JP3152348B2

JP3152348B2 - 起爆エレメント

Info

Publication number: JP3152348B2
Application number: JP27017089A
Authority: JP
Inventors: ビドン・リンドグビスト; ラツス‐グンナル・リヨフグレン; トーウド・オルツソン
Original assignee: ニトロ・ノベル・アーベー; セイフテイ・アンド・エンバイロメンタル・プロテクシヨン・リサーチ・インステイテユート; チヤイナ・メタラージカル・インポート・アンド・エクスポート・コーポレイシヨン
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 2001-04-03
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH02137790A; CA1335040C; PL164248B1; NO170799B; DE68912066T2; SK587989A3; SE462092B; KR0124936B1; EP0365503A1; ES2047709T3; AU4249689A; NO894120L; KR900006262A; SE8803683D0; SE8803683L; FI100528B; CZ587989A3; US5385098A; NO894120D0; DE68912066D1

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は、一次爆薬非使用型雷管で使用される起爆エ
レメントに係る。本発明の起爆エレメントは、二次爆薬
を収容した密封室を有し、点火手段によって二次爆薬が
点火されるように構成された第１末端と、爆轟インパル
スを送出するように構成された第２末端と、点火された
二次爆薬を爆燃から爆轟に移行せしめる中間部分とを有
する。

発明の背景雷管はそれ自体が爆発装置として使用されてもよい
が、一般には別の爆薬を起爆させるために使用されてい
る。一般にこれらの雷管は、通常は電圧または導火線に
よる熱及び衝撃のごときトリガ信号を受信する入力端と
二次爆薬から成る主装薬を収容した出力端とを有する。
入力信号を主装薬の爆轟に確実に変換する手段が入力端
と出力端との間に配備されている。民生用雷管において
は前記のごとき変換は、主装薬に隣接の少量の一次爆薬
の存在によって達成され、この一次爆薬は熱または衝撃
の作用下に迅速且つ確実に爆轟を生じる。しかしなが
ら、一次爆薬は極めて敏感な物質であるから、一次爆薬
を使用する雷管の製造及び使用中の安全性に関しては厳
重な配慮が必要である。一次爆薬の大量輸送は不可能な
ので、各発破プラントで現地生産される必要がある。従
って少量生産になるため比較的コスト高になる。また、
多くの一次爆薬の取り扱いは有毒物質または有害物質の
取り扱いを伴う。従ってプラント内部で爆薬を小さいバ
ッチずつで処理及び輸送する必要があり、また爆薬を最
終的に所定量ずつ充填し圧縮する際に、爆破遮蔽の背後
から遠隔制御によって作業しなければならない。発破プ
ラントに一次爆薬が存在することは、輸送及び使用中の
不測の爆轟の原因となる危険を孕む。一次爆薬現場で何
らかの損傷、衝撃、熱または摩擦が生じると雷管がトリ
ガされる危険性もある。また、一次爆薬が近隣の爆轟の
衝撃の影響を受け、接近して配列された雷管の大量爆轟
を生じさせる危険性もある。これらの理由から、雷管の
輸送に関しては厳密な行政規則がある。現場処理に関し
ても同様の制約がある。

例えば、危険性がはるかに小さく主装薬として使用さ
れている二次爆薬を一次爆薬に代替させることもいくつ
か計画された。一次爆薬非使用型の雷管は、製造が簡単
であり、航空機輸送も含めて輸送の自由も大きく、使用
に関する制約も少ない。例えば削孔及び充填の作業を同
時に行なうことが可能である。

例えばフランス特許第2,242,899号に記載のごとき導
爆線または導爆ホイルから成る点火装置は、高い瞬時電
流が与えられた二次爆薬中で爆轟を直接誘発するために
十分な強さの衝撃を発生し得る。しかしながらこれらの
点火装置には高価で精巧な電気発火器が必要であり、ま
た常用の火工遅延装置に適合しないので一般に民生用に
は適していない。

米国特許第3,978,791号、第4,144,814号及び第4,239,
004号に開示された別のタイプの一次爆薬非使用型の雷
管は二次爆薬の使用を教示しており、点火されて爆燃し
た二次爆薬が衝撃ディスクを衝撃し、該衝撃ディスクが
アクセプタ二次爆薬の爆轟を生じさせる十分な速度でア
クセプタ二次爆薬に衝突するように構成されている。介
在する種々の力に耐えられるように雷管の設計が大型化
し、また機械的にも複雑で完全な信頼性は得られない。

更に別のタイプの一次爆薬非使用型の雷管は、米国特
許第3,212,439号に開示されている。該特許の雷管は、
点火されて爆燃した二次爆薬が適当な条件下で爆燃から
爆轟に自発的に移行する能力を有することを利用してい
る。これらの条件として通常は、かなり多量の爆薬を収
容する重い密封室を使用する必要がある。従来の一次爆
薬使用型雷管に比較してコストも上がり大型化する。

概して、商業利用に成功した公知のタイプの一次爆薬
非使用型の雷管は、少なくとも２つの欠点がある。第１
の欠点は、複雑な構造または重い密封室が必要で、この
ため標準的な製造装置の使用が難しく従って材料コスト
及び製造コストが高いことである。標準寸法でないとき
はユーザー側のコストも上がる。第２の欠点は、種々の
構造の一次爆薬非使用型の雷管はある程度の機能を与え
ることはできるが、一次爆薬使用型の雷管と同様の極め
て高い点火信頼性を得ることは極めて難しい。掘削孔に
残った未爆発の装薬を処理するという危険な作業を避け
るために高い点火信頼性は極めて重要である。

上記欠点の改良に必要な要件は部分的に矛盾する。例
えば、密封室の寸法を小さくすると、機能の信頼性が低
下するかまたは少なくとも運転公差が限定され、このた
め製品の合否検査及び管理のコストが上がる。爆燃から
爆轟への移行が生じる雷管部分を簡単に且つ小型に設計
すると、迅速且つ再現可能な爆燃を確保するためにより
精巧な点火手段が必要になる。

米国特許第4,727,808号は、二次爆薬の爆燃から爆轟
への移行に基づく一次爆薬非使用の新しいタイプの雷管
を開示している。記載の構造の雷管は、従来の種々の点
火手段によって点火でき、従来の雷管製造装置で製造で
き、雷管の通常の管体に収容でき、少量の二次爆薬から
成る装薬を密封することによって確実な爆轟が得られ
る。しかしながら、特に極限条件下での起爆の信頼性は
更に改良の余地がある。

発明の概要本発明の主な目的は、従来装置の欠点が是正された一
次爆薬非使用型雷管の起爆エレメントを提供することで
ある。より詳細には本発明の目的は、爆燃から爆轟への
移行が高い信頼性で生じる前記のごときエレメントを提
供することである。本発明の別の目的は、極限条件下で
高い信頼性を獲得することである。更に別の目的は、主
として発熱型の簡単な従来の点火手段を使用してエレメ
ント内の二次爆薬の迅速且つ確実な爆燃を生起させるこ
とである。更に別の目的は、比較的少量の二次爆薬の爆
燃及び爆轟を確保することである。また別の目的は、小
型で簡単な構造の起爆エレメントを提供することであ
る。別の目的は、通常の一次爆薬使用型雷管の製造装置
を使用して本発明のエレメント及び該エレメント内蔵雷
管を廉価に製造することである。

本発明の上記目的は特許請求の範囲に定義した諸特徴
によって達成される。

燃焼触媒によって改質した多孔性二次爆薬をエレメン
ト中に使用することによって反応プロセスの重要な部分
で選択的に反応速度を増加させることが可能である。気
相反応体の輸送が総合反応速度の速度決定要因である場
合には燃焼触媒が低圧の反応速度に極めて顕著な効果を
与えると一般に考えられている。本発明の目的を達成す
るために上記特性を利用し、爆燃速度またはほぼ爆轟の
速度に達するまでの臨界加速時間、即ち初期反応加速時
間を短縮する。臨界加速時間が過度に長いと、介在する
圧力が反応発生以前に雷管構造を破壊し以後の反応の進
行が阻止される。上記のごとき時間短縮によって、密封
室の寸法を縮小し、二次爆薬筒の物理的長さ及び幅を縮
小し、また、点火を容易にするためまたは信頼性及び冗
長性を全般的に改良するために密封室の開口を拡大し得
る。また添加された燃焼触媒は反応の温度依存性を均分
化する機能を果たし、従って雷管の使用温度範囲が顕著
に拡大される。添加剤はまた、二次爆薬の安定な直線状
燃焼を維持するための最低圧力レベルを下げる作用を有
する。この作用がなければ最低圧力レベルは大気圧にな
らない。このため、点火手段及び遅延装置の圧力発生の
必要性が少なくなり、熱発生素子だけを使用すればよ
い。点火手段自体によって雷管の損傷及びガス漏れが生
じた場合にも完全な機能が期待できる。更に、触媒は二
次爆薬から成る装薬の貯蔵安定性及び導電性を改良する
ことも判明した。

顆粒状結晶粒子の形状に改質された二次爆薬をエレメ
ント中で使用することによって、装薬点火特性がかなり
改良される。大きい比表面積を有する多面微細組織を有
する顆粒状粒子が点火手段に露出されると、点火手段に
よる多量の発熱を要せずに点火が促進される。顆粒状材
料が多孔性を有するので、初期着火点は容易に横に拡が
って安定な火炎伝達面が形成される。これらの特性によ
って点火段階に長時間を要し点火が安定しないという問
題が解消され、前述のごとく、爆発の正確なタイミング
及び雷管の結合性が維持され得る。また製造の際にも、
顆粒状材料の自由流動性によって計量及び充填と圧縮が
容易であり、圧縮適性がよいので点火末端から前方に漸
増する好ましい密度勾配が形成される。好ましい具体例
によれば、二次爆薬の第１部分は点火に適するように顆
粒状材料から構成され、第２部分は高反応速度に適する
ように微晶質材料から構成される。微晶質組織は、より
高い密度、より急峻な勾配及びより強力な装薬結合性を
維持する。このような凝結体の構造の本発明のエレメン
トは性能の信頼性が顕著に改良されており、そのままで
使用されてもよくまたは後述するごとく燃焼触媒と組み
合わせて使用されてもよい。

本発明の別の目的及び利点は以下の詳細な記載より明
らかにされるであろう。

詳細な説明例えば明細書の冒頭に記載した種々の構造の雷管にお
いて二次爆薬の反応パターンを前述のごとく変更したい
場合にも本発明の原理を利用し得る。しかしながら本発
明の原理は、爆燃から爆轟への移行（DDT）メカニズム
に依存する一次爆薬非使用型の雷管で使用されるのが特
に有利である。このメカニズムは、爆燃した二次爆薬が
適当な条件下に自発的に爆轟に移行する能力を有するこ
とに基づく。主としてこの種のメカニズムを使用する本
発明のエレメントに関して説明する。

一次爆薬と二次爆薬との違いはよく知られており当業
界でも広く使用されている。実用上の見地から、一次爆
薬は、全く密封されなくても数mm³の物質が火炎または
導電加熱によって刺激されて完全な爆轟を生じ得る爆薬
物質と定義される。二次爆薬は、同様の条件下で爆轟を
生じない。一般に二次爆薬は、はるかに多量に存在する
かまたは厚い壁に囲まれた金属容器のような頑丈な密封
室で火炎もしくは導電加熱によって点火されたときまた
は２つの硬質金属表面間で機械的衝撃を受けた場合に限
って発火する。一次爆薬の例は、雷酸水銀、スチフニン
酸鉛、鉛アジド、ジアゾジニトロフェノールまたはこれ
ら物質及び／またはその他の同様の物質を２種以上含む
混合物である。二次爆薬の代表例は、ペントリット（PE
TN）、シクロトリメチレントリニトラミン（RDX）、シ
クロテトラメチレンテトラニトラミン（HMX）、トリニ
トロフェニルメチルニトラミン（Tetryl）及びトリニト
ロトルエン（TNT）またはこれらの物質及び／またはそ
の他の同様の物質を２種以上含む混合物である。

本発明の目的のために上記二次爆薬のいずれを使用し
てもよいが、点火及び爆轟がより容易な二次爆薬を選択
するのが好ましく、特にRDXまたはその混合物が好まし
い。起爆エレメントの異なる部分が異なる二次爆薬を含
んでいてもよい。エレメントが爆燃部分と爆轟部分とに
大きく分けられるとき、爆燃から爆轟に移行する正確な
場所は一定でなくてもよく、またこれらの部分がエレメ
ント中の物理的組織に対応する必要もない。但し、少な
くとも爆燃部分には点火及び爆轟が容易な爆薬を使用す
るのが好ましく、爆轟部分の爆薬はより自由に選択でき
る。

本発明で使用した特定添加剤に加えて、感度及び反応
特性を改質するために通常の添加剤、例えば過塩素酸カ
リウムまたはアルミニウム、マンガンもしくはジルコニ
ウム粉末のごとき金属を含有させてもよい。

好ましい具体例によれば本発明のエレメントは、燃焼
触媒で改質された二次爆薬を含む。触媒添加の主な目的
は、例えば約200バール以下、好ましくは約500バール以
下、より好ましくは約1000バール以下の低圧の反応速度
に影響を与えることである。これらの圧力範囲におい
て、反応速度はVieilleの式ｒ＝Ap^N〔式中、ｒは燃焼面
に垂直な燃焼速度、ｐは圧力、Ｎは圧力指数及びＡは速
度定数〕にほぼ従う。

上記圧力範囲における触媒添加の効果は、全般的な反
応速度の増加が得られることである。反応速度の増加
は、例えば少なくとも10％、好ましくは50％以上、より
好ましくは100％の速度定数（Ａ）の増加に対応し、安
定な直線状燃焼面の速やかな形成が容易に行なれる。速
度定数は、組成物が一定気圧下に安定な直線状燃焼を維
持できるような十分に高い値が適当である。触媒添加の
別の効果は、密封室の内圧上昇に伴う反応速度の雪崩現
象（reaction rate avalanche）を生起して初期反応を
急激に加速する高い圧力を与えることである。上記効果
を得るためには、前記圧力範囲の直線状概算で測定され
る圧力指数（Ｎ）が明らかに０以上、好ましくは１以
上、より好ましくは1.5以上でなければならない。言い
替えると、触媒添加によって二次爆薬の圧力指数は、触
媒無添加の場合に比べて低下しない。触媒添加は圧力指
数を少なくとも10％、好ましくは50％以上、より好まし
くは100％以上増加させる。触媒添加の更に別の効果
は、低圧反応速度が増加することであり、また好ましく
は種々の使用温度において再現可能な信頼性のある性能
が得られるように反応速度の温度依存性が概して低減す
ることである。触媒添加によって温度依存性dA/dT〔Ａ
は速度定数、Ｔは温度〕は少なくとも10％、好ましくは
50％以上、より好ましくは100％以上低減する。

上記結果を得るために多くの化合物を使用し得るが、
本発明は特定の化合物または化合物の組み合わせに限定
はされない。本発明の目的に適した触媒の適性を評価す
る一般的な方法では、触媒添加及び非添加の夫々の場合
で二次爆薬のVieilleの式の定数Ａ及びＮを測定し、得
られた改良を観察する。標準的な測定方法では、反応中
にほぼ一定の圧力を与えるに十分な容積の密閉加圧容器
中で被検組成物を燃焼させる。反応時間を測定し該圧力
における反応速度を計算する。いくつかの反応速度対圧
力を対数グラフにプロットし、標準圧力における定数Ａ
の値及び直線に概算した速度対圧力曲線の勾配に基づい
て定数Ｎの値を得る。組成物に対し種々の初期温度でこ
れらの測定を繰り返すことによって温度依存性を決定す
る。上記方法によって適当な触媒候補の所望の特性を評
価することが可能である。

適当な触媒候補は、反応速度を増加させることが目的
の１つではあるが主な目的ではない公知の発射薬から選
択できる。米国特許第3,033,718号及び以後の多数の特
許は、あるときは上記の配慮に基づいて選別後に触媒組
成物として使用され得る発射薬を開示している。発射薬
と異なり、本発明の爆薬においては反応速度の無制限な
加速が極めて有利であり、本発明の好ましい具体例は、
定数Ａ及びＮが高い値を有しており、また広い燃焼面に
接触する多孔性を有している。

触媒の例は、カーボン、氷晶石、アルミニウムまたは
マンガンのごとき金属の化合物、または好ましくは鉄、
コバルト、ニッケル、水銀、銀、亜鉛のごとき重金属特
に鉛、クロム及び銅の化合物である。金属の有機化合物
が好ましい。化合物は一般に、反応パターンに１通りで
はない影響を与える。例えば粉末カーボンは定数Ａの値
を増加させる。氷晶石は温度依存性を低減させる。金属
化合物は定数ＡまたはＮに影響を与える。複合的な効果
を得るためには触媒混合物が好ましい。

触媒及び爆薬の所望の均質混合物を得るために爆薬結
晶を触媒の溶液または懸濁液で処理してもよいが、好ま
しくは顆粒状材料に関して後述するごとく適当に微粉砕
した双方の成分をドライミックスする。一般には触媒を
少量、例えば混合物の0.1〜10重量％、好ましくは0.5〜
５重量％に抑えるのが好ましい。

本発明のエレメントの好ましい具体例は、顆粒状に改
質された二次爆薬を含む。顆粒は、ある程度の固有凝集
力及び機械的強度によってクラスター状に凝結した複数
の一次粒子から形成されている。

二次爆薬の一次粒子は点火段階及び初期爆燃段階にお
いて広い比表面積で気相に露出するように微細な粒度を
有していなければならない。重量平均粒度は100μ以
下、好ましくは50μ以下、より好ましくは20μ以下でな
ければならない。過度に小さい粒子は過度に緻密な顆粒
を形成するので、製造中の問題を少なくするためには重
量平均粒度が0.1μ以上特に１μ以上の粒子が好まし
い。任意の形状の一次粒子を使用し得るが、単結晶また
は少数結晶の集合体を使用するのが好ましい。適当な一
次粒子材料は、公知方法を用い、より大きい粒子を粉砕
するかまたは好ましくは溶液から沈殿させ狭い粒度分布
の物質を回収することによって得られる。

一次粒子を所望寸法及び形状のクラスターまたは顆粒
に凝結させるために種々の方法を使用し得る。粒子の非
溶媒中の懸濁液から湿性ケーキを形成しこれを乾燥する
と結合剤を使用しないで一次粒子を完全に接着させ得
る。懸濁液に結合剤を添加すると粒子間の最終凝集力が
向上する。適当な結合剤は、懸濁媒体に可溶性または懸
濁性のポリマー、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリメタク
リレートまたはポリビニルアルコールである。結合剤と
してポリビニルニトレートまたはニトロセルロースのご
とき自爆性または自己反応性化合物を選択すると結合剤
の粘着効果（flegmatizing influence）が低減する。結
合剤を酢酸エチルのごとき二次爆薬の非溶媒に溶解して
添加するのが適当である。その後の製造段階で圧力を作
用させて砕解及び圧縮によって緻密な顆粒を形成できる
ようにするためには結合剤の使用量を少量に抑える必要
がある。結合剤の適量は、顆粒状材料の0.1〜10重量
％、好ましくは１〜５重量％である。顆粒の粒径及び形
状はドライケーキを慎重に粉砕するかまたは篩に通すこ
とによって調節できる。篩に通したときは細長い顆粒が
得られる。または、乾燥と攪拌とを同時に行なって一定
粒度の球状顆粒を形成してもよい。重量平均粒度10〜20
00μ、好ましくは100〜500μの顆粒が適当である。粒子
が過度に大きい場合及び顆粒が過度に小さい場合にはエ
レメントの製造条件が再現可能でなく、装薬の十分な多
孔性が得られない。

例えば従来の添加剤または前記のごとき触媒から成る
顆粒状添加剤を必要に応じて装薬中に任意に存在させ得
る。最良の自由表面混和性を得るためにこれらの添加剤
は一次粒子凝塊（mass）の構成部分として顆粒状材料に
組み込まれるのが好ましいが、添加剤粒子を装薬床に別
に添加してもよくまたは添加剤が一次粒子自体に包含さ
れてもよい。

前記爆薬材料は二次爆薬の密封室を備えた起爆エレメ
ントに組み込まれる。該エレメントは前記のごとく、任
意に延時薬または火炎伝達用火工組成物を介して点火手
段によって二次爆薬が点火されるように構成された第１
末端と、爆轟インパルスを送出するように構成された第
２末端と、点火された二次爆薬を爆燃から爆轟に移行せ
しめる中間部分とを有する。エレメントの好ましい全体
構造は先に引用した米国特許第4,727,808号に開示され
ている。

エレメントは、反応速度を爆轟速度またはほぼ爆轟速
度に加速する装薬即ち起爆薬（initiating charge）を
含む。起爆薬は、前述の利点を得るように改質された二
次爆薬から成る。好ましくは、エレメントの第１末端に
隣接の装薬部分、即ち低圧例えば約500バール以下の低
圧に維持された点火部分に本発明の材料が収容されてい
る。好ましくはまた、装薬の残りの部分、即ちエレメン
トの第２末端に近い側の部分には非改質または低改質の
二次爆薬が収容されており、この二次爆薬は前述の理由
から結晶質材料を含むかまたは結晶質材料から成るのが
好ましい。適当な結晶質材料は、前記の顆粒状材料と同
じ粒度特性を有していてもよい。また、この部分では燃
焼触媒が低含量であるかまたは好ましくは燃焼触媒非含
有である。２つの部分の爆薬の重量比は1:5〜5:1、好ま
しくは1:2〜2:1である。

起爆薬の総圧縮密度は使用爆薬の結晶密度の50〜90％
の範囲が適当であり、60〜80％が好ましい。起爆薬の圧
縮密度勾配が第１末端から前方に向かって増加するのが
有利である。勾配が非直線状であり装薬の長さの方向で
加速度的に増加するのが好ましい。低密度側の末端は結
晶密度の10〜50％、好ましくは20〜40％の密度を有し、
高密度側の末端は結晶密度の60〜100％、好ましくは70
〜95％の密度を有する、装薬の圧縮を段階的に増加させ
ることによって所望の密度プロフィルが得られる。しか
しながら、起爆薬全体を実質的に１段階圧縮処理によっ
て形成するのが好ましく、圧力を逆方向に与えると密度
勾配の増加が得られる。いかなる方法で製造されるかに
かかわりなく、記載の顆粒状材料は、気孔率の大きい低
密度側の末端から出発し顆粒の圧縮及び部分的砕解によ
って密度が次第に増加する装薬を形成し得る。好ましい
具体例によれば、装薬の高密度側の末端に結晶質材料を
包含させると最良特性及び最も急峻な勾配が得られる。

上記のごとく形成された十分な長さの起爆薬は二次爆
薬を爆燃から爆轟に完全に移行させ、エレメントから爆
轟インパルスを送出し得る。起爆薬の高密度側の末端は
エレメントの前記第２末端と一致する。前出の引用米国
特許の好適具体例に従って起爆薬と第２末端との間また
は爆薬材料列中の起爆薬の後方に中間装薬を配備すると
信頼性が改良され全体としてより小型のエレメントが得
られる。反応方向にみると、起爆薬と中間装薬との間の
境界で圧縮密度が急激に低下しており、好ましくは中間
装薬は起爆薬の平均密度に比較して低い総合密度を有す
る。中間装薬の平均密度は使用爆薬の結晶密度の30〜80
％の範囲好ましくは40〜75％の範囲である。起爆薬と同
様に中間装薬においても、出力端に向かって圧縮密度勾
配が次第に増加するのが好ましい。密度調節のために圧
縮を段階的に増加させる方法を使用してもよいが、製造
が容易で均質勾配が得られる１段階方法の使用が有利で
ある。好ましい手順では、起爆薬が充填された開口末端
を有するエレメントを中間装薬として機能する二次爆薬
床に押し込む。この場合には反応速度が十分に速いので
燃焼触媒または顆粒状材料を利用する必要がない。従っ
て、中間装薬として機能する爆薬は所望密度プロフィル
の形成を促進すべく前記のごとき結晶質材料を含むかま
たはかかる結晶質材料から成るのが好ましい。

同じく前出の引用特許によれば、装薬を維持し爆轟へ
の明確な移行を促進するために起爆薬と中間装薬との境
界に薄壁が存在するのが好ましい。壁は好ましくは厚さ
1mm以下、好ましくは0.5mm以下の金属から成り、浸透を
容易にさせる開孔または開孔用溝を備える。壁はエレメ
ント自体と一体的でもよいが、好ましくは、いかなる使
用条件下でもエレメントの内側に密着して維持されるよ
うにエレメントよりやや大きい寸法の独立したカップま
たはディスクから成り、起爆薬の圧縮処理の際に挿入さ
れるのが好ましい。

エレメントの主密封室は少なくとも起爆薬を収容しま
た好ましくは中間装薬を同時に収容している。密封室
は、スチール、黄銅、またはアルミニウムのごとき丈夫
な材料から成り壁厚2mm以下または1mm以下の実質的に円
筒状の管から形成され得る。円筒の直径は15mmまたは10
mm以下でもよく、雷管の管体の寸法に適応するように構
成され得る。

密封室の第２末端は、付加的な軸方向密封室を内包し
ていてもよいが、かかる付加的な密封室は使用しないほ
うが好ましい。しかしながら第１末端は、反応の第１臨
界段階の急激な圧力増加に適応するように径方向密封室
に加えて軸方向密封室を備えるのが好ましい。反応ガス
の減損が少ない任意の構造をこのために使用し得る。火
工組成物、特に延時薬から成る不透質スラグの柱状体
（column）がこの目的に役立つ。延時薬を使用するとき
は延時薬の反応性柱状体が、起爆薬として機能する二次
爆薬の柱状体よりも狭いのが好ましい。任意に使用され
る延時薬、火炎伝達用組成物またはその他の組成物はエ
レメントの主密封室の物理的範囲の内部または外部のい
ずれに配置されてもよい。または軸方向密封室が、主密
封室から独立していてもよいが好ましくは主密封室と一
体的な壁を有していてもよい。第１末端が完全に閉鎖さ
れていてもよい。この場合、例えば熱または衝撃手段に
よって閉鎖壁越しに点火し得る添加手段を密封室に内蔵
させるかまたは信号もしくはガス流だけを通す弁を設け
る必要がある。しかしながら常用の点火手段で容易に点
火できるように第１末端の密封室に開口を設けるのが好
ましい。本発明の原理を利用した場合、このような開口
による圧力損が許容される。開口は起爆薬に隣接のエレ
メントの第１末端に直接設けられてもよく、またはエレ
メントの第１末端と点火手段との間に挿入された任意の
火薬装置に設けられてもよい。

円筒状構造のエレメントに関して上記に説明したが、
同等の強度特性を有する別の形状の密封室が本発明の範
囲内で可能であることは理解されよう。

反応列のエレメントの第１末端より手前の何処かに配
備される点火手段は、前述の理由から極めて自由に設計
且つ選択され得る。電子導火線、安全導火線、導爆コー
ド、低エネルギ導爆コード、中空チャネル低エネルギ導
火線（例えばNONEL、登録商標）、爆発ホイルまたはフ
ィルム、光ファイバから送出されるレーザーパルス、電
子装置、等のごとき従来型の任意の点火手段を使用し得
る。主として熱を発生する装置が好ましい。

本発明によって製造されたエレメントは、独立爆発装
置として種々の目的に使用されてもよくまたは点火器、
雷管、伝爆薬、等に組み込まれてもよい。しかしながら
本発明のエレメントの主な用途は民生用雷管にある。こ
の雷管は典型的には、二次爆薬から成る主装薬が一端に
充填され、反対側の開放末端が前記のごとき点火手段を
備えるかまたは点火手段を挿入せしめるように構成さ
れ、中間部分が少なくとも伝爆装置及び任意に延時薬ま
たは火炎伝達成分を含む中空管から成る。かかる雷管に
おいて本発明の起爆エレメントは、初期低速信号を爆轟
信号に変換し主装薬を爆轟させる伝爆装置を構成する。
一次爆薬使用型の通常の伝爆装置に代替して本発明のエ
レメントを使用するためには、任意に中間装薬を介して
第２末端を主装薬に対向させ、また任意に中間装置を介
して第１末端を点火手段に対向させるだけでよい。エレ
メントの密封室は雷管の管体と一体的であってもよい
が、管体に挿入できるように管の内面に対応する外面を
有する別の構造として形成されるのが好ましい。

前記タイプの雷管は、雷管の管体の底部で主装薬を圧
縮し、次に主装薬と接触させてエレメントを挿入する別
々の圧縮工程で製造されてもよい。しかしながら、エレ
メントを利用して主装薬を圧縮することも可能である。
任意にエレメントの上方に延時薬を挿入し、好ましくは
延時薬と起爆エレメントとの間に点火または火炎伝達用
火工組成物を挿入する。点火手段を雷管の管体の開口末
端に挿入し、導火線チューブまたは電線のごとき信号手
段が挿通されたプラグで密封する。

本発明の雷管は従来の雷管に適した任意の場所で使用
でき、更に、信頼性及び安全性の改良によって適用場所
が更に拡大できる。

非限定実施例に関する以下の記載より本発明が更に十
分に理解されよう。

実施例１実験用ボールミルで200gの粗PETN結晶を８時間湿式磨
砕してPETNの微粉砕物を調製した。結晶を水から分離し
70℃で１晩乾燥した。結晶の粒度は２〜20μであった。
約100gの酢酸エチルに約3gのポリ酢酸ビニルを溶解した
溶液を結晶に添加した。得られたペーストを35メッシュ
の篩に通して圧縮し、得られた細長い顆粒を70℃で１晩
乾燥した。粒度の大きすぎる粒子及び小さすぎる粒子を
篩分けによって除去した。得られた顆粒は粒径約2mm×
0.5mmを有していた。

低炭素含量のスチール材料から成り長さ23mm、外幅6.
4mm及び壁厚0.6mmの起爆エレメントを深絞り成形によっ
て製造した。エレメントの一端に2.5mmの開孔を備える
狭窄部分を設けた。酸化鉛と珪素と結合剤とを含む約30
0mgの延時薬を約2500Nの圧力でエレメントの狭窄末端に
圧入した。エレメント内部の延時薬の上方に約280mgの
前記顆粒状材料を充填し、約1400Nの圧力で圧縮した。
この圧縮の際に、プレスピンと装薬との間にアルミニウ
ムカップを配置しこのカップを同時にエレメントに圧入
した。カップは厚さ約0.3mmであり中央に厚さ約0.1mmの
凹部を有する。起爆薬の平均密度は約1.25g/ccであっ
た。

長さ約74mm、外径約7.5mmの雷管の管体の閉鎖末端にR
DX/ワックスを95/5の割合で含む700mgの主装薬を充填
し、圧力3000Nで最終密度約1.5g/ccまで圧縮した。管体
の主装薬の上方に約200gの顆粒状材料を稠密でない状態
に充填し、カップを備えた起爆エレメントの開口末端か
ら主装薬に向かって約800Nの圧力を加えることによって
主装薬と起爆薬との間の中間装薬の最終平均密度を約1.
0g/ccにした。

標準電気導火線のヘッドを雷管の管体の開口末端に挿
入して密封した。上記のごとく製造された雷管の爆破試
験によれば、1000個のうちの995個が爆破に成功した。

実施例２実施例１に記載の型の起爆エレメント構造に前記方法
でまず延時薬を充填した。次に実施例１の顆粒状材料14
0mgと粒度約200μの結晶質PETN140mgとを延時薬の上方
に充填し、同じ平均最終密度になるように前記のごとく
アルミニウムカップを配置して圧縮した。主装薬と起爆
薬との間の中間装薬として前記と同じ結晶質材料を200m
g使用した。実施例１と同様にして雷管を完成した。爆
破試験によれば、1000個の雷管全部が爆破に成功した。

実施例３常用の構造用スチールから標準管を切断し両端を開口
させ長さ17mm及び直径6.4mmの起爆エレメントを製造し
た。140mgの顆粒状材料と140mgの結晶質材料とをエレメ
ントに充填し、カップを配置して実施例２と同じ最終密
度まで圧縮した。主装薬と緻密でない状態の爆薬から成
る中間装薬とを収容した雷管の管体にエレメントを圧入
した。エレメントの挿入後、約100mgの火炎伝達組成物
をエレメントの上方に充填し、実施例１と同じ組成の長
さ約9mm及び内径約3mmの延時薬エレメントを約2000Nの
圧力で起爆エレメントに圧入した。低エネルギ導火線チ
ューブNonel（登録商標）を挿入し、雷管の管体の開口
末端を密封した。爆破試験ではこの雷管4000個がすべて
爆破に成功した。

実施例４粉砕以前の200gの粗PETNに約2gのステアリン酸鉛と1g
の三酸化二クロムと1gの氷晶石カリウムと0.2gのカーボ
ンブラックとを添加し実施例１と同様に処理して顆粒状
材料を調製した。

点火手段としてNonel（登録商標）を使用し実施例２
と同様にして完成雷管を製造した。−30℃の温度で18個
の雷管の爆破試験を行なった。失敗例はなかった。

なお、上記顆粒状材料における速度定数Ａ及び圧力指
数Ｎの増加率は、300バール以下において夫々約95％及
び約10％であった。

実施例５実施例４の顆粒状材料の代わりに実施例１の顆粒状材
料を使用し実施例４と同様に処理して雷管を製造した。
−30℃の温度で雷管の爆破試験を行なった。18個の雷管
のうちの２つの雷管が爆破に失敗した。

実施例６実施例１の顆粒状材料と実施例４の顆粒状材料から平
面上の高さ約2mmの２つの異なる自由位置ストランドを
形成した。双方のストランドを高熱火炎で点火した。実
施例１の材料は火炎による燃焼を支持できなかったが、
実施例４の材料は点火後ストランドの末端まで確実に燃
焼した。

フロントページの続き (73)特許権者 999999999 セイフテイ・アンド・エンバイロメンタル・プロテクシヨン・リサーチ・インステイテユート中華人民共和国、ウーアン・430081、キンシヤン・デイストリクト、レンジア・ロード（番地なし) (73)特許権者 999999999 チヤイナ・メタラージカル・インポート・アンド・エクスポート・コーポレイシヨン中華人民共和国、ベイイング・100711、ドンスイ・クスイダイエ・46 (72)発明者ビドン・リンドグビストスウエーデン国、エス‐713 34・ヌーラ、イエーデスベーゲン・６ (72)発明者ラツス‐グンナル・リヨフグレンスウエーデン国、エス‐713 30・ヌーラ、レーブベルクスベーゲン・４ (72)発明者トーウド・オルツソンスウエーデン国、エス‐713 72・ジツトルプ、ヘルレフオースベーゲン・５・アー (56)参考文献特開昭62−41791（ＪＰ，Ａ) 特表昭62−500024（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二次爆薬を収容した密封室を有し、任意に
延時薬及び火炎伝達用火工組成物を介し主に熱生成点火
手段によって二次爆薬が点火されるように構成された第
１末端と、爆轟インパルスを送出するように構成された
第２末端と、点火された二次爆薬を爆燃から爆轟に移行
せしめる中間部分とを含む一次爆薬非使用型起爆エレメ
ントであって、二次爆薬の少なくとも一部が低圧反応速
度を増加するように顆粒状爆薬結晶の粒子形態に及び／
又は混合物の0.1〜10重量％の反応触媒又は触媒混合物
の添加により改質されており、且つ、前記触媒又は触媒
混合物がVieilleの式の速度定数Ａ及び圧力指数Ｎを増
加させることを特徴とする起爆エレメント。
【請求項２】触媒又は触媒混合物が微細粉末であること
を特徴とする請求項１に記載のエレメント。
【請求項３】触媒又は触媒混合物が顆粒状二次爆薬に添
加されていることを特徴とする請求項１に記載のエレメ
ント。
【請求項４】触媒成分としてカーボン、氷晶石、または
アルミニウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、水
銀、銀、亜鉛のごとき金属の化合物、特に鉛、クロム及
び銅のごとき金属の化合物が使用されることを特徴とす
る請求項１に記載のエレメント。
【請求項５】二次爆薬結晶の顆粒状材料が重量平均粒度
0.1〜100μを有することを特徴とする請求項１に記載の
エレメント。
【請求項６】顆粒状材料が二次爆薬結晶を結合させる結
合剤を該顆粒状材料の0.1〜10重量％の量で含有するこ
とを特徴とする請求項１に記載のエレメント。
【請求項７】二次爆薬顆粒が重量平均粒度10〜2000μを
有することを特徴とする請求項１に記載のエレメント。
【請求項８】改質された二次爆薬がエレメントの第１末
端に隣接の領域に局在し、非改質または低改質の二次爆
薬から成る装薬が第１末端に隣接の領域と第２末端との
間に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の
エレメント。
【請求項９】非改質または低改質の二次爆薬を収容する
領域が破砕された顆粒状材料を含むことを特徴とする請
求項８に記載のエレメント。
【請求項１０】非改質または低改質の二次爆薬を含む領
域が結晶質材料を含むことを特徴とする請求項８に記載
のエレメント。
【請求項１１】エレメントが、第１末端に隣接の起爆薬
と、起爆薬と第２末端との間の中間装薬とに分かれてお
り、起爆薬から中間装薬に向かって圧縮密度を段階的に
減少させることによって起爆薬と中間装薬とが分かれる
ことを特徴とする請求項１に記載のエレメント。
【請求項１２】起爆薬が、第１末端に隣接の改質二次爆
薬と中間装薬に隣接の結晶質材料とを含むことを特徴と
する請求項11に記載のエレメント。
【請求項１３】改質二次爆薬と結晶質材料との重量比が
1:5〜5:1であることを特徴とする請求項12に記載のエレ
メント。
【請求項１４】起爆薬の圧縮密度勾配が第１末端から第
２末端に向かう方向で増加することを特徴とする請求項
11に記載のエレメント。
【請求項１５】起爆薬の平均圧縮密度が使用爆薬の結晶
密度の50〜90％であることを特徴とする請求項11に記載
のエレメント。
【請求項１６】中間装薬が結晶質材料を含むことを特徴
とする請求項11に記載のエレメント。
【請求項１７】中間装薬の圧縮密度勾配が第１末端から
第２末端に向かう方向で増加することを特徴とする請求
項11に記載のエレメント。
【請求項１８】中間装薬の平均圧縮密度が使用爆薬の結
晶密度の30〜80％であることを特徴とする請求項11に記
載のエレメント。
【請求項１９】起爆薬と中間装薬との間の境界に壁が設
けられていることを特徴とする請求項11に記載のエレメ
ント。
【請求項２０】壁が密封室から独立し該密封室に接着さ
れたカップまたはディスクから成ることを特徴とする請
求項11に記載のエレメント。
【請求項２１】PETNまたはRDXまたはその両方から成る
二次爆薬を含むことを特徴とする請求項１から20のいず
れか一項に記載のエレメント。
【請求項２２】中空管に導入されて一次爆薬非使用型の
雷管を形成すべく構成されたエレメントであって、エレ
メントの第２末端の近傍に主装薬として機能する二次爆
薬を収容し、エレメントの第１末端の近傍に点火手段及
び任意に延時薬と火炎伝達用火工組成物とを収容してい
ることを特徴とする請求項１から21のいずれか一項に記
載のエレメント。