JPH1112076A

JPH1112076A - 油中水滴型エマルション爆薬組成物

Info

Publication number: JPH1112076A
Application number: JP17143197A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Okitsu; 敏洋沖津; Atsushi Suzuki; 淳鈴木
Original assignee: Nippon Koki Co Ltd
Current assignee: Nippon Koki Co Ltd
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】経時安定性を改良し２年間以上は初期の爆発
性能を維持する油中水滴型エマルション爆薬組成物を提
供する。【解決手段】１）有機アミン１〜１５ｗｔ％、希硝酸
１〜１５ｗｔ％、緩衝剤０．１〜１．０ｗｔ％、硝酸ア
ンモニウム４５〜７０ｗｔ％及び他の補助酸化剤３〜２
５ｗｔ％から成る酸化剤水溶液と、常温で固体石油質炭
化水素燃料１．５〜３．０ｗｔ％及び液体石油質炭化水
素燃料０．０２〜０．１０ｗｔ％から成る燃料成分と、
ソルビタン脂肪酸エステル型乳化剤２．０〜５．０ｗｔ
％と、比重調節剤０．１０〜２５．０ｗｔ％とで構成さ
れ、密度が０．５０〜１．２５ｇ／ｃｃである、又は
２）水５〜２５ｗｔ％、硝酸アンモニウム５５〜８５ｗ
ｔ％及び他の補助酸化剤３〜２５ｗｔ％から成る酸化剤
水溶液と、１）と同じ組成と割合から成る燃料成分乳化
剤、比重調節剤とで構成され、密度が１）と同じである
油中水滴型エマルション爆薬組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、経時安定性を改良
した油中水滴型エマルション爆薬組成物に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用爆薬には、ダイナマイ
ト、カーリット等の従前から良く知られた爆薬以外に、
硝酸アンモニウムを主成分とし、安全性を高めるために
成分中に水を５ｗｔ％以上含んだ含水爆薬と、コストの
安価なＡＮＦＯ爆薬とがある。又、含水爆薬には、酸化
剤相（これは分散相とも、不連続相とも呼ばれる）の中
に燃料成分（これは単に油相、燃料相或いは連続相とも
呼ばれる）を有する形態のOil in waterタイプのスラリ
ー爆薬（略してＯ／Ｗ型）と、燃料成分の中に酸化剤相
を有する形態のwater in oilタイプのエマルション爆薬
（略してＷ／Ｏ型）とがある。

【０００３】ダイナマイト、カーリットは、爆速もガス
ボリュームも高く非常に優秀な爆薬であるが、取扱感度
が高く、これまで度々尊い人命が製造中或いは消費中の
不慮の爆発事故によって失われている。

【０００４】そんな中で、安全性が極めて高いウォター
ゲル或いはスラリーと呼ばれる含水爆薬が開発され、ダ
イナマイト或いはカーリットに変わろうとしたが、従来
と同一形状の紙巻きカートリッジにすることが困難であ
ったこと、或いはダイナマイトに比べるとやや威力が劣
る等の点からユーザーには受け入れられなかった。その
間に、紙巻き包装に適するエマルション爆薬も開発され
たが、爆発性能では一部ダイナマイトに劣るものであっ
た。

【０００５】エマルション技術を用いた最初の爆薬発明
特許は、Ｒ．Ｓ．Ｅｇｌｙ等による米国特許第３，１６
１，５５１号明細書であり、その後小口径で雷管起爆性
のエマルション爆薬はＣ．Ｃ．Ｗａｄｅ等の米国特許第
３，７１５，２４７号明細書（爆轟触媒の利用）、及び
米国特許第４，１１０，１３４号明細書（気泡剤の利
用）で開示され、今日のエマルション爆薬の基礎となっ
ているが、これに様々な種類の鋭感剤を加えて種々特徴
のあるエマルション爆薬が開発され今日に至っている。

【０００６】その中には、日本国内の使用状況に合わせ
た改良も種々あり、経時安定性もその一つである。特開
昭５９−２０７８８９号公報には、ソルビタン脂肪酸エ
ステルのポリオール比率を特定の値に制限することによ
って経時安定性を計ること、特公昭６０−８９９８号公
報にはワックスの特定性能に着目して経時安定性の有効
性を計ることが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、本質的には
爆薬に使用している原料によっては必ずしもそれらの方
法が有効なものではなかった。即ち、これまでエマルシ
ョン爆薬の公知の経時安定化方法には、上述したように
特定のワックスを用いる方法、或いは乳化安定剤及び／
又は乳化増強剤によって安定化が図られてきたが、使用
する主要成分によってはそれらの方法が必ずしも有効な
方法ではなかった。

【０００８】一般に、含水爆薬は、爆薬成分中に火薬取
締法で言う火薬成分が全く含まれず、而も水が５ｗｔ％
以上含まれているため、高安全性が維持されていると言
っても過言ではない。近年においては、従来から知られ
た含水爆薬の一種であるスラリー爆薬に代わって、爆速
が高く、薬質，取扱性ともダイナマイトと同じようなエ
マルション爆薬が高安全度爆薬の主流になりつつある。

【０００９】この爆薬は、公知の硝酸塩又は過塩素酸塩
等から成る酸化性塩水溶液、即ち、水と石油質炭化水素
燃料（油）とを共に高速度で繰り返し裁断して微細化し
たものを、乳化剤が持っている親水・親油両性質（親水
基，親油基）によって素早く結合させたものである。そ
のために、経時安定性は比較的劣悪である。諸外国、例
えば米国のように製造直後に爆発消費してしまうような
実態ならば問題は生じないが、製造後１年以上も火薬庫
に保管することがある日本国内では経時安定性が大きな
問題である。

【００１０】本発明は斯かる従来の問題点を解決するた
めに為されたもので、その目的は、経時安定性を改良
し、少なくとも２年間は経時変化を受けても初期の爆発
性能を維持することが可能な油中水滴型エマルション爆
薬組成物を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
有機アミン１〜１５ｗｔ％、希硝酸１〜１５ｗｔ％、緩
衝剤０．１〜１．０ｗｔ％、硝酸アンモニウム４５〜７
０ｗｔ％及びその他の補助酸化剤３〜２５ｗｔ％から成
る酸化剤水溶液と、常温では固体の石油質炭化水素燃料
１．５〜３．０ｗｔ％及び常温では液体の石油質炭化水
素燃料０．０２〜０．１０ｗｔ％から成る燃料成分と、
ソルビタン脂肪酸エステル型乳化剤２．０〜５．０ｗｔ
％と、比重調節剤０．１０〜２５．０ｗｔ％とで構成さ
れ、密度が０．５０〜１．２５ｇ／ｃｃであることを特
徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、水５〜２５ｗｔ
％、硝酸アンモニウム５５〜８５ｗｔ％及びその他の補
助酸化剤３〜２５ｗｔ％から成る酸化剤水溶液と、常温
では固体の石油質炭化水素燃料１．５〜３．０ｗｔ％及
び常温では液体の石油質炭化水素燃料０．０２〜０．１
０ｗｔ％から成る燃料成分と、ソルビタン脂肪酸エステ
ル型乳化剤２．０〜５．０ｗｔ％と、比重調節剤０．１
０〜２５．０ｗｔ％とで構成され、密度が０．５０〜
１．２５ｇ／ｃｃであることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載の油
中水滴型エマルション爆薬組成物において、その他の固
体補助燃料２．０〜６．０ｗｔ％が更に添加されている
ことを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項２記
載の油中水滴型エマルション爆薬組成物において、その
他の固体補助燃料２．０〜６．０ｗｔ％が更に添加され
ていることを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の油中水滴型エマルション爆薬組成物におい
て、常温では固体の石油質炭化水素燃料は、融点が７０
℃以上で、針入度で表示される硬さが２５（２５℃のも
とで）以下、抗張力が１００ｐｓｉ以上のマイクロクリ
スタリンワックスであることを特徴とする。請求項６記
載の発明は、請求項１又は請求項２記載の油中水滴型エ
マルション爆薬組成物において、常温では液体の石油質
炭化水素燃料は、撹件機の高速回転による剪断力を酸化
性水溶液及び高温で液化した常温では固体の石油質炭化
水素燃料と乳化剤に容易に伝え、且つ素早く微細な分散
液滴粒子形状にするために、高温熱安定性であってしか
も乳化時の温度９５±２０℃において１５０ｃＳｔ以下
の低粘性液体であることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】一般に、家庭用ドレッシングに見
られるように、水と油はあるエネルギーを与えると、分
散液滴粒子となって均一に混ざった様子を呈する。然し
乍ら、数分間静置すると、再び水と油とに完全に分離す
る。この分離現象を抑えエマルション構造を安定化させ
るためには、混合すべき両液に強力なエネルギーを与え
て均一微細な液滴粒子径にすること、得られる混合液の
粘度を高くすること、両液の比重差を無くすることが通
常考えられる対策である。

【００１６】これまでエマルション爆薬の経時安定性を
改善するために為されてきた手段としては、前述のよう
に公知のソルビタン脂肪酸エステル中のソルビトール、
ソルビタン及びソルバイドのポリオール比率をある一定
範囲に取り込む方法と、特定のワックスの性質に限定し
たもの、或いはその他の乳化安定剤或いは乳化増強剤を
添加する方法とが知られている。

【００１７】先に挙げた以外に、乳化増強剤の例として
は、特開昭５９−９７５８９号公報等が知られている。
然し乍ら、これらの方法は硝酸アンモニウム、硝酸ナト
リウム等の硝酸塩又は過塩素酸塩等から成る酸化性水溶
液を主成分とするエマルション爆薬には妥当な方法であ
るが、エマルション爆薬の爆発性能を増強するために有
機アミンを用い、且つ経時安定性を維持するために酸化
性水溶液のＰＨを５．５±１．５の範囲にコントロール
したような場合には、公知の安定剤或いは安定化方法も
有効な手段ではなく、配合成分に応じてその手段を講じ
ることが必要であることが分かった。

【００１８】そこで、乳化組成物の安定性について原点
に戻って調査，検討した。乳化・可溶化の技術（工学図
書出版杜版、辻薦著、ｐ５８〜、ｐ８７〜）、及び分散
・乳化系の化学（工学図書出版社版、北原・古沢共著、
ｐ２３５〜）にはエマルションの安定化について詳しい
記述がある。又、ワックスの性質と応用（幸書房、府瀬
川健蔵監修、ｐ１７５〜）もエマルションの安定化につ
いて詳しい。

【００１９】これらの事実を要約すると、一般的に、乳
化組成物の経時安定性は（１）分散物の細粒化と均質化（２）粘度の増大（３）水相／油相の比重差の低減（４）保存温度管理（５）安定剤の作用等があり、（５）の安定剤の作用効果まで含めると分散
媒の改質等極めて多様となる。

【００２０】ここでは、（３）は実質的に調整困難であ
り、（４）についてもユーザーに余計な負担をかけるの
をで改良策とはいえないことから、（１）、（２）につ
いての改良を検討することとした。先の文献は、乳化さ
れた分散液滴粒子が均一微細で尚かつ十分な粘性媒体中
にあり、乳化剤の種類が水相及び油相成分に見合ったも
のならば、特別な乳化安定剤或いは乳化増強剤を使用せ
ずとも十分に安定な乳化物を得ることができることを示
唆している。ここで、十分に均一微細な分散液滴粒子と
は、ワックスの粘性が０．０５ｇ／ｃｍ・ｓｅｃとして
５μｍ以下のことであり、又機械的高速回転だけでは１
μｍ以下より微細化することは困難であると述べてい
る。分散液滴粒子の粒子径が均一微細で、それを取り巻
く分散媒の粘度が高ければ、分散粒子の安定性はストー
クスの式とアインシュタインの式とのバランス関係から
より安定に保つことができる。従って、分散液滴粒子径
が５μｍ以下になるように乳化機設定をすればよいこと
になる。爆薬業界の製造設備は爆発性物質を取扱う関係
上、万一の異物の混入等の不具合でも、爆発事象の発生
を絶無に抑制する必要がある。そのため、乳化機等の回
転機器は回転体と固定体との隙間を３ｍｍ以上開けなけ
ればならない等の均一微細な分散液滴粒子にしようとす
る条件から逸脱した不利な条件が科せられている。そん
な中で、先の分散液滴粒子を均一微細に保つため、本発
明者は回転翼で効率よく微細に裁断できるよう高温安定
な低粘性のオイルを少量ずつ定量的に注出することとし
た。

【００２１】一般に、エマルション組成物の安定性に
は、空気を取り込まないようにすることのほかに、乳化
終了後早めに冷却し、一気に粘性を増大させることが重
要なことである。乳化組成物に空気を取り込まないよう
にするためには、減圧乳化法か、加圧乳化法が好まし
い。

【００２２】本発明では、周速の遅い（１３．７ｍ／
ｓ）乳化では減圧乳化法を用い、周速の早い（１８．８
ｍ／ｓ）乳化では加圧乳化法を採用した。一方、乳化分
散液滴粒子の合一を遅らせ、安定化を図るための手段と
して得られた爆薬カートリッジを冷凍機に導入し薬温を
４０℃／１０ｍｉｎまで急冷した。従って、回転翼（以
後タービンと称する）と得られた分散液滴粒子との潤滑
を計るために、常温では液体の高温安定な低粘性オイル
（動粘性係数１５０ｃＳｔ以下）をできるだけタービン
近傍に導入することとし、その添加量は前記のように重
量比で０．０２〜０．１０ｗｔ％とした。

【００２３】この添加量が０．１０ｗｔ％を超えると、
分散液滴粒子は均質微細であっても最終製品の硬さが柔
らかくなり、経時安定性に悪影響が生じるばかりか、ユ
ーザーから柔らかいというクレームの対象になる。一
方、０．０２ｗｔ％未満では、５μｍ以下の均質微細な
分散液滴粒子にするのに時間がかかり大量生産には向か
ない。

【００２４】本発明で規定する低粘性オイルは、エマル
ション爆薬の燃料成分としての機能と共に乳化機タービ
ン或いはその軸受けの潤滑剤としての役割を兼ね備えた
ものであり、低粘性で高温安定性（引火点１３０℃以上
の潤滑油）であることが必須条件である。而も、この低
粘性オイルは、タービンにできるだけ近い位置で乳化工
程中絶え間なく定量的に注出されていることが望まし
い。こうすることによって、処理液がタービンをよりス
ムースに通過するためパス回数が増えてそれに応じて処
理済み分散液滴粒子は微細化されるとともに均一化が進
む。

【００２５】又、乳化工程中における添加方法は、間歇
乃至連続的にタービン等の回転体の極めて近傍で注出す
る構造が望ましい。更に得られた製品カートリッジの安
定化を図るにはカートリッジ上に包装されたら直ぐに冷
却することである。こうすることによってこれまでの２
倍以上の経時安定化が計られる。

【００２６】上述したように、エマルション爆薬の経時
安定性を向上するためには、使用する原料によって経時
安定化方法が異なるが、ある一定ＰＨ範囲の酸化剤溶液
を使用する場合には、これまで通常取られてきた安定化
方法が必ずしも妥当なものではなく、エマルション分散
液滴粒子径の均質細粒化とそれを取り巻く溶媒の粘性増
大によって、更に好ましくは得られたカートリッジに急
激な冷却工程を入れることによってより、一層のエマル
ション爆薬の経時安定性の向上を図ることができる。

【００２７】この分散液滴粒子径の均一微細化のために
取るべき手段は、高温安定な低粘性石油質炭化水素（例
えば、タービンオイル或いはハイホワイトオイル）であ
って、好ましくは乳化機のタービン近傍に少量（０．０
２〜０．１０ｗｔ％）を間歇乃至定量的に注入できる構
造であれば尚良好である。こうすることによって、これ
まで公知の特別な乳化安定剤或いは乳化増強剤のような
化学的方法を使用しなくとも十分安定なエマルション爆
薬が得られることが分かった。

【００２８】次に、本発明において、油中水滴型エマル
ション爆薬組成物の密度を０．５０〜１．２５ｇ／ｃｃ
とする理由は、下記の通りである。爆薬にとっては燃料
成分ではなく不純物であるガラスマイクロバルーンのよ
うな比重調節剤で密度を０．５０ｇ／ｃｃ未満にする
と、爆轟中断を起こす。然し、比重調節剤が樹脂バルー
ンのようなそれ自身が燃料成分となる場合は、更に低い
密度でも爆発性は維持できるが、容積比率で見た場合に
は、油中水滴型エマルション組成物成分が４０容積％程
度までならば爆発性を維持する。つまり、油中水滴型エ
マルション組成物成分が２０容積％未満では反応物質が
不足し、反応持続性が無くなる。一方、密度が１．２５
ｇ／ｃｃを超えると、低温起爆性能が著しく低下し、つ
いには雷管起爆性が失われてしまう。

【００２９】又、本発明において、比重調節剤は、粒径
が４４〜２５０μｍの樹脂又はガラス質微小中空球体で
あることが望ましい。爆発速度（爆速）は微小中空球体
の粒子径が４４μｍ近傍又はそれ以下で最大値を示し、
これより同粒子径が大きくなると低下し、低温感度は同
粒子径が７４〜２００μｍで最も効果がある。従って、
エマルション爆薬はスラリー爆薬に比べ、爆薬を構成す
る燃料及び酸化剤の接触効率が非常に高く、そのため反
応効率が極めて高く高爆速が得られる。それ故、爆速向
上を狙うよりも低温性能の向上を狙って微小中空球体の
粒子径が選定される。即ち、粒子径が４４μｍ未満では
得られる爆薬の低温感度が不十分で、逆に２５０μｍを
超えると爆速が極めて低下する。

【００３０】又、炭素質燃料成分としては、例えば、パ
ラフィン系炭化水素、オレフィン系炭化水素、ナフテン
系炭化水素、芳香族系炭化水素、飽和又は不飽和炭化水
素、石油精製鉱油、潤滑油、流動パラフィン、例えば、
ニトロ炭化水素等の炭化水素誘導体等の燃料油及び／又
は石油から誘導される未精製若しくは精製マイクロクリ
スタリンワックス、パラフィンワックス等、或いは鉱物
性ワックスであるモンタンワックス、オゾケライト等、
動物性ワックスである鯨ロウ、昆虫ワックスである密ロ
ウ等のワックス類等、従来からＷ／Ｏ型爆薬の連続相に
使用される炭化水素系物質の何れをも含み、これらを単
独若しくは混合物として用いることができる。

【００３１】又、ソルビタン脂肪酸エステル型の乳化剤
としては、例えば、ソルビタンモノラウレート、ソルビ
タンモノオレート、ソルビタンモノパルミテート、ソル
ビタンモノステアレート、ソルビタンセスキオレート、
ソルビタンジオレート、ソルビタントリオレート等があ
る。又、その他の補助酸化剤は、アルカリ金属又はアル
カリ土類金属硝酸塩及び／又は過塩素酸塩の水溶性酸化
性塩である。アルカリ金属又はアルカリ土金属の硝酸塩
又は過塩素酸塩から選ばれる酸化性塩としては、硝酸ナ
トリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロ
ンチウム、硝酸バリウム、硝酸リチウム等の硝酸塩、過
塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸カルシ
ウム、過塩素酸ストロンチウム、過塩素酸バリウム、過
塩素酸リチウム等の過塩素酸塩である。

【００３２】処で、爆薬の威力向上を目的とする場合は
一般的な常套手段であるアルミニウムのような燃料成分
を添加することのほか、水和ヒドラジン或いはモノエタ
ノールアミン、エチレンジアミン及びモノメチルアミン
等の有機アミン類を用いた方が例えば弾動臼砲比で示さ
れる爆薬の静的威力が明らかに向上する。従って、その
一例として水和ヒドラジン及びモノエタノールアミンを
用いた場合を実施例に明示した。その際、添加する有機
アミンがモノメチルアミンであろうとエチレンジアミン
であろうと水分を除いた正味添加量がほぼ同等であれば
威力向上の度合いには殆ど有意差はない。そこで、本発
明は、経時安定性を向上した組成物に関するものである
ため、エチレンジアミン及びモノメチルアミンの場合の
比較例・実施例については省略した。

【００３３】本発明において、酸化性水溶液のＰＨを
５．５±１．５とする理由は下記の通りである。ＰＨ
４．０未満では、乳化剤成分が酸により乳化作用が弱ま
り不安定化し、ＰＨが７．０を超えると、エマルション
組成物中の過飽和溶液状態にある水滴相内でアンモニア
ガスが発生し、ついにはエマルション構造の破壊となり
経時安定性を損なってしまうからである。

【００３４】又、有機アミンが１５ｗｔ％を超えると、
最終爆薬組成物の酸素バランスが大きく負になり、低温
感度、反応速度、砂上殉爆度及び弾動臼砲比等の爆発性
能が極めて悪くなる。希硝酸は、有機アミンを中和しＰ
Ｈ範囲を所定の値にするために必要とされる量であっ
て、有機アミンの使用量と設定するＰＨ値によって一義
に決まる。硝酸アンモニウムは、設定値より少なすぎる
と、弾動臼砲比が低下し、多すぎると、その他の成分が
相対的に減って経時安定性等が悪化する。又、その他の
補助酸化剤の量が設定値より少なすぎると、酸素バラン
スが大きく負になり、前述のように爆発性能に悪影響を
呈し、多すぎると相対的に硝酸アンモニウムの量が減り
弾動臼砲比の低下をきたす。

【００３５】又、常温では固体の石油質炭化水素燃料の
量は、１．５ｗｔ％未満では、微細粒子化された酸化剤
溶液を包み込むだけの油脂分が不足し経時安定性の劣化
をきたし、逆に３．０ｗｔ％を超えると、酸素バランス
が大きく負になり、前述のように爆発性能に悪影響を呈
する。又、常温では液体の石油質炭化水素燃料の量は、
０．０２ｗｔ％未満では、分散すべき酸化剤溶液の微細
粒子化が困難になり、結局経時安定性の悪化をきたす。
逆に、０．１０ｗｔ％を超えると、得られるエマルショ
ン爆薬の薬質が柔らかくなり、経時安定性に悪影響を与
えるばかりか添加の目的から逸脱してしまう。

【００３６】又、ソルビタン脂肪酸エステル型乳化剤の
量は、２．０ｗｔ％未満では、分散された微細粒子の酸
化剤溶液とこれを包み込む油脂分との結合剤が少なく、
エマルション状態を保つことが困難になり、結局経時安
定性の悪化をきたす。逆に、５．０ｗｔ％を超えると、
得られるエマルション爆薬の薬質が柔らかくなるばかり
か、酸素バランスが大きく負になり前述のように経時安
定性が悪くなると同時に爆発性能に悪影響を呈する。

【００３７】次に、請求項２における成分配合比の範囲
について説明する。水の範囲が５ｗｔ％未満では、含水
爆薬の定義から外れるばかりか、乳化に非常に時間が掛
かり、時には不完全乳化となることがある。逆に、２５
ｗｔ％を超えると、得られた爆薬の薬質が極めて柔らか
くなって経時安定性の悪化を招くと同時に、爆発時に水
を気化するために余分なエネルギーを必要とし、このた
め爆発エネルギーの低下をきたす。

【００３８】請求項３における成分配合比の範囲につい
て説明する。その他の固体補助燃料としてはアルミニウ
ムが最も有効であるため、これを例にとって説明する。
この量が２．０ｗｔ％未満では、添加しただけの明瞭な
効果が得られず、ただ単に製品単価を上げるのみであ
る。一方、６．０ｗｔ％を超えると、酸素バランスが大
きく負になり、爆発威力の増大という目的に対する効果
はほぼ飽和状態を過ぎてしまったかのように幾分漸増す
るものの製品単価の上昇に大きく跳ね返るばかりで有効
な方法ではない。

【００３９】請求項５における設定範囲について説明す
る。融点が７０℃未満、抗張力が１００ｐｓｉ未満で
は、得られたエマルション爆薬の薬質が柔らかく且つぼ
そぼそとしたものになり、低温時において氷化の兆候が
現れたり或いは経時安定性が悪くなる。逆に、針入度が
２５を超えると、得られたエマルション爆薬の薬質が柔
らかくなり経時安定性が悪くなる。

【００４０】請求項６における設定範囲について説明す
る。動粘性係数が１５０ｃＳｔを超えると、微量の常温
で液休である石油質炭化水素が効率よくタービン軸受け
近傍に分散され難くなって不均一な酸化剤分散粒子径と
なり、経時安定性に悪影響を与える。本発明において、
固体補助燃料は、アルミニウム、硫黄、尿素、ギルソナ
イト、カーボンから成る群から選ばれた一種又は二種以
上を含む。

【００４１】

【実施例】

（実験例１）水１２ｗｔ％に硝酸アンモニウム７０ｗｔ
％と硝酸ナトリウム８．９ｗｔ％を加え、８５〜９０℃
まで加温して溶解させた後、同温度に加温した２．００
重量のワックス（日本精蝋株式会社製Ｈｉｍｉｃ２０６
５）及び４．４５ｗｔ％の乳化剤混合物（花王株式会社
製レオドールＳＰ−Ｏ１５１．００ｗｔ％と、日本乳
化剤株式会社製エマトールＮＳ３．４５ｗｔ％）を加
えてバッチ式乳化機（周速１３．７ｍ／ｓ）で減圧乳化
して得られた組成物に、２．６５ｗｔ％のガラスマイク
ロバルーン（住友３Ｍ社製Ｋ−１５）を加えて捏和し
た。

【００４２】得られた爆薬のカートリッジ充填密度は、
約８０℃で１．１６ｇ／ｃｃであり、一方、精機工業研
究所製粘度計ビスメトロンＶＳ−Ｈ型のＮｏ．７ロータ
で測定した粘度は８５℃の高温状態で４．２２×１０⁶
ｃＰであった。この配合は酸化剤成分が全て硝酸塩水溶
液から成るエマルション爆薬であって、低温における爆
発性能をよくするために気泡剤を若干増やした。

【００４３】爆薬性能は表１の実験例１に記した。（実験例２）濃度７０％のモノエタノールアミン（ＭＥ
Ａ）４．３ｗｔ％に水９．２ｗｔ％と硝酸アンモニウム
６６．８ｗｔ％及び酢酸ナトリウム０．３ｗｔ％を加
え、よく混ぜる。これに６７％希硝酸約４．０ｗｔ％加
えてそのＰＨを５．０±０．０５に調節する。その後、
硝酸ナトリウム６．９ｗｔ％を加えて先の実験例１と同
様に約８５℃以上に加温溶解する。その後、別途８５℃
以上に加温した２．００ｗｔ％のワックス（日本精蝋株
式会社製Ｈｉｍｉｃ２０６５）及び４．００ｗｔ％の乳
化剤混合物（花王株式会社製レオドールＡＯ−１５
１．００ｗｔ％と、日本乳化剤株式会社製エマトールＮ
Ｓ３．００ｗｔ％）をその酸化剤溶液に加えてバッチ
式乳化機（周速１３．７ｍ／ｓ）で減圧乳化する。

【００４４】得られた乳化組成物に、２．５ｗｔ％のガ
ラスマイクロバルーン（住友３Ｍ社製Ｋ−１５−３０
０）を加えて捏和し、ポリエチレンラミネートパラフィ
ン紙に充填したカートリッジの密度は約８５℃で１．１
９ｇ／ｃｃであり、一方、精機工業研究所製粘度計ビス
メトロンＶＳ−Ｈ型のＮｏ．７ロータを用いた粘度は８
５℃で３．４２×１０⁶ｃＰであった。

【００４５】その爆薬性能は表１の実験例２に記した。（実験例３）濃度８０％の水和ヒドラジン３．０ｗｔ％
に水９．２ｗｔ％と硝酸アンモニウム６６．７ｗｔ％及
び酢酸ナトリウム０．３ｗｔ％を加え、よく混ぜる。こ
れに６７％希硝酸約４．４ｗｔ％加えてそのＰＨを５．
０±０．０５に調節した。その後、硝酸カルシウム６．
９ｗｔ％を加えて先の実験例１と同様に約８５℃以上に
加温溶解する。一方、８５℃以上に加温した２．００ｗ
ｔ％のワックス（日本精蝋株式会社製Ｈｉｍｉｃ２０６
５）及び４．００ｗｔ％の乳化剤混合物（花王株式会社
製レオドールＡＯ−１５１．００ｗｔ％と、日本乳化
剤株式会社製エマトールＮＳ３．００ｗｔ％）をこの
酸化剤溶液に加えてバッチ式乳化機（周速１０．７ｍ／
ｓ）で減圧乳化した。

【００４６】得られた乳化組成物に３．５ｗｔ％のガラ
スマイクロバルーン（住友３Ｍ社製Ｋ−２５−７５０）
を加えて捏和し、ポリエチレンラミネートパラフィン紙
に充填した。カートリッジの密度は約８５℃で１．１９
ｇ／ｃｃであり、一方、精機工業研究所製粘度計ビスメ
トロンＶＳ−Ｈ型のＮｏ．７ロータを用いた粘度は８５
℃で２．３５×１０⁶ｃＰであった。

【００４７】爆薬性能は表１の実験例３に記した。（実験例４）実験例３と同様な製造方法であるが、バッ
チ式乳化機の回転数を周速１２．２ｍ／ｓと稍上げて乳
化物を製造した。

【００４８】これに３．５ｗｔ％のガラスマイクロバル
ーン（住友３Ｍ社製Ｋ−２５−７５０）と東洋アルミニ
ウム株式会社製燐片状アルミニウム（ＰＦ０１００Ｓ）
３．０ｗｔ％を加えて捏和し、同上パラフィン紙に充填
した。カートリッジの密度は約８５℃でｌ．２１ｇ／ｃ
ｃであり、一方、精機工業研究所製粘度計ビスメトロン
ＶＳ−Ｈ型のＮｏ．７ロータを用いた粘度は８５℃で
４．１１×１０⁶ｃＰであった。

【００４９】爆薬性能は表１の実験例４に記した。（実験例５）実験例３と同様な製造方法であるが、ワッ
クスの種類を融点の高いもの（日本精蝋株式会社製Ｌｕ
ｖａｘ２１９１）に変え、バッチ式乳化機の回転数を
周速１３．７ｍ／ｓと上げて乳化物を製造した。

【００５０】これに３．５ｗｔ％のガラスマイクロバル
ーン（旭硝子株式会社製Ｎ−２５）と東洋アルミニウム
株式会社製粒状アルミニウム（ＡＣ０７８０）５．０ｗ
ｔ％を加えて捏和し、同上パラフィン紙に充填したカー
トリッジの密度は約８５℃で１．２２ｇ／ｃｃであり、
一方、精機工業研究所製粘度計ビスメトロンＶＳ−Ｈ型
のＮｏ．７ロータを用いた粘度は８５℃で４．０６×１
０⁶ｃＰであった。

【００５１】爆薬性能は表１の実験例５に記した。（実験例６）濃度８０％の水和ヒドラジン１０．０ｗｔ
％に硝酸アンモニウム５６．０ｗｔ％及び酢酸ナトリウ
ム０．５ｗｔ％を加え、よく混ぜる。これに６７％希硝
酸約１４．８ｗｔ％加えてそのＰＨを５．０±０．０５
に調節した。その後、硝酸ナトリウム９．２ｗｔ％を加
えて先の実験例１と同様に約８５℃以上に加温溶解す
る。

【００５２】別途に１．５ｗｔ％のワックス（日本精蝋
株式会社製Ｈｉｍｉｃ２０６５）と４．０ｗｔ％の乳化
剤（花王株式会社製レオドールＳＰ−０１０１．００
ｗｔ％と、日本乳化剤株式会社製エマトールＮＳ３．
００ｗｔ％）及び０．５ｗｔ％のタービンオイル（日本
石油株式会社製ＦＢＫ１００）を混ぜ、約９０℃に加温
溶解した。

【００５３】これを上述の酸化剤溶液に加えてバッチ式
乳化機（周速１２．２ｍ／ｓ）で減圧乳化した。得られ
た乳化組成物に３．５ｗｔ％のガラスマイクロバルーン
（旭硝子株式会社製Ｎ−２５）を加えて捏和し、ポリエ
チレンラミネートパラフィン紙に充填した。

【００５４】カートリッジの密度は約８５℃で１．２０
ｇ／ｃｃであり、一方、精機工業研究所製粘度計ビスメ
トロンＶＳ−Ｈ型のＮｏ．７ロータを用いた粘度は８５
℃で３．３５×１０⁶ｃＰであった。その爆薬性能は表
１の実験例６に記した。（実験例１〜６の考察）以上の実験例１〜５は、高温安
定な低粘性オイルを含まず、周速をやや抑えたものであ
るが、実験例６は同じ乳化方法であっても低粘性オイル
（タービンオイル）を０．５ｗｔ％加えたものである。

【００５５】実験例３〜５は、周速が遅く、又処理物の
タービンヘの通過回数も低いことから、均一微細な液滴
粒子が得られ難く、そのために温度サイクル数で示され
る経時安定性が低い結果となっている。一方、実験例６
は、タービンオイルが含まれているため、処理物がター
ビンへと循環し易い雰囲気にあって、本発明の効果を享
受できるはずであるが、タービンの周速が１２．２ｍ／
ｓと低いため、十分な微細化が得られなかったこと、更
にその添加量が０．５０ｗｔ％と多いために得られた爆
薬の粘度が８５℃で３．３５×１０⁶ｃＰと低く、経時
安定性が１８ヶ月と悪くなった。

【００５６】前述のように、酸化剤水溶液の中に通常の
硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム又は硝酸カルシウム
以外の成分、例えばアミン硝酸塩又はアミン過塩素酸
塩、或いはＲＤＸ，ＨＭＸのようなそれ自身爆薬であっ
て水への溶解度が低い成分等が入ったエマルション爆薬
にあってはその成分に応じた経時安定化方法がある筈で
ある。

【００５７】そこで、アミン硝酸塩を含み、ある一定範
囲のＰＨに調節した酸化剤溶液から成る本発明のような
乳化型爆薬の経時安定性について検討するため、理論的
に裏付けられたストークスの沈降・浮上則とアインシュ
タインの拡散則から分散液滴粒子径を５μｍ以下で可能
な限り小さくすることと溶媒の粘性を上げることを試み
た。

【００５８】その検討の初期段階としてタービンの周速
及び処理液のタービン通過回数による影響として分散液
滴粒子径と経時安定性の関係を調査した。その結果、前
記文献通り分散液滴粒子径が小さく、又その粒子径が均
一である方が遥かに経時安定性がよいことが分かった。
そのために、タービンの周速を可能な限り上げるほか
に、低粘性潤滑油をタービン又はタービン軸受け近傍に
定量的に注出し処理液が循環し易いようにすることによ
って、処理液を均一微細な分散液滴粒子とすることがで
きることが分かった。

【００５９】具体的には、以下の通りである。分散液滴
粒子径を５μｍ以下の均一微細化にするために乳化機タ
ービン又はタービン軸受け近傍部に高温安定な低粘性潤
滑剤、例えばタービンオイル或いはハイホワイトオイル
を例えば間歇油圧ポンプ或いはギヤポンプで定量的
（０．０２〜０．１０ｗｔ％）に注出することによって
タービンの回転とそこを通る処理液の通過をスムースに
させ、処理液のタービン通過回数を増大させた。

【００６０】一方、もう一つの分散液滴の凝集合一を遅
らすためには、溶媒粘性を上げることが有効であり、そ
の１手段としてワックスの選定がある。通常、本発明の
ような乳化型爆薬に使われるワックスには、不飽和炭化
水素から成るマイクロクリスタリンワックスが好ましい
とされるが、その中でも硬めのものが経時安定性を良好
に保つ点から好ましいことが分かり、２５℃での針入度
（石油ワックスの針入度試験法ＪｌＳ−Ｋ−２２３５の
５・４による）が２０以下で、７０℃以上の融点を持つ
マイクロクリスタリンワックスを使用した。

【００６１】以上のこれまでにない特定の手段と従来の
エマルション爆薬製造技術とを組み合わせて以下のよう
に実施した。（実施例１）実験例１とほぼ同様な配合比であるが、本
発明で言う高温安定な低粘性オイル（日本石油株式会社
製ＦＢＫタービンオイル１００）０．１０ｗｔ％を用い
て減圧乳化（真空度６００ｍｍＨｇ）した。

【００６２】電子顕微鏡写真（図１）から分散液滴は、
微細であるが稍均一性に欠ける。実験例１よりも経時安
定性が良くなっており（１８ヶ月が２７ヶ月になっ
た）、爆速値もやや上昇している（５１５５ｍ／ｓが５
３５０ｍ／ｓになった）。その他の試験結果は実施例１
のコラムに示した。ここで、電子顕微鏡は日本電子製Ｊ
ＭＳ２２０を用い、その倍率は５０００倍である。

【００６３】（実施例２〜４）実験例２の配合比をベー
スにし、それにアルミニウムを加えたときの効果を示し
ている。これらは本発明で言う高温安定な低粘性オイル
（日本石油株式会社製ＦＢＫタービンオイル１００）を
それぞれ０．０２ｗｔ％、０．０４ｗｔ％、０．０８ｗ
ｔ％を用いゲージ圧を２．５〜２．８Ｋｇｆ／ｃｍ²で
加圧乳化した。

【００６４】アルミニウムは爆薬の爆轟反応温度を上昇
させ、その結果爆薬の持つ静的威力効果を増大させると
いわれているが、本実施例においても爆速・低温感度に
は有効に作用していないが、弾動臼砲比には大きな効果
を有していることが分かる。これらの爆発試験結果等は
それぞれの実施例のコラムに示した。（実施例５〜７）実験例３、４、５とほぼ同様な配合比
であるが、実施例５、６では本発明で言う高温安定な低
粘性オイルとして０．０４ｗｔ％のハイホワイトオイル
（日本石油株式会社製ハイホワイト３５０）を用い、実
施例７では０．１０ｗｔ％のタービンオイル（日本石油
株式会社製ＦＢＫタービンオイル１００）を用い、ゲー
ジ圧２．５〜２．８Ｋｇｆ／ｃｍ²で加圧乳化したもの
である。

【００６５】アルミニウムをそれぞれ３ｗｔ％、５ｗｔ
％添加した実施例６、７は弾動臼砲比が徐々に大きくな
っており、アルミニウムの添加効果が明瞭である。性能
試験結果はそれぞれのコラムに示す。（実施例８、９）実験例６の配合比をベースにし、比重
調節剤の種類の効果及びアルミニウムの効果を調べるた
めの配合比である。

【００６６】実施例８は本発明で言う高温安定な低粘性
オイルとしてハイホワイトオイル（ハイホワイト３５
０）を０．０４ｗｔ％を用いてゲージ圧２．５Ｋｇｆ／
ｃｍ²で加圧乳化したもの、実施例９は０．０４ｗｔ％
のタービンオイル（日本石油株式会社製ＦＢＫタービン
オイル１００）を用いて減圧乳化（真空度５８０ｍｍＨ
ｇ）した。

【００６７】性能試験結果はそれぞれのコラムに示す。
実施例８の電子顕微鏡写真を図２に示す。（実施例１〜９の考察）通常、産業用爆薬は、特別坑外
用と限定してないものは坑内使用を勘案して人体に有害
な発破後ガス（これを通常後ガスと呼んでいる）が発生
しないように酸素バランスを零付近乃至カートリッジ包
装分を含めて若干正に調節している。処が、アルミニウ
ムを添加した実施例２、３、４、６、９（添加量３ｗｔ
％、ＯＢ約−２．４）及び実施例７（添加量５ｗｔ％、
ＯＢ約−４．２）は酸素バランスが大きく負であるに拘
わらず発破後の有害なガス、例えば、ＣＯ、ＮＯ、ＮＯ
₂が極めて少ないことが分かる。これは、アルミニウム
の燃焼反応温度が高いため、反応効率が上昇し、その結
果、有害ガスが減じたものであろう。

【００６８】又、本発明において、実施例の粘度が比較
例の粘度より高い点に特長がある。エマルションの安定
化法としてエマルション粒子径の微細粒化と粘度の増大
が上げられる。一例でもって説明を加えると、実験例ｌ
と実施例１とでは配合組成上殆ど差はないにも拘わらず
乳化組成物の平均粒子径がやや小さく更に粘度も高くな
っている。これは０．１０ｗｔ％のタービンオイルの添
加によりより効率的に乳化が進行し、組成物が微細粒化
されたためであってその結果として粘度が上昇したもの
である。これら微細粒化と粘度増大とにより温度サイク
ルで示される経時安定月数が延びたものである。

【表１】表１において、乳化組成物の平均粒子径（μｍ）は、電
子顕微鏡（日本電子製ＪＭＳ２２０、倍率は５０００
倍）により判定した。爆薬密度（ｇ／ｃｃ）は、充填温
度約８０℃での３０φ×５０ｍｍアルミカップ充填容器
から割り出した密度である。ＭＩＴ（℃）は、Minimum
Initiation Temperatureの略で、３／３完爆温度であ
る。

【００６９】砂上殉爆度（薬径倍数）は火薬学会規格Ｅ
Ｓ−３２（１）による値である。カートリッジ爆速（ｍ
／ｓ）は、３０φ×２００ｇのカ−トリッジ試料を火薬
学会規格ＥＳ‐４１（２）に準じて実施した値である。
弾動臼砲比（ＴＮＴ％）は火薬学会規格ＥＳ−４４
（１）による値である。針入度は、２５℃において、Ｊ
ｌＳ−Ｋ−２５３０の装置の針の代用として円錐状のコ
ーンを使用した場合の値である。

【００７０】経時安定月数（温度サイクル数）は＋２５
℃（２４時間保温）〜−１５℃（２４時間保温）の温度
サイクル数を示す。（実施例１０〜１８）本発明に係る油中水滴型エマルシ
ョン爆薬組成物の低密度性能を調べるために、実施例５
の硝酸カルシウムを硝酸ナトリウムに、そしてガラスバ
ルーンを水に変えた配合組成で加圧乳化法によって乳化
組成物（ベースエマルション）を作り、これに住友３Ｍ
社製ガラスバルーンＫ−２５−７５０を外割で任意の量
混ぜて低密度エマルション爆薬を作り、性能試験を実施
した。

【００７１】その結果を表２に示す。

【表２】表２において、樹脂バルーンＭＦＬ８０は、松本油脂株
式会社製の塩化ビニリデン／アクリロニトリルから成る
微小中空球体であり、限界薬径は伝爆可能な最小薬径で
ある。

【００７２】表２から、比重調節剤を多くすると、それ
だけ密度が下がり、感度が上昇すると共に爆速が低下し
てしまうが、３０ｗｔ％までであればそのような問題が
ないことが確認された。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項６記
載の発明によれば、常温で液体の石油質炭化水素、例え
ばタービンオイル、ハイホワイトオイルを少量燃料成分
として添加することによって乳化機による酸化性水溶液
の分散液滴粒子をより素早く而も均一微細に維持するこ
とが可能となり、それによって爆薬の経時安定性を改良
することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の油中水滴型エマルション爆薬組成物
の分散液滴を示す電子顕微鏡写真。

【図２】実施例８の油中水滴型エマルション爆薬組成物
の分散液滴を示す電子顕微鏡写真。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機アミン１〜１５ｗｔ％、希硝酸１〜
１５ｗｔ％、緩衝剤０．１〜１．０ｗｔ％、硝酸アンモ
ニウム４５〜７０ｗｔ％及びその他の補助酸化剤３〜２
５ｗｔ％から成る酸化剤水溶液と、常温では固体の石油質炭化水素燃料１．５〜３．０ｗｔ
％及び常温では液体の石油質炭化水素燃料０．０２〜
０．１０ｗｔ％から成る燃料成分とソルビタン脂肪酸エ
ステル型乳化剤２．０〜５．０ｗｔ％と、比重調節剤０．１０〜２５．０ｗｔ％とで構成され、密度が０．５０〜１．２５ｇ／ｃｃであることを特徴と
する油中水滴型エマルション爆薬組成物。
【請求項２】水５〜２５ｗｔ％、硝酸アンモニウム５
５〜８５ｗｔ％及びその他の補助酸化剤３〜２５ｗｔ％
から成る酸化剤水溶液と、常温では固体の石油質炭化水素燃料１．５〜３．０ｗｔ
％及び常温では液体の石油質炭化水素燃料０．０２〜
０．１０ｗｔ％から成る燃料成分と、ソルビタン脂肪酸エステル型乳化剤２．０〜５．０ｗｔ
％と、比重調節剤０．１０〜２５．０ｗｔ％とで構成され、密度が０．５０〜１．２５ｇ／ｃｃであることを特徴と
する油中水滴型エマルション爆薬組成物。
【請求項３】請求項１記載の油中水滴型エマルション
爆薬組成物において、その他の固体補助燃料２．０〜６．０ｗｔ．％が更に添
加されていることを特徴とする油中水滴型エマルション
爆薬組成物。
【請求項４】請求項２記載の油中水滴型エマルション
爆薬組成物において、その他の固体補助燃料２．０〜６．０ｗｔ．％が更に添
加されていることを特徴とする油中水滴型エマルション
爆薬組成物。
【請求項５】請求項１又は請求項２記載の油中水滴型
エマルション爆薬組成物において、常温では固体の石油質炭化水素燃料は、融点が７０℃以
上で、針入度で表示される硬さが２５（２５℃のもと
で）以下、抗張力が１００ｐｓｉ以上のマイクロクリス
タリンワックスであることを特徴とする油中水滴型エマ
ルション爆薬組成物。
【請求項６】請求項１又は請求項２記載の油中水滴型
エマルション爆薬組成物において、常温では液体の石油質炭化水素燃料は、攪拌機の高速回
転による剪断力を酸化性水溶液及び高温で液化した常温
では固体の石油質炭化水素燃料と乳化剤に容易に伝え、
且つ素早く微細な分散液滴粒子形状にするために、高温
熱安定性であってしかも乳化時の温度９５±２０℃にお
いて１５０ｃＳｔ以下の低粘性液体であることを特徴と
する油中水滴型エマルション爆薬組成物。