CN111377782A - 烟花、烟花用药剂及其制备方法和喷花机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟花、烟花用药剂及其制备方法和喷花机，其中烟花用药剂的原料包括生物质炭、金属粉及粘合剂，原料中生物质炭、金属粉、粘合剂的质量比为1∶0.1～3.5∶1.5～4.5。上述烟花用药剂采用生物质炭、金属粉及粘合剂为主要原料，不含有黑火药类发射药，不具有高温爆燃的特性，因而本发明的药剂及利用上述药剂制作的烟花产品，能够在保证烟花效果的前提下，在生产、运输及存储过程中不产生爆炸的危险；上述烟花用药剂燃烧后也不会产生硫氧化物、氮氧化物等有害产物，无烟环保。

Description

烟花、烟花用药剂及其制备方法和喷花机

技术领域

本发明涉及烟花爆竹技术领域，特别涉及一种烟花、烟花用药剂及其制备方法和喷花机。

背景技术

喷花类和地面礼花类烟花都是依靠装填的发射药将效果药及礼花弹发射到空中，其中，发射药一般为黑火药类发射药，其主要由硝酸钾、硫磺和木炭组成，其在燃烧过程中产生大量烟雾，严重影响了烟花的燃放效果；同时燃烧产物含有大量的氮氧化合物、二氧化硫等有害物质，对环境造成严重污染。另外，由于发射药高温爆燃的特性，药剂在生产、运输及存储过程中极易造成爆炸事故，安全性能低。

发明内容

本发明提供一种烟花、烟花用药剂及其制备方法和喷花机，以解决现有技术中烟花用药剂燃烧后产生大量烟雾及有害物质且安全性低的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的第一方面，提供了一种烟花用药剂，其原料包括生物质炭、金属粉及粘合剂，原料中所述生物质炭、所述金属粉、所述粘合剂的质量比为1∶0.1～3.5∶1.5～4.5。

进一步地，所述生物质炭的干湿度为3％～10％，所述生物质炭包括以下质量百分含量的各成分：炭65％～82％；灰份3％～14％；挥发份8％～27％。

进一步地，所述生物质炭的干湿度为3％～8％，所述生物质炭包括以下质量百分含量的各成分：炭65％～78％；灰份6％～12％；挥发份12％～23％。

进一步地，所述金属粉选自由钛粉、铁粉、铝粉、铝银粉、镁铝合金粉、不锈钢粉所组成的组中的一种或多种；和/或所述生物质炭为麻杆炭。

进一步地，所述生物质炭的颗粒细度为60目～120目；和/或所述金属粉的颗粒细度为60目～100目。

进一步地，所述生物质炭的颗粒细度为80目～100目；和/或所述金属粉的颗粒细度为80目～100目。

进一步地，所述粘合剂的原料选自由面粉、淀粉、米粉所组成组中的一种或多种。

进一步地，所述粘合剂的粘度范围为5MPa·s～10MPa·s。

进一步地，所述烟花用药剂的原料还包括焰色剂，所述生物质炭与所述焰色剂的质量比为1∶0.1～3.5。

根据本发明的第二方面，还提供了一种烟花用药剂的制备方法，应用于上述的烟花用药剂，所述制备方法包括：将生物质炭与粘合剂按质量比混合得到混合物，向所述混合物中加入金属粉，挤压成型，干燥。

进一步地，所述挤压成型的步骤中，压力控制在1.5MPa～2MPa；和/或所述干燥的步骤中，干燥的温度为65℃～105℃。

根据本发明的第三方面，还提供了一种烟花，所述烟花包括上述的烟花用药剂。

进一步地，所述烟花用药剂形成筒状结构；所述筒状结构内部形成有通道以使气流经所述筒状结构的底端至顶端后与外界流通。

根据本发明的第四方面，还提供了一种喷花机，包括喷射组件、引燃组件及上述的烟花，引燃组件用以引燃烟花中的烟花用药剂，喷射组件用以使气流流经烟花用药剂。

进一步地，引燃组件包括用以引燃烟花用药剂的发热丝，发热丝与烟花分别设置于喷射组件的顶部；和/或，喷射组件包括鼓风机或高压气罐。

本发明提供的烟花用药剂采用生物质炭、金属粉及粘合剂为主要原料，不含有黑火药类发射药，不具有高温爆燃的特性，因而本发明的药剂及利用上述药剂制作的烟花产品，利用生物质炭的燃烧引燃金属粉，使金属粉在空气中燃烧达到冷光花火的效果，即其能够在保证烟花效果的前提下，在生产、运输及存储过程中不产生爆炸的危险；上述烟花用药剂燃烧后也不会产生硫氧化物、氮氧化物等有害产物，无烟环保。

本发明提供的烟花，能够通过可燃生物质炭的燃烧引燃金属粉，在粘合剂燃烧后失去作用的情况下，使金属粉逐步脱落并在空气中燃烧，达到冷光花火的效果。上述烟花在生产、运输及存储过程中不产生爆炸的危险，燃烧后也不会产生硫氧化物、氮氧化物等有害产物，无烟环保。

附图说明

图1为本发明实施例提供的喷花机的结构示意图。

附图标记说明：1、喷射组件；2、发热丝；3、烟花。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本申请实施例的第一方面，提供了一种烟花用药剂，烟花用药剂的原料包括生物质炭、金属粉及粘合剂，原料中生物质炭、金属粉、粘合剂的质量比为1∶0.1～3.5∶1.5～4.5。

可以理解地，生物质炭具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团。生物质炭的燃烧方式属于阴燃，其燃烧时需要与氧气接触，表面发生异相氧化反应，释放热量，被引燃后只能缓慢地进行燃烧，且在燃烧时没有烟雾排出；同时，生物质炭燃烧时的温度可以达到上述金属粉的燃烧温度。烟花用药剂燃烧过程中，粘合剂会逐步失去粘合作用，达到燃烧温度的金属粉能够逐步脱落并开始反应；另外，金属粉的燃烧反应会持续一定的反应时间，因而能够在空中达到冷光花火的效果。

本申请实施例中，烟花用药剂的原料中生物质炭、金属粉、粘合剂的质量比限定为1∶0.1～3.5∶1.5～4.5。进一步地，烟花用药剂的原料中生物质炭、金属粉、粘合剂的质量比限定为1∶1～1.4∶2～2.4。可以理解地，金属粉相比于生物质炭的质量太大，会造成生物质炭无法引燃全部的金属粉，使药剂燃烧后有大量的金属粉残余，对环境造成污染；金属粉相比于生物质炭的质量太小，会影响药剂花火的效果。粘合剂相比于生物质炭和金属粉的质量太大，会影响药剂的燃烧，且需要更长时间的燃烧粘接剂才会失去粘合作用，使生物质炭和金属粉难以脱落而难以在空中达到冷光花火的效果；粘合剂相比于生物质炭和金属粉的质量太小，无法起到有效的粘合效果，药剂容易散开。

本申请的烟花用药剂采用生物质炭、金属粉及粘合剂为主要原料，不含有黑火药类发射药，不具有高温爆燃的特性，因而本发明的药剂及利用上述药剂制作的烟花产品，利用生物质炭的燃烧引燃金属粉，使金属粉在空气中燃烧达到冷光花火的效果，即其能够在保证烟花效果的前提下，在生产、运输及存储过程中不产生爆炸的危险；上述烟花用药剂燃烧后也不会产生硫氧化物、氮氧化物等有害产物，无烟环保。

在一些实施例中，生物质炭的干湿度为3％～10％，生物质炭包括以下质量百分含量的各成分：炭65％～82％；灰份3％～14％；挥发份8％～27％。进一步地，生物质炭的干湿度为3％～8％，生物质炭包括以下质量百分含量的各成分：炭65％～78％；灰份6％～12％；挥发份12％～23％。也就是说，本申请实施例中的生物质炭一般要求含水量小于10％。目前常用的制炭工艺得到的生物质炭中水含量均可达标，制炭工艺比如土窑制炭方法或机器制炭方法。

另外，通过对多种可燃生物质炭进行燃烧测试，分析获取的测试数据，发现麻杆炭的成分及各成分含量与本申请中的生物质炭中的最为接近，可以作为本申请中优选的生物质炭直接利用。本申请实施例中所使用的麻杆炭与其它生物质炭相比，比重最小，同体积时其重量仅为其它生物质炭质量的1/2。因此，麻杆炭与同重量的其它生物质炭相比，表面积较大，便于与空气中的氧气密切混合，且随着细度的增加，其与氧气的亲和力就越强，能够改善本申请实施例中烟花用药剂的点火性能及燃烧性能，增强点燃能力，提高燃速。因而，本申请实施例的烟花用药剂虽然不包含黑火药类发射药或者其它氧化剂，麻杆炭依然能够在空气中的氧气氛围中点火并燃烧，同时燃烧温度达到金属粉的点燃温度时，金属粉也开始燃烧反应，使上述药剂产生很好的冷光花火的效果。

在一些实施例中，生物质炭的颗粒细度为60目～120目。进一步地，生物质炭的颗粒细度为80目～100目。可以理解地，生物质炭的细度增加，其粒径就越小，其与氧气的亲和力就越强，对于本申请烟花用药剂的点火性能及燃烧能力都有所加强；生物质炭的细度减小，其粒径就越大，其与氧气的亲和力变弱，使药剂的点火性能及燃烧能力降低。

在一些实施例中，金属粉选自由钛粉、铁粉、铝粉、铝银粉、镁铝合金粉、不锈钢粉所组成的组中的一种或多种。上述金属粉选择冷光金属材料，能够提高药剂的燃速并增加点燃能力，确保本申请的烟花用药剂能够在生物质炭的燃烧作用下点燃产生冷光花火的效果。本申请实施例中优选钛粉和/或铁粉。其中，可以选择的，钛粉为金属钛、海绵钛、氢化钛中的一种或多种。考虑到药剂的光亮效果及经济实用价值，金属钛为最佳选择。另外，金属粉的颗粒细度为60目～100目。进一步地，金属粉的颗粒细度为80目～100目。可以理解地，金属粉的细度会影响到其点燃能力和燃烧速度；金属粉的细度越大，其粒径越小，其点燃能力及燃烧速度均较快；反之，金属粉的细度越小，其粒径越大，其点燃能力及燃烧速度就越慢。金属粉的颗粒太大会导致其无法燃烧，而药剂无法产生冷光花火的效果；金属粉的颗粒太小则燃烧速度过快，药剂冷光花火的效果短暂而不利于观赏。

在一些实施例中，粘合剂的原料选自由面粉、淀粉、米粉所组成组中的一种或多种。本申请实施例中，将水与上述粘合剂的原料按照质量比1∶0.01～0.05混合并搅拌均匀即可制得粘合剂。搅拌过程中，水中会出现一些微小的絮状漂浮物，其为正常现象，只要搅拌后不结块即可。另外，将上述粘合剂的原料加入到水中时，应均匀撒入并同时开始搅拌，不可在未开始搅拌时将原料一次性倒入，以免出现结块现象。本申请实施例的粘合剂，能够在药剂燃烧过程中不断失去粘合作用，从而使金属粉易于进入空气中进行反应；且粘合剂在燃烧过程中无烟环保。

进一步地，粘合剂的粘度范围为5MPa·s～10MPa·s。本申请实施例中，粘合剂的粘度不宜过大，以免烟花用药剂在制备过程中结块，成型点燃后依然结块无法分解开来，导致药剂无法顺利燃烧并分解散开。粘合剂的粘度不宜过小，以免粘度太低影响烟花用药剂的成型，或成型干燥后容易松散，影响生物质炭对金属粉的引燃效果。

在一些实施例中，烟花用药剂的原料还包括焰色剂，生物质炭与焰色剂的质量比为1∶0.1～3.5。用于烟花类产品的焰色剂均可以用于本申请实施例的药剂中。焰色剂能够在药剂燃烧时发生化学反应生成相应的原子或分子，这些原子或分子以相应的频率振动，在可见光谱范围内呈现相应波长的谱带或谱线，从而使火焰着色成为有色火焰。可以理解地，焰色剂与生物质炭或金属粉相比质量太大，对药剂的引燃和燃烧速度会产生不利影响；焰色剂质量太小，则在药剂燃烧时只能具有发光效果，但火焰无法表现出颜色或者火焰颜色较轻微而观赏不到。

本申请实施例的第二方面，还提供了一种烟花用药剂的制备方法，能够应用于上述烟花用药剂，制备方法包括：将生物质炭与粘合剂按上述质量比混合得到混合物，向混合物中加入金属粉，挤压成型，干燥。

本申请实施例的烟花用药剂的制备方法中，先将生物质炭与粘合剂混合再加入金属粉，避免金属粉由于比重较生物质炭大而容易在粘合剂中沉降，使金属粉与生物质炭能够更好地均匀混合，更利于药剂的燃烧。

具体地，将生物质炭与粘合剂依照质量比混合，搅拌3～5分钟直至生物质炭在粘合剂中均匀分散。此时粘合剂被生物质炭所吸收，通过轻微的挤压即可塑形。然后，将金属粉均匀地撒在所制得混合物的表面，搅拌5～8分钟后，通过挤压或者填装压机后成型。成型后烘干，初期的烘干温度为65℃，初期烘干直至药剂表层不再松软；逐步升温至105℃继续烘干，直至完全干燥。完全干燥后的药剂，用手摩擦可发出清脆的声音。进一步地，在挤压成型的步骤中，压力控制在1.5MPa～2MPa。可以理解地，挤压成型时所用压力越大，成型的药剂燃烧时生物质炭及金属粉难以逐层脱落并燃烧，不利于药剂产生花火效果；挤压成型时所用压力越小，成型的药剂在燃烧时容易松散，不利于生物质炭燃烧后对金属粉的引燃。

本申请实施例的第三方面，提供了一种烟花，其包括上述的烟花用药剂。本申请实施例的烟花用药剂或者上述制备方法制备得到的烟花用药剂，可以应用于多种不同的情况下，都能够产生冷光花火的效果。比如，可以将上述药剂做成块状、球状或者其它形状，直接放置在篝火盆内，并从篝火盆的底部鼓风至药剂；篝火盆的盆口顶部利用金属网覆盖，即可观赏到冷光花火的效果。

本申请实施例提供的烟花，能够通过可燃生物质炭的燃烧引燃金属粉，在粘合剂燃烧后失去作用的情况下，使金属粉逐步脱落并在空气中燃烧，达到冷光花火的效果。上述烟花在生产、运输及存储过程中不产生爆炸的危险，燃烧后也不会产生硫氧化物、氮氧化物等有害产物，无烟环保。

在一些实施例中，烟花用药剂形成筒状结构，筒状结构的内部形成有通道以使气流经筒状结构的底端至顶端后与外界流通。可以理解地，烟花用药剂的内部形成能与外界流通的气流通道，可以通过气流的作用将燃烧中不断从成型药剂上脱落的金属粉带至空中，并在空中燃烧呈现冷光花火的效果。气流在这里起到的作用与传统烟花中发射药燃烧后产生的大量气体所起的作用类似。

本申请实施例中，也可以将上述的烟花用药剂盛装于烟花筒内，烟花筒采用耐火保温材料制成，在烟花筒的内侧填装上述烟花用药剂之后保持烟花筒的顶端与底端之间能够通风。在烟花筒的底部安装风机，并在引燃烟花筒顶部的药剂后，打开风机，使气流在烟花筒的内部由底端吹至顶端，燃烧的药剂被带至烟花筒外的上空产生冷光花火的效果。

本申请实施例的第四方面，提供了一种喷花机，包括喷射组件1、引燃组件及上述的烟花3，引燃组件用以引燃烟花3中的烟花用药剂，喷射组件1用以使气流流经烟花用药剂。本申请实施例中，引燃组件先将烟花用药剂中生物质炭引燃，生物质炭的燃烧达到金属粉的燃烧温度后，引燃金属粉；此时打开喷射组件1，使气流流经烟花用药剂，燃烧的金属粉在空气中产生冷光花火的效果。

具体地，喷射组件1包括鼓风机或高压气罐。本申请实施例中，鼓风机或者高压气罐产生气流，且气流流经烟花用药剂，燃烧的药剂被带至烟花3的上空产生冷光花火的效果。另外，引燃组件包括用以引燃烟花用药剂的发热丝2，发热丝2与烟花3分别设置于喷射组件1的顶部。本申请实施例中，发热丝2能够干烧，其与烟花用药剂可以接触，也可以不接触，都能够引燃烟花用药剂。发热丝2与烟花3均安装于喷射组件1的顶部，便于喷射组件1的气流将烟花3中引燃的药剂带至上方的空中，产生冷光花火的效果。

以下各实施例中各材料均为市售。

实施例1

一种烟花用药剂，其原料包括80目的生物质炭、80目的钛粉、粘合剂，原料中生物质炭、钛粉、粘合剂的质量比为1∶1∶1.2。其中，生物质炭为棉麻杆炭，其干湿度为6％，即其烘干前的水含量为6％，棉麻杆炭包含的各成分的质量百分含量分别为：炭65％；灰份13％；挥发份22％。粘合剂的原料为玉米淀粉，粘合剂的粘度为5MPa·s。上述烟花用药剂通气流后燃烧形成红色光、银色光的冷光花火。

上述烟花用药剂的制备方法为：S1、按照质量比分别称取棉麻杆炭、钛粉，分别通过安装有相应目数筛网的粉碎机进行造粒，并配制粘合剂。S2、将生物质炭与粘合剂混合，搅拌直至生物质炭在粘合剂中均匀分散；将金属粉均匀地撒在所制得混合物的表面，再次搅拌后挤压成型，挤压时压力为1.8MPa。S3、65℃烘干直至药剂表层不再松软，逐步升温至105℃继续烘干，直至完全干燥，即可得到烟花用药剂。

实施例2

一种烟花用药剂，其原料包括100目的生物质炭、100目的钛粉、粘合剂，原料中生物质炭、钛粉、粘合剂的质量比为1∶1∶3。其中，生物质炭为黄麻杆炭，其干湿度为4％，即其烘干前的水含量为4％，棉麻杆炭包含的各成分的质量百分含量分别为：炭72％；灰份6％；挥发份22％。粘合剂的原料为玉米淀粉，粘合剂的粘度为8MPa·s。上述烟花用药剂通气流后燃烧形成红色光、银色光的冷光花火，银色光比实施例1更加饱满。

上述烟花用药剂的制备方法与实施例1中烟花用药剂的制备方法相同。

实施例3

一种烟花用药剂，其原料包括60目的生物质炭、80目的钛粉与铁砂的混合粉末、粘合剂，原料中生物质炭、金属粉、粘合剂的质量比为1∶1.6∶3，钛粉与铁砂的质量相同。其中，生物质炭为亚麻杆炭，其干湿度为4％，即其烘干前的水含量为4％，棉麻杆炭包含的各成分的质量百分含量分别为：炭68％；灰份14％；挥发份18％。粘合剂的原料为玉米淀粉，粘合剂的粘度为10MPa·s。上述烟花用药剂通气流后燃烧形成红色光、银色光、黄色光的冷光花火。

上述烟花用药剂的制备方法与实施例1中烟花用药剂的制备方法相同。

实施例4

一种烟花用药剂，其原料包括60目的生物质炭、80目的钛粉与铁砂的混合粉末、粘合剂，原料中生物质炭、金属粉、粘合剂的质量比为1∶3.2∶4，钛粉与铁砂的质量比为1.4∶1.8。其中，生物质炭为亚麻杆炭，其干湿度为4％，即其烘干前的水含量为4％，棉麻杆炭包含的各成分的质量百分含量分别为：炭68％；灰份14％；挥发份18％。粘合剂的原料为玉米淀粉，粘合剂的粘度为10MPa·s。上述烟花用药剂通气流后燃烧形成红色光、银色光、黄色光的冷光花火，且黄色光、银色光比实施例3中更加饱满。

上述烟花用药剂的制备方法与实施例1中烟花用药剂的制备方法相同。

对比例

一种烟花用药剂，其原料包括60目的生物质炭、80目的钛粉与铁砂的混合粉末、粘合剂，原料中生物质炭、金属粉、粘合剂的质量比为1∶4∶4.5，钛粉与铁砂的质量相同。其中，生物质炭为亚麻杆炭，其干湿度为4％，即其烘干前的水含量为4％，棉麻杆炭包含的各成分的质量百分含量分别为：炭68％；灰份14％；挥发份18％。粘合剂的原料为玉米淀粉，粘合剂的粘度为10MPa·s。上述烟花用药剂不易燃烧，通气流后形成红色光，但银色光、黄色光稀少。可见，金属粉质量相比于生物质炭的质量过大时，药剂燃烧时引燃温度不够高，大部分金属粉末无法达到燃烧温度。

上述烟花用药剂的制备方法与实施例1中烟花用药剂的制备方法相同。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种烟花用药剂，其特征在于，所述烟花用药剂的原料包括生物质炭、金属粉及粘合剂，原料中所述生物质炭、所述金属粉、所述粘合剂的质量比为1∶0.1～3.5∶1.5～4.5。

2.根据权利要求1所述的烟花用药剂，其特征在于，所述生物质炭的干湿度为3％～10％，所述生物质炭包括以下质量百分含量的各成分：炭65％～82％；灰份3％～14％；挥发份8％～27％。

3.根据权利要求2所述的烟花用药剂，其特征在于，所述生物质炭的干湿度为3％～8％，所述生物质炭包括以下质量百分含量的各成分：炭65％～78％；灰份6％～12％；挥发份12％～23％。

4.根据权利要求1所述的烟花用药剂，其特征在于，所述金属粉选自由钛粉、铁粉、铝粉、铝银粉、镁铝合金粉、不锈钢粉所组成的组中的一种或多种；和/或

所述生物质炭为麻杆炭。

5.根据权利要求1所述的烟花用药剂，其特征在于，所述生物质炭的颗粒细度为60目～120目；和/或

所述金属粉的颗粒细度为60目～100目。

6.根据权利要求5所述的烟花用药剂，其特征在于，所述生物质炭的颗粒细度为80目～100目；和/或

所述金属粉的颗粒细度为80目～100目。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的烟花用药剂，其特征在于，所述粘合剂的原料选自由面粉、淀粉、米粉所组成组中的一种或多种。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的烟花用药剂，其特征在于，所述粘合剂的粘度范围为5MPa·s～10MPa·s。

9.根据权利要求1～6任意一项所述的烟花用药剂，其特征在于，所述烟花用药剂的原料还包括焰色剂，所述生物质炭与所述焰色剂的质量比为1∶0.1～3.5。

10.一种烟花用药剂的制备方法，其特征在于，应用于权利要求1～9任意一项所述的烟花用药剂，所述制备方法包括：

将生物质炭与粘合剂按质量比混合得到混合物，向所述混合物中加入金属粉，挤压成型，干燥。

11.根据权利要求10所述的烟花用药剂的制备方法，其特征在于，所述挤压成型的步骤中，压力控制在1.5MPa～2MPa；和/或

所述干燥的步骤中，干燥的温度为65℃～105℃。

12.一种烟花，其特征在于，所述烟花包括权利要求1～9任意一项所述的烟花用药剂。

13.根据权利要求12所述的烟花，其特征在于，所述烟花用药剂形成筒状结构，所述筒状结构的内部形成有通道以使气流经所述筒状结构的底端至顶端后与外界流通。

14.一种喷花机，其特征在于，包括喷射组件、引燃组件及权利要求12～13任意一项所述的烟花，所述引燃组件用以引燃所述烟花中的所述烟花用药剂，所述喷射组件用以使气流流经所述烟花用药剂。

15.根据权利要求14所述的喷花机，其特征在于，所述引燃组件包括用以引燃所述烟花用药剂的发热丝，所述发热丝与所述烟花分别设置于所述喷射组件的顶部；和/或，

所述喷射组件包括鼓风机或高压气罐。

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