WO2006059460A1 - 無起爆薬電気雷管 - Google Patents

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Shigeru Maeda
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/12—Bridge initiators
    • F42B3/13—Bridge initiators with semiconductive bridge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C7/00—Non-electric detonators; Blasting caps; Primers

Definitions

  • the present invention relates to an electric detonator, and more particularly to an electric detonator that does not use an explosive.
  • Conventional instantaneous electric detonators are metal tubes, igniters, electric igniters, plugs that seal detonators, and conductive wires loaded with explosives (primary explosives) and accessory (secondary explosives). Leg strength.
  • primary explosives include lead azide, diazodinitrophenol (DDNP), and trinitroresorcin lead (tricinate).
  • secondary explosives include pentaerythritol tetranitrate (PETN), cyclo-1,3,5-trimethylene-2,4,6-trinitramine (RDX), cyclo-1,3,5,7— Examples include tetramethylene-1,2,4,6,8-tetranitramine (HMX).
  • PETN pentaerythritol tetranitrate
  • RDX cyclo-1,3,5-trimethylene-2,4,6-trinitramine
  • HMX tetramethylene-1,2,4,6,8-tetranitramine
  • HMX tet
  • the electric bridge wire (platinum wire, nichrome wire, etc.) of the electric ignition device is heated by the current supplied from the leg wire, and the ignition agent is ignited. Explosives are ignited and explode, causing the charge to explode.
  • the secondary explosives have the property that they do not explode properly without large energy, such as the explosion caused by the primary explosive.
  • igniting and explosives are very sensitive to external stimuli of heat, friction and shock compared to secondary explosives and general industrial explosives, and care must be taken during manufacturing and use. There was a need. As a countermeasure against such problems, electric detonators that do not use explosives have been developed.
  • Patent Document 1 discloses a detonator that does not use an explosive by mixing an oxidant with an additive that is a secondary explosive. Specifically, a detonator that functions without the use of an explosive is disclosed by mixing PETN with potassium chlorate and placing it in a metal inner tube and restraining it. However, it is necessary to use a highly sensitive igniting agent or the like for the ignition device for adding this adjunct, while the structure is complicated, such as the necessity to use a plurality of inner pipes. Similarly, Patent Document 2 discloses a method in which a flying plate is used to cause an explosion by giving an impact to an accessory medicine.
  • the flying plate flies toward and collides with the propellant gas ignited by the igniting agent, and the adsorbing agent explodes due to the energy at the time of the collision.
  • the igniter for flying the flying plate uses a highly sensitive chemical such as an igniter, and a structure for flying the plate is required, which complicates the structure. Also, if it is deformed due to the influence of the adjacent holes at the time of blasting, the flying plate may not collide with the attached medicine accurately and may become unfired.
  • Semiconductor power bridge equipment applies a high voltage and is known for military use that explodes explosives. Application of a high voltage is unsuitable as an ignition device for industrial explosive detonators. Further, for example, the semiconductor bridge device described in Patent Document 3 is also unsuitable as an ignition device for industrial explosive detonators because of its low initiation energy.
  • Patent Document 1 JP-A-6-221799
  • Patent Document 2 JP-A-6-249594
  • Patent Literature 3 Special Table 2004—513319
  • An object of the present invention is to provide an electric detonator that can directly ignite an attached charge, which is a powerful secondary explosive, with a simple structure and omitting an explosive charge and an ignition charge.
  • PETN as a secondary explosive or a mixture of the PETN and a predetermined substance as an additive, and used as an ignition device.
  • SCB semiconductor bridge
  • the present invention includes a tubular tube whose one end is closed, an additive charged in the closed one-end tube, and the other end inserted from the other open end of the tube.
  • the igniter comprises two lands on the substrate and a bridge portion electrically connecting the two land portions, and the reactive metal layers and the reactive insulator layers stacked alternately. And an electrode pad electrically connected to at least one reactive metal layer of each of the laminate layers constituting the two land portions, and the bridge portion applied to the electrode pad.
  • the additive is selected from the group consisting of pentaerythritol tetranitrate or pentaerythritol tetranitrate and metal, metal oxide, metal peroxide, metal nitrate, metal chlorate, and metal perchlorate.
  • a detonator characterized by the inclusion of one or more selected agents.
  • a metal oxide can be used instead of the reactive insulator.
  • the use of metal oxide makes it easier to manufacture the laminate layer, and the power can be ignited with low energy (low current). Even when the resistance value of the bridge is increased, good performance can be achieved, and one power source can be used. More detonators can be connected.
  • the reactive metal layer and the reactive insulator layer or metal oxide layer are alternately layered to form a laminate layer, and current flows through a metal pad electrically connected to the reactive metal layer.
  • the reactive metal layer where the plasma is generated but the metal pads are electrically connected is preferably on the top layer of the laminate layer.
  • the ignition efficiency is improved.
  • the reactive metal layer is Ti, W, Zr, or Ni
  • the production is easy and the ignition efficiency is excellent.
  • the reactive insulator layer is B, or the metal oxide layer is SiO or TiO
  • the detonator of the present invention uses a semiconductor bridge device to directly ignite PETN, which is a simpler structure than the conventional non-detonator detonator and uses a highly sensitive igniter. It can explode and has the ability to detonate hydrous explosives, which are industrial explosives. Also, by using a PETN mixture in the detonator of the present invention, it has become possible to reduce the ignition energy compared to PETN alone.
  • FIG. 1 is a plan view of a semiconductor bridge device.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the semiconductor bridge device.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a laminate layer 20.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a detonator detonator of Examples 2 to 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a non-detonation detonator of Example 1.
  • the detonator of the present invention does not use high-sensitivity explosives that are used as igniting and detonating agents in general electric detonators.
  • PETN is used as an attachment agent.
  • PETN is not particularly limited in its purity as long as it is a grade generally used for detonators.
  • Such additives include metals, metal oxides, metal peroxides, metal nitrates, metal chlorates, and metal perchlorates. Specifically, sodium nitrate, nitric acid or barium nitrate, etc. as metal nitrates, copper oxide, etc. as metal oxides, sodium peroxide, etc. as metal peroxides, and metal chlorates.
  • the potassium perchlorate is a potassium perchlorate
  • the metal is titanium, tandastene, nickel, cobalt, iron, zinc, copper, aluminum and the like. Of these, nickel, tungsten, titanium, and aluminum are preferable from the viewpoint of sensitivity.
  • PETN mixture In order to obtain a mixture of PETN and an additive (hereinafter referred to as PETN mixture), both are put in a solvent, sufficiently mixed in a slurry state, and dried. Drying is not particularly limited as long as it is a method capable of removing the solvent, for example, at room temperature to 50 ° C for 1 day or more.
  • the solvent water alcohol such as methyl alcohol and ethyl alcohol can be used, and it is sufficient to use about 50 to 200% by weight based on the total weight of the PETN mixture.
  • the additive is used in an amount that does not impair the power of the explosive PETN, and is usually in a ratio of about 0.:! To 50 parts by weight, preferably about 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of PETN. use.
  • the particle size of the PETN used is ignited by the energy generated by the semiconductor bridge device, and in order to bring about a rapid and accelerated increase in the burning rate, the average particle size is 50 ⁇ m or less, preferably 3 to 20 / im preferred.
  • a recrystallization method as shown on page 310 of CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF EXPLOSIVES VOLUME 4 can be employed.
  • the particle size of the additive is usually from 0.1 to 100 xm, preferably from! To 50 xm in terms of average particle size, taking into account ignition sensitivity when mixed with PETN and manufacturing problems.
  • a binder (binder) is added to make the PETN mixture easy to handle and workability is improved.
  • the binder include rubbers such as fluorinated rubber, fibers such as nitrocellulose and ethyl cellulose, and polymers such as polybutyl alcohol. These are dissolved in a solvent in which they can be dissolved (acetone, water, etc.), added to the slurry obtained by mixing the PETN mixture and the solvent such as water or alcohol, mixed, and then dried.
  • the amount of binder added is preferably less than 5% by weight, preferably less than 1% by weight, based on the weight of the PETN mixture.
  • the binder can also be used for the same purpose as described above when PETEN is used alone.
  • a solution obtained by dissolving a binder in a predetermined solvent may be added to a slurry obtained by mixing PETN and the above-mentioned solvent such as water or alcohol and dried.
  • the mixing order of the binder solution, PET N and solvent is not particularly limited.
  • the amount of binder added is generally preferably as small as possible, and is usually 5% by weight or less, more preferably 1% by weight or less based on the weight of PETN.
  • a semiconductor bridge device is used as the ignition device.
  • the semiconductor bridge device used in the present invention is shown in FIG. 1, its AA ′ cross-sectional view is shown in FIG. 2 (a), and the structure of the laminate layer 20 is shown in FIG. 2 (b).
  • the semiconductor bridge device 100 has a laminate layer 20 and an electrode pad 34 on a substrate 10.
  • the laminate layer 20 is composed of two lands 30 and 32 and a bridge 36 connecting the two land portions, and is alternately stacked with a reactive metal layer and a reactive insulator layer, or a reactive layer.
  • An electrode composed of a metal layer and a metal oxide layer, electrically connected to at least one reactive metal layer of each of the laminate layers constituting the two land portions, and electrically connected to a leg wire via a pad 34;
  • a current having a predetermined intensity flowing through the bridge portion applied to the pad 34 generates plasma.
  • a device described in Japanese Patent Application No. 2004-290993 can be used.
  • the semiconductor bridge device is used by connecting electrode pads and leg wires with wire bonding, conductive paste, solder, etc.
  • “plasma” refers to a spark-like heat medium generated by the current flowing through the bridge.
  • the reactive metal layer 22- :! to 22-6 in FIG. 2 (b) includes, for example, Au, Al, Ag, Bi, C, Co, Cr, Cu, Fe, Ge, Hf, In, Ir, Mg, Mo, Nb, Ni, Pb, Pt, n-type Si, p-type Si, Sn, Ta, Ti, V, W, Zn, Zr and the like can be mentioned, and Ti, W, Zr or Ni is preferable.
  • Examples of the metal oxide layer 2 4_ :! to 24-5 include SiO, TiO, AlO, etc.
  • TiO is preferred.
  • Reactive metal in the laminate layer 20 At least one layer of ⁇ 22-6 is electrically connected to the electrical pad 34, but the reactive metal 22-6 in the uppermost layer is electrically connected to the electrical pad 34 as shown in Fig. 2 (a). Are preferred.
  • Fig. 3 shows an example of the present invention.
  • the tube body 1 is a metal, and stainless steel is used in addition to copper, aluminum, and iron that are generally used as a tube of an electric detonator. it can.
  • the shape of the tube 1 is not particularly limited, but is generally cylindrical.
  • the inner and outer diameters, thickness, and length can be arbitrarily set according to the application and explosive amount.
  • Inside tube 1 is a secondary explosive charge 4.
  • Use PETN or a PETN mixture as an accessory. The amount of the charge used varies depending on the size of the tube and the desired charge density, and cannot be generally stated, but is usually 5 g or less.
  • the charge density of the additive is usually 1. Og / cm 3 or more, preferably 1.3 g / cm 3 or more. It should be noted that the charging density is gradually decreased from a position close to the semiconductor bridge device, and the charging density once reduced is increased again in consideration of ignition sensitivity. The method of charging can also be selected.
  • the additive 4 can be filled in two or more layers.
  • PETN is placed in the lower layer and a semiconductor bridge
  • the upper layer in contact with the device can also be a layer of PETN mixture.
  • An embolus 3 with a semiconductor bridge device 2 attached is inserted into the tube 1.
  • the semiconductor bridge device 2 is electrically connected to the leg 5.
  • metal / resin etc.
  • PETN2.Og average particle diameter of about ⁇ ; visually observed recrystallized as an Additive 2 on the inside of a cylindrical tube 1 with a copper outer diameter of 8mm, a thickness of 0.8mm, and a length of 50mm.
  • the charging was performed so that the charging density was 1.5 g / cm 3 .
  • the plug 1 with the semiconductor bridge device was press-fitted into the charged tube 1 so that the PETN and the semiconductor bridge device were in close contact.
  • the upper part of the tube 1 is covered with a stainless steel tube 7 having an outer diameter of 9.5 mm and a thickness of 0.5 mm, and the inside thereof is sealed with an epoxy resin 6 to obtain the detonator of the present invention. (Fig. 4).
  • the semiconductor bridge device is shown in FIG. 1 on a silicon substrate 10 having a side of 2 ⁇ 2 mm on a Ti (22_6 (l. ⁇ ), 22-5 (0.25 xm), 22-4 (0.25 zm), 22-3 (0.25 ⁇ m), 22-2 (0.25 zm), 22-1 (0.05 ⁇ m)) and B (24-5 (0.225 ⁇ m), 24-4 (0.225 zm), 24-3 (0.225 xm) , 24-2 (0.225 zm), 24-1 (1.0 xm)) were used.
  • Recrystallized PETN (average particle size approx. 10 / m; visually) 95 parts by weight, 5 parts by weight of W, 2.5 parts by weight of 20% acetone solution of fluorinated rubber and 100 parts by weight of ethyl alcohol were mixed. Drying was carried out at ° C for 1 day to obtain a supplement. 120 mg of the obtained additive was charged to a stainless steel tube 1 having an outer diameter of 8 mm, a thickness of 0.4 mm, and a length of 6 mm so that the charge density was 1.5 gZcm 3 . Next, a plug 3 attached with the same semiconductor bridge device 2 as in Example 1 was press-fitted into the charged tube 1 so that the attachment 4 and the bridge device 2 were in close contact with each other, and the detonator of the present invention was obtained. (Figure 3).
  • Example 1 The detonator obtained in Example 1 was inserted into 50 g of hydrous explosive (Nippon Kayaku Co., Ltd .; trade name: Altex). When 3J electrical energy was supplied to this detonator, the hydrous explosives detonated and exploded.
  • Example 2 Using the detonator obtained in Example 2 and changing the electric energy supplied to the semiconductor bridge device, the number of explosions of hydrous explosive was tested in the same manner as in Test Example 1 and the results shown in Table 1 were obtained. .
  • Example 3 The detonator obtained in Example 3 and Example 4 was supplied with 0.3J energy to the semiconductor bridge device, and the explosion test of the hydrous explosive was conducted in the same manner as in Test Example 1. Both explosives exploded.
  • the detonator of the present invention has the capability of directly igniting the secondary explosive charge using a semiconductor bridge device and detonating the industrial explosive hydrous explosive. I understand that.

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Description

明 細 書
無起爆薬電気雷管
技術分野
[0001] 本発明は電気雷管に関するものであり、より詳しくは起爆薬を使用しない無起爆薬 電気雷管に関するものである。
背景技術
[0002] 従来の瞬発電気雷管は起爆薬 (一次爆薬)、添装薬 (二次爆薬)が装薬された金属 管体、点火薬、電気点火装置、雷管を密閉する塞栓、導電線である脚線力 なる。 一次爆薬の例としてはアジ化鉛、ジァゾジニトロフエノール（DDNP)、トリニトロレゾル シン鉛 (トリシネート)などが挙げられる。また二次爆薬の例としてはペンタエリスリトー ルテトラナイトレート（PETN)、シクロ- 1 , 3, 5—トリメチレン- 2, 4, 6—トリニトラミン（ RDX)、シクロ一 1 , 3, 5, 7—テトラメチレン一 2, 4, 6, 8—テトラニトラミン（HMX)な どが挙げられる。また点火薬には起爆薬と酸化剤の混合物などが使用される。
[0003] 瞬発電気雷管の作動フローとしては、脚線から通電された電流により電気点火装 置の電橋線 (白金線'ニクロム線等)が加熱し、点火薬を着火、点火薬の着火から起爆 薬が着火'爆発し、添装薬を爆発させる。二次爆薬である添装薬は、一次爆薬である 起爆薬による爆発のような大きなエネルギーがないと正常に爆発しない特性を持って いる。しかし点火薬や起爆薬は二次爆薬や一般的な産業用爆薬と比較して熱、摩擦 、衝撃の外的刺激に対して非常に敏感であり、製造時や使用時の取り扱いに留意す る必要があった。このような問題の対策として、起爆薬を用いない電気雷管が開発さ れている。
[0004] 特許文献 1には二次爆薬である添装薬に酸化剤を混合することにより、起爆薬を使 用しない雷管が開示されている。具体的には PETNに塩素酸カリウムを混合し、それ を金属製の内管の中に入れ拘束することにより起爆薬を使用しなくても機能する雷管 が開示されている。し力しながらこの添装薬を添加するための点火装置には感度の 高い点火薬等を用いる必要があり、また内管を複数使用しなければならないなど構 造が複雑になる。 同様に特許文献 2にはフライングプレートを用いて添装薬に衝撃を与えて起爆する 方法が開示されている。具体的には点火薬により点火された発射薬のガスによりフラ イングプレートが添装薬に向かって飛翔し衝突し、その衝突時のエネルギーにより添 装薬が爆発する。この場合、フライングプレートを飛ばすための点火装置には点火薬 等の感度の高い薬剤を使用しており、またプレートを飛翔させるための構造が必要と なり、構造が複雑となる。また発破時の隣接孔の影響により変形するとフライングプレ ートが正確に添装薬に衝突できず、不発になる可能性がある。
[0005] また、近年の電子材料技術の発展に伴い、半導体製造技術を点火装置に応用し た半導体電橋装置が開発された。半導体電橋装置は従来の白金線やニクロム線の 電橋と比較して高効率で電気的ノイズに対して安全性が高いことが知られている（特 許文献 3)。
半導体電橋装置は、高電圧を印加し、爆薬を爆発させる軍事用のものは知られて いる力 高電圧の印加は産業爆薬用雷管の点火装置としては不向きである。また、 例えば特許文献 3に記載の半導体電橋装置も、その起爆エネルギー小さいため産 業爆薬用雷管の点火装置としては不向きである。
[0006] 特許文献 1 :特開平 6— 221799公報
特許文献 2：特開平 6— 249594公報
特許文献 3 :特表 2004— 513319公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] このように、起爆薬を省略しょうとすると構造が複雑になり、製造コストが上昇する。
また感度の高レ、点火薬等を使用してレ、るので製造時や使用時の取り扱いに留意す る必要がある。本発明の目的は、起爆薬や点火薬を省略し、その上で構造が簡単で 力つ二次爆薬である添装薬を直接点火できる電気雷管を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0008] 本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、添装薬に二次爆薬で ある PETNまたはその PETNと所定の物質を混合した混合物を用レ、、点火装置とし て半導体電橋（SCB)装置を用いることにより、起爆薬を用レ、ることなぐより簡単な構 造で添装薬を直接点火できることを見出した。
すなわち本発明は、一端が閉塞された筒状の管体と、閉塞された一端側の管体内 に装薬された添装薬と、管体の開放された他端側から挿入され、他端側に収納され た点火装置と、を含んでなり、
該点火装置が、基板上にある 2つのランドと、該 2つのランド部分を電気的に接続す る電橋部とを構成し、かつ交互に積み重ねられた反応性金属層及び反応性絶縁物 層からなるラミネート層と、前記 2つのランド部分を構成するそれぞれのラミネート層の 少なくとも 1つの反応性金属層に電気接続された電極パッドとを有し、前記電極パッ ドに印加された前記電橋部を流れる所定強度の電流が、プラズマを発生させる半導 体電橋装置であり、
該添装薬が、ペンタエリスリトールテトラナイトレート、またはペンタエリスリトールテト ラナイトレートと、金属、金属酸化物、金属過酸化物、金属硝酸塩、金属塩素酸塩、 及び金属過塩素酸塩からなる群から選ばれる 1種以上を含む添装薬であることを特 徴とする雷管を提供する。このような構成、特に従来、産業爆薬用雷管の点火装置と しては不向きであるとされる半導体電橋装置、を備えることによって、点火剤や起爆 剤を使用しなくても添装薬に点火できることが見出された。
また本発明の雷管における点火装置において、前記反応性絶縁物の代わりに金属 酸化物を使用することもできる。金属酸化物を使用したほうが、ラミネート層の製造が 容易で、し力も低エネルギー（低電流）で点火可能となり電橋部の抵抗値を高くした 場合でも、良好な性能を発揮でき、電源一つあたり結線できる雷管の数がより多くな る。
反応性金属層と反応性絶縁物層または金属酸化物層は、交互に層をなしてラミネ 一ト層を形成し、反応性金属層に電気接続された金属パッドに電流が流れることによ り、プラズマが発生するが、金属パッドが電気接続される反応性金属層は、ラミネート 層の最上層にあるのが好ましい。このような構成を採用すると発火効率がよくなる。 特に反応性金属層が Ti、 W、 Zrまたは Niである場合、製造が容易で発火効率に優 れる。また、反応性絶縁物層が Bである場合や、金属酸化物層が SiOまたは TiOで
2 2 ある場合、安定したプラズマの供給ができ好ましレ、。 [0010] 添装薬としては、ペンタエリスリトールテトラナイトレートと金属を組み合わせて使用 すると点火効率が向上し、好ましい。特に金属としては、 Ni、 W、 Tほたは A1が取り扱 いやすい。 発明の効果
[0011] 本発明の雷管は半導体電橋装置を用いることにより、従来の無起爆薬雷管より簡 単な構造で、しかも高感度な点火薬を使用することなぐ添装薬である PETNに直接 点火、爆発させることができ、産業用爆薬である含水爆薬を起爆できる性能を有して いる。また本発明の雷管に PETN混合物を使用することにより、 PETN単体よりも点 火エネルギーを低減できることが可能になった。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]半導体電橋装置の平面図である。
[図 2]半導体電橋装置の A— A'断面図である。
[図 3]ラミネート層 20の拡大図である。
[図 4]実施例 2〜4の無起爆薬雷管を示す断面図である。
[図 5]実施例 1の無起爆薬雷管を示す断面図である。
符号の説明
[0013] 100 半導体電橋装置
10 シリコン基板
20 ラミネート層
22— 1、 22— 2、 22— 3、 22— 4、 22— 5 Ti層
24— 1、 24— 2、 24— 3、 24— 4、 24— 5 B層
30、 32 ランド部分
34 電極パッド
36 電橋部
1 管体
2 半導体電橋装置
3 塞栓 6 エポキシ樹脂
7 ステンレス製チューブ
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の雷管は、一般の電気雷管において点火薬や起爆薬として使用される高感 度の火薬類は使用しない。
本発明の雷管においては、添装薬として PETNを使用する。 PETNは、雷管用に 一般的に使用されるグレードであれば、その純度等に特に制限はない。
PETNは単独で使用することも可能である力 より低いエネルギーで点火可能とす るため、添装薬の感度を向上させる物質を併用するのが好ましい。このような添加物 としては金属、金属酸化物、金属過酸化物、金属硝酸塩、金属塩素酸塩、及び金属 過塩素酸塩が挙げられる。具体的には、金属硝酸塩としては硝酸ナトリウム、硝酸力 リウムまたは硝酸バリウム等力 金属酸化物としては酸化銅等力 金属過酸化物とし ては過酸化ノくリウム等力 また、金属塩素酸塩としては、塩素酸カリウム等力 また、 金属過塩素酸塩としては過塩素酸カリウム等力 また、金属としてはチタン、タンダス テン、ニッケル、コバルト、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム等がそれぞれ挙げられる。これ らのうち、ニッケル、タングステン、チタン、アルミニウムが感度の面から好ましい。
[0015] PETNと添加物の混合物（以下、 PETN混合物という）を得るためには両者を溶媒 中に入れてスラリー状態で十分混合し、乾燥する。乾燥は、溶媒を除去できる方法で あれば特に制限はなぐ例えば室温〜 50°Cで 1日以上かけて行う。溶媒は水ゃメチ ルアルコール、エチルアルコールなどのアルコール類を用いることができ、 PETN混 合物の合計重量に対して 50〜200重量％程度使用すれば充分である。
[0016] 添加物は、爆薬である PETNの威力を損なわない程度の量使用し、 PETN100重 量部に対し通常 0. ：!〜 50重量部、好ましくは 1〜： 10重量部程度の割合で使用する。 使用される PETNの粒度は、半導体電橋装置が発生するエネルギーにより点火し、 さらに燃焼速度の急激で加速的な増加をもたらすためには平均粒径で 50 β m以下 、好ましくは 3〜20 /i mが好ましレ、。このような範囲の平均粒径の PETNを得るには、 例えば CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF EXPLOSIVES VOLUM E 4の 310ページに示されるような再結晶法で再結晶する方法が採用できる。また 添加物の粒度は PETNと混合した場合の点火感度、製造上の問題を考慮に入れる と、平均粒径で通常 0. 1〜： 100 x m、好ましくは:!〜 50 x mが良い。
[0017] また必要に応じて結合剤 (バインダー)を添加することによって、 PETN混合物が取り 扱い易くなり作業性が向上する。バインダーはフッ化ゴムなどのゴム、ニトロセルロー ス、ェチルセルロースなどの繊維、ポリビュルアルコールなどのポリマーなどが挙げら れる。これらをこれらが溶解可能な溶媒（アセトン、水等）に溶解して、 PETN混合物 と水やアルコール類などの前記溶媒を混合したスラリーに添加し、混合した後、乾燥 する。バインダーの添カ卩量は、一般的に少ないほうが好ましぐ通常、 PETN混合物 の重量に対して 5重量％以下、好ましくは 1重量％以下である。なお、バインダーは P ETNを単独で使用する場合にも、上記と同じ目的で使用することができる。この場合 も、所定の溶媒にバインダーを溶解させたものを PETNと水やアルコール類などの前 記溶媒を混合したスラリーに添加し、乾燥すればよい。なお、バインダー溶液、 PET N及び溶媒の混合順に特に制限はなぐ均一に混合できる限り同時に行ってもかま わない。この場合もバインダーの添加量は、一般的に少ないほうが好ましぐ通常、 P ETNの重量に対して通常 5重量％以下、より好ましくは 1重量％以下である。
[0018] 点火装置には半導体電橋装置が用いられる。本発明に使用される半導体電橋装 置を図 1に、その A— A'断面図を図 2 (a)に、またラミネート層 20の構造を図 2 (b)に それぞれ示す。半導体電橋装置 100は、基板 10上にラミネート層 20と電極パッド 34 を有する。ラミネート層 20は、 2つのランド 30、 32と、該 2つのランド部分を接続する 電橋部 36とを構成し、かつ交互に積み重ねられた反応性金属層及び反応性絶縁物 層、または反応性金属層及び金属酸化物層からなり、前記 2つのランド部分を構成 するそれぞれのラミネート層の少なくとも 1つの反応性金属層に電気接続された電極 パッド 34を介して脚線と電気接続され、前記電極パッド 34に印加された前記電橋部 を流れる所定強度の電流がプラズマを発生させるもので、例えば特許文献 3ゃ特願 2 004— 290993号に記載された装置を使用することができる。半導体電橋装置は、ヮ ィヤーボンディング、導電性ペースト、はんだなどで電極パットと脚線を接続し使用す る。なお、本発明において「プラズマ」とは電橋部を流れる電流により生じる火花状の 熱媒体を指す。
[0019] 図 2 (b)における反応性金属層 22— :!〜 22— 6としては、例えば、 Au、 Al、 Ag、 Bi 、 C、 Co、 Cr、 Cu、 Fe、 Ge、 Hf、 In、 Ir、 Mg、 Mo、 Nb、 Ni、 Pb、 Pt、 n型 Si、 p型 Si 、 Sn、 Ta、 Ti、 V、 W、 Znまたは Zr等が挙げられ、 Ti、 W、 Zrまたは Niが好ましい。 反応性絶縁物層 24 _：！〜 24 _ 5は、金属と互レ、に化学的によく反応する組み合わ せが選択され、金属よりも高い抵抗率と低い熱伝導性があるものを使用する。反応性 絶縁物としては、 B、 Ca、 Mnまたは Si等が挙げられ、 Bが好ましレ、。金属酸化物層 2 4_：!〜 24— 5としては、例えば Si〇、 TiOまたは Al〇等が挙げられ、 Si〇または
2 2 2 3 2
TiOが好ましい。
2
[0020] ラミネート層 20における反応性金属 22—：！〜 22— 6は、そのうち少なくとも 1層が電 気パッド 34と電気的接続されているが、図 2 (a)におけるように最上層にある反応性 金属 22— 6が電気パッド 34と電気接続している形態が好ましい。
[0021] 図 3は本発明を示す例であり、この例において管体 1は金属であり、電気雷管の管 体として一般的に使用されている銅、アルミニウム、鉄の他、ステンレス鋼が使用でき る。管体 1の形状は特に制限はないが、一般的には円筒形である。またその内外径、 厚み、長さは用途や爆薬量に応じて任意に設定できる。管体 1の内部には二次爆薬 である添装薬 4が配される。添装薬は PETNまたは PETN混合物を用いる。添装薬 の使用量は、管体の大きさや所望する装薬密度により異なり、一概には言えないが、 通常 5g以下である。
[0022] 装薬密度は一般的に大きい方が、威力が大きくなり、小さい方が、着火感度が高く なる傾向にある。しかしながら、半導体電橋装置を使用した場合、ある程度高い装薬 密度のほうが着火しやすくなる。本発明の場合、添装薬の装薬密度は、通常 1. Og/ cm3以上、好ましくは 1. 3g/cm3以上である。なお、装薬密度を半導体電橋装置に 近いところから、段階的に小さくしていくような装薬方法や、更に着火感度を考慮して 、一旦小さくした装薬密度を、再び大きくするような装薬方法も選択できる。
[0023] また添装薬 4は PETNまたは PETN混合物を単独で使用できるほか、 2層以上の 層をなして充填することも可能である。例えば PETNを下の層に配置し、半導体電橋 装置と接する上部の層に PETN混合物の層とすることもできる。
[0024] 管体 1に半導体電橋装置 2を付属させた塞栓 3を挿入する。半導体電橋装置 2は脚 線 5に電気接続されている。塞栓は爆発時の圧力に耐えうるものであれば材質に特 に制限はなぐ金属 ·樹脂などが使用できる。塞栓挿入後はさらに密閉強度を向上さ せるためにエポキシ樹脂や溶接等で封止してもよい。また管の上端を口締めしても良 レ、。
実施例
[0025] 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明は、実施例に限 定されるものではない。
[0026] 実施例 1
一端を閉塞した銅製の外径 8mm、厚さ 0.8mm、長さ 50mmの円筒状管体 1の内 部に添装薬 2として再結晶した PETN2. Og (平均粒径約 ΙΟμΐη;目視による）を装 薬密度 1.5g/cm3となるように装薬した。装薬した管体 1に半導体電橋装置が付属 した塞栓 3を PETNと半導体電橋装置が密着するよう圧入した。さらに密閉性を高く するため、管体 1の上部を外径 9.5mm、厚さ 0.5mmのステンレス製チューブ 7で覆 レ、、その内側をエポキシ樹脂 6で封止し、本発明の雷管を得た（図 4)。なお、半導体 電橋装置は、図 1において一辺が 2X2mmの角のシリコン基板 10上に Ti(22_6(l . Ομπι)、 22-5(0.25 xm)、 22-4(0.25 zm), 22-3(0.25 μ m)、 22-2( 0.25 zm)、 22-1(0.05 μ m) )と B (24— 5 (0.225 μ m)、 24-4(0.225 zm) 、 24-3(0.225 xm)、 24-2(0.225 zm)、 24—1(1.0 xm))を積層したもの を使用した。
[0027] 実施例 2
再結晶した PETN (平均粒径約 10 zm;目視による） 100重量部と、バインダーとし てのフフッ化ゴムの 20重量％アセトン溶液 2.5重量部及びエチルアルコール 100重 量部を混合し 40°Cで 1日乾燥して添装薬を得た。得られた添装薬 120mgを外径 8m m、厚さ 0· 4mm、長さ 6mmのステンレス製の管体 1に装薬密度 1.5g/cm3となるよ うに装薬した。次いで、装薬された管体 1に実施例 1と同じ半導体電橋装置 2が付属 した塞栓 3を添装薬 4と電橋装置 2が密着するよう圧入し、本発明の雷管を得た（図 3 ) 0
[0028] 実施例 3
再結晶した PETN (平均粒径約 10 / m;目視による） 95重量部、 W5重量部、フッ 化ゴムの 20重量％アセトン溶液 2. 5重量部及びエチルアルコール 100重量部を混 合し、 40°Cで 1日乾燥して添装薬を得た。得られた添装薬 120mgを外径 8mm、厚さ 0. 4mm、長さ 6mmのステンレス製の管体 1に装薬密度 1. 5gZcm3となるように装 薬した。次いで、装薬された管体 1に実施例 1と同様の半導体電橋装置 2が付属した 塞栓 3を添装薬 4と電橋装置 2が密着するよう圧入し、本発明の雷管を得た（図 3)。
[0029] 実施例 4
再結晶した PETN (平均粒径約 10 z m;目視による） 95重量部、 Al (東洋アルミ二 ゥム株式会社製 P— 100) 5重量部、フッ化ゴムの 20重量％アセトン溶液 2. 5重量部 及びエチルアルコール 100重量部を混合し、 40°Cで 1日乾燥して添装薬を得た。得 られた添装薬 120mgを外径 8mm、厚さ 0· 4mm、長さ 6mmのステンレス製の管体 1 に装薬密度 1. 5g/cm3となるように装薬した。次いで、装薬された管体 1に実施例 1 と同様の半導体電橋装置 2が付属した塞栓 3を添装薬 4と電橋装置 2が密着するよう 圧入し、本発明の雷管を得た（図 3)。
[0030] 試験例 1
実施例 1で得られた雷管を含水爆薬 (日本化薬 (株)製;商品名アルテックス) 50gに 挿入した。この雷管に 3Jの電気エネルギーを供給したところ、含水爆薬は起爆し、爆
^^した。
試験例 2
実施例 2で得られた雷管を使用し、半導体電橋装置に供給する電気工ネルギーを 変化させて、試験例 1と同様にして含水爆薬の爆発数を試験したところ表 1の結果を 得た。
[0031] [表 1] エネルギー （ J ) 爆発数/試験数
3 J 2/2
0. 8 J 34/37
0. 5 J 1 3/28
0. 3 J 0/6
[0032] 試験例 3
実施例 3及び実施例 4で得られた雷管について半導体電橋装置に 0· 3Jのェネル ギーを供給し、試験例 1と同様にして含水爆薬の爆発試験をしたところ、両者ともに 爆発した。
[0033] 試験例の結果から本発明の雷管は、半導体電橋装置を用いて二次爆薬である添 装薬を直接点火でき、また産業用爆薬である含水爆薬を起爆できる性能を有してレ、 ることがわかる。

Claims

請求の範囲
[1] 一端が閉塞された筒状の管体と、閉塞された一端側の管体内に装薬された添装薬と
、管体の開放された他端側から挿入され、他端側に収納された点火装置と、を含ん でなり、
該点火装置が、基板上にある 2つのランドと、該 2つのランド部分を電気的に接続す る電橋部とを構成し、かつ交互に積み重ねられた反応性金属層及び反応性絶縁物 層からなるラミネート層と、前記 2つのランド部分を構成するそれぞれのラミネート層の 少なくとも 1つの反応性金属層に電気接続された電極パッドとを有し、前記電極パッ ドに印加された前記電橋部を流れる所定強度の電流が、プラズマを発生させる半導 体電橋装置であり、
該添装薬が、ペンタエリスリトールテトラナイトレート、またはペンタエリスリトールテト ラナイトレートと、金属、金属酸化物、金属過酸化物、金属硝酸塩、金属塩素酸塩、 及び金属過塩素酸塩からなる群から選ばれる 1種以上を含む添装薬であることを特 徴とする雷管。
[2] 一端が閉塞された筒状の管体と、閉塞された一端側の管体内に装薬された添装薬と 、管体の開放された他端側から挿入され、他端側に収納された点火装置と、を含ん でなり、
該点火装置が、基板上にある 2つのランドと、該 2つのランド部分を電気的に接続す る電橋部とを構成し、かつ交互に積み重ねられた反応性金属層及び金属酸化物層 力 なるラミネート層と、前記 2つのランド部分を構成するそれぞれのラミネート層の少 なくとも 1つの反応性金属層に電気接続された電極パッドとを有し、前記電極パッドに 印加された前記電橋部を流れる所定強度の電流が、プラズマを発生させる半導体電 橋装置であり、
該添装薬が、ペンタエリスリトールテトラナイトレート、またはペンタエリスリトールテト ラナイトレートと、金属、金属酸化物、金属過酸化物、金属硝酸塩、金属塩素酸塩、 及び金属過塩素酸塩からなる群から選ばれる 1種以上を含む添装薬であることを特 徴とする雷管。
[3] 電極パッドが電気接続された反応性金属層が、ラミネート層の最上層にある請求項 1 または 2記載の雷管。
反応性金属層が Ti、 W、 Zrまたは Niである請求項 1〜3のいずれ力 1項に記載の雷 管。
反応性絶縁物層が Bである請求項 1記載の雷管。
金属酸化物層が Si〇または Ti〇である請求項 2記載の雷管。
2 2
添装薬が、ペンタエリスリトールテトラナイトレートと、金属を含んでなる請求項 1または 2記載の雷管。
金属が Ni、 W、 Tほたは A1である請求項 7記載の雷管。
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