
花火学において、火工品点火装置(点火装置、イグナイターとも呼ばれる)とは、テルミット、ガス発生器、固体燃料ロケットなど、着火しにくい他の物質に点火するために主として使用される、火工品組成物を含む装置のことである。この名称は、組成物自体を指す場合にもよく用いられる。
火工品の起爆装置は、加熱されたブリッジワイヤやブリッジ抵抗器などを用いて電気的に制御されることが多い(電気火工品起爆装置と呼ばれる)。これらは雷管やその他の起爆装置とある程度似ているが、衝撃波を発生させる意図がない点で異なる。このような火工品起爆装置の一例として、電気マッチが挙げられる。
使用される高エネルギー物質は、しばしばパイロジェンと呼ばれ、通常は燃料と酸化剤からなる火工品組成物であり、燃料は大量の高温粒子を生成し、それが目的の物質の発火を引き起こしたり促進したりする。
起爆剤は閃光粉末に似ていますが、爆発を目的としないため燃焼速度が異なり、意図的に高温粒子を多く発生させます。また、テルミットよりも着火しやすい傾向があり、テルミットとも類似点があります。
一般的に使用される酸化剤は過塩素酸カリウムと硝酸カリウムである。一般的に使用される燃料はチタン、水素化チタン(II)、ジルコニウム、水素化ジルコニウム、およびホウ素である。燃料粒子のサイズは、必要な燃焼時間で高温粒子を生成するように決定される。
特殊な用途では、空気と接触すると発火する自然発火性点火装置を使用することができます。トリエチルボラン(TEA-TEB)は、ロッキード社のSR-71ジェットエンジン、サターンVロケット第1段のロケットダインF-1エンジン、アトラスVロケット第1段のNPOエネルゴマシュ社製RD-180エンジン、ファルコン9ロケット第1段のスペースX社製マーリンエンジンの点火装置として使用されました。
最も一般的な起爆剤の 1 つはZPP、つまりジルコニウム-過塩素酸カリウムで、金属ジルコニウムと過塩素酸カリウムの混合物です。この混合物は、NASA標準起爆装置[ 2 ]に使用されており、 NASA 標準雷管[ 3 ]を含むさまざまな火工品システムの点火に使用されます。急速な圧力上昇をもたらし、ガスの発生が少なく、点火時に高温の粒子を放出し、熱的に安定しており、保存期間が長く、真空下でも安定しています。静電気に敏感です。
もう一つの一般的な点火剤の組成は、BPN、BKNO3、またはホウ素-硝酸カリウムで、重量比でホウ素25%と硝酸カリウム75%の混合物です。これはNASAなどで使用されています。熱的に安定しており、真空中でも安定で、燃焼速度は圧力に依存しません。
黒色火薬と比較すると、BPNは燃焼温度が著しく高く、より多くの固形残留物を残すため、複数回使用可能なシステムでは黒色火薬が好まれる。
BPNは高温に耐えるため、エアバッグ、ロケットエンジン、デコイフレアなど、迅速かつ再現性の高い点火が求められる用途に適している。ただし、比較的高価である。
BPNは固体ロケット推進剤の成分としても使用できる。
BPNはレーザーで点火することができる。[ 4 ]真空中での点火には、少なくとも0.4ワットの出力を持つ半導体レーザーを用いることができる。[ 5 ]
金属水素化物と酸化剤の混合物は、金属を対応する水素化物に置き換えたものです。これらは一般的に、対応する金属と酸化剤の混合物よりも取り扱いが安全です。燃焼時には水素も発生し、二次燃料として利用できます。ジルコニウム水素化物、チタン水素化物、ホウ素水素化物などが一般的に使用されています。
ZHPP(水素化ジルコニウム-過塩素酸カリウム)は、純粋なジルコニウムの代わりに水素化ジルコニウムを使用するZPPの変種です。ZPPよりも取り扱いがはるかに安全です。[ 7 ]
THPP (チタン水素化物過塩素酸カリウム)は、チタン(II)水素化物と過塩素酸カリウムの混合物です。ZHPPと似ています。ZHPPと同様に、チタン-カリウム過塩素酸塩よりも取り扱いが安全です。[ 7 ]
金属間化合物の形成は強い発熱反応であり、開始剤として利用できる。
チタン-ホウ素化合物は、一般的に使用されている最も強力な火工反応の1つです。固体で、ガスは発生しません。火工品の起爆剤として、または密閉されたガスを加熱して機械的作業を行うために使用できます。[ 8 ]
ニッケル・アルミニウム積層板は、電気的に起爆する火工品の起爆剤として使用できる。ナノフォイルはそのような材料の一つであり、市販されている。
パラジウム被覆アルミニウム線は、パイロフューズとして知られるヒューズ線として使用できます。[ 9 ]反応は、通常電流パルスによって供給される熱によって開始されます。反応はアルミニウムの融点である600℃で始まり、2200~2800℃の温度まで激しく進行します。この反応には酸素の存在は必要なく、ワイヤーは消費されます。[ 10 ]
パイロフューズは、さまざまな直径(0.002インチから0.02インチ)のソリッドワイヤー、編組ワイヤー、リボン、箔、顆粒として入手できます。パラジウム、プラチナ、または5%のルテニウムを合金化したパラジウムをアルミニウムと一緒に使用できます。[ 11 ] [ 12 ]パイロフューズのブリッジワイヤーは、スクイブや電気マッチに使用できます。パイロフューズの箔は、たとえば、さまざまなディスペンサーや消火システムのシールに使用できます。[ 13 ]パラジウム-マグネシウム組成物も使用できますが、市販されていないか、少なくともそれほど一般的ではありません。[ 14 ]
BNCP(シス-ビス-(5-ニトロテトラゾラト)テトラミンコバルト(III)過塩素酸塩)は、もう一つの一般的な起爆剤です。比較的感度が低く、比較的短い距離で爆燃から爆轟への遷移を起こすため、起爆装置に使用できます。燃焼副生成物は環境への害が比較的少ないです。[ 15 ]レーザーダイオードで点火できます。
アジ化鉛(Pb(N 3 ) 2、またはPbN 6)は、花火の起爆剤として時折使用される。
熱に敏感な他の材料も使用できます。例えば、HMTD [ 16 ] 、テトラゼン爆薬、モノニトロレゾルシン酸鉛、ジニトロレゾルシン酸鉛、トリニトロレゾルシン酸鉛[ 17 ]などです。