(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼組成物の燃焼速度により起爆時間を調整する雷管用延時装置において、燃焼組成物の中に線状若しくは帯状の金属線を貫入することにより燃焼持続性又は燃焼安定性を改善したことを特徴とする雷管用延時装置。
【請求項２】
線状若しくは帯状の金属線は、熱伝導度が５〜５００Ｗｍ-1Ｋ-1の範囲にある材料よりなることを特徴とする請求項１に記載の雷管用延時装置。
【請求項３】
線状若しくは帯状の金属線は、総断面積が２×１０-9〜２×１０-7ｍ2の範囲にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雷管用延時装置。
【請求項４】
線状若しくは帯状の金属線が耐食性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の雷管用延時装置。
【請求項５】
線状若しくは帯状の金属線は、せん断力が８０〜８００ＭＰａの範囲にある材料よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の雷管用延時装置。
【請求項６】
燃焼速度が５０ｍ毎秒以下の燃焼組成物の中に金属線を貫入したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の雷管用延時装置。
【請求項７】
有害物質含有量を低下させた燃焼組成物の中に、金属線を貫入したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の雷管用延時装置。
【請求項８】
燃焼組成物の燃焼速度により起爆時間を調整する雷管用延時装置の前記燃焼組成物の中に貫入されることによって、前記燃焼組成物の燃焼持続性又は燃焼安定性を改善することを特徴とする線状若しくは帯状の金属線。
【請求項９】
熱伝導度が５〜５００Ｗｍ-1Ｋ-1の範囲にある材料よりなることを特徴とする請求項８に記載の金属線。
【請求項１０】
総断面積が２×１０-9〜２×１０-7ｍ2であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の金属線。
【請求項１１】
耐食性を有する材料よりなることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の金属線。
【請求項１２】
せん弾力が８０〜８００ＭＰａの材料よりなることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の金属線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木建設工事やトンネル掘削、道路舗装用砕石採取の発破工法等に利用される雷管に関する。本発明は、更に雷管用の延時装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木建設工事やトンネル掘削、道路舗装用砕石採取の発破工法等においては、騒音や振動等の問題を避けるため、含水爆薬やダイナマイト若しくは硝安油剤爆薬等の主爆薬の起爆タイミングを調整することが行われている。そのために電気発破においては、電気雷管が段発化されている。電気雷管は、通常段発させる時間間隔によりＭＳ（ミリセコンド）段発雷管及びＤＳ（デシセコンド）段発電気雷管の２種類が使い分けられ、通常両者ともそれぞれ２０段発程度の品種が用いられている。
【０００３】
段発雷管の起爆時間の調整方法としては、酸化還元反応により燃焼する燃焼組成物について、緩慢な燃焼をするように酸化剤と還元剤となる数種類の原材料を混ぜ合わせて延時薬とし、成分配合比を調整したり、特定原材料の粒子径を変えたりすることによって、数種類の燃焼速度品種を作る方法や、更に、粒状の延時薬を填薬する際の薬量によって調整する方法や、幾本もの糸で延時薬を巻き込み、数重ねの被覆を施して作られた延時装置用導火線を用いる方法や、鉛やアルミ等の金属管に延時薬を密填したエレメントを定寸長さに切断し、薬の長さで調整する方法等が知られている。
【０００４】
これら段発雷管の製造方法については、特開平９-３０３９９５や、導火線の製造方法については特開昭４９−１３２２０９が参考となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電気雷管、特にＤＳ段発電気雷管の後段品の起爆時間の調整には、非常に低い燃焼速度で設計された延時薬組成の品種が必要であるが、燃焼速度が低い、即ち緩慢に燃焼する品種ほど、燃焼温度や発生熱量が低く、燃焼持続性や燃焼安定性に問題が生じ易い。また、延時薬は、燃焼時の発生ガスによって生じる雷管の管体内の圧力上昇に対しても燃焼速度が変化し難いように燃焼の圧力依存性の低い酸化剤と還元剤の配合組成で設計されることが多いため、燃焼持続性や燃焼安定性に問題が生じ易い。
【０００６】
例えば、原材料の粒径と表面状態の製造ロットによるばらつきや、原材料の保管状態、製造途中の吸湿状態、原材料の混合不十分等による局所的なむら等によって、燃焼持続性や燃焼安定性の問題を潜在的に保有してしまい、発破消費現場の冬場の極寒冷な環境下等において延時薬が燃焼途中で消えてしまったり、複数の隣接した発破孔の前段起爆によって、燃焼途中であった延時薬が衝撃圧力を受けて起爆前の途中で燃焼が中断したり、雷管が不発で残留し、危険な状態に陥ったりする可能性を秘めた雷管が出来ることがあった。
【０００７】
燃焼安定性や燃焼持続性を改善する方法としては、燃焼温度や発生熱量、燃焼速度、燃焼の圧力依存性等をより高める方向で酸化剤と還元剤の配合比率や原材料の粒子径を変更したり、燃焼性を改善する第３成分を配合したりすること等が考えられるが、何れも燃焼速度が速くなるために装填薬量を増加させる必要が生じ、その結果装填薬長の延長により雷管長さを変更せざるを得なくなったり、後段の起爆時間の調整が困難となり、実質的に段発品種数が削減される等の問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、延時装置の燃焼速度の上昇を小さくして燃焼持続性や燃焼安定性を改善し、ロット間や原材料の品質ばらつき等によって燃焼が途中で止まってしまうことのない、また、雷管が不発で残留する問題を生じない延時装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討した結果、燃焼組成物の中に線状若しくは帯状の金属線を貫入することによって上記目的を達成し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明の雷管用延時装置は、燃焼組成物の燃焼速度により起爆時間を調整する延時装置において、燃焼組成物の中に線状若しくは帯状の金属線を貫入することにより燃焼持続特性を改善したことを特徴とする雷管用延時装置である。
【００１０】
また、本発明の前記金属線は、燃焼組成物の燃焼速度により起爆時間を調整する雷管用延時装の前記燃焼組成物の中に貫入されることによって、前記燃焼組成物の燃焼持続性又は燃焼安定性を改善することを特徴とする線状若しくは帯状の金属線である。
燃焼組成物の燃焼波面は、金属線を入れない時はおよそ平面状である。そこで、線状若しくは帯状の金属線（以下単に金属線という）よりなる芯線を貫入すると、金属線の近傍においては、未燃焼の燃焼組成物（延時薬という）の部分まで伝導熱が先行して伝わる。この燃焼波面の変化により、前記極低温の環境下等おいて延時薬が燃焼途中で消えてしまうことに対して、金属線周囲の延時薬は、金属線の芯線による蓄熱の作用により、熱量を奪われにくく燃焼が持続できる。
【００１１】
また、複数の隣接した発破孔の前段起爆によって、起爆前で燃焼途中であった延時薬が衝撃圧力を受けて燃焼が中断し易いことに対しては、金属線の周囲の延時薬は、衝撃による瞬間的な密度変化が起こりにくく、かつ金属線の周囲の延時薬はその先まで既に燃焼が進行しているため燃焼が持続できる。
延時薬の燃焼は、貫入する金属線の固有の熱伝導の状態によって、金属近傍の未燃延部分が余熱又は加熱される度合いが異なるため、例えば４００Ｗｍ-1Ｋ-1程度の熱伝導度を有する銅線においては、後述するように燃焼速度の上昇が大きい。
【００１２】
本発明において、特に周囲の延時薬の燃焼が途絶えそうになっても燃焼を持続させ、かつ燃焼速度の上昇が小さくなる適切な熱伝導度のものを選定する必要がある。
貫入する金属線は、温度３００Ｋにおいて、熱伝導度が５〜５００Ｗｍ-1Ｋ-1、好ましくは６〜２００Ｗｍ-1Ｋ-1、更に好ましくは７〜１００Ｗｍ-1Ｋ-1の範囲内であることが好ましい。
【００１３】
また、貫入する金属線は、延時薬が多くの酸化剤を含有することが多いため、腐食により逆に燃焼性を損ねないよう、耐食性を有する材料とすることが好ましい。
また、前記の通り導火線や金属管状として使用する場合、貫入する金属線のせん断力が高すぎると、定寸長さの切断時に切断時の刃こぼれによる切断不良を生じる可能性があるため、せん断力があまり高くないことが好ましい。
【００１４】
また、前記の通り金属線を貫入することにより燃焼持続性の改善が可能なため、燃焼速度が５０ｍ毎秒以下の延時薬に適用して燃焼持続性を改善することが可能である。また、材料の熱伝導率及び金属線の総断面積が適切である場合には、燃焼速度が１０ｍ毎秒以下の延時薬に適用して燃焼持続性を改善することが可能である。また、燃焼持続性が乏しい酸化剤と還元剤等を含む延時薬に適用して燃焼持続性を改善することも可能である。特に、鉛やクロムの化合物等の有害物質の含有量を無くし又は減少させることにより低下させた燃焼組成物に対して、金属線を貫入することにより燃焼持続性を改善することも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の雷管用延時装置について、図面を参照して説明する。
図１に、本発明の実施の形態の一例である、一端を切開して示した延時導火線の解体図を示す。
図１において、鉛丹とクロム酸鉛を重量比で７０：３０、外割りでアンチモンと塩化ゴムを重量比でそれぞれ２０：１４加えて３時間混合した延時薬を心薬３としたものと、心糸２として綿糸を３本、及び本発明の線状もしくは帯状の金属線として表１の実施例及び比較例に示す線材及び線径の芯線１の１本を、製造装置の心薬ホッパーから連続的に流入させ、第１被覆４にガラス糸１８本、第２被覆５に麻糸１１本で包み込むように巻き込んだ後、防水塗装６としてアスファルトを施した上に耐水紙テープ７を巻き、さらに第３被覆８に綿糸１０本を巻いて、表面固着糊９としてモビニールで表面を固着して延時導火線を製造した。
【００１６】
芯線１は、耐食性を有し、かつ熱伝導度が５〜５００Ｗｍ-1Ｋ-1の範囲内の材料例えば、銅、銅合金、白金、アルミ、タングステン、各種ステンレス鋼、ニクロム鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、洋白、メッキを施した鉄線、ジルコニウム等が好ましく、６〜２００Ｗｍ-1Ｋ-1の範囲内の白金、タングステン、各種ステンレス鋼、ニクロム鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、洋白、メッキを施した鉄線、ジルコニウム等がより好ましい。更に好ましくは、７〜１００Ｗｍ-1Ｋ-1の範囲内の各種ステンレス鋼、ニクロム鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、洋白、メッキを施した鉄線、ジルコニウム等である。
【００１７】
これら芯線材料のうち、図１に示す延時導火線を定寸切断する際に切断刃の耐久性を延長するためには、金属材料としてのせん断力は８０〜８００ＭＰａであることが好ましく、更に好ましくは８０〜６００ＭＰａ、更に好ましくは８０〜５００ＭＰａの範囲内である。例えば、ステンレス鋼線のＪＩＳ規格において、ばね用ステンレス鋼線（以下ＳＵＳ−ＷＰＢと示す）のせん断力が７７０ＭＰａであるのに対し、軟質１号（以下ＳＵＳ−Ｗ１と示す）として区分される焼き鈍しを施したものは４６０ＭＰａと低く、特に好ましい。
【００１８】
一方で、燃焼速度の上昇が生じても問題とならない前段用延時装置には、前記範囲内の銅、銅合金、アルミ等の線材を貫入することも可能である。
また、芯線１は、製造性を考慮し、１〜４本とするのが好ましい。図１において、芯線１を用いると、心糸２の心薬３の入りを実質的に均一化させることも可能である。
金属線等の実質的な直径は、貫入本数や燃焼速度の変化の度合い、定寸切断時の強度や製造時の線切れ等を考慮し、５×１０-5〜５×１０-4ｍφとすることが好ましい。
【００１９】
本発明では、金属線がある断面積をもち、それによって蓄熱のためにある質量を有することが重要である。単数若しくは複数本の金属線の合計の総断面積を２×１０-9〜２×１０-7ｍ2とすることが好ましく、８×１０-9〜８×１０-8ｍ2の範囲内にすることが更に好ましい。断面積が小さすぎると蓄熱効果が少なくなり、製造時に芯線切れを生じる可能性が高くなる。一方、断面積が大きすぎると熱伝導が過剰となり燃焼速度が上昇し過ぎると伴に、延時薬を流入填薬するスペースが乏しくなる。
【００２０】
ＤＳ段発電気雷管の延時装置としては、粒状の延時薬を直接填薬することによって遅延調整するものもあり、この延時薬の中心に線状若しくは帯状の金属を貫入することにより、同様な効果を得ることが可能である。
また、鉛や鉛合金、銅、アルミ、銀等の金属管に延時薬を密填した場合も、線状もしくは帯状の金属線を貫入することにより、同様な効果を得ることが可能である。
【００２１】
次に、表１に本発明の実施例として、芯線１に各種線材を用いた延時導火線と、比較例として芯線１を貫入しないもの、及び軟銅線を貫入したものを製造し、０．１ｍの長さの燃焼時間を測定した結果を示す。また、実施例及び比較例の線材において、それそれ線径が２×１０-4ｍφの芯線１を貫入した延時導火線を０．００５ｍ長さで１万本の定寸切断試験を実施し、切断刃の刃こぼれ状態を比較した結果を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１より、実施例３のニクロム線を用いたものが比較例１の芯線無しのものと比べて一番燃焼速度の上昇が小さかったが、定寸切断試験で切断時の刃こぼれが大きかった。一方実施例１のＳＵＳ３０４−Ｗ１は燃焼速度の上昇が比較的小さく、かつ切断試験で切断時の刃こぼれも小さいため非常に良好であった。
【００２４】
次に、燃焼組成物の混合時間を１５分に短縮して、故意に原材料の分散性を悪くした延時薬を用いて発火燃焼実験を行った。実施例４では、線径１．４×１０-4ｍφのＳＵＳ３０４−Ｗ１線材で延時導火線及び図２に示す構造の電気雷管を製造し、マイナス２０℃の低温発火試験を行い、また、水中深さ０．５ｍに０．１５ｍ間隔で電気雷管のみを円周上に配置し、同一段の起爆ばらつきで衝撃圧力が負荷された場合の発火試験を行った。結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
表２より、比較例では不発が発生したのに対し、実施例４では全く不発発生は見られなかった。
【００２７】
【発明の効果】
上記の説明からも明らかなように、本発明の雷管用延時装置を用いれば、燃焼持続性や燃焼安定性が高く、ロット間や原材料の品質ばらつき等によって燃焼が途中で止まってしまうことがなく、雷管が不発により残留する問題が生じない。また、燃焼特性が安定することにより、起爆時間のばらつきが低減できる。
更に、燃焼速度の変化を小さくすることができるので、装填薬長の延長による雷管長さの変更無くして、また、後段品種の起爆時間調整も従来と殆ど変更無くして実施できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である、一端を切開して示した延時導火線の解体図である。
【図２】延時装置に延時導火線を用いたＤＳ段発電気雷管の横断面図である。
【符号の説明】
１  芯線
２  心糸
３  心薬（延時薬）
４  第１被覆
５  第２被覆
６  防水塗装
７  耐水紙テープ
８  第３被覆
９  表面固着糊
１０  脚線
１１  塞栓
１２  点火薬
１３  延時装置（被覆）
１４  延時薬（延時装置心薬）
１５  内管
１６  起爆薬
１７  管体
１８  添装薬
【図１】
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【図２】
0004791645.tif 000005