KR20080049219A

KR20080049219A - 에멀젼계 저폭속폭약의 제조방법

Info

Publication number: KR20080049219A
Application number: KR1020060119551A
Authority: KR
Inventors: 익 주 이; 정 혁 임; 봉 도 안
Original assignee: 주식회사 고려노벨화약
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-04
Also published as: KR100872826B1

Abstract

도심지 등에서 미진동발파용으로 사용할 수 있도록 저진동 발생의 에멀젼계 저폭속폭약을 개발하였다. 종래의 미진동화약류와는 달리 기존 에멀젼계 폭약을 사용하여 진동의 발생원인이 되는 높은 폭속과 폭발력을 대폭 낮춘 폭약으로서, 일반 에멀젼폭약을 사용하여 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌(EPS)을 첨가하여 폭속 및 폭발압력을 대폭 낮춘 저폭속폭약을 제공한다.

저폭속폭약 및 그 제조방법, 발포폴리스티렌(EPS), 브랜드믹서

Description

저폭속폭약 및 그 제조방법{Marking method of low shock explosive}

본 발명은 도심지 재개발, 건물 터파기, 수직구 등의 미진동 발파현장에서 사용할 수 있는 저폭속, 저폭발압력을 나타내는 저폭속폭약 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 자세하게는 에멀젼 폭발반응 원리인 열점(hot spots)현상을 지연시키면 폭발반응속도(폭속)가 낮아진다는 점에 착안하여 열점(hot spots)현상이 중단되지 않는 범위에서 최대한 기폭성과 최소한의 저장안정성을 갖는 에멀젼구조를 깨뜨리지 않으면서 반응을 반행하는 첨가제인 발포폴리스티렌(EPS)을 1.5∼3.53중량비율로 첨가하여 혼합함으로 기존 에멀젼폭약보다 폭속을 절반으로 낮춘 에멀젼계 저폭속폭약을 제공한다.

본 발명의 목적은 폭속 및 폭발압력을 기존 에멀젼폭약보다 대폭 낮춘 저폭속폭약의 첨가제 종류와 첨가제 혼합비율 그리고 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 산소를 공급하여 산화제 역할을 하는 산화제 수용액과 탄소를 공급하여 연료제 역할을 하는 기름성분인 연료제 용액과 폭약의 폭발력을 전달하고 유지하는 예감제 그리고 에멀젼 구조를 깨뜨리지 않고 1.5∼3.53중량％을 첨가하여 폭속 및 폭발압력을 대폭 낮출 수 있는 발포폴리스티렌(EPS)으로 구성되어 진다.

저폭속폭약 조성물이 포함하는 상기 산화제 수용액은 질산 암모늄은 순도가 99.0％ 이상인 분상이고, 물이 함유된 액상이며 산소를 공급하는 산화제역할을 한다. 질산 나트륨은 순도가 99.0％ 이상이며, C.P점을 낮추어 산화제의 함량을 높이고 산소를 공급하는 산화제 역할을 한다. 연료제 용액으로는 200℃ 이상이고 동점도가 50∼80cST이며 비중이 0.80∼0.90인 미네랄오일을 사용하고 탄소를 공급하는 역할을 한다. 유화제로는 PIBSA(Amine salt of Polyisobutylene succinicanhydride)형을 사용하고 비중이 0.80∼0.95이고 에멀젼 형성 및 저장안정성을 유지하는 역할을 한다. 상술한 예감제 중에서 미소유리구체는 진비중이 0.1∼0.3이고, 폭약의 폭발력을 전달시키고 유지시키는 역할을 한다. 또한, 상술한 첨가제 발포폴리스티렌(EPS)은 비중이 0.01∼0.5이고, 에멀젼의 구조를 깨뜨리지 않으면서 폭발반응을 방해하여 폭속 및 폭발압력을 낮추는 역할을 한다.

발포폴리스티렌(EPS)은 화학명으로 Expandable Polystyrene(발포폴리스티렌)이라 하며 폴리스티렌수지에 펜탄(Pantane : C5H12)이나 부탄과 같은 발포제를 첨가시켜 가열 경화시킴과 동시에 기포를 발생시켜 발포수지로 만든 것으로서 스티렌 모노머(Styrene Monomer : C8H8)을 중합시켜 제조한다. 에멀젼폭약의 구조를 깨뜨리지 않고 폭속 및 폭발압력을 낮추기 위하여 사용하는 발포폴리스티렌(EPS)은 진 비중이 0.044 g/cc인 것이 가장 좋다. 또한, 상기의 발포폴리스티렌(EPS)은 에멀젼 폭약 조성물의 0.43∼3.53중량％ 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 발포폴리스티렌(EPS)의 함량이 0.43중량％ 미만이면 폭속 및 폭발압력의 감소율이 적당하지 않으며, 3.53중량％를 초과하면 에멀젼 폭약의 구조가 깨어져서 폭약의 성질을 잃어버린다.

폭속 및 폭발압력을 낮추면서 제조공정상 가장 좋은 발포폴리스티렌(EPS)의 함량은 0.43∼3.53중량％의 범위가 된다.

<주1.>폭속(m.sec)

폭약이 폭발하는 속도로서 개방된 상태에서 실험한 결과이다.

<주2.>기폭성

폭약의 폭발되는 성질을 알아보기 위한 시험

<주3.>폭발압력

폭약이 폭발할 때 발생하는 가스의 압력으로 실제 폭발압력은 구하기 어려우므로 이론적인 화약류의 폭발압력을 구하기 위해서 화약 조성물에 따른 반응결과를 알아야 하며 이는 화약류의 반응결과 분석 프로그램인 Dyno noble의 Nitro dyne이라는 프로그램을 이용하여 구하였다.

실시예1

질산암모늄 70.94중량％, 질산나트륨 9.76중량％, 물 9.76중량％, 연료제 4.76중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.87중량％ 넣어서 가비중이 1.135g/cc인 폭약을 만들었으며, 발포폴리스티렌은 첨가하지 않은 순수한 에멀젼 폭약이다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 4,334m/s, 폭발압력은 25,714atm이다.

실시예2

질산암모늄 71.51중량％, 질산나트륨 9.75중량％, 물 9.84중량％, 연료제 4.79중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 0.11중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 1.12g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 3,778m/s, 폭발압력은 29,740atm으로 폭속은 13％ 감소하였으나 폭발압력은 16％ 증가하여 저폭속폭약으로 적합하지 않다.

실시예3

질산암모늄 71.27중량％, 질산나트륨 9.71중량％, 물 9.81중량％, 연료제 4.78중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 0.43중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 1.02g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 3,254m/s, 폭발압력은 20,463atm으로 폭속은 25％ 감소, 폭발압력은 20％ 감소하여 저폭속폭약으로 적합하다.

실시예4

질산암모늄 70.85중량％, 질산나트륨 9.66중량％, 물 9.75중량％, 연료제 4.75중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 0.99중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 0.91g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 2,876m/s, 폭발압력은 15,976atm으로 폭속은 34％ 감소, 폭발압력은 38％ 감소하여 저폭속폭약으로 적합하다.

실시예5

질산암모늄 70.48중량％, 질산나트륨 9.60중량％, 물 9.70중량％, 연료제 4.72중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 1.50중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 0.82g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 2,432m/s, 폭발압력은 12,925atm으로 폭속은 44％ 감소, 폭발압력은 50％ 감소하여 저폭속폭약으로 적합하다.

실시예6

질산암모늄 70.15중량％, 질산나트륨 9.56중량％, 물 9.65중량％, 연료제 4.70중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 1.93중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 0.76g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 2,276m/s, 폭발압력은 11,147atm으로 폭속은 47％ 감소, 폭발압력은 57％ 감소하여 저폭속폭약으로 적합하다.

실시예7

질산암모늄 69.82중량％, 질산나트륨 9.52중량％, 물 9.60중량％, 연료제 4.68중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 2.38중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 0.73g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 2,127m/s, 폭발압력은 10,284atm으로 폭속은 51％ 감소, 폭발압력은 60％ 감소하여 저폭속폭약으로 적합하다.

실시예8

질산암모늄 68.96중량％, 질산나트륨 9.40중량％, 물 9.49중량％, 연료제 4.62중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 3.53중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 0.58g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약의 폭속은 2,042m/s, 폭발압력은 6,852atm으로 폭속은 53％ 감소, 폭발압력은 73％ 감소하여 저폭속폭약으로 적합하다.

실시예9

질산암모늄 68.65중량％, 질산나트륨 9.35중량％, 물 9.42중량％, 연료제 4.58중량％로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％과 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 4.0중량％을 브랜드믹서 회전수를 110∼130 RPM으로 하여 가비중이 0.53g/cc인 폭약을 만들었다. 이것을 직경이 17mm 튜브에 넣어서 측정한 이 폭약은 기폭이 안됨으로 저폭속폭약으로 적합하지 않다.

상기와 같이 발명된 저폭속폭약의 효과는 다음과 같다.

기존 에멀젼 폭약에 비해 폭속이 최대 53％, 폭발압력이 최대 73％ 정도 낮 게 나타남으로 폭발시 진동이 현저하게 낮게 발생하여 저진동을 요구하는 발파현장 등에 상당히 효율적으로 적용이 가능하며, 또한 기존 전기 및 비전기 뇌관으로 기폭 가능함으로 타 미진동 화약류와는 달리 지발당장약량의 조절이 가능한 특징이 있다.

Claims

질산암모늄, 질산나트륨, 물, 연료제로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％ 포함하고, 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 0.43∼3.53중량％ 첨가하여 폭속이 3,254∼2,042m/s인 것을 특징으로 하는 에멀젼계 저폭속폭약.
질산암모늄, 질산나트륨, 물, 연료제로 이루어진 에멀젼 매트릭스에 예감제인 미소중공구체를 4.0중량％ 포함하고, 비중이 0.044g/cc인 발포폴리스티렌을 0.43∼3.53중량％을 브랜드믹서 사용하여 회전수를 110∼130rpm으로 하여 저폭속폭약을 제조하는 방법.