(57)【要約】【課題】火薬類取締法上の火薬に該当しない成分より構成されて取扱上及び製造上の安全性が高く、しかも着火性能に優れた非火薬発熱組成物を提供する。【解決手段】酸化剤の二酸化テルル１０〜５０重量％、発熱剤としてのチタン粉及び硼素粉３０〜７０重量％、ガス発生剤としての硫酸アンモニウムアルミニウム１２水０〜３０重量％、結合剤としてのポリ酢酸ビニール１重量％を含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物からなる酸化剤と、チタン粉及び硼素粉よりなる発熱剤を含有することを特徴とする非火薬発熱組成物。
【請求項２】
更にガス発生剤と結合剤を含有することを特徴とする請求項１記載の非火薬発熱組成物。
【請求項３】
酸化物からなる酸化剤１０〜５０重量％、チタン粉及び硼素粉よりなる発熱剤３０〜７０重量％、ガス発生剤０〜３０重量％、結合剤０〜１０重量％を含有することを特徴とする非火薬発熱組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火薬類取締法上の火薬に該当しない成分より構成される非火薬発熱組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
火薬類取締法上の火薬に該当しない成分より構成される非火薬ガス発生組成物として、下記特許文献１には、酸化第二銅、酸化第二鉄、又は過酸化マンガンよりなる酸化剤と、アルミニウム又はマグネシウムよりなる還元剤とからなるテルミット剤（金属酸化還元剤）と、カリウムアルミニウム明礬又は過硫酸アンモニウム等のガス発生剤と、ステアリン酸カルシウム等の鈍化剤と、塩化ビニール、アセチルセルロース等の結合剤を有する非火薬破砕薬剤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３９０３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
硝酸塩、過塩素酸塩などの火薬を構成する成分を含まない上記特許文献１に開示される薬剤は、取扱上又は製造上の安全性が高く、法律上も火薬取締法上の制約を受けないが、燃焼に要する時間が長く、緊急作動を要する装置などへの使用には適さない。
【０００５】
本発明は、取扱上及び製造上の安全性が高く、しかも上記特許文献１に開示される薬剤よりも着火性能に優れた非火薬発熱組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係わる発明の非火薬発熱組成物は、酸化物からなる酸化剤と、チタン粉及び硼素粉よりなる発熱剤を含有することを特徴とし、
請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明の非火薬発熱組成物が前記酸化剤と発熱剤のほか、更にガス発生剤と結合剤を含有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係わる発明の非火薬発熱組成物は、酸化物からなる酸化剤１０〜５０重量％、チタン粉及び硼素粉よりなる発熱剤３０〜７０重量％、ガス発生剤０〜３０重量％、結合剤０〜１０重量％を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の非火薬発熱組成物は、火薬類取締法上の火薬に該当する成分を含まないから、取扱上及び製造上安全である。またアルミニウムと酸化物を含む非火薬薬剤に比べ着火性能が格段に向上したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ボンブ試験装置の模式図。
【図２】圧力波形の概念図。
【図３】実施例１の圧力波形を示す図。
【図４】実施例２の圧力波形を示す図。
【図５】実施例３の圧力波形を示す図。
【図６】実施例４の圧力波形を示す図。
【図７】実施例５の圧力波形を示す図。
【図８】実施例６の圧力波形を示す図。
【図９】比較例１の圧力波形を示す図。
【図１０】比較例２の圧力波形を示す図。
【図１１】比較例３の圧力波形を示す図。
【図１２】比較例４の圧力波形を示す図。
【図１３】比較例５の圧力波形を示す図。
【図１４】比較例６の圧力波形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の非火薬発熱組成物は、火薬取締法上の火薬に該当しない成分より構成されるもので、酸化物よりなる酸化剤、例えば酸化鉄、酸化銅、二酸化テルル、三酸化モリブデン、過酸化マンガンの一種又は二種以上と、チタン粉及び硼素粉よりなる発熱剤を含有するものであり、酸化剤は好ましくは１０〜５０重量％、発熱剤は好ましくは３０〜７０重量％含有される。
【００１１】
着火性能を優先させるため、ガス発生剤や結合剤は使用しないのが望ましいが、本発明の非火薬発熱組成物を適用する火工品の要求する発生圧力や機械的強度を満足させるため、着火性能を損なわない範囲でガス発生剤や結合剤を含有させることもできる。ガス発生剤としては、例えばアルミニウム明礬、アンモニウム明礬、過硫酸アンモニウム、５−アミノテトラゾール、硫酸アルミニウム、ポリオキシメチレンの一種又は二種以上が３０重量％以下用いられ、結合剤としては、例えばニトロセルロース、アセチルセルロース、ポリイソブチレン、塩化ビニール、ポリ酢酸ビニールの一種又は二種以上が１０重量％以下用いられる。
【実施例１】
【００１２】
チタン粉（株式会社レアメタリック社製３２５＃ｐａｓｓ）２９重量％、硼素粉（エイチ・シー・スタルク株式会社製ＭＩＬ−Ｂ−５１０９２）１３重量％及び酸化剤としての二酸化テルル（関東化学株式会社製）５８重量％をメノウ製乳鉢に入れて混合し、６０℃で１２時間以上乾燥させたのち、非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。
【００１３】
次にこの作成した薬剤を小さじで一盛掬い、磁性皿に入れて消防法危険物第２類可燃性固体の判定試験法に準じて小ガス炎試験を市販のチャッカマンを用いて行い、燃焼に要する時間を求めたところ、燃焼までの時間は１sec強であった。なお、時間は、試験をビデオで撮影し、画像を見ながらストップウォッチにて行った。
【００１４】
次に前記作成薬剤を用い、ボンブ試験を次のようにして行った。
図１に示す中国化薬株式会社製の１０ccボンブ容器１に前記薬剤２を０．５ｇ秤量して充填し、充填後、同じく中国化薬株式会社製の電気雷管４を備えた耐圧ホルダー３で蓋をして固定した。ついで日油株式会社製の発破器５により電気雷管４に通電し、薬剤２を発火させた。そして発火したときの燃焼ガスの圧力を株式会社共和電業製の圧力変換器６及びアンプ７を用いて電圧に変換、増幅させたのち、横河電機株式会社製の計測器８により測定した。計測器８で得られたデータは図２に示すような波形となり、発破器５より発火信号を送ってボンブ容器内の薬剤２が発火するまでの実測での発火遅れ時間Ｔは、２２msec、最大圧力Ｐは２６．４kgf/cm2であった。前記と同じ小ガス炎試験とボンブ試験を繰返し行ったところ、燃焼までの時間は同じく１sec強で、発火遅れ時間Ｔは２７msec、最大圧力Ｐは３１．２kgf/cm2であった。図３は、１回目のボンブ試験での圧力波形を示す。
【実施例２】
【００１５】
実施例１と同じチタン粉２５重量％、硼素粉１１重量％、二酸化テルル５１重量％に、ガス発生剤としての硫酸アンモニウムアルミニウム１２水（関東化学株式会社製）１２重量％及び結合剤としてのポリ酢酸ビニール（日本合成株式会社製のゴーセニール（商品名））１重量％を配合し、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により、小ガス炎試験による燃焼までの時間を求めたところ、１回目は２sec、２回目は３secであった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を２回行ったところ、１回目では発火遅れ時間Ｔは５０msec、最大圧力Ｐは４８．６kgf/cm2であり、２回目では発火遅れ時間Ｔは６５msec、最大圧力Ｐは４９．６kgf/cm2であった。図４は、１回目のボンブ試験での圧力波形を示す。
【実施例３】
【００１６】
実施例１と同じチタン粉４１重量％、硼素粉１８重量％に酸化剤として二酸化テルルに代え、関東化学株式会社製の三酸化モリブデン４１重量％を加え、実施例１と同様の方法により、非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１、２回共１sec強であった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行った結果、１回目の発火遅れ時間Ｔは３０msec、最大圧力Ｐは１７．７kgf/cm2、２回目の発火遅れ時間Ｔは４０msec、最大圧力Ｐは１６．８kgf/cm2であった。図５は、１回目のボンブ試験での圧力波形を示す。
【実施例４】
【００１７】
実施例３と同じチタン粉３４重量％、硼素粉１５重量％、三酸化モリブデン３４重量％に、実施例２で用いた硫酸アンモニウムアルミニウム１２水１６重量％、ポリ酢酸ビニール１重量％を配合し、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。得られた薬剤を用いて実施例１と同様にして燃焼までの時間を求めたところ、１回目は５sec、２回目は４secであった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行ったところ、発火遅れ時間Ｔは９８msec、最大圧Ｐは４２．８kgf/cm2であった。図６は、ボンブ試験での圧力波形を示す。
【実施例５】
【００１８】
実施例１と同じチタン粉４１重量％、硼素粉１８重量％に酸化剤として関東化学株式会社製の酸化鉄粉を４１重量％配合し、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１回目は４sec、２回目は５secであった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行った結果、発火遅れ時間Ｔは、７２msec、最大圧力Ｐは１０．７kgf/cm2であった。図７は、ボンブ試験での圧力波形を示す。
【実施例６】
【００１９】
実施例５と同じチタン粉３４重量％、硼素粉１５重量％、酸化鉄３４重量％に、実施例２で用いた硫酸アンモニウムアルミニウム１２水１６重量％及びポリ酢酸ビニール１重量％を配合し、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃料までの時間を求めたところ、１回目は１７sec、２回目は１２secであった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行った結果、発火遅れ時間Ｔは、１８０msec、最大圧力Ｐは３２．４kgf/cm2であった。図８は、ボンブ試験での圧力波形を示す。
【００２０】
比較例１
実施例１のチタン粉と硼素粉に代えてアルミニウム粉を用い、該アルミニウム粉（東洋アルミ製ＡＣ−５０００）２５重量％に二酸化テルル（関東化学株式会社製）７５重量％を加え、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１、２回とも２secであった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行ったところ、１回目の発火遅れ時間Ｔは３４msec、最大圧力Ｐは４９．３kgf/cm2、２回目の発火遅れ時間Ｔは４７msec、最大圧力Ｐは３３．６kgf/cm2であった。図９は、１回目のボンブ試験での圧力波形を示す。
【００２１】
比較例２
比較例１と同じアルミニウム粉２２重量％、二酸化テルル６５重量％に実施例２で用いた硫酸アンモニウムアルミニウム１２水１２重量％、ポリ酢酸ビニール１重量％を加え、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１、２回とも３０sec未満であった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行ったところ、発火遅れ時間Ｔは、２３５msec最大圧力Ｐは６７．４kgf/cm2であった。図１０は、ボンブ試験での圧力波形を示す。
【００２２】
比較例３
実施例３のチタン粉と硼素粉に代えて、比較例１と同じアルミニウム粉を用い、該アルミニウム粉３３重量％に酸化剤として二酸化テルルに代え三酸化モリブデン６７重量％を加え、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１、２回とも３０sec未満であった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行ったところ、１回目では、発火遅れ時間Ｔは２１msec、最大圧力Ｐは１９．７kgf/cm2、２回目では発火遅れ時間Ｔは２７sec、最大圧力Ｐは１７．３kgf/cm2であった。図１１は、１回目のボンブ試験での圧力波形を示す。
【００２３】
比較例４
比較例３と同じアルミニウム粉２８重量％、三酸化モリブデン５５重量％に実施例２で用いた硫酸アンモニウムアルミニウム１２水１６重量％、ポリ酢酸ビニール１重量％を加え、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１、２回とも３０sec未満であった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行ったところ、発火遅れ時間Ｔは２０３msec、最大圧力Ｐは４９．６kgf/cm2となった。図１２は、ボンブ試験での圧力波形を示す。
【００２４】
比較例５
実施例５のチタン粉と硼素粉に代えてアルミニウム粉を用い、該アルミニウム粉３３重量％に酸化鉄粉６７重量％を加え、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１、２回とも３０sec未満であった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行ったところ、発火遅れ時間Ｔは７０sec、最大圧力Ｐは７．４kgf/cm2であった。図１３は、ボンブ試験での圧力波形を示す。
【００２５】
比較例６
比較例５と同じアルミニウム粉２８重量％、酸化鉄粉５５重量％に実施例２で用いた硫酸アンモニウムアルミニウム１２水１６重量％、ポリ酢酸ビニール１重量％を加え、実施例１と同様の方法により非火薬発熱組成物の薬剤を作成した。そして得られた薬剤を用いて実施例１と同様の方法により燃焼までの時間を求めたところ、１、２回とも３０sec未満であった。また実施例１と同様の方法によりボンブ試験を行ったところ、発火遅れ時間Ｔは４１０msec、最大圧力Ｐは２５．６kgf/cm2であった。図１４は、ボンブ試験での圧力波形を示す。
以上の結果を以下の表１に示す。
【表１】
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【００２６】
表１と図の対比で見られるように、比較例１〜６のアルミニウムに代え、チタン粉と硼素粉を使用した実施例１〜６はいずれも着火して燃焼にいたるまでの時間が短く、また発火信号を送って薬剤２が発火するまでの着火遅れ時間が短くなり、着火性能が大幅に改善された。また添加される酸化剤は、二酸化テルル＞三酸化モリブデン＞酸化鉄の順で燃焼速度が速くなっている。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の非火薬発熱組成物は、切断器、液体噴射器、アクチュエイター等、民需用の火工品として使用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・ボンブ容器
２・・薬剤
３・・耐圧ホルダー
４・・電気雷管
５・・発破器
６・・圧力変換器
７・・アンプ
８・・計測器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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