(57)【要約】【課題】起爆感度が低く、ＡＮＦＯ爆薬の取扱が簡便であるという利点を損なうことなく、現在使用されているＡＮＦＯ爆薬に比べて装填比重が高く、破砕効果のみならず仕事効果が著しく向上し、穿孔間隔の拡張により穿孔作業の効率化を図り得る爆薬組成物を開発すること。【解決手段】吸油率が５．０〜２０．０％、嵩比重が０．８０〜０．９０であり、中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝酸アンモニウム及び／又はその粉砕品と燃料成分を必須成分として含有する爆薬組成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸油率が５．０〜２０．０％、嵩比重が０．８０〜０．９０であり、中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝酸アンモニウム（ａ）及び／又はその粉砕品及び燃料油を必須成分として含有することを特徴とする爆薬組成物。
【請求項２】
ポーラスプリル硝酸アンモニウム（ａ）及び／又はその粉砕品を全ポーラスプリル硝酸アンモニウム中、２０重量％以上の割合で含有する請求項１に記載の爆薬組成物。
【請求項３】
全ポーラスプリル硝酸アンモニウム中、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが６０．０重量％以上の割合で含有される請求項１又は請求項２に記載の爆薬組成物。
【請求項４】
ポ−ラスプリル硝酸アンモニウム（ａ）の硬度が０．５〜５．０％である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の爆薬組成物。
【請求項５】
装填比重が０．８８〜１．２０である請求項１〜４のいずれか１項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、採石、採鉱、採炭、ずい道掘進等の産業用発破作業に広く利用される爆薬組成物に関する。更に詳しくは、被破壊物の穿孔に直接装填して使用し得るポーラスプリル硝酸アンモニウム（硝安）系の粒状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（ＡＮＦＯ爆薬）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したりすることもできるという特徴がある。
【０００３】
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、また、その起爆感度は、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等優れた取扱性を有するという点から、広く使用されている。
【０００４】
近年、粒径、嵩比重及び吸油率等において特定の物性を有するポーラスプリル硝安を使用した低比重・高威力ＡＮＦＯ爆薬（特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４）により使用爆薬量の低減が達成され、発破作業の効率化が図られることから、同ＡＮＦＯ爆薬は従来のポーラスプリル硝安を用いて製造されたＡＮＦＯ爆薬に替わって、採石、採鉱等の産業用爆破用途に広く利用され始めている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６９７７２号公報
【特許文献２】
特開平９−２７８５７８号公報
【特許文献３】
特開２００１−３９７８９号公報
【特許文献４】
特開２００１−１８１０８０号公報
【特許文献５】
特開昭５５−５１７９４号公報
【特許文献６】
特開平１１−１４７７８４号公報
【特許文献７】
特開平１１−２７８９７４号公報
【特許文献８】
特開平１０−２９１８８３号公報
【特許文献９】
特開平１１−３２２４８１号公報
【特許文献１０】
特開平８−２９５５８８号公報
【特許文献１１】
特開平８−２６８７７号公報
【特許文献１２】
特開平１１−７９８７８号公報
【特許文献１３】
特開２０００−１６８９１号公報
【特許文献１４】
特開２０００−３２７４７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、実際の発破作業において装薬孔の穿孔作業はコスト及び効率面で大きなウェイトを占めており、穿孔間隔の拡張、即ち穿孔数の削減が可能となれば、発破作業の顕著な効率化が図られることは間違いないものの、これを実現するには１孔当たりに限られた装薬長で十分な薬量が装薬可能な高性能の爆薬が必要となる。穿孔径を増大させることにより、１孔当たりの装薬量の増加及び薬径効果による爆薬の威力増加を利用することも可能であるが、１孔当たりの穿孔時間が長くなり、根本的な解決には至らない。
【０００７】
一般的に爆薬の性能は、動的効果と静的効果に分けられ、前者は爆轟圧による破砕効果、後者は爆発生成ガスの断熱膨張による仕事効果とみられており、それぞれ爆速、弾動振子値の測定により求められる。爆轟圧は近似的にＰ≒１／４ρＤ２（ρは爆薬の初期密度、Ｄは爆速）で表され、爆薬の初期密度、即ち装填比重及び爆速が高いほど大きくなる。しかしながら、装填比重の高い爆薬は一般的に起爆感度が低いため弾動振子値が低く、従って仕事効果が小さくなることは当業者の常識である。前記課題を達成するための高性能爆薬としては、高比重、且つ高感度であるという相反する特性が要求され、それ故、その解決方法は未だ見出されていない。
【０００８】
【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ＡＮＦＯ爆薬の静的効果について鋭意研究をした結果、特定の物性を有するポーラスプリル硝安を使用したＡＮＦＯ爆薬が、雷管起爆性を示すことなく従来のＡＮＦＯ爆薬同様の優れた取扱性を有し、装填比重の上昇にも拘わらず、優れた破砕効果と共に著しく高い静的効果を示すことを見出し、本発明を完成させたものである。
【０００９】
すなわち本発明は、
（１）吸油率が５．０〜２０．０％、嵩比重が０．８０〜０．９０であり、中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝酸アンモニウム（ａ）及び／又はその粉砕品及び燃料油を必須成分として含有することを特徴とする爆薬組成物、
（２）ポーラスプリル硝酸アンモニウム（ａ）及び／又はその粉砕品を全ポーラスプリル硝酸アンモニウム中、２０重量％以上の割合で含有する上記（１）に記載の爆薬組成物、
（３）全ポーラスプリル硝酸アンモニウム中、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが６０．０重量％以上の割合で含有される上記（１）又は（２）に記載の爆薬組成物、
（４）ポ−ラスプリル硝酸アンモニウム（ａ）の硬度が０．５〜５．０％である上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の爆薬組成物、
（５）装填比重が０．８８〜１．２０である上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の爆薬組成物
に関する。
【００１０】
【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必須成分として使用するポーラスプル硝安は、吸油率が５．０〜２０．０％で、嵩比重が０．８０〜０．９０であるポーラスプリル硝安（以下、ポーラスプリル硝安（ａ）という）又はその粉砕品であって、従来、低嵩比重のポーラスプリル硝安として、使用されてきたような中空微粒子を含有するものでなければ特に制限はない。ポーラスプリル硝安（ａ）は、爆薬組成物全体に対して通常６５〜９６重量％、好ましくは７５〜９５重量％の範囲で使用される。
本発明の爆薬組成物において、ポーラスプリル硝安（ａ）又はその粉砕品は、吸油率や嵩比重がこの範囲以外にある他のポーラスプリル硝安と併用することができる。他のポーラスプリル硝安と併用する場合、全ポーラスプリル硝安中、ポーラスプリル硝安（ａ）又はその粉砕品が２０重量％以上の割合で含有されることが好ましい。
更に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１．６８〜２．３６ｍｍのものの含有量が６０．０重量％以上であるものが好ましい。
更に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、その硬度が０．５〜５．０％、好ましくは０．５〜３．０％であるものが好ましい。
【００１１】
本発明の爆薬組成物において、ポーラスプリル硝安（ａ）（好ましくは前記粒度分布を有するポーラスプリル硝安）とその粉砕品とは、任意の比率で混合し得るものであるが、好ましくは非粉砕品に対するその粉砕品の混合割合は２０〜８０重量％である。このようにポーラスプリル硝安はそれ自身を粉砕したり、粉砕品を混合したりして所望の嵩比重のものとすることができる。
【００１２】
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（１）式の通りである。
【００１３】
吸油率（％）＝軽油吸着分（ｇ）／試料５０（ｇ）×１００　　（１）
【００１４】
硝安の吸油率は、主として粒子の内部に分布する細孔の容積や有効径によって左右されるものであり、例えば細孔容積が大きければ、粒子内部に軽油を保持し得る空間が大となるので、吸油率が大となる。
【００１５】
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（２）式により嵩比重を算出する。
【００１６】
嵩比重＝試料重量（ｇ）／１００（ｃｍ３）　　（２）
【００１７】
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、各篩目毎の篩網上の残留分重量から測定される。
【００１８】
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。
【００１９】
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）
【００２０】
本発明の爆薬組成物に用いられる燃料油としては、混合時に液体である燃料油を用いるのが好ましい。使用し得る燃料としては軽油、灯油等の鉱物油、植物油、動物油等が挙げられる。
【００２１】
この他、用途によってメチルアルコール、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。
本発明の爆薬組成物に用いられる燃料油の使用量は、通常爆薬組成物全体の２．５〜２５重量％、好ましくは４〜１０重量％の範囲である。
【００２２】
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。例えば水溶性又は油溶性の帯電防止剤（特許文献５、特許文献６及び特許文献７）として知られる各種界面活性剤や、デンプン類（特許文献８）、脂肪酸アミド（特許文献９）等の添加剤を加えることができる。
【００２３】
本発明の爆薬組成物は、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（特許文献１０）、シラスバルーンのような比重調整材（特許文献１１）、アンモニアガス抑制剤として知られる有機酸（特許文献１２）、吸水剤（特許文献１３、特許文献１４）等、他の添加剤を加えることが可能である。
【００２４】
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。
こうして得られた本発明の爆薬組成物は、その嵩比重が０．８１〜１．２０程度となる。爆薬組成物の嵩比重は、添加した油類はその添加量にもよるが、殆どポーラスプリル硝安に吸収されるためポーラスプリル硝安の嵩比重によって決定される度合いが大きく、ポーラスプリル硝安の嵩比重と大きな差は生じない。また、得られた爆薬組成物の装填比重は、通常０．８８〜１．２０である。装填比重は、爆薬組成物１，０００ｇを内径６８ｍｍ、長さ６００ｍｍの鋼管内に漏斗を使用して流し込み、１０回ほど上下に振動を与えることによってタンピングした後、装薬長を測定し、これから算出した装薬容積と装填薬量（１，０００ｇ）により算出することができる。
【００２５】
本発明の爆薬組成物は、穿孔径の増大を必要とせず１孔当たりの装薬量を一定の装薬長で増加させることを可能とし、その高い装填比重にも拘わらず現在使用されているＡＮＦＯ爆薬に比べて優れた破砕効果と共に著しく高い静的効果を示すことから、穿孔作業、延いては発破作業の効率化を図り得るという特徴を有し、またＡＮＦＯ爆薬の有する本来の利点を損なうことのない高比重・高感度のＡＮＦＯ爆薬である。
【００２６】
【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。尚、実施例において部は重量部を示す。
【００２７】
実施例１
吸油率８．０％、嵩比重０．８０、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが８０．５重量％、硬度３．０％であって中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝安９５．５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４．５部を添加し、１分当たり９０回転の速度で５分間混合し、本発明の爆薬組成物１００部を得た。
【００２８】
実施例２
吸油率８．５％、嵩比重０．８２、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが８５．４重量％、硬度２．３％であって中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝安８４．７部とその粉砕品１０．０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５．１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）０．２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部を得た。
【００２９】
実施例３
吸油率８．５％、嵩比重０．８２、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが８５．４重量％、硬度２．３％であって中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝安９４．０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６．０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部を得た。
【００３０】
実施例４
吸油率８．３％、嵩比重０．８３、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが７８．０重量％、硬度２．２％であって中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝安６０．０部と吸油率１１．７％、嵩比重０．７６、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが７０．３重量％、硬度２．１％であって中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝安３４．７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５．０部、脂肪酸アミド（脂肪酸アマイドＳ：花王（株）製）０．３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部を得た。
【００３１】
比較例１
吸油率１０．５％、嵩比重０．７６、粒径１．６８〜２．３６ｍｍのものが５５．２重量％、硬度１２．０％であって中空微粒子を含有しないポーラスプリル硝安９３．７部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、ポリオキシエチレンアルキルエーテル（エマルゲン１０８：花王（株）製）０．３部を溶解した室温の２号軽油６．０部を添加し、１分当たり７０回転の速度で３分間混合し、比較用の爆薬組成物１００部を得た。
（特許文献６に記載の爆薬）
【００３２】
性能試験
（１）爆速試験
実施例１〜４及び比較例１で得られた各爆薬組成物を内径６８ｍｍ、厚さ４ｍｍの鋼管中に１，２００〜１，５００ｇ流し込み、１００ｇ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。同時に装填比重を算出した。
【００３３】
（２）起爆感度試験
実施例１〜４及び比較例１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。
【００３４】
（３）弾動振子試験
実施例１〜４及び比較例１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６号雷管で起爆し、弾動振子値を測定した。
【００３５】
これらの試験結果を装填比重と共に表１に示す。
【表１】
2004002169.tif 000002
【００３６】
試験例
特許文献４に記載された低嵩比重のポーラスプリル硝安について、比較のため装填比重を測定した。結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
2004002169.tif 000003
【００３８】
実施例１〜４の本発明の爆薬組成物は、比較例１の爆薬に比べて装填比重が１０〜２０％程度大きく、同等の薬長とした場合、１孔当たりの装薬量を増加させ得ることが明らかであり、爆速値は同等若しくは若干高いため、優れた破砕効果を有することが分かる。更に、高い装填比重にも拘わらず弾動振子値が著しく大きく、非常に優れた仕事効果を有することが分かる。以上の結果から、実施例１〜４の本発明の爆薬組成物は、実際の発破作業において穿孔間隔の拡張、即ち穿孔数の削減を実現し得る高比重・高感度のＡＮＦＯ爆薬であることが明らかである。また、起爆感度は６号雷管で何れも不完爆（塩ビ法）であり、ＡＮＦＯ爆薬本来の優れた取扱性が損なわれないことが確認される。
【００３９】
【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が損なわれず、従来のＡＮＦＯ爆薬に比べて装填比重が著しく上昇し、高威力で破砕効果に優れると共に非常に優れた仕事効果を有するため、穿孔間隔の拡張、即ち穿孔作業の効率化、延いては発破作業の効率化を図り得る爆薬組成物が得られた。