植 竹 万太郎 ･佐 藤 寛事

無煙火薬の帯屯に関する研究 ( 帝 3報)l ' 火花放喝に よる無煙火薬への新火条件

植 竹 万太郎 ･佐 藤 寛事

L F謂 骨

幹

ス対外タ

TAble.1

D.B.無塵火薬の成分

汗三 ‥ 一 首 ｢ 古 ‑一読

紀

ニ ト ｡ グ リ セ リ ン エ チ

ル セ ン ト ラ リ ッ ト ヂ エ チ ル フ タ レ ー

放 ト

加里 水

分 m

‑ m ‑ 慮

耶 放 せ 撫

L 火 器

Fig.1典故装置略図彼スイッチSを切り駄科を乗せたアース側瞳板を針状の高寵庄 端子に接近させて放電させる｡スライダッ

｡Fig･2Fig･3クは電圧を任恋に変更さ せるためのものである怒気抵抗を大きくすると瀞火率が増加し最高に達し更に抵抗を増せば再び藩火しなくなる ｡2.放電回路による潜火条件2.1回路中の色気抵抗2)放電回路中の

に その結果を示すTable.1の通りである｡｡実験に使用した火薬はニト17グリセリンを含む板状の火薬でその成分はC及びRを含む回路の放酷方程式はV=Voe‑L/CJrでありRの存在は放屯時間の存在を示す｡即ち回路中に抵抗の存在する場合は抵

抗のない場合に 比供して火花放電の時間が非常に長く

なるCこのことは火花の肉限親祭においでも充分感ぜられる｡但し火花耶隙における抵抗Rはオームの法則が成立せず粒 棟が破鎖され火花の発生するまではかなり大きな抵抗であるが一度火花放寵を始めると急激に抵抗値は減少する ｡2.2放電鳴子の捷近速度放確靖子

の接近速度で火薬‑の着火条件

が如何に変 化するか典故 を行なった｡実験 に使 用 した 火 薬 は

昭

和3

年1

月20甘受現 +大分県北 蒔啓 郡

坂ノ7

t f 町 旭化成工克 く 糠)

J市 工特

Yol.21,N

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Fig.2砥気低抗と弟火串00

8

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鳥

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800

1 晩

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FIg.3

租曳低抗及び電圧 と潜火範囲

F

0 0

Table.

2に示す組成のものを使用 した｡ 共助の結果 は Fig

.4に示すように接近速度が速 くなると放屯時 間が

短 くな り蔚火串が低下する｡実験装匠の都合で接 近速度が更に遅 くなった

TAble.2 S.B.

無煙火薬 の成分 形 状

^Bul

^y

^{5 通過}

耗 英

Ba(NOB)i KNOB

ヂ フエ ニ ー ル ア ミ ン

色 索

で ん 粉

水 分

80 %

8.0

%

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41‑ ‑ ‑. 客を

SJL F

凹

放 血.t P eK A

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0 5 L O

之 0 2 5 三 〇 故近辺

Fig.4放屯頼子の接近速度 と着火率 接近速度が極度に遅 くなると蔚火 も田野 こなるもの と 思われ る｡

従ってもつ とも潜火 し易い接近速度が予想 され る｡

2.3放電増子の形状

放屯端子の形状つま?尖 り具合によっても蔚火が左 右 され る｡曲率半径の大 きい方が同一エネルギーで比 載 した場合Fig･5に示すようにエネルギーの空間癖 度が小 となる｡曲率半径の測定は行なはなかったが先 溝 を尖 らした場合 と丸 くした場合の比較謝 定 蘇 果 は Table･3に示すように曲率半径の大きくエネルギー頻 度の小なる方が潜火が容易である｡使用 した火薬の組 成はTable･2に示 した ものである｡Table.3の鹿鼎 に対す る考察は後で詳述する｡

=

= 胤

中辛千

路 九

･=瓜丁‑

潜

佐

Fig･5 屯梅の形状 と火花の状態 10

T A b l e . 3 娩 子

半 径 ^と着火率

(68) 2.4放電エ ネルギ‑

静電気のエネルギーは ]/2QV=]/2CV2 で表わさ れ るがこのエネルギーと潜火率の関係を調査

したのが Fig.6である｡実故灸件は TAble.2の耗

料を使用 し l/50の潜火率の点 を求めたものである｡Fi

g･6

に

一 致 し な い｡このことはいろいろの解釈が出来 る.火

刑 薬の受取

仙

北

専

q (▼ )

0)41pG006

虫J t (PE)

限界るエネルギ‑とコンTll‑ンサーに曹萌されたエネルギーの不一致｡或いは後述するように固体火薬を分解しガス化する為の余分のエネルギー等机々考えられる｡又火矧こ蔚火するエネルギーはFig.6によると最低駒lo"tJであDこの低は可燃性の溶剤蘇気の場合に比較してははるかに大きいことがわかる｡

例‑ばェー

テルガスの掛合ガス濃度や組成(酸崇との割合)にもよるが空気との混合ガスの掛合叔低0.2mJよ9潜火

す る.)｡3.火薬による着火条件

3.1火薬の加魚処理火粟を加熱処理すれば当然その熱安定度は低下する｡この実験では加熱処理した火薬と加熱処理を行な

わない火薬との間に静穏気による蔚火に差が あるかど

うかの蘇藩を行なった｡突放の結果はTable. 4に示

工来火

すようにはつき])した 差 は 沈 め られ な い｡試料は Table.lに示 したものを使肝 し加熱処理の方法は耐熱 釈放用の銑敦管及び池野 を使用 しL20℃ に冬時間加熱

した｡

TAble.4 無煙火薬の加熱時榊と着火串 加熱iR庶 ]20

℃

電圧

容

2 火薬の牡鹿

火薬の粒度は小さい方が蔚火が容易であろうと想像 され る｡実験に使用 した火薬の成分はTab

le.2に示 した｡実験の着果は明 らかに粒度

の小 さい方が蔚火が 容易である｡(Fig.7参照)この理由 としては火花に よるエネルギー授受は薬の袈面で行なわれ粒度の小 さ い方が表面積が大きい｡又小粒であるほど空気によ

る 断熱効果が良好で乳酸上昇が容易な為 と思われ る｡尚粒度に ついて粉じんの勘合も同様なデーターが発

表 さ れている4ZOO)｡

喪b 辛 O

L 形6 0

40 20

JO∝l JIDO l200

I 5 0 0 J

0

Fig･7火薬の粘度 と潜 3.3 火薬の成 火串

火薬の親戚によって静怒気によるr分 H火性がど う変化 す るかの東浜を行なった｡先づニ ト

｡グ1)セリンの穿

Yot.21.No.2.191I 守は

Table.5に示すように明

らかにニ ト｡グリセリ ンを含むダブルベース火薬の方がシングルJ{‑ス火薬 より蔚火に関 してニ ト｡セル t1‑ズより感度

が良好で あると云‑る｡但 し摩擁肝唱はニ ト17グリセ リンを含 む

ダブルべ‑ス火薬の方が少ない8㌔ これ壮ダブJL‑i

‑ス火薬の方

3･4 火薬の含有水分 と牙火性

火薬の含有水分 と滑火性の関係について失政 を行な った｡組成はTable.2に示す火薬である｡爽晩の結 果 Table.8に示すように意外な結果がでた｡即ち水 分が相当多 くたっても着火率は低下 しないだけでな く む しろ増加する｡この実験で火花の状況 を詳 しく放寮

した結果次ぎの事実が判明 した｡

I) 水分の少か ､試料は火花が両包極の問で飛び火 薬が塩梅 として作用することはない｡

2)水分の多い飲料は高圧端子 と火薬 との間に直接 火花が飛ぶ｡つまり火薬がそのまま髄極 として作用す る｡但 し火花によって一皮着火するが燃焼が持坑せず 消える場合が多い｡

試料に水分が多い と火薬は電導性 を帯びその結果高 圧輯子 と火粟 との間に直接火花が飛ぶようになるつま り火薬の受けるエネルギーの効率が高 くなるもの と思 われ る｡Fig･8及びTable.8参照｡

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奈 っ チ ･̲ 強 食

･‑

‑ 千

丸かりケ

･. 略 か

TAble.8 火薬の水分 と着火串

包皮

容五一

抵抗

1.その 他の者火 条 件 4 .1温庇及び湿 度 温 度及び湿度によっ て 着火率に

着るしい題があるか どうかの実験 を行なった｡実験の結果はFig.9,F

ig.

)0に示すように普通の温度及

び渥度 (相対) の範囲 では洪塵が

大きく相純が零れない｡

4

,2 極性と着火専

政取の極性により潜火条件がどう変 るか実験 した｡Fig･ 1の実験装匿で針状端子を 正確梅にした場合と魚

価極にした場合着火 率には全 然 差 は誰められなかった

｡実験条件は Fig･7に示 した粒度のもっ とも小 さ

12

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対旺

( I / I )

串 な場合で就晩成親は正の場合 52/

100 負の場合 49/ 100である｡

どんな場合も火風 土発火 しなかった｡突放の灸件は次 ぎの遡 り｡火粟の位置 としてa)針状偲極に接 して放 いた場合,b)環状怒極に接 して任いた翰合,C)両者 の中間に厭いた場合,d)針状寵極 と環状屯極の 間 に 一掛 こ火薬 を拡げた場合以上

4

)

｡ンの偲荷が中和 されたことになるのでコ｡ナ放屯が 10分間 も持鼓すること先づか ､のではなかろうか｡

5) 藩火機構の考轟

的紀突放結果 を玲合 して考察す ると次ぎのようにな る｡先づ放fE回路の電気抵抗は放屯時間 を左右するこ とは既に述べた とお りであるが同様に容丑 C も放屯 方程式で明 らかなように放電時閥 を左右する｡Fig.6

に示 したように火薬に蔚火する為の叔低容丑 が必葉な ことは抵抗の場合と同様着火に必要な叔少隈の火花放 屯時間 を意味 している｡又 Fig.6に示すように一定 旬庄以下で蔚火 しない とい う串夷は火花放屯が庖位傾 度Ⅴ/dで発生する以上最少隈の火花軽微 dを必要 とす ることである｡尚偲極の曲率半径が大になれば火 花の占める空間が大 となり火薬に蔚火 しあ くなる｡こ れ らは火薬に蔚火するために最少取の火花空間の必穿 なことを意味 している｡要するに火花放確によって火

薬

1) 疲小隈の火花放寵時間 2) 叔中限の火花放電空間

が必賓である｡この理由は火花によって火薬が分解 し ガス化 しそのガス化 しそのガスに蔚火 しついで火薬に 蔚火する為 と思われ る｡分解 しガス発生に時rqを婆す

I

るため と思われ る｡例えば我々の突放ではエーテル と 空気 との混合気件の場合Fig.12に示すように抵抗の 存在 しない方が蔚火が容易である｡

次ぎに政少隈の火花空間の必要な理由について考察 す る｡今可燃性ガスが一定温度

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Fig･12火花に依

るエ‑テルガス爆発実験 社旗強度を 3,000V/mm とす

ると800Vでは0.27 nn とな9火花間際の限界

である｡要約すれI秋 花成 射により火菜が分解 し分解

ガスが一定温度発火点に適 してガスに弟火 し続いて火!掛こ蔚火するものと思わ

れ る｡占.前記爽験結果で述べたよ結

槍

うに無煙火薬の場合,火花 放電で直接肴火す るために

は怒気抵抗,叔少箇圧及び 容量,火粟の粒度等稜々の

制限があ り,これ等の条件 を同時に充 した時に発火す

る｡従って火薬が静電気火 花で直接発火す ることは少

か ､が事故は飼魚の

霊

さけ ねばならない 7I) 帯屯 を増加 させるような条件 として)｡

a)摸蝕厚紙両税の増加 b)接紗

寧輸物質の筒先抵抗の増大 C)壌蝕産終

物質の材質に基因するもの 2) 火花放髄 を

起 させ るような条件 として a)尋

体の非接地による喝荷帝横 b)尖盆部分

による価荷襲面癖度の増大 C)移助,回在野による地線稚馬体の容量減少に

よる電圧の上昇 )) 静電気火花によ

る火薬‑の着火条件 として a

)放竜回路中の筒先抵抗 b)火薬の粒度′トなる場合及び投 じ

んになった場 合

C)可燃性蒸気

と空気の混合物のある歩合 l例 として熱風乾燥式の

無塵火薬の溶剤回収装匿の 地面に相対す る両横 をS=lo

･om2地面 との平均距離 a‑o･5m とすればその静領容丑はC=

1.11×S/43rd (P･F･)であるか ら約 )ろop

,F･となる｡ この装置が 粒簸 されていて約 1,IOOV

に帯価 していればそのエネ ルギーは約

ll mJ

火薬 を直接発火させ るに必 萎なエネルギー的

)O l , J J

して適 当な抵抗 があれば火花放恥 こよ J )火薬に蔚火す る可能性は充分あ る｡尚辞 剤 茶気.翰 じん等の舟火エ ネル ギーは無塩 火薬 よ り更 に小 さ く危険度 も大 きい｡

従って次鞍で静 じん,溶剤茶気等の着火エネル ギー, 爆発限界苛 について報告 し庇い

年

月

工業火薬協会番卒研究発来会で光

文 献

))

植竹万太軌 佐藤寛 ｢煎煙火兆 の神領にr Wす る研 究｣第 1租,第

報工火役柄中

2)

斎藤隆= ｢火薬類 の符t Bに関す る研究｣火兵学金

港,蔚3

巷 ,

7 年

3)

北川稜三 ｢安全工学 から見た静電気｣応用物軌

凱

号

4)

掛 じん椿苑 とその防止射乳 労飽省議薬安全研究 所資料

5)

叔竹万大乱 佐藤克 r無塩火薬 の符句 に関す る研 究 ｣飾 l軌 工火投籾や

6)

千谷利三 ｢燃焼 と畑苑. J損な店

叔竹万太臥 位雌 兜 ｢無佃 火薬 の寺領 に関す る 研

究

^Z札

^{報工火投稿中}

OAthelgdtioAOESmoke

I餌

tr

TheignitionoLsmokelesspowderbyelec‑ trostAtlc spark has been studied, as the continuedpapertoourlastOne.Theoutline oEourexperimenteare8SEollours.

1) E

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he spark voltage is high , the range of resistanceto ignite the powder becom

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2) Theenergy to ignite the powderis larger than thatForgas. The minimtLn energywasmeasured to be aboutlO milli jouleforignitionofthepowder.

3) Experimentsshow thattheminimum eletrostAticvoltageforignitionisabout800

volt,8ndtheksservoltageCan notignite t

hepowder.

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4) Thefom oEelectrodeaHectsthepr

o ‑

babilityoEigTlition oEthe powderAnd the sharpone,Eorexample,decreasesthe igni‑ tionprobability.

5) Ignitionprobabilityforsmallgranur8‑ ted powder is high and the larger

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Themechanism oEignitionofthepowder wasconsidered:ArStlythepowderisdecom‑

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工業火宗佑金鉱