JP2981287B2 - 起爆剤 - Google Patents

起爆剤

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06CDETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C7/00Non-electric detonators; Blasting caps; Primers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Air Bags (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、100℃或いはそれ以上の温度までの高温に
おいて安定で、全発火(all fire)し、衝撃感度が1.0
インチ・オンス又はそれ以下で、且つ、高度の信頼性を
有する、起爆剤の製造方法に関する。
【0002】 本発明は、更に詳しくは、−140℃の低温から100℃或
いはそれ以上の高温に亙って極めて高い信頼度で作動
し、且つ、周囲温度が変化しても等しく良好に作動し、
上記の温度範囲における衝撃に対する全発火感度が1.0
インチ・オンス又はそれ以下である、起爆剤の開発に関
する。
【0003】
【従来の技術】
火工品工業では各種の起爆剤を使用する。基本的には
これらの装置は、スタブ(摩擦)又は衝撃によって起爆
される起爆薬成分と、起爆組成物によって爆発させられ
る中間爆薬組成物と、発火列内のもう一つの爆発装置を
爆発させる作動を完成するために必要な所望の出力を提
供するためのRDX又はHMXのような二次薬から成る添装薬
とから成る。共通的な低入力エネルギ起爆剤の一つはM5
5起爆薬であり、該起爆薬は対人及び対車両弾薬装置用
の武器で広範に使用されている。これらの起爆薬の組成
は、 (a)塩基性スチフニン酸鉛、デキストリン化・アジ化
鉛(dextrinated lead azide)、硫化アンチモン、硝
酸バリウム、及びテトラセンを含む起爆薬組成物と、 (b)RD1333アジ化鉛から成る中間爆薬と、 (c)二次薬としてのRDXと から成る。
【0004】 これらの起爆剤は、撃針によるスタブ作用によって爆
発し、信頼度水準95%における信頼度99.99%で約0.80
インチ・オンスの感度を示す。この起爆装置において、
塩基性スチフニン酸鉛及びデキストリン化・アジ化鉛が
主起爆薬の役割を果たす。硝酸バリウムは装置へ酸素を
供給する役目であり、また硫化アンチモンは、高い融点
をもつので、燃料累積仕事増感体の役目を果たす。しか
し、独特で且つ重要な役目を演ずるのはテトラセンであ
る。テトラセンは1インチ・オンス以下の入力感度即ち
エネルギで装置作動を形成する。
【0005】 テトラセンは優れた増感体であり爆薬研究者等が開発
した最良品の一つであるが、固有の弱点として、85℃以
上の温度では起爆が困難になる。85℃以上の熱老化によ
って、テトラセンは分解を始め、起爆薬から漏出する。
感度は95℃で落ち始めて、100時間後には、起爆所要衝
撃エネルギは少なくとも係数3は増す。
【0006】 高発射速度(high cyclic firing)の機関砲のよう
に、100℃又はそれ以上の温度において信頼できる作動
を行う起爆剤の用途は多数あるが、民生的用途として
は、自動車において衝突時に車内の居住者を保護するた
めの自動車衝突エアバッグがある。機械的センサを具備
する内蔵エアバッグ・モジュールでは、起爆薬は推進装
置に点火するために用いられ、該推進装置はガスを発生
してエア・バッグを膨脹させる。自動車業界の標準規格
では、エア・バッグ装置は100℃の高温において確実に
作動し、同時に−40℃においても同様に確実に作動する
ことを要求している。同標準規格では、高度の信頼性及
び長期の貯蔵寿命も要求している。
【0007】 前述の事柄を満たすために、起爆剤に期待される動作
パラメータを同様な要求と共に要約すると、次のように
なる。 (I)起爆薬に使用される組成物は、製造が容易で起爆
剤の製造用自動産業機械で装填できるものでなければな
らない。 (II)起爆薬は、取扱いが安全でなければならない。、
特にスチフニン酸鉛を使用する装置では、静電気に対す
る保安は重要な安全要因である。 (III)起爆薬は、100℃の高温で十分に安定で、且つ、
−40℃の低温で確実に作動しなければならない。 (IV)装置を爆発させるためにスタブ作用エネルギを利
用する装置では、装置を爆発させるために必要な全発火
エネルギは、1インチ・オンス又はそれ以下でなければ
ならない。増感体としてテトラセンを使用する起爆薬に
必要な全発火エネルギも同様である。ここで、全発火感
度の値は、全系について、統計的には信頼度99.99%、
信頼度水準95%と計算されている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の主要な目的は、スタブ作用に対する高感度と
高信頼度を有する雷管/起爆装置の起爆薬の組立条件と
製造方法を提供することにある。
【0009】 別の目的は、衝撃感度及び温度老化を共に向上させる
ために、85℃以上の温度で分解してしまう固有の制約を
有するテトラセン除去し、起爆薬混合物の中に砂、ガラ
ス粉末、又はカーボランダム等の機械的増感体を使用す
る方法を提供することにある。
【0010】 更に別の目的は、均質度及び感度を向上させるため
に、機械的増感体を爆薬と共に共沈させる方法によっ
て、上述の形態の方法を提供することにある。
【0011】 更に別の目的は、増感体として塩化カリウムのような
強力な酸化剤を用いる組成物を提供することである。
【0012】 更に別の目的は、高感度、高信頼度及び温度老化特性
を達成するために、アジ化物及びスチフニン酸塩のよう
な起爆剤を使用せず、機械的増感体及び化学的増感体と
組み合わせて、塩化カリウム及び硫化アンチモンのよう
な酸化剤及び燃料を使用する組成物を提供することにあ
る。
【0013】 別の重要な目的は、セレン及びチタンのような高エネ
ルギ燃料を使用して極高温に耐える上記形態の起爆剤を
提供することにある。
【0014】 更に別の重要な目的は、信頼度水準95%で信頼度90%
〜99.99%の高度の信頼性を有する起爆剤の製造方法を
提供し、−40℃〜200℃で感度を維持し且つ95℃乃至−4
0℃の温度サイクル及び95%の湿度に耐え得る温度老化
特性を備え、0.8インチ・オンス乃至3.0インチ・オンス
の感度の起爆剤を実現することにある。
【0015】 上述の作動パラメータは、85℃以上の温度で分解する
内包的制約を伴うテトラセンを除外して、機械的増感体
で代替するか、又は装置の設計対象とされる温度におい
て極めて安定な成分を使用する全く異なる組成物構成を
開発することによって達成される。
【0016】
【実施例】
本発明のその他の目的及び効果は、以下に示す実施例
の開示によって当該分野の技術者には更に明らかにな
る。
【0017】
【0018】 中間装薬及び添装薬は標準中間アジ化鉛及びPETN、RD
X、又はHMXのような添装薬から、塩基性スチフニン酸
鉛、窒化バリウム及び硫化アンチモン又は過塩素酸チタ
ン−カリウム又は過塩素酸ジルコニウム−カリウムのよ
うな低い出力の装薬まで変化してよい。
【0019】 上記のように組成の起爆薬を標準撃針で起爆すれば、
100℃における老化に耐え、且つ、信頼度水準95%にお
ける信頼度99%で2〜3インチ・オンスの感度を備え
る。
【0020】 実施例2 実施例1と同様であるが、カーボランダムの代わりに
ガラス粉末(ground glass powder)又は純ケイ砂様
オタワ砂を使用し、実施例1のカーボランダムに同じフ
ルイ粒径分布であって、所望の出力装薬を備える。装薬
の重量及び圧密圧力も実施例1と同様にすると、信頼度
水準95%における信頼度90%で2〜3インチ・オンスの
感度が得られる。
【0021】 実施例3 カーボランダム、砂、及びガラス粉末のような機械的
増感体を混入した場合には、信頼度を著しく向上でき、
従って、起爆薬と機械的増感体との共沈によって、起爆
剤の中に増感体を封入することによって、総合信頼度は
向上する。一例として、スチフニン酸鉛と、カーボラン
ダム、砂、又はガラス粉末のような機械的増感体とは、
最終組成において存在する比率に共沈できる。製造方法
は次の通りである。
【0022】 スチフニン酸マグネシウムの溶液を、スチフニン酸を
酸化マグネシウムで中和し、余分の酸化マグネシウムを
過して除く。機械的増感体をスチフニン酸マグネシウ
ムの溶液中に、最終混合物中に存在する比率で懸濁す
る。硝酸鉛又は酢酸鉛溶液をスチフニン酸マグネシウム
と機械的増感体の混合物の中に注ぎ込む。この混合物を
50℃で攪拌し続ける。共沈したスチフニン酸マグネシウ
ム−機械的増感体を更に10分間50℃で蒸解し、蒸留水で
3回洗浄過し、起爆剤製造に使用する。
【0023】 上述の共沈混合及び実施例1と同様の方法で製造した
起爆剤は均質性に優れ、生成起爆剤は信頼度水準95%に
おける信頼度99.99%で3〜3.5インチ・オンスの感度を
備える。
【0024】 実施例4 実施例1の混合物は、テトラセンの代わりに更に強力
な酸化剤を使用すると増感できる。典型的な混合物は次
の組成から成る。 スチフニン酸鉛 − 40% アジ化鉛 − 20% 硫化アンチモン − 15% 窒化バリウム − 20% 塩素酸カリウム 5% 実施例4の組成は、実施例1の基本混合物の代わりに
使用でき、実施例1と同様にして、起爆組成物の25mgを
用いて、100Kpsiで圧密化すると、信頼度水準95%にお
ける信頼度99.99%で3.1インチ・オンスの感度を備える
起爆剤が得られる。
【0025】 実施例25 全く新規の方法で、通常の起爆薬に含まれないもので
も、やはり感度を高めることができる。この方法では、
機械的増感体と化学的増感体を組み合わせて使用するこ
とによって高感度を達成する。この形態の典型的な例に
は、次のものがある。 塩素酸カリウム − 35〜37% 硫化アンチモン − 52〜56% ガラス粉末 − 2〜3% イオウ − 3〜4% チオシアン酸鉛 − 4〜6%
【0026】 上述の起爆混合物を使用して、該混合物の15〜25mgを
70〜100Kpsiで圧密化して作った起爆剤は、信頼度水準9
5%における信頼度99.99%で0.80インチ・オンスの全発
火スタブ感度を有する。添装薬は所望の出力に適応する
ように変化できる。この起爆剤は、−40℃及び100℃で
長期間エージングした後でも信頼できる作動を示し、感
度には何等の顕著な減少も現れない。
【0027】 実施例6 実施例5のイオウはセレン、チタン、又はジルコニウ
ムのような高エネルギ燃料で置換できる。これらの物質
を使用すれば、感度が変わらないばかりでなく、200℃
まで感度の減少無しに使用できるようになる。
【0028】 本発明の範囲は、上述の材料、処理条件及び起爆剤組
立に限定されるものではない。例えば、組成物に存在す
る比率でのアジ化鉛とスチフニン酸鉛の共沈は、高感度
を達成したり、実施例1の酸化剤を実施例3の更に強力
な酸化剤に置換する役割をはたす。成分の接合的結合は
高感度と高出力をもたらす。同様に、撃針の新規設計に
よって、開先角度を標準針の26から14に変えて更に鋭利
にしたり、撃針に更にエッジを付して起爆用のホットス
ポットを更に増すことは、装置を更に小さい衝撃エネル
ギで作動させることになる。
【0029】 このように、上述の数種の目的及び利点は、本発明に
よって最も効果的に得られ、武器、自動車衝突用エアバ
ッグ、及びその他の起爆剤を必要とする分野において、
重要な用途をもつ、数種の実施例を詳細に開示したが、
本発明はこれによって限定されるものではなく、本発明
の範囲は特許請求の範囲によって定められるべきもので
ある。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−11291(JP,A) 特開 平1−270585(JP,A) 特開 昭63−201083(JP,A) 特開 平4−240178(JP,A) 特開 平4−265288(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C06C 7/00 C06B 35/00 C06B 21/00

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塩基性スチフニン酸鉛、アジ化鉛、硫化ア
    ンチモン、窒化バリウム、及びカーボランダムを含む伝
    爆薬起爆用組成物の製造方法であって、前記組成物と同
    一組成物の15〜25mgを起爆剤として使用し、4.9×103
    7.0×103Kg/cm2(70〜100kpsi)で圧密する工程を含む
    ことを特徴とする起爆用組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】伝爆薬起爆用組成物が、雷管/伝爆薬に組
    み立てられて、−40℃乃至100℃の範囲の温度における
    エージングに耐え、且つ信頼度水準95%における信頼度
    99.99%で144乃至216cm・g(2乃至3インチ・オン
    ス)の感度を有する組成物である請求項1記載の製造方
    法。
  3. 【請求項3】前記伝爆薬に比較的弱い出力装薬が組み合
    わされ、前記出力装薬が塩基性スチフニン酸鉛、窒化バ
    リウム及び硫化アンチモンからなる群から選ばれる混合
    物である請求項1記載の製造方法。
  4. 【請求項4】前記伝爆薬に比較的弱い出力装薬が組み合
    わされ、前記出力装薬が過塩素酸チタン−カリウムと、
    過塩素酸チタン−カリウム及び過塩素酸ジルコニウム−
    カリウムからなる群とを含む群から選ばれる出力装薬で
    ある請求項1記載の製造方法。
  5. 【請求項5】カーボランダムがガラス粉末で置き換えら
    れる請求項1記載の製造方法。
  6. 【請求項6】カーボランダムが純ケイ砂で置き換えられ
    る請求項1記載の製造方法。
  7. 【請求項7】塩素酸カリウムがカーボランダムの代わり
    に用いられ、混合物が7.0×103Kg/cm2(100kpsi)で圧
    密される請求項1記載の製造方法。
  8. 【請求項8】雷管/伝爆薬の総合信頼度が起爆薬と増感
    体の共沈により増感体を起爆薬内に封入することによっ
    て向上させられる請求項1記載の製造方法。
  9. 【請求項9】機械的増感体と起爆薬を、それらが最終組
    成物中に存在する割合で共沈によって機械的増感体を起
    爆薬に混入するにあたって、それが a.スチフニン酸と酸化マグネシウムの中和によって、ス
    チフニン酸マグネシウムの溶液を調整し、過剰の酸化マ
    グネシウムを濾過して除去することと、 b.最終組成物に存在する割合で、スチフニン酸マグネシ
    ウムの溶液中に機械的増感体を懸濁させることと、及び c.硝酸鉛と酢酸鉛からなる群から選ばれる溶液を、スチ
    フニン酸マグネシウムと機械的増感体の混合物に加え
    て、50℃で10分間加熱すること を含むものである請求項1記載の製造方法。
  10. 【請求項10】塩素酸カリウム、硫化アンチモン、ガラ
    ス粉末、イオウ及びチオシアン酸鉛を含む伝爆薬起爆用
    組成物が伝爆薬として4.9×103〜7.0×103Kg/cm2(70〜
    100kpsi)で圧密した混合物の15〜25mgを使用すること
    によって形成されるものである請求項1記載の製造方
    法。
  11. 【請求項11】イオウが高エネルギー燃料によって置き
    換えられている請求項10記載の製造方法。
  12. 【請求項12】イオウがセレンによって置き換えられて
    いる請求項10記載の製造方法。
  13. 【請求項13】イオウがチタンによって置き換えられて
    いる請求項10記載の製造方法。
  14. 【請求項14】イオウがジルコニウムによって置き換え
    られている請求項10記載の製造方法。
  15. 【請求項15】伝爆薬起爆用組成物が、雷管/伝爆薬中
    に組み立てられていて、−40℃乃至200℃の範囲の温度
    におけるエージングに耐え、且つ、信頼度水準95%にお
    ける信頼度99.99%で57.6cm・g(0.8インチ・オンス)
    の感度を有する組成物である請求項1記載の製造方法。
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