JPH09208357A - 油中水型エマルション爆薬組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混和時、あるいは装填時の抱き込み気泡がな
く、また混和作業において流動性がよいため、包装にお
いて一本ずつの重量が均一な油中水型エマルション爆薬
組成物を提供する。 【解決手段】 酸化剤水溶液、油類、乳化剤、微小中空
球体よりなる油中水型エマルション爆薬において、微小
中空球体は真比重が０．１０〜０．３５の範囲であり、
かつ水浮遊率が９８体積％を越えているガラス製の微小
中空球体又はそのガラス製の微小中空球体の表面が撥水
性物質でコーティングされていることを特徴とする油中
水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】本発明は隧道堀進、採石、採
鉱等の産業用の爆破作業に広く利用される油中水型（以
下、Ｗ／Ｏ型と略する）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】Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬は米国特許第
３１６１５５１号明細書により初めて開示されて以来、
その目的に応じて種々のＷ／Ｏ型エマルション爆薬が提
案されてきた。それらのＷ／Ｏ型エマルション爆薬は、
基本的には炭素質燃料からなる連続相、無機酸化酸塩の
水溶液からなる分散相、乳化剤および気泡保持剤を含ん
でなるものである。気泡保持剤としては通常微小中空球
体が用いられ、その選択によってブースター起爆から雷
管起爆までの広範な感度をもつＷ／Ｏ型エマルション爆
薬が得られている。これらＷ／Ｏ型エマルション爆薬は
その組成の中に火薬類を含有しないことから膠質ダイナ
マイトに比べて取扱い上の安全性に優れ、次第にその使
用が広まっている。しかしながら、最近製品の品質の均
一性をより高めることが要望されており、そのためには
気泡保持剤を均一に分散させることが必要である。例え
ば、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬中におけるガラス微小中
空球体の混和性を高めることを目的として、水浮遊率が
９３〜９８体積％の微小中空体を使用するＷ／Ｏ型エマ
ルション爆薬が開示されている（特開平３−９３６９０
号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｗ／Ｏ型エマルション
爆薬は、まず酸化剤水溶液、油類、乳化剤によってＷ／
Ｏ型エマルションを製造し、その後、微小中空球体を加
えて攪拌混合することによって得られる。一般にＷ／Ｏ
型エマルションは極めて粘度が高く、通常グリース状あ
るいはマヨネーズ状の性状を有している。この高粘性の
Ｗ／Ｏ型エマルションに比重の小さな微小中空球体を攪
拌混合して均一にした後、紙あるいは合成樹脂チューブ
で包装されて製品となる。紙による包装の方法として
は、例えばあらかじめ紙筒製作機によって作製された紙
筒にカルテックスマシン（ニープマン社製，商品名）に
より、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬を注入する充填式や、
あるいは所定の形状に切りとられたＷ／Ｏ型エマルショ
ン爆薬をローレックスマシン（ニープマン社製，商品
名）によって紙で包み込む方式などが一般的である。包
装に際しては所定の薬量になるように調整しなければな
らないが、１本１本の薬量をあらかじめ計量して包装す
るのではなく、通常体積の測定を制御することによって
薬量を調整する方法がとられている。

【０００４】ところがＷ／Ｏ型エマルション爆薬は前記
した如く、粘度が高く、温度が低下するに従いその粘度
はさらに大きくなる。そのため微小中空球体を混和する
最中に空気を抱き込み易く、また一度空気を抱き込こむ
と、その空気がなかなか出ていかない。また微小中空球
体を均一に分散できないために部分的に微小中空球体が
かたまって存在し、そこに空隙ができるという問題点も
あった。そうした場合、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬中の
空隙のために正確な重量の分取ができず、その分だけ薬
量が小さくなってしまうため、爆発力や爆速が不均一に
なるという問題があった。本発明の目的は包装薬量が均
一となるようなＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等はこの課題を
解決するため鋭意研究を重ねた結果、特定のガラス製の
微小中空球体を用いると、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の
混和中に抱き込まれる空気が極めて少なくなり、かつ爆
薬の流動性が良好となることで空隙がなくなり、包装薬
量が均一になることを見い出したものである。即ち、第
１の発明は、酸化剤水溶液、油類、乳化剤、微小中空球
体よりなる油中水型エマルション爆薬において、微小中
空球体は真比重が０．１０〜０．３５の範囲であり、か
つ水浮遊率が９８体積％を越えているガラス製の微小中
空球体であることを特徴とする油中水型エマルション爆
薬組成物である。また第２の発明は、ガラス製の微小中
空球体の表面が撥水性物質でコーティングされているこ
とを特徴とする第１の発明に記載の油中水型エマルショ
ン爆薬組成物である。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に使用する微小中空球体は
材質がガラスであり、またその真比重は、ＡＳＴＭ・Ｄ
−２８４０に記載されている空気置換ピクノメータ法で
測定した値が０．１０〜０．３５の範囲で、かつ以下に
述べる方法で測定した水に対する浮遊率が９８体積％を
越えているものである。

【０００７】（水浮遊率の測定法） （１）微小中空球体約１３０ｃｃを２５０ｃｃのシリン
ダーに秤り取り、これをＡＳＴＭ Ｂ−５２７に従って
５００回タップする。体積が１００ｃｃになる微小中空
球体の量を何度も調整する。最終的に１００ｃｃになっ
たものを更に３００回タップする。 （２）目盛付き５００ｃｃ分離フラスコの約３／４まで
水を入れ上述の微小中空球体１００ｃｃをこれに加え
る。 （３）フラスコを充分振盪した後１０分間静置する。 （４）フラスコの底を持って、浮遊している部分を再び
振盪する。５分間静置する。 （５）沈降分の体積（Ｖｓ）を読み取り、浮遊率を下の
式で計算する。 浮遊率＝１００−Ｖｓ

【０００８】微小中空球体の比重が０．１０よりも小さ
いと、混和中に微小中空球体が割れるため、Ｗ／０型エ
マルション爆薬の比重のバラツキや一本ずつの薬量の不
均一さにつながる。また微小中空球体の比重が０．３５
を越える場合Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の感度が悪くな
る傾向にある。また水浮遊率が９８体積％以下の場合に
は混和後のＷ／Ｏ型エマルション爆薬中に含まれる有効
な気泡の数が少なくなるため、微小中空球体の添加量が
多くなり爆薬の威力が小さくなる傾向にある。微小中空
球体の使用量は通常、使用する微小中空球体の比重等に
よるが、全組成に対して０．２〜１０重量％であり、
０．５〜７重量％の範囲で使用するのが好ましい。０．
２重量％未満の場合はＷ／Ｏ型エマルション爆薬の感度
が低下し、逆に１０重量％を越える場合はＷ／Ｏ型エマ
ルション爆薬の威力が低下する傾向にある。また爆薬の
感度保持の点から本発明に使用する微小中空球体は、で
きあがったＷ／Ｏ型エマルション爆薬の比重を１．４０
ｇ／ｃｃ以下になる量の範囲で使用されるのが好まし
い。さらに好ましくは、でき上がったＷ／Ｏ型エマルシ
ョン爆薬の比重を１．３０ｇ／ｃｃ以下になる量の範囲
で使用する。

【０００９】また前記微小中空球体は他の微小中空球
体、例えば、他のガラス微小中空球体、シラスバルー
ン、パーライト、樹脂マイクロバルーン、多泡質有機気
泡体等の１種または２種以上と混合して用いてもよい。
そしてその量は通常１０重量％以下で用いられる。

【００１０】またガラス微小中空球体はその表面が撥水
性物質でコーティングされていてもよい。コーティング
に用いられる物質としては、例えば、低分子系シランカ
ップリング剤、高分子系シランカップリング剤、フッ素
系界面活性剤、パラフィンワックス、ポリフルオロアル
カン、ステアリン酸、含フッ素メタクリレート（又は含
フッ素アクリレート）系潤滑剤、ポリメチルメタクリレ
ートやポリスチレンなどの樹脂が挙げられる。

【００１１】本発明に使用する酸化剤水溶液は、Ｗ／Ｏ
型エマルション爆薬組成物において分散相を構成する無
機酸化性塩水溶液であり、それは従来からＷ／Ｏ型エマ
ルション爆薬に用いられているものすべてが包合され
る。無機酸化性塩としては、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金属、ア
ルカリ土類金属の硝酸塩や過塩素酸アンモニウム、過塩
素酸ナトリウム等の無機過塩素酸塩等が用いられるが、
水への溶解度や溶解温度から硝酸アンモニウム単独また
は硝酸アンモニウムと他の無機酸化性塩との混合物が好
ましい。これら無機酸化性塩の配合割合は、爆薬組成物
中の全組成に対して一般に５〜９０重量％であり、通常
４０〜８０重量％である。５重量％未満の場合はＷ／Ｏ
型エマルション爆薬の爆発力が弱く、逆に９０重量％を
越える場合はＷ／Ｏ型エマルション爆薬の安定性が低下
する。これら無機酸化性塩は、水溶液として用いられる
が、この場合の水の配合割合は、爆薬組成物中の全組成
に対して３〜３０重量％、好ましくは５〜２５重量％で
ある。

【００１２】本発明に使用する油類は、Ｗ／Ｏ型エマル
ション爆薬組成物において連続相を構成する炭素質燃料
であり、それは、従来からＷ／Ｏ型エマルション爆薬に
用いられているものすべてが包含される。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、飽和又は不飽和炭化水
素、石油精製鉱油、潤滑油、流動パラフイン等の炭化水
素、ニトロ炭化水素等の炭化水素誘導体、燃料油及び石
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、パラフインワックス、鉱物性ワックスで
あるモンタンワックス等、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等のワックス類等であ
る。これらは単独もしくは混合物として用いられる。経
時安定性の面から好ましい炭素質燃料は、マイクロクリ
スタリンワックスとペトロラタムであり、特に好ましい
ワックスはマイクロクリスタリンワックスである。

【００１３】また薬質調整のため、石油樹脂、低分子量
ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量炭
化水素重合体等を前記炭素質燃料成分と併用することも
できる。そしてこれらは油類の内、通常９０重量％以下
で用いられる。油類は、通常爆薬に対して０．１〜１０
重量％、好ましくは１〜５重量％で用いる。０．１重量
％未満ではＷ／Ｏ型エマルション爆薬の安定性が悪くな
り、一方、１０重量％を越える場合はＷ／Ｏ型エマルシ
ョン爆薬の爆発エネルギーが低下する傾向にある。

【００１４】本発明に使用する乳化剤は、従来からＷ／
Ｏ型エマルション爆薬に使用されているものいずれもが
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、ステアリン酸モノグリセ
ライド等の脂肪酸のモノまたはジグリセライド、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
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級アミン塩等であり、これらは、１種または
２種以上の混合物として使用する。これらの中でエマル
ションの安定性の点から好ましい乳化剤は、ソルビタン
脂肪酸エステルである。これら乳化剤の配合率は、０．
１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。０．
１重量％未満の場合はＷ／Ｏ型エマルション爆薬の安定
性が悪くなり、逆に１０重量％を越える場合はＷ／Ｏ型
エマルション爆薬の爆発エネルギーが低下する傾向にあ
る。

【００１５】本発明によるＷ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物には、アルミ粉、マグネシウム粉等の金属粉末、木
粉、澱粉等の有機粉末を爆発力の増大を図ったり、エマ
ルションの薬質を改善するために添加してもよい。本発
明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物は、公知の方法例
えば、まず酸化剤水溶液に油類及び乳化剤を混合し高速
攪拌によってＷ／Ｏ型エマルションを製造し、その後、
微小中空球体及び必要により金属粉末や有機粉末等を加
えて混和機で均一に攪拌混合することによって得られ
る。この組成物を包装装置により紙あるいは合成樹脂フ
ィルムなどで包装して製品とする。

【００１６】

【実施例】本発明を実施例を掲げて、以下に更に詳しく
説明する。 実施例１ まず硝酸アンモニウム７６．３重量部および硝酸ナトリ
ウム４．５重量部を水１１．０重量部に加えて加温する
ことにより溶解させ、約９０℃の酸化剤水溶液を得た。
一方、ソルビタンモノオレート１．７重量部とマイクロ
クリスタリンワックス（エッソスタンダード石油社製，
商品名：エスマックス１６０）３．４重量部との混合物
を加温して溶融させ約９０℃の可燃剤混合物を得た。こ
れら酸化剤水溶液と可燃剤混合物とを乳化装置に導き、
Ｗ／Ｏ型エマルションを得た。このＷ／Ｏ型エマルショ
ンに真比重が０．２２、水浮遊率が９９体積％のガラス
マイクロバルーン（米国ＰＱ社製，商品名：Ｑｃｅｌ−
５００）３．１重量部を加え、縦型混和機を用いて混合
し、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物を得た。このＷ／
Ｏ型エマルション爆薬組成物を予め作製された２５ｍｍ
直径の紙筒に充填式装填機（ニープマン社製，商品名：
カルテックス）（以下同じ）により約１００ｇを機械充
填した。得られた爆薬包試料２０個をとり、重量を測定
し平均値や標準偏差等を算出した。組成割合を表１に、
そして測定結果に基づく計算結果を表３にそれぞれ示し
た。

【００１７】

【表１】

【００１８】比較例１ まず硝酸アンモニウム７４．９重量部および硝酸ナトリ
ウム４．５重量部を水１１．０重量部に加えて加温する
ことにより溶解させ、約９０℃の酸化剤水溶液を得た。
一方、ソルビタンモノオレート１．７重量部とマイクロ
クリスタリンワックス（エッソスタンダード石油社製，
商品名：エスマックス１６０）３．４重量部との混合物
を加温して溶融させ約９０℃の可燃剤混合物を得た。こ
れら酸化剤水溶液と可燃剤混合物とを乳化装置に導き、
Ｗ／Ｏ型エマルションを得た。このＷ／Ｏ型エマルショ
ンに真比重が０．２７、水浮遊率が９５体積％のガラス
マイクロバルーン（旭硝子（株）製，商品名：Ｚ−２
７）を４．５重量部を加え、縦型混和機を用いて混合し
Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物を得た。このＷ／Ｏ型
エマルション爆薬組成物を予め作製された２５ｍｍ直径
の紙筒に充填式装填機により約１００ｇを機械充填し
た。得られた爆薬包試料２０個をとり、重量を測定し
た。組成割合を表２に、そして測定結果に基づく計算結
果を表３にそれぞれ示した。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】実施例２ 硝酸アンモニウム８０．３重量部に水１１．４重量部を
加えて加温し、約９０℃の酸化剤水溶液を得た。一方、
マイクロクリスタリンワックス（エッソスタンダード石
油社製，商品名：エスマックス１６０）３．５重量部と
ソルビタンモノオレート１．８重量部との混合物を加温
して溶融させ、約９０℃の可燃剤混合物を得た。これら
酸化剤水溶液と可燃剤混合物を乳化装置に導きＷ／Ｏ型
エマルションを得た。このＷ／Ｏ型エマルションに真比
重が０．１９、水浮遊率が９９体積％のガラスマイクロ
バルーン（米国ＰＱ社製、商品名Ｑｃｅｌ−２１０６）
３．０重量部を加え、縦型混和機を用いて混合しＷ／Ｏ
型エマルション爆薬組成物を得た。このＷ／Ｏ型エマル
ション爆薬組成物をローレックス包装機（ニープマン社
製，商品名）を用いて直径４０ｍｍ重量約５００ｇのサ
イズに包装した。得られた爆薬包試料２０個をとり、重
量を測定した。組成割合を表１に、そして測定結果に基
づく計算結果を表３にそれぞれ示した。

【００２２】比較例２ 硝酸アンモニウム８０．３重量部に水１１．４重量部を
加えて加温し、約９０℃の酸化剤水溶液を得た。一方、
マイクロクリスタリンワックス（エッソスタンダード石
油社製，商品名：エスマックス１６０）３．５重量部と
ソルビタンモノオレート１．８重量部の混合物を加温し
て溶融させ、約９０℃の可燃剤混合物を得た。これら酸
化剤水溶液と可燃剤混合物を乳化装置に導きＷ／Ｏ型エ
マルションを得た。このＷ／Ｏ型エマルションに真比重
が０．２０、水浮遊率が９６体積％のガラスマイクロバ
ルーン（米国３Ｍ社製，商品名：Ｋ２０）３．０重量部
を加え、縦型混和機を用いて混合しＷ／Ｏ型エマルショ
ン爆薬組成物を得た。このＷ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物をローレックス包装機を用いて直径４０ｍｍ重量約
５００ｇのサイズに包装した。得られた爆薬包試料２０
個をとり、重量を測定した。組成割合を表２に、そして
測定結果に基づく計算結果を表３にそれぞれ示した。

【００２３】実施例３ 硝酸アンモニウム５２．２重量部、硝酸ナトリウム１
２．４重量部および硝酸カルシウム１２．４重量部に水
１１．２重量部を加え加温し約８０℃の酸化剤水溶液を
得た。一方、流動パラフィン４．３重量部とソルビタン
セスキオレート３．５重量部との混合物を加温して溶融
させ、約７０℃の可燃剤混合物を得た。これら酸化剤水
溶液と可燃剤混合物を乳化装置に導きＷ／Ｏ型エマルシ
ョンを得た。ガラスマイクロバルーン（米国３Ｍ社製，
商品名：Ｋ２５）の表面をシランカップリング剤（メタ
クリロキシシラン）で処理し撥水性を付与した。このも
のの真比重は０．２５、水浮遊率は１００％である。Ｗ
／Ｏ型エマルションにこのガラスマイクロバルーン４．
０重量部を加え、縦型混和機を用いて混合し、Ｗ／Ｏ型
エマルション爆薬組成物を得た。このＷ／Ｏ型エマルシ
ョン爆薬組成物をポリチューブ包装機を用いて直径３０
ｍｍ、重量約２００ｇのサイズに包装した。得られた爆
薬包試料２０個をとり、重量を測定した。組成割合を表
１に、そして測定結果に基づく計算結果を表３にそれぞ
れ示した。

【００２４】比較例３ 硝酸アンモニウム５２．２重量部、硝酸ナトリウム１
２．４重量部および硝酸カルシウム１２．４量部に水１
１．２重量部を加え加温し約８０℃の酸化剤水溶液を得
た。一方、流動パラフィン４．３重量部とソルビタンセ
スキオレート３．５重量部との混合物を加温して溶融さ
せ、約７０℃の可燃剤混合物を得た。これら酸化剤水溶
液と可燃剤混合物を乳化装置に導きＷ／Ｏ型エマルショ
ンを得た。このＷ／Ｏ型エマルションに真比重が０．２
５、水浮遊率が９６体積％のガラスマイクロバルーン
（米国３Ｍ社製，商品名：Ｋ２５）４．０重量部を加
え、縦型混和機を用いて混合しＷ／Ｏ型エマルション爆
薬組成物を得た。このＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物
をポリチューブ包装機を用いて直径３０ｍｍ、重量約２
００ｇのサイズに包装した。得られた爆薬包試料２０個
をとり、重量を測定した。組成割合を表２に、そして測
定結果に基づく計算結果を表３にそれぞれ示した。

【００２５】

【発明の効果】表３に示した１本ずつの重量の測定結果
からそれぞれ対応する実施例と比較例を比較すると、実
施例の方が重量のばらつきが小さいことがわかる。比較
例の試料を重量測定後、包装を破り状況を観察したとこ
ろ、混和時、あるいは装填時の抱き込み気泡と思われる
空洞部分が見られることがあり、それが重量のバラツキ
が大きい理由であることが判明した。実施例では、その
ような空洞部分は見られず、包装後の重量がよく揃って
いる。また混和作業において流動性がよく、その結果包
装において一本ずつの重量が均一なＷ／Ｏ型エマルショ
ン爆薬組成物ができる。なお、本発明の実施例により得
た爆薬包試料を、通常の試験法で起爆させたところ、全
て所定の性能を示した。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化剤水溶液、油類、乳化剤、微小中空
   球体よりなる油中水型エマルション爆薬において、微小
   中空球体は真比重が０．１０〜０．３５の範囲であり、
   かつ水浮遊率が９８体積％を越えているガラス製の微小
   中空球体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】 ガラス製の微小中空球体の表面が撥水性
   物質でコーティングされていることを特徴とする請求項
   １に記載の油中水型エマルション爆薬組成物。