JPS5932174B2 - 凝縮系物質の衝撃処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体又は液体状の凝縮系物質の衝撃処理方法及
び装置に関するものであり、より詳しくは、火薬類の爆
発を利用した凝縮系物質の改良された衝撃処理方法及び
装置に関するものである。

従来、火薬類又は爆薬類の爆発衝撃を利用して凝縮系物
質を圧縮処理する方法として、例えば米国特許第３２３
８０１９号記載のダイヤモンドの製造方法、特公昭３６
−１９５２号記載の粉体の緻密化方法、特公昭４７−３
４５９７号記載の固体材料の処理方法、特公昭４６−３
３７８号記載のもろい結晶粉の製造方法等が知られてお
り、我が国においても金属の圧着成型加工等工業的に実
用化されているものもある。

このような従来の凝縮系物質の衝撃処理方法においては
、種々の未解決の問題点が残されているのが現状である
。

その一つとして、衝撃圧縮に伴う試料の温度上昇の問題
がある。

即ち、一般に、衝撃圧縮のエネルギー（内部エネルギー
）は試料を構成する物質の粒子間距離を短縮化させるポ
テンシャルエネルギーと、粒子を不規則運動させる熱エ
ネルギーとに大別することができて、前者は物質を圧縮
し、後者は加熱し、温度を上昇させる。

物質が塑性変形を開始する程度の低い衝撃圧力下では熱
エネルギーの占める割合はほとんど無視でき、したがっ
て温度上昇も無視できるが、圧力が高くなると、熱エネ
ルギーの割合、つまり温度も指数的に増大する、また衝
撃圧縮は非可逆的な圧縮であるため、エントロピー増大
が伴う分だけ、試料の圧力が解放され大気圧に戻された
後も衝撃エネルギーの一部は熱エネルギーとして試料に
残存する。

このため試料は熱い状態で残り、この時の残存試料の温
度を残留温度と呼び、前述の衝撃圧下の温度、つまり衝
撃温度と区別される。

一般に、衝撃温度より残留温度は低いが残留温度も衝撃
圧力の増大とともに指数的に増大する。

物質の衝撃圧縮による温度上昇（衝撃温度・残留温度）
は物質の衝撃特性が既知ならば例えば、エル・ヴイー、
アルチュラー氏のソビエトブイジクス・ウスペキヒ誌第
８巻（１９６５年）第４号、５２頁〜１２８頁記載の方
法、あるいは、アールジー・マクィーン氏他のジャーナ
ルオブアプライドフイジクス誌第３１巻（１９６０年）
第７号１２５３頁〜１２６９頁記載の方法により、計算
で求めることができる。

たとえば真密度の鉛の場合、アルチュラー氏によれば、
１メガバールの衝撃圧縮下における熱エネルギーの全衝
撃エネルギーに占める割合は約５０％であり、マクィー
ン氏によれば同条件において、衝撃温度、残留温度は各
々９２１８°に、１８１３°に１また、圧縮による密度
増加は１６１５倍と計算されている。

鉛は密度が大ぎく圧縮しに（い物質つまり、衝撃イン・
ピーダンスの大きな物質の一つである。

衝撃インピーダンスの小さい物質の場合、たとえば、真
密度（２，１６′？／ｃｕｔ ）の塩化ナトリウム（単
結晶）を同一圧縮度つまり、１．６１５倍の密度に圧縮
するには、ロスアラモスミコックウゴニオテ−タ集（ニ
ス・ピー・マーシュ著、カリフォルニア大学出版）によ
ると、約３５０キロバールの衝撃圧を必要とし、またバ
ツアノフ氏（ビハビアーオブデンスメディア アンダー
バイダイナミックプレッシャー書、ゴートンアンドブ
リーチ社・１９６８年刊３７４頁参照）によれば同一条
件で衝撃温度と残留温度は各々１２００〜２１００℃、
５００〜７５０℃と報告されている。

マクィーン氏によれば同一圧力（３５０キロバール）に
鉛を圧縮すると、衝撃温度残留温度は各々、１０７０〜
１５８７℃、３２７〜４２９℃と計算されている。

バツアノフ氏らは、また、ポーラスな塩化ナトリウム、
つまり真密度の７７％、６６％の試料に衝撃圧縮を行い
、第１表に示すような結果を得ている。

第１表の温度は平均温度を示すもので、不均一なポーラ
ス状物質の場合、粒子間の接触点、等部分的に平均温度
をはるかに越える高温部ができることを留意しておかね
ばならない。

以上、例をとり、説明したように、衝撃圧縮には必ず試
料の温度上昇を伴い、衝撃インピーダンスの小さな物質
とか、ポーラス状物質は温度上昇が顕著となる。

衝撃温度あるいは残留温度下で試料が融解気化あるいは
熱分解する可能性があり、このため所定の圧力以上に衝
撃処理が行えないという不都合が生じる。

特に残留温度は、衝撃温度の持続時間が略１０−５〜１
０−６秒の程度であるのに対し、周囲条件により差異は
あるが、留１０−１〜１秒程度と長いため高温の場合試
料の反応はもちろん、試料容器と反応したり、これを融
解させたり、また、試料の気化あるいは分解生成ガスの
ため、試料容器の内圧が高くなり、容器を破損させる等
多くの問題を生じる。

温度上昇を抑制する従来方法のうち、最も簡単な方法は
、試料の初期密度をなるべく高くする方法である。

その他の方法として衝撃インピーダンス不整合と呼ばれ
る方法で、粉状、または薄板状の試料と試料より十分衝
撃インピーダンスの大きな物質を、粉状の場合は混合し
、プレス成型し、板状の場合サンドインチ状に層状に重
ね合わせ、複合体をつくり、これに衝撃加圧する方法が
ある。

その一例として特公昭５４−１０５５８の合成ダイヤモ
ンドの製造方法に記載されている方法があり、これは試
料つまりグラファイト粉とこれよりはるかに衝撃インピ
ーダンスの大きい銅、あるいは鉄粉とを混合プレス成型
し、複合体を得て、これに衝撃をかげ、温度抑制し、ダ
イヤモンド化収率を高めようとするものである。

衝撃インピーダンス不整合体において、圧力は各相とも
平衡になるゆえ、容易に高圧が得られるが、温度は各相
、異り高インピーダンス相が低温度ゆえに、圧力解放過
程で低インピーダンス相の冷却効果が生じるという特徴
を有す。

このような試料の初期密度をなるべ（高くする方法の場
合、試料が、アルミニウム、鉛、のように、融点が低く
、鋳造の容易な金属あるいは低融点の有機・無機物、も
しくは液体の場合、容易に真密度、あるいはこれに近い
ものが得られるが酸化アルミニウム等金属酸化物、炭化
物、チッ素化物、ホー素化物、ケイ素化物、フェライト
、チタン酸塩、あるいはモリブデン、タングステン、べ
ＩＪ ＩＪウム、炭素、等高融点物質は概して、真密度
、もしくはこれに近い所定の形状を有した試料を得るこ
とは困難である。

このため単体あるいはこれにバインダーとして小量の添
加物を混ぜプレス成型したり、焼結加工により、真密度
に近いものを得る方法が行なわれているが、試料作成工
程が煩雑でかつ高価なものとなるばかりか、添加物が衝
撃処理上、不純物として悪影響を及ぼしたり、またその
まま試料中に残存するため問題となる場合が多い。

またインピーダンス不整合方法の場合においても高イン
ピーダンス媒体が試料中の不純物となりやすいばかりか
概して好ましくない場合が多い。

たとえば、前述のダイヤモンド合成において、銅粉を衝
撃処理した試料から除去するには多大の経費と時間を必
要とする。

本発明は、衝撃圧縮に伴って生起する試料の温度上昇を
抑制することを主な目的とするものであり、この目的を
達成すべ（、本発明により、軸方向に延びる凝縮系物質
に隣接して設けた爆薬層を該軸方向に爆発点が連続的妊
移動するように爆発させて該物質を衝撃圧縮させるとと
もに別の爆発ガスで駆動された飛翔体を該物質に対し該
軸方向に衝突点が連続的に移動するように衝突させて該
物質を衝撃圧縮させるに際し、該爆薬層の爆発による衝
撃圧縮を該飛翔体の衝突による衝撃圧縮より先行せしめ
るようにしたことを特徴とする凝縮系物質の高圧衝撃圧
縮処理方法が提供される。

また、本発明の第二の発明によれば、上記した方法を実
施するための装置が提供される。

本発明を次に図面により詳細に説明する。

第１図は本発明による衝撃圧縮処理装置の一実施例を立
面断面で示した説明図であって、図中、１は圧縮処理す
べき、液体又は固体の凝縮系物質の試料であって、円筒
状の金属容器２内に収容されている。

符号３，４で示すのは容器２の栓である。容器２と同心
的に円筒状の飛翔部材５が空隙６をもって設置されてい
る。

飛翔部材５の外周面には主爆薬層９が設けられており、
この爆発力により飛翔部材５は容器に向って高速で飛翔
、衝突し、内部の試料１を衝撃圧縮させる。

この主爆薬層９は、上端部に設けた。

雷管１１及び９の起爆薬層１０からなる起爆部により起
爆し、上端（起爆薬側の端部）から下端に向って連続的
に爆発する。

３２は容器２の外周面に設けられた副爆薬層で、飛翔部
材５の衝突により上端部（起爆側の端部）から起爆され
下端部に向って連続的に爆発する。

起爆薬層１０の爆発により副爆薬層３２が直接誘爆され
るのを防ぐために、副爆薬層３２と起爆薬層１０との間
には木板などの隔離板２９が挿設されている。

２１〜２６は容器２の両端部に設けた容器破損防止手段
であり、その作用は後述する。

なお、この破損防止手段は省略することもできる。

第２図は、第１図の装置による衝撃処理進行中の概念図
であって、この図により、本発明による作用を説明する
。

前記したように、起爆薬層１０により主爆薬９の上端面
が起爆され、その爆轟波は下端に向って進行し、この時
飛翔部材５は空隙６内に駆動収縮し、管状の副爆薬層３
２の上部に衝突する結果これを起爆させ、その爆発は下
方へ進行し、容器２を収縮させ内部の試料１を衝撃圧縮
させる。

この場合、飛翔部材５が副爆薬層３２に衝突する衝突点
の下方向への移動速度ｖｐが副爆薬層３２の爆速Ｄ２
より小さい場合、副爆薬層３２の爆発による衝撃圧縮が
常に飛翔部材５の衝突による衝撃圧縮に先行する。

従って飛翔部材５が副爆薬層３２に最初に衝突した以後
は、飛翔部材５は副爆薬層３２による爆発ガスに衝突し
、このとき爆発ガスの膨張エネルギーより飛翔部材５の
運動エネルギーが十分大きげれば、飛翔部材５は内部の
試料を十分圧縮することができ、試料は２段階に衝撃圧
縮される。

第２図はこのような２段階圧縮工程を示す概念図であっ
て、Ｑ及びＺはそれぞれ主爆薬層９及び副爆薬層３２の
爆轟波面を示し、Ｙ及びＰはそれぞれ副爆薬層３２の爆
発に起因した試料内の衝撃波面及び飛翔部材５の衝突に
起因した衝撃波面を示す。

定常な場合、衝撃・波面Ｙと下方向への進行速度は副爆
薬層３２の爆速Ｄ２に等しく、一方衝撃波面Ｐの下方向
進行速度は前記した飛翔部材５の容器への衝突点の移動
速度ｖｐに等しく、またこれは主爆薬層９の爆速Ｄ１
にも等しくなる。

試料１は副爆薬３２による衝撃波により先ず弱く圧縮さ
れ、次に飛翔部材５による衝撃波により強く圧縮される
。

たとえば粉末試料の場合、第１段階で真密度近くまで圧
縮され、第２段階で高圧衝撃圧縮される。

このように第］段階で低圧圧縮を行った後第２段階の高
圧圧縮を行うことにより、試料の温度上昇を最少限に抑
えることができる。

これは理論的には以下のように説明される。

すなわち、見掛の密度がρ。

０の物質をほぼ真密度に担当するρ１までＰｌの衝撃圧
力で圧縮し、その後、Ｐ２の衝撃圧力（Ｐ２）Ｐｌ）で
密度ρ２まで二段階に圧縮するさいの物質の単位質量あ
たりの内部エネルギーの増加量を△Ｅ２ とし、一段圧
縮でρｏｏからρ２までＰ２の衝撃圧力で圧縮するさい
の内部エネルギー増加量を△Ｅ１ とすると、衝撃圧
縮におけるエネルギー保存式より、式（１）が成立する
。

式（１）において（Ｐ２−Ｐｌ）の値に比較して（ρ２
−ρ］）の値は小さいから近似的にρ２−ρ１とすると
力２）が成立する。

内部エネルギー変化はほぼ物質の温度変化に比例し、ま
た、通常、Ｐ２はＰｌより一桁以上大きいゆえ、式（２
）より二段圧縮方法が一段圧縮に比較して、はるかに温
度上昇が／Ｊ’ｔさいことが理論的に証される。

全試料に対し軸方向に均一な圧縮処理を施す上で、衝撃
波面Ｐ及びＹの間の距離を衝撃圧縮の進行中一定に保つ
ことが好ましい。

これは副爆薬層３２としてＶ、即ち主爆薬層９の爆速Ｄ
１ と等しいものを使用し、即ち、Ｄ１＝Ｄ２とし、
且つ試料への衝撃波の入射する位相をずらすことにより
可能となる。

具体的には、第１図において、副爆薬層３２をその上部
側、好ましくは栓４の位置までをＶ、（即ちｖｌ）より
も大きい爆速をもつ爆薬で形成し、それよりも下側、好
ましくは栓４の位置より下の部分をＶｐ（即ちＶｌ）と
同じ爆速を有する爆薬で構成することにより、試料内を
一定距離だけ離れた定常な衝撃波が伝播することになる
。

この衝撃波間の距離は、副爆薬層３２における上部の高
爆速部の長さをし、爆速をり。

とすれば略々Ｌ×（１−Ｄ１／Ｄｏ）で与えられるが、
この値が試料径の約０．５〜２倍となるように設計すれ
ば実用上十分である。

本発明の圧縮処理装置を構成する各部分について次に説
明する。

第一段圧縮用の副爆薬層３２としては起爆性、伝爆性と
もに良好で、かつ、爆発伝播限界層厚のなるべく小さな
爆薬が望ましい。

このような爆薬として、ペントリット、ヘキソーゲン、
テトリル等の高性能爆薬単体、あるいはこれらの混合物
、またはこれら高性能爆薬粉体を、シリコンゴム、ブタ
ジェンゴム、ウレタン等で混合成型処理したもの、ある
いは硝酸とこれに可溶な可燃性液体、固体の溶液、等の
液体爆薬が使用できるがペントリットをシリコンゴム等
の樹脂で混合成形処理した爆薬が起爆性伝爆性に秀れ、
また爆速をコントロールしやすいという利点がある。

また副爆薬層３２の横方向の層厚は少くとも試料径のり
一程度で、かつ爆発伝播限界層厚以上で使０ 用する。

起爆薬層１０の爆薬としては、円板状のものが通常使用
され、その種類には特に制限は無いが、なるべく爆発伝
播限界層厚の小さいものの使用が薬量を少くすることが
できるため好ましい３主爆薬層９に関しては、特に薬種
の制限は無いが、爆速か副爆薬層３２よりも大きくなる
と前述した２段階衝撃圧縮処理が困難となるので望まし
くない。

処理目的に応じ、適宜の薬種を選定することは当業者に
とって容易であろう。

主爆薬層９の横方向の層厚は、飛翔部材５を副爆薬層３
２の爆発ガスに逆って、収縮せしめる必要から、主爆薬
層９の爆発エネルギーが飛翔部材への運動エネルギーと
して転換される効率を略２０％とし、主爆薬及び副爆薬
層の単位体積あたりの発生する爆発エネルギーを同じと
すると、少（とも、副爆薬層３２の横方向層厚の５倍以
上とするのが好ましい。

主爆薬層９の層厚が１０ｍｖｔ以上の場合、起爆部とし
て第１図のような同心円的な線起爆方式を用いると爆轟
波が球状となり、一様に飛翔管を加速することが困難で
ある。

そのような場合、第３図に示すように、起爆部として平
面爆轟波発生装置３０を用い、主爆薬層９の軸に直交す
る上端面を全面同時に起爆させるのが良い。

また、第４図に示すように、主爆薬層９の側面をより高
爆速の薄肉状爆薬層２８で囲み、主爆薬層９をこの高爆
速爆薬層２８により起爆せしめることにより、第５図に
示すように主爆薬層９による爆轟波面Ｑを飛翔部材５に
対しθの角（θ〈９０°）をもつようにすることができ
る。

（主爆薬９及び高爆速爆薬２８の爆速をそれぞれＤ２．
Ｄｌとするとθ−５ｉｎ ’ （Ｄ２／Ｄ１）で表
わされる。

）一般に、爆轟波面とこれにより加速される物体とが構
成する角度が小さいほど加速の効率は良くなり、より高
速の飛翔体を得ることができる。

従って、主爆薬層として高性能爆薬を用いなくても、高
爆速爆薬層２８を設けることにより超高圧の圧縮処理が
可能となる。

なお、第４図の方式では、実用されている爆薬固有の問
題から、θを約１３°以下にすることは困難である。

第６図のように、第４図の主爆薬層９を上端から下端に
向けて一様に層厚を縮小して形成せしめることにより、
θを１３゜より小さく、場合によっては０にすることが
できる。

この場合θは、θ＝δ−ｃｏｓ ’ （Ｄ２／Ｄ１
）で表わされる。

ただしＤｌ、Ｄ２は前記のとうりでδは高爆速爆薬層２
８及び主爆薬層９の爆速を示す。

高爆速爆薬層２８の層厚は通常１０朋以下とするのが良
く、その薬種としては、爆速かｓ ｈｍ／ｍ／上で、爆
発伝播限界層厚の小さいものを用いることが好ましい。

このようなものの例としては、ペントリット又はヘキソ
ーゲン等のような高性能爆薬の微粉末をシリコンゴム、
ウレタンゴムのようなプラスチック、樹脂類に混合、成
型したものを挙げることができる。

また、液状爆薬の使用も可能である。

以上第１．３．４及び６図の各実施例で用いた隔離部材
２９としては木材の他、プラスチック、せつこう、砂、
紙等を適用することができる。

飛翔部材５の材質は特に制限はないが、経済性及び加工
性からみて、スチール又は真鍮が好ましい。

また飛翔部材５の肉厚は爆発による飛翔部材５の飛翔速
度を決定する要因であって、実用上は、少なくとも０．
５朋以上とするのが好ましい。

試料容器２及びその栓３，４はなるべ（強度の大きい金
属で構成されることが好ましく、実用上、ステンレス等
の高張力鋼材が望ましい。

容器２の肉厚は破損防止の点からは厚い方が好ましいが
、容器の変形に消費される衝撃エネルギーが多くなり、
それだけ試料の処理効果が減じられるので、この点から
は薄いのが好ましいが、本発明においてはステンレス容
器の場合、１〜１０１ｎ７ｒＬ程度の肉厚があれば十分
である。

金属栓は、形状が試料に対して、平滑なものよりか、第
１図に示すように凸型、あるいは凹型の形状をもたせた
方が、容器の破断防止に効果的であり、また容器本体と
接する部分がなるべく多（なるようなねじこみ式構造と
するのが好ましい。

飛翔部材５と容器２間の空隙６は、横方向（試料の軸方
向に直交する方向）の巾として主爆薬９の横方向厚みの
少なくとも１１５以上とするのが良い。

第１．３，４及び６図において、符号２１〜２６で示す
のは、容器２０両端に設けた容器破断防止手段である。

すなわち、爆発により飛翔体を試料に対して衝突させて
圧縮処理を行う場合、この飛翔体の衝突により容器２の
上部は上方向へ、その他は全体として下方向へと移動し
ようとし、その結果容器の上及び下部、特に試料１と栓
３゜４が接する近傍で容器の破断が生じ易（、試料が散
逸損失するという問題がある。

本発明の如く、超高圧な衝撃圧縮を行う場合にはこの容
器の破断に対処することが特に望まれるが、この破断防
止は、容器２０両端部に飛翔部材の衝突により爆発する
減速用爆薬層を設け、該飛翔部材の衝突による該容器の
該他端部側方向への移動速度を減じるようにしたことに
より達成できる。

２１．２２は容器破損防止用の減速用爆薬層であり、図
示のように、衝撃波減衰板２３，２４及び２５．２６に
それぞれサンドイッチ状にはさんで使用するのが好まし
い。

爆薬層２１，２２に用いる爆薬の薬種に関しては特に制
限はないが、低速爆轟性のもの、元圧現象を呈しやすい
もの、あるいは、衝撃浮性が急速に変化しやすいものの
使用はなるべ（避は起爆性が良好かつ爆発伝播限界層厚
のなるべく小さなものが好ましく、このようなものとし
て、ペントリット、ヘキソ−ゲンチトリル等の高性能爆
薬単体、これらの混合物、又はこれらの高性能爆薬の粉
体をシリコンゴムやブタジェンゴム等で成型処理したも
ののほか、ニトロメタン、硝酸及びこれらに可溶な可燃
性物質からなる溶液などの液体爆薬を例挙することがで
きる。

液状の減速用爆薬の場合は、薄肉の容器に入れて使用す
るが、固体状の場合も裸薬でなく、側面を塩化ビニル管
等で囲って使用しても良い。

爆薬層２１．２２の形状は、通常、板状とするのが良く
、試料容器２と概略同一な平面形状とするのが好ましい
。

層厚は爆発限界層厚以上として使用する。衝撃波減衰板
２３，２４，２５，２６として番良その衝撃インピーダ
ンスが減速用爆薬となるべく類似したものの使用が好ま
しく、例えば、メタクリル等のプラスチック類、或は水
、無機もしくは有機塩類の水溶液等が使用される。

液体状物質を衝撃波減衰用に適用する場合には、薄肉の
容器に封入して使用する。

衝撃波減衰板２３，２４゜２５．２６の形状は、挾持す
る爆薬層２１，２２と略々同一平面形状を有し且つ同一
厚とするのが好ましい。

次に本発明による減速爆薬層２１，２２０作用について
説明する。

いま減速用爆薬層２１．２２が無いとすると、減衰板２
３ 、２４ 、２５ 、２６及び試料容器２への飛翔体
５の衝突により、容器の上部は上方向へそれ以外は下方
向へ全体として移動しようとする。

特に容器２の最下部は減衰板の下をプラスチック円板２
７とし、更にその下部を自由空間とした場合、自由面か
ら上方へ稀薄波が発生し容器全体の下方への移動速度を
さらに増加させる。

また試料は一般妊容器２及び金属栓３゜４より、かなり
衝撃抵抗が小さいため試料との界面で二次的な稀薄波が
発生しやすく、稀薄波間の複雑な相互干渉により、この
近傍で強い引張力が発生し、容器を破断しやすい。

容器の上部に関しても概略同様な効果が生じ、試料と容
器枠の界面近傍で破断しやすい。

一方、爆薬層２Ｌ２２を設け、これに対して飛翔体５を
衝突させて側面より起爆させた場合、その爆発力によっ
て上記した容器の上部及び下部方向への移動速度は減ぜ
られる。

従って容器の破断が防止できる。尚、起爆薬層１０の薬
量が十分多い場合には、上部に設けた減速用爆薬層２２
は省くことができる。

以上の本発明の実施例においては、圧縮処理すべき試料
の平断面が円形なものについて説明したが、本発明はこ
れに限らず、角柱状、平板状などのように軸方向に延び
る形状の試料の処理にも適用でき、その場合、試料容器
、飛翔部材などの形状は試料の形状に対応して適宜変化
させることは当業者にとって当然のことと理解されよう
。

第１図は本発明を、左右軸方向に延びる平板状の試料に
対し片面から平板状飛翔体を衝突させて圧縮処理する場
合に適用した例を示す概略図であり、図中、第１図と同
一符号は同一部材、要素を示す。

雷管１１により平面爆轟波発生装置３０が起爆されると
、主爆薬層９は軸に直交する右方端面が全面同時起爆さ
れ右方端部（起爆側の端部）から左方端部へ向って連続
的に爆発する。

固定側板３３により試料１と平行且つ空隙６をもって配
置された飛翔部材５は、主爆薬９の爆発により右端から
左端に向って連続的に下方へ飛・翔する。

飛翔部材５が副爆薬層３２に衝突すると副爆薬が起爆し
、これも右端（起爆側の端部）から左端に向って連続的
に爆発する。

以下、第１図で説明した原理に従って容器３５内の試料
は二段階の圧縮処理を受ける。

３４は金属製のふたである。尚、主爆薬層９の薬理が薄
い場合は平面爆轟波発生装置に替えて、線状同時起爆装
置（ラインウェーブジェネレーター）を用いてもよい。

本発明は、グラファイトからダイヤモンドの転化反応の
ような衝撃を利用する物質合成や、タングステン、炭化
ケイ素等の粒状の高融点物質を緻密に衝撃固化する場合
、又は鋼のような金属材料を衝撃硬化せしめる場合、更
には炭化ケイ素等のセラミック粉を微粉化しかつ歪を与
えて活性化する場合等、固体や液体の凝縮系物質を種々
な目的で衝撃処理する場合に適用される。

本発明は、特に、多孔質物質の衝撃圧縮処理や異成分の
混入が好ましくない場合の衝撃圧縮処理に有利に適用さ
れる。

本発明を次に実施例により更に詳細に説明する。

実施例 第４図に示す方法において試料１として平均粒径２６５
ミクロンの緑色炭化ケイ素粉末を容器２へ真密度の約６
０％に充填する。

容器２、はステンレス製（ＳＵＳ−３０４）で内径３０
ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ１４０朋で容器の栓、３，４は
凸形状で凸面半径が１５ｍｍ、ねじ、ふた部分の長さが
各５ｘｍのスチール製（ＳＳ−４１）のものを使用する
。

飛翔部材５は内径７０ｍｍ、肉厚３顛、長さ１９０１＋
１の真鍮管を使用し、空隙６、は横方向約１８龍とし、
主爆薬９はアンホ爆薬、約２．３ｋｇ（爆速・約３ｋＷ
ｌ／秒）を使用する。

高爆速爆薬層２８には平均粒径が０．５ ｉｎ以下のペ
ントリット粉末７０重量部を硬化前のシリコン樹脂（信
越化学ＫＥ−１０） ３０部を混合攪拌し、板状に成形
硬化することにより得られるもので（以下これをＰＥＴ
Ｎ／ＳＥＧ ＝７０／３０と記す）肉厚３１１１１１Ｌ
のものを前記真鍮管と同心円状に置かれた内径１５４ｍ
、肉厚５．５ ｍｙｉ、長さ１９０朋の硬質塩ビ管に上
部のみ約３０ｍ上下方向に内張すしたものを使用するが
このものの爆速は毎秒約６．７ ｋｍである。

起爆薬層爆薬９は前記と同じ方法でペントリット、シリ
ンゴムが５０１５０の重量比で作られ肉厚５ｍｍ、直径
１５５ｍｍの円板状のものを用いる。

雷管１１は６号電気雷管を使用し減速爆薬２１゜２２は
、ＰＥＴＮ／５ＥＧ＝７０／３０で、肉厚５朋、径約３
０朋のものを、また、衝撃波減衰板は同径・同厚のメタ
クリル板を使用する。

隔離板２９は直径１４２朋、肉厚２０朋のベニヤ板を、
また、底部のプラスチック板２７は５ｍｍ厚のメタクリ
ル板を使用する。

副爆薬層３３はＰＥＴＮ／ＳＥＧ ＝７０／３０のもの
で肉厚が３ｍｍのものを使用する。

本実施例の装置を大型爆発室の中央部におき、雷管を起
爆させ、爆発後、試料容器を回収した。

回収試料容器は軸方向へ変形していたが破損はみられず
試料回収率は１００％であった。

試料容器を横方向（半径方向）に切断し、試料の切断面
を観察すると、炭化ケイ素は緑色のままで、固くしまっ
ており、かさ比重を測定すると２．８０で真比重の８７
．２％であった。

また、試料を容器より取り出しこれを軽くたたいて粉砕
すると平均粒径９５ミクロンの粉体が得られ、さらにこ
れを、スチールポット、スチールボールを用いて、振動
ミルで５〜３０分間粉砕したとき、粉砕時間に対する、
４４ミクロン以下の粒子が発生する割合を調べた結果を
第８図、ａの折線として示す。

同様に未衝撃試料に対しての結果を第８図、Ｃの折線と
して示す。

次に、本実施例で、回収した試料の化学成分分析を行な
った結果遊離炭素、ケイ素、酸化ケイ素等の主として熱
分解生成物が未衝撃試料に対し約０，５％増加していた
。

比較例 実施例における副爆薬層を使用しないで、かわりに、試
料容器２を内径３４．１ ｍｍ、肉厚３．７朋、長さ１
５０朋のスチール管（ＳＳ−４１）で保護し、その他は
実施例と同様条件で爆発処理した試料容器を回収した。

容器は下部が一部縦方向に裂けており、試料回収率を約
８５％と推定した。

容器を半径方向に切断し、試料の切断面を観察すると炭
化ケイ素は細く固くしまっており、発生した熱のため、
黒色に変色しており、そのかさ比重は２．９１で真比重
の９０．６％であった。

容器より取り出した試料を軽（たたいて粉砕すると平均
粒径が５００μもあり、これは高温のため粒子の凝集が
起きたことによる。

実施例と同様な方法で粉砕した結果を第８図、Ｃの状態
として示す。

また、回収試料の化学成分分析を行なった結果が熱分解
性不純物が約１％増加していた。

以上実施例、比較例の結果が示すとおり、本発明の衝撃
処理方法、装置による、衝撃温度上昇抑制効果は顕著で
あり、かつ、炭化ケイ素微粉末を得るための衝撃処理効
果も良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧縮処理装置の一実施例を示す立
断面図、第２図は第１図の装置における圧縮処理進行中
の状態を示す説明図、第３，４゜６及び７図は本発明の
他の実施例を示す立断面及び第５図は第４図の装置にお
ける爆轟波を示す説明図である。 第８図は衝撃処理後及び未衝撃の試料の振動ミルによる
粉砕効果を表わす図であり、折線ａ ”’−ｃはそれぞ
れ実施例、比較例、未衝撃試料についてのグラフである
。 図中、１・・・・・・試料、２・・・・・・容器、３，
４・・・・・・栓、５・°。 ・・・飛翔部材、６・・・・・・空隙、９・・・・・・
主爆薬層、１０・・・・・・起爆薬層、１１・・・・・
・雷管、２１，２２・・・・・・減速爆薬層、２３ 、
２４ 、２５ 、２６・・・・・・衝撃波減衰板、２７
・・・・・・プラスチック板、２８・・・・・・高爆速
爆薬層、２９・・・・・・隔離板、３０・・・・・・平
面爆轟波発生装置、３２・・・・・・副爆薬層、３３・
・・・・・固定側板、３４・・・・・・金属ふた、３５
・・・・・・容器、Ｐ・・・・・・衝撃波面、Ｑ・・・
・・・爆轟波面、Ｙ・・・・・・衝撃波面、Ｚ・・・・
・・爆轟波面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向に延びる凝縮系物質に隣接して設けた爆薬層
   を該軸方向に爆発点が連続的に移動するように爆発させ
   て該物質を衝撃圧縮させるとともに別の爆発ガスで駆動
   された飛翔体を該物質に対し該軸方向に衝突点が連続的
   に移動するように衝突させて該物質を衝撃圧縮させるに
   際し、該爆薬層の爆発による衝撃圧縮を該飛翔体の衝突
   による衝撃圧縮より先行せしめるようたしたことを特徴
   とする凝縮系物質の高圧衝撃圧縮処理方法。 ２ 該爆薬層の起爆を該飛翔体の衝突により生起せしめ
   るようにした特許請求の範囲第１項の方法。 ３ 軸方向に延びる凝縮系物質を装填した容器に隣接し
   て設けた副爆薬層と、該容器と平行に且つ該副爆薬層に
   対し間隙をもって設置された飛翔部材と、該飛翔部材の
   外面に設けた主爆薬層と、該主爆薬層用起爆部とから成
   り、該主爆薬層は該起爆部により起爆側の端から他端へ
   向けて連続的に爆発するものであって、その結果該飛翔
   部材は該容器に対し衝突点が該軸方向に連続的に移動す
   るように衝突して容器内物質を衝撃圧縮し、一方該副爆
   薬層は該飛翔部材の衝突により起爆側の端から他端に該
   軸方向に連続的に爆発するものであって、その結果容器
   内物質は衝撃圧縮され、この際該副爆薬層の少なくとも
   該起爆側の端部を該主爆薬層よりも爆速を大きく構成し
   て、該副爆薬層の爆発による衝撃圧縮を該飛翔体の衝突
   による衝撃圧縮より先行せしめるようにした凝縮系物質
   の衝撃圧縮処理装置。