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JPH01188486A - 有機微小球体を含有するエマルジョン爆薬 - Google Patents

有機微小球体を含有するエマルジョン爆薬

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Publication number
JPH01188486A
JPH01188486A JP63302349A JP30234988A JPH01188486A JP H01188486 A JPH01188486 A JP H01188486A JP 63302349 A JP63302349 A JP 63302349A JP 30234988 A JP30234988 A JP 30234988A JP H01188486 A JPH01188486 A JP H01188486A
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JP
Japan
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explosive
water
emulsifier
oil
concentration
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JP63302349A
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リー エフ.マッケンジー
Lawrence D Lawrence
ローレンス デイ.ローレンス
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Ireco Inc
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Ireco Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B47/00Compositions 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B47/00Compositions 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
    • C06B47/14Compositions 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
    • C06B47/145Water in oil emulsion type explosives in which a carbonaceous fuel forms the continuous phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/16Amines or polyamines

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 具体的に、本発明は安定性を改良し粘度をさらに低くし
た油中水型エマルジョン爆薬に関する。
[油中水型」とは油または水に混合できない有機物質(
連続相)の中に水溶液または水に混和できる融解物の小
滴(不連続相)を分散させてなるものを意味する。「爆
薬」とは普通は発破剤と言われる雷管感知爆薬及び非雷
管感知爆薬を意味する。
本発明の油中水型エマルジョン爆薬は連続相として水に
混合できない有機燃料を含存し、不連続相として乳化無
機酸化剤塩溶液または融解物を含有する。(「溶液」ま
たは「融解物」と言う用語は以後置換可能に使用する。
)これらの酸化剤及び燃料相は発破雷管及び/または補
助火薬によって互いに反応を開始し効果的に爆発する。
この爆薬はポリプロペンまたはポリブテンから誘導され
た油中水型乳化剤及び非極性の表面を有しビニル単量体
のホモポリマー、コポリマーまたはターポリマーから成
る膨張有機微小球体の形をした濃度低下剤(以後「有機
微小球体」と呼ぶ)を含有する。
このポリプロペンまたはポリブテン誘導体乳化剤及び有
機微小球体の組合せたものが本発明の油中水型エマルジ
ョン爆薬に特に有利であることがわエマルジョン増楽ば
再度ボンツーで汲み揚げ可能な爆薬、すなわち、遠方の
施設で製造され、バラ荷容器にポンプで詰め込まれ、そ
の容器に入れたまま爆発現場へ輸送され、そこで容器か
ら地中にあけた穴へ再度ポンプで詰め込まれるような爆
薬として普通使用される。さもなければ、この爆薬を中
央に設置された貯蔵タンクへ配送してポンプで汲み入れ
、そこから爆発現場へ輸送する車へさらにポンプで汲み
込まれ、次に再度ポンプで地中の穴へ詰め込まれる。従
って、爆薬は何度もポンプで汲み揚げられたりまたは分
配されたりして普通ならエマルジョンが不安定になりが
ちであるにもかかわらず安定性を保つ必要がある。さら
に、エマルジョンの粘度は適度の圧力、寒い季節の低い
周囲温度でもポンプで再度汲み揚げられるくらい低くな
ければならない。何度もポンプで汲み揚げたりまたは分
配したりすると、エマルジョンの粘度は増加する傾向が
ある。
爆薬の濃度(density)を低下させて爆発に必要
な水準までその感度を増すために濃度制御剤が必要な場
合が多く、また濃度を制御するために中空の微小球体が
好ましい形なので、固体濃度制御剤を含有している場合
でさえもエマルジョンが安定性を有し粘度が低いことは
重要である。これまで固体濃度制御剤を含有し繰り返し
ポンプで汲み揚げられるエマルジョン爆薬の場合は安定
性ということが重要な問題であった。さらに、ある種類
の固体濃度制御剤には他のものに比べてエマルジョンを
不安定にするものがある0例えば、掻く普通に使われる
乳化剤の1つであるソルビクンモノオリエイトは20°
Cでガラス微小球体の存在下では比較的安定なエマルジ
ョンを形成するが、有機微機微小球体と共にポリプロペ
ンまたはポリブテン誘導体乳化剤を使用することにより
エマルジョンを繰り返し操作しまたは分配した後でさえ
もその安定性が改良され粘度が低いということである。
第2の利点は、ポリプロペンまたはポリブテン誘導体乳
化剤を使用することにより有機微小球体がエマルジョン
の安定性に悪影響を与えずに濃度制御剤として使用でき
ることである。第3の利点は、有機微小球体はガラス微
小球体のように不活性ではなくむしろ反応性の燃料であ
り、従って爆発反応に役立つということである。本発明
の組成物に有機微小球体が含まれていると、一般に爆発
速度や爆発感度が増し臨界直径が低くなることが判明含
有量は組成物の約3%−約12%(重量)、好ましくは
約4%−約8%(重量)である。実際の使用量は使用し
た特定の不混和性燃料及びもしあれば他の燃料秋第で変
えることができる。不混和性有m燃料は製造温度で液状
であれば脂肪族、脂環式、及び/または芳香族でもよく
、飽和状でも不飽和状態でもよい。好ましい燃料として
は、トール油;鉱油;ろう;パラフィン油;ベンゼン;
トルエン;キシレン;例えばガソリン、ケロシン。
ディーゼル燃料など一般に石油留出物と言われる液体炭
化水素の混合物;及び例えばとうもろこし油、綿実油、
落花生油、大豆油などの植物油が挙げられる。特に好ま
しい液体燃料は鉱油、第二燃料油、パラフィンろう、ミ
クロクリスタリンろう。
及びそれらの混合物である。脂肪族及び芳香族窒素化合
物も使用できる。これらの混合物も使用できる。ろうは
製造温度では液体でなければならない。
任意に、及び不混和性液体有機燃料に加えて、固体また
は他の液体燃料またはその両方を任意の量で使用できる
。使用できる固体燃料の例としては、微細なアルミニウ
ム粒子、例えばギルツナイトまたは石炭などの微細な炭
素物質、例えば小麦などの微細な植物性粒子、硫黄が挙
げられる。混和性液体燃料で液体エクステンダーとして
の機能も有するものについては後で述べる。上記追加の
固体及び/または液体燃料の添加量は一般に15重量%
までの範囲である。所望により、不溶解の酸化剤塩も固
体または液体燃料と共に組成物に添加できる。
爆薬の不連続相を形成する無機酸化剤塩溶液は一般に全
組成物の約45%から約95%(重量)の範囲の量の無
機酸化剤塩、及び約2%から約30%の量の水及び/ま
たは水混和性有機液体から成る。酸化剤塩は好ましくは
第一に硝酸アンモニウムが挙げられるが、その他の塩も
好ましくは約20%まで使用できる。その他の酸化剤塩
はアンモニウム、アルカリ及びアルカリ土類金属の硝酸
塩、塩素酸塩及び過塩素酸塩から成る群から選ばれる。
これらのうち、硝酸ナトリウム(SN)及び硝酸カルシ
ウム(CN)が好ましい、全酸化剤塩のうちの約10%
から約65%が粒状またはプリル状で添加される。
一般に水の使用量は全組成物の約2重量%から約30重
量%である。好ましくは、約lO%から約20%である
。水混和性有機液体は塩類の溶剤として部分的に水の代
わりに使用できるが、また組成物の燃料としても役立つ
、)さらに、ある有機液体は溶液中の酸化剤塩の結晶温
度を下げる。混和性液体燃料としては、メチルアルコー
ルなどのアルコール類、エチレングリコールなどのグリ
コール類、ホルムアミドなどのアミド類、類縁窒素含有
液体が挙げられる。当該技術で周知のように、使用する
液体の量及び種類は目的とする物理的緒特性により変え
ることができる。
本発明の乳化剤はポリプロペンの誘導体、さらに好まし
くはポリイソブチレンの誘導体であり、使用量は好まし
くは約0.2%から約5%の範囲である。大抵のイソブ
チレン原料はl−ブテン及び2−ブテンで汚染されてい
るので、製造者の中にはポリブテンとポリイソブチレン
の用語を交互に使用するものもいれば、主としてイソブ
チレン原料から誘導されたポリマーを「ポリブテン」と
呼ぶものもいる。ここで使用されているように、「ポリ
ブテン」とはポリイソブチレンを含む。同様に、「ポリ
プロペン」とはポリプロピレンを含む、このようなポリ
マーから生成された乳化剤においては、ポリブテンまた
はポリプロペン部分(moieties )が乳化剤分
子の疎水性末端基を形成する0本発明で有用な炭化水素
鎖の分子量は3(10から3(100 g 1モルの範
囲であるが、さらに好ましくは5(10から15(10
 g 1モル、特に好ましくは7(10から13(10
 g 1モルの範囲で変化してよい。
親水性部分(moieties )はポリプロペンまた
はポリイソブチレン鏡上の末端二重結合に直接結合して
もよいし、または中間結合基によって結合してもよい。
効果的な親水性基の種類としては、酸無水物、カルボン
酸、アミド、エステル、アミン。
アルコール、オキサゾリン、イミド、またはそれらの混
合物が挙げられる。
「重合体乳化剤」の親水性部分と疏水性部分をつなぐ結
合基の一種に無水コハク酸がある。ポリプロペンまたは
ポリイソブチレンの上の末端にあるオレフィンが「エン
」反応により無水マレイン酸と反応する。得られたポリ
ブテニルまたはポリプロペニル無水コハク酸は容易にア
ミンまたはアルコールと反応しアミドまたはエステルを
生成する0反応物の比及び反応条件次第で、混合される
誘導体が起こりうる0例えば、もしポリブテニル無水コ
ハク酸がさらに低い温度で1モル当量のエタノールアミ
ンと反応すると、該無水物の環が開いてアミドまたはエ
ステル及びカルボン酸官能基を生成する。この生成物を
さらに加熱すると1当景の水を除去し、イミドを生成す
る。もし2当量のエタノールアミンをポリブテニル無水
コハク酸と反応させ充分に加熱して水分を除去すると、
ビスアミド・ビスエステル及び混合アミド・エステル生
成物が得られる。
ポリイソブチレンまたはポリプロピレンの重合体乳化剤
用結合基の第2のタイプはフェノールである。ポリイソ
ブチレン上の末端オレフィン基は例えばフリーデル・ク
ラフッのアルキル化によりフェノールと反応できる。次
に親水性機能性がホルムアルデヒド及びテトラエチレン
・ペンタミンなどのポリアミンとの反応によりポリイソ
ブテニル・フェノールに付加できる。
様々の方法でポリイソブチレンまたはポリプロペンに親
水基が直接結合できる。例えば、ポリブテン上の末端の
オレフィンはハロゲン化できる。
次に得られたアルキルハロゲン化物とアミンまたはポリ
アミンの反応はハロゲン化イオンをアミンによって2分
子求核置換により行われる。同様にポリブテニルエポキ
シドは酸またはアミンと反応し、結合基の助けなしでポ
リブテン鎖に親水性部分(moiet)’)を結合させ
る。
本発明の乳化剤は単独でも様々な組合せでも使用できる
し、またはソルビタン脂肪族エステル。
グリコールエステル、置換オキサゾリン、アルキルアミ
ンまたはその塩、その誘導体などの従来の乳化剤と組合
せても使用できる。
本発明の組成物においては、濃度低下剤として有m微小
球体を充分添加してその自然の濃度を約0.9−約1.
5g/ccの範囲内の濃度に低下させる。
好ましい有機微小球体はイソブタン発泡剤を含有する塩
化ビニリデンとアクリロニトリルの共重合体である。添
加できる他の濃度低下剤としては、真珠岩、硝酸ナトリ
ウムなどの化学ガス処理剤が挙げられるが、これらは組
成物中で化学分解して気泡を生成する。
連続水性相スラリーよりも油中水型爆薬が有利である主
な点の1つは安定性及び耐水性を与えるために増量剤及
び交差結合剤(Crosslinkingagent)
が必要ないことである。しかし、これらの添加剤は所望
により添加してもよい。組成物の水溶液は当該技術で一
般的に使用される増粘剤及び交差結合剤を1種類以上添
加することにより粘性が付与される。
本発明の爆薬は従来の方法で生成されてもよい。
代表的な方法としては、まず酸化剤塩をこの塩の溶液の
結晶温度によって決まる約25°Cから約90℃の範囲
内の高温で水に(または水及び混和性液体燃料の水溶液
に)溶解する。次にこの水溶液を乳化剤と不混和性液体
有機燃料の溶液に添加するが、これらの液は好ましくは
前記と同じ高温であり、得られた混合物を激しく攪拌し
て相をひっくり返して連続液体炭化水素燃料相に水溶液
のエマルジョンを生成する。通常この操作は本来即座に
急速に攪拌することにより行われる。(組成物は水溶液
に液体有機燃料を添加して調製することもできる。)生
成物が均一になるまで攪拌を続けるべきである0次にも
し有機微小球体を含む固体成分があればこれを添加し、
生成中は従来の方法により攪拌しつづける。生成方法は
当該技術で周知のように連続的に行うこともできる。
水溶液に有機燃料を添加する前に液体有機燃料に乳化剤
を前もって溶解しておくと有利であることがわかった。
この方法によると急速に乳化が進み、撹拌も最少ですむ
組成物を高度せん断システノ、に通して濃度制御剤を添
加する前に分散相をさらに小さな小滴にすると組成物の
感度及び安定性がわずかに改良され表の実施例が示すよ
うに、同じ組成物濃度を得るためには有機微小球体の使
用重量の約6倍のガラス微小球体が必要である。
表のデータが示すように、組成物の濃度が同じ場合はガ
ラス微小球体より有機微小球体を使用する方が組成物の
粘度が低い0例えば混合物5と6の場合に一22℃でガ
ラス微小球体を使用した生成物粘度は28,2(10c
psであるが、有機微小球体を使用した生成物粘度は2
3.480cpsであった。
20°CでポリブテンM 4体乳化剤を含有する組成物
は一般に使用される乳化剤のソルビタンモノオリエート
を含有する組成物より安定性がはるかに優れている(混
合物1−4参照)。さらに、20 ’Cで有機微小球体
と共にポリブテン誘導体乳化剤を含有するエマルジョン
(混合物4)はガラス微小球体を含有するエマルジョン
(混合物3)より安定である。この事は、ソルビタンモ
ノオリエートを乳化剤として使用した場合とは逆のよう
である。ガラス微小球体を含有する組成物の方が有機微
小球体を含有する組成物よりやや安定であったことがそ
の理由である(混合物1と2を比較せよ)。(しかし、
ソルビタンモノオリエートは一13°Cではポリブテン
誘導体よりやや安定であった)。
混合物9−12においては、2種類のポリブテン誘導体
乳化剤の場合、ガラス微小球体より有機微小球体を使用
した方が低温で安定であった。
混合物21及び22について爆発結果を得た。
5°Cで75mm直径装填で5.77km/秒で混合物
21は爆発したが、最少補助火薬は4.5gのペントラ
イトであり臨界直径は25III11であった。−15
°Cでは、上記各数値は5.52km/秒、4.5g、
32mmであった。同様に、混合物22の場合は5°C
で上記各数値は5.52k11/秒、4.5 g 、2
5mmであった。
混合物22の場合は−1,5°Cで上記各数値は5.7
7k11/秒、4.5g、32■であった。 本発明の
組成物は従来通り使用できる。この組成物は通常バラの
製品として地中の穴に直接装填されるが、円筒形のソー
セージ形または直径の大きいショットバックなどに詰め
合わせにすることもできる。
従って、本発明の組成物はバラでも詰め合せた製品とし
ても使用できる。本発明の組成物は一般に従来の装置で
押し出したり及び/またはポンプで汲み揚げたりできる
。以上述べた緒特性により様々な用途に使用でき、経済
的にも有利である。
=1 弊;;二    = 各 81  采目j−二 呂 −1肩蓋;二  ニ ー1 采=;―= −1肩;;−二 = 一1讐−四市二 −1扉;=−・ 婿 =1基=;;ニニ 曽1 曇元ml−二 二 c−1基;;;二= −1慕;四−二二 認 廻 悟    尿l 8       々薫 6   論著舅も咽 ゛ 話 蓋±b号属ミ檄 ゛ 幻 = 5 ’3 i講亀τ “ 蛍 葵=b邑講亀亀 ゛ d 7″     二 蓋 モh号葺↓諭 o5  ″ ! h号旦壜亀ふスふ皐ふ亀 二 − 、h邑葺ふ亀皐奪4奪「7 バ  − 口 il   =曇彊6−   = 圏1  ;;凛;二 = −+   :=== $1 −云四一 芒1  木彊四− =I  奪;聾− 異1  ;−目号 −21戻−;− = =1  讐=;二二 01 胚i真    毘 針亭 8 = 8。
c、;2葺属亀1 ”  6 へ二 6   b ・ h ・ 注: a  CN : t(zo : AN=81: 14 
: 5から成る肥料度CN b ソルビタン・モノオリエート c  1018分子量のポリブテニル無水コハク酸と2
当蟹のトリスヒドロキシメチル・アミノ・メタンの反応
生成物。活性成分を第2燃料油で65%活性へ希釈する
d フェノール系結合基により低分子量ポリエチレンポ
リアミンで誘導された920平均分子量のボリプクン。
活性成分を石油留出物で45%活性へ希釈する。
e ポリイソブテニル無水コハク酸の低分子量のポリエ
チレン・ポリアミン誘導体。
f 石油留出物で希釈したポリイソブテニル無水コハク
酸のアルカノールアミン誘導体。
g  1018分子量のポリイソブテニル無水コハク酸
と1モル当量のジェタノールアミンの反応生成物。活性
成分を第2燃料油で65%活性へ希釈する。
h 平均分子量1018を有する未希釈のポリイソブテ
ニル無水コハク酸。
i  3Mから得たC 15/250ガラス微小球体。
j  3Mから得たB2315(10ガラス微小球体。
k  Expancelから得た551DE有機微小球
体。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)連続相として水に混和できない有機燃料、不連続
    相として乳化水性無機酸化剤塩溶液、乳化剤、固体濃度
    低下剤から成り、濃度低下剤としてポリプロペンまたは
    ポリブテン誘導体乳化剤と有機微小球体の組合せを使用
    することを特徴とする油中水型エマルジョン爆薬。
  2. (2)爆薬の濃度を約1.0−約1.5g/ccの範囲
    内に低下させるのに充分な量の濃度低下剤を有すること
    を特徴とする請求項1に記載の爆薬。
  3. (3)濃度低下剤が塩化ビニリデンとアクリロニトリル
    の共重合体であることを特徴とする請求項2に記載の爆
    薬。
  4. (4)ポリプロペンまたはポリブテンの誘導体がカルボ
    ン酸、酸無水物、アミド、エステル、アミン、アルコー
    ル及びそれらの混合物から成る群から選ばれることを特
    徴とする請求項1に記載の爆薬。
  5. (5)乳化剤がトリスヒドロキシメチルアミノメタンと
    ポリブテニル無水コハク酸の誘導体であることを特徴と
    する請求項4に記載の爆薬。
  6. (6)乳化剤がポリブテニルフェノールのポリアルキレ
    ンポリアミン誘導体であることを特徴とする請求項4に
    記載の爆薬。
  7. (7)乳化剤がポリブテニル無水コハク酸のアルカノー
    ルアミン誘導体であることを特徴とする請求項4に記載
    の爆薬。
  8. (8)有機燃料がトール油、鉱油、ろう、ベンゼン、ト
    ルエン、キシレン、例えばガソリン、ケロシン、ディー
    ゼル燃料などの石油留出物、例えばとうもろこし油、綿
    実油、落花生油、大豆油などの植物油から成る群から選
    ばれることを特徴とする請求項1に記載の発破剤。
  9. (9)無機酸化剤塩がアンモニウム、アルカリ、及びア
    ルカリ土類金属の各々の硝酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩
    及びそれらの混合物から成る群から選ばれることを特徴
    とする請求項1に記載の爆薬。
  10. (10)無機酸化剤塩が約10%−約40%(重量)の
    硝酸アンモニウムから成ることを特徴とする請求項9に
    記載の爆薬。
  11. (11)連続相として全組成物の約3重量%から約12
    重量%の水に混和できない有機燃料;不連続相として約
    20%から約55%の量の無機酸化剤塩及び約10%か
    ら約20%の量の水から成る乳化水性無機酸化剤塩溶液
    ;約35%から約65%の量の酸化剤塩微粒子;乳化剤
    及び固体濃度低下剤から成り、約0.1%から約5%の
    量のポリブテン誘導体乳化剤及び爆薬の濃度を約1.0
    から約1.5g/ccの範囲内に低下されるのに充分な
    量の有機微小球体を濃度低下剤として含有することを特
    徴とする油中水型エマルジョン爆薬。
JP63302349A 1987-12-03 1988-12-01 有機微小球体を含有するエマルジョン爆薬 Expired - Fee Related JP2942266B2 (ja)

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US07/128,096 US4820361A (en) 1987-12-03 1987-12-03 Emulsion explosive containing organic microspheres
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CA (1) CA1328351C (ja)
IN (1) IN172232B (ja)
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