(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸油率が１５．０〜２４．０％、嵩比重が０．５５〜０．７０であり、硬度が０．１〜１０．０％であるポーラスプリル硝酸アンモニウム及び燃料油を必須成分として含有する爆薬組成物
【請求項２】
ポーラスプリル硝酸アンモニウムがその粒径が２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものの含有量がそれぞれ、０．５〜２５．０重量％及び１．０重量％以下のポーラスプリル硝酸アンモニウムである請求項１に記載の爆薬組成物
【請求項３】
爆薬組成物の酸素平衡値が爆薬組成物１ｇ当たり−０．０３４〜０．１００ｇである請求項１または２に記載の爆薬組成物
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、爆薬組成物に関する。更に詳しくは採石、採鉱等の産業用爆破作業に広く利用され、被破壊物の穿孔に直接装填しうるポーラスプリル硝酸アンモニウム（硝安）系の爆薬組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
爆破作業等に用いられる産業用爆薬としては、ダイナマイト、含水爆薬、硝安爆薬、硝安油剤爆薬（以下ＡＮＦＯ爆薬と呼ぶ）等が良く知られている。これらの爆薬のうち、ＡＮＦＯ爆薬は比較的簡単に製造できる爆薬であり、通常流動性のある粒状を呈しているので、穿孔内に直接流し込んだり、ローダー等の装填機によって装填することもできるという特徴がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ポーラスプリル硝安の反応性がニトログリセリンやニトログリコールのような爆発性化合物に比べてかなり低いことは良く知られている。従って、ポーラスプリル硝安が酸化剤として爆薬全体の９０重量％以上を占めることの多いＡＮＦＯ爆薬は、他の産業用爆薬と比較して威力は低いが、安価で安定であるという点から、広く使用されている。また、ＡＮＦＯ爆薬の起爆感度は、火薬学会規格ＥＳ−３２（２）に爆轟起爆試験方法として規定されている塩ビ雨どい試験又はカートン試験において６号雷管で完爆しないこととされており、その低感度故に例えば２５ｋｇ入り重袋への収納及びそれによる輸送が許されている。
【０００４】
ＡＮＦＯ爆薬において、吸油率が高く、粒径の細かいポーラスプリル硝安を使用することにより反応性の向上及び爆速の上昇が達成できることは既に確かめられている（特開平７−６９７７２号）。しかしながら、この方法によると塩ビ雨どい試験又はカートン試験において６号雷管で完爆することとなり、ＡＮＦＯ爆薬としての規格を外れてしまい、重袋による収納及び輸送が許されないものとなるため、取扱性の煩雑化及びコストアップを招くことになる。
【０００５】
これら課題の解決手段として、爆薬の酸素平衡値を大幅に負とする方法（特開平８−２５９３６５号）がある。一般に酸素平衡値が負の方向に向かう程、爆発反応により発生するガス（以下後ガスと呼ぶ）中に含まれる一酸化炭素の量は増加する傾向を示し、逆に酸素平衡値が正の方向に向かう程、一酸化炭素の発生量は減少するが、一酸化炭素と同様に有毒成分である二酸化窒素等の窒素酸化物の発生量が増加する傾向を示すため、できるだけ酸素平衡値を０（零）付近に収まるように設計されている。もっともこれらの有毒成分の発生量は微量であるため、ＡＮＦＯ爆薬が使用されている採石等、坑外等における発破では、酸素平衡値が零からぶれることによる有毒成分の発生による周囲への影響は無視できる程度のものであるが、近年、後ガスの換気を十分に行う必要のあるトンネル等、坑内における発破にＡＮＦＯ爆薬が頻繁に使用されるようになっており、前記方法による高威力・低感度化は、発破作業者への影響を考慮すると作業環境上好ましくない状況となる虞がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＡＮＦＯ爆薬において使用するポーラスプリル硝安の吸油率、嵩比重等の物性及び爆薬組成物の酸素平衡値等がその爆轟性能へ与える影響について鋭意研究をした結果、特定の特性を有するポーラスプリル硝安を使用することにより、有害ガスの発生に悪影響を与えたり、ＡＮＦＯ爆薬としての感度上昇を招くことなく、威力を著しく向上させることが出来ることを見出し、本発明を完成させたものである。
【０００７】
すなわち本発明は、
（１）吸油率が１５．０〜２４．０％、嵩比重が０．５５〜０．７０であるポーラスプリル硝酸アンモニウム及び燃料油を含有する爆薬組成物、
（２）ポーラスプリル硝酸アンモニウムがその粒径が２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものの含有量がそれぞれ、０．５〜２５．０重量％及び１．０重量％以下のポーラスプリル硝酸アンモニウムである（１）に記載の爆薬組成物、
（３）ポ−ラスプリル硝酸アンモニウムの硬度が０．１〜２０．０％である（１）乃至（２）に記載の爆薬組成物、
（４）爆薬組成物の酸素平衡値が爆薬組成物１ｇ当たり−０．０３４〜０．１００ｇである（１）乃至（３）に記載の爆薬組成物、
に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に記載する。
本発明の爆薬組成物においては、嵩比重が０．５５〜０．７０、好ましくは０．６０〜０．７０で、吸油率が１５．０〜２４．０％、好ましくは１６．０〜２０．０％のポーラスプリル硝安が使用され、これを粉砕したポーラスプリル硝安を併用することも可能である。
ポーラスプリル硝安の粒度分布（重量％）は、一定量のポーラスプリル硝安を篩目の異なる各種篩を通し、各篩目毎の篩網上残留分重量から測定されるが、本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝安としてはその粒径が２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものの含有量がそれぞれ、０．５〜２５．０重量％及び１．０重量％以下であるものが好ましい。
【０００９】
ポーラスプリル硝安の嵩比重はＪＩＳ  Ｋ−６７２１に規定の方法に準じて測定される。即ち、一定量の試料ポーラスプリル硝安を一定の高さから、支持棒に支持された下部にダンパーを有する漏斗を用いて、支持台上に設置した円筒形コップ内に落下させ、コップ上に盛り上がった試料のポーラスプリル硝安を除去した後、コップ内の試料ポーラスプリル硝安を秤量することによって測定される。詳しくは、上端の直径９０ｍｍ、下端の直径１５ｍｍ、高さ１１５ｍｍの漏斗を、漏斗下端と支持台上の深さ８０ｍｍ、容積１００ｃｍ３のコップ上端との距離が４５ｍｍとなるように設置し、漏斗内に試料のポーラスプリル硝安１００ｇをに入れ、ダンパーをスライドさせてコップ内に試料のポーラスプリル硝安を落下させる。振動を与えないように注意してコップの上に盛り上がった試料のポーラスプリル硝安をヘラでコップの上端と同じ高さで水平になるように払いのける。次いでコップの外側に付着した試料のポーラスプリル硝安はこれを除去して、コップ内の試料ポーラスプリル硝安の重量を上皿直示天秤で秤量する。以上の測定を終えた後、下記（１）式により嵩比重を算出する。
嵩比重＝試料重量（ｇ）／１００（ｃｍ３）        （１）
【００１０】
ポーラスプリル硝安の吸油率は、一定量の試料ポーラスプリル硝安を、軽油に一定時間浸しておいた後、吸引ろ過し、試験前後の重量差より軽油の吸着量を算出することによって測定される。詳しくは試料ポーラスプリル硝安５０ｇを直径４０ｍｍ、深さ５０ｍｍのガラスフィルター（１１Ｇ−１）に入れ、上皿直示天秤で秤量し、これを真空装置にセットする。ついでガラスフィルター中に軽油４０ｍｌを注入し、細い棒でよく撹拌し、ポーラスプリル硝安と軽油の混合接触を図る。５分間放置後、ガラスフィルターに付属した外部のコックを開放し、２分間軽油を自然流下させる。引き続き真空ポンプにて５分間吸引（流速：約３０ｌ／ｍｉｎ）した後、軽油を吸着した試料のポーラスプリル硝安の入ったままのガラスフィルターを、上皿直示天秤で秤量する。ここで増量分が軽油の吸着分である。以上の測定を終えた後、元の試料ポ−ラスプリル硝安５０ｇに対する軽油吸着分（ｇ）の比率（％）を、吸油率（％）として表示する。計算式は下記（２）式の通りである。
吸油率（％）＝軽油吸着分（ｇ）／試料５０（ｇ）×１００    （２）
【００１１】
ポーラスプリル硝安の硬度は、一定量のポーラスプリル硝安の試料を硬度測定装置により一定の条件で機械的に粉砕し、粉砕された量を計ることにより測定される。
測定に使用される装置は、試料注入用漏斗、圧縮空気流入孔（内径４ｍｍ、長さ５５ｍｍ）に接続した流送管（内径１６ｍｍ、長さ１７５ｍｍ）、それら接続部上部と漏斗を垂直に接続する試料注入管（内径１２ｍｍ、長さ５２ｍｍ）及び流送管と垂直に接続した試料粉砕管（内径５０ｍｍ、長さ３１５ｍｍ）から構成されている。
【００１２】
３５ｍｅｓｈ篩で粉末を除去した試料硝安１００ｇを漏斗から試料注入管を通して流送管に落下注入し、流入孔から流入した圧縮空気（４ｋｇ／ｃｍ２）により、試料を流送管を通して粉砕管内壁に衝突させ試料硝安を粉化させる。流送後の試料ポ−ラスプリル硝安を３５ｍｅｓｈで篩分けし、＋３５ｍｅｓｈ量（Ｎ）を秤量し、元の試料硝安１００ｇに対する粉化量の比率（％）として表示する。計算式は下記（３）式の通り。
硬度（％）＝１００（ｇ）−Ｎ（ｇ）        （３）
本発明の爆薬組成物に使用されるポ−ラスプリル硝安としては、その硬度が０．１〜２０．０％、好ましくは０．１〜１０．０％であるものを使用するのが好ましい。
【００１３】
本発明の爆薬組成物に用いられる燃料油としては、混合時に液状である可燃性の有機物質であればいずれも使用しうるが、好ましい燃料油の具体例としては軽油、灯油等の鉱物油、大豆油、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油、牛脂、スクワレン等の動物油等が挙げられる。
この他、必要により、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス類、ジニトロトルエン、ジニトロキシレン等のニトロ化合物等を燃料油として単独又は混合して用いることができる。融点の高い燃料油は、それが液状になる温度以上で、ポーラスプリル硝安と混合する事によって用いることができる。
【００１４】
本発明の爆薬組成物に用いられる可燃性物質は、爆薬組成物の酸素平衡値が爆薬組成物１ｇ当たり−０．０３４〜０．１００ｇ、好ましくは−０．０２７〜０．０４６ｇとなるように配合される。爆薬の酸素平衡値は、例えば、平成９年日本火薬工業会発行の「一般火薬学」ｐｐ９〜１２、昭和６２年火薬学会発行の「火薬ハンドブック」ｐｐ２８〜２９に述べられているように、爆薬１ｇに含まれている可燃性成分のすべての成分（後記するような添加物のうち可燃性の物も含む）を、完全に酸化反応させた場合の酸素の過不足量をｇで表示した値である。
【００１５】
本発明の爆薬組成物は必要によって、静電気発生防止の措置を施すことができる。例えば水溶性及び油溶性の帯電防止剤（特開昭５５−５１７９４号、特開平１１−１４７７８４号、特開平１１−２７８９７４号）として知られる各種界面活性剤や、デンプン類（特開平１０−２９１８８３号）、脂肪酸アミド等の添加剤を加えることができる。
【００１６】
本発明の爆薬は、必要によりポーラスプリル硝安以外の酸化剤、例えば硝酸カリウムや過塩素酸塩、更には、木粉、アルミニウム粉のような粉末追加燃料あるいは、ポリアクリル酸ナトリウムのような増粘安定剤（特開平８−２９５５８８号）、シラスバルーンのような比重調整材（特開平８−２６８７７号）、アンモニアガス抑制剤として知られる有機酸（特開平１１−７９８７８号）、吸水剤等、他の添加剤を加えることが可能である。
【００１７】
本発明の爆薬組成物は、ニーダーあるいは回転ミキサーのような混合機で、ポーラスプリル硝安と燃料油を必須の成分として、さらに必要によりその他の添加剤を均一に混合することによって、製造される。また、撹拌、混合の機能を備えているならば、他の混合機も使用可能である。
【００１８】
本発明のＡＮＦＯ爆薬はＡＮＦＯ爆薬としての規格に適合し、なお且つ従来のＡＮＦＯ爆薬に比べて威力に優れ、かつ後ガス中の有毒成分濃度が従来のＡＮＦＯ爆薬に比べて悪くないという特徴を有している。
【００１９】
【実施例】
本発明を実施例を挙げてさらに詳しく説明するが、本発明がこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２０】
実施例１
吸油率１７．０％、嵩比重０．６８、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下の粒径のものがそれぞれ、０．７重量％及び０．５重量％、硬度９．０％のポーラスプリル硝安９４．２重量部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、室温の２号軽油５．５重量部、脂肪酸アミド（脂肪酸アマイドＳ：花王（株）製）０．３重量部を添加し、１分当たり８０回転の速度で５分間混合し、本発明の爆薬組成物１００重量部を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は−０．００９である。
【００２１】
実施例２
実施例１と同様のポーラスプリル硝安９４．７重量部を室温のコンクリートミキサーに移し、室温の２号軽油５．０重量部、塩化ジメチルジアリルアンモニウム・アクリルアミド共重合体の２０％水溶液（カヤクリルレジンＥＣ−３１５：日本化薬（株）製）０．３重量部を添加し、１分当たり１００回転の速度で３分間混合し、本発明の爆薬組成物１００重量部を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は０．０１１である。
【００２２】
実施例３
嵩比重０．６６、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、２０．５重量％及び０．３重量％、吸油率１５．０％、硬度０．７％のポーラスプリル硝安７３．０重量部とその粉砕品２０．８重量部を室温のコンクリートミキサーに移し、室温の２号軽油６．２重量部を添加し、１分当たり８０回転の速度で５分間混合し、本発明の爆薬組成物１００重量部を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は−０．０２５である。
【００２３】
比較例１
嵩比重０．７６、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、０．０重量％及び２．０重量％、吸油率１３．５％、硬度７．０％のポーラスプリル硝安９４．０重量部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、室温の２号軽油６．０重量部を添加し、１分当たり７０回転の速度で５分間混合し、比較用の爆薬組成物１００重量部を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は  −０．０１８である。
【００２４】
比較例２（特開平８−２５９３６５号）
嵩比重０．７１、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、０．０重量％及び０．１重量％、吸油率１６．０％、硬度１５．５％のポーラスプリル硝安９２．０重量部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、室温の２号軽油８．０重量部を添加し、１分当たり８０回転の速度で５分間混合し、比較用の爆薬組成物１００重量部を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は−  ０．０９０である。
【００２５】
性能試験
（１）弾動振子試験
実施例１〜３及び比較例１〜２で得られた各爆薬組成物を内径３０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍの紙管中に９０ｇ流し込み、１０ｇのペントライトをブースターとして６号雷管で起爆し、弾動振子値を測定した。
【００２６】
（２）爆速試験
実施例１〜３及び比較例１〜２で得られた各爆薬組成物を内径３５ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの鋼管中に２００ｇ流し込み、４０ｇのペントライトをブースターとして６号雷管で起爆し、爆速を測定した。
【００２７】
（３）起爆感度試験
実施例１〜３及び比較例１〜２で得られた各爆薬組成物を火薬学会規格ＥＳ−３２（２）で規定されている塩ビ雨どい試験において６号雷管で起爆した。
【００２８】
（４）後ガス測定試験
実施例１〜３及び比較例１〜２で得られた各爆薬組成物を内径３０ｍｍの紙筒中に２７０ｇ流し込み、容積３５ｍ３の鋼板製円筒形の後ガス試験坑道内において３０ｇの含水爆薬（アルテックス：日本化薬（株）製）をブースターとして臼砲内で６号雷管で起爆し、ガス検知管（Ｄｒａｇｅｒ社製）を用いて、後ガス中の一酸化炭素及び窒素酸化物の濃度を測定した。
【００２９】
これらの試験結果を表１に示す。
0003599623.tif 000002
【００３０】
比較例１の爆薬は、弾動振子値が６８．３ｍｍ、爆速が２９５０ｍ／ｓｅｃであり、起爆感度が６号雷管で不完爆（塩ビ法）である。また、比較例２の爆薬は、弾動振子値及び爆速が著しく上昇し、起爆感度も低く、ＡＮＦＯ爆薬本来の優れた取扱性が損なわれることはないが、後ガス中の一酸化炭素の濃度が従来のＡＮＦＯ爆薬（比較例１）に比べて著しく増加することが分かる。これら比較例に対して、実施例１〜３の本発明の爆薬組成物は、弾動振子値及び爆速がそれぞれ７８．８〜８０．０ｍｍ及び３１５０〜３３００ｍ／ｓｅｃと上昇し、起爆感度及び後ガス中の有毒成分の濃度も従来のＡＮＦＯ爆薬と同等乃至以下であり、本発明の爆薬組成物は、起爆感度が低いにも拘わらず、高威力であり、かつ有毒成分の増加を引き起こさないという特性を有することが明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
起爆感度が低いため、従来のＡＮＦＯ爆薬と同様に取扱うことが可能であるという特性を損なうことなく、従来のＡＮＦＯ爆薬に比べて威力に優れ、かつ後ガス中の有毒成分濃度が従来のＡＮＦＯ爆薬に比べて優れた爆薬組成物が得られた。