專利名稱：：非火藥爆破組合物的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及以低振動、低噪音瞬時爆破混凝土結構物、基巖等脆性體的非火藥爆破組合物。過去，在爆破混凝土結構物、基巖等脆性體方面主要使用了適用火藥類的混凝土破碎器、炸藥等。進而，以石灰等為主成分的膨脹性爆破劑也被提出，并上市。這些各有其長處和短處。例如，火藥類對基巖等脆性體爆破效率高，但爆破時的振動、噪音，根據(jù)所用的火藥類而非常大，采用這些時需要施工許可，并且不能輕易地進行試驗性的實施。另一方面，膨脹性爆破劑，破碎時的振動、噪音低，而且也不必施工許可而容易采用，但直到反應結束為止的時間很長，所以爆破效率不好，與用上述火藥的施工法差不了多少。為了克服這兩者的缺點，并提供施工效率高的施工方法，有一種非火藥爆破劑的低振動、低噪音爆破劑(日本工機株式會社制ガニサイブ-)(特開平2-204384號公報)。這些是與火藥類的施工方法完全相同的辦法，不需要施工許可，迅速破壞脆性體的施工法，因而是對于現(xiàn)場操作人員無危機感的優(yōu)異的爆破劑。上述爆破劑是由鋁、氧化銅以及分解氣體發(fā)生劑而構成的組合物。其中，鋁是鋁熱劑的還原劑，它與作為氧化劑的氧化銅反應，引起反應速度高而且產(chǎn)生高反應熱的鋁熱反應，通過短時間內(nèi)使分解氣體發(fā)生劑分解，瞬時生成脆性體爆破強度以上的壓力，以至破壞。因此，上述爆破劑的破壞性能，當然是取決于鋁熱反應程度的大小。但是，產(chǎn)生該反應的、作為鋁熱反應成分的鋁，為提高反應速度，或者為良好地保持反應性，需要非常微細而且表面積大的鋁。如此大表面積的鋁很容易氧化，一旦被氧化，鋁熱反應不僅不能產(chǎn)生足夠的反應熱，而且也降低其反應速度，不能供應充分分解分解氣體發(fā)生劑的熱量，則爆破脆性體時可能會失敗。這樣，原料其本身的化學、物理方面性質(zhì)狀態(tài)的變化一般叫做經(jīng)時變化，但根據(jù)該經(jīng)時變化也有性能顯著地劣化的情況。另外，如前所述，由于使用鋁的微粉，制造時粉塵飛揚，在最壞情況下存在粉塵爆炸的危險性。本發(fā)明是為了解決上述的過去存在的問題而做出的，其目的在于提供一種經(jīng)時穩(wěn)定性良好而且制造時及使用時安全性好的，由非火藥成分構成的低振動，低噪音的爆破組合物。為了完成其目的，本發(fā)明的非火藥爆破組合物是由以粒度分布含95％以上的粒徑44μm以下的微粒，而且含有粉塵飛揚防止劑和防氧化劑的鋁粉15-30重量％和，以粒度分布含95％以上的粒徑74m以下的氧化銅70-80重量％而組成的鋁熱劑100重量份和，分解氣體發(fā)生劑80-120重量份而構成的。另外，本發(fā)明的非火藥爆破組合物，其特征在于鋁粉是含有粉塵飛揚防止劑聚四氟乙烯2重量％以下和，作為防氧化劑的硬脂酸或者硬脂酸鋁1-2重量％的除塵鋁。進而，本發(fā)明的非火藥爆破組合物，其特征在于分解氣體發(fā)生劑是除去硼砂的，當加熱至高溫時具有產(chǎn)生水蒸氣等的鉀明礬等帶有結晶水的無機物。于是在本發(fā)明的非火藥爆破組合物中，使鋁熱劑由粒度分布含95％以上的粒徑44μm以下的微粒，而且含有粉塵飛揚防止劑和防氧化劑的鋁粉15-30重量％和，以粒度分布含95％以上的粒徑為74μm以下的氧化銅70-80重量％構成，所以能維持與過去的非火藥爆破劑同等以上的燃燒性和脆性體爆破性能，而且通過在鋁中添加粉塵飛揚防止劑來作成除塵鋁，由此可以提高制造時和使用時的安全性，同時由于添加至鋁中的防氧化劑的效果，能夠顯著提高制品的經(jīng)時穩(wěn)定性。其中，也確認了使鋁的粒度為44μm以下(平均徑17-23μm)時，作為鋁熱劑反應氧化劑的氧化銅即使比過去的粒徑大，其非火藥爆破組合物的性能幾乎也不變。另外，在本發(fā)明的非火藥爆破組合物中的鋁，作為防止粉塵飛揚而使用2重量％以下范圍的聚四氟乙烯(PTFE)，即使鋁的粒度細至44μm以下的非常微細粒徑，也能夠防止粉塵的飛揚，而作為防氧化劑使用1-2重量％的硬脂酸或者硬脂酸鋁，可以提高非火藥爆破組合物的經(jīng)時穩(wěn)定性。通常，這類微粒子的除塵化的鋁有耐水性，因此，放入水中時具有表面不濕而能擴散在水面的性質(zhì)。由此，不必進行耗時間的粒度分布分析，而是通過觀察1g的除塵鋁在水面上擴散多大的面積的試驗方法就可以大體上研究出其粒度大小。用該方法研究的粒徑的細度，表示為水遮蓋率(W.C.A)的指標。因此，該值越大就表示其粒徑越小。進而，在本發(fā)明的非火藥爆破組合物中，其中分解氣體發(fā)生劑為受高溫時產(chǎn)生水蒸氣等物質(zhì)的物質(zhì)，例如，鉀明礬、硫酸鎳等分子內(nèi)具有結晶水的無機化合物，通過鋁熱反應的高溫釋放結晶水而在瞬時作為水蒸氣而放出。當然最好是該分解氣體為對人體無害的水蒸氣。從這種觀點考慮，使用能發(fā)生對人體比較無害氣體的蔗糖、介乙醛等雖然也對脆性休的爆破有效果，但存在著如前所述燃燒附近的可燃物；不具有充分的破碎效果之缺點。圖1是為表示加熱試驗法的說明圖。下面根據(jù)實施例詳細說明本發(fā)明。實施例1對于100重量份的丙酮加入12.5重量份的氯乙烯粉未，充分地混合，作成溶解了氯乙烯的粘合劑液(以下稱粘合劑液)。在含有粉塵防止劑PTFE(聚四氟乙烯)1.7重量份，防氧化劑硬脂酸1.5重量份的粒徑44μm以下的鋁粉(東洋鋁株式會社制的PF0100S)23重量份中，加入粒徑74μm以下的氧化銅(日進ケムコ株式會社制)77重量份，充分地混合。向其中再加入上述粘合劑液12重量份和鉀明礬(KAl(SO4)2.12H2O)(大明化學株式會社制)100重量份，進一步充分地混合。然后將這些混合物，同JIS標準篩8目過篩之后，風干12小時以上。將經(jīng)干燥的試料約250g填充到內(nèi)徑27Φmm，長度400mm的塑制筒體中，并安裝專用的點火具之后，在砂中點火，測定其燃燒速度為218米/秒。進而，存放1年后，自測定該組合物的燃燒速度時，為215米/秒，而存放2年后，與215米/秒幾乎沒有變化。該燃燒速度，是用コンチナイトロ社制的光纖爆速測定器(EXPLOMET-FO)測定的。實施例2與實施例1相同地配合的，但其中鉀明礬含量增加了20重量份。實施例3與實施例1相同地配合的，但其中氧化銅的粒徑為44μm以下，同時鉀明礬是減少了20重量份。實施例4與實施例1相同地配合的，但改變其中鋁熱劑(鋁和氧化銅)量的同時，使氧化銅的粒徑為44μm以下。實施例5與實施例1同樣配合的，但改變了其中鋁熱劑(鋁和氧化銅)量的同時，使氧化銅的粒徑為44μm以下。實施例6與實施例4同樣配合的，但用銨明礬(大明化學株式會社制)代替鉀明礬。實施例7與實施例5同樣配合的，但用硫酸鎳(7水鹽)(試劑)代替鉀明礬。實施例8與實施例1同樣的配合，但用銨明礬代替鉀明礬。實施例1-8，適合于本發(fā)明的宗旨，均具有優(yōu)異的性能和使用性，但其中也表明實施例8在性能方面更好。比較例1不含防塵劑，防氧化劑的粒徑44μm以下的鋁粉23重量份中加入丙酮77重量份，然后再加入一粒徑44μm以下的氧化銅77重量份，很好地混合。然后，在粘合劑液中加入12重量份的上述鋁粉和氧化銅的混合物，進一步很好地混合。此后加入鉀明礬100重量份，進一步混合好。接著，使該混合物通過8目的JIS標準篩，風干12小時。其中取出約250g試劑，填充到內(nèi)徑27φmm，長度400mm的塑料筒體中，裝專用點火具之后，在砂中點火，測定其燃燒速度為215米/秒。進而，存放1年后測定該組合物燃燒速度為208米/秒，進一步存放2年后為166米/秒，表明性能明顯惡化。比較例2與實施例1同樣的配合，但用硼砂(Na2B4O7.10H2O)代替鉀明礬。同樣地填充到塑料筒體中測定了燃燒速度為130米/秒。該組合物在1年之后由于部分硬化，可以看出經(jīng)時穩(wěn)定性不好。比較例3在含有作為防塵劑的PTFE為2重量份，防氧化劑的2.3重量份硬脂酸的粒徑44μm以下的鋁粉23重量份中，加入粒徑44μm以下的氧化銅77重量份，再加入粘合劑液12重量份和蔗糖100重量份，很好地混合。此后，通過8目的JIS標準篩，風干12小時。將其同實施例1同樣方法測定燃燒速度時，為185米/秒。該組合物的燃燒渣總是有干冒煙的傾向，若在附近有可燃物時，有延燒的危險。比較例4與比較例3同樣的配合，但用介乙醛(試劑)代替蔗糖。同樣地填充到塑料筒體中，測定燃燒速度時，為110米/秒的低值，可看出有一些未反應物。這里，將本試劑攤在石棉上，用別的點火具燃燒時看出，產(chǎn)生白色纖維狀的浮游物，反應氣體也放出異臭。下面表1中表示上述實施例和比較例的結果。表1中，硬脂酸/硬脂酸鋁，指的是硬脂酸或者硬脂鋁的任何一方。關于經(jīng)時穩(wěn)定性，其程度分5個等級，以數(shù)值表示，但對于制造/使用安全性而言，是用/記號分開加以等級而表示的。摩擦；落錘感覺度，各自到7級、8級，數(shù)值越大就越表示不敏感。表1(配合比為重量份)<p>但是，經(jīng)時穩(wěn)定性和制造/使用安全性項目分5個等級(1不好，2稍不好。3一般，4稍好，5好)。另外，PTFE和硬脂酸/硬脂酸鋁是對于100重量份鋁添加的重量份數(shù)。下面，對于粉塵飛揚防止劑的效果和防氧化劑的效果進行說明。通過粉塵飛揚防止劑的添加效果，在原料的稱量工序和混合工序中，幾乎沒有粉塵飛揚，所以不僅減少由于金屬粉末的靜電發(fā)生火災事故的危險性，而且其粉塵被人體所吸收的概率減少，則也不需要大規(guī)模的排氣裝置，大大改善操作環(huán)境。另一方面，通過氧化劑的添加效果，添加了防氧化劑的實施例1的組合物，研究其反應速度時，如表2所示，在1年的保存期內(nèi)，雖然與不添加防氧化劑的比較例1的組合物幾乎沒有變化，但保存1.5年以上時，看出比較例1的組合物反應速度降低30-50米/秒，明顯看出防氧化劑的效果。表2經(jīng)時變化試驗結果(反應速度(米/秒))</tables>另外，在火藥類管制法中明確表示的穩(wěn)定度試驗中，作為高溫環(huán)境試驗的加熱試驗時，如表3所示，改善了35％左右的穩(wěn)定性。表3加熱試驗結果<>這里，用圖1說明加熱試驗方法。首先，將試樣在(圖中沒有示出的)常溫的真空干燥器內(nèi)充分除濕干燥。然后，將10g試樣1在底徑35mm，高度50mm的帶蓋玻璃制圓筒型稱量瓶2中精確稱量，并在保持75℃的干燥器內(nèi)靜置48小時后，再次精確稱量，測定減少的量。該減量若在100分之一以下時，該試樣1被記為是用優(yōu)良的方法進行的。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在由微粒組成的鋁中，加入作為防氧化劑的硬脂酸/硬脂酸鋁1-2重量％，以防止鋁的氧化，進而再加入2重量％以下的聚四氟乙烯就能夠抑制使用微粉粒子時產(chǎn)生的粉塵。其結果，即使將鋁的粒徑作成44μm以下時，也沒有粉塵飛揚，而且使用這樣微細的鋁，即使氧化銅的粒徑稍粗也不會影響反應速度。權利要求1.一種非火藥爆破組合物，其特征在于是由粒度分布含有95％以上的粒徑44μm以下的微粒，而且含防粉塵飛揚劑和防氧化劑的鋁粉15-30重量％和，粒徑74μm以下的微粒，以粒度分布95％以上的氧化銅70-80重量％而組成的鋁熱劑100重量份和，分解氣體發(fā)生劑80-120重量份構成的。2.權利要求1所述的非火藥爆破組合物，其特征在于鋁粉是含有2重量％以下的作為防粉塵飛揚劑的聚四氟乙烯和1-2重量％的作為防氧化劑的硬脂酸或者硬脂酸鋁的除塵鋁。3.權利要求1所述的非火藥爆破組合物，其特征在于分解氣體發(fā)生劑是除去硼砂的并在加高溫時產(chǎn)生水蒸氣等的鉀明礬等具有結晶水的無機物。全文摘要本發(fā)明在于提供一種經(jīng)過穩(wěn)定性良好，而且制造時和使用時安全性好的，由非火藥成分而構成的低振動，低噪音的爆破組合物。于是本發(fā)明，由以粒度分布合95％以上的粒徑44μm以下的微粒，而且含防止粉塵飛揚劑和防氧化劑的鋁粉15-30重量％和，以粒度分布含95％以上粒徑為74μm以下的氧化銅70-80重量％而非以鋁熱劑100重量份和，分解氣體發(fā)生劑80-120重量份而構成的。其中，鋁粉最好是含有作為防止粉塵飛揚劑的四氟乙烯2重量％以下和，作為防氧化劑的硬脂酸或者硬脂酸鋁1-2重量％的除塵鋁。另外，分解氣體發(fā)生劑，最好是除硼砂的，加高溫時發(fā)生水蒸氣等的鉀明礬等含結晶水的無機物。文檔編號B02C19/00GK1135473SQ9512041公開日1996年11月13日申請日期1995年12月19日優(yōu)先權日1994年12月19日發(fā)明者沖津敏洋,鈴木直人,吉沢智,板野良一申請人:日本工機株式會社,大成建設株式會社