JPS6051685A - 油中水型エマルシヨン爆薬組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油中水型エマルション爆薬組成物に係り、特定
の大きさの気泡保持剤を含ませることによって威力を大
幅に低減させずに爆速を低減させ、かつ殉爆性能の優れ
た油中水型エマルション爆薬組成物に関する。

近年油中水型エマルション爆薬（以下Ｗ１０爆薬と略記
する。）の研究が数多く成されている。

例えば米国特許第８，１６１，５５１号明細書及び同第
３．４４７．９７８号明細書にも開示されているように
、その基本的構成は、いずれも炭素質燃料成分からなる
連続相と、硝酸アンモニウム等の無機酸化塩水溶液を分
散相とする乳化構造を有する爆薬で、この点従来から知
られている水中油型スラリー爆薬（以下０／Ｗ爆薬と略
記）と全く異なった構造を有している。

即ちＯ／Ｗ爆薬が１例えば、木村真著「スラリー爆薬、
性能使用方法」山海堂（１９７５）に記・載されている
ように、酸化塩水溶液並びに鋭感剤等を、ゲル化剤でゲ
ル状に分散させた水中油型溝１■を有するのに対し、Ｗ
１０爆薬は、粒径がｉ。

μｍ−０，１μｍの無機酸化塩水溶液の微小液滴を、極
めて薄い炭素質燃料成分及び界面活性剤からなる油膜で
覆った油中水型微細構造を有している（例えば工業火薬
協会誌、４８巻（５号）。

２８５頁〜２９４頁、１９８２年）。

このｌｌ／Ｉ造上の違いが、Ｗ１０爆薬とＯ／Ｗ爆薬の
性能上及び組成上の大きな違いとなり、０／Ｗ爆薬が、
アルミニウム（米国特許第８，１２１．０８６号明細書
）やモノメチルアミン硝酸塩（米国特許第８，４８１，
１５５号明細書及び同８，４７１，８４６号明細ｗＩ）
などの鋭感剤を必要とし、爆速か比較的遅いのに対し、
Ｗ１０爆薬は、炭素質燃料成分と無機酸化塩との接触効
率が良く、その結果爆速が速く、鋭感剤を含まな（とも
、それ自身本質的に雷管起爆性を有し、後ガスが良好で
広範囲に薬質を変化できるなど、良好な特性を有してい
る。

しかし、Ｗ１０爆薬の雷管起爆性、爆轟伝播性及び殉爆
性を維持する為には、通常爆薬に気泡を含ませる必要が
あシ、これら気泡保持剤として、粒径の小さな微小中空
球体を用いるのが常である。

例えば米国特許第４．１１０．１１３４号明細書では、
粒径ｌＯ〜１７５μｍの硬い独立気泡を形成するグラス
マイクロバルーンやサラン樹脂球を、特開昭５６−８４
８９５号公報によれば、その他シラスマイクロバルーン
を、特１ｇ昭５８−１２７５５７ｆによれば、レジンマ
イクロバルーンなど、い−ｉ”ｔｔも粒径１７５μｍ以
下の小さい微小中空球体を使用している。一方これら気
泡保持剤を使用せず、機械的に巻込んだ気泡や、起泡剤
等による単純な気泡のみでも使用可能である事が記載（
米国特許第４，００８，１０８号明細書）されているが
、これら単純気泡に於いては、含有気泡量に限界がある
上、長期間気泡を保持する事が困難で、経時と共に、脱
泡して、雷管起爆性を失うなど、経時劣化が早く、実用
に耐えない。従ってＷ１０爆薬に於いては、雷管起爆性
、殉爆性能を維持し、かっ爆癖信頼性を得る為には、粒
径が小さく、かつ気泡°を長期間維持させる為に、独立
気泡を形成する比較的材質が硬目の微小中空球体を用い
るのが常識とされてきた。

しかしながら、この様なＷ１０９Ａ薬は、０／Ｗ爆ダに
較べ爆速の速いのが特徴であり、逆に低爆速とする事は
困難であった。例えば爆速を下げる最も一般的手法は、
爆薬の比重を軽くするか、その威力を４夕端に低下させ
るかのいずれかであるが、比重を下げる為に、例えば爆
薬の容積当り４０％容量の気泡を含ませるべく、粒径の
小さい多量の上記微小中空球体を加えても、紙筒爆速を
ａｏｏ。

ｍ／６以下にする事は出来ず、しかも、この様に多量の
気泡保持剤を用いると、殉爆性能や爆轟信頼性が極端に
低下し、実用ｔこ耐えなかった。一方威力を低減する為
、多産の減熱消炎剤である食塩や水などの活性物質を多
量に加えても、結果は全く同じで、紙筒爆速は８０００
　ｍ／ｓ以下にする事は不可能であり、また経時劣化が
速くこの様な不活性物質の多桁混入は殉爆性能を悪くし
、Ｗ１０爆薬の微細構造を破壊し、雷管起爆性を失う結
果となった。

一方、メタン等可撚性ガスや、炭塵など可燃性粉塵の存
在する場所で、通常の爆薬を使用するとガス爆発や８塵
爆発を引起こす可能性があり、この様な現場、例えば炭
鉱などでは、一定以上の安全度を有する爆薬の使用を義
務付けている。これらメタンや炭塵などに対する高い安
全度を有する為には、爆薬の威力を低減すると共に、爆
速を遅くする事が必要不可欠である。特に爆速か比較的
通い爆薬では、同一の安全度を得る為に極端に威力を低
減する必要があった（例えば特開昭５６−１５５０９１
公報）。しかし極端に威力を低減させたＷ１０＠薬は、
その爆轟信頼性が劣り、殉爆性能が悪く、経時劣化が大
きく実用に耐えない。更に低威力の爆薬の使用は採掘効
果が悪く、発破回数が増えて、結果的に危険を高める事
になる。

本発明者等は、極端な威力低減を必要とせずに高い安全
度を有する様、効果的に爆速を低減し、かつ殉爆性能の
秀れたＷ１０爆薬を得るべく鋭意検討し、各種方法を試
みた結果、惹くべき事に、°大きさが、ある特定の範囲
にある気泡保持剤を含まぜることにより、爆速が効果的
に低減でき、かつ殉爆性能が秀れたＷ１０爆薬組成物が
得られるという知見を得て、本発明に到った。

ｆｆ１ｌち本発明の目的は、低爆速を有し、かつ殉爆性
能の秀れた雷管起爆性のＷ１０爆薬を提供することにあ
る。

本発明は、炭素質燃料成分からなる連続相と、主として
無機酸化塩水溶液の分散相と乳化剤と気泡保持剤とから
なる油中水型エマルション爆薬に於いて、大きさが１７
７μｍ〜８０００μｍの気泡保持剤を含むことを特徴と
する油中水型エマルション爆薬組成物である。

本発明の油中水型エマルション爆薬組成物における連わ
Ｃ相を構成する炭素質燃料成分としては、炭化水素、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、飽和または不飽
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などの炭化水素系物質、などの燃
料油及ｑ又は石油から誘・導される未精製もしくは精製
マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス等
、鉱物性ワックスであるモンタンワックス、オシケライ
ト等、動物性ワックスである鯨ロウ、昆虫ワックスであ
る蜜ロウなどのワックス類など、従来からＷ１０爆薬の
連続相に使用される炭化水素系物質のいずれをも含み、
これらは単独もしくは混合物として用いる。これら炭素
質燃料成分は、一般に１〜１０％（爆薬に対する重量基
準、特に明示なきとき以下同じ）用いる。

本発明に於ける分散相を構成する無機酸化塩水溶液の無
機酸化塩としては、例えば硝酸アンモニウム、硝酸ナト
リウム、硝酸カルシウム等のアルカリ土類金属の硝酸塩
及び例えば塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム、
過塩素酸ナトリウム等のアンモニアもしくはアルカリ土
類金属の塩素酸塩もしくは過塩素酸塩であり、これらは
、１種又は２種以上の混合物として用いる。また他の無
機酸化塩との混合物としても用いることができる。これ
ら無機酸化塩の配合率は、一般に５〜ｇθ％であり、通
常４０〜８５％である。これら無機酸化塩は、水溶液と
して用いられるが、この場合の水の配合率は爆桃全量中
８〜８０％、好ましくは、５〜２５％用いられる。

本発明に於けるＷ１０爆薬は勿論の仁と、通常のＷ１０
Ｓ薬は、いずれも乳化構砦を得る為に、乳化剤を併用す
るのが常套手段である。従って、本発明を効車良く達成
する為には、従来からＷ１０爆薬に使用されている乳化
剤のいずれもが使用できる。例えば、ソルビタンモノラ
ウレート、ン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、ンルビタン
セスキオレート、ソルビタンジオレート、ソルビタント
リオレート等のソルビタン脂肪酸エステル類。

ステアリン酸モノグリセライド等の脂肪酸のモノ又はジ
グリセライド、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エ
ステル、オキサゾリン誘導体、イミダシリン誘導体、リ
ン酸エステル、脂肪酸のアルカリ金属塩またはアルカリ
土類金属塩、１級、２級もしくは８級アミン塩などであ
り、これらは１種もしくは２種以上の混合物として使用
する。これら乳化剤の配合率は０゜１〜１０％好ましく
は、１〜５％用いる。

本発明に於ける特定の大きさの気泡保持剤とは、ガラス
、アルミナ、頁岩、シラス、硅砂、火山岩。

ケイ酸す）　Ｉ）ウム、ホウ砂、真珠岩、黒曜石等から
得られる無機質微小中空体、ピッチ、石岩、カーボン等
から得られる炭素質微小中空体、フェノール樹脂、ポリ
塩化ビニリデン樹カ旨、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、尿素樹脂
等、あるいはこれらに各種樹脂を混合及び／又は重合し
てなる有機質微小中空体等、従来から知られている各種
利潤からなる微小中空体の全てを含み、その８０体積％
以上が、大きさ１７７〜８０００μｍの中空体を含むも
のである。ここでいう大きさとは、中空体を物理的に構
成する最長部分の長さを云う。

これら気泡保持剤は、通常各種大きさの混合物からなる
が、その体積％が８０％以上、好ましくは５０％以上の
ものが１７７μｍ〜８０００μｍの°大きさの範囲にあ
る必要がある。大きさが１７？μｍ未満であると、爆速
の低減に効果が無く、逆に大きさが８０００μｍを超え
ると雷管起爆能力が劣る。使用上好ましくは、大きさが
８００μｍ〜２５００μｍのものを８０体積％以上、更
に好ましくは、大きさが０００μｍ〜２０００μｍのも
のを５０体体積以上含む気泡保持剤が特に爆速の低下効
果が大きく有利である。

本発明に用いる気泡保持剤は大きさが１７７μｍ〜８０
００μｍの範囲内の中空体を８０体積％以上含むもので
あれば、その材質及び形状は、本質的に関係せず、例え
ば球形状１円筒状、多面体状。

″　箱形状、無定形状いずれであっても良く、爆速の低
減と殉爆性能の向上の目的を達成することが出来る。し
かしながら入手等の容易さからシラスバルーン、グラス
バルーン、樹脂バルーンナトカ有利である。これら気泡
保持剤は単独又は／及び混合して使用するが、その使用
量は、用いる気泡保持剤中で占める気ｆｌ’Ｑの体積に
より異なり、一般にこれら気泡保持剤中の気泡は、爆薬
中で占める体積が１〜５０体楕％になるように調整して
、その使用量が決められる。これより気泡の占める体積
が少ないと、雷管起爆性が劣り、これよシ多いと、爆薬
の威力の低下が著しく、爆轟信頼性が低下する。一般に
気泡体積は、好ましくは８〜４０体積゛％、更に好まし
くは、６〜８０体積％になる様、気泡保持剤の添加量を
調整する。

本発明に於いて鋭感剤の併用は、爆鋒信頼性を高め、更
に低温起爆性を改善する上で有効な手段となる。例えば
、アルミニウム粉末、モノメチルアミン硝酸塩、ヒドラ
ジン硝酸塩、グリシノニトリル硝ｅ塩、エチレンジアミ
ンニ硝酸塩、エタノールアミン硝酸塩、硝酸尿素、グア
ニジン硝酸塩及ヒドリ＝）ロトルエン、など従来から知
られている鋭感剤のいずれも併用可能で、あり、その配
合率は０〜４０％、好ましくは０．５〜８０％、特に好
ましくは１−２０％であり、４０％以上含む場合には、
取扱上の危険性が増大し、またメタンや炭塵などへの安
全度の確保が困難となる。−例として掲げた鋭感剤の内
、使用上好ましいのは、モノメチルアミン硝酸塩、ヒド
ラジン硝酸塩、エチルンジアミンニ硝酸塩であり、特に
好ましい鋭感剤は、無４ａ酸化塩の溶解を促進する効果
の大きい、ヒドラジン硝酸塩である。

更に本発明に於いて、従来から知られている減熱消炎剤
、例えば食塩、塩化カリウム、海藻粉などハロゲン化物
の添加は、メタンや炭塵への安全度を高める為にも有効
な手段となる。一般にこれら減熱消炎剤は０〜５０％好
ましくは１−４０％が用いられる。

本発明の油中水型エマルション爆薬組成物の製造方法は
、例えば次の通りである。

即ち硝酸アンモニウム又は硝酸アンモニウムと他の無機
酸化塩、鋭感紹等の混合物を約６０〜ｉｏｏ℃で水に溶
解させた酸化塩水溶液を得る。

一方炭素債燃料成分と乳化剤が液状になる温度（通常は
７０〜９０°Ｃ）で溶融混合して町燃剤混物を得る。次
に６０〜９０°Ｃの温度で、上記酸化剤水溶液と０■燃
剤晶合物を６００＝２００Ｏｒｐｍで攪拌混合し、油中
水型エマルションを得る。

次に１本発明に係る気泡保持剤並びに必要なら減熱消炎
剤と、上記エマルションを縦型捏和機を用いて約８　Ｏ
ｒｐｍで混合し、油中水型エマルション爆薬（Ｗ１０爆
薬＞ｍ成物を得る。尚上記手順中、無機酸化塩の一部あ
るいは鋭感剤を、酸化剤水溶液に溶かさず、エマルショ
ンに直接加えて捏和をしＷ１０爆薬組成物としても良い
。

次に本２発明を実施例及び比較例によって具体的に説明
する。

尚本発明は、以下の実施例によって限定されるものでは
ない。各例中の部数および％は全て重量基準である。

実施例　１ 表−１に示される組成のＷ／Ｃ１薬を以下のようにして
製造した。

硝酸アンモニウム７８．８部、塩素酸ナトリウム４．２
部を水１２．０部に加え、９０°Ｃで完全溶解して酸化
塩水溶液を得た。一方炭素質燃料成分として粘着パラフ
ィン８．０部、乳化剤としてソルビタンオレート１．５
部を９０°Ｃで溶融した。これに前記酸化塩水溶液８８
．５部をゆっくり添加して、９０°Ｃ加温下６５０　ｒ
ｐｍで攪拌乳化を行った。乳化後更に８分間１８００　
ｒｐｍで攪拌してＷ１０エマルション９４部を得た。次
いで（釧路石炭乾留社製シリカバルーンＮＬを篩粉して
得た）粒径２１０μｍ”１１９０μｍのシリカバルーン
５．０部及び長さ１５００〜８０００　μｍのガラス中
空細管１．０部を前記Ｗ１０：ｒ−マルション９４部と
乳鉢に入れ、手捏相し、これを１００ｇづつ秤量して直
径８０龍の円筒状にビスコース包装紙で包装してＷ１０
爆薬を得た。

以上のようにして得られたＷ１０爆薬について、以下に
示す試験により、爆薬の性能、安全度を試験した。

爆薬組成物の評価は、爆薬性能に関しては、紙筒爆速試
験、砂上角部試験により、又威力評価に関しては弾劾臼
砲試験（以下ＢＭと略記）、安全度評価に関しては、メ
タン及び炭塵の臼砲試験、メタンの溝切臼砲試験により
行った。

これら試験の内、紙筒爆速試験は、直径８０龍の円柱状
に成形したＷ１０爆薬をビスコース紙又はポリチューブ
に充填クリップ止めし、プローブを挿入しｚＯｏＣに調
温した。これを、砂上開放状態で、６号電気雷管によシ
起爆させ、その際の爆轟速度をデジタルカウンターによ
シ測定した。

砂上角部試験は、直径８０ｓｎ、１本型ｔｉ　ｉ　ｏ　
ｏ　ｙに成形包装したＷ１０爆薬を５℃に調温し、砂上
半円形の溝上に６号電気雷管を取り付けた励爆薬と、薬
径の倍高で示される所定の距離を保った位置に、受爆薬
を設置し、開放状態で励爆薬を起爆させた際の受爆薬の
誘爆し得る最大距離を測定し、薬径倍塞で示した。

弾動臼砲試験は、ＴＮＴの静的威力を１００とした時の
、測定爆薬の相対威力を示すもので、日本工業規格ＪＩ
Ｓ　Ｋ　４８１０　Ｋ準拠して行った。

メタン及び炭塵に対する安全度は日本工業規格ＪＩＳ　
Ｋ　４８１１検定爆薬安全度試験方法の４００１検定爆
薬、６００Ｉ！検定爆薬、Ｅｑ、　Ｓ　−Ｉ及びＥｑ、
　Ｓ　−ＩＩ検定爆薬の安全度試験方法に準拠して行っ
た。即ち試料爆！４　ｏ　ｏ　ｇ又は６００ｇを臼砲の
装薬孔に装填し、６号電気雷管を孔口に最も近い薬包の
孔口側から孔底に向は装着する場合を正４００ｇ又は正
６００Ｉ逆に孔底側から孔口に向けて装着する場合を逆
４００ｇとして、メタン又は炭塵への引火の有無を試験
し１、試験回数に対する着火回数を示した。

以上の試段により得られた結果を表−１に示す。

実施例２〜６ 鋭感剤として、モノメチルアミン硝酸塩、ヒドラジン硝
酸塩、エチレンジアミンニ硝酸塩を酸化塩水溶液に溶解
して用いた以外は実施例ＩＫｆｍじた方法で各Ｗ１０エ
マルションに大きさ１７７μｍ以上の気泡保持剤を８０
体積％以上含む気泡保持剤を用いてＷ１０爆薬を製造し
た。次いで実施例１と同じ試験を行なった。結果を表−
１に示す。

比較例　ｌ 気ｒａｐ、保持剤として（釧路石炭乾留社製シリカバル
ーンＳＰＶ／　−’？　）大きさ４４〜１７７μｍのシ
リカバルーンを用いた以外、’Ｈ−ｘに示すよ−うに、
実施例１と同じ配合組成のＷ１０爆薬を、実施例１の＃
遣方法に準じて製造し、試験を行った。結果を表−１に
示す。

比較例２〜５ 同様に大きさ１７７μｍ以下の小さい気泡保持剤を使用
して、表−１に示す配合組成のＷ１０爆劣を、実施例１
の製造法に準じて製造し、試験を行った。結果を表−１
に示す。

以上の結果から判る様に、大きさ１７７μｍ以下の小さ
い気泡保持剤を用いたＷ１０爆薬はいずれも爆速が８０
００　ｍ／Ｓ以上と速いのに対し、１７７〜８０００μ
ｍの大きさの気１ｔＵ保持剤を含む本発明のＷ１０爆薬
は、爆速８０００　ｍ／Ｓ以下であり、殉爆性能が秀れ
、静的威力を損わずＫ、メタンや炭塵に対する安全度が
大幅に向上した雷管起爆性を有するＷ１０爆薬組成物が
得られた。

本発明の比較例、実施例に於いて用いた各種気泡保持剤
の内、表−１に示したものは、以下の通りである。

■ＧＢ、　ｌ〜１２５　Ｘ１ｍは、スリーエム社製Ｃ−
１５／２５゜及びＢ−２８／２５゜ ■ＳＢ、　４４〜１７７μｍは、　釧路石炭乾留社製Ｎ
Ｗ、ＮＬ、　５ＰＷ−２、５ＰＷ−１ ■ＳＢ、　３（１００〜５０ｏＯμｍ＆よ、三井金属工
業社製三井パーライトＨＰ２００の成形ボ ードを粉砕したもの ■ＲＢ、８０〜７４μｍは、　松本油脂社製、樹脂バル
ージＦ−８０発泡体 ■■ＳＢ、　１７７〜１９０μｍは、釧路石炭乾留社製
ＮＬ■ＧＢ、　１４１０〜８０００μｍは、ガラスキャ
ピラリー’Ｗｔ加熱下ペンチにより円筒１ 上に圧断した長さ１４１０ 〜８０００μｍのガラス中空 細管 ■ｒｔＢ、　１ｏｏｏ〜３０００μｍは、ポリエチレン
ストロ−を熱湯中で延伸して得た直 径約１〜１．５朋のチュー ブを炎で加熱したペンチ により圧断して得た大き さ１０００〜８０００　Ｘ７ｍの正 四面体状中空体 これら気泡保持剤は、篩粉機で８０分篩粉を行い、所定
の大きさのものを集めた。

特許出願人　日本油脂株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　炭素質燃料成分からなる連続相、無機酸化塩の水溶
   液からなる分散相、乳化剤及び気泡保持剤からなる油中
   水型エマルション爆薬において、気泡保持剤として大き
   さが１７７μ扉〜８０００μｍの気泡保持剤を含むこと
   を特徴とする油中水型エマルション爆薬組成物。 ２　モノメチルアミン硝酸塩、ヒドラジン硝酸塩、エタ
   ノールアミン硝酸塩、エチレンジアミン２硝酸塩、硝酸
   尿素、トリニトロトルエン、アルミニウム粉末、グアニ
   ジン硝酸塩。 グリシノニトリル硝酸塩からなる群から選ばれる１種又
   は２種以上の鋭感剤を含むことを４４ｊ徴とする特許請
   求の範囲第一項記載の油中水型エマルション爆薬組成物
   。 ＆　減熱消炎剤として塩化ナトリウム及び／又は塩化カ
   リウムを含むことを特徴とする特許請求の範囲第−項又
   は第二項いずれかの記載の油中水型エマルション爆薬組
   成物。