JPH0633212B2 - 油中水型エマルション爆薬組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油中水型エマルシヨン爆薬組成物に係り、特定
の大きさの気泡保持剤と特定の鋭感剤とを含ませること
によつ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ヨン爆薬組成物に
関する。

近年油中水型エマルシヨン爆薬（以下Ｗ／Ｏ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３，１６１，５５１号明細書及び同第３，４４７，９
７８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酸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Ｏ／Ｗ爆薬と略記）と全く異
なつた構造を有している。

即ちＯ／Ｗ爆薬が、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、酸化酸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構造を有するのに対し、Ｗ／
Ｏ爆薬は、粒径が１０μｍ〜0.1μｍの無機酸化酸塩水
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つ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，４３巻（５号），２８５
頁〜２９４頁，１９８２年）。

この構造上の違いが、Ｗ／Ｏ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、Ｏ／Ｗ爆薬が、アルミ
ニウム（米国特許第３，１２１，０３６号明細書）やモ
ノメチルアミン硝酸塩（米国特許第３，４３１，１５５
号明細書及び同３，４７１，３４６号明細書）などの鋭
感剤を必要とし、爆速が比較的遅いのに対し、Ｗ／Ｏ爆
薬は、炭素質燃料成分と無機酸化酸塩との接触効率が良
く、その結果爆速が速く、鋭感剤を含まなくとも、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、Ｗ／Ｏ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
あり、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４，１１
０，１３４号明細書では、粒径１０〜１７５μｍ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５６−８４３９５号公報によれば、その
他シラスマイクロバルーンを、特願昭５８−１２７５５
７号によれば、レジンマイクロバルーンなど、いずれも
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。従つてＷ／Ｏ爆薬に於
いては、雷管起爆性、殉爆性能を維持し、かつ爆轟信頼
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Ｗ／Ｏ爆薬は、Ｏ／Ｗ爆薬に較
べ爆速の速いのが特徴であり、逆に低爆速とする事は困
難であつた。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、その威力を極端に低下させるか
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３０
００m/s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、実用に耐えなかつた。一方威力を低減する
為、多量の減熱消炎剤である食塩や水などの不活性物質
を多量に加えても、結果は全く同じで、紙筒爆速は３０
００m/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量混入は殉爆性能を悪く
し、Ｗ／Ｏ爆薬の微細構造を破壊し、雷管起爆性を失う
結果となつた。

一方、メタン等可燃性ガスや、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粉塵
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。特に爆速が比較的
速い爆薬では、同一の安全度を得る為に極端に威力を低
減する必要があつた（例えば特開昭５６−１５５０９１
公報）。しかし極端に威力を低減させたＷ／Ｏ爆薬は、
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堀効
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Ｗ／Ｏ爆薬を得るべく鋭意検討し、各種方法を試
みた結果、驚くべき事に、大きさが、ある特定の範囲に
ある気泡保持剤と特定の鋭感剤とを含ませることによ
り、爆速が効果的に低減でき、かつ殉爆性能が秀れたＷ
／Ｏ爆薬組成物が得られるという知見を得て、本発明に
到つた。

即ち本発明の目的は、低爆速を有し、かつ殉爆性能の秀
れた雷管起爆性のＷ／Ｏ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、無機酸化酸塩
の水溶液からなる分散相、乳化剤、鋭感剤及び気泡保持
剤からなる油中水型エマルシヨン爆薬において、 無機酸化酸塩の割合が40重量％〜85重量％であり、 鋭感剤が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
アニジン硝酸塩及びグリシノニトリル硝酸塩からなる群
から選ばれた少なくとも１種であり、 気泡保持剤の大きさが600μｍ〜3000μｍのものを30体
積％以上含む気泡保持剤であることを特徴とする油中水
型エマルシヨン爆薬組成物に関するものである。

本発明の油中水型エマルシヨン爆薬組成物における連続
相を構成する炭素質燃料成分としては、炭化水素、例え
ばパラフイン系炭化水素、オレフイン系炭化水素、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、流動パラフイン、例
えばニトロ炭化水素などの炭化水素誘導体、などの燃料
油及び／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ツクス，パラフインワツクス等、
鉱物性ワツクスであるモンタンワツクス，オゾケライト
等、動物性ワツクスである鯨ロウ、昆虫ワツクスである
蜜ロウなどのワツクス類など、従来からＷ／Ｏ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酸塩水溶液の
無機酸化酸塩としては、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。また他の無機酸化酸塩との混合物としても用いるこ
とができる。これら無機酸化酸塩の配合率は、４０〜８
５％である。これら無機酸化酸塩は、水溶液として用い
られるが、この場合の水の配合率は爆薬全量中８〜８０
％、好ましくは、５〜２５％用いられる。

本発明に於けるＷ／Ｏ爆薬は勿論のこと、通常のＷ／Ｏ
爆薬は、いずれも乳化構造を得る為に、乳化剤を併用す
るのが常套手段である。従つて、本発明を効率良く達成
する為には、従来からＷ／Ｏ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、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，イミダゾリン誘導体，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３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，ケイ酸ナ
トリウム，ホウ砂，真珠岩，黒曜石等から得られる無機
質微小中空体，ピツチ，石岩，カーボン等から得られる
炭素質微小中空体，フエノール樹脂，ポリ塩化ビニリデ
ン樹脂，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材質からなる微
小中空体の全てを含み、その３０体積％以上が、大きさ
６００〜３０００μｍ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３０％以上、好ましくは５０％以上の
ものが６００μｍ〜３０００μｍの大きさの範囲にある
必要がある。大きさが６００μｍ未満であると、爆速の
低減に効果が無く、逆に大きさが３０００μｍ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６
００μｍ〜２５００μｍのものを３０体積％以上，更に
好ましくは、大きさが６００μｍ〜２０００μｍのもの
を５０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６００μｍ〜３０
００μｍの範囲内の中空体を３０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，円筒状，多面体状，箱形状，無定形状いずれ
であつても良く、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，樹脂バルーンなど
が有利である。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
占める気泡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体積％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
れより多いと、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３〜４０体
積％、更に好ましくは、５〜３０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、爆轟信頼性を高め、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酸塩，エチレンジア
ミン二硝酸塩，エタノールアミン硝酸塩，硝酸尿素，グ
アニジン硝酸塩及びトリニトロトルエン、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４０％未満、好ましくは0.5〜３０％、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。一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，エチレンジアミン二硝酸塩であり、特に好
ましい鋭感剤は、無機酸化酸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ヨ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
酸化酸塩、鋭感剤等の混合物を約６０〜１００℃で水に
溶解させた酸化酸塩水溶液を得る。一方炭素質燃料成分
と乳化剤が液状になる温度（通常は７０〜９０℃）で溶
融混合して可燃剤混物を得る。次に６０〜９０℃の温度
で、上記酸化剤水溶液と可燃剤混合物を６００〜２００
０rpmで撹拌混合し、油中水型エマルシヨンを得る。

次に、本発明に係る気泡保持剤並びに必要なら減熱消炎
剤と、上記エマルシヨンを縦型捏和機を用いて約３０rp
mで混合し、油中水型エマルシヨン爆薬（Ｗ／Ｏ爆薬）
組成物を得る。尚上記手順中、無機酸化酸塩の一部ある
いは鋭感剤を、酸化剤水溶液に溶かさず、エマルシヨン
に直接加えて捏和をしＷ／Ｏ爆薬組成物としても良い。

次に本発明を実施例及び比較例によつて具体的に説明す
る。

尚本発明は、以下の実施例によつ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 硝酸アンモニウム44.2部、硝酸ナトリウム10.9部及び鋭
感剤としてヒドラジン硝酸塩5.5部及びエチレンジアミ
ン硝酸塩4.5部を水8.7部に加え、90℃で完全溶解して酸
化酸塩水溶液を得た。一方炭素質燃料成分として粘着パ
ラフィンワックス2.9部、乳化剤としてソルビタンモノ
オレート1.5部を90℃で溶解した。これに前記酸化酸塩
水溶液73.8部をゆっくり添加して、90℃加温下650rpmで
撹拌乳化を行った。乳化後更に３分間、1800rpmで撹拌
してＷ／Ｏ型エマルション78.2部を得た。次いで粒径21
0〜1190μｍのシリカバルーン（釧路石炭乾留社製）1.4
部と大きさ1000〜3000μｍのポリエチレン製中空体1.4
部からなる気泡保持剤(600〜3000μｍのものが78.7体積
％含まれる）及び塩化ナトリウム19.0部を前記Ｗ／Ｏ型
エマルションと乳鉢に入れて、手捏和し、これを100ｇ
ずつ秤量して直径30mmの円筒状にビスコース包装紙で包
装してＷ／Ｏ爆薬を得た。

以上のようにして得られたＷ／Ｏ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、砂上殉爆試験により、又威力評価に関しては弾動臼
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
つた。

これら試験の内、紙筒爆速試験は、直径３０mmの円柱状
に成形したＷ／Ｏ爆薬をビスコース紙又はポリチユーブ
に充填クリツプ止めし、ブローブを挿入し２０℃に調温
した。これを、砂上開放状態で、６号電気雷管により起
爆させ、その際の爆轟速度をデジタルカウンターにより
測定した。

砂上殉爆試験は、直径３０mm、１本重量１００ｇに成形
包装したＷ／Ｏ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、薬径の倍率で示
される所定の距離を保つた位置に、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、薬径倍率で示した。

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JISＫ
４８１０に準拠して行つた。

メタン及び炭塵に対する安全度は日本工業規格JISＫ４
８１１検定爆薬安全度試験方法の４００ｇ検定爆薬、６
００ｇ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つた。即ち試料爆薬４００
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け装着する
場合を正４００ｇ又は正６００ｇ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、試験回数に対する着火回数
を示した。

以上の試験により得られた結果を表−１に示す。

実施例２及び３ 鋭感剤として、モノメチルアミン硝酸塩及びヒドラジン
硝酸塩，又はヒドラジン硝酸塩のみを酸化塩水溶液に溶
解して用いた以外は実施例１に準じた方法で各Ｗ／Ｏエ
マルシヨンに大きさ６００μｍ以上の気泡保持剤を３０
体積％以上含む気泡保持剤を用いてＷ／Ｏ爆薬を製造し
た。次いで実施例１と同じ試験を行なつた。結果を表−
１に示す。

比較例１ 気泡保持剤として（釧路石炭乾留社製シリカバルーンSP
W−７）大きさ４４〜１７７μｍのシリカバルーンを用
い、鋭感剤を含まない以外、表−１に示す比較例１の配
合組成のＷ／Ｏ爆薬を実施例１の製造方法に準じて製造
し、試験を行つた。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Ｗ／Ｏ爆薬を、実施例１
の製造法に準じて製造し、試験を行つた。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Ｗ／Ｏ爆薬はいずれも爆速が３０
００m/S以上と速いのに対し、６００〜３０００μｍの
大きさの気泡保持剤を含む本発明のＷ／Ｏ爆薬は、爆速
３０００m/S以下であり、殉爆性能が秀れ、静的威力を
損わずに、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Ｗ／Ｏ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.30〜125μｍは、スリーエム社製C-15/250及びB-28
/250 SB.44〜177μｍは、釧路石炭乾留社製NW、NL、SPW-2,SP
W-7 SB.3000〜5000μｍは、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.30〜74μｍは、松本油脂社製、樹脂バルーンＦ−3
0発泡体 SB.177〜350μｍ，210〜1190μｍは、釧路石炭乾留
社製NL GB.1410〜3000μｍは、ガラスキヤピラリー管を加熱
下ペンチにより円筒上に圧断した長さ1410〜3000μｍの
ガラス中空細管 RB.1000〜3000μｍは、ポリエチレンストローを熱湯
中で延伸して得た直径約１〜1.5mmのチユーブを炎で加
熱したペンチにより圧断して得た大きさ1000〜3000μｍ
の正四面体状中空体 これら気泡保持剤は、篩粉機で３０分篩粉を行い、所定
の大きさのものを集めた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−78493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−155091（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭素質燃料成分からなる連続相、無機酸化
   酸塩の水溶液からなる分散相、乳化剤、鋭感剤及び気泡
   保持剤からなる油中水型エマルション爆薬において、 無機酸化酸塩の割合が40重量％〜85重量％であり、 鋭感剤が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
   アニジン硝酸塩及びグリシノニトリル硝酸塩からなる群
   から選ばれた少なくとも１種であり、 気泡保持剤の大きさが600μｍ〜3000μｍのものを30体
   積％以上含む気泡保持剤であることを特徴とする油中水
   型エマルション爆薬組成物。
2. 【請求項２】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１項記載の油中水型エマルション爆薬組成物。