JP2000191391A - 火工品組成物及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】火工品組成物、中でも煙火組成物に用いられる
星やランスの効果を保ち、製造工程を簡素化することが
可能な火工品組成物を開発すること。 【解決手段】ニトロセルロースとニトロセルロ−ス以外
のニトロ化合物とからゲル状組成物を調製し、これに酸
化剤、可燃剤、焔色剤を加えて混合した後所望の形に成
形し次いで乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は推進薬、照明剤、色
火剤、発煙剤、着火剤等に広く利用される火工品組成物
に関する。更に詳しくは、色、運動、光、煙、音等の多
くの効果を作り出すことができる火工品組成物及び火工
品組成物の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】火工品組成物は、通常、酸化剤に可燃剤
を配合して調製され、その可燃剤は酸化剤から発生する
酸素と反応して、酸化生成物を生成するとともに熱を発
生する。この熱を利用して色、運動、光、煙、音等の多
くの効果を作り出すことができる。火工品組成物の典型
的な用途はその炎色反応を利用した煙火組成物としての
利用である。例えば赤い色を出すときは焔色剤としてス
トロンチウム塩が用いられる。（以前は硝酸ストロンチ
ウムが使用されていたが、現在は安定性が高く、色も美
しいので、炭酸ストロンチウムが主に使用される。）同
様に緑色には硝酸バリウムが、黄色にはシュウ酸ナトリ
ウムや炭酸カルシウムが、青色には花緑青や酸化銅が、
紫色には炭酸ストロンチウムと酸化銅の混合物が、白色
にはアルミニウムなどが、それぞれ代表的に用いられ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】日本の打ち上げ花火
は、一般に、丸く開くいわゆる「菊花花火」であり、玉
皮の周りに星が配置され、一斉に着火され、一斉に消え
る構造となっている。この星には、掛け星と呼ばれる丸
星が用いられるが、その芯としては粟や菜種の実など丸
い雑穀や散弾などが用いられ、直接それをコンクリート
ミキサーのような造粒機に入れて、酸化剤、可燃剤、焔
色剤やのり剤からなる配合薬に水を加え、回転させなが
ら太らせ、適度な厚さに配合薬が付着して層ができた
ら、乾燥台に広げ乾燥する。よく乾燥したらまた回転釜
に入れて太らせる。必要とされる大きさになるまでこの
ような工程が繰りかえされて製造される。例えば、１０
号玉（尺玉）に使用する直径２０．５ｍｍほどの大きさ
の星は、この作業を３５回くらい繰り返され、完成まで
に最低１７日位を要す。また、花火大会で欠かせないも
のに、仕掛花火がある。仕掛花火は（枠仕掛）「ラン
ス」と「速火線」で作られる。「ランス」は、玩具花火
の「すすき」や「トーチ」のように、紙のパイプに酸化
剤、焔色剤と可燃剤の混合物を詰めたもので、紅・緑・
黄・青・紫・白（銀）の６色を呈するように焔色剤を使
用して調製される。星やランスの調製作業は、このよう
にいずれも時間のかかる作業である。特に星では、上述
したように完成まで相当の日数を要し、生産性を悪くし
ている。また、ランスでは、粉体を紙のパイプに均一に
詰めるという面倒な作業がある。

【０００４】

【問題を解決するための手段】本発明者らは、特に煙火
組成物として有用な火工品組成物に関して、星やランス
の製造時に必要な手間のかかる製造工程を簡便にして、
しかも従来の星やランスと同じ演出効果を有するものを
開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の薬品を含有す
る火工品組成物がこれらの目的を達成するものであるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。

【０００５】すなわち本発明は、 （１）ニトロセルロース、酸化剤、可燃剤及び焔色剤を
主要成分として含有することを特徴とする火工品組成物 （２）ニトロセルロースとニトロセルロース以外のニト
ロ化合物を混合してゲル状組成物とし、これに酸化剤、
可燃剤及び焔色剤を混合した後、乾燥してなる火工品組
成物 （３）ゲル状組成物が、ニトロセルロース３〜４０重量
％とニトロセルロース以外のニトロ化合物９７〜６０重
量％の混合比である（２）に記載の火工品組成物 （４）ニトロセルロ−スの火工品組成物中の含有率が
０．６〜１２重量％である（１）乃至（３）のいずれか
一項に記載の火工品組成物 （５）酸化剤、可燃剤及び焔色剤の含有率がそれぞれ４
０〜６０重量％、１０〜２５重量％、１５〜５０重量で
ある（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の火工品組
成物 （６）火工品組成物が花火の星又はランスである（１）
乃至（５）のいずれか一項に記載の火工品組成物 （７）ニトロセルロースとニトロセルロース以外のニト
ロ化合物を混合してゲル状組成物とし、これに酸化剤、
可燃剤、焔色剤を混合した後乾燥することを特徴とする
火工品組成物の製法 （８）ゲル状組成物が、ニトロセルロース３〜４０重量
％とニトロ化合物９７〜６０重量％の混合比である
（７）に記載の火工品組成物の製法 （９）ゲル状組成物が１０〜３０重量％であり、酸化
剤、可燃剤および焔色剤の合計が９０〜７０重量％であ
る（７）乃至（８）のいずれか一項に記載の火工品組成
物の製法 （１０）ニトロセルロース以外のニトロ化合物がニトロ
アルカン類である（７）乃至（９）のいずれか一項に記
載の火工品組成物の製法 （１１）ニトロアルカン類がニトロメタン、ニトロエタ
ン及びニトロプロパンからなる群から選ばれる１種又は
２種以上である（１０）に記載の火工品組成物の製法 （１２）火工品組成物が花火の星又はランスである
（７）乃至（１１）のいずれか一項に記載の火工品組成
物の製法に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に記載する。本
発明の火工品組成物に使用されるニトロセルロースとし
ては、強綿薬、弱綿薬、脆綿薬と呼ばれるどのようなタ
イプのニトロセルロースでも使用可能であり、弱綿薬に
含まれるダイナマイト用ニトロセルロースも使用可能で
ある。窒素量１１〜１２．５重量％の範囲のダイナマイ
ト用ニトロセルロースを乾燥状態で用いてもよいし、安
全のため水分を含ませてもよい。水分量は２５〜３０重
量％のものを用いるのが安全上好ましい。また、ニトロ
セルロースは、火工品組成物中に０．６〜１２重量％、
好ましくは１〜６重量％の範囲で含有される。本発明で
用いられるニトロセルロ−スは、火工品組成物中でバイ
ンダ−としての作用を有するもので、該ニトロセルロ−
スの使用は、本発明に係る製造が容易な火工品組成物を
得る上で極めて重要である。

【０００７】本発明の火工品組成物を製造するに当たり
用いられるニトロセルロース以外のニトロ化合物として
は、ニトロセルロースと混合してゲル状組成物となるも
のが好ましく、通常、脂肪族ニトロ化合物、芳香族ニト
ロ化合物が用いられる。用いうる脂肪族ニトロ化合物の
具体例としては、ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロ
プロパン、ニトロブタンなどのニトロアルカン類が、用
いうる芳香族ニトロ化合物の具体例としては、ニトロベ
ンゼン、ニトロトルエン、ジニトロベンゼン、ジニトロ
トルエンなどがそれぞれ挙げられ、これらは単独又は２
種以上の混合物として使用してもよい。これらのうち好
ましいものはニトロメタン、ニトロエタン、ニトロプロ
パン、ニトロブタンなどのニトロアルカン類であり、更
に好ましいものはニトロメタン、ニトロエタン、ニトロ
プロパンである。尚、ニトロセルロース以外のニトロ化
合物が常温で固体である場合は溶融状で使用するのが好
ましい。

【０００８】本発明の火工品組成物に用いられる酸化剤
としては、通常、中〜高温度で分解して酸素ガスを放出
する酸素に富んだイオン性固体を用いるのが好ましい。
吸湿しても中性状態で反応し、広い温度範囲で安定で、
かつ、高温では容易に分解して酸素を放出するものであ
ればいずれも使用できる。具体的には、硝酸イオン、塩
素酸イオン、過塩素酸イオン、クロム酸イオン、酸素イ
オン、重クロム酸イオン等の陰イオンを含む酸化剤が好
ましい。酸化剤の陽イオンとしては、アルカリ金属（リ
チウム、ナトリウム、カリウム）、アルカリ土類金属
（カルシウム、ストロンチウム、バリウム）およびアン
モニウムイオン等が好ましい。用いうる酸化剤の具体例
としては、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ナト
リウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、過塩素酸
アンモニウム、過塩素酸カリウム、塩素酸カリウム、塩
素酸バリウムなどが挙げられる。これらの酸化剤は単独
で又は２種以上を混合して用いることができる。

【０００９】本発明の火工品組成物に用いられる酸化剤
は、通常火工品組成物全体の３０〜７０重量％、好まし
くは４０〜６０重量％の範囲で含有されるように調製さ
れる。

【００１０】本発明の火工品組成物で用いられる可燃剤
としては、酸化剤から発生する酸素と反応して、酸化生
成物を生成するとともに熱を発生するものを用いるのが
好ましい。この熱を利用して色、運動、光、煙、音など
の効果を作り出す。可燃剤としては、燃焼反応を起こし
うる多くの物質が使用可能であるが、熱量、発熱速度、
入手の難易性、組成物中での安定性及びガス発生量など
の要因から適宜選択される。本発明で使用しうる可燃剤
としては、大きく分けて金属元素、非金属元素および有
機化合物の３つに区分できる。

【００１１】金属元素系の可燃剤としては、アルミニウ
ム、マグネシウム、マグナリウム、チタン、鉄粉および
これらの混合物を用いることができる。非金属元素系の
可燃剤としては、硫黄、ホウ素、ケイ素、リンおよびこ
れらの混合物を用いることができる。

【００１２】有機化合物系の可燃剤としては、セラッ
ク、レッドガム、木炭、木粉、炭水化物、天然フェノー
ル樹脂（例えば、ビンゾール（商品名、ＢＬ助燃剤、理
化ハーキュレス（株）製））、塩化ゴム（例えば、アデ
カプレンＤ―１（商品名、旭電化工業（株）製））、フ
ェノールレジン（例えば、レジトップＰＧＡ−２４００
（商品名、群栄化学工業（株）製））、松根油ピッチお
よびこれらの混合物を用いることができる。これらの金
属元素、非金属元素および有機化合物はそれぞれ単独で
あるいは２種以上を混合したものも使用できる。

【００１３】本発明の火工品組成物に用いられる可燃剤
の量は、上述のように多くの要因から選択されるが、火
工品組成物中に、好ましくは５〜４０重量％、より好ま
しくは１０〜２５重量％の範囲で含有されるように調製
される。

【００１４】本発明の火工品組成物に用いられる焔色剤
としては燃焼して炎色反応を示すあらゆる物質が使用可
能であるが、赤色には、炭酸ストロンチウム等のストロ
ンチウム塩を、緑色には硝酸バリウムなどのバリウム塩
を、青色には酸化銅、塩基性炭酸銅や硫酸銅などの銅塩
を、紫色には炭酸ストロンチウムと酸化銅を、黄色には
シュウ酸ナトリウム、クリオライトなどのナトリウム塩
を含むものを用いることが好ましい。その他、多様な物
質を調節混合する従来の調色の手法がそのまま採用でき
る。

【００１５】本発明の火工品組成物に用いられる焔色剤
の量は、火工品組成物中に、好ましくは５〜５０重量
％、より好ましくは１５〜５０重量％の範囲で含有され
るように調製される。硝酸バリウムなどの一部の硝酸塩
は、酸化剤の性質を持つものであるが、ここでは、焔色
剤として計算する。本発明の火工品組成物は、前記のよ
うに、酸化剤、可燃剤及び焔色剤をそれぞれ３０〜７０
重量％、５〜４０重量％、５〜５０重量％より好ましく
は４０〜６０重量％、１０〜２５重量％、１５〜５０重
量％の割合で含有される。

【００１６】本発明の火工品組成物は、ニトロセルロー
ス、酸化剤、可燃剤、焔色剤を混合し、ニトロセルロー
ス以外のニトロ化合物を加えて、竹ベラのような簡単な
撹拌具を用いて手で混合するか、機械で混合して、プラ
スチック状の混合物とし、乾燥することにより得られ
る。

【００１７】本発明の火工品組成物は、上記の様にニト
ロセルロース、酸化剤、可燃剤、焔色剤及びニトロセル
ロース以外のニトロ化合物を混合し、乾燥するだけで製
造することもできるが、ニトロセルロースとニトロセル
ロース以外のニトロ化合物を混合して先ずゲル状組成物
を得、これに酸化剤、可燃剤、焔色剤を加え次いで必要
により所望の形に成形した後乾燥する方法がより好まし
い。

【００１８】即ち、本発明の火工品組成物は、ニトロセ
ルロースとニトロセルロース以外のニトロ化合物を容器
にとり、簡単な撹拌具を用いて手で、又は機械、例えば
ニーダーのような混合機で混合しゲル状組成物を得、こ
れに酸化剤、可燃剤、焔色剤を混合し、均一に混合する
ことによってプラスチック状の混合物を製造する。この
とき酸化剤、可燃剤、焔色剤は前もって別途混合された
ものを用いてもよいし、これらの薬剤を順次加えてもよ
い。また、攪拌、混合の機能を備えているならば、ニ−
ダ−以外の混合機も使用可能である。上記においてゲル
状組成物に対する酸化剤、可燃剤及び焔色剤の合計の混
合割合は１０〜３０重量％対９０〜７０重量％の範囲に
あるのが好ましい。

【００１９】上記のゲル状組成物は、通常ニトロセルロ
ース３〜４０重量％とニトロセルロース以外のニトロ化
合物９７〜６０重量％、好ましくはニトロセルロース１
５〜２５重量％とニトロセルロース以外のニトロ化合物
８５〜７５重量％の混合比で調製される。

【００２０】本発明の火工品組成物は、当業者が周知の
如く、星に応用するのであれば、丸く成型し、乾燥する
ことで硬化させ、星としての十分な強度が得られる。ま
た、ランス用には、容器にダイスなどで棒状に押し出し
成型し、必要な長さに切断して、乾燥して硬化させる
か、棒状に押し出したものを乾燥、硬化してから紙など
で巻くことで製造可能である。又紙の筒にゲルを詰めて
乾燥してもよい。乾燥温度としては通常３０〜７０℃、
好ましくは５０〜６０℃である。乾燥は減圧下に行って
もよい。この乾燥工程によりニトロセルロース以外のニ
トロ化合物は気化し本発明の火工品組成物中には極めて
微量しか存在しない。本発明の製造法において、気化し
ない成分であるニトロセルロース、酸化剤、可燃剤、焔
色剤等は前記したような本発明の火工品組成物における
含有量の比で使用される。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例を挙げてさらに詳しく説明す
るが、本発明がこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。

【００２２】実施例１ ニトロセルロース（窒素含有率１１．９〜１２．２重量
％のダイナマイト用ニトロセルロ−ス、以下同様）４重
量部とニトロベンゼン１６重量部を混合し、ゲル状組成
物を作り、別途酸化剤である過塩素酸カリウム４６．４
重量部、可燃剤である麻炭３．６重量部、ビンゾール
（商品名、ＢＬ助燃剤、理化ハーキュレス（株）製）
６．８重量部、アデカプレンＤ―１（商品名、塩化ゴ
ム、旭電化工業（株）製）６．８重量部、レジトップＰ
ＧＡ−２４００（商品名、フェノールレジン、群栄化学
工業（株）製）２．４重量部の合計１９．６重量部及び
焔色剤である酸化銅１４重量部を混合しておき、上記の
ゲル状組成物と混合し、これを丸く成形し、５０〜６０
℃の乾燥機で乾燥し、硬化させることで本発明の火工品
組成物からなる直径２０ｍｍの打上煙火用の青星を得
た。これに着火して、従来の打上煙火用の青星と同等の
青色煙火の効果を確認した。

【００２３】実施例２ ニトロセルロース４重量部とニトロメタン１６重量部を
室温で混合し、ゲル状組成物を作り、別途酸化剤である
過塩素酸カリウム４４重量部、可燃剤である麻炭３．６
重量部、ビンゾール（商品名、ＢＬ助燃剤、理化ハーキ
ュレス（株）製）６．８重量部、アデカプレンＤ―１
（商品名、塩化ゴム、旭電化工業（株）製）６．８重量
部、レジトップＰＧＡ−２４００（商品名、フェノール
レジン、群栄化学工業（株）製）２．８重量部の合計２
０重量部、及び焔色剤である炭酸ストロンチウム１６重
量部を混合しておき、上記のゲル状組成物と混合し、こ
れを丸く成形し、５０〜６０℃の乾燥機で乾燥し、硬化
させることで本発明の火工品組成物からなる直径２０ｍ
ｍの打上煙火用の赤星を得た。これに着火して、従来の
打上煙火用の赤星と同等の赤色煙火の効果を確認した。

【００２４】実施例３ ニトロセルロース３．５重量部とジニトロトルエン１４
重量部を混合し、ゲル状組成物を作り、別途酸化剤であ
る過塩素酸カリウム４０．６重量部、可燃剤である麻炭
３．２重量部、ビンゾール（商品名、ＢＬ助燃剤、理化
ハーキュレス（株）製）６．０重量部、アデカプレンＤ
―１（商品名、塩化ゴム、旭電化工業（株）製）６．０
重量部、レジトップＰＧＡ−２４００（商品名、フェノ
ールレジン、群栄化学工業（株）製）２．１重量部の合
計１７．３重量部及び焔色剤である硝酸バリウム２４．
６重量部を混合しておき、上記のゲル状組成物と混合
し、これを棒状に成形し、５０〜６０℃の乾燥機で乾燥
し、硬化させることで本発明の火工品組成物からなる緑
色のランス用薬剤を得た。これに着火して、従来の緑色
のランス用薬剤と同等の緑色煙火の効果を確認した。

【００２５】実施例４ ニトロセルロース４重量部と１−ニトロプロパン１６重
量部を混合し、ゲル状組成物を作り、別途酸化剤である
過塩素酸カリウム４０重量部、可燃剤である麻炭３．６
重量部、ビンゾール（商品名、ＢＬ助燃剤、理化ハーキ
ュレス（株）製）６．８重量部、アデカプレンＤ―１
（商品名、塩化ゴム、旭電化工業（株）製）６．８重量
部、レジトップＰＧＡ−２４００（商品名、フェノール
レジン、群栄化学工業（株）製）２．８重量部の合計２
０重量部及び焔色剤である硝酸バリウム２０重量部を混
合しておき、上記のゲル状組成物と混合し、これを丸く
成形し、５０〜６０℃の乾燥機で乾燥し、硬化させるこ
とで本発明の火工品組成物からなる直径２０ｍｍの打上
煙火用の緑星を得た。これに着火して、従来の打上煙火
用の緑星と同等の緑色煙火の効果を確認した。

【００２６】実施例５ ニトロセルロース３．５重量部とニトロエタン１４重量
部を混合し、ゲル状組成物を作り、別途酸化剤である過
塩素酸カリウム５０．５重量部、可燃剤である麻炭２重
量部、ビンゾール（商品名、ＢＬ助燃剤、理化ハーキュ
レス（株）製）６．６重量部、アデカプレンＤ―１（商
品名、塩化ゴム、旭電化工業（株）製）６．６重量部、
レジトップＰＧＡ−２４００（商品名、フェノールレジ
ン、群栄化学工業（株）製）２．１重量部の合計１７．
３重量部及び焔色剤である蓚酸ナトリウム１４．７重量
部を混合しておき、上記のゲル状組成物と混合し、これ
を丸く成形し、５０〜６０℃の乾燥機で乾燥し、硬化さ
せることで本発明の火工品組成物からなる直径２０ｍｍ
の打上煙火用の黄星を得た。これに着火して、従来の打
上煙火用の黄星と同等の黄色煙火の効果を確認した。

【００２７】実施例６〜９ 実施例１と同様な方法で下記する組成比の火工品組成物
を（星）得た。（実施例６、実施例７）又、実施例３と
同様な方法で下記する組成比の火工品組成物（ランス）
を得た。（実施例８、実施例９）表において数値の単位
は部である。

【００２８】 薬剤 実施例 ６ ７ ８ ９ ○ニトロセルロ−ス 1.2 10.0 6.8 3.5 ○ニトロセルロ−ス以外のニトロ化合物 ニトロメタン 15.8 ニトロエタン 16.5 ニトロプロパン 11.7 ジニトロトルエン 15.5 ○酸化剤 過塩素酸カリウム 25.0 40.0 45.0 42.0 過塩素酸アンモニウム 25.0 ○可燃剤 麻炭 2.3 1.6 3.0 2.1 ＢＬ助燃剤 6.0 5.0 7.6 6.5 塩化ゴム 8.0 5.0 7.0 6.5 フェノ−ルレジン 1.6 0.9 2.5 1.5 ○焔色剤 炭酸ストロンチウム 11.0 16.4 シュウ酸ナトリウム 21.4 酸化銅 11.0 硝酸バリウム 15.1 ○煙火の色 緑 紫 紅 黄

【０００２９】

【発明の効果】製造が容易で、煙火組成物としての効果
を有する火工品組成物が得られた。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニトロセルロース、酸化剤、可燃剤及び焔
   色剤を主要成分として含有することを特徴とする火工品
   組成物
2. 【請求項２】ニトロセルロースとニトロセルロース以外
   のニトロ化合物を混合してゲル状組成物とし、これに酸
   化剤、可燃剤及び焔色剤を混合した後、乾燥してなる火
   工品組成物
3. 【請求項３】ゲル状組成物が、ニトロセルロース３〜４
   ０重量％とニトロセルロース以外のニトロ化合物９７〜
   ６０重量％の混合比である請求項２に記載の火工品組成
   物
4. 【請求項４】ニトロセルロ−スの加工品組成物中の含有
   率が０．６〜１２重量％である請求項１乃至３のいずれ
   か一項に記載の火工品組成物
5. 【請求項５】酸化剤、可燃剤及び焔色剤の含有率がそれ
   ぞれ４０〜６０重量％、１０〜２５重量％、１５〜５０
   重量である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の火工
   品組成物
6. 【請求項６】火工品組成物が花火の星又はランスである
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の火工品組成物
7. 【請求項７】ニトロセルロースとニトロセルロース以外
   のニトロ化合物を混合してゲル状組成物とし、これに酸
   化剤、可燃剤、焔色剤を混合した後乾燥することを特徴
   とする火工品組成物の製法
8. 【請求項８】ゲル状組成物が、ニトロセルロース３〜４
   ０重量％とニトロ化合物９７〜６０重量％の混合比であ
   る請求項７に記載の火工品組成物の製法
9. 【請求項９】ゲル状組成物が１０〜３０重量％であり、
   酸化剤、可燃剤および焔色剤の合計が９０〜７０重量％
   である請求項７乃至８のいずれか一項に記載の火工品組
   成物の製法
10. 【請求項１０】ニトロセルロース以外のニトロ化合物が
    ニトロアルカン類である請求項７乃至９のいずれか一項
    に記載の火工品組成物の製法
11. 【請求項１１】ニトロアルカン類がニトロメタン、ニト
    ロエタン及びニトロプロパンからなる群から選ばれる１
    種又は２種以上である請求項１０に記載の火工品組成物
    の製法
12. 【請求項１２】火工品組成物が花火の星又はランスであ
    る請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の火工品組成
    物の製法