン又はポリアルケニル酸ラクトンとの縮合生
成物が使用される。この縮合生成物に用いるポリアルキ
ル酸ラクトンは、例えば酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉
草酸、カプロン酸等の炭素数１〜５のアルキル脂肪酸と
分子内に−ＣＯ−Ｏ−構造を有する環状エステルである
ラクトンとの反応生成物である。またポリアルケニルラ
クトンは、例えば上記アルキル脂肪酸に対応する炭素数
２〜５のアルケニル脂肪酸とラクトンの反応生成物であ
る。

【０００８】第１級〜３級アミンとしては、メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基等の炭素数
１〜５の直鎖状又は枝分かれ状アルキル基を有する脂肪
族アミンや脂肪族アミンのアルキル基又は窒素原子に結
合する水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシメチル
基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒド
ロキシブチル基等の炭素数１〜４のヒドロキシアルキル
基で置換されたアルコールアミン等が挙げられる。これ
らのうちアルコールアミンが好ましい。本発明において
用いる乳化剤を得るには、それ自身公知の方法が採用さ
れるが、市販品を使用してもよい。

【０００９】得られる縮合物は通常鉱物油で４０〜７５
重量％程度に希釈し使用される。本発明のＷ／Ｏ型エマ
ルション爆薬において乳化剤は全組成物中で０．３〜５
重量％、好ましくは０．５〜３重量％の範囲で含有され
る。乳化剤が３重量％を超える場合は、Ｗ／Ｏ型エマル
ション爆薬の粘度が高くなる傾向がある。

【００１０】本発明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬に使用
される酸化剤水溶液は酸化剤を任意の濃度で水に溶解さ
せ得る事ができる。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
化剤として特に好ましいものは硝酸アンモニウムであ
る。

【００１１】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
して添加する事が可能である。

【００１２】本発明に使用される酸化剤水溶液において
は、経時した時のＷ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度を安
定させる目的で、硝酸ナトリウムを酸化剤水溶液中に溶
解させるのが好ましい。硝酸ナトリウムは爆薬中、必要
により２〜３０重量％、好ましくは４〜１５重量％の範
囲で含有される。

【００１３】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析出温度が３０〜９０
℃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１０〜３０重量
％の範囲で含有される。５重量％未満では、結晶が析出
し使用できなくなる場合があり、また、４０重量％を超
えて水を使用すると爆薬としての威力が低下する恐れが
ある。酸化剤水溶液中には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剤を
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、酸化剤水溶液は爆
薬中に５０〜９５重量％の範囲で含有されるのが好まし
い。

【００１４】本発明で用いられる油類の具体例として
は、軽油、灯油、流動パラフィン等のミネラルオイル、
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、これらは単独または２種以上を
混合して使用される。また上述の油類にエポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ポリブデン、ポリイソブチレ
ン、石油樹脂、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。ポンプで送液可能なＷ／Ｏ型エマル
ション爆薬の流動性を高める為には、前記油類の中でも
４０℃における動粘度が２〜３５０ｃＳｔである油類を
使用することが好ましい。動粘度が２ｃＳｔ以下では爆
薬の安定性が低下する場合があり、また、２５０ｃＳｔ
以上では爆薬の粘度が高くなり過ぎ、ポンプ送液に困難
をきたす場合がある。好ましい油類の具体例としては、
軽油、ミネラルオイルが挙げられる。本発明のＷ／Ｏ型
エマルション爆薬においては、油類は爆薬中に０．１〜
１０重量％、好ましくは１〜７重量％の範囲で含有され
る。

【００１５】本発明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬は微小
中空体を添加せしめることによって雷管起爆性からブー
スター起爆に至る広範な感度性能が得られ好ましい。微
小中空体としてはガラスマイクロバルーン（ガラス微小
中空球体）、シラスバルーン等の無機質中空球体、発泡
スチロール、樹脂バルーン等の有機質中空球体の１種又
は２種以上の混合物が使用しうる。微小中空体の量は、
当該爆薬の用途に応じ、微小中空体の種類によっても変
わるので、一概には言えないが、通常、当該爆薬の比重
を１．４ｇ／ｃｃ以下、好ましくは１．３ｇ／ｃｃ以下
になる量が使用されるが、ガガラス微小中空球体の場
合、組成物中で０．５〜１０重量％の範囲で含有される
のが好ましい。尚、これら微小中空体の代わりに機械的
又は化学的に生じる気泡を代用又は併用してもよいが長
期保存の観点から微小中空体を使用するのが好ましい。

【００１６】本発明によるＷ／Ｏ型エマルション爆薬
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、通常爆薬
中０．５〜１０重量％の範囲で含有される。

【００１７】Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の流動性は粘度
として示すことができる。ポンプで送液可能なＷ／Ｏ型
エマルション爆薬の製造直後の粘度は、２０℃において
２００Ｐａ・ｓ以下、好ましくは１５０Ｐａ・ｓ以下に
設定するのが好ましい。Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の製
造直後の粘度を２００Ｐａ・ｓ以上に設定した場合、長
期間の貯蔵中にＷ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度が高く
なり、ポンプで送液する際に、ポンプ圧力が高くなる危
険がある。ポンプ等の使用により機械装填する場合は、
Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度が低いほど安全性が高
くなり、作業効率も向上させることが出来る。

【００１８】本発明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬の製造
方法は例えば次の通りである。酸化剤を約８５〜９５℃
で水に溶解させ酸化剤水溶液を得る。約８５〜９５℃に
加熱された油類と乳化剤の混合物に、高粘性物に使用さ
れるラセン型撹拌翼を用いて２００〜５００ｒｐｍの撹
拌速度で撹拌しながら前述の酸化剤水溶液を除々に添加
する。添加が終わった後、更に撹拌を行い、出来上がっ
たＷ／Ｏ型エマルションに微小中空球体、必要に応じて
他の添加剤を縦型捏和機を用いて約３０〜６０ｒｐｍで
混合し、所望のＷ／Ｏ型エマルション爆薬を得る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて更に詳しく説
明するが、本発明がこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。

【００２０】実施例１硝酸アンモニウム６９重量部、硝酸ナトリウム１０重量
部、水１５重量部からなる９０℃の酸化剤水溶液を、ポ
リイソブテン酸ラクトンとジエチルアミノエタノールの
縮合物を鉱物油で希釈した生成物（濃度６０重量％）２
重量部と４０℃における動粘度が７．３ｃＳｔである流
動パラフィン４重量部の混合物に撹拌しながら少量ずつ
加えてＷ／Ｏ型エマルションを得た後、ガラスバブルス
（３Ｍ社製商品名：Ｋ−２５）３．５重量部を加えて
攪拌混合し、本発明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬を得
た。

【００２１】実施例２硝酸アンモニウム６９重量部、硝酸ナトリウム１０重量
部、水１５重量部からなる９０℃の酸化剤水溶液を、ポ
リイソブテン酸ラクトンとジエチルアミノエタノールの
縮合物を鉱物油で希釈した生成物（濃度６０重量％）２
重量部と２号軽油（ＪＩＳＫ２２０４に規定）４重量
部の混合物に撹拌しながら少量ずつ加えてＷ／Ｏ型エマ
ルションを得た後、ガラスバブルス（３Ｍ社製商品
名：Ｋ−２５）３．５重量部を加えて攪拌混合し、本発
明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬を得た。

【００２２】比較例硝酸アンモニウム６９重量部、硝酸ナトリウム１０重量
部、水１５重量部からなる９０℃の酸化剤水溶液を、ソ
ルビタンモノオレート２重量部と流動パラフィン４重量
部の混合物に撹拌しながら少量ずつ加えてＷ／Ｏ型エマ
ルションを得た後、ガラスバブルス３．５重量部を加え
て攪拌混合し、比較例用のＷ／Ｏ型エマルション爆薬を
得た。

【００２３】実施例１、２及び比較例で得られた各Ｗ／
Ｏ型エマルション爆薬の組成を表１に示す。なお、表１
中の数値は重量％を表す。

【００２４】実施例１、２及び比較例のＷ／Ｏ型エマル
ション爆薬の貯蔵安定性を確認するために２年に亘って
爆速を測定した。爆速は鋼管（内径３５ｍｍ、長さ３０
０ｍｍ）内にＷ／Ｏ型エマルション爆薬３００ｇ装填
し、ブースターとしてエマルション爆薬３０ｇ（日本化
薬（株）製商品名：アルテックス）を使用し、光ファ
イバー法により測定した。又熱加速試験を実施し、この
方法と室温貯蔵試験法との相関関係より３０ヶ月に該当
する測定値を得た。その結果を表２に示す。

【００２５】表２の結果から明白なように、従来の組成
による比較例が１８ヶ月以下で感度低下をきたすのに対
して本発明による実施例では２年以上も感度低下を生じ
ないことが分かった。

【００２６】実施例１、２及び比較例のＷ／Ｏ型エマル
ション爆薬の粘度を粘度計（ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ社
製ＭＯＤＥＬＤＶII＋）で、１８ヶ月に渡り測定し
た。測定は、回転数１０ｒｐｍ，測定温度２０℃で実施
した。その結果を表２に示す。

【００２７】表２の結果から明白なように従来のＷ／Ｏ
型エマルション爆薬に対して本発明のＷ／Ｏ型エマルシ
ョン爆薬は粘度が低く、さらに長期貯蔵時の粘度上昇率
が低い。即ち本発明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬の長期
貯蔵時の粘度安定性が著しく改良されることが分かっ
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】機械装填に好都合な低粘度で且つ経時安
定性が良いＷ／Ｏ型エマルション爆薬が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化剤水溶液、油類、乳化剤を含有する油
中水滴型エマルション爆薬において乳化剤が第１〜３級
アミンとポリアルキル酸ラクトン又はポリアルケニル酸
ラクトンとの縮合生成物を含有することを特徴とする油
中水滴型エマルション爆薬。
【請求項２】乳化剤の含有量が０．３〜５重量％である
請求項１に記載の油中水滴型エマルション爆薬。
【請求項３】酸化剤水溶液が硝酸ナトリウムを２〜３０
重量％含有するものである請求項１又は請求項２に記載
の油中水滴型エマルション爆薬。
【請求項４】油類の動粘度が４０℃において２〜３５０
ｃＳｔである請求項１〜３のいずれか1項に記載の油中
水滴型エマルション爆薬。
【請求項５】酸化剤水溶液が水を５〜４０重量％含有す
るものである請求項１〜４のいずれか1項に記載の油中
水滴型エマルション爆薬。
【請求項６】ガラス微小中空球体を０．５〜１０重量％
含有する請求項１〜５のいずれか1項に記載の油中水滴
型エマルション爆薬。