JP2007505807A - 熱衝撃管の製造方法及び製品 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱衝撃管の製造方法と製品とに関する。この熱衝撃管は信号伝達装置として利用され、爆薬柱体を連結して発火させるものである。あるいは発炎誘導装置として利用され、通常は遅延要素が装着されている。あるいは遅延装置として利用されるものである。これは、衝撃や摩擦に対する発火抵抗性を備え、毒性が低く、優れた熱特性を有したスパークを発生させる火薬混合物を使用する。この製造方法は個々には不活性である成分を、プラスチック管の形成と同時的に連続的別々に投入し、安全性を高め、投入量をさらに正確に制御する。完成製品は衝撃波拡散管に対する従来の火薬衝撃管の利点を維持する。本発明の熱衝撃管は伝達感度が高く、管に亀裂や孔が存在しようとも安定して作動する。さらに、低毒性の成分を使用し、管障害物を乗り越えて拡散するスパークを発生させ、高温爆薬エマルジョンの成分の侵食に対しても抵抗性を備えている。

Description

本発明は、熱衝撃管の製造方法と製品とに関する。この熱衝撃管は信号伝達装置として利用され、爆薬柱体を連結して発火させるものである。あるいは発炎誘導装置として利用され、通常は遅延要素が装着されている。あるいは遅延装置として利用されるものである。これには、衝撃や摩擦に対する発火抵抗性を備え、毒性が低く、優れた熱特性を有したスパークを発生させる火薬混合物を使用する。この製造方法は個々には不活性である成分を、プラスチック管の形成と同時的に連続的別々に投入し、安全性を高め、投入量をさらに正確に制御する。完成製品は衝撃波拡散管に対する従来の火薬衝撃管の利点を維持する。本発明の熱衝撃管は伝達感度が高く、管に亀裂や孔が存在しようとも安定して作動する。さらに、低毒性の成分を使用し、管障害物を乗り越えて拡散するスパークを発生させ、高温爆薬エマルジョンの成分の侵食に対しても抵抗性を備えている。

１９７０年の初めから、「非電気式起爆装置」または「衝撃管」として商業的に知られた低エネルギー信号導火装置は、炭鉱や石切り場で爆発物と接続して爆発させる目的で広く利用されてきた。そのような装置はＮＯＮＥＬ、ＥＸＥＬ、ＢＲＩＮＥＬ等の商品名で販売され、金属線で点火される電気点火装置の代用として利用され、起爆装置市場で人気を博した。なぜなら、利用が簡単で、電気装置に較べて安全性が高かったからである。

現在、高性能爆薬を使用する方法と製品（“従来型衝撃管”）は以下のようなものである。
１）米国特許３５９０７３９は従来型衝撃管の最初の文献である。この文献は外径２．０から６．０ｍｍで内径１．０から５．０ｍｍの円管を形成するプラスチック押出し成型法を解説する。衝撃管が形成されている最中にその内壁にＨＭＸ、ＲＤＸ、ＰＥＴＮ等の副次的粉末火薬が連続的に投入される。得られた非電気的衝撃管はＮＯＮＥＬやＥＸＥＬの商品名で販売されている。主爆薬ブラストキャップで点火されると従来型衝撃管は１８００から２２００ｍ/秒の信号伝達速度を備えた気体衝撃波を発生させる。さらなる改善はアルミニウムを加えて爆発エネルギーを増加させ、ＳＵＲＬＹＮのごときイオノマー系ポリマーを利用して粉末の粘着性を増加させていることである。
２）米国特許４３２８７５３は２層で成る従来型衝撃管を開示する。内側層はポリマー製であり、爆薬混合物に対して接着性を提供し、外側層は機械的強度を提供するポリマー製である。内側ポリマーはＳＵＲＬＹＮが最適であり、外側ポリマーはポリプロピレン、ポリアミド、またはポリブテンが好適である。この製品は元のＮＯＮＥＬ管よりも優れている。なぜなら、ＳＵＲＬＹＮのみでは高価であり、外的損傷には抵抗力が弱いからである。
３）欧州特許０２７２１９とその一部継続である米国特許５３１７９７４と５５０９３５５は単層衝撃管と、その製造方法を開示する。そこではポリマーはリニア低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）であり、接着増強剤が少々添加されており、途中では管は最終製品の管より大きな内径と外径を有している。管はＬＬＤＰＥ分子を引き伸ばすように延伸され、引張り強度が高い製品となる。全請求項はポリマー構造体への接着増強剤の添加に関する。なぜなら、粉末はＬＬＤＰＥに対して低い接着性を有するからである。それでも最良の従来衝撃管は２層のものであり、内側層はＳＵＲＬＹＮである。なぜなら、接着状態が悪い粉末爆薬が少々ずれただけでも、粉末層が非連続となり、管の下部に低粉末密度領が発生して信号伝達で不調を招く可能性が高いためである。
４）米国特許５１６６４７０はＥＰ０２７２１９に類似したＬＬＤＰＥの単層管を解説する。ここではポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の親水性ポリマーの薄層が、プラスチック管をポリマー水溶液等に通過させ、乾燥させることで提供される。目的は、管の爆薬エマルジョンに存在する炭化水素への浸透性を低下させることである。

高温ディーゼル燃料は特にＬＬＤＰＥに対して攻撃的であり、高温ディーゼル燃料系エマルジョンとの管の長い接触で信号伝播が不調になる。ＰＶＡ保護膜は脆く、ＬＬＤＰＥに接着しない。よって、熱風や接着促進剤（ビナムルＥＶＡコポリマー等）とクリーナ（クロム酸等）での予備処理が必要である。

低エネルギー伝達導火装置のさらなる改良は、高性能爆薬含有粉末の代わりに管内で火薬混合物を利用する管の発明を導いた。現在、火薬混合物を利用した製品“火薬型衝撃管”の製造方法と製品は次のようなものである。
１）本願出願人のブラジル特許ＰＩ８１０４５５２は火薬衝撃管の最初の文献である。これは２．０から６．０ｍｍの外径と、１．０から５．０ｍｍの内径の円管を押出しプラスチック成型する方法を解説する。この方法では連続的に押出されるＫ₂Ｃr₂Ｏ₇＋ＡｌまたはＭg、Ｆe₂Ｏ₃＋ＡｌまたはＭg、またはＳb₂Ｏ₃＋ＡｌまたはＭg、Ｓb₂Ｏ₅＋ＡｌまたはＭgまたはＯ₂＋ＡｌまたはＭgの火薬混合物の粉末を管の成型と同時に内側周辺に導入する。得られた製品は火薬衝撃波管と命名され、ＢＲＩＮＥの商品名で販売された。主要誘爆装置で起爆されると、そのような管はガス放出を介さずにテルミット反応を起こし、エネルギー伝達のためにプラズマを発生させる。
２）米国特許４７５７７６４は、内側に遅延性火薬混合物を接着させたプラスチック管を利用した発破作業での起爆信号を制御する非電気式システムを解説する。これは、特に従来型衝撃管や導火線よりもずっと遅い低速反応を利用する。このシステムでは所定長の管を使用し、従来の遅延（遅爆）要素に代わってミリ秒範囲の遅爆進行時間を得る。プラスチック管に連結された爆破キャップは、キャップ内に遅爆要素を有することなく瞬間的でなければならない。よって、スパークの熱作用を最良化することは発明者の想定外であり、有害成分の排除や、管内の障害物を乗り越える作用や、火薬混合物の摩擦や衝撃に対する感受性の低減も想定されておらず、火薬混合物の管への接着性や、エマルジョン爆薬に起因する高温炭化水素による攻撃に対する抵抗性も考慮されていない。遅爆要素が数十ミリ秒の範囲に限定されているため、実際の利用では十分でないことは明らかである。

いくつもの他の低エネルギー導火装置が特許の形態または商品として存在する。

信号伝達管はその先端に遅爆キャップが挿入される。そのようなキャップは２層の粉末火薬層を含んだ金属キャップであり、下層は副次的高性能火薬であり、上層は主要な火炎感応性火薬である。粉末火薬遅爆混合物がコンパクト化された柱体と、管の衝撃波により発生する熱に対して敏感な火薬混合物による追加柱体とを収容した金属筒を含んだ遅爆要素が提供されている。

従来の衝撃管の製造法やその製品は次のごとき弱点を有する。
a)爆薬（ＲＤＸ、ＨＭＸまたはＰＥＴＮは有害で危険）が封入された管の製造は、危険物の取り扱いと同様な事故の危険があり、製造時に特に注意を要する。分子レベル爆薬の使用事実は管の押出し加工時に非活性成分の投入を阻害する。
b)従来の衝撃管においては、反応生成物は基本的には熱ガスであり、管を離れるとき熱を放出して膨張する。その熱損失は火薬遅爆混合物の起爆を阻害する。さらに遅い遅爆粉末は衝撃管出力に特に鈍感である。敏感な火薬混合物の追加柱体を加え、火薬に連続性を提供し、または熱にさらに敏感な火薬混合物をさらに長い柱体で使用することが必要である。その結果、最終製品はさらにコスト高となり、火薬混合物の製造と扱いは事故の危険性をさらに高める。
c)プラスチック管内の結晶性爆薬（ＲＤＸ、ＨＭＸまたはＰＥＴＮ）の接着は低く、管の一部分で緩んだ粉末部分を減少させ、詰まっていない部分を残さないように特殊な製造法と、特殊で高価なＳＵＲＬＹＮ等のイオノマーポリマーであるポリマーの使用を必要とする。ＬＬＤＰＥの接着力欠如が特に問題である。最もよく知られた商業ブランドは２層管であり、ポリマー組成を変更してポリマー接着性を改善させる努力にも拘わらず内層としてＳＵＲＬＹＮを使用する。
d)従来の衝撃管充填は、旧来の爆破理論で衝撃波を適切に伝播させる臨界量や臨界径を提供しない。最初の衝撃管の発明者である故ペルソン博士は、衝撃波は、反応前線の背後で衝撃波により引き起こされたプラスチックダクトの変形により移動された火薬粉塵の爆発で継続的に維持されることを発見した。この特徴により、従来の衝撃波管は内側ダクトにカット等の障害があると不調に陥り、衝撃波を拡散させる。実際に、予期せぬカット、延伸、結び目、穴等によって伝播しないことがある。
e)従来の衝撃管は所謂“スナップ、スラップ、シュート現象”に対して感受性が高い。もし管が引き延ばされて破壊すると予期せぬ爆破が起こり得る。この現象は２００２年のラスベガスにおける第２８回ＩＳＥＥ総会で発行された記事で発表されており、従来の衝撃管のカタログや技術文書にも記載されている。
f)従来の衝撃管は輸送目的用として各国で分類されている。テロリズム対策で危険物規制が厳格化された後に輸送コストと運搬困難性が増大した。
g)従来の衝撃管は、約２バールの圧力の水中に長時間保存されていると伝播性に支障をきたす。これはＳＵＲＬＹＮのごときイオノマー樹脂の親水特性によって引き起こされる。
h)ＳＵＲＬＹＮのみで製造した管は低引張り強度と、磨耗、縮縺、結節等に対する低抵抗性を有し、ポリエチレンの追加外側層の同時押出し成型を必要とする。それでもこの方法は高価なＳＵＲＬＹＮの使用を回避できない。
i)従来の粉末火薬は、爆薬エマルジョンからの高熱炭化水素（ディーゼル燃料等）により管内部が汚染されると、伝播させるための充分な活性化エネルギーを有さない。ＬＬＤＰＥ等のポリマーは非常に侵略に対して脆弱である。ＥＶＡコポリマー等の少量の接着改善添加剤はディーゼルオイルの揮発性部分による攻撃にさらに敏感である。ＰＶＡ等の親水性ポリマーの追加膜が必要であるが、実際の利用時には厳しい環境に曝され、膜の磨耗抵抗性は非常に低く、膜の剥離を引き起こし、失敗する。ＰＶＡカバー管の一連の試験が実施され、膜の低接着性が証明された。
j)製造業者の仕様書によれば、従来の衝撃管では燃焼速度は１８００から２２００ｍ/ｓまたは２０００ｍ/ｓの平均速度の１０％以内である。この比較的に広い燃焼速度範囲は遅要素のタイミングの正確性を妨害する。米国特許５１７３５６９、５４３５２４８、５９４２７１８及びブラジル特許Ｐ１９５０２９９５は衝撃管を電子遅爆型爆破キャップの起爆装置として使用する。このようなキャップは非常に正確な電子遅爆要素を特徴とする。しかし特定の長さの管のタイミング誤差が電子回路固有のタイミング誤差に加わる。典型的な２１ｍの管では、誤差は±１ｍｓ以内であり、電子回路の固有誤差は典型的には±０．１ｍｓ以内である。
k)従来の衝撃管燃焼は実質的に気体性の反応生成物を発生させ、管の先端を離れるときの気体の膨張を通じて放出された熱エネルギーのほとんどを瞬時に分散させる衝撃波を受ける。この理由で従来の衝撃管出力は低炎感度遅爆混合物を点火できず、さらに遅い遅爆要素の点火のために追加の高炎感度要素を必要とする。高炎感度混合物は機械的衝撃、摩擦及び静電気に非常に感度が高く、事故の危険性を高める。この追加要素は製造コストを押し上げる。

ブラジル特許ＰＩ８１０４５５２の火薬衝撃管は次の弱点を有している。
Ａ）火薬混合物は有毒成分（Ｋ₂Ｃr₂Ｏ₇、Ｓb₂Ｏ₃、Ｓb₂Ｏ₅）及び可燃性溶剤を使用しており、溶剤のリサイクルを必要とし、扱いが慎重でなければならず、廃棄物処理の問題も残る。
Ｂ）プラスチック管の押出し成型は、プラスチック管の成型時において、取り扱いと製造の安全性に問題を抱える敏感な火薬混合物の投入を含む。
Ｃ）従来の衝撃管と同様に、火薬衝撃管はエマルジョン爆薬中に存在する炭化水素による侵略には抵抗力が弱く、長期の露出は伝播を妨害する。
Ｄ）Ｏ₂＋ＡｌまたはＭgの混合物は、製造時と製品使用時の気体ロスのためにその利用可能性が証明されていない。
Ｅ）Ｆe₂Ｏ₃＋ＡｌまたはＭgの混合物は、この混合物の爆破キャップの点火刺激に対する低感度と、伝播不調の高頻度のために実用的であることが証明されていない。根本的な原因は高タンマン温度であると証明された。
Ｆ）上記のＤとＥの限界により、唯一の残った選択肢は、Ｋ₂Ｃr₂Ｏ₇、Ｓb₂Ｏ₃、及びＳb₂Ｏ₅とのＡｌまたはＭgの高有毒性、高摩擦性及び高衝撃感度を備えた混合物である。
Ｇ）テルミット法で製造された反応生成物であるＡｌ₂Ｏ₃、Ｋ₂Ｏ、Ｓb、酸化アンチモニ、Ｃr₂Ｏ₃は、請求項の限定により固体であり、低熱伝導性であって、さらに遅爆性で、低感度の遅爆要素の点火を妨害する。
Ｈ）従来の衝撃管同様に、粉末火薬混合物も管ポリマー、特にＬＬＤＰＥに対して低接着性である。
Ｉ）火薬混合物は閉鎖結節、カットまたは捩縺を貫通するようには最良化されていない。

米国特許４７５７７６４で紹介された爆破作業用の起爆信号の制御システムは以下の弱点を有している。
Ａa）元の火薬衝撃管の場合と同様に、製造方法にはプラスチック管の製造時における敏感な火薬混合物の投入が関与し、取り扱いに慎重性を要する。
Ｂb）システムは所定長の管を通過する時間的遅延を提供するために管同士の直接的接続を利用し、実際の利用では１０秒ほどまでの遅爆タイミングが要求されるのに数十ミリ秒範囲の速い時間的遅延に限定される。
Ｃc）接着性添加物を含有しない粉末混合物は管ポリマーに低接着性を提供し、ＳＵＲＬＹＮやシリコンのごとき高価な材料の使用を求める。
Ｄd）発明者の狙いは実質的に減少した速度で管を通して得られる遅爆システムの提供であり、遅爆要素を排除し、爆破キャップ内の高感度主要爆薬を直接的に起爆するものであり、伝達信号の熱性能の最良化は想定していない。低速混合物はさらに遅い低感度遅爆混合物を直接的に起爆するエネルギーを有せず、捩縺、結節またはカットを通過して伝播するエネルギーを有さない。

従来の衝撃管の製造時や利用時の問題点を克服するために「熱衝撃管の製造方法とその製品」が開発された。この取り組み手法は新規である。従来技術の研究の焦点は主として管を製造するポリマーに対して望む特徴を与えることであったが、通常の低コストポリマーを利用するために火薬混合物の組成を最良化することではなかった。この新規な取り組みは多目的である。すなわち、最大数の望む特徴を火薬混合物の組成によって得ることである。本発明の方法と製品は現在の衝撃管よりも以下の点で優れている。

この熱衝撃管は低毒性の最良化された火薬混合物を採用する。

この製造方法では押出し成型時に２つの不活性成分の連続投入と混合が実行される。これら成分は混合前にはそれぞれ摩擦や衝撃に対して非反応性であり、取り扱い時の事故を予防し、製造時の管発火事故の際にも非常に少量の混合物の燃焼によるダメージだけの最小限の損傷に留める。

製造方法は、酸化剤を感度降下剤でコーティングして混合物を摩擦や衝撃に対して低感度とし、さらに安全な火薬混合物を提供する。

その火薬混合物は、管の一部が充填不足または充填過多とならないようにＬＬＤＰＥ等の安価な普通のポリマーでも構わない同一添加物を使用してプラスチック管に対する優れた接着性を提供する。

これら製品は、現在の火薬衝撃管の利点を維持し、高感度及び伝播感受性、カットや穴に対する対処力、並びに運搬安全性を提供する。

信号伝達用のスパークは溶融金属の場合と同様に気体によって形成されるので、管の物理的障害物を乗り越え、熱伝導や熱対流による最善の熱移動を提供し、感度が低くて遅い遅爆柱体を直接的に点火させる。

この熱衝撃管は、高温爆薬エマルジョンに存在する船舶用ディーゼルオイルに対する露出に抵抗力を備え、高温で７２時間露出してもその機能を維持する（純粋船舶用ディーゼルオイル内で６５℃、２４時間＋４０℃、４８時間）。

この熱衝撃管は伝播速度精度が平均速度の±１．６７％であり、２１ｍの管では１２００ｍ/ｓで誤差は±２０ｍ/ｓであり、電子遅爆起爆器に対して±０．３ｍｓの誤差を加えるだけである。

本発明は火薬衝撃管ＢＲＩＮＥＬの製造及び利用に関する発明者の知識に基づいており、研究の成果であって、以下の目的を達成する。火薬混合物の有害成分を除去する。火薬混合物の管内壁への接着性の改善。火薬混合物の衝撃と摩擦に対する耐久性向上。火薬混合物の取り扱いリスクの軽減。

製造工程での火薬混合物取り扱い工程の簡素化であって、危険な溶剤による研磨や再結晶化等の人手を要する作業を軽減化し、嵩張って高感度である火薬混合物を、自動化されて危険が低減された環境に優しい製造工程で置換。

優れた熱移動を伴う最良化スパークの発生と、ガス膨張による熱の放散を抑えて、熱伝導と熱対流を提供。

６５℃に至る温度で３日間の高温ディーゼルオイル系爆薬エマルジョンに対する露出の後でも機能する管の製造。

得られる発明効果の理解のための基本的概念の１つはロシア人の化学者タマンが解説した。彼の理論によれば、固形物質間で酸化/還元反応を開始するのに必要な振動エネルギーの大部分はその物質の絶対温度（Ｋ）での融点の半分の温度で得られる。タンマンのこの温度理論は特定の成分が火薬混合物を熱、炎、衝撃等に非常に敏感とし、他の物質を鈍感にする理由を解説する。例えば、粉末アルミニウムの混合物の場合、タンマン温度は１９３℃であり、Ｆe₃Ｏ₄のタンマン温度は６３２℃であり発火が困難であるが、粉末アルミニウムと塩化カリウムの混合物のタンマン温度は４７．５℃となり非常に危険となる。発明の基本の１つは、エンタルピー火薬反応を低下させるが、爆薬エマルジョンからの炭化水素燃料による管の内部の汚染があったとしても、火薬反応の開始と伝播を保証するに充分な起爆エネルギーを提供することである。火薬混合物の期待された役割を果たす低タンマン温度物質は、前述の過塩化カリウム、塩化カリウム、三硫化アンチモニ、硫黄、硝酸カリウム、過塩素アンモニウム、塩化ナトリウム、その他である。本発明は、高熱伝導性と高熱対流性を有した火薬反応はさらに良好な伝播継続性を提供し、遅爆要素をさらに高熱効率で活性化させ、少量の遅獏柱体を追加の点火要素を利用せずに使用させるという事実に基づいている。好適な酸化−還元反応は次のようなものである。

８Ａｌ＋３Ｆe₃Ｏ₄⇒４Ａｌ₂Ｏ₃（固体）＋９Ｆe（液体）または
２Ａｌ＋Ｆe₂⇒Ａｌ₂Ｏ₃（固体）＋２Ｆe（液体）
溶融した金属鉄は熱伝動と熱対流によって優れた熱移動を提供する。本発明は、固体または液体の生成物による製品は障害物を乗り越える伝播性を提供しないという事実を踏まえている。ポリマーを弾性膨張させるには充分な量の気体を発生させ、スパークに強制的に障害物を越えさせる必要がある。しかし、この気体量は過剰であってはならない。さもないと、管の先端でスパークの固体と液体の生成物の分散現象が気体膨張を伴って発生し、遅爆要素を点火させるのに必要な熱エネルギーの損失を招く。気体発生に適した成分例は、三硫化アンチモニ、過塩化カリウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、過塩化アンモニウム、過塩化ナトリウム、等々である。本発明の完成に考慮された別の知識は、特定の生成物は潤滑特性や表面接着特性を提供することである。これは火薬混合物の摩擦や衝撃に対する感度を低下させ、純粋ＬＬＤＰＥのごときポリマーに対しても接着性を提供する。そのような生成物の例は、タルク（マグネシウムとアルミニウムヒドロシリケート）とグラファイトである。

本発明の別の目的は新規な方法の提供である。酸化剤と添加剤の混合処理は燃料や還元剤とは別々に実行され、最終活性混合物は自身のプラスチック押出し器内で自動的に連続または反バッチ法で得られ、瞬間的には非常に少量の火薬混合物だけが形成され、製造時の事故の危険度を最低限に保つ。本発明の別の特徴は、利用時に管内に事故的に発生したカットや穴を乗り越えて信号伝播させるため、スパークを気体のごとき高熱伝達性生成物で構成させ、熱移動による火薬信号伝達を継続させ、管の開口部分からのスパーク放出のために機械的エネルギーを発生させることである。

熱衝撃管の最良形態の開発はいくつかの実用試験で達成された。これらの試験では、粉末火薬混合物が押出し器内の溶融純粋ＬＬＤＰＥ体の内径内に噴霧投入された。その後に管は冷却され、３．１ｍｍの外径と１．４ｍｍの内径となるように延伸された。大企業が製造する従来ＳＵＲＬＹＮ衝撃管及び本出願人による旧式衝撃管が比較のために試験された。試験は以下のごとくに実行された。

１）伝播速度試験：５ｍの管部分が精密クロノメータにリンクされた２つの光センサー間に置かれた。管が点火されると、第１センサーを通過するスパーク光が時間計測を開始させ、第２センサーを通過するとき時間計測を中断させた。伝播速度は秒で計測された時間で５を割り算することで得られた。

２）捩縺伝播試験：１０サンプルにて管のスパークは同距離で離れた１０の閉鎖状１８０°折畳部を通過伝播しなければならない。１ｍ、５０ｃｍ、３０ｃｍ、２０ｃｍ、１０ｃｍのうちで全部の１０のサンプルが完全に通過伝播した間隔が“最小捩縺間隔”として記録された。

３）堅結節伝播試験：１ｍの管サンプルに中央部にて１結節が提供された。管の両端は油圧装置で保持された。ロードセルが装着され、結節管に適用された張力が測定された。管は点火され、５つの連続サンプルが結節を通過して伝播する最大ロードが記録された。最大ロードが高いほど、事故で発生し得る管の結節を通過して伝播する能力は高い。試験はシングル層衝撃管と、比較のためのダブル層（ＬＬＤＰＥとＳＵＲＬＹＮ）の従来衝撃管とで実行された。

４）低エネルギー導火線発火：１ｍ管の１００サンプルが“Ｊ”タイプコネクタを介して２ｇ/ｍのＰＥＴＮのコア充填の導火線に接続された。導火線は点火された。伝播しなかった管の数が“２ｇ/ｍ導火線による点火不調％”として記録された。

５）物理的衝撃感度：火薬混合粉末のサンプルが所定高からの自然落下型である落下ハンマーに供された。５連続サンプルの燃焼エネルギーがＥ＝ｍ.ｇ.ｈで計算された（ｍは自由落下する物体質量、ｇは重力加速度、ｈは点火の最低高）。

６）遅速遅爆度：点火用混合物の追加層を含まない遅爆混合物を含有した２４ｍｍ柱体の押固遅爆粉末を有した８．３秒の遅爆時間を与える遅爆要素が１．０ｍの熱衝撃管の先端が他の端部と整合した状態で、６ｍｍ外径のＰＶＣホースの端部に搭載された。熱衝撃管が点火されると、スパークはホース内部から自由空間を横断し、遅爆要素を作用開始させた。遅爆要素が必ず点火されるホースの長さが長いほど、スパークの熱性能は良いと考えられる。５連続サンプルの成功した点火を提供した最大ホース長は“遅速遅爆度”として記録された。

７）管同士“空気ギャップ”：３ｍの熱衝撃管が中央部で切断され、半分の管が測定間隔で相互から引き離された。それらの管は「ハーフパイプ」形態のアルミガイドを通じて整合性が保たれた。管部分間の自由ギャップを横切るとき、スパークが５連続サンプルの第２部分を点火させる最大距離は「全点火空気ギャップ」として記録される。

８）高温爆薬エマルジョンへの露出後点火：通常のごとく両端がゴムプラグとアルミキャップで閉鎖された１２ｍの熱衝撃管の３０個サンプルが船舶用ディーゼルオイルを燃料として６５℃のバルク爆薬エマルジョンに浸された。受領体は６５℃で２４時間、実験用ストーブ内に保持された。この期間後、ストーブはそのサーモスタットを４０℃に引き下げ、サンプルはエマルジョン内にさらに４８時間滞留され、全部で７２時間露出された。管は点火され、不調管数の百分率は「高温エマルジョン露出後不調率」として記録された。

９）混合物管接着：５ｍの１０管サンプルが０．０００１ｇの精度で重量測定された。その後に管の内部は０．３Ｎｍ３/分の圧縮空気で２分間洗浄され、非接着粉末が除去された。管は再び重量測定され、測定値は記録された。管の内部は水酸化ナトリウム溶液で洗浄され、アルミと過塩化物の分解と酸化鉄とタルクのドラッギング処理が行われ、接着粉末が除去された。空のプラスチック管は重量測定された。管の内径の決定後に表面積が計算され、それらの差によって単位面積当たりの遊離粉末、単位面積あたりの充填接着粉末、及び全粉末質量に対する遊離粉末の質量の割合が百分率で計算された。

試験結果は表１に示されている。表１の試験結果によれば、それぞれの百分率４０/２７．５/３１．５/１．０のＡｌ/Ｆe₃Ｏ₄/ＫＣｌＯ₄/Ｔalcは最良の性能を示した。高含有率である６５％のＡｌを含有し、対応する低速７５０ｍ/ｓであるアルミ燃料は、伝播時に不十分なスパーク性能を発揮し、捩縺や結節を発生させ、遅爆要素の非常に低い感度を提供する。一方、３０/３２．５/３６．５/１．０の場合のごとき非常に低アルミ含有率のアルミ燃料は大量の気体を発生させ、スパーク生成物を管先端で分散させ、遅爆要素の感度を低下させて「全点火空気ギャップ」を減少させる。管への混合物の接着を改善させ、混合物衝撃感度を低下させるタルクの効果も証明された。実験と実用試験を介して熱衝撃管の最善の化学組成は以下のようなものであることが証明された。

３２％から６０％の粉末アルミニウム。別な粉末燃料、またはマグネシウム、ケイ素、ボロン、ジルコニウム等の高温スパークを発生させる還元剤が利用できる。

１５％から３５％の粉末第一/第二酸化鉄（Ｆe₃Ｏ₄）。第二酸化鉄（Ｆe₂Ｏ₃）、第一酸化鉄（ＦeＯ）、酸化コバルト、酸化第二銅（ＣuＯ）や第一酸化銅（Ｃu₂Ｏ）のごとき酸化−還元反応で高熱伝導と高熱対流を発生させる別物質が利用できる。

２０％から４０％の過塩化カリウム（ＫＣｌＯ₄）。火薬反応の活性化エネルギーを低下させ、捩縺、結節等の管の物理的障害を通過させて伝播させる充分な量の気体を発生させる塩化カリウム、硝酸カリウム、過塩化アンモニウム、過塩化ナトリウム、硫黄及び三硫化アンチモニ等の低タンマン温度の別物質。

０．５％から３．０％のタルク。接着を促進し、衝撃と摩擦に対する感受性を減少させるグラファイト等の別物質が利用できる。

火薬混合組成物のそれぞれの成分は組み合わされた特性を有する。すなわち、同一物質成分は１機能以上を有することができる。

組成物成分の特徴は従来の衝撃管に、個別または組み合わせて適用できる。改良された性能を提供するために最良化し、製造時の高い安全性を確保し、環境リスクと労働健康リスクを低下させる。

本発明は次の図面でさらに良く理解される。図１によれば、熱衝撃管の製造法は次のステップを含む。
a)酸化剤と接着増強剤及び感度低下添加剤を前もって完全に混合し、混合物Ｉを得る。
b)混合物Ｉを投入サイロに供給し、燃料を別投入サイロに供給する。
c)混合物Ｉと燃料とのバランスした割合を、２つの同時投入ネジ式装置または振動投入器あるいは他の従来式で重量または体積の精密測定手段を有した装置で連続的に投入した。投入装置は電機モータで作動され、周波数は制御された。そのようなバランス状態の投入物を底部スクリーン付属ロール撹拌器によって敏感な少量の火薬混合物とする。底部スクリーンはプラスチック管押出し器の押し出しリングに接続される。
d)火薬混合物の製造と同時に、溶融ポリマーがプラスチック管を製造すべく押出しリングを介して押出された。同時に、最終火薬混合物の重力制御によるプラスチック管内部への投入が実施され、熱衝撃管が得られた。

製造の追加ステップは、本発明の特徴を損なわない範囲の管冷却処理、引っ張り強度を高めるための管延伸処理、管の熱処理、その他の通常の管処理である。

最終製品の熱衝撃管はＥＶＡ、ポリエチレン、ＬＬＤＰＥ、ＳＵＲＬＹＮ等の従来のプラスチック材料を利用し、外径２．０から６．０ｍｍで内径が１．０から５．０ｍｍの、５から４０ｍｇ/ｍの火薬混合物を内壁に接着させている。

図２は伝播時に管先端から離れる熱衝撃管スパークを示す。これは管スパークの高速写真であり、高温の固体と溶融した生成物（１）を示す。このような生成物は高熱伝導性と高熱対流性する溶融鉄を含み、溶融ジェットを管先端から噴出させる気体生成物（２）を含んでいる。

図３は比較のための従来衝撃管を示す。基本的には気体生成物であり、伝播時に管の先端を離れるときの状態を示す。図は管炎の高速写真であり、気体生成物（１）は管端部で気体膨脹により分散している。これら比較写真は、従来の衝撃管のカットがいかに伝播を阻害し、低感度遅爆柱体を点火させないかを示している。

図１は熱衝撃管の製造方法のブロック図である。 図２は管先端を離れる熱衝撃管スパークを示す。 図３は管先端を離れるときの従来型衝撃管の基本的には気体である生成物を比較のために示す。

Claims (9)

1. 熱衝撃管の製造方法であって、
   (a)酸化剤と接着増進剤と感度降下剤とを予備的に完全混合して混合物Ｉを準備するステップと、
   (b)混合物Ｉを第１投入サイロに供給し、燃料を第２投入サイロに供給するステップと、
   (c)プラスチック管押出し製造装置と制御ループ状態にある周波数制御式または他の形態の制御装置を備えた電気モータで運転される２台の同時投入式螺子溝型装置または振動式投入装置または重量あるいは体積制御式精密投入手段で混合物Ｉと前記燃料とをバランスがとれた割合で継続的に投入するステップと、
   を含んで構成され、前記のバランス状態の投入物は継続的に前記プラスチック管押出し製造装置の押出しリングに連結された底部スクリーンを備えたロール式均質混合器に供給され、最終製品である敏感な火薬混合物が少量単位で提供され、
   (d)該火薬混合物の製造と同時的に押出しリングを介して溶融ポリマーを押出してプラスチック管を製造し、同時進行的に該プラスチック管内に前記火薬混合物を重力を利用して投入して熱衝撃管を製造するステップをさらに含んでいることを特徴とする製造方法。
2. 酸化・還元反応のために火薬混合物を使用して製造された熱衝撃管であって、
   (a)高温スパークを発生させる粉末燃料または還元剤と、
   (b)酸化・還元反応を介して高熱伝導及び/又は高熱対流を発生させる物体を生成する燃料または酸化剤と、
   (c)タンマン温度が低く、火薬反応の活性エネルギーを低下させる燃料または酸化剤と、
   (d)充分な量の気体を発生させ、管の捩縺、結節または他の物理的障害物を乗り越えて伝播させる物質と、
   (e)前記火薬混合物の衝撃と摩擦に対する感度を低減させる物質と、
   (f)接着力を増強させる物質と、
   を最良の割合で含んで構成されていることを特徴とする熱衝撃管。
3. 以下の割合で、
   (a)３２％から６０％の粉末アルミニウムと、
   (b)１５％から３５％の粉末第一/第二酸化鉄（Ｆe₃Ｏ₄）と、
   (c)２０％から４０％の過塩化カリウム（ＫＣｌＯ₄）と、
   (d)０．５％から３．０％のタルクと、
   を含んでいることを特徴とする請求項２記載の熱衝撃管。
4. (a)高温スパークを発生させる粉末燃料または還元剤はマグネシウム、ケイ素またはジルコニウムであり、
   (b)高熱伝導及び/又は高熱対流を発生させる反応生成物を生成する物質はＦe₂Ｏ₃、ＦeＯ、酸化コバルと、ＣuＯまたはＣu₂Ｏであり、
   (c) タンマン温度が低く、火薬反応の活性エネルギーを低下させ、充分な量の気体を発生させ、管の捩縺、結節または他の物理的障害物を乗り越えて伝播させる物質は塩化カリウム、硝酸カリウム、過塩化アンモニウム、過塩化ナトリウム、硫黄または三硫化アンチモニであり、
   (d)火薬混合物の接着力を増強させ、衝撃と摩擦に対する感度を低下させる物質はグラファイトである、
   ことを特徴とする請求項２記載の熱衝撃管。
5. 同一物質組成の火薬混合物であって、高温スパークを発生させ、タンマン温度が低く、高熱伝導性及び/又は高熱対流性であり、管の捩縺、結節または他の物理的障害物を乗り越えて伝播させる量の気体を発生させ、接着性を高め、衝撃と摩擦に対する感度を低減させていることを特徴とする請求項２記載の熱衝撃管。
6. 低タンマン温度を有した物質を従来型衝撃管反応混合物の組成に添加することを特徴とする請求項２記載の熱衝撃管。
7. 高熱伝導性及び/又は高熱対流性の反応生成物を発生させる物質を従来型衝撃管反応混合物の組成に添加することを特徴とする請求項２記載の熱衝撃管。
8. 接着性を向上させる物質を従来型衝撃管反応混合物の組成に添加することを特徴とする請求項２記載の熱衝撃管。
9. 混合物の衝撃と摩擦に対する感度を低下させる物質を従来型衝撃管反応混合物の組成に添加することを特徴とする請求項２記載の熱衝撃管。

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