JP2673832B2 - 油中水滴型エマルジョン爆薬 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は隧道掘進、採石、採鉱等の産業用の爆破作業
に汎く利用される油中水滴型（以下W/O型と云う）エマ
ルジョン爆薬に関するものである。

（従来の技術） W/O型エマルジョン爆薬は米国特許第3,161,551号明細
書により始めて公開されて以来、多数の改良発明が行わ
れて来た。これらの発明によるW/O型エマルジョン爆薬
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、又不連続
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事によ
り、ブースター起爆から雷管起爆までの広範な感度が得
られている。

これらのW/O型エマルジョン爆薬は、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
の爆薬にない優れた性能を有している事は周知の事柄で
ある。

（発明が解決しようとする課題） W/O型エマルジョン爆薬は、先ず酸化剤水溶液、油
類、乳化剤によってW/O型エマルジョンを製造し、その
後微小中空球体を加えて攪拌混合する。一般にW/O型エ
マルジョンは極めて粘土が高く、通常グリース状の性状
を有している。こういう高粘性のW/O型エマルジョンに
比重のごく軽い微小中空球体を、攪拌混合し、均一にす
る事は極めて難しい事である。微小中空球体が均一にな
っていない場合は、W/O型エマルジョン爆薬の爆発力の
不均一が生じたり、又極端な場合は、爆轟中断が生じた
りし、大きな使用上の障害となる。この為従来は必要以
上に混合時間を長くしたりして、均一になる様に努めて
来たが、それでも均一性は不充分であり、更にはいたず
らに混合時間を延ばしすぎるとW/O型エマルジョンが壊
れて、感度が低下してしまうという問題があった。どの
ようにして短時間内で、しかもW/O型エマルジョンと微
小中空球体を、均一に混合するかが大きな課題であっ
た。

（課題を解決する為の手段） 本発明者等は、この課題を解決する為、いろいろな方
面から研究を重ねた結果、真比重が0.10から0.35の範囲
で、かつ水浮遊率が93〜98体積％のガラス微小中空球体
を用いると、W/O型エマルジョンと短時間内で、しかも
均一に混合できる事を見い出したものである。

本発明に用いられるガラス微小中空球体は材質がガラ
スであり、真比重は、ASTM D−2840に記載されている空
気置換ピクノメータ法で測定した値が0.10から0.35の範
囲で、かつ、以下に述べる方法で測定した水に対する浮
遊率が93〜98体積％である。

“水浮遊率測定法” （１） 微小中空球体約130ccを250ccのシリンダーに秤
り取り、これをASTM B−527に従って500回タップする。
体積が100ccになる様微小中空球体の量を何度も調整す
る。最終的に100ccになったものを更に300回タップす
る。

（２） 目盛付き500cc分離フラスコの約3/4まで水を入
れ上述の微小中空球体100ccをこれに加える。

（３） フラスコを充分振盪した後10分間静置する。

（４） フラスコの底を持って、浮遊している部分を再
び振盪する。５分間静置する。

（５） 沈降分の体積（Vs）を読み取り、浮遊率を下の
式で計算する。

浮遊率＝100−Vs 微小中空球体の比重があまり軽すぎると、均一に至る
時間が掛りすぎ、又重すぎるとW/O型エマルジョン爆薬
の感度が悪くなる。水浮遊率が低すぎると、均一になる
時間がかかりすぎ又均一性にも問題が生じる。水浮遊率
がこれ以上高い場合は、混合中の微小中空球体がむしろ
壊れ易くなり、しかも微小中空球体そのものの価格も高
くなりすぎて、実際的ではない。

本発明に使用する微小中空球体は、出来上ったW/O型
エマルジョン爆薬の比重を1.40g/cc以下になる量の範囲
で使用されるのが好ましく、さらに好ましくは、出来上
ったW/O型エマルジョン爆薬の比重を1.30g/cc以下にな
る量の範囲で使用する。使用する微小中空球体の比重等
によるが、微小中空球体は通常、全組成に対して0.5〜2
0重量％の範囲で使用するのが好ましい。

又、爆薬の比重が上述の範囲内に入るなら、他の微小
中空球体、例えば、他のガラス微小中空球体、シラスバ
ルーン、パーライト、樹脂マイクロバルーン等の１種又
は、２種以上と混合して用いても良い。

本発明に使用される酸化剤水溶液は、硝酸アンモニウ
ム、アルカリ金属硝酸塩類、アルカリ土類金属硝酸塩
類、アルカリ金属塩素酸塩類、アルカリ土類金属塩素酸
塩類、アルカリ金属過塩素酸塩類、アルカリ土類金属過
塩素酸塩類、過塩素酸アンモニウムを単独又は混合して
水溶させたものである。

又、本発明に用いられる酸化剤水溶液に硝酸モノメチ
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使用する事が可能であ
る。

酸化剤水溶液中に於ける水の含有量は、酸化剤水溶液
の結晶析出温度が30〜90℃になる範囲で使用される事が
好ましく、通常酸化剤水溶液に対して５〜40重量％で使
用されるのが好ましく、より好ましくは７〜30重量％が
使用される。

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が
補助溶媒として使用可能である。

本発明では酸化剤水溶液は全組成に対して50〜95重量
％の範囲で使用される。

本発明で用いられる油類としては、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、動物性ワックスの単独または２種以上の混合物が
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、ポリブテン、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。

本発明における油類の使用量は１〜10重量％の範囲が
好ましく、さらに好ましくは２〜８重量％である。

本発明に用いられる乳化剤は通常、W/O型エマルジョ
ン爆薬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
等及びこれらの適当な混合物等が使用される。

本発明に用いられる乳化剤は、全組成に対して0.5〜
７重量％の範囲で使用するのが好ましい。

本発明によるW/O型エマルジョン爆薬にTNT、ペントリ
ット等の爆発性物質を使用する事が可能である。又、適
当に機械的又は化学的に気泡を含ませる事によって微小
中空球体の役割を一部代替する事が可能である。

本発明によるW/O型エマルジョン爆薬にはアルミ粉、
マグネシウム粉等の金属粉末、木粉、澱粉等の有機粉末
の添加も可能である。

（作 用） 本発明者等はW/O型エマルジョン爆薬に使用される微
小中空球体として、上述の様に真比重が0.10から0.35の
範囲で、かつ水浮遊率が93〜98体積％であるガラス微小
中空球体を用いた所、短時間の混合時間内に従来にない
均一なW/O型エマルジョン爆薬が出来る事を見い出した
ものである。

（実施例） 本発明を実施例を掲げて、以下に詳しく説明する。

実施例1. マイクロクリスタリンワックス（エッソスタンダード
石油社製、商品名エスラックス172）1.5重量％と流動パ
ラフィン（試薬品）1.0重量％を約90℃で、良く加熱混
合し、これに乳化剤として、ソルビトールジオレエート
4.5重量％及び酸化剤水溶液として水14重量％、硝酸ア
ンモニウム63.4重量％、硝酸ナトリウム10.0重量％を予
め約90℃で加熱溶解したものを加え、十分攪拌混合して
W/O型エマルジョンを得た。

このW/O型エマルジョンに真比重が0.25でかつ水浮遊
率が96体積％のガラスバブルス（3M社製、商品名Ｋ−2
5）で5.6重量％を加えドライスベルケ型捏和機で混合し
た。混合を開始した後、30秒後、１分後、３分後、５分
後、10分後にそれぞれ20gの試料３ケを取り、比重を測
定した。

比較例1. マイクロクリスタリンワックス（エッソスタンダード
石油社製、商品名エスラックス172）1.5重量％と流動パ
ラフィン（試薬品）1.0重量％を約90℃で、良く加熱混
合し、これに乳化剤として、ソルビトールジオレエート
4.5重量％及び酸化剤水溶液として水14重量％、硝酸ア
ンモニウム62.8重量％、硝酸ナトリウム10.0重量％を予
め約90℃で加熱溶解したものを加え、十分攪拌混合して
W/O型エマルジョンを得た。これに真比重が0.28、水浮
遊率90体積％のガラスバブルス（3M社製、商品名28/75
0）6.2重量％を加え、実施例１と同じように混合し、か
つ試料を採取、比重測定を実施した。

実施例2. 数平均分子量が約200で、かつ軟化点が約86℃のジシ
クロペンタジエンを重合した油溶性でかつ分子内にラダ
ー構造を有する脂環族炭化水素樹脂（トーネックス社
製、商品名エスコレッツ8180）0.3重量％とマイクロク
リスタリンワックス（エスラックス172）3.2重量％を約
90℃で良く加熱混合し、これに乳化剤としてソルビタン
モノオレエート2.0重量％及び酸化剤水溶液として水８
重量％、硝酸アンモニウム57.5重量％、硝酸ナトリウム
15.0重量％、硝酸ヒドラジン10.0重量％を予め約100℃
で加熱溶解したものを加え、十分攪拌混合してW/O型エ
マルジョンを得た。

このW/O型エマルジョンに真比重が0.12でかつ水浮遊
率が96体積％のガラスバブルス（3M社製、商品名Ｋ−
１）2.0重量％及びパーライト2.0重量％を加え実施例１
と同じように混合し、かつ試料を採取、比重測定を実施
した。

比較例2. 数平均分子量が約200で、かつ軟化点が約86℃のジシ
クロペンタジエンを重合した油溶性でかつ分子内にラダ
ー構造を有する脂環族炭化水素樹脂（トーネックス社
製、商品名エスコレッツ8180）0.3重量％とマイクロク
リスタリンワックス（エスラックス172）3.2重量％を約
90℃で良く加熱混合し、これに乳化剤としてソルビタン
モノオレエート2.0重量％及び酸化剤水溶液として水８
重量％、硝酸アンモニウム56.5重量％、硝酸ナトリウム
15.0重量％、硝酸ヒドラジン10.0重量％を予め約100℃
で加熱溶解したものを加え、十分攪拌混合してW/O型エ
マルジョンを得た。

このW/O型エマルジョンに真比重が0.15でかつ水浮遊
率が90体積％のガラスバブルス（3M社製、商品名C15/25
0）2.5重量％及びパーライト2.5重量％を加え実施例１
と同じように混合し、かつ試料を採取、比重測定を実施
した。

実施例3. 数平均分子量が約290でかつ軟化点が約105℃のジシク
ロペンタジエンを重合した油溶性でかつ分子内にラダー
構造のある脂環族炭化水素樹脂（トーネックス社製、商
品名エスコレッツ5300）0.9重量％とマイクロクリスタ
リンワックス（エスラックス172）2.1重量％を約90℃
で、良く加熱混合し、これに乳化剤としてソルビトール
ジオレエート3.1重量％及び酸化剤水溶液として水10重
量％、硝酸アンモニウム73.9重量％、硝酸ナトリウム6.
0重量％を予め約100℃で加熱溶解したものを加え、十分
攪拌混合してW/O型エマルジョンを得た。

このW/O型エマルジョンに真比重が0.19でかつ水浮遊
率が96体積％のガラスバブルス（3M社製、商品名Ｋ−
２）4.0重量％を加え実施例１と同じように混合し、か
つ試料を採取、比重測定を実施した。

比較例3. 数平均分子量が約290でかつ軟化点が約105℃でジシク
ロペンタジエンを重合した油溶性でかつ分子内にラダー
構造のある脂環族炭化水素樹脂（トーネックス社製、商
品名エスコレッツ5300）0.9重量％とマイクロクリスタ
リンワックス（エスラックス172）2.1重量％を約90℃
で、良く加熱混合し、これに乳化剤としてソルビトール
ジオレエート3.1重量％及び酸化剤水溶液として水10重
量％、硝酸アンモニウム73.5重量％、硝酸ナトリウム6.
0重量％を予め約100℃で加熱溶解したものを加え、十分
攪拌混合してW/O型エマルジョンを得た。

このW/O型エマルジョンに真比重が0.23でかつ水浮遊
率が90体積％のガラスバブルス（3M社製、商品名B23/50
0）4.4重量％を加え実施例１と同じように混合し、かつ
試料を採取、比重測定を実施した。

実施例１〜３、比較例１〜３の組成を表１にまとめ
た。

（発明の効果） 比重の測定結果を表２に示す。それぞれ対応する実施
例と比較例（例えば実施例１と比較例１）を比較して見
れば実施例の方が短時間で、比重が一定になっている事
が良く判る。これに対し比較例の方が10分後でも比重の
最大値と最小値の間にかなりの差があり、均一性に、問
題が残っている事が判る。

即ち実施例の方が短時間内で、しかも均一にW/O型エ
マルジョンと微小中空球体が混合される事は明らかであ
る。

Claims (1)

(57)【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ジョン爆薬に於て、微小中
   空球体として真比重0.10から0.35の範囲で、かつ水浮遊
   率が93〜98体積％であるガラス微小中空球体を使用した
   ことを特徴とする油中水滴型エマルジョン爆薬。