打揚花火玉

本発明は、打揚花火玉に関し、特に打ち揚げ後の未燃焼物の落下が少ない打揚花火玉に関するものである。

添付図面の図１は、従来の代表的な打揚花火玉の構造を示す断面図である。 図１に示すように、打揚花火玉は中空球状の玉皮１０（玉皮１０は、中空半球状に形成された二個の中空半球状成形体１０ａ、１０ｂを組み合わせて構成されており、この中空半球状成形体１０ａ、１０ｂは、互いに上貼紙１４により固定されている）、その玉皮１０の内側表面に沿って配置された星１１、星１１の位置の内側に充填された割薬１２、割薬１２の充填部から外部に引き出された導火線１３から構成されている。 このような構成の打揚花火玉は、打ち揚げと同時に導火線１３に引火し、空中にてその引火が割薬に達すると、割薬１２が燃焼爆発して、玉皮１０を破裂させる。 この玉皮１０の破裂により、星１１は色火を発しながら飛び散り、その飛跡で空中に花模様が描かれる。

打揚花火玉は、通常は、屋外で打ち揚げられることから、打ち揚げ後（打揚花火玉の炸裂後）において、地上に落下する未燃焼物の発生が少ないことが好ましい。 しかしながら、従来の打揚花火玉では、玉皮（中空半球状成形体）が紙の重ね貼りにより製造されているため燃焼しにくく、玉皮の破片の多くが未燃焼のまま地上に落下する傾向にある。 また、割薬には、もみがらや綿実などの粒状物の周囲に黒色火薬や過塩素酸カリウム含有火薬組成物などを塗布したものが広く利用されているが、このような割薬では、芯材のもみがらや綿実が燃焼しにくく、未燃焼物が発生し易い。 このため、打揚花火玉の玉皮や割薬を燃焼性の材料から形成して、玉皮や割薬を空中で焼失させて、未燃焼物の発生を少なくすることが検討されている。

特許文献１には、ニトロセルロースとクラフトパルプとを主成分とする燃焼性の玉皮が開示されている。

特許文献２には、ニトロセルロースを主成分とする組成物から形成された多孔質である外皮を有する球状中空薬及び／又は該中空薬を変形させることにより比重を高められた中空部を有する変形薬よりなる打揚花火玉用の割薬が開示されている。

特許文献３には、過塩素酸カリウム含有火薬組成物から形成された管状体や表面に嵩高となるような変形加工が施された割薬が開示されている。

特許文献４には、生分解プラスチック発泡体の塊片からなる芯材と、その芯材の表面を覆う火薬層とからなる割薬が開示されている。

特開平２−１９５１９８号公報

特許平２−１９５１９９号公報

特開２００２−２７７１９５号公報

特開２００２−３５００９７号公報

特許文献１に開示されている燃焼性の玉皮や、特許文献２乃至４に開示されている燃焼性の割薬を用いることによって、打ち揚げ後の打揚花火玉の未燃焼物の発生を少なくすることは可能である。 しかしながら、特許文献１に開示されているクラフトパルプを含む玉皮は、玉皮の燃焼時にクラフトパルプが発炎することがあり、これにより花火の花模様の見栄えが損なわれることがあるという問題ある。 特許文献２に開示されている中空部を有する割薬は、燃焼性材料を球状中空に成形することが難しく、工業的な生産性が低いという問題がある。 特許文献３に開示されている火薬組成物の形成物からなる割薬は、従来の芯材に火薬組成物を塗布した割薬と比べて、火薬組成物の粒子同士が互いに強く接触しているため、着火してから割薬全体が燃焼爆発するまでに要する時間が長く、割薬の燃焼爆発によって発生する力が弱いという問題がある。 すなわち、特許文献３に開示されている割薬が充填されている打揚花火玉は、従来の芯材に火薬組成物を塗布した割薬が充填されている打揚花火玉と比べて、花火の花模様が小さくなる傾向にある。 特許文献４に開示されている割薬では、芯材と火薬層との密着性が低く、火薬層が芯材から脱落することがあるという問題ある。
従って、本発明の目的は、花火の花模様を損なうことなく、打ち揚げ後の未燃焼物の発生が少ない新規な打揚花火玉を提供することにある。

本発明は、８０〜９５質量％の黒色火薬と２０〜５質量％の結合剤とを含む火薬組成物から形成された中空球状の玉皮、該玉皮の内側表面に沿って配置された星、該星の位置の内側に充填された割薬、該割薬の充填部から外部に引き出された導火線、そして前記玉皮の外側表面を覆う上貼紙を含む打揚花火玉にある。

本発明の打揚花火玉の好ましい態様は次の通りである。
（１）玉皮の結合剤が多糖類である。
（２）玉皮の結合剤がグァーガムである。
（３）玉皮の厚みが玉皮の内径に対して１〜１０％の範囲にある。
（４）玉皮の内側表面に黒色火薬粒子が点在している。

（５）割薬が、表面に親水性接着剤被覆層を備えた、平均粒子径が１〜５ｍｍの球状多孔質ポリマービーズと、該親水性接着剤被覆層の表面を覆う火薬層とから形成されている。
（６）割薬の親水性接着剤被覆層がポリビニルアルコール含有接着剤若しくは酢酸ビニル樹脂含有接着剤から形成されている。
（７）割薬の親水性接着剤被覆層が黒色火薬を含む。
（８）割薬の多孔質ポリマービーズが発泡ポリスチレンビーズである。
（９）割薬の火薬層を形成する火薬が過塩素酸カリウムを含む火薬組成物である。

本発明の打揚花火玉において用いる玉皮は、その大部分が黒色火薬から形成されているので、割薬の燃焼により容易に着火し、さらに着火後の燃焼速度が極めて速く、また燃焼時に発炎が殆ど起こらない。 従って、この玉皮を用いた本発明の打揚花火玉では、花火の花模様の見栄えを損なうことなく、玉皮が空中で殆ど焼失し、未燃焼の玉皮に起因する未燃焼物の落下が殆ど発生しない。

本発明の打揚花火玉において好ましく用いられる、表面に親水性接着剤被覆層を備えた、平均粒子径が１〜５ｍｍの球状多孔質ポリマービーズと、該親水性接着剤被覆層の表面を覆う火薬層とから形成されている割薬は、芯材の球状多孔質ポリマービーズが微細で、着火後の燃焼速度が極めて速い。 従って、この割薬を用いた打揚花火玉は、空中で殆ど完全に焼失するため、割薬に起因する未燃焼物の落下を殆ど発生しない。 芯材に球状多孔質ポリマービーズを用いた割薬は、芯材以外の構成が従来の芯材に火薬組成物を塗布した割薬と同等であるため、工業的な生産性が高い。 また、着火してから火薬層が燃焼爆発するまでに要する時間や、火薬層の燃焼爆発によって発生する力が、従来の芯材に火薬組成物を塗布した割薬と同等なものとなる。 さらに、火薬層が親水性接着剤被覆層を介して球状多孔質ポリマービーズを覆っているので、火薬層が球状多孔質ポリマービーズから脱落しにくい。

以下、本発明の打揚花火玉を、添付図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明に従う打揚花火玉の一例の断面図であり、図３は、図２に示した打揚花火玉の玉皮の拡大断面図である。 但し、図３では、玉皮の内側表面に黒色火薬粒子を点状に配置した例を示している。 図４は、本発明の打揚花火玉の玉皮を形成する中空半球状成形体の製造に有利に用いることができる雌型と雄型とからなる構成の金型を概略的に示す図である。 さらに、図５は、本発明の打揚花火玉に有利に用いることができる割薬の一例の断面図である。

図２において、打揚花火玉は、黒色火薬と結合剤とを含む火薬組成物から形成されている中空球状の玉皮２０、その玉皮２０の内側表面に沿って配置された星２１、星の内側に充填された割薬２２、割薬２２の充填部から外部に引き出された導火線２３、そして玉皮２０の外側表面を覆う上貼紙２４からなる。 玉皮２０は、二個の中空半球状成形体２０ａ、２０ｂを組み合わせた構成となっている。

玉皮２０を形成する黒色火薬としては、硝酸カリウムを５０〜８０質量％の範囲、硫黄を３〜３０質量％の範囲、木炭を１０〜４０質量％の範囲となる割合にて含む公知の黒色火薬を用いることができる。 玉皮２０を形成する結合剤は、水に溶解して粘度を向上させる有機物であることが好ましい。 結合剤は、多糖類であることが好ましい。 結合剤として用いられる多糖類の例としては、ガラクトマンナン、コンニャクマンナン、アラビアガム、トラガントガム、カラヤガム、アルギン酸、ふのり、カンテン、デンプン、セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースを挙げることができる。 結合剤として好ましい多糖類は、ガラクトマンナンであり、ガラクトマンナンの中で特に好ましいのはグァーガムである。 黒色火薬と結合剤の配合割合は、一般に黒色火薬が８０〜９５質量％の範囲で、結合剤が２０〜５質量％の範囲にあり、好ましくは、黒色火薬が８８〜９３質量％の範囲で、結合剤が１２〜７質量％の範囲にある。

玉皮２０は、燃焼焼失に要する時間及び強度を考慮すると、厚みが玉皮の内径に対して１〜１０％の範囲にあることが好ましく、３〜８％の範囲にあることが特に好ましい。

玉皮２０は、図３に示すように、内側表面に黒色火薬粒子２５が点在していることが好ましい。 黒色火薬粒子２５を玉皮２０の内側表面に点在させることにより、玉皮内側表面の表面積が拡がる結果となり、これによって、玉皮の着火が迅速化するため、燃焼焼失に要する時間を短縮することができる。

本発明の打揚花火玉の玉皮を形成する中空半球状成形体２０ａ、２０ｂは、黒色火薬と結合剤と水を混合して含水火薬組成物を調製し、この含水火薬組成物を半球状に窪んだ凹部を有する雌型の凹部と半球状に突き出た凸部を有する雄型の凸部との間に充填した後、加圧し、次いで雌型と雄型とをこの順で含水火薬組成物から離脱させ、次いで乾燥して水分を除去することからなる方法により製造することができる。

含水火薬組成物の調製において、黒色火薬と結合剤との配合割合は、両者の合計量を１００質量部として、通常は黒色火薬が８０〜９５質量部で、結合剤が２０〜５質量部となる割合である。 水の配合割合は、火薬組成物（黒色火薬と結合剤との混合物）１００質量部に対して、一般に５〜３０質量部の範囲、好ましくは１０〜３０質量部の範囲にある。 含水火薬組成物の調製に際しては、先ず黒色火薬と結合剤とを混合して、均一な混合物を調製した後、混合物の粘度を確認しながら水を混合するのが好ましい。

含水火薬組成物は、図４に示すような半球状に窪んだ凹部３２を有する雌型３１と半球状に突き出た凸部３４を有する雄型３３とを用いて中空半球状に加圧成形することができる。 加圧成形後の含水火薬組成物からの雌型及び雄型の離脱を容易にするために、含水火薬組成物３０を雌型３１と雄型３３との間に配置する前に、雌型３１の凹部３２表面及び雄型３３の凸部３４表面には離型シートを配置することが好ましい。 雌型３１に配置する離型シートは、雄型３３よりも雌型３１を先に含水火薬組成物から離脱させ易くするために、雄型３３に配置する離型シートよりも離型性が高い方が好ましい。 具体的には、雌型３１の側には樹脂シート３５を配置して、雄型３３の側には薄紙３６を配置することが好ましい。 樹脂シート３５としては、包装用の公知の樹脂シートを用いることができ、その例としてはポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリ塩化ビニルシート、ポリ塩化ビニリデンシートなどを挙げることができる。 薄紙３６の例としては、和紙、クラフト紙などを挙げることができる。

上記のようにして得られた中空半球状の含水火薬組成物は、導火線を挿入するための孔を開けた後、天日などにより乾燥して水分を除去する。 こうして得られた火薬組成物からなる中空半球状成形体の内側表面に黒色火薬粒子を点在させる方法としては、例えば、中空半球状成形体の内側表面に黒色火薬の水性分散液を塗布して乾燥する方法を用いることができる。

本発明の打揚花火玉では、割薬２２には、図５に示すような、表面に親水性接着剤被覆層４２を備えた平均粒子径が１〜５ｍｍの球状多孔質ポリマービーズ４１と、該親水性接着剤被覆層の表面を覆う火薬層４４とから形成されている割薬を用いることが好ましい。

球状多孔質ポリマービーズ４１は、発泡ポリスチレンビーズであることが好ましい。

親水性接着剤被覆層４２は、球状多孔質ポリマービーズ４１と火薬層４４との密着性を高めるとともに、球状多孔質ポリマービーズ４１の帯電を防止するために付設される。 親水性接着剤被覆層４２は、ポリビニルアルコール含有接着剤若しくは酢酸ビニル樹脂含有接着剤から形成されていることが好ましい。 親水性接着剤被覆層４２を形成する接着剤の量は、球状多孔質ポリマービーズ１００質量部に対して５〜１００質量部の範囲にあることが好ましく、１０〜５０質量部の範囲にあることが特に好ましい。

親水性接着剤被覆層４２は、着火性の向上のために、黒色火薬４３を分散状態で含有していることが好ましい。 黒色火薬４３の量は、接着剤１００質量部に対して５００〜５０００質量部の範囲にあることが好ましく、５００〜３０００質量部の範囲にあることが特に好ましい。

火薬層４４を形成する火薬は、過塩素酸カリウム含有火薬組成物であることが好ましい。 過塩素酸カリウム含有火薬組成物は、過塩素酸カリウムを４０〜６０質量％の範囲、硝酸カリウムを１５〜３０質量％の範囲、炭素材料を１０〜３０質量％の範囲、糊材を１〜１０質量％の範囲となる割合にて含む組成物であることが好ましい。 火薬層４４を形成する火薬の含有率は、割薬全体に対して５０〜９５質量％の範囲にあることが好ましく、７０〜９５質量％の範囲にあることが特に好ましい。

割薬の粒子径は、芯材の球状多孔質ポリマービーズに対して１．５〜２０倍の範囲にあることが好ましく、２〜１０倍の範囲にあることが好ましい。

割薬は、球状多孔質ポリマービーズを撹拌式造粒装置に投入し、該ビーズを撹拌しながら、該ビーズに水溶性接着剤の水溶液を噴霧し、次いで黒色火薬を添加して、該ビーズの表面に水溶性接着剤水溶液と黒色火薬とを付着させた後、撹拌式造粒装置から取り出して、乾燥し、親水性接着剤被覆層付きポリマービーズを得る工程、そして該親水性接着剤被覆層付きポリマービーズを撹拌式造粒装置に投入し、該ビーズを撹拌しながら、過塩素酸カリウム含有火薬組成物を添加して、親水性接着剤被覆層の表面に過塩素酸カリウム含有火薬組成物を付着させて、火薬層を形成する工程とからなる方法により製造することができる。

割薬２２として、上記の割薬の他に、もみがらや綿実などの芯材に黒色火薬を塗布したもの、あるいは割薬全体が火薬組成物から形成された割薬を用いることができる。 割薬全体が火薬組成物から形成された割薬は、例えば、特開２００２−２７７１９５号公報に記載されている。

本発明の打揚花火玉において、星２１には、通常の打揚花火玉に用いられる公知の星を用いることができる。 星は、一般に芯材と芯材の周囲に形成された少なくとも一層の炎色剤層とからなる粒状物である。 芯材としては、前記の割薬と同様に、平均粒子径が１〜５ｍｍの球状多孔質ポリマービーズを用いることができる。 芯材として用いる球状多孔質ポリマービーズは、着火後の燃焼速度が速いので、星に起因する未燃焼物の発生を少なくすることができる。

本発明の打揚花火玉において、上貼紙２４には、クラフト紙などの通常の打揚花火玉に用いられる公知の紙材料を用いることができる。

［実施例１］
（１）中空半球状成形体の製造 黒色火薬１２６．３ｇ（硝酸カリウム９７．２ｇ、硫黄９．７ｇ、木炭１９．４ｇ）とグァーガム１２．２ｇとを混合して、均一な混合物とした後、水３１．５ｇを少量ずつ加えて含水火薬組成物１７０ｇを調製した。
直径１１ｃｍの半球状に窪んだ凹部を有する雌型を用意し、この雌型の凹部表面を樹脂シートで覆い、その樹脂シートの上に含水火薬組成物１７０ｇを配置した。 次に、直径１０ｃｍの半球状に突き出た凸部を有する雄型を用意し、この雄型の凸部表面を薄紙で覆って、雌型の凹部の上に配置し、含水火薬組成物を雄型の凸部にて加圧した。 次いで、雌型と雄型とをこの順で離脱させて、含水中空半球状成形体を取り出し、表面に付着している樹脂シートと薄紙とを剥がし取った。 次に、含水中空半球状成形体を天日で乾燥して、黒色火薬と結合剤とからなる中空半球状成形体を製造した。 最後に、中空半球状成形体の内側表面に、ハケを用いて黒色火薬の水性分散液を塗布し、天日で乾燥して、中空半球状成形体の内側表面に黒色火薬を点在させた。

含水中空半球状成形体は、二個製造した。 なお、二個の中空半球状成形体のうちの一方の成形体については、含水中空半球状成形体を天日で乾燥する前に、底部に円柱状の棒を突き刺して導火線挿入用の孔を開けた。

（２）割薬の製造 綿実（芯材）に２ｋｇを、撹拌式造粒装置に投入し、該綿実を撹拌しながら、過塩素酸カリウム含有火薬組成物（過塩素酸カリウム５１質量％、硝酸カリウム２３質量％、麻炭２２質量％、米糊４質量％）１０ｋｇを投入して、綿実の表面に過塩素酸カリウム含有火薬組成物を付着させて、割薬を製造した。

（３）星の製造 常法により、平均粒子径２ｍｍの発泡ポリスチレンビーズを芯材とし、これに炎色剤を付着させて炎色層を形成して、星を製造した。

（４）打揚花火玉の製造 前記（１）で製造した２個の中空半球状成形体の内側表面に、それぞれ上記（３）で製造した星を配置し、次に星の内側に上記（２）で製造した割薬を充填した。 なお、導火線挿入用の孔を開けた中空半球状成形体には、星を配置する前に、導火線を挿入した。 星と割薬とを充填した中空半球状成形体を、素早く組み合わせて球状にし、中空半球状成形体の周囲を上貼紙で止めて、図２に示すような打揚花火玉を製造した。

（５）評価 上記のようにして製造した打揚花火玉を打ち揚げたところ、空中にて星が通常通り燃焼し、花模様が形成された。 一方、玉皮の燃焼による発炎は見られなかった。 また、打揚花火玉の打ち揚げ後の周囲の地上面を観察したところ、玉皮の未燃焼物は見られなかった。

［実施例２］
（１）中空半球状成形体の製造 実施例１（１）と同様にして、２個の中空半球状成形体を製造した。

（２）割薬の製造 平均粒子径２ｍｍの発泡ポリスチレンビーズ２７０ｇを、撹拌式造粒装置に投入し、該ビーズを撹拌しながら、該ビーズに濃度２２質量％の酢酸ビニル樹脂エマルジョン接着剤水溶液２５０ｍＬを噴霧した後、黒色火薬５００ｇを投入した。 全てのビーズが黒色火薬で覆われたのを目視で確認した後、撹拌を止め、撹拌式造粒装置から取り出して、乾燥して、黒色火薬を含有する水溶性接着剤層で被覆された発泡ポリスチレンビーズを得た。

得られた水溶性接着剤被覆層付き発泡ポリスチレンビーズ７７０ｇを、撹拌式造粒装置に投入し、該ビーズを撹拌しながら、過塩素酸カリウム含有火薬組成物（過塩素酸カリウム５１質量％、硝酸カリウム２３質量％、麻炭２２質量％、米糊４質量％）１０ｋｇを投入して、該ビーズの表面に過塩素酸カリウム含有火薬組成物を付着させて、該ビーズの表面に火薬層を形成した。 得られた造粒成形体（割薬）は、平均粒子径が４ｍｍであった。

（３）星の製造 常法により、平均粒子径２ｍｍの発泡ポリスチレンビーズを芯材とし、これに炎色剤を付着させて炎色層を形成して、星を製造した。

（４）打揚花火玉の製造 前記（１）で製造した２個の中空半球状成形体の内側表面に、それぞれ上記（３）で製造した星を配置し、次に星の内側に上記（２）で製造した割薬を充填した。 なお、導火線挿入用の孔を開けた中空半球状成形体には、星を配置する前に、導火線を挿入した。 星と割薬とを充填した中空半球状成形体を、素早く組み合わせて球状にし、中空半球状成形体の周囲を上貼紙で止めて、図２に示すような打揚花火玉を製造した。

（５）評価 上記のようにして製造した打揚花火玉を打ち揚げたところ、空中にて星が通常通り燃焼し、花模様が形成された。 玉皮の燃焼による発炎は見られず、花模様の大きさは、実施例１で製造した打揚花火玉と同等であった。 また、打揚花火玉の打ち揚げ後の周囲の地上面を観察したところ、玉皮及び割薬の未燃焼物は見られなかった。

従来の打揚花火玉の一例を示す断面図である。

本発明に従う打揚花火玉の一例を示す断面図である。

図２に示した打揚花火玉の玉皮の拡大断面図である。

本発明の中空半球状成形体の製造に有利に用いることができる雌型と雄型とからなる構成の金型を概略的に示す図である。

本発明の割薬の一例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 玉皮 １０ａ、１０ｂ 中空半球状成形体 １１ 星 １２ 割薬 １３ 導火線 １４ 上貼紙 ２０ 玉皮 ２０ａ、２０ｂ 中空半球状成形体 ２１ 星 ２２ 割薬 ２３ 導火線 ２４ 上貼紙 ２５ 黒色火薬粒子 ３０ 含水火薬組成物 ３１ 雌型 ３２ 凹部 ３３ 雄型 ３４ 凸部 ３５ 樹脂シート ３６ 薄紙 ４１ 球状多孔質ポリマービーズ ４２ 親水性接着剤被覆層 ４３ 黒色火薬 ４４ 火薬層