JPH1029888A - 燃焼発音性組成物 - Google Patents

燃焼発音性組成物

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JPH1029888A
JPH1029888A JP29787196A JP29787196A JPH1029888A JP H1029888 A JPH1029888 A JP H1029888A JP 29787196 A JP29787196 A JP 29787196A JP 29787196 A JP29787196 A JP 29787196A JP H1029888 A JPH1029888 A JP H1029888A
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sound
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JP29787196A
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Shunichi Yoshinaga
俊一 吉永
Michio Koga
道生 古賀
Akira Miyahara
章 宮原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼発熱着火性組成物を用いないでも発火発
音させることもでき、目的に応じ所望の音響効果を得る
こともできる酸化鉛を含まない燃焼発音性組成物を提供
する。 【解決手段】 ニッケル、亜鉛、アンチモン、クロム、
コバルト、モリブデン等の特定の金属の酸化物及びニッ
ケル、錫等の特定の金属のハロゲン化物(特に、弗化
物)から選ばれる1種の化合物又は複数種の化合物とマ
グネシウム・アルミニウム合金(マグナリウム)を特定
の割合で混合し、燃焼発音性組成物を得る。また、更に
酸化銅を特定の割合で添加し、好ましい燃焼発音性組成
物を得ることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼発熱着火性組
成物を用いないでも発火発音させることもでき、また、
爆薬等の危険組成物を用いずに鑑賞用花火の音響効果を
強弱自在に加減して、観衆の興味を倍加させることもで
き、また、音響を大きくして合図信号や救難信号等の伝
達通信手段としても有効且つ有用な酸化鉛を含まない燃
焼発音性組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の鑑賞用や信号用の発音性音響構成
物においては、爆薬系統の組成物の爆発音を利用した
り、火薬を容器中に密閉し、その破裂作用による爆音を
利用するのが主であった。
【0003】近年、一部これらに代わる音響剤として、
酸化鉛又は酸化銅とマグネシウム・アルミニウム合金
(「マグナリウム」と言う)とを混合した発音性組成物
が使用されるようになった。この従来の発音性組成物
は、粉末状の儘か、顆粒状に固めてあり、粉末状の場合
は発音性が悪く、顆粒状の場合は着火・発火性が極めて
悪く、その粉末組成物や顆粒成型組成物のみでは発火発
音しない場合が多い。そのため、発熱量の多い第2の発
火性組成物(燃焼発熱着火性組成物)を粉末組成物に混
合接触させるか、組成物顆粒に塗着させる必要がある。
また、酸化鉛を用いる場合は、これが有毒なため、音響
発生組成物としては効果があるが、環境上及び生理学上
好ましくないので、その使用は世界的規模で忌避されて
いる。
【0004】また、従来の各種の発音性組成物顆粒は、
燃焼発熱着火性組成物を塗着すること無く、それ自体で
は殆ど着火・発火せず、発音させるのは容易ではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる点に
鑑み、火工品として爆発性組成物ではない発火により音
響効果を発現する燃焼発音性組成物であって、有毒な鉛
以外の金属の酸化物やハロゲン化物を用いて、着火・発
火性を直接的に(例えば、燃焼発熱着火性組成物を塗着
しないでも)容易とした燃焼発音性組成物を提供せんと
するもので、更には、従来の発音性組成物顆粒の場合の
複数個の同時発火による音量を加減することに代わり、
成分の種類や混合重量比を単に変えることによっても、
音質や音量(音色や音圧)を所望の値に効果的に変化せ
しめることも可能で、自在に目的に応じて所望の音響効
果を有効に利用し得るように構成した燃焼発音性組成物
をも提供することができる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化金属類と
してのニッケル、亜鉛、コバルト、ビスマス、バナジウ
ム、アンチモン、マンガン、カリウム、カルシウム、
銀、クロム、チタン、ニオブ、錫、鉄、ストロンチウ
ム、ジルコニウム、モリブデンの酸化物、及びハロゲン
化金属類としての錫、銅、ニッケル、カリウム、カルシ
ウム、アルミニウムのハロゲン化物から選ばれる1種の
化合物又は複数種の化合物混合物100重量部、或い
は、重量比1:9〜9:1で前記の1種の化合物又は複
数種の化合物混合物に酸化銅を加えたもの100重量部
に、20〜75重量%のマグネシウムと80〜25重量
%のアルミニウムの合金15〜300重量部を添加・混
合したことを特徴とする燃焼発音性組成物を提供するも
のである。
【0007】以下、本発明を詳述する。酸化金属類は、
酸化剤として作用するもので、本発明で使用できるもの
は、ニッケル、亜鉛、コバルト、ビスマス、バナジウ
ム、アンチモン、マンガン、カリウム、カルシウム、
銀、クロム、チタン、ニオブ、錫、鉄、ストロンチウ
ム、ジルコニウム、モリブデンの酸化物を挙げることが
できる。これらの酸化金属類の1種を用いてもよいし、
2種以上を用いてもよく、2種以上用いる場合は、合計
量に対して各化合物5〜95重量%、好ましくは10〜
90重量%の範囲で添加・混合するのが好ましい。酸化
剤としての酸化金属としては、酸化銅も用いることがで
きるが、前述したように、酸化銅のみをマグナリウムに
混合しても、発音しないことが多い。しかし、本発明に
従い、上に列記した酸化金属類及びハロゲン化金属類か
ら選ばれる1種の化合物又は複数種の化合物混合物に酸
化銅を混合重量比1:9〜9:1で混合し、前記のマグ
ナリウム合金に添加・混合すると発火発音するようにな
る。酸化銅を併用することの利点は、併用酸化剤の融解
温度が比較的低くなり、着火が容易となることである。
【0008】ハロゲン化金属類も、酸化剤として作用す
るもので、本発明で使用できるものは、錫、銅、ニッケ
ル、カリウム、カルシウム、アルミニウムの各種ハロゲ
ン化物を挙げることができ、特に、錫、銅、ニッケル、
カリウム、カルシウム、アルミニウムの弗化物が酸化剤
としての作用が大きいので好ましい。これらのハロゲン
化金属類の1種を用いてもよいし、2種以上を用いても
よく、2種以上用いる場合は、合計量に対して各化合物
5〜95重量%、好ましくは10〜90重量%の範囲で
添加・混合するのが好ましい。
【0009】本発明では、上に列記した酸化金属類の少
なくとも1種の化合物及び上に列記したハロゲン化金属
類の少なくとも1種の化合物を併用することもでき、こ
の場合、各化合物2.5〜97.5重量%、好ましくは
5〜95重量%の範囲で用い、前記のマグナリウム合金
に添加・混合し、燃焼発音性組成物とするのが好まし
い。
【0010】このように、酸化銅を併用する場合を含め
て、酸化金属類及びハロゲン化金属類から選ばれる複数
種の化合物混合物を用いる場合は、単一化合物を用いる
場合と比べて融解温度、分解温度、昇華温度を例えば5
0〜200℃、場合によっては更に降下させることがで
き、発火・着火性を良くし、また、発音性を良好にする
ことができる。上記した各化合物の混合範囲も上記の点
から好ましい範囲を挙げたものである。
【0011】本発明の燃焼発音性組成物では、20〜7
5重量%のマグネシウムと80〜25重量%のアルミニ
ウムのマグナリウム合金を上述の酸化剤(酸化金属、ハ
ロゲン化金属)100重量部に対して15〜300重量
部の範囲、好ましくは15〜240重量部の範囲、より
好ましくは15〜150重量部の範囲、更に好ましくは
20〜120重量部の範囲で用いる。マグナリウム合金
の上記各成分量範囲及びマグナリウム合金と酸化剤との
上記混合量範囲は、これらの範囲を外れると殆ど発音し
ないことが多いため、かかる範囲に特定したものである
が、マグナリウム合金混合量の好適な範囲は、マグナリ
ウム合金組成や酸化剤の種類と混合(併用)酸化剤とし
て用いるか否かなどによりかなり異なってくるものであ
る。
【0012】本発明の燃焼発音性組成物の原料である上
述の酸化剤(酸化金属、ハロゲン化金属)及びマグナリ
ウム合金は、粉末状で用いるが、これらの粉末の平均粒
径は、燃焼発音性組成物が発音する限り特に限定され
ず、所望の音質や音圧などにより好適な平均粒径も異な
ってくるが、一般的な平均粒径としては0.1〜100
0μm、好ましくは1〜500μm、より好ましくは3
〜300μm、更に好ましくは5〜150μmである。
例えば、マグナリウム合金の粒度は小さくなる程、音圧
は大きくなる傾向にあり、一例として、マグナリウム合
金50重量部、三酸化モリブデン45重量部及び酸化ニ
ッケル5重量部を用いた混合系においては、マグナリウ
ム合金の粒度が200メッシュ(74μm)の場合と比
べて400メッシュ(30μm)の場合にはデシベルで
約1割ほど音圧が大きくなるという結果が得られた。
【0013】発音する反応機構は、次のように考えられ
る。本発明の組成物を加熱するとマグナリウム合金中の
マグネシウムが酸化され、この時、酸化剤(酸化金属、
ハロゲン化金属)と酸化皮膜(MgAlO、MgAl2
4 )で覆われたマグナリウム合金中のアルミニウムと
が、アルミニウムによる高温還元反応を起こし、この高
温還元反応による激しい発熱により酸化皮膜で覆われて
いたアルミニウムが急激に気化体積膨張し、酸化皮膜を
破壊し、この時に発音が生ずるものと考えられる。
【0014】本発明においては、有毒な酸化鉛を用いな
い。しかも、着火性や発火発音性を良くした燃焼発音性
組成物を与える。更に、一種又は複数種の酸化金属及び
/又はハロゲン化金属成分の種類や混合重量比を単に変
えることによっても、音質や音量(音色や音圧)の発音
性を変化せしめ、自在に目的に応じて所望の音響効果を
得ることもできる。
【0015】
【発明の実施の形態】次ぎに、本発明の好ましい実施の
形態の例を幾つか挙げるが、本発明はこれらの例に限定
されるものでは無い。
【0016】本発明の燃焼発音性組成物の好ましい1例
として、酸化剤として三酸化モリブデンを用いた場合に
ついて説明する。三酸化モリブデン:マグナリウム合金
の重量比7:3〜5:5で特に良好な発音性が得られ、
同重量比6:4程度で発音性は最大となる。三酸化モリ
ブデン:マグナリウム合金の重量比5:5(即ち、1:
1)の場合を例に取り、マグナリウム合金の組成と発音
性との関係を調べると、マグネシウムが約30重量%
(即ち、アルミニウムが約70重量%)で発音性が最大
となり、マグネシウムの割合がそれより減少しても増大
しても発音性は次第に小さくなって行く傾向がある。即
ち、マグナリウム合金中のアルミニウム含有量が約70
重量%に到るまでは、該含有量の増大に従い、発音は大
きくなる。このアルミニウム含有量が約70重量%を越
えると(即ち、マグネシウム含有量が約30重量%以下
となると)、発音が小さくなって行くと共に、発音まで
の待ち時間が長くなる。マグネシウム含有量が約30重
量%を越えて大きくなると発音は小さくなり、発音待ち
時間は小さくなる傾向にある。また、三酸化モリブデン
100重量部に対し、酸化ニッケル10〜20重量部の
割合で混合して得られる混合物を酸化剤として用いる
と、三酸化モリブデン:マグナリウム合金の重量比7:
3〜4:6の範囲で、三酸化モリブデンのみをマグナリ
ウム合金に混合した場合よりも発音を少し大きくするこ
とができ、特に三酸化モリブデンのみをマグナリウム合
金に混合した系で発音が小さい割合領域に対応する場合
に、混合酸化剤で発音を大きくできる点で有益な結果を
得ることができる。
【0017】更に、上述した本発明の組成物の各成分
に、可燃剤及び/又は燃焼助剤を各成分合計量に対し外
割百分率で20重量%以下、好ましくは3〜10重量%
添加することもできる。可燃剤としては、マグネシウ
ム、アルミニウム、ジルコニウム、チタン等の低融点金
属の粉末を挙げることができる。燃焼助剤としては、ロ
ジン、セラック、ニトロセルロース、樹脂酸等を挙げる
ことができる。これらの可燃剤、燃焼助剤は、一種又は
複数種用いることができることは言うまでもない。
【0018】本発明の燃焼発音性組成物は、粉末状のま
ま使用してもよいし、粉末糊着剤を用いて顆粒状にして
取扱性を良くし、使い易くし、また、同時発火発音させ
る顆粒の数により弱音から強音に容易に調節できるな
ど、工業的利用価値を高めることもできる。
【0019】本発明の燃焼発音性組成物が粉末状のまま
の場合、各成分の粒度や混合重量比を適当に選ぶことに
より、所望の音響効果が得られるようにすることもでき
る。また、本発明の燃焼発音性組成物は、発熱燃焼着火
組成物を添加することなく発火発音するようにもできる
が、各成分の粉末状混合物に発熱温度800℃以上、更
に好ましくは発熱温度800〜1500℃の発熱燃焼着
火性組成物を更に添加・混合し、発火発音性を増強する
こともできる。このような発熱燃焼着火性組成物の一例
としては、黒色火薬(硝酸カリウム+硫黄+木炭)に過
塩素酸カリウムとアルミニウムを加えた混合物を挙げる
ことができる。
【0020】本発明の燃焼発音性組成物を、粉末糊着剤
を用いて顆粒状にする場合としては、例えば、上述した
本発明の組成物の各成分の混合物に、固型剤又は成型剤
として、澱粉糊、カルボキシメチルセルロース、ニトロ
セルロース、フェノールアルデヒド樹脂、ニカワ、ミジ
ン粉(糯米焼成粉)から選ばれる少なくとも一種を、前
記混合物に対し外割百分率で2〜15重量%添加し、好
ましくは直径0.3〜5mmの顆粒に成型して用いるこ
とができる。この際、適当な溶剤を用いて成型し、乾燥
するのが通常である。この場合、顆粒を大きくすると顆
粒一個当たりの音が大きくすることができ、顆粒を小さ
くすると音を微弱にすることができ、顆粒の大きさで音
量の加減ができる。
【0021】上記顆粒の表面に、発熱温度800℃以
上、更に好ましくは発熱温度800〜1500℃の上述
したような燃焼発熱着火性組成物を溶剤を用いて塗着
し、乾燥して、発火発音性を増強するのも好ましい実施
の形態である。
【0022】複数の顆粒を同時発火発音させる場合、顆
粒の粒度や表面積及び/又は各成分の粒度や種類や混合
重量比の異なる複数の顆粒を適当に組み合わせるか、顆
粒の数を適当に選ぶことにより、個々の顆粒に比べて音
響効果(音圧、音色)が所望のものに変わるようにして
用いることも好ましい実施の形態である。この場合、各
顆粒の音圧は加算されるので、所望の音圧を得ることは
容易である。また、音質(音色)も、音質の異なる顆粒
を複数個用いることにより、所望のものとすることがで
きる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明は実施例に限定されるものでは無いこ
とは言うまでもない。
【0024】実施例1 酸化ニッケル10重量部、酸化銅60重量部、マグネシ
ウム30重量%及びアルミニウム70重量%の合金
(「3:7マグナリウム」と略す)30重量部の各粉末
を混合した。この混合物の20mgを円錐形状に置き、
鉄・セリウム火花発生ライターで点火したところ、瞬間
的に着火し、音圧80デシベル(A特性値、JIS−C
1502又はJIS−C1505参照)を得た。
【0025】実施例2 酸化ニッケル20重量部、酸化銅40重量部、3:7マ
グナリウム40重量部の各粉末を混合した。この混合物
を実施例1と同様にして点火したところ、瞬間的に着火
し、音圧71デシベルを得た。
【0026】実施例3 酸化亜鉛10重量部、酸化銅50重量部、3:7マグナ
リウム40重量部の各粉末を混合した。この混合物を実
施例1と同様にして点火したところ、瞬間的に着火し、
音圧60デシベルを得た。
【0027】実施例4 弗化錫50重量部、酸化銅20重量部、3:7マグナリ
ウム30重量部の各粉末を混合した。この混合物を実施
例1と同様にして点火したところ、瞬間的に着火し、音
圧65デシベルを得た。
【0028】実施例5 弗化錫30重量部、酸化銅30重量部、酸化アンチモン
15重量部、マグネシウム50重量%及びアルミニウム
50重量%の合金(「5:5マグナリウム」と略す)2
5重量部の各粉末を混合した。この混合物を実施例1と
同様にして点火したところ、瞬間的に着火し、音圧55
デシベルを得た。
【0029】実施例6 酸化クロム10重量部、弗化錫20重量部、酸化コバル
ト10重量部、酸化銅40重量部、5:5マグナリウム
50重量部の各粉末を混合した。この混合物を実施例1
と同様にして点火したところ、瞬間的に着火し、音圧5
0デシベルを得た。
【0030】実施例7 酸化コバルト20重量部、弗化錫30重量部、酸化ニッ
ケル20重量部、7:3マグナリウム30重量部、アル
ミニウム10重量部の各粉末を混合した。この混合物を
実施例1と同様にして点火したところ、瞬間的に着火
し、発音した。
【0031】実施例8 合金組成におけるマグネシウムとアルミニウムの割合が
種々異なるマグナリウム粉末と三酸化モリブデン粉末を
それぞれの量を変えて得られた各種混合物のそれぞれ1
00mgを、それぞれ実施例1と同様にして点火し、音
圧を測定した。結果を以下の表に示す。なお、4:6マ
グナリウム、6:4マグナリウムは、上述の実施例にお
けると同様に合金組成を表すものであり、dBは音圧の
単位デシベルである。
【0032】
【表1】 ───────────────────────────────── 3:7マグナリウム(mg) 三酸化モリブデン(mg) 音圧(dB) ───────────────────────────────── 30 70 77 40 60 92 50 50 80 60 40 68 70 30 63 ─────────────────────────────────
【0033】
【表2】 ───────────────────────────────── 4:6マグナリウム(mg) 三酸化モリブデン(mg) 音圧(dB) ───────────────────────────────── 30 70 70 40 60 84 50 50 72 60 40 66 70 30 62 ─────────────────────────────────
【0034】
【表3】 ───────────────────────────────── 5:5マグナリウム(mg) 三酸化モリブデン(mg) 音圧(dB) ───────────────────────────────── 30 70 68 40 60 78 50 50 73 60 40 62 70 30 58 ─────────────────────────────────
【0035】
【表4】 ───────────────────────────────── 6:4マグナリウム(mg) 三酸化モリブデン(mg) 音圧(dB) ───────────────────────────────── 30 70 60 40 60 65 50 50 62 60 40 58 ─────────────────────────────────
【0036】
【表5】 ───────────────────────────────── 7:3マグナリウム(mg) 三酸化モリブデン(mg) 音圧(dB) ───────────────────────────────── 30 70 52 40 60 62 50 50 57 ─────────────────────────────────
【0037】実施例9 三酸化モリブデン粉末45〜30重量部と酸化ニッケル
5〜20重量部とを混合した混合酸化剤50mgに3:
7マグナリウム50mgを混合して得られた各種混合物
のそれぞれ100mgを、それぞれ実施例1と同様にし
て点火し、音圧を測定した。結果を以下の表に示す。
【0038】
【表6】 ──────────────────────────────── 3:7マグナリウム 酸化ニッケル 三酸化モリブデン 音圧(dB) (mg) (mg) (mg) ──────────────────────────────── 50 5 45 101 50 10 40 98 50 15 35 69 50 20 30 55 ────────────────────────────────
【0039】比較例1 酸化銅50重量部、3:7マグナリウム50重量部の各
粉末を混合した。この混合物を実施例1と同様にして点
火したが、10回試みて10回とも発火はしたが、発音
しなかったのが7回、微弱な発音を感じたのが3回であ
った。
【0040】
【発明の効果】本発明の燃焼発音性組成物は、有毒な酸
化鉛を用いず、しかも、燃焼発熱着火性組成物を併用し
ないでも、発火発音させるようにすることもできる。ま
た、本発明の燃焼発音性組成物の各成分粉末の粒度を変
え、反応面となる各粉末表面の表面積を変化させて、接
触表面の表面積の大きくしたり小さくしたりすることに
より、組成物の反応性を緩急自在に変化増減させ、音量
と音色を所望のものとし、また、発火発音性を良好にす
ることもできる。本発明に用いられる酸化銅を含めた酸
化金属類及びハロゲン化金属類から選ばれる2種以上の
化合物を酸化剤として用いる場合は、各化合物に比べて
融解温度、分解温度、昇華温度を例えば50℃以上降下
させることが可能で、燃焼発熱着火性組成物を用いない
でも着火反応性を容易にし、発火発音性を向上させるこ
ともできる。この場合、用いる2種以上の酸化剤化合物
の種類や混合量比を変えることにより、容易に音響効果
を変えることもでき、所望の音量と音色を自在に得るこ
とが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 道生 福岡県福岡市西区小戸1丁目44番29号 (72)発明者 宮原 章 東京都東村山市秋津町5−30−1 秋津壱 番館909

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化金属類としてのニッケル、亜鉛、コ
    バルト、ビスマス、バナジウム、アンチモン、マンガ
    ン、カリウム、カルシウム、銀、クロム、チタン、ニオ
    ブ、錫、鉄、ストロンチウム、ジルコニウム、モリブデ
    ンの酸化物、及びハロゲン化金属類としての錫、銅、ニ
    ッケル、カリウム、カルシウム、アルミニウムのハロゲ
    ン化物から選ばれる1種の化合物又は複数種の化合物混
    合物100重量部、或いは、重量比1:9〜9:1で前
    記の1種の化合物又は複数種の化合物混合物に酸化銅を
    加えたもの100重量部に、20〜75重量%のマグネ
    シウムと80〜25重量%のアルミニウムの合金15〜
    300重量部を添加・混合したことを特徴とする燃焼発
    音性組成物。
  2. 【請求項2】 前記の複数種の化合物混合物が、前記酸
    化金属類又は前記ハロゲン化金属類から選ばれる2種以
    上の化合物を、各化合物5〜95重量%の範囲で混合し
    た混合物であることを特徴とする請求項1に記載の燃焼
    発音性組成物。
  3. 【請求項3】 前記ハロゲン化金属類が、錫、銅、ニッ
    ケル、カリウム、カルシウム、アルミニウムの弗化物で
    あることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼発音
    性組成物。
  4. 【請求項4】 前記の複数種の化合物混合物が、前記酸
    化金属類の少なくとも1種の化合物及び前記ハロゲン化
    金属類の少なくとも1種の化合物を、各化合物2.5〜
    97.5重量%の範囲で混合したものであることを特徴
    とする請求項1から3のいずれかに記載の燃焼発音性組
    成物。
  5. 【請求項5】 更に、可燃剤及び/又は燃焼助剤を各成
    分合計量に対し外割百分率で20重量%以下添加するこ
    とを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の燃焼
    発音性組成物。
  6. 【請求項6】 固型剤又は成型剤として、澱粉糊、カル
    ボキシメチルセルロース、ニトロセルロース、フェノー
    ルアルデヒド樹脂、ニカワ、ミジン粉(糯米焼成粉)か
    ら選ばれる少なくとも一種を、各成分合計量に対し外割
    百分率で2〜15重量%添加し、好ましくは直径0.3
    〜5mmの顆粒に成型して用いることを特徴とする請求
    項1から5のいずれかに記載の燃焼発音性組成物。
  7. 【請求項7】 前記顆粒の表面に、発熱温度800℃以
    上の燃焼発熱着火性組成物を塗着して発火発音性を増強
    したことを特徴とする請求項6に記載の燃焼発音性組成
    物。
  8. 【請求項8】 複数の顆粒を同時発火発音させる場合、
    顆粒の粒度や表面積及び/又は各成分の粒度や種類や混
    合重量比の異なる複数の顆粒を適当に組み合わせるか、
    顆粒の数を適当に選ぶことにより、個々の顆粒に比べて
    音響効果(音圧、音色)が所望のものに変わるようにし
    て用いることを特徴とする請求項6又は7に記載の燃焼
    発音性組成物。
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