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発明の名称 粒状爆薬
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−31490(P2001−31490A)
公開日 平成13年2月6日(2001.2.6)
出願番号 特願平11−204559
出願日 平成11年7月19日(1999.7.19)
代理人 【識別番号】100094709
【弁理士】
【氏名又は名称】加々美 紀雄 (外2名)
発明者 小坂 安則 / 荒牧 昌作 / 井上 順児
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 プリル硝安の粒子表面のみを樹脂でコーティングしたことを特徴とする粒状爆薬。
【請求項2】 爆薬の酸素バランスを有するコーティング量であることを特徴とした請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項3】 スプレーコーティングされた爆薬であることを特徴とした請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項4】 コーティング剤の樹脂に高分子フィルムに用いられる高分子材料を用いた請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項5】 コーティング剤の樹脂に合成樹脂塗料に用いられる合成樹脂を用いた請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項6】 コーティング剤の樹脂に水系合成樹脂を用いた請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項7】 コーティング剤の樹脂に水溶性高分子、または水溶性高分子と架橋剤を用いた請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項8】 プリル硝安の表面を高分子フィルムに用いられる高分子材料、または合成樹脂塗料に用いられる合成樹脂、または水系合成樹脂でコーティングし、更にその表面を水溶性高分子、または水溶性高分子と架橋剤のコーティング剤でコーティングされた請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項9】 カーボンブラックまたは金属粉をコーティング前、またはコーティング中、または、コーティング後に添加、またはコーティング溶液に添加した請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項10】 プリル硝安の表面を高分子フィルムに用いられる高分子材料、または合成樹脂塗料に用いられる合成樹脂、または水系合成樹脂でコーティングする際に、コーティング終了直前に親水性粉体を添加した請求項1に記載の粒状爆薬。
【請求項11】 不活性粉末をコーティングに併用した請求項1に記載の粒状爆薬。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリル硝安を被覆した粒状爆薬に関するものである。
【0002】
【従来の技術】粒状の産業用爆薬として最も一般的に使われているのが硝安油剤爆薬であり、これは採石、採鉱、トンネル掘削などに広く使用されている。
【0003】この硝安油剤爆薬(以下、ANFOと略記)の欠点はその主剤であるプリル硝安の水に対する高い溶解性故、水孔ではそのままでは使用できずポリエチレン等の包装材でパッキングしたものを使用したりエマルション爆薬と混合して若干の耐水性を付与したヘビーANFOとして使用されている。
【0004】あるいは耐水性は優れているが粒状ではないダイナマイトや含水爆薬を使用している。
【0005】また、ANFOの耐水性を改善する試みもなされており特公平9−2598319ではANFOに使用される軽油の代わりにワックス類と樹脂類の混合物を使用することによって、耐水性を有する爆薬が公表されている。
【0006】また、同様にUSP3013872では平均分子量2000程度のポリエチレン、マイクロクリスタリンワックスをコーティングして耐水性を得ていることが公表されている。
【0007】さらにまた近年エマルション爆薬を粒状化した爆薬(特開平7−223888)やGuan Li et al. "Emulsion Powder Explosives" INTERNATIONAL SOCIETY OFEXPLOSIVES ENGINEERS 1997(p191−195)が研究されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリエチレン等の包装材でパッキングされたANFOは機械による装填が困難であり、またヘビーANFOは混合のための工程が必要でありいずれも作業性が悪くなるという問題があった。
【0009】また、粒状ではないダイナマイトや含水爆薬を使用する場合においても機械による装填が困難であり、同様の問題があった。
【0010】またエマルション爆薬を粒状化した爆薬においても複雑な製造工程が必要であり一般的には使用されていない。
【0011】また、ANFOは装薬の際、静電気が発生するため電気雷管を使用できず非電気式雷管を使用しなくてはならない。非電気式雷管は電気雷管に比べて高価であり、発破後のズリにプラスチックチューブが残留するため問題が発生する場合がある。
【0012】本発明は、こうした耐水性が無いプリル硝安の表面のみを樹脂でコーティングすることにより耐水性を付与し、かつ使用するコーティング剤そのものを燃料成分として使うため高価な原材料を必要とせず、更に複雑な製造工程を必要としない機械装填に適し、水孔においても使用できる粒状爆薬を提供することにある。更に導電性物質を爆薬表面に存在させ電気雷管の使用を可能にするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の粒状爆薬はプリル硝安の粒子表面のみを樹脂でコーティングしたことを特徴とする粒状爆薬であり、そのコーティング剤の塗布量で爆薬の酸素バランスを有するように調整されたものである。
【0014】プリル硝安の耐水性を改善した従来技術である特公平9−2598319ではANFOに使用される軽油の代わりにワックス類と樹脂類の混合物を使用しそれらをプリル硝安に吸着させており、本願の粒子表面のみをコーティングしプリル硝安内部に気泡を包含させたものとは異なる。
【0015】また、同様にUSP3013872では平均分子量2000程度のポリエチレン、マイクロクリスタリンワックスを溶かして混合しプリル硝安にコーティングしており当然のことながら多孔質のプリル硝安内部にワックス類が吸収されており本願の粒子表面のみをコーティングしプリル硝安内部に気泡を包含させたものとは異なる。
【0016】本発明のコーティング剤に用いる樹脂材料には高分子フィルムに用いられるセロハン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ビニロン、またはシリコン樹脂、フッ素樹脂など「13599の化学商品、P.1244、化学工業日報社」記載の合成樹脂塗料に使用される合成樹脂などの撥水性の高い高分子材料を用いることができる。
【0017】これらの高分子材料でコーティングされた粒状爆薬は耐水性に優れ、撥水性が高いため、ANFOローダーでの圧縮空気による装填の際には爆薬粒子間に水が浸入する可能性が低い。縦孔などで爆薬を人力で流し込んで装填する際は爆薬粒子間に水が浸入するものの、爆薬の撥水性が高いため水に接触した瞬間に爆薬粒子同士が凝集し、その際空気の気泡を巻き込む。この空気の気泡は含水爆薬に鋭感剤として添加される中空粒子と同様の効果が期待される。
【0018】いずれの場合も爆薬粒子間全体に水が浸入した場合よりも爆轟反応が低下される可能性は低い。
【0019】縦孔で爆薬を人力で流し込む場合、上記に記した巻き込み気泡のため爆薬が沈まない場合は、コーティング終了直前に木粉やでんぷんなどの親水性粉末を添加することができる。
【0020】また、コーティング剤に用いる高分子材料にはスチレンブタジエンラテックス、アクリルラテックスなど「13599の化学商品、P.1257〜1258、化学工業日報社」記載の水性合成樹脂塗料に用いられる合成樹脂を用いることができる。
【0021】これらの高分子材料は水性であるためコーティング溶剤に水、もしくは水とそれに可溶な少量の有機溶剤を用いることができるため、製造コストのダウン、コーティング時の安全性の向上が可能である。
【0022】また、コーティング剤に用いる高分子材料には、カゼイン、ゼラチン、でんぷん、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ、カラギーナン、寒天、ペクチン、キサンタンガム、グアガム、サイクリデキストリン、ジュランガム、タマリンド種子多糖類、タンニン酸、トラガントガム、ファーセレラン、プルラン、ローカストビーンガムなどの水溶性天然高分子、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナイトレート、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリアクリルアマイド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリプロピレングリコールなどの水溶性合成高分子を用いることができる。
【0023】これらの水溶性高分子に適当な架橋剤とその添加量を変化させることにより、水への溶解時間が調整でき、装填から点火までは水に溶解しないが、装填中のこぼれ薬、装填機の付着残留薬、発破後の不発残留薬などは調整された時間が経つと水に溶解して爆薬としての性能を失わせることができる。
【0024】また、これらの水溶性高分子は水に少量溶けると粘稠性のある物質となることから粒状爆薬の集合体に水が接触した場合はそれらの界面付近で粘稠性物質のバリヤーが形成され、それより内部の粒状爆薬には水の浸入が困難となる。
【0025】水量が多く、粘稠性物質のバリヤーが形成する前に爆薬集合体内部に水が浸入した場合は、水溶性樹脂がその水を吸って爆薬の性能を保持できる。
【0026】水量が多く爆薬集合体内部に水が浸入し、水溶性高分子を流し出して爆薬を溶解させる可能性がある場合には、その水溶性高分子の下に、更に架橋剤で耐水性を増した水溶性高分子か非水溶性の高分子をコーティングしておくこともできる。
【0027】水溶性であるためコーティング溶剤に水、もしくは水と少量の有機溶剤を用いることができるため、製造コストのダウン、コーティング時の安全性の向上、製造施設、装填機械等に樹脂が付着した場合でも水、熱水、または水蒸気で容易に洗浄することが可能である。
【0028】また、水溶性高分子を用いる場合は、上記の水溶性高分子を溶解した水溶液をスプレーコーティングする方法の他、硝酸アンモニウムで飽和された水、もしくは硝酸アンモニウムがわずかしか溶けないエタノールなどを用いてプリル硝安表面を湿潤状態にした後、水溶性高分子粉末を添加してパウダーコーティングすることができる。
【0029】また、既に述べた粒状爆薬には、エネルギー向上のためコーティング前、中、後、または、コーティング溶液にカーボンブラックやアルミニウムなどの金属粉を添加することができる。
【0030】また、装薬中の静電気発生を防止するためにコーティング後、コーティング溶液にカーボンブラックやアルミニウムなどの金属粉、シリカなどの静電気発生を防止することができる物質を添加することができる。
【0031】また、コーティング膜厚を増加させる目的でタルクなどの不活性粉末をコーティングに併用することができる。
【0032】本発明の粒状爆薬は、パンコーティング装置、転動コーティング装置、流動層型コーティング装置、噴流層型コーティング装置、流動転動型コーティング装置で容易に得られる。
【0033】本発明でいう酸素バランスを有するとは、社団法人火薬学会編「エネルギー物質ハンドブック」(共立出版株式会社1999年3月1日発行)P14で示されるように、その系における完全酸化反応生成物を与えるに必要な酸素に対するその系が含む酸素の割合をいい爆薬の酸化反応が完結するのに適正に調整された組成をいう。
【0034】コーティング剤の使用量が増加するほど強固な耐水性の爆薬が得られるが、あまり多くなると酸素バランスがマイナスとなり、後ガス中の一酸化炭素濃度が上昇したり、爆薬の性能が低下してしまう。コーティング剤の使用量が減少すると耐水性が減少し、酸素バランスがプラスとなり、後ガス中の窒素酸化物濃度が上昇したり爆薬の性能が低下してしまう。
【0035】本発明の粒状爆薬の酸素バランスは−10から+10で後ガスが良好で所望の性能が得られるが、より良くは酸素バランスが0付近になるようにコーティング量を調整することが望ましい。
【0036】さらにまた硝酸カリウム、硝酸ナトリウムなどを添加して爆発後のあとガスを改善することもできる。
【0037】さらに本発明の目的を損なわない範囲でタルク、炭酸カルシウム如き無機粉末の耐ブロッキング剤をコーティング溶液に添加したり、コーティング中、コーティング後に添加することもできる。
【0038】本発明に用いるコーティング剤は既に述べた高分子物質以外でも本発明の目的を満足するものであれば何でもよくこれらに限定するものではない。
【0039】
【発明の実施の形態】以下、実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明する。
【0040】
【実施例1】パウレック社製ドリアコートを用い、粒径0.2mmから3mmの範囲を持つプリル硝安200gを温度80℃に保ち、回転数30r.p.m、空気風量50m3/h、スプレー流量35ml/minで低密度ポリエチレン2%、タルク2%のパークロロエチレン溶液をスプレーコーティングした。
【0041】コーティング剤であるポリエチレンがプリル硝安に対して5.8%の被覆量になったところで噴霧を終了した。酸素バランスは0であった。
【0042】水中での硝酸アンモニウムの溶出試験を行うため得られた粒状爆薬を水中に放置し、3時間、6時間、12時間後に状態を観察した。また起爆試験のため、水中に3時間放置した粒状爆薬をを22mm鋼管試験(火薬学会規格ES−32(1))を行った。
【0043】また、耐静電気性を調べるためコーティング終了後の粒状爆薬をポリビニール袋の中で100回ふり、ビニール袋表面への付着度合いを確認した。また、35mmφの鋼管に装填して爆轟速度を測定した。結果を表1に示す。
【0044】
【実施例2】パウレック社製ドリアコートを用い、粒径0.2mmから3mmの範囲を持つプリル硝安200gを温度80℃に保ち、回転数30r.p.m、空気風量50m3/h、スプレー流量15ml/minで、SBラテックスとポリスチレンを50/50で混合した30%ラテックス水溶液をスプレーコーティングした。
【0045】コーティング剤であるラテックス樹脂とポリスチレンがプリル硝安に対して6.4%の被覆量になったところで噴霧を終了した。酸素バランスは0であった。
【0046】水中での硝酸アンモニウムの溶出試験を行うため得られた粒状爆薬を水中に放置し、3時間、6時間、12時間後に状態を観察した。また起爆試験のため、水中に3時間放置した粒状爆薬をを22mm鋼管試験(火薬学会規格ES−32(1))を行った。結果を表1に示す。
【0047】
【実施例3】パウレック社製ドリアコートを用い、粒径0.2mmから3mmの範囲を持つプリル硝安200gを温度80℃に保ち、回転数30r.p.m、空気風量50m3/h、スプレー流量15ml/minで、アクリルラテックス30%のラテックス水溶液をスプレーコーティングした。
【0048】コーティング剤であるラテックス樹脂とポリスチレンがプリル硝安に対して15%の被覆量になったところで噴霧を終了した。酸素バランスは0であった。
【0049】水中での硝酸アンモニウムの溶出試験を行うため得られた粒状爆薬を水中に放置し、3時間、6時間、12時間後に状態を観察した。また起爆試験のため、水中に3時間放置した粒状爆薬をを22mm鋼管試験(火薬学会規格ES−32(1))を行った。結果を表1に示す。
【0050】
【実施例4】パウレック社製ドリアコートを用い、粒径0.2mmから3mmの範囲を持つプリル硝安200gを温度80℃に保ち、回転数30r.p.m、空気風量50m3/h、スプレー流量15ml/minで、カルボキシメチルセルロースナイトレートとポリビニルアルコールを20/80で混合した10%アルコール水溶液をスプレーコーティングした。
【0051】コーティング剤であるがプリル硝安に対して10%の被覆量になったところで噴霧を終了した。酸素バランスは2.2であった。
【0052】水中での硝酸アンモニウムの溶出試験を行うため得られた粒状爆薬を水中に放置し、3時間、6時間、12時間後に状態を観察した。また起爆試験のため、水中に3時間放置した粒状爆薬をを22mm鋼管試験(火薬学会規格ES−32(1))を行った。結果を表1に示す。
【0053】
【実施例5】パウレック社製ドリアコートを用い、粒径0.2mmから3mmの範囲を持つプリル硝安200gを温度80℃に保ち、回転数30r.p.m、空気風量50m3/h、スプレー流量15ml/minで、カルボキシメチルセルロースナイトレートとポリビニルアルコールを20/80で混合した10%アルコール水溶液にメラミン2%を加えたものスプレーをコーティングした。
【0054】コーティング剤であるがプリル硝安に対して10%の被覆量になったところで噴霧を終了した。酸素バランスは2.3であった。
【0055】水中での硝酸アンモニウムの溶出試験を行うため得られた粒状爆薬を水中に放置し、3時間、6時間、12時間後に状態を観察した。また起爆試験のため、水中に3時間放置した粒状爆薬をを22mm鋼管試験(火薬学会規格ES−32(1))を行った。結果を表1に示す。
【0056】
【実施例6】パウレック社製ドリアコートを用い、粒径0.2mmから3mmの範囲を持つプリル硝安200gを温度80℃に保ち、回転数30r.p.m、空気風量50m3/h、スプレー流量35ml/minで、低密度ポリエチレン2%、タルク2%のパークロロエチレン溶液をスプレーコーティングした。
【0057】コーティング剤であるポリエチレンがプリル硝安に対して5.8%の被覆量になったところで噴霧を終了した。コーティング終了直前にアルミニウムを3%添加した。酸素バランスは0であった。
【0058】水中での硝酸アンモニウムの溶出試験を行うため得られた粒状爆薬を水中に放置し、3時間、6時間、12時間後に状態を観察した。また起爆試験のため、水中に3時間放置した粒状爆薬をを22mm鋼管試験(火薬学会規格ES−32(1))を行った。
【0059】また、耐静電気性を調べるためコーティング終了後の粒状爆薬をポリエチレン袋の中で100回ふり、ポリエチレン袋表面への付着度合いを確認した。また、35mmφの鋼管に装填して爆轟速度を測定した。結果を表1に示す。
【0060】
【比較例1】粒径0.2mmから3mmの範囲を持つプリル硝安に6%の軽油を添加し混合した硝安油剤爆薬を、水中での硝酸アンモニウムの溶出試験を行うため水中に放置し、3時間、6時間、12時間後に状態を観察した。また起爆試験のため、水中に3時間放置した粒状爆薬をを22mm鋼管試験(火薬学会規格ES−32(1))を行った。なお、比較例1のものの酸素バランスは0であった。
【0061】また、耐静電気性を調べるため混合終了後のポリエチレン袋の中で100回ふり、ポリエチレン袋表面への付着度合いを確認した。また、35mmφの鋼管に装填して爆轟速度を測定した。結果を表1に示す。
【0062】
【表1】

【0063】
溶出試験 ○ :変化なし△ :一部溶解× :半分以上溶解××:完全溶解起爆試験 ○ :完爆− :測定不能耐静電気性○ :ポリエチレンへの付着なし× :ポリエチレンへの付着あり表1から、いずれの実施例も水中に放置後3時間経過しても変化は認められず、正常に起爆した。硝安油剤爆薬は水中に放置後約10分で完全溶解した。
【0064】実施例3と実施例4から架橋剤を用いることにより耐水性が向上することが分かる。
【0065】以上から明らかなように本発明の粒状爆薬は、装薬から発破までの時間十分な耐水性を保持し、その爆薬としての性能を発揮できることが分かる。
【0066】また水溶性高分子を用いた場合は、架橋剤を用いることにより耐水性を制御できることが分かる。
【0067】
【発明の効果】本発明の粒状爆薬はプリル硝安の粒子表面のみを樹脂でコーティングすることによって、耐水性を付与させるとともに、そのコーティング剤の塗布量で爆薬の酸素バランスを有するように調整されたものであり水孔においても使用でき、爆薬の機械装填に好適である。また、装薬中、静電気が発生しないので電気雷管を使用できる。




 

 


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