JPH02137790A - 起爆エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 先賢Δ１１ 本発明は、−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。

ｌ肚へ１１ 雷管はそれ自体が爆発装置として使用されてもよいが、
−ｍ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
信号を主装蘂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−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。

しかしなから、−次爆薬は極めて敏感な物質であるから
、−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。

−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０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。−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、−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。−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。

しかしなか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、また常用の大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４，１４４，８１
４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、−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１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薪しいタイプ
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。しかしなから、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。

ＩＬへ１１ 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０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四著な効果を与
えると一最に考えられている０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０
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
うに微品質材料から構成される。微品質組織は、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」ばｉ朋− 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。

しかしなから本発明の原理は、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
。

−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、−次爆薬
は、全く密封されなくても数μ３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。−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（ＩＩＤＸ
）、シクロテトラメチレンテトラニトラミン（）ＩＭＸ
）、トリニトロフェニルメチルニトラミン（Ｔｅｔｒｙ
ｌ）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、起爆ニレメン！・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−＾ｐ″〔
式中、ｒは燃焼面に垂直な燃焼速度、ｐは圧力、Ｎは圧
力指数及び屓よ速度定数〕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０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（＾）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われる
。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　ａｖａｌａｎｃ
ｈｅ）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ｄ＾／ｄＴ（＾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０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＾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０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
数へ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０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。米国特許筒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。

該米国特許の内容は本明細書に含まれるものとする６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−ｍ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＾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＾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ＩＲ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０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（ｆｌｅ８１１ａｔｉｚｉｎｇｉｎＮｕｅｎｃｅ
）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、０２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
６重量平均粒度１０〜２０００μ、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ニレメン１〜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
。！＆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
きされてもよい。

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大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。該特許の記載内容は本明細書に含まれる
ものとする。

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（ｉｎｉｔｉａｔｉＢｃｈａ
ｒｇｅ）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。

起爆薬の総圧綿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２０〜４
０％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。

しかしなから、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。いが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
顆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０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３０〜８
０％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、出力端に向がって圧縮
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ＩＩ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、いが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２＋ａｍ以下またはｌｌｌｌ１１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１
５＋ｎｏまたは１０ｎ＋ｍ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。しかしなから第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０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。大工
組成物、特に延時薬から成る不通質スラグの柱状体（ｃ
ｏｌｕｍｎ）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。しかしなか
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０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。

円筒状構造のニレメンＩ・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。電気導火線、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Ｎ０ＮＥＬ、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。しかしなから本
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。−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ニレメン１〜を挿入する別
々の圧縮工程で製造されてもよい。

しかしなから、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。任意にニレメン１−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大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。

支１九り 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の顆粒状生成物を調製した。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１−を３５メツシユ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的２ｍａＸ０．５−鴎を有して
いた。

低炭素含量のスチール材料から成り長さ２３ＩＩＩＩ１
１、外幅６．４ｍｍ及び壁厚０　、６３　ｍ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゜５１の開孔を備える挟挿部分を設けた。酸化鉛
と珪素と結合剤とを含む約３００１の延時薬を約２５０
ＯＮの圧力でエレメントの挟挿末端に圧入した。

エレメント内部の延時薬の上方に約２８０Ｂの前記顆粒
状材料を充填し、約１４０ＯＮ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０．３ａ＋ｍであり中央に厚さ約
０．１＋ａｍの凹部を有する。起爆薬の平均密度は約１
．２５ｙ／ｃｃであった。

長さ約７４ｍｍ、外径的７．５ｍｍの雷管の管体の閉鎖
末端にＲＤＸ／ワックスを９５７５の割合で含む７００
ｚｆＩの主装薬を充填し、圧力３００ＯＮで最終密度的
１．５ｇ／ｃｃまで圧縮した。管体の主装薬の上方に約
２００．の顆粒状材料を稠密でない状態に充填し、カッ
プをイ１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８０ＯＮ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分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。

丸克卸１ 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０次に実施例１の顆粒状材料１４
０Ｂと粒度的２００μの結晶質ＰＥＴＮ１４０１ｆｌ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２００ｚｙ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。

火１」ＬＬ 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１７ｎｍ及び直径６．４ｍｍの起爆エレメントを
製造した。　１４０１１Ｆの顆粒状材料と１４０１１？
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
１００ＪＩＩＦ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及び内径的
３曽餉の延時薬を約２００ＯＮ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Ｎｏｎｅｔ（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。

え１１七 粉砕以前の２００ｇの粗ＰＥＴＨに約２ｇのステアリン
酸鉛と１ｇの三酸化ニクロムと１ｇの氷晶石カリウムと
０．２ｆＩ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Ｎｏｎｅ　ｌ　（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。

大］Ｉ舛ｊ− 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。

丸１眞更 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２１の２つの異なる自由位置ス）・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。

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. （１）二次爆薬を収容した密封室を有し、任意に延時薬
   及び火炎伝達用大工組成物を介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
   に改質されていることを特徴とする起爆エレメント。
2. （２）二次爆薬が反応触媒によって改質されていること
   を特徴とする請求項１に記載のエレメント。
3. （３）触媒の量が混合物の０．１〜１０重量％であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のエレメント。
4. （４）触媒が微細粉末であることを特徴とする請求項２
   に記載のエレメント。
5. （５）触媒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２に記載のエレメント。
6. （６）触媒としてカーボン、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２
   に記載のエレメント。
7. （７）二次爆薬が二次爆薬結晶の顆粒状材料に改質され
   ていることを特徴とする請求項１に記載のエレメント。
8. （８）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７に記載の
   エレメント。
9. （９）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７に記載のエレメント。
10. （１０）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７に記載のエレメント
    。
11. （１１）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。
12. （１２）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
    １１に記載のエレメント。
13. （１３）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１１に記載のエ
    レメント。
14. （１４）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。
15. （１５）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１４に記載のエレメント。
16. （１６）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１５に記載のエ
    レメント。
17. （１７）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１４に
    記載のエレメント。
18. （１８）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１４に記載
    のエレメント。
19. （１９）中間装薬が結晶質材料を含むことを特徴とする
    請求項１４に記載のエレメント。
20. （２０）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１４
    に記載のエレメント。
21. （２１）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１４に記
    載のエレメント。
22. （２２）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１４に記載のエレメント
    。
23. （２３）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１
    ４に記載のエレメント。
24. （２４）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２３のい
    ずれか一項に記載のエレメント。
25. （２５）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つて、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大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２４のいずれか一項に記載の
    エレメント。