JP2000119087A

JP2000119087A - バルク装填用油中水型エマルション爆薬組成物

Info

Publication number: JP2000119087A
Application number: JP10294962A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Takahashi; 康博高橋
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP4305977B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低温で流動性が良く、安定性に優れ、且つ感
度の低いバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物
を提供する。【解決手段】酸化剤水溶液の分散相と油類の連続相と
を含む油中水型エマルション爆薬組成物において、油類
が４０℃で２〜４００センチストークスの動粘度を有
し、かつその粘度指数が７０〜２４０であるか、又は油
類がさらに粘度指数向上剤を含有することを特徴とする
バルク装填用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バルク装填用
油中水型（以下、Ｗ／Ｏ型と略記する。）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組成物は米国
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
薬組成物が提案されてきた。

【０００３】これらＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物は
その組成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
が広まってきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｗ／Ｏ型エマルション
爆薬組成物の製造は、通常まず酸化剤水溶液、油類及び
乳化剤を高温条件で乳化し、その後、さらに微小中空球
体を加えて攪拌混合することによって得られる。通常Ｗ
／Ｏ型エマルションは極めて粘度が高く、グリース状あ
るいはマヨネーズ状の性状を有している。そのため、こ
の高粘性のＷ／Ｏ型エマルション組成物に比重の小さな
微小中空球体を攪拌混合（混和という）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るのが最も
一般的な製品形態である。

【０００５】ところが最近Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物の使用形態の一つとして、紙やプラスチックチュー
ブなどの包装によらない、バルク状のまま直接装薬孔に
注入する方式が開発されつつある。その際使用される爆
薬は、一般にバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物といわれているが、通常のＷ／Ｏ型エマルション爆
薬組成物とは違い流動性が良いこと、特に低温で流動性
が良いことが新たな物性として求められている。

【０００６】ところが一般的にＷ／Ｏ型エマルション爆
薬組成物は、その粘度が低くなるに伴い、安定性は悪く
なる傾向にある。また、装填機等により装填孔に装填さ
れることが多いことから、従来の爆薬と比較して爆薬の
感度が低いことが求められている。たとえば、雷管１本
により起爆されない程度に低い感度が好ましい。本発明
の目的は、低温で流動性が良く、安定性に優れ、且つ感
度の低いバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物
を提供することにある。

【０００７】

【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、特定の粘度範囲と
特定の粘度指数範囲を有する油類を用いることにより、
本発明の目的とするバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション
爆薬組成物が得られることの知見を得て本発明を完成し
た。即ち、第１の発明は、酸化剤水溶液の分散相と油類
の連続相とを含む油中水型エマルション爆薬組成物にお
いて、油類が４０℃で２〜４００センチストークスの動
粘度を有し、かつその粘度指数が７０〜２４０であるこ
とを特徴とするバルク装填用油中水型エマルション爆薬
組成物である。第２の発明は、さらに粘度指数向上剤を
含有する前記バルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物である。第３の発明は、分散相と連続相との体積比
率が７／１〜１０／１である前記バルク装填用Ｗ／Ｏ型
エマルション爆薬組成物である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に使用する油類は、バルク
装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物において連続相
を構成する特定の物性を有する炭素質燃料である。油類
としては、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、燃料油等の中から選択され、そしてその油類
は、４０℃における動粘度が２〜４００ｃＳｔ、好まし
くは２〜３５０ｃＳｔであり、かつその粘度指数が７０
〜２４０、好ましくは７０〜１６０である。４０℃にお
ける動粘度が２ｃＳｔ未満のときは乳化が困難となる傾
向にあり、４００ｃＳｔを超えるときはできあがったバ
ルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物の粘度が高
すぎて流動性が乏しくなる傾向にある。また粘度指数が
７０未満のときは、できあがったバルク装填用Ｗ／Ｏ型
エマルション爆薬組成物の経時安定性が悪くなり、２４
０を越えるときは、粘度が高くなり実用的に使用しにく
くなる傾向にある。前記油類は単独もしくは混合物とし
て用いられる。

【０００９】また、粘度指数調整のために、ポリメタク
リレート、オレフィン共重合体、スチレン−ジエン水素
化共重合体、ポリイソブチレン等の粘度指数向上剤を併
用することもできる。そしてこれらの配合量は油類の、
通常９０重量％以下で用いられる。

【００１０】また一般的なＷ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物に用いられている石油樹脂、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
体等を前記油類と併用することもできる。そしてこれら
の配合量は油類の、通常９０重量％以下で用いられる。

【００１１】油類の配合割合は、通常爆薬に対して通常
０．１〜１０重量％、好ましくは１〜７重量％で用いら
れる。０．１重量％未満ではバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマ
ルション爆薬組成物の安定性が悪くなり、一方、１０重
量％を越える場合はバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション
爆薬組成物の威力が低下する傾向にある。

【００１２】本発明に使用する酸化剤水溶液は、バルク
装填用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の水溶液であり、それは従来か
らＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物に用いられているも
のすべてが包合される。即ち、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
素酸塩等が挙げられる。前記無機酸化性塩は単独もしく
は混合物として用いられるが、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。その際、他の無
機酸化性塩の硝酸アンモニウムに対する割合は、通常１
００重量％未満である。

【００１３】これら無機酸化性塩の配合割合は、バルク
装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物中の全組成に対
して、通常５〜９０重量％であり、好ましくは４０〜８
０重量％である。５重量％未満の場合はバルク装填用Ｗ
／Ｏ型エマルション爆薬組成物の威力・感度が低くな
り、逆に９０重量％を越える場合はバルク装填用Ｗ／Ｏ
型エマルション爆薬組成物の安定性が低下する傾向にあ
る。

【００１４】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、分散相中の水の
割合として通常９〜２５重量％、好ましくは１０〜１８
重量％である。分散相中の水の割合が９重量％より小さ
いと爆薬の感度が高くなりすぎ、２５重量％より大きい
と爆薬の反応性が著しく悪くなる傾向にある。

【００１５】バルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物の分散相と連続相との体積比率（Ｗ／Ｏ）は７／１
〜１０／１、好ましくは７．５／１〜９．５／１であ
る。体積比率が７／１より小さいと爆薬の反応性が悪く
なり、１０／１より大きいと安定性が悪くなる傾向にあ
る。

【００１６】本発明においては、従来からＷ／Ｏ型エマ
ルション爆薬組成物に使用されている全ての乳化剤が使
用できる。例えば、ソルビトールモノラウレート、ソル
ビトールモノオレート、ソルビトールモノパルミテー
ト、ソルビトールモノステアレート、ソルビトールセス
キオレート、ソルビトールジオレート、ソルビトールト
リオレート等のソルビトール脂肪酸エステル、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トール脂肪酸
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。

【００１７】これらの中でバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマル
ション爆薬組成物の安定性の点から好ましい乳化剤は、
ソルビトール脂肪酸エステル（通常、ソルビトール脂肪
酸エステルとソルビタン脂肪酸エステルとソルバイド脂
肪酸エステルの混合物であるが、ソルビトール脂肪酸エ
ステルを主成分とするもの）である。これら乳化剤の配
合割合は、爆薬組成物中の全組成に対して通常０．１〜
１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。０．１重
量％未満の場合はバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆
薬組成物の安定性が悪くなる傾向にあり、逆に１０重量
％を越える場合はバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆
薬組成物の爆発エネルギーが低下する傾向にある。

【００１８】また本発明のバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマル
ション爆薬組成物は、仮比重調整剤によりその仮比重は
０．８０〜１．３５に調整される。その仮比重調整剤
は、バルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物中の
空隙であって、その空隙は微小中空球体又は微小気泡に
よって作られる。微小中空球体は例えばガラス、アルミ
ナ、頁岩、シラス、珪砂、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
球体、ピッチ、石炭等から得られる炭素質微小中空球
体、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹
脂、尿素樹脂、ポリスチレン等から得られる有機質微小
中空球体等があり、空隙は１個づつ独立していても良い
し、集合体であっても良い。これらの微小中空球体は１
種又は２種以上の混合物として用いられる。また、前記
有機質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。その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、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）系潤滑剤などが挙げられる。微小中
空球体の配合割合は通常、使用する微小中空球体の比重
等によるが、バルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組
成物中の全組成に対して通常０．１〜１０重量％、好ま
しくは０．３〜７重量％の範囲である。

【００１９】また、前記微小気泡とは、例えば化学発泡
剤を含有させて発泡させて得られる微小気泡、又はバル
ク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物の形成時又は
形成後の工程で機械的に空気又はその他のガスを吹き込
んで得られる微小気泡等である。化学発泡剤としては、
例えばアルカリ金属ホウ素水素化物や亜硝酸ナトリウム
と尿素を組み合わせて用いるもの等の無機系化学発泡
剤、又はＮ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミ
ン、アゾジカルボン酸アミド、アゾビスイソブチロニト
リル等の有機系化学発泡剤等である。これらの化学発泡
剤は１種又は２種以上の混合物として用いられる。化学
発泡剤の配合割合はバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション
爆薬組成物中の全組成に対して通常０〜２重量％であ
る。

【００２０】前記の仮比重調整剤について微小中空球体
を添加しない場合又はＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物
の仮比重が１．３５を越えるような空気又はその他のガ
ス量の場合は、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物の感度
が低下する。逆に微小中空球体１０重量％を越える又は
Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物の仮比重が０．８０未
満となるような空気又はその他のガス量の場合は爆薬の
比重が小さくなりすぎて装薬孔に装填される爆薬の量が
少なくなり、結果として爆薬の威力が低下する傾向にあ
る。

【００２１】また、本発明によるバルク装填用Ｗ／Ｏ型
エマルション爆薬組成物には、アルミニウム粉、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
力の増大を図るために添加することができるが、その配
合割合はバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物
に対して通常５０重量％以下である。

【００２２】本発明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物
の製造は、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、通常使用されるプロペラ羽根式攪
拌機を用いてＷ／Ｏ型エマルションを製造し、その後、
仮比重調整剤、必要により金属粉末及び有機粉末等を加
えて縦型混和機で均一に攪拌混合することによって得ら
れる。

【００２３】

【実施例】次に本発明のバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルシ
ョン爆薬組成物を実施例及び比較例によって具体的に説
明する。実施例１硝酸アンモニウム７１．１重量部、硝酸ナトリウム１
１．０重量部及び水１１．０重量部を加温することによ
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１．４重量部とニュートラルオイ
ル（商品名：３Ｄ−５、中国精油（株）製、４０℃にお
ける動粘度：４．８ｃＳｔ、粘度指数：１００）５．０
重量部との混合物を加温して溶融させ約８０℃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（プロペラ羽根式攪拌機）に導き、Ｗ／Ｏ型エ
マルション（体積割合（ｖｏｌ／ｖｏｌ）：８．２／
１．０）を得た。そこへ平均粒径が７０μｍのアクリロ
ニトリル樹脂（油化産業（株）製、商品名：エクスパン
セルＤＥ８０）０．５重量部を加え、縦型混和機を用い
て混合し、バルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成
物（仮比重：１．１８）を得た。上記の組成割合を表１
に示した。

【００２４】このバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆
薬組成物を用いて下記の各種性能試験を行い、それらの
結果を表２に示した。（１）製造１日後の粘度測定Ｅ型粘度計（東京計器（株）製、ＥＨＤ−ＳＴ型）を用
いて測定した。測定条件は、回転数１０ｒｐｍ、試料温
度０℃とした。（２）６号雷管による起爆試験ＪＩＳＫ−４８２６に従い、塩ビ雨どいに充填後、試験
温度＋３０℃で６号雷管により起爆試験を行った。（３）起爆感度経時安定性試験バルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物をビニル
袋に２００ｇづつ包装し、試験試料について強制劣化貯
蔵試験（６０℃で２４時間保ち、その後−１５℃で２４
時間保って、これを１サイクルとする温度サイクルを繰
り返し行う。）を行った後、ＪＩＳＫ−６７４２に規定
された塩ビ管（ＶＰ３０）に２００ｇを充填し、ペント
ライトブースター３０ｇを取り付けた６号雷管により
−５℃で起爆試験を行った時に完爆しうる温度サイクル
回数を求めた。そしてその回数を常温（０〜３０℃）放
置貯蔵における完爆可能貯蔵月数（前記１温度サイクル
が常温放置貯蔵の略々１ヶ月に相当することを実験的に
確認し、推定した。）とした。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例２表１に示した組成割合（硝酸アンモニウム６７．１重量
部、硝酸カルシウム１０．５重量部、水１２．０重量
部、ソルビタンモノオレート１．４重量部、化学合成油
（商品名：ルーカントＨＣ−２０、三井石油化学（株）
製、４０℃における動粘度：１５５ｃＳｔ、粘度指数：
１５０）５．０重量部、無機質微小中空球体（商品名：
Ｑｃｅｌ−３００、ＰＱ社製））４．０重量部を用いた
以外は実施例１と同様の方法でバルク装填用Ｗ／Ｏ型エ
マルション爆薬組成物（体積割合（ｖｏｌ／ｖｏｌ）：
７．９／１．０、仮比重：１．１６）を得、そして性能
試験を行った結果を表２に示した。

【００２８】実施例３表１に示した組成割合（硝酸アンモニウム６６．０重量
部、硝酸ナトリウム１０．６重量部、水１２．０重量
部、ソルビタンモノオレート２．３重量部、ニュートラ
ルオイル（商品名：３Ｄ−５、中国精油（株）製、４０
℃における動粘度：４．８ｃＳｔ、粘度指数：１００）
４．４重量部、粘度指数向上剤としてＯＣＰ（エチレン
／α−オレフィン共重合体（エチレン含量５５％、分子
量７００００））０．２重量部、無機質微小中空球体
（Ｋ−２５；３Ｍ社製）４．５重量部）を用いた以外は
実施例１と同様の方法でバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルシ
ョン爆薬組成物（体積割合（ｖｏｌ／ｖｏｌ）：７．４
／１．０、仮比重：１．１５）を得、そして性能試験を
行った結果を表２に示した。

【００２９】実施例４表１に示した組成割合（硝酸アンモニウム６６．０重量
部、硝酸ナトリウム１０．６重量部、水１２．０重量
部、ソルビタンモノオレート２．３重量部、ニュートラ
ルオイル（商品名：３Ｄ−５、中国精油（株）製、４０
℃における動粘度：４．８ｃＳｔ、粘度指数：１００）
４．６重量部、無機質微小中空球体（Ｋ−２５；３Ｍ社
製）４．５重量部）を用いた以外は実施例１と同様の方
法でバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬組成物（体
積割合（ｖｏｌ／ｖｏｌ）：７．４／１．０、仮比重：
１．１５）を得、そして性能試験を行った結果を表２に
示した。

【００３０】比較例１ニュートラルオイル（３Ｄ−５）５．０重量部の代わり
にマシン油（商品名：マシン油８Ｎ、中国精油（株）
製、４０℃における動粘度：７．８ｃＳｔ、粘度指数：
２７）５．０重量部を用いた以外は実施例１と同様の方
法でＷ／Ｏ型エマルション爆薬組成物（体積割合（ｖｏ
ｌ／ｖｏｌ）：７．４／１．０）を得、そして性能試験
を行った結果を表２に示した。

【００３１】比較例２化学合成油（ルーカントＨＣ−２０）５．０重量部の代
わりに化学合成油（商品名：ルーカントＨＣ−１００、
三井石油化学（株）製、４０℃における動粘度：１３０
０ｃＳｔ、粘度指数：１６５）５．０重量部を用いた以
外は実施例１と同様の方法でＷ／Ｏ型エマルション爆薬
組成物（体積割合（ｖｏｌ／ｖｏｌ）：７．９／１．
０）を得、そして性能試験を行った結果を表２に示し
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明のバルク装填用Ｗ／Ｏ型エマルシ
ョン爆薬組成物は、特定の油類を用いる事により、低温
で流動性が良く、安定性に優れ、且つ爆薬としての感度
が低く安全性が高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化剤水溶液の分散相と油類の連続相と
を含む油中水型エマルション爆薬組成物において、油類
が４０℃で２〜４００センチストークスの動粘度を有
し、かつその粘度指数が７０〜２４０であることを特徴
とするバルク装填用油中水型エマルション爆薬組成物。
【請求項２】さらに粘度指数向上剤を含有する請求項
１記載のバルク装填用油中水型エマルション爆薬組成
物。
【請求項３】分散相と連続相との体積比率が７／１〜
１０／１である請求項１又は請求項２に記載のバルク装
填用油中水型エマルション爆薬組成物。