(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸油率が１８〜２３％であり、硬度が５．２〜８．８の粒状硝安と油剤を含み、爆薬１００ｇ当たりの酸素バランス値が−５．６〜−８．８ｇである粒状爆薬組成物。
【請求項２】
粒状硝安の平均粒径が０．８〜２．５ｍｍである請求項１に記載の粒状爆薬組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砕石、採掘、トンネル掘削などの産業発破に用いられる粒状爆薬組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粒状硝安を主成分とする粒状爆薬組成物として、例えば硝安油剤爆薬（以下ＡＮＦＯと略記）がある。ＡＮＦＯは、多くは多孔質の粒状硝安と軽油からなる比較的簡便な爆薬であり、比較的容易に製造できること、また流動性に優れているため発破孔へ直接流し込み装薬が可能であること、ＡＮＦＯローダーによる装填が可能であること、さらに衝撃感度が比較的低く安全であること、安価であること等から広く消費されている。
【０００３】
このＡＮＦＯを高威力化する方法として、吸油率の高い粒状硝安を用いて製造する方法がある。一般に、吸油率が高いということは硝安内部の空隙の容積が大きいということである。このような粒状硝安を用いることにより、爆薬の反応性が高まり、威力が増大することが知られている。吸油率の高い粒状硝安を用いた場合、爆薬の反応性が向上すると同時に衝撃感度も増大し易いという問題があった。例えば、ＡＮＦＯにおいては日本工業規格Ｋ４８１０に規定されている塩ビ法やカートン法において不合格になるという問題があった。
【０００４】
一方、粒状硝安やＡＮＦＯ粒子はしばしば崩れ易く、粉化し易い。爆薬製造時やＡＮＦＯローダーでの装薬時等に粉化率が高いと、取扱性、作業環境に支障を来たし易い。また、粉化率が高いと嵩比重が増大するため、発破孔への装薬量が増加するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の問題を解決し、高威力かつ低感度で、ＡＮＦＯローダーで排出した際でも粉化率が６％以下である粒状爆薬組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、粒状硝安を含む粒状爆薬組成物において、（１）吸油率と硬度を調節した粒状硝安を使用すれば威力が向上し、かつ粉化が生じ難くなる。（２）平均粒径の小さい粒状硝安を使用すると威力が向上する。（３）爆薬１００ｇ当たりの酸素バランスを調整すると感度を低下させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明の態様は、次の通りである。
（１）吸油率が１８〜２３％であり、硬度が５．２〜８．８の粒状硝安と油剤を含み、爆薬１００ｇ当たりの酸素バランス値が−５．６〜−８．８ｇである粒状爆薬組成物。
（２）粒状硝安の平均粒径が０．８〜２．５ｍｍである（１）に記載の粒状爆薬組成物。
以下、本発明について更に詳細に説明する。本発明において粒状硝安の吸油率とは、粒状硝安をガラスフィルターに入れて２号軽油を加えた時の粒状硝安に吸着した軽油の外割重量％のことである。詳しくは、予め重量を測っておいた直径４０ｍｍφ、内容量６０ｃｃのブフナーロート型ガラスフィルターにフィルター板上面から４０ｍｍの高さまで粒状硝安を入れて全体重量をはかる。
【０００８】
次いで、ガラスフィルターの先にピンチコックで穴を塞いだゴム管を装着し、粒状硝安が完全に沈むまで２号軽油を加えて５分間放置する。放置後、ゴム管を外して２号軽油を２分間自然落下させ、真空ポンプをつないで５分間吸引する。吸引終了後、真空ポンプから取り外して全体重量を測り、次に示す式より吸油率（外割重量％）を算出する。
吸油率＝（Ｗ2−（Ｗ1−Ｗ0）−Ｗ0−０．１）／（Ｗ1−Ｗ0）×１００
この式におけるＷ0はガラスフィルターの重量（ｇ）、Ｗ1は粒状硝安を入れた時の全体重量（ｇ）、Ｗ2は真空ポンプ吸引後に測った全体重量（ｇ）であり、０．１はガラスフィルターの壁面に付着する２号軽油の補正値である。粒状硝安のより望ましい吸油率は１８．２〜２０．８％である。更に好ましくは１８．５〜１９．８％である。
【０００９】
本発明において粒状硝安の硬度とは、一定量の試料を硬度測定装置で機械的に圧潰し、篩い分けした時の篩を通った重量％の数値のことである。詳しくは、測定装置として直径２００ｍｍφの電気モーターによって０．５／秒の速度で回転するステンレス製の受け皿と直径１９０ｍｍφの回転しないステンレス製の挽き皿（重量１，７１５ｇ）を用いる。まず、目開き１．４０ｍｍと１．００ｍｍの篩を用いて試料を篩い分ける。篩は目開きが小さな方を下にして重ね、試料を入れて振とう機で５分間振とうする。次いで、目開き１．００ｍｍの篩に残る試料から５０ｇ秤量して硬度測定装置の受け皿に均一に広げ、その上に挽き皿を重ねて受け皿を１０秒間回転後、受け皿上の試料を目開き１．００ｍｍの篩に入れ、振とう機を使用して１分間振盪させる。篩を通過した試料を秤量し、元の試料５０ｇに対する圧潰量（ｇ）の比率（％）の数値を硬度とする。計算式は、硬度（％）＝圧潰量（ｇ）／試料５０ｇ×１００である。
【００１０】
粒状硝安の硬度は、５．５〜８．４であることが更に好ましい。粒状硝安の硬度として、６．６、７．５等は好ましい例である。本発明において粒状硝安の平均粒径とは、メディアン径（５０％粒径）のことである。詳しくは、目開き４．００ｍｍ、３．３５ｍｍ、２．８０ｍｍ、２．３６ｍｍ、１．７０ｍｍ、１．１８ｍｍ、０．８５ｍｍ、０．４２５ｍｍの篩で試料１００ｇを篩い分けて、各篩に残った試料重量から累積粒度分布曲線を作成し、累積重量が試料全重量の５０％となる粒径のことである。なお、篩は目開きの小さいものから順に重ねて試料を入れ、振とう機を使用して５分間振とうする。
【００１１】
硝安粒子の平均粒径は、小さくなる程威力が向上する傾向がある。これは、粒子間の空隙が小さくなり、爆轟反応中のエネルギー伝播効率が向上するためと考えられる。硝安粒子の平均粒径は、１〜２ｍｍであることが更に望ましい。
【００１２】
本発明の粒状爆薬組成物に用いられる燃料としては、液状の油剤が望ましい。液状の油剤を用いると、油剤が硝安内部まで含浸し易いため、固体の燃料を用いるよりも粒状硝安との混合性が良くなり、反応性が高くなるためである。粒状硝安と引火点５０℃以上の軽油を混合し、起爆感度と爆轟速度の条件を満たせば硝安油剤爆薬として扱われる。液状の油剤としては、軽油、灯油、重油、スピンドル油、パラフィンオイル等の鉱物油や植物油等が使用できるが、低粘度で硝安内部に含浸し易く、安価である軽油が好ましい。
【００１３】
爆薬の酸素バランス値（酸素平衡値）とは、例えば、平成１１年に日本火薬工業会資料編集部により刊行された「一般火薬学」第９〜１２頁に述べられているように、１００ｇの爆薬に含まれている可燃性成分が完全燃焼するための酸素の過不足量を表した数値（ｇ）のことである。本発明では爆薬１００ｇ当たりの酸素平衡値は、−５．６〜−８．８ｇである。−６．４ｇ、−７．２ｇ、−８．０ｇ等は好ましい例である。
【００１４】
本発明の粒状爆薬組成物には、爆薬の低比重化のために低比重固体物質を添加することができる。低比重固体物質としては、発泡スチロールなどの有機低比重物質、パーライト、シラスバルーン、バーミキュライト、アタパルジャイトなどの無機低比重物質がある。これらの一種類以上を添加すると良い。無機低比重物質は、安価で入手しやすく、貯蔵時に爆薬成分と反応することがほとんどないので経時安定性に優れている。シラスバルーン、アタパルジャイトは硬度が高く優れている。無機低比重物質の嵩比重は、０．１〜０．６５のものが良く、更に０．２〜０．６のものが良い。添加量は０を超えて３５未満重量％が良く、更に５〜３０重量％が良い。
【００１５】
本発明の粒状爆薬組成物には、耐水性を付与するため増粘剤を添加してよい。増粘剤は、グアガムや冷水可溶型のローカストビーンガムが良く、特にグアガムが安価で良い。増粘剤粒子の粒径は、１００ミクロン以下のものが良く、０．２重量％水溶液の２０℃における粘度は２０ｍＰａ・ｓ以上のものが良い。粒状爆薬組成物への添加量は０を超えて１２未満％が良く、更に２〜１０％が良い。本発明の粒状爆薬組成物には、耐ブロッキング剤、及び流動性向上剤として炭酸カルシウム、シリカ、タルク、カーボンブラック、またはグラファイト、金属酸化物等を添加してよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について参考実施例を用いて説明する。本発明は、これらの具体的例によって技術的範囲を限定されるものではない。表１は、以下の参考実施例と参考比較例について実験条件と実験結果を比較してまとめたものである。
【００１７】
【実施例１】
粒状硝安９２．８重量％と２号軽油７．２重量％を均一に混合し、この粒状爆薬組成物について後述の試験法により評価を行った。
【００１８】
【実施例２】
粒状硝安９２．８重量％と２号軽油７．２重量％を均一に混合し、この粒状爆薬組成物について後述の試験法により評価を行った。
【００２２】
【比較例１】
実施例１、実施例２とは吸油率及び硬度の異なる粒状硝安９２．８重量％と２号軽油７．２重量％を均一に混合した。この粒状爆薬組成物について後述の試験法により評価を行った。
【００２３】
【比較例２】
実施例１、実施例２とは吸油率又は硬度の異なる粒状硝安９２．８重量％と２号軽油７．２重量％を均一に混合した。この粒状爆薬組成物について後述の試験法により評価を行った。
【００２４】
【比較例３】
実施例１、実施例２とは吸油率及び硬度の異なる粒状硝安９２．８重量％と２号軽油７．２重量％を均一に混合した。この粒状爆薬組成物について後述の試験法により評価を行った。
【００２５】
［爆轟速度測定］
爆轟速度の測定は、ＪＩＳのＫ４８１０の火薬類性能試験法に規定されている爆速試験、光ファイバー法に従った。ブースターとして２号榎ダイナマイト３０ｇを使用した。
【００２６】
［起爆感度試験］
起爆感度の測定は、ＪＩＳのＫ４８１０の火薬類性能試験法に規定されている硝安油剤爆薬の起爆感度試験方法Ａ（塩ビ法）に従い、６号電気雷管で起爆した。
【００２７】
［粉化率測定試験］
粉化率とは、試料ＡＮＦＯをＡＮＦＯローダーで排出したときに粉化した量から求めたものである。詳しくは、まず粒状爆薬組成物を目開き０．８５ｍｍの篩に入れ、振とう機を用いて１分間振とうさせて篩上に残ったものを試験用試料とした。この試料１０ｋｇを加圧式ＡＮＦＯローダー（旭化成株式会社製ＡＬ−２５０）のタンクに仕込み、エアコンプレッサーによりタンク内圧を２．５ｋｇ／ｃｍ2にした後、内径１９ｍｍ、外径２５ｍｍ、長さ３０ｍのホースからＡＮＦＯ用重袋に全て排出した。次いで、排出した試料を少量ずつ目開き０．８５ｍｍの篩に入れて振とう機で１分間振とうさせ、すべて篩分けた。
【００２８】
篩を通過した試料の重量を測定し、粉化率（重量％）＝Ｗ1／Ｗ0×１００により粉化率を算出した。この式において、Ｗ0はＡＮＦＯローダーのタンクに仕込んだ試料重量（１０ｋｇ）、Ｗ1はＡＮＦＯローダーから排出した試料の０．８５ｍｍ篩を通過した試料重量である。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１より、実施例１、実施例２においては粉化が生じ難く、威力が高いことが分かる。また、感度も低く合格した。実施例３、実施例４、実施例５では、それぞれシラスバルーン、アタパルジャイト、グアガムの添加によって爆轟速度が低下したが、安価な低比重化、耐水性の付与は達成された。比較例１、比較例２、比較例３においては、粉化率が増大したり、爆轟速度が低下したりした。表１の結果は、数回実験を繰り返し行っても再現性のある結果であった。表１において粉化率の大小の傾向は、ＡＮＦＯローダーの排出条件、またローダーによる排出時のみに限ったものではなく、粒状爆薬組成物としての製造時等においても同様の傾向が見られた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、硝安粒子の粉化と感度増加の問題を解決し、高威力の粒状爆薬組成物を得たものである。