JP3797840B2 - 爆薬組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、爆薬組成物に関する。更に詳しくは採石、採鉱等の産業用爆破作業に広く利用され、被破壊物の穿孔に直接装填しうるポーラスプリル硝酸アンモニウム(硝安)系の爆薬組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
爆破作業等に用いられる産業用爆薬としては、ダイナマイト、含水爆薬、硝安爆薬、硝安油剤爆薬(以下ANFO爆薬と呼ぶ)等が良く知られている。これらの爆薬のうち、ANFO爆薬は比較的簡単に製造できる爆薬であり、通常流動性のある粒状を呈しているので、穿孔内に直接流し込んだり、ローダー等の装填機によって装填することもできるという特徴がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ポーラスプリル硝安の反応性がニトログリセリンやニトログリコールのような爆発性化合物に比べてかなり低いことは良く知られている。従って、ポーラスプリル硝安が酸化剤として爆薬全体の90重量%以上を占めることの多いANFO爆薬は、他の産業用爆薬と比較して威力が低いが、安価で安定であるという点から、広く使用されている。また、その起爆感度は、火薬学会規格ES−32(2)で爆轟起爆試験方法として規定されている塩ビ雨どい試験又はカートン試験において6号雷管で完爆しないこととされており、その低感度故に例えば25kg入り重袋への収納及びそれによる輸送が許されている。
【0004】
ANFO爆薬において、吸油率の高いポーラスプリル硝安及び粒径の細かいポーラスプリル硝安を使用することにより反応性の向上及び爆速の上昇が達成できることは既に確かめられている。しかしながら、この方法によると塩ビ雨どい試験又はカートン試験において6号雷管で完爆することとなり、ANFO爆薬としての規定を外れてしまい、重袋による収納及び輸送が許されないものとなるため、取扱性の煩雑化及びコストアップを招くことになる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ANFO爆薬においてポーラスプリル硝安の嵩比重、その他の物性及び当該硝安を含有する爆薬組成物の酸素平衡値等がその爆轟性能へ与える影響について鋭意研究した結果、特定のポーラスプリル硝安及び燃料油を含有する爆薬組成物が、従来のANFO爆薬に比べて感度は押さえられている反面威力が著しく向上することを見出し、本発明を完成させたものである。
【0006】
すなわち本発明は、
(1)嵩比重が0.55〜0.80であり、かつ微小中空粒子を含有するポーラスプリル硝酸アンモニウム及び燃料油を含有する爆薬組成物、
(2)爆薬組成物の酸素平衡値が爆薬1g当たり−1.10〜0.10gとなるように燃料油を含む可燃性物質を配合してなる(1)に記載の爆薬組成物、
に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に記載する。
本発明の爆薬組成物においては、嵩比重が0.55〜0.80、好ましくは0.60〜0.74であるポーラスプリル硝安が使用される。 更に、本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝安としてはポーラスプリル硝安内に微小中空粒子を含有するポーラスプリル硝安が使用され、これを粉砕したポーラスプリル硝安を併用することも可能である。本発明の爆薬組成物において、前記ポーラスプリル硝安とその粉砕品とは、任意の比率で混合し得るものであるが、好ましくはポーラスプリル硝安に対するその粉砕物の混合割合は20〜80重量%である。
ポーラスプリル硝安に含有される微小中空粒子は、主に比重調整剤等として用いられているもので、使用しうる微小中空粒子の具体例を挙げれば、樹脂マイクロバルーン、ガラスバルーン、金属中空粒子、シラスバルーンのような天然又は合成の多孔性物質等があり、これらは単独または2種類以上混合して用いられる。本発明の爆薬組成物においては上記のうち樹脂マイクロバルーンを含有するポーラスプリル硝安を使用するのが好ましい。
ポーラスプリル硝安中に、微小中空粒子は通常1.0×10-6〜10.0重量%、好ましくは0.05〜10.0重量%含有される。又微小中空粒子は粒径が5.0×10-3〜1.5mm程度ものが使用できる。
【0008】
ポーラスプリル硝安の嵩比重はJIS K−6721に規定の方法に準じて測定される。即ち、一定量の試料のポーラスプリル硝安を一定の高さから、支持棒に支持された下部にダンパーを有する漏斗を用いて、支持台上に設置した円筒形コップ内に落下させ、コップ上に盛り上がった試料ポーラスプリルの硝安を除去した後、コップ内の試料のポーラスプリル硝安を秤量することによって測定される。詳しくは、上端の直径90mm、下端の直径15mm、高さ115mmの漏斗を、漏斗下端と支持台上の深さ80mm、容積100cm3のコップ上端との距離が45mmとなるように設置し、漏斗内に試料のポーラスプリル硝安100gをに入れ、ダンパーをスライドさせてコップ内に試料のポーラスプリル硝安を落下させる。振動を与えないように注意してコップの上に盛り上がった試料のポーラスプリル硝安をヘラでコップの上端と同じ高さで水平になるように払いのける。コップの外側に付着した試料のポーラスプリル硝安はこれを除去して、コップ内の試料のポーラスプリル硝安重量を上皿直示天秤で秤量する。以上の測定を終えた後、下記(1)式により嵩比重を算出する。
嵩比重=試料重量(g)/100(cm3) (1)
【0009】
ポーラスプリル硝安の吸油率は、一定量の試料のポーラスプリル硝安を、軽油に一定時間浸しておいた後、吸引ろ過し、試験前後の重量差より軽油の吸着量を見ることによって測定される。詳しくは試料のポーラスプリル硝安50gを直径40mm、深さ50mmのガラスフィルター(11G−1)に入れ、上皿直示天秤で秤量し、これを真空装置にセットする。ついでガラスフィルター中に軽油40mlを注入し、細い棒でよく撹拌し、ポーラスプリル硝安と軽油の混合接触を図る。5分間放置後、ガラスフィルターに付属した外部のコックを開放し、2分間軽油を自然流下させる。引き続き真空ポンプにて5分間吸引(流速:約30l/min)した後、軽油を吸着した試料のポーラスプリル硝安の入ったままのガラスフィルターを、上皿直示天秤で秤量する。ここで増量分が軽油の吸着分である。以上の測定を終えた後、元の試料硝安50gに対する軽油吸着分(g)の比率(%)を、吸油率(%)として表示する。計算式は下記(2)式の通りである。
吸油率(%)=軽油吸着分(g)/試料50(g)×100 (2)
【0010】
ポーラスプリルポーラスプリル硝安の吸油率は、主として粒の内部に分布する細孔容積や有効径によって左右されるものであり、例えば細孔容積が大きければ、粒内部に軽油を保持し得る空間が大となるので、吸油率が大となる。本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝酸アンモニウムは、その吸油率が5〜20%、好ましくは7〜15%、であるものが使用しうる。
【0011】
ポーラスプリル硝安の硬度は、一定量のポーラスプリル硝安の試料を硬度測定装置により一定の条件で機械的に粉砕し、粉砕された量を計ることにより測定される。
測定に使用される装置は、試料注入用漏斗、圧縮空気流入孔(内径4mm、長さ55mm)に接続した流送管(内径16mm、長さ175mm)、それら接続部上部と漏斗を垂直に接続する試料注入管(内径12mm、長さ52mm)及び流送管と垂直に接続した試料粉砕管(内径50mm、長さ315mm)から構成されている。
35mesh篩で粉末を除去した試料硝安100gを漏斗から試料注入管を通して流送管に落下注入し、流入孔から流入した圧縮空気(4kg/cm2)により、試料を流送管を通して粉砕管内壁に衝突させ試料硝安を粉化させる。流送後の試料硝安を35meshで篩分けし、+35mesh量(N)を秤量し、元の試料硝安100gに対する粉化量の比率(%)として表示する。計算式は下記(3)式の通り。
硬度(%)=100(g)−N(g) (3)
本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝酸アンモニウムは、その硬度が0.1〜20.0%、好ましくは0.1〜10.0%、であるものが使用しうる。
【0012】
ポーラスプリル硝安の粒度分布(重量%)は、一定量のポーラスプリル硝安を篩目の異なる各種篩を通し、各篩目毎の篩網上残留分重量から測定される。
本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝酸アンモニウムとしてはその粒径が2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、3.0〜35.0重量%及び1.0重量%以下であることが好ましい。
【0013】
本発明の爆薬組成物に用いられる燃料油としては、混合時に液状である可燃性の有機物質であればいずれも使用しうるが、好ましい燃料油の具体例としては軽油、灯油等の鉱物油、植物油、動物油等が挙げられる。
この他、必要により、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、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ワックス類、ジニトロトルエン、ジニトロキシレン等のニトロ化合物等を燃料油として単独又は混合して用いることができる。融点の高い燃料油は、それが液状になる温度以上で、ポーラスプリル硝安と混合する事によって用いることができる。
【0014】
本発明の爆薬組成物に用いられる可燃性物質は、爆薬全体の酸素平衡値が爆薬1g当たり−1.10〜0.10g、好ましくは−0.10〜0.01gとなるように配合される。爆薬の酸素平衡値は、例えば、平成9年日本火薬工業会発行の「一般火薬学」pp9〜12、昭和62年火薬学会発行の「火薬ハンドブック」pp28〜29に述べられているように、爆薬1gに含まれている可燃性成分のすべての成分を、完全に酸化反応させた場合の酸素の過不足量をgで表示した値である。
【0015】
本発明の爆薬組成物は必要によって、静電気発生防止の措置を施すことができる。例えば水溶性及び油溶性の帯電防止剤(特開昭55−51794号、特開平11−147784号、特開平11−278974号)として知られる各種界面活性剤や、デンプン類(特開平10−291883号)、脂肪酸アミド等の添加剤を加えることができる。
【0016】
本発明の爆薬は、必要によってポーラスプリル硝安以外の酸化剤、例えば硝酸カリウムや過塩素酸塩、更には、木粉、アルミニウム粉のような粉末追加燃料あるいは、ポリアクリル酸ナトリウムのような増粘安定剤(特開平8−295588号)、シラスバルーンのような比重調整材(特開平8−26877号)、アンモニアガス抑制剤として知られる有機酸(特開平11−79878号)、吸水剤等、他の添加剤を加えることが可能である。
【0017】
本発明の爆薬組成物は、ニーダーあるいは回転ミキサーのような混合機で、ポーラスプリル硝安と燃料油、さらに必要によりその他の添加剤を均一に混合することによって、製造される。また、撹拌、混合の機能を備えているならば、他の混合機も使用可能である。
【0018】
【実施例】
本発明を実施例を挙げてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【0019】
実施例1
樹脂マイクロバルーンを0.18重量%含有し、嵩比重0.67、粒径2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、21.0重量%及び0.9重量%、吸油率12.5%、硬度0.7%のポーラスプリル硝安91.7重量部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、室温の2号軽油8.0重量部、脂肪酸アミド0.3重量部を添加し、1分当たり70回転の速度で5分間混合し、本発明の爆薬組成物を得た。 この爆薬組成物の酸素平衡値(g/g)は −0.099である。
【0020】
実施例2
樹脂マイクロバルーンを0.18重量%含有し、嵩比重0.67、粒径2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、21.0重量%及び0.9重量%、吸油率12.5%、硬度0.7%のポーラスプリル硝安94.7重量部を室温のコンクリートミキサーに移し、室温の2号軽油5.0重量部、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール0.3重量部を添加し、1分当たり100回転の速度で3分間混合し、本発明の爆薬組成物を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値(g/g)0.011である。
【0021】
実施例3
ガラスマイクロバルーンを0.02重量%含有し、嵩比重0.70、粒径2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、10.5重量%及び1.0重量%、吸油率11.0%、硬度0.8%のポーラスプリル硝安74.5重量部とその粉砕品20.0重量部を室温のコンクリートミキサーに移し、室温の2号軽油5.5重量部を添加し、1分当たり80回転の速度で5分間混合し、本発明の爆薬組成物を得た。 この爆薬組成物の酸素平衡値(g/g)は−0.009である。
【0022】
比較例1
嵩比重0.76、粒径2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、0.0重量%及び2.0重量%、吸油率13.5%、硬度7.0%のポーラスプリル硝安94.0重量部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、室温の2号軽油6.0重量部を添加し、1分当たり70回転の速度で5分間混合し、比較用の爆薬組成物を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値(g/g)は −0.018 である。
【0023】
比較例2
嵩比重0.79、粒径2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、0.0重量%及び98.0重量%、吸油率11.4%、硬度36.0%のポーラスプリル硝安29.25重量部と、樹脂マイクロバルーンを含有し、嵩比重0.67、粒径2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、21.0重量%及び0.9重量%、吸油率12.5%、硬度0.7%のポーラスプリル硝安68.25重量部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、室温の2号軽油2.5重量部を添加し、1分当たり80回転の速度で5分間混合し、比較用の爆薬組成物を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値(g/g)は 0.110である。
【0024】
性能試験
(1)弾動振子試験
実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各爆薬組成物を内径30mm、厚さ5.0mmの紙管中に90g流し込み、10gのペントライトをブースターとして起爆し、弾動振子値を測定した。
【0025】
(2)爆速試験
実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各爆薬組成物を内径35mm、厚さ3.5mmの鋼管中に200g流し込み、40gのペントライトをブースターとして起爆し、爆速を測定した。
【0026】
(3)起爆感度試験
実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各爆薬組成物を火薬学会規格ES−32(2)で規定されている塩ビ雨どい試験において6号雷管で起爆した。
【0027】
これらの試験結果を表1に示す。
【0028】
【0029】
比較例1の爆薬は、弾動振子値が68.3mm、爆速が2950m/secであり、起爆感度が6号雷管で不完爆(塩ビ法)である。また、比較例2の爆薬は、弾動振子値及び爆速が著しく上昇すると共に起爆感度も高くなり、ANFO爆薬本来の優れた取扱性が損なわれることになる。これら比較例に対して、実施例1〜3の本発明の爆薬組成物は、弾動振子値及び爆速がそれぞれ77.0〜80.0mm及び3050〜3150m/secと上昇するが、従来のANFO爆薬と同等の低い起爆感度を保持したままであり、本発明の爆薬組成物のみが、起爆感度が低いにも拘わらず、高威力であるという特性を有することが明らかである。
【0030】
【発明の効果】
起爆感度が低いため、従来のANFO爆薬と同様に取扱うことが可能であるという特性を損なうことなく、威力に優れた爆薬組成物が得られた。
Claims (2)
- 嵩比重が0.55〜0.80であり、かつ微小中空粒子を含有し、その粒径が2.36mm以上及び0.98mm以下のものがそれぞれ、3.0〜35.0重量%及び1.0重量%以下であるポーラスプリル硝酸アンモニウム及び燃料油を含有する爆薬組成物。
- 爆薬組成物の酸素平衡値が爆薬1g当たり−1.10〜0.10gとなるように燃料油を含む可燃性物質を配合してなる請求項1に記載の爆薬組成物。
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