The blinker firework star called “kirakira-boshi” is composed of metals and antimony trisulfide (Sb2S3).
In the manufacturing process, water is mixed with the composition. Using Mg and/or Magnesium-Aluminum alloy (MgAl) as the metal component can be a problem since their reactions are exothermic.
We first analyzed distilled water and the water samples used in the manufacturing process using HPLC, and then we analyzed the water samples dispersed with Sb2S3.
The results show that each water sample contains different anion groups.
We also performed microcalorimetric studies on the Mg-H2O and Mg-Sb2S3-H2O systems using the C-80 calorimeter of membrane mixing vessel at different temperature levels.
An immediate exothermic reaction was observed when water was dropped on the Mg-H2O system, but stopped soon after because the reaction was limited to the surface of the powder.
On the other hand, when water was dropped on the Mg-Sb2S3-H2O system, the reaction continued for a long time, producing Mg (OH)2 and H2S.
Potassium dichromate (K2Cr2O7) is usually used to inhibit the reaction of a pyrotechnic containing Mg and water.
In the case of the Mg-Sb2S3-H2O system at 35℃, K2Cr2O7 did not inhibit the reaction.
An exothermic reaction was observed after a 6-hour induction period, which can be dangerous in an uncontrolled situation.
「キラキラ星」と呼ばれる星は,金属―三硫化アンチモン系の点滅剤が使用され,その製造工程は,水を使って作られている。しかし,この系において,金属にMgまたはMgAl使用した場合,化学変化を起こし,問題となっている。
そこでまず,製造工程で使用する水とSb2S3-H2O系について液体クロマト分析を行った。
その結果,天然水(沢水)や水道水など使用する水によって含まれる陰イオンが異なることが分かった。また,水にSb2S3を分散させた濾液は,硫酸イオン濃度が増加していた。
次にC-80熱量計のメンブレン混合容器を用いて,混触反応について調べ,初めにMg-H2O系の発熱量の測定を行った。Mg-H2O二成分系では,水を滴下した直後から発熱反応を生じるが,その反応は表面のみですぐ止まった。
Mg-Sb2S3-H2O三成分系では,水を滴下した直後に発熱を開始し,Mg(OH)2と硫化水素を発生しながら発熱反応が進み,Mg金属はすべてMg(OH)2となった。
従来,Mgと水との反応を抑えるために,K2Cr2O7が使用されている。しかし,Mg-Sb2S3混合物にK2Cr2O7を含んだ水を滴下した場合,35℃では発熱をしない誘導期が存在し,その後,突然発熱反応が起こる。
つまり,管理されていない状況下で発熱反応が起こる可能性がある。45℃以上では,滴下してすぐに発熱し,誘導期は見られなくなる。
蒸留水のみを滴下した場合より,K2Cr2O7を含んだ水を使用した場合の方が熱発生速度は大きくなった。
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