DE1646265C3 - Entzündbare Verbindung aus Bleioxid und Bor und Verfahren zu Ihrer Herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine entzündbare Verbindung aus Bleioxid und Bor und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die Oxide des Bleis, insbesondere Bleioxid (PbCh) und Rotblei (PbaOt) sind als oxydierende Bestandteile von pyrolechnischen und Zündkopfverbindungen bereits verwendet worden. Im allgemeinen bestehen diese Verbindungen aus mechanisch vermengten Mischungen von mindestens einem der Bleioxide und Brennstoffpulvern sowie anderen Stoffen. So beschreibt beispielsweise die US-PS 27 17 204 eine Masse für Zündoder Verzögerungssätze, die aus einer mechanischen Mischung von 97 bis 99,5% PbjO-t und 0,5 bis 3% amorphem Bor besteht. Solche bekannten Massen waren insofern unbefriedigend, als normales mechanisches Mischen der Komponenten dieser Massen nicht zur gleichmäßigen Durchmischung der Komponenten führt und die erhaltenen Erzeugnisse nicht reproduzierbar wirken, wobei sie eine unerwünschte Empfindlichkeil gegenüber Reibung oder mechanischem Stoß zeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entzündbare Verbindung aus Bleioxid und Bor und ein dazu geeignetes Herstellungsverfahren zu entwickeln, ⁶-^s in der die Hauptbeslandteile der Verbindung in höherem Grade als bisher durchmischt sind, so daß die Verbindung äußerst gleichmäßig und reproduzierbar ist so

wie einheitlich und verläßlich funktioniert.

Diese Aufgabe wird bei einer entzündbaren Verbindung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie aus orthorhombischen oder teiragonalen Bleimonoxidkristallen mit einem geringen Anteil feinverteilten Bors besteht, das im wesentlichen gleichmäßig auf die einzelnen Bleimonoxidkristalle verteilt ist-

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weist das Kennzeichen auf, daß in einer wässerigen Suspension von feinverteiltem Bor ein lösliches bleisalz mit einer Lauge umgesetzt und eine entzündbare Verbindung ausgefällt wird, die kristallines Bleimonoxid mit einem geringeren Anteil feinverteilten Bors enthält, welches im wesentlichen gleichmäßig auf die einzelnen Bleimonoxidkristalle verteilt ist.

Die entzündbaren Verbindungen gemäß der Erfindung haben gute Zündübertragungseigenschaften, so daß sie nach ihrer Zündung ein angrenzendes Element in einer Zündstrecke sofort zünden, und die Verbrennungsgeschwindigkeit und die einheitliche Wirksamkeit der Verbindungen machen sie zum bevorzugten Gebrauch als Verzögerungsverbindungen geeignei. Darüber hinaus können die Verbindungen, wenn erwünscht, durch Entflammung auf der Stelle gezündet werden, sind aber auf der anderen Seite gegenüber einer zufälligen Zündung durch Reibung oder mechanischen Stoß überraschend widerstandsfähig und zeigen eine gute Wärmebeständigkeit.

Die polymorphe Kristallform der erfindungsgemaß erhaltenen entzündbaren Verbindungen läßt sich durch Einstellung der Ausfällungsbedingungen so beeinflussen, daß sich Verbindungen niedriger Gesamtdichte ergeben, die Bor enthaltenden orthorhombischen Bleimonoxidkristallen entsprechen, oder aber Verbindungen hoher Gesamtdichte, die Bor enthaltenden tetragonalen Bleimonoxidkristallen entsprechen.

Vorteilhaft liegt der Anteil feinverteilten Bors im Bleimonoxid in den entzündbaren Verbindungen bei bis zu 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise zwischen etwa 2 und 4 Gewichtsprozent. Die Ausbeute an entzündbaren Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, ist groß und beträgt im allgemeinen etwa 98% der theoretischen Aus beute an Bleimonoxid.

Im wesentlichen wird das ganze in der Suspension vorhandene feinverteilte Bor bei der Ausfällung des Bleimonoxids mitgerissen, so daß nur das tatsächliche Gewicht des schließlich in der entzündbaren Verbindung erforderlichen Bors in der Suspension bei der Ausfällung vorhanden zu sein braucht.

Die Teilchengröße des feinverteilten Bors ist bei der Verwirklichung der Erfindung nicht wesentlich, solange selbstverständlich die Teilchengröße beträchtlich unier der der Bleimonoxidkrislalle liegt, die das Bor aufnehmen. Im Normalfall sind Teilchengrößen von etwa 1 um befriedigend.

Als lösliche Bleisalze zur Herstellung der entzündbaren Verbindungen gemäß der Erfindung werden zweckmäßig Bleinitrat und Bleiazetat verwendet. Als Lauge, die mit diesen Salzen reagiert, eignet sich vor allem Natriumhydroxid.

Die Ausfällung wird verzugsweise bei erhöhter Temperatur vorgenommen, wobei ein geeigneter Bereich zwischen 80 und 100⁰C liegt.

Durch die enge Verbindung eines verhältnismäßig milden Oxydiermittels (Bleimonoxid) mit feinverteiltem Bor als Brennstoff liefert die Erfindung Verbindungen,

die durch eine Flamme sofort zündbar, jedoch wärmebeständig sind und Temperaturen von bis zu 170° C zwei Stunden bei einem Druck von 10 Torr aushalten.

Diese entzündbaren Verbindungen können auch als Verbrennungsförderer, z. B. als Zusatz zu Äthylzeliulo- $e in einem Bindemittel für übliche Zündkopfzusammensetzungen aus Kaliumehlorat und Holzkohle verwendet werden. Sie lassen sich auch als Verzögerungsverbindungen einsetzen, wobei das feste Material mit 3% Bor Verzögerungen in der Größenordnung von 0,2 sec/cm Verzögerungsstrecke ergibt. Anders als andere Verzögerungsverbindungen mit dieser Brenngeschwindigkeit zünden die gemäß der Erfindung hergestellten auf der Stelle und pflanzen die Zündung zum Nachbarelement in der Verzögerungsstrecke fort, ohne daß Vorbehandlungs- und Weitergabeverbindungen erforderlich sind.

Besondere Beispiele der erfindungsgemäßen Herstellung von entzündbaren Verbindungen niedriger und hoher Gesamtdichte entsprechend den orthorhombisehen und tetragonalen polymorphen Kristallformen des Bor enthaltenden Bleioxids werden im folgenden näher beschrieben.

Beispiel

6,0 g amorphes Bor (von etwa 1,0 μ Teilchengröße) werden in 1,2 Liter wäßriger, 0,32molarer Natriumhydroxidlösung suspendiert. Die Suspension wird gerührt und auf 90^cC erhitzt. 1,06 Liter Bleinitratlösung mit 0.8 Mol Bleinitrat und 1,06 Liier Natriumhydroxidlösung mit 1,6 Mol Natriumhydroxid werden gleichzeitig tropfenweise der umgerührten Suspension zugesetzt, wobei die Temperatur während der dabei einsetzenden Ausfällung auf 90°C gehalten wird. Man rührt nach dem Zusetzen der Lösungen noch 15 Minuten, und der Niederschlag setzt sich nach Beendigung des Rührens schnell ab, worauf man die überstehende Flüssigkeit heiß dekantiert. Das Bor wird völlig von den orthorhombischen Bleioxidkristallen aufgenommen, und die überstehende Flüssigkeit ist klar und frei von elementarem Bor. Das Produkt wird durch Dekantierung im Ausfällungsgefäß zweimal gewaschen.

Anschließend bringt man es auf Batistgewebe in einem Buchner-Trichter und befreit es durch Absaugen vom Überschußwasser, wäscht es mit vergälltem Spiritus und trocknet es mittels trockener Luftströmung oder auf einem Heiztisch bei 60⁰C. Die Ausbeute ist 180 g. Das Produkt hat eine niedrige Gesamtdichte von 0,4 g/cm³ und enthält etwa 3 Gewichtsprozent Bor. Im Aussehen ähnelt es AJuminhimflocken und es brennt nach Zündung in der freien Luft sofort.

Beispiel 2

Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird genauso ausgeführt, mit der Ausnahme, daß 22,5 g amorphes Bor anfangs in der wäßrigen Natriumhydroxidlösung suspendiert werden. Man erhält 200 g Endprodukt mit 10 Gewichtsprozent Bor und einer Gesamtdichte von 0,32 g/cm³.

Beispiel 3

Die Herstellung der tetragonalen Bor enthaltenden Bleioxidform hoher Gesamtdichte wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt, mit der Ausnahme, daß die Bleinitratlösung durch 1,06 Liter Bleiazetatlösung mit 0,8 Mol Bleiazetathydrat ersetzt wird. Diese Bleiazetatlösung und 1,06 Liter Natriumhydroxidlösung mi! 1,6MoI Niiteriumhydroxid werden gleichzeitig einer umgerührten Suspension von 1,2 Liter Natriumhydroxidlösung (mit 0,32 Mol Natriumhydroxid) zugesetzt, die 6 g amorphes Bor von etwa 1,0 μ Teilchengröße enthält. Die Ausbeute ist 170 g eines Produktes mit hoher, 2,5 g/cm³ betragender Gesamtdichte und einem Borgehalt von 2,67 Gewichtsprozent.

Beispiel 4

Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wird mit den zehnfachen Mengen wiederholt. Die Ausbeute beträgt dann 1,75 kg eines Produkts mit hoher, 2,0 g/cm³ betragender Gesamtdichte und einem Borgehalt von etwa 3 Gewichtsprozent.

Produkte hoher Gesamtdichte mit 5 und 10% Bor lassen sich in einer ähnlichen Weise, wie in Beispiel 3 beschrieben wurde, herstellen, indem das entsprechende Gewicht des Bors in Suspension eingesetzt wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Entzündbare Verbindung aus Bleioxid und Bor, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus orthorhombischen oder ttnragonalen Bleimonoxidkristallen mit einem geringen Anteil feinverteilten Bors besteht, das im wesentlichen gleichmäßig auf die einzelnen Bleimonoxidkristalle verteilt ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer entzündbaren Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer wässerigen Suspension von feinverteiltem Bor ein lösliches Bleisalz mit einer Lauge umgesetzt und eine entzündbare Verbindung ausgefällt wird, die kristallines Bleimonoxid mit einem geringeren Anteil feinverteilten Bors enthält, welches im wesentlichen gleichmäßig auf die einzelnen Bleimonoxidkristalle verteilt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als lösliches Bleisalz Bleiazetat verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als lösliches Bleisalz Bleinitrat verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lauge Natriumhydroxidlösung verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 10 Gewichtsprozent fein verteiltes Bor, bezogen auf die theoretische Ausbeute an der entzündbaren Verbindung, in Wasser suspendiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfällung zwischen 80 und 100⁰C durchgeführt wird.

8. Verwendung der nach den Ansprüchen 2 bis 7 hergestellten entzündbaren Verbindung in Zündköpfen und in Verzögerungselementen.