JP3019375B2 - 油中水型エマルション爆薬組成物 - Google Patents
油中水型エマルション爆薬組成物Info
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- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B47/00—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase
- C06B47/14—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase comprising a solid component and an aqueous phase
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Description
ション爆薬(以下、W/O爆薬と略記する)組成物に関す
るものである。
臼砲比、爆速等が研究されているが、さらに近年水中爆
発エネルギーについても研究が行われている。
は、特開昭54−110308号、米国特許第3770522号、米国
特許第3447978号等の公報に記載されたものがあり、こ
れらは気泡保持剤にガラスマイクロバルーン(GMB)を
使用し、さらにアルミニウム粉を配合している。
方法として、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸
カリウム等の無機酸化酸塩の含有量を増加させる方法が
考えられている。
は、爆速、殉爆度、弾道臼砲比等の威力は向上するが、
GMBとアルミニウム粉との併用では製造の点からアルミ
ニウム粉の配合量に限界があり、その含有量は20重量%
程度である。そして、アルミニウム粉の含有量を増加さ
せると不爆発となってしまうという問題点があった。ま
た、無機酸化酸塩の含有量の増加は、製造上限界があ
り、従ってその効果も小さい。
爆薬組成物を提供することにある。
炭素質燃料成分からなる連続相、無機酸化酸塩の水溶液
からなる分散相、乳化剤、鋭感剤及び気泡保持剤からな
る油中水型エマルション爆薬組成物において、前記気泡
保持剤が有機質気泡保持剤でその含有量が1〜50体積%
であり、さらに平均粒径が1mm以下であるアルミニウム
粉を10〜70重量%含有するという手段を採用している。
相、無機酸化酸塩の水溶液からなる分散相、乳化剤及び
気泡保持剤からなる油中水型エマルション爆薬組成物に
おいて、前記気泡保持剤が平均粒径10〜4000μmの有機
質気泡保持剤でその含有量が1〜50体積%であり、アル
ミニウム粉が平均粒径1mm以下で、かつその含有量が10
〜70重量%であるという手段を採用している。
用いられているものが使用される。例えば、第1の発明
においては、マイクロクリスタリンワックス、パラフィ
ンワックス、ポリエチレンワックス等のワックス類、2
号軽油等の燃料油等の従来からW/O爆薬に用いられてい
るものが使用できるが、それらのうち硬さ等の薬質の点
からワックス類が好ましい。また、第2の発明において
は、例えばパラフィン系炭化水素、オレフィン系炭化水
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、石油精製鋼油、潤滑油、流動パラフィ
ン等の炭化水素、ニトロ炭化水素等の炭化水素誘導体、
燃料油及び/又は石油から誘導される未精製もしくは精
製マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワック
ス、ペトロラタム等、鉱物性ワックスであるモンタンワ
ックス等動物性ワックスである鯨ロウ、昆虫ワックスで
ある密ロウ等のワックス類等であり、これらは単独又は
混合物として用いることができる。これらの炭素質燃料
のうち、経時安定性の面からマイクロクリスタリンワッ
クス、ペトロラクタムが好ましく、マイクロリスタリン
ワックスが特に好ましい。
チレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量炭化水素
重合体等を前記炭素質燃料成分と併用することもでき
る。これら炭素質燃料は、通常W/O爆薬に対して1〜10
重量%用いる。
るもので、従来からW/O爆薬組成物に用いられているも
のが包含される。無機酸化酸塩としては、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
カリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩、塩素酸ナトリ
ウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸ナトリウム等の
無機塩素酸塩又は過塩素酸塩等である。通常は、硝酸ア
ンモニウム単独又は硝酸アンモニウムと他の無機酸化酸
塩との混合物として用いられる。これら無機酸化酸塩の
配合割合は、一般に5〜90重量%であり、70〜80重量%
が好ましい。
0重量%が好ましく、7〜30重量%がさらに好ましい。
たすもので、従来からW/O爆薬に用いられているものが
いずれも使用できる。例えば、ソルビタンモノラウレー
ト、ソルビタンモノオレエート、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
キオレエート、ソルビタンジオレエート、ソルビタント
リオレエ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又はジグリセラ
イド、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、
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、脂肪酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属
塩、1級、2級又は3級アミン塩等があげられ、これら
の1種又は2種以上の混合物として使用することができ
る。上記乳化剤のうち、ソルビタン脂肪酸エステルが好
ましい。この乳化剤の配合割合は、0.1〜10重量%が好
ましく、1〜5重量%がさらに好ましい。
善するもので、例えばモノメチルアミン硝酸塩、ヒドラ
ジン硝酸塩、エチレンジアミン硝酸塩等の従来からW/O
爆薬に用いられているものを使用することができるが、
これらのうち前記硝酸アンモニウムの溶解度を上げるこ
とができるとともに、爆発エネルギーの高いヒドラジン
硝酸塩が好ましい。また、鋭感剤を用いる場合には、そ
の配合割合がW/O爆薬組成物中1〜40重量%が好まし
く、30重量%以下がさらに好ましく、20重量%以下が特
に好ましい。この割合が40重量%を越えると、取扱上の
危険性が増大する場合がある。
合、エチレンジアミン四酢酸ナトリウムのようなキレー
ト化剤を用いると、ヒドラジン硝酸塩の分解等を防ぐこ
とができるので有利である。このキレート化剤の配合割
合は、鋭感剤に対して0.1〜10重量%が好ましい。
泡保持剤は、各種の単一微小中空球体、複数の気泡を含
有する発泡体等であり、例えばピッチ、石炭等から得ら
れる炭素質系微小中空球体、フェノール樹脂、ポリ塩化
ビニリデン、エポキシ樹脂、尿素樹脂等から得られる合
成樹脂系微小中空球体等である。また、複数の気泡を含
有する発泡体としては、エチレン、プロピレン、スチレ
ン等のオレフィン、塩化ビニリデン、ビニルアルコー
ル、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸又はそのエ
ステル等のビニル化合物等の重合体、共重合体、変性重
合体、重合体混合物、ポリウレタン、ポリエステル、ポ
リアミド、尿素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等
の合成高分子からなる素材に、機械的発泡、化学的発
泡、マイクロカプセル化、易揮発性物質の混入等の各種
手段で気泡を含ませた合成高分子の粉砕物、粒子をあげ
ることができる。
リエチレン又はポリ塩化ビニリデン等を素材としたもの
が好適である。この有機質気泡保持剤は、ガラス、シリ
カ等の無機質気泡保持剤と違ってエマルションの膜を破
壊することがなく、その安定性を保持する。また、同有
機質気泡保持剤は、比重が小さいこと、不活性添加物と
ならないこと、入手が容易で安価であること等の点にお
いて優れている。
合には、製造時のポンプ輸送等において無機質気泡保持
剤のようにエマルションの一部が破壊するというような
ことがないので、設計どおりの爆発性能を得ることがで
き、経時安定性の面でも優れた爆薬を得ることができ
る。
の重合体であって、いずれの粒径のものも使用できる
が、特に第2の発明では平均粒径が10〜4000μmの範囲
のものを使用する。この平均粒径が10μm未満では比重
が大きくなって添加量が増加し、4000μmを超えると、
水中爆発エネルギーが低下する。なお、この気泡保持剤
の形状は、形状、円筒状、多面体状等のいずれであって
もよい。
じて適宜行われる。また、その配合割合は、W/O爆薬中
1〜50体積%であり、1体積%未満では雷管起爆性の低
下及び爆轟中断のおそれがあり、50体積%を超えると水
中爆発エネルギーが低下する傾向にある。
爆発エネルギーを向上させる。同アルミニウム粉として
は、一般的に用いられているものが使用できるが、特に
第2の発明ではその粒径は1mm以下であり、0.01〜1mmの
範囲が好ましく、0.03〜0.1mmの範囲がさらに好まし
い。粒径が1mmを超えると水中爆発エネルギーが低下す
る。形状は球形、隣片状等いずれの形状であってもよ
い。
ができ、鋭感剤を含有しない場合、10〜70重量%であ
り、そのうち20〜70重量%が好ましく、鋭感剤を含有す
る場合10〜70重量%である。この含有量が10重量%未満
では燃料が不足して爆発性能が低下し、70重量%を越え
ると不活性なアルミニウム粉が残存して爆発性能が低下
する。
発明では無機酸化酸塩40〜90重量%、水7〜30重量%、
炭素質燃料0.5〜10重量%、乳化剤0.5〜10重量%、鋭感
剤1〜40重量%、有機質気泡保持剤1〜50体積%、アル
ミニウム粉70重量%以下の範囲が好適である。また、第
2の発明では無機酸化酸塩40〜90重量%、水7〜30重量
%、炭素質燃料0.5〜10重量%、乳化剤0.5〜10重量%、
鋭感剤1〜40重量%、平均粒径10〜4000μmの有機質気
泡保持剤1〜50体積%、平均粒径1mm以下のアルミニウ
ム粉10〜70重量%の範囲が好適である。
90重量%を超えるとその溶解性が低下してくる。水が7
重量%未満では、無機酸化酸塩の溶解性が低下し、30重
量%を超えると相対的に他の成分が少なくって爆発性能
が低下しやすい。炭素質燃料が0.5重量%未満ではエマ
ルションを微小なものとできず、接触面積が小さく、10
重量%を超えると相対的に無機酸化酸塩の配合割合が少
なくなってしまう。乳化剤が0.5重量%未満の場合には
エマルションの安定性が低下しやすく、10重量%を超え
ると爆発性能が向上しにくくなる。鋭感剤が1重量%未
満では爆轟信頼性が低く、40重量%を超えると取扱上の
危険性が増大する。有機質気泡保持剤が1体積%未満で
は雷管起爆性の低下及び爆轟中断のおそれがあり、50体
積%を超えると水中爆発エネルギーが低下する傾向にあ
る。アルミニウム粉は10重量%未満又は70重量%を超え
ると爆発性能が低下する傾向にある。
造することができる。
びキレート化剤を約60〜100℃の温水に溶解させて無機
酸化酸塩等の水溶液を得る。一方、炭素質燃料と乳化剤
が液状になる温度、通常70〜90℃で溶融混合して可燃性
混合物を得る。次に、60〜90℃の温度で上記無機酸化酸
塩等の水溶液と可燃性混合物とを約600〜6000rpmで攪拌
し、W/O型エマルションを得る。続いて、これに有機質
気泡保持剤及びアルミニウム粉を混合することによって
W/O爆薬組成物が得られる。
剤として有機質気泡保持剤を使用し、しかもアルミニウ
ム粉を含有させたことによって、有機質気泡保持剤が無
機質気泡保持剤に比べてエマルションの膜を破壊しにく
いこと及び比重の大きい無機質気泡保持剤に比べて有機
質気泡保持剤は比重が小さく、従ってエマルションの割
合が多くなってアルミニウム粉が入りやすいこと等の理
由により、特に水中爆発エネルギーを高くすることがで
きるという特徴を有している。
s)とバブルエネルギー(Eb)に分けられ、Eb/Esの比は
一般的には約3となり、両者を合わせたものが水中爆発
エネルギーの総合エネルギーとなる(「爆薬エンサイク
ロペディアVol 10」1983年、(アメリカアーミー アー
マメント リサーチ アンド ディベロップメント コ
マンド発行)。
説明する。なお、各例における部は重量部を表す。
ソルビタンモノオレエート、炭素質燃料としてマイクロ
クリスタリンワックス、気泡保持剤として平均粒径300
μmのポリスチレンの単独気泡の集合体、鋭感剤として
ヒドラジン硝酸塩を使用し、さらに平均粒径30μmのア
ルミニウム粉を含有させてW/O爆薬組成物を得た。各成
分の配合割合は、後記表−1及び表−2に示すとおりで
ある。
ム及びヒドラジン硝酸塩の水溶液を約85℃で溶解したも
のを、マイクロクリスタリンワックスとソルビタンモノ
オレエートの混合物に約85℃で溶解して加え、攪拌羽根
で攪拌し、乳化したものに気泡保持剤及びアルミニウム
粉を混和してW/O爆薬組成物とした。この爆薬組成物に
ついて、水中爆薬エネルギーの測定を行った。その結果
を併せて表−1及び表−2に示す。
定用人工池にて水深4mに爆薬を敷設し、同じ水深で任意
の距離にセットされているトルマリンゲージ(圧力ゲー
ジ)により、爆発した爆薬のショックパルスを計測し、
前記Es、Ebを算出した。総合エネルギーは、これらEsと
Ebを加えて、比較1に対する相対比として次の計算式で
算出した。
較対象例の値である。
同様にしてW/O爆薬組成物を得た。それを使用して実施
例1と同じ項目について同様の試験方法で測定した。そ
の結果を表−3に示す。
泡保持剤である平均粒径50μmのGMBを含有させた以外
は、実施例3と同様にしてW/O爆薬組成物を得た。それ
を使用して実施例1〜6と同じ項目について同様の試験
方法で測定した。その結果を表−3に示す。
量は、アルミニウム粉以外のW/O爆薬組成物100重量部に
対する重量%を表す。
のW/O爆薬組成物は、水中爆発エネルギーの総合エネル
ギーが比較例1のそれを100とした場合116〜213と相当
高まり、実施例5及び6では2倍を超えている。
気泡保持剤を含有しているが、アルミニウム粉を含有し
ていないため、水中爆発エネルギーが低い。また、比較
例2のW/O爆薬組成物は、アルミニウム粉と無機気泡保
持剤であるGMBを併用し、アルミニウム粉の含有量を増
加させたため、W/O爆薬の形状維持が困難となり、不爆
発となった。
成)のEsは約0.7MJ/kg、Ebは約2.3MJ/kg、総合エネルギ
ーは約2.8MJ/kgである。各実施例のW/O爆薬組成物の総
合エネルギーは、約3.2MJ/kg(実施例1)−6.0MJ/kg
(実施例6)程度の範囲まで向上する。
薬を製造した。
としてヒドラジン硝酸塩10部、キレート化剤としてエチ
レンジアミン四酢酸ナトリウム0.5部を水10.5部に加
え、90℃で完全に溶解して無機酸化酸塩の水溶液を得
た。一方、炭素質燃料としてワックスレックス602を2.3
部と、乳化剤としてソルビタンモノオレエート2.3部と
を90℃で溶融混合させて可燃性混合物を得た。これに前
記無機酸化酸塩の水溶液をゆっくり添加し、90℃で加温
下650rpmで攪拌して乳化を行った。
ションを得た。次いで、このW/O型エマルションに平均
粒径が300μmの有機気泡保持剤0.7部とアルミニウム粉
11部を60〜80℃で混合してW/O爆薬組成物を得た。この
このW/O爆薬組成物について、水中爆発エネルギーの測
定を行った。その結果を後記表−7に示す。
ウム粉の含有量を代えた以外は実施例7と同様にして表
−4に示すW/O爆薬組成物を得、その性能を評価した。
その結果を表−7に示す。
は実施例7のそれと比べて総合エネルギー比が向上して
いる。
例7と同様にして表−4に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−7に示す。
は実施例7のそれと比べて総合エネルギー比が向上して
いる。
例8と同様にして表−5に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−8に示す。
は実施例8のそれと比べて総合エネルギー比が向上して
いる。
例9と同様にして表−5に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−8に示す。
は実施例9のそれと比べて総合エネルギー比が向上して
いる。
例11と同様にして表−5に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−8に示す。
は実施例11のそれと比べて総合エネルギー比がわずかに
向上している。
例10と同様にして表−6に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−9に示す。
は実施例10のそれと比べて総合エネルギー比が少し向上
している。
例12と同様にして表−6に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−9に示す。
は実施例12のそれと比べて総合エネルギー比がわずかに
向上している。
例13と同様にして表−6に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−9に示す。
は実施例13のそれと比べて総合エネルギー比がわずかに
向上している。
表す。
粒径が60μmのもの。
径が75μmのもの。
〜100μmで平均粒径が30μmのもの。
発泡処理したもの。粒径が180〜700μmで平均粒径が30
0μmのもの。
発泡処理したもの。粒径が2500〜6200μmで平均粒径が
4100μmのもの。
と同様にして表−10に示すW/O爆薬組成物を得、その性
能を評価した。その結果を表−16に示す。
物である。
と同様にして表−10に示すW/O爆薬組成物を得、その性
能を評価した。その結果を表−16に示す。
は実施例7のそれと比べて総合エネルギー比は小さい。
同様にして表−10に示すW/O爆薬組成物を得、その性能
を評価した。その結果を表−16に示す。本比較例の爆薬
組成物は不爆発である。
例4と同様にして表−11に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−17に示す。本比較例
の爆薬組成物は不爆発である。
例5と同様にして表−11に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−17に示す。本比較例
の爆薬組成物は不爆発である。
施例8と同様にして表−11に示すW/O爆薬組成物を得、
その性能を評価した。その結果を表−17に示す。
は実施例8のそれと比べて総合エネルギー比が低い。
例8と同様にして表−12に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−18に示す。本比較例
の爆薬組成物は不爆発である。
較例8と同様にして表−12に示すW/O爆薬組成物を得、
その性能を評価した。その結果を表−18に示す。本比較
例の爆薬組成物は不爆発である。
較例9と同様にして表−12に示すW/O爆薬組成物を得、
その性能を評価した。その結果を表−18に示す。本比較
例の爆薬組成物は不爆発である。
機質気泡保持剤であるグラスマイクロバルーン(GMB)
を配合した以外は実施例9と同様にして表−13に示すW/
O爆薬組成物を得、その性能を評価した。その結果を表
−19に示す。
は、実施例9のそれに比べて総合エネルギー比が低下し
ている。
クロバルーン(RMB)を配合した以外は実施例9と同様
にして表−13に示すW/O爆薬組成物を得、その性能を評
価した。その結果を表−19に示す。
は、実施例9のそれに比べて総合エネルギー比が低下し
ている。
ール粒を配合した以外は実施例9と同様にして表−13に
示すW/O爆薬組成物を得、その性能を評価した。その結
果を表−19に示す。本比較例の爆薬組成物は、不爆発で
ある。
機質気泡保持剤であるシラスマイクロバルーン(SMB)
を配合した以外は実施例10と同様にして表−14に示すW/
O爆薬組成物を得、その性能を評価した。その結果を表
−20に示す。
は、実施例10のそれに比べて総合エネルギー比が低下し
ている。
クロバルーン(RMB)を配合した以外は実施例10と同様
にして表−14に示すW/O爆薬組成物を得、その性能を評
価した。その結果を表−20に示す。
は、実施例10のそれに比べて総合エネルギー比が低下し
ている。
ール粒を配合した以外は実施例10と同様にして表−14に
示すW/O爆薬組成物を得、その性能を評価した。その結
果を表−20に示す。本比較例の爆薬組成物は、不爆発で
ある。
較例3と同様にして表−15に示すW/O爆薬組成物を得、
その性能を評価した。その結果を表−21に示す。本比較
例の爆薬組成物は、不爆発である。
例3と同様にして表−15に示すW/O爆薬組成物を得、そ
の性能を評価した。その結果を表−21に示す。本比較例
の爆薬組成物は、不爆発である。
含有していない以外は比較例3と同様にして表−15に示
すW/O爆薬組成物を得、その性能を評価した。その結果
を表−21に示す。本比較例の爆薬組成物は、不爆発であ
る。
感剤を含有していないこと以外は比較例3と同様にして
表−15に示すW/O爆薬組成物を得、その性能を評価し
た。その結果を表−21に示す。本比較例の爆薬組成物
は、不爆発である。
を表す。
〜30μmで平均粒径が8μmのもの。
のW/O爆薬組成物は、水中爆発エネルギーの総合エネル
ギーが比較例3のそれを100とした場合116〜213と相当
高まり、実施例11、12及び14では2倍を超えている。
となるか又は水中爆発エネルギーが低い。
8MJ/kgであり、それに対して各実施例の総合エネルギー
は3.2MJ/kg(実施例7)〜6.0MJ/kg(実施例14)の範囲
であり、比較例3に対して相当に高まっていることがわ
かる。
気泡保持剤とアルミニウム粉を併用したことにより、水
中爆発エネルギーが著しく向上するという優れた効果を
奏する。
質気泡保持剤と所定粒径のアルミニウム粉を一定量含有
したことにより、水中爆発エネルギーが大きく向上する
という優れた効果を奏する。
Claims (2)
- 【請求項1】炭素質燃料成分からなる連続相、無機酸化
酸塩の水溶液からなる分散相、乳化剤、鋭感剤及び気泡
保持剤からなる油中水型エマルション爆薬組成物におい
て、前記気泡保持剤が有機質気泡保持剤でその含有量が
1〜50体積%であり、さらに平均粒径が1mm以下である
アルミニウム粉を10〜70重量%含有する油中水型エマル
ション爆薬組成物。 - 【請求項2】炭素質燃料成分からなる連続相、無機酸化
酸塩の水溶液からなる分散相、乳化剤及び気泡保持剤か
らなる油中水型エマルション爆薬組成物において、前記
気泡保持剤が平均粒径10〜4000μmの有機質気泡保持剤
でその含有量が1〜50体積%であり、アルミニウム粉が
平均粒径1mm以下で、かつその含有量が10〜70重量%で
ある油中水型エマルション爆薬組成物。
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