CN109373824A - 一种基于尘爆原理的鞭炮及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于尘爆原理的鞭炮，包括筒体、可燃胶囊、封端、封底和引线，可燃胶囊位于筒体内，其内部填充有部分爆炸粉状物质；封端、封底分别位于筒体两端，且将可燃胶囊封存于筒体内部；引线一端贯穿封端与可燃胶囊外侧面接触，另一端位于筒体外部。本发明的目的是，提供一种基于尘爆原理的鞭炮及生产方法，该鞭炮在生产、运输、存储过程中产生的低频振动环境下，爆炸物质难以在胶囊内形成尘爆云，仅当引线燃烧产生3Hz以上的持续性振动时，爆炸物质才会产生共振，从而促使其在胶囊内快速与空气混合，形成尘爆云。点燃未形成尘爆云的可燃胶囊，其仅发生剧烈燃烧，而不会发生爆炸，因此该鞭炮在生产、运输、存储过程中较为稳定、安全。

Description

一种基于尘爆原理的鞭炮及生产方法

技术领域

本发明属于鞭炮技术领域，具体为一种基于尘爆原理的鞭炮及生产方法。

背景技术

传统鞭炮有着一千多年的发展历史，它依托于黑火药的发明，以燃放过程中所产生的火色、声响带给人们欢乐，使人们的精神文化生活得到满足。在历史发展的长河中，人们给鞭炮赋予了越来越多的民俗意义。如今，我国对传统鞭炮民俗传承保护越来越重视，已有多个鞭炮民俗项目进入了我国非物质文化遗产国家名录。

据相关统计，在国家公布的前三批国家非物质文化遗产名录中，明确记载了与其相关的项目18项，其中传统技艺2项，传统民俗15项，传统运动1项，申请地26个市县。在15个传统民俗项目中，4个项目与祭祀有关，11各项目与节日有关。2017年我省烟花爆竹产业出厂交货值约为370亿元，其中出口约为38亿元，出厂交货值约占全国的55%，出口约占全国的60%。

对鞭炮产业发展、相关民俗文化的传承和发展影响最大的是安全问题、环境污染和人体健康问题，传统鞭炮存在以下缺陷：

1、传统鞭炮的爆炸成分包含大量硝酸盐、高氯酸盐、硫磺、碳粉、铝、铜、锑等金属，燃烧后会生成大量一氧化碳、氮氧化物、氯化物、硫化物、硝酸盐、硫酸盐等多种有害气体和悬浮颗粒物，是形成酸雨、雾霾天气的原因之一，对环境影响极大。据统计，至2018年1月，全国约有900余个县级以上城市因雾霾原因实行禁燃、限燃措施。

2、传统鞭炮燃放产生的有害物质会对人体健康造成影响，相关研究表明，呼吸系统疾病的发生同环境中强酸性悬浮颗粒物的存在有着直接的关系，悬浮颗粒物入肺后会引起慢阻肺，过渡金属离子入肺后能促进过量氧自由基的产生，造成细胞内抗氧化酶活性下降，引起氧化应激导致正常细胞死亡，重金属离子入肺后能造成人体重金属中毒。

3、传统鞭炮产业难以大规模机械化生产，其主要原因是传统鞭炮的火药成分撞击敏感度高。因此，鞭炮产业推进机械化生产困难大，目前仍主要采用手工作业和半机械化作业，作业人员面临较大的安全风险。

4、传统鞭炮采用纸筒内直接填充火药方式，内部没有防水层，水分子可轻易穿过鞭炮纸筒，使得鞭炮易受潮或过于干燥，从而导致无法正常点燃或过于易燃。因此，鞭炮运输、存储的经济和安全成本较高。

据悉，目前已出现胶囊鞭炮以期替代传统鞭炮，但现有胶囊鞭炮也存在如下缺陷：

1、现有胶囊鞭炮主要采用氢气、甲烷、煤气等可燃气体与空气的混合气作为爆炸物质，但其爆炸限范围大，引爆能量低，无色无味，其浓度难以控制和监测，机械化生产、运输、储存均有较大安全隐患等问题。如氢气爆炸限为4%~75.6%，最低引爆能仅为0.02毫焦，在机械化生产过程中，静电、轻微撞击均可能引爆；如今年河北张家口发生“11 28”重大爆燃事故，其事故原因是化工厂氯乙烯气柜泄露，氯乙烯与空气形成混合气，遇明火后发生爆燃，造成重大的人员伤亡和财产损失。因此使用氢气等混合气作为鞭炮爆炸物质，在生产、运输、存储、燃放过程中均存在较大安全风险。

2、现有胶囊鞭炮使用的胶囊材料为塑料，而在各种塑料成分中，大部分为含有氟、氯、硫、芳香环、杂环等，在燃烧过程中，会产生大量氯化氢、硫化物、致癌的芳环化合物等物质，对环境和人体危害较大；而且，燃放后产生的碎屑难以自然降解，对环境影响较大。

3、现有胶囊鞭炮使用的胶囊材料为塑料，胶囊内部充入压力气体，存在泄气问题，从而影响燃放效果。

4、现有胶囊鞭炮使用的引火线位于胶囊鞭炮的端头，燃放过程中存在不易引燃胶囊、生产和运输过程中胶囊容易泄气的缺陷，如引火线位于端头中心处的胶囊壁外侧，引火线与胶囊接触燃烧时间较短，温度较低，存在胶囊不易引燃问题；又如引火线位于端头中心处且插入胶囊内部，引火线与胶囊接触处存在气体泄漏和吸潮问题，导致鞭炮失效。

粉尘爆炸原理：可燃性粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源（明火或高温），火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和很大的压力，系统的能量转化为机械能以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。目前粉尘爆炸具有较多不可控因素，一般在金属、有机中间体粉末研磨加工厂容易发生粉尘爆炸事故，而且国内外尚未有可控条件粉尘爆炸技术在鞭炮领域的相关研究及应用报道。如何利用粉尘原理来生产制造一种可控的新型鞭炮，为鞭炮产业发展、相关民俗文化的传承和发展具有开创性意义。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种基于尘爆原理的鞭炮，该鞭炮在生产、运输、存储过程中产生的低频振动环境下，爆炸物质难以在胶囊内形成尘爆云，仅当引线燃烧产生3Hz以上的持续性振动时，爆炸物质才会产生共振，从而促使其在胶囊内快速与气体混合，形成尘爆云。点燃未形成尘爆云的可燃胶囊，其仅发生剧烈燃烧，而不会发生爆炸，因此该鞭炮在生产、运输、存储过程中较为稳定、安全。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于尘爆原理的鞭炮，包括筒体、可燃胶囊、封端、封底和引线，所述可燃胶囊位于筒体内，其内部填充有部分爆炸粉状物质；所述封端、封底分别位于筒体两端，且将可燃胶囊封存于筒体内部；所述引线一端贯穿封端与可燃胶囊外侧面接触，另一端位于筒体外部。

进一步的，所述可燃胶囊内壁涂有爆炸物质层。

进一步的，所述引线一端贯穿封端且延伸至位于可燃胶囊总长度的1/4处或1/2处或3/4处或与封底接触。

进一步的，所述引线与可燃胶囊外侧面接触的一端设置成之字型或打结或引线涂胶，使其在燃烧时能产生持续性振动。

进一步的，所述可燃胶囊由不透气材料制成。

进一步的，所述可燃胶囊采用有机材料制成。所述有机材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、聚碳酸酯、聚醚多元醇、纤维素、多糖、明胶等材料中的一种或多种混合而成。

进一步的，所述爆炸粉状物质采用碳粉、单基粉、淀粉、烟火药、黑火药、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、酚醛树脂、酚甲酰胺、乙基纤维素、聚丙烯胺、聚丙烯腈、多聚甲醛、丙酸纤维素等材料中的一种或多种混合而成。

一种基于尘爆原理的鞭炮的生产方法，包括以下步骤：

S1、爆炸粉状物质处理：将爆炸粉状物质混合均匀，并进行干燥处理；

S2、胶囊制作：填充步骤S1中的爆炸粉状物质至可燃胶囊内，然后封闭形成可燃胶囊；

S3、鞭炮封装：将步骤S2中的可燃胶囊装入到筒体中，筒体的一端安装封底，另一端先插入引线，最后装入封端，形成鞭炮。

进一步的，所述步骤S1中爆炸粉状物质混合时的环境湿度低于80%。

进一步的，所述步骤S1中爆炸粉状物质干燥后的水分含量低于50%。

进一步的，所述步骤S1中取部分爆炸粉状物质溶于有机溶剂，并涂至于可燃胶囊内壁上形成爆炸物质层，待其干燥后，再填充步骤S1中的爆炸粉状物质至可燃胶囊内，最后封闭形成可燃胶囊。

进一步的，所述步骤S2中封闭形成可燃胶囊时向其内部充入氧气或空气后再封闭。

本发明的有益效果：该鞭炮在生产、运输、存储过程中产生的低频振动环境下，爆炸物质难以在胶囊内形成尘爆云，仅当引线燃烧产生3Hz以上的持续性频振动时，爆炸物质才会产生共振，从而促使其在胶囊内快速与空气混合，形成尘爆云；点燃未形成尘爆云的可燃胶囊，其仅发生剧烈燃烧，而不会发生爆炸，因此该鞭炮在生产、运输、存储过程中较为稳定、安全。

1、本发明主要解决传统鞭炮和胶囊鞭炮存在的环境安全，机械化生产安全，运输、储存安全，燃放安全，人体健康等方面的缺陷。也可采用上述成分进行任意混合

2、本发明中爆炸物质采用碳粉、单基粉、淀粉、烟火药、黑火药、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、酚醛树脂、酚甲酰胺、乙基纤维素、聚丙烯胺、聚丙烯腈、多聚甲醛、丙酸纤维素等材料中的一种或多种混合而成，仅含有有机元素，但不含杂环的高分子聚合物，该爆炸物质的优势在于采用不同配方，可调节爆炸物质的最低引爆能和爆炸时产生的压强，该爆炸物质含有C、H、O、N四种元素，含有微量金属、卤素等物质，且N元素含量较低，因此在爆炸时仅会产生二氧化碳、水、少量的氮氧化物和一氧化碳，但不会产生芳香类致癌物质，以实现环境和人体安全。

3、本发明中可燃胶囊材质采用聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、聚碳酸酯、聚醚多元醇、纤维素、多糖、明胶等材料中的一种或多种混合而成，仅含有有机元素，但不含杂环的高分子聚合物或其混合物，该胶囊材料为含有C、H、O等元素的有机物，但未含有金属、卤素等物质，爆炸时仅会产生二氧化碳、水、少量一氧化碳，未完全燃烧的碎屑可自然降解，以实现环境安全。

4、本发明中可燃胶囊内壁涂有爆炸物质，内壁涂有爆炸物质的作用是当引火线烧穿胶囊壁时，可迅速引燃胶囊内壁的爆炸物质，形成高温高压，进而引爆尘爆云，达到快速引爆的效果。

5、本发明中可燃胶囊材质为不透气材料，可有效避免胶囊泄气和空气中水分子进入胶囊内部而导致鞭炮失效。

6、本发明中可燃胶囊内爆炸物质的含量为0.02g/dm³至60g/dm³，在同等爆炸效果下，该爆炸物质含量仅为传统鞭炮中爆炸物质含量的50%以下，使用的爆炸物质少，可有效降低生产成本和燃放时产生的污染物总量，以实现产品高附加值和环境安全。

7、本发明中可燃胶囊直径为5mm~10mm，长度为5mm~20mm，厚度为0.1mm~2mm，利于工业化生产。

8、本发明中可燃胶囊内辅助填充气体为空气或氧气，胶囊内气压为0.8~1.2倍标准大气压，即在接近常压环境下生产制造，生产要求低、工艺简单，无需专用的高成本设备投入，生产成本低，另外在低压环境中混合、填充爆炸物质，可有效降低爆炸物质的机械撞击、静电引爆敏感度，可实现机械化安全生产。

9、本发明中引线位于穿过封端，紧贴胶囊侧壁，筒体内引线延伸至位于可燃胶囊总长度的1/4处或1/2处或3/4处或与封底接触，引线位于胶囊侧壁的优势在于引线在筒体内燃烧时间更长，3Hz以上的持续性振动时间更长，可产生更高的温度和压力，确保胶囊侧壁能够烧穿，引线位于胶囊侧壁外侧，可确保胶囊的完整，确保胶囊内气体和爆炸物质不受外界空气湿度的影响，有效避免胶囊泄气，爆炸物质结块等问题。

10、本发明中引线燃烧过程中产生3Hz以上的持续性振动时，爆炸物质才会产生共振，从而促使其在胶囊内快速与气体混合，快速形成尘爆云。

11、本发明鞭炮的爆炸物质可使用多种爆炸物质实现粉尘爆炸过程，且最小引爆能较高，一般在几十毫焦以上，且爆炸物质对机械撞击、静电敏感度低。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图。

图2为本发明侧视结构示意图。

图3为本发明引线主视结构示意图。

图中所述文字标注表示为：1、筒体；2、可燃胶囊；21、爆炸粉状物质；22、爆炸物质层；3、封端；4、封底；5、引线。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-3所示，本发明的具体结构为：一种基于尘爆原理的鞭炮及生产方法，包括筒体1（优选纸质材料制成，取材方便，节约成本）、可燃胶囊2、封端3、封底4和引线5，所述可燃胶囊2位于筒体1内，其内部填充有部分爆炸粉状物质21，；所述封端3、封底4分别位于筒体1两端，且将可燃胶囊2封存于筒体1内部；所述引线5一端贯穿封端3与可燃胶囊2外侧面接触，另一端位于筒体1外部。

优选的，所述可燃胶囊2内壁涂有爆炸物质层22。其作用是当引火线烧穿胶囊壁时，可迅速引燃胶囊内壁的爆炸物质，形成高温高压，进而引爆尘爆云。

优选的，所述引线5一端贯穿封端3且延伸至位于可燃胶囊2总长度的1/4处或1/2处或3/4处或与封底4接触。增加引线燃烧长度，以防烧不穿可燃胶囊壁。

优选的，所述引线5与可燃胶囊2外侧面接触的一端设置成之字型或打结（分别如附图3中a、b所示）或引线涂胶，使其在燃烧时能产生持续性振动。引线设置成之字型或打结或引线涂胶，可使得引线在燃烧时产生3Hz以上的持续性振动。

优选的，所述可燃胶囊2由不透气材料制成。可有效避免胶囊泄气和空气中水分子进入胶囊内部。

优选的，所述可燃胶囊2采用有机材料制成。所述有机材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、聚碳酸酯、聚醚多元醇、纤维素、多糖、明胶等材料中的一种或多种混合而成。聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、聚碳酸酯、聚醚多元醇、纤维素、多糖、明胶为不含杂环的高分子聚合物或其混合物，含有C、H、O等元素的有机物，但未含有金属、卤素等物质，爆炸时仅会产生二氧化碳、水、少量一氧化碳，未完全燃烧的碎屑可自然降解，以实现环境安全。

优选的，所述爆炸粉状物质21采用碳粉、单基粉、淀粉、烟火药、黑火药、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、酚醛树脂、酚甲酰胺、乙基纤维素、聚丙烯胺、聚丙烯腈、多聚甲醛、丙酸纤维素等材料中的一种或多种混合而成。不含杂环的高分子聚合物或其混合物，该爆炸物质的优势在于采用不同配方，可调节爆炸物质的最低引爆能和爆炸时产生的压强，该爆炸物质含有C、H、O、N四种元素，含有微量金属、卤素等物质，且N元素含量较低，因此在爆炸时仅会产生二氧化碳、水、少量的氮氧化物和一氧化碳，但不会产生芳香类致癌物质，以实现环境和人体安全。

实施例一

一种基于尘爆原理的鞭炮的生产方法，包括以下步骤：

S1、爆炸粉状物质处理：在0.8倍大气压下，湿度低于80%的环境中，将爆炸粉状物质21（130目的单基粉30g与D50=48μm的碳粉15g）混合均匀，并进行干燥处理，干燥后的水分含量低于50%；

S2、胶囊制作：取部分爆炸粉状物质21溶于有机溶剂，并涂至于可燃胶囊2内壁上形成爆炸物质层22，待其干燥后，再填充步骤S1中的爆炸粉状物质21至可燃胶囊2内，充满空气，然后封闭形成可燃胶囊2；可燃胶囊2的直径为5mm~10mm，长度为5mm~20mm，壁厚为0.1mm~2mm；

S3、鞭炮封装：将步骤S2中的可燃胶囊2装入到筒体1中，筒体1的一端安装封底4，另一端先插入引线5，引线5一端延伸至位于可燃胶囊2总长度的1/4处，最后装入封端3，形成鞭炮。

实施例二

一种基于尘爆原理的鞭炮的生产方法，包括以下步骤：

S1、爆炸粉状物质处理：在常压下，湿度低于80%的环境中，将爆炸粉状物质21（研磨至D50<48μm的碳粉2g）混合均匀，并进行干燥处理，干燥后的水分含量低于30%；

S2、胶囊制作：取部分爆炸粉状物质21（单基粉）溶于有机溶剂，并涂至于可燃胶囊2内壁上形成爆炸物质层22，待其干燥后，再填充步骤S1中的爆炸粉状物质21至可燃胶囊2内，并充入氧气，然后封闭形成可燃胶囊2；可燃胶囊2的直径为5mm~10mm，长度为5mm~20mm，壁厚为0.1mm~2mm；

S3、鞭炮封装：将步骤S2中的可燃胶囊2装入到筒体1中，筒体1的一端安装封底4，另一端先插入引线5，引线5一端延伸至与封底4接触处，最后装入封端3，形成鞭炮。

本发明的鞭炮爆炸原理：采用引线5燃烧形成火源，在其燃烧过程中产生的3Hz以上的持续性振动时，胶囊2内的爆炸粉状物质21产生共振，从而促使爆炸粉状物质21与胶囊2内的气体混合快速混合，形成尘爆云，当引线5燃烧产生的高温烧破胶囊2的侧壁后，进而引爆胶囊2内的爆炸粉状物质21。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于尘爆原理的鞭炮，其特征在于，包括筒体（1）、可燃胶囊（2）、封端（3）、封底（4）和引线（5），所述可燃胶囊（2）位于筒体（1）内，其内部填充有部分爆炸粉状物质（21）；所述封端（3）、封底（4）分别位于筒体（1）两端，且将可燃胶囊（2）封存于筒体（1）内部；所述引线（5）一端贯穿封端（3）与可燃胶囊（2）外侧面接触，另一端位于筒体（1）外部。

2.根据权利要求1所述的一种基于尘爆原理的鞭炮，其特征在于，所述可燃胶囊（2）内壁涂有爆炸物质层（22）。

3.根据权利要求1所述的一种基于尘爆原理的鞭炮，其特征在于，所述引线（5）一端贯穿封端（3）且延伸至与封底（4）接触处。

4.根据权利要求1所述的一种基于尘爆原理的鞭炮，其特征在于，所述引线（5）与可燃胶囊（2）外侧面接触的一端设置成之字型或打结或引线涂胶，使其在燃烧时能产生持续性振动。

5.根据权利要求1所述的一种基于尘爆原理的鞭炮，其特征在于，所述可燃胶囊（2）由不透气材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种基于尘爆原理的鞭炮，其特征在于，所述可燃胶囊（2）采用有机材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种基于尘爆原理的鞭炮，其特征在于，所述爆炸粉状物质（21）采用碳粉、单基粉、淀粉、烟火药、黑火药、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醇、酚醛树脂、酚甲酰胺、乙基纤维素、聚丙烯胺、聚丙烯腈、多聚甲醛、丙酸纤维素中的一种或多种混合而成。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种基于尘爆原理的鞭炮的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、爆炸粉状物质处理：将爆炸粉状物质（21）混合均匀，并进行干燥处理；

S2、胶囊制作：填充步骤S1中的爆炸粉状物质（21）至可燃胶囊（2）内，然后封闭形成可燃胶囊（2）；

S3、鞭炮封装：将步骤S2中的可燃胶囊（2）装入到筒体（1）中，筒体（1）的一端安装封底（4），另一端先插入引线（5），最后装入封端（3），形成鞭炮。

9.根据权利要求8所述的一种基于尘爆原理的鞭炮的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中取部分爆炸粉状物质（21）溶于有机溶剂，并涂至于可燃胶囊（2）内壁上形成爆炸物质层（22），待其干燥后，再填充步骤S1中的爆炸粉状物质（21）至可燃胶囊（2）内，最后封闭形成可燃胶囊（2）。

10.根据权利要求8所述的一种基于尘爆原理的鞭炮的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中封闭形成可燃胶囊（2）时向其内部充入氧气后再封闭。