DE2337524A1

DE2337524A1 - Pyrotechnischer brennsatz

Info

Publication number: DE2337524A1
Application number: DE19732337524
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Gawlick; Guenther Dr Marondel; Irene Schmied
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1973-07-24
Filing date: 1973-07-24
Publication date: 1975-04-03
Also published as: IT1016942B; BE817842A; GB1414617A; FR2238692B1; FR2238692A1

Description

Troisdorf, den 23. Juli 1973 73 059 (2188) Dr.Sk/Ko

DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln

"Pyrotechnischer Brennsatz¹¹

Vorliegende Erfindung behandelt thermische Gemische, die anorganische Verbindungen als Bindemittel enthalten.

Thermische Gemische, die Strahlen im sichtbaren und infraroten Spektralbereich emittieren, sind bekannterweise auf der Basis von oxidierbaren metallischen Komponenten und einem Oxidationsmittel aufgebaut. Die Komponenten werden größtenteils in pulvriger Form eingesetzt und müssen, wenn der daraus hergestellte pyrotechnische Satz eine kompakte, feste Form annehmen soll, mit Hilfe eines Bindemittels miteinander verbunden werden.

Für pyrotechnische Sätze, die als Oxidationsmittel Nitrate oder Chlorate der Alkali- oder Erdalkalimetalle enthalten und die überwiegend Strahlen im sichtbaren Bereich emittieren, sind bereits eine große Zahl von Bindemitteln vorgeschlagen worden. Allen diesen Bindemitteln ist gemeinsam, daß sie auf organischen hochmolekularen Stoffen aufgebaut sind, wie z.B. den Vinylharzen, Epoxidharzen, Phenolharzen, Polyesterharzen, Harzen auf der Basis von Acryl- oder Methacrylsäure.. Bei Verwendung

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von Duroplasten in solchen Sätzen wirkt sich aber nachteilig aus, daß die zum Härten des Harzes verwendete Säure (bei Phenol- und Epoxidharzen) oder Base (bei Epoxidharzen) auch im geringen Umfang die metallische Komponente des pyrotechnischen Satzes unter unerwünschter Bildung von Wasserstoff angreift. Bei anderen Bindemitteln erfolgt die Härtung in der Wärme unter Zusatz von Peroxiden, wie z.B. bei den Acrylharzen.

Manche pyrotechnischen Sätze, wie z.B. hüllenlose Infrarotstrahler, sollen auch nach dem Abbrennen noch die Form aufweisen, die sie vor dem Abbrennen besaßen. Für die Einhaltung dieser Bedingungen eignen sich alle obengenannten organischen Bindemittel nicht, da sie sich während des Abbrands zersetzen bzw. verbrennen, so daß der ursprünglich vorhandene Formkörper zerfällt.

Es wurden nun zu Formkörpern verarbeitbare thermische Gemische auf der Basis von verbrennbaren metallischen Komponenten, Oxidationsmitteln und Bindemitteln gefunden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Bindemittel ein durch Zusatz von Wasser aushärtbares anorganisches Bindemittel enthalten.

Mit Hilfe dieser thermischen Gemische ist es möglich, selbsttragende Formkörper herzustellen, die ihre Form auch noch nach dem Abbrand bewahren. Vorteilhaft wirkt sich auch bei manchen Sätzen entsprechender Zusammensetzungen aus, daß diese während der Reaktion glühende Schlackenteile ausstoßen.

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Weiterhin ist es mit Hilfe dieser Bindemittel möglich, pyrotechnische Sätze herzustellen, die vor ihrer Formgebung als
gießfähige Massen vorliegen können, so daß man sie in Formen
beliebiger Gestalt eingießen kann, in denen sie dann aufgrund der Reaktion des Wassers mit dem Bindemittel aushärten. Pyrotechnische Sätze, die auf Basis von organischen hochmolekularen Stoffen aufgebaut sind, sind dagegen größtenteils nicht
gießbar oder können als gießbare Massen nur dann ausgehärtet
werden, wenn ihnen ein Härtungskatalysator hinzugefügt wird,
oder ihre Härtung läßt sich nur unter Anwendung von Druck
durchführen.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Bindemittel sind an sich bekannt und werden zum Beispiel im Baugewerbe vielseitig eingesetzt. In die Gruppe dieser Bindemittel gehören Zement in seinen verschiedenen Ausführungsformen wie Portlandzement, Hochofenzement, Eisenportlandzement, Trasszement, Hüttenzement,
weißer Zement, Tiefbohrzemente oder Quellzemente. Ferner können als Bindemittel verwendet werden: Gips, Anhydrit, Magnesitbinder wie Magnesiazement oder kaustisch gebrannter Magnesit, oder die durch Brennen natürlich vorkommender Carbonatgesteine unterhalb ihrer Sintergrenze hergestellten Baukalke, die unter den Namen Luftkalke oder hydraulische Kalke bekannt sind.

Allen diesen Bindemitteln gemeinsam ist, daß sie unter Zusatz von Wasser zu einer festen Masse erstarren. Die Menge des zum Abbinden notwendigen Wassers hängt von der Art des Bindemittels ab; bei der erfindungsgemäßen Verwendung dieser Bindemittel ist

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es jedoch empfehlenswert, mehr Wasser dem Gemisch aus den Bestandteilen des pyrotechnischen Satzes und dem Bindemittel hinzuzufügen, als gerade zum Abbinden des Bindemittels notwendig ist. Die untere Grenze der hinzuzusetzenden Vassermenge liegt bei 20 bis 30 Gew.%, bezogen auf die gesamte Trockensubstanz des pyrotechnischen Satzes.

Die obere Grenze der Wassermenge richtet sich nach der gewünschten Fließfähigkeit der pyrotechnischen Massen. Ein Überschuß ist in den meisten Fällen nicht nachteilig, da die genannten Bindemittel größtenteils auch unter Wasser aushärten und die Bestandteile des pyrotechnisehen Satzes durch Wasser nicht angegriffen werden. Im allgemeinen liegt die Menge des zuzusetzenden Wassers zwischen 40 und 70 Gew.96, bezogen auf die gesamte Trockensubstanz.

Die Menge des Bindemittels, ohne Wasserzusatz, in dem pyrotechnischen Satz liegt zwischen 2 und 25 Gew.%, bezogen auf die Trockensubstanz.

Die erfindungsgemäßen Bindemittel eignen sich prinzipiell für alle pyrotechnisehen Sätze, die auf Basis von Oxidationsmitteln und einer verbrennbaren Substanz, insbesondere von Metallen, aufgebaut sind. Solche pyrotechnisehen Sätze sind an sich bekannt. Bei den darin enthaltenen Oxidationsmitteln handelt es sich um Sauerstoff abgebende Verbindungen wie z.B. die Nitrate oder Chromate der Alkali- oder Erdalkalimetalle oder vorzugsweise um die Oxide von solchen Schwermetallen, die in verschie-

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denen Oxidationsstufen auftreten können, wobei das Oxid das "Metall nicht in seiner niedrigsten Oxidationsstufe gebunden enthalten soll. Beispiele für solche Oxide sind MnO₂, PbO₂, Fe₂O,, Pb-zOr, CuO. Der Anteil der Oxidationsmittel in dem pyrotechnischen Satz liegt im allgemeinen zwischen 40 und 90 Gew.$, bezogen auf das Gemisch aus Oxidationsmittel und Metall.

Als Metallkomponente sind bevorzugt Metalle oder Metall-Legierungen eingesetzt, die in der Spannungsreihe niedriger stehen als das Metall, dessen Oxid als Oxidationsmittel verwendet wird. Bevorzugte Metalle sind die Erdalkalimetalle oder Silicium oder Calcium-Silicium-Legierungen.

Die Herstellung der pyrotechnischen Sätze mit den neuen Bindemitteln erfolgt in der Weise, daß man zuerst die Metallkomponente mit dem Oxidationsmittel vermischt, dann das anorganische Bindemittel untermischt - oder zur Verkürzung der Mischzeit sämtliche Trockensubstanzen vermischt - und anschließend die gewünschte Wassermenge hinzufügt. Anschließend kann auch dann noch zusätzlich soviel Wasser hinzugefügt werden, daß eine gießfähige Masse entsteht.

Prinzipiell ist es auch möglich, alle Komponenten einschließlich des Wassers zusammen in einem Mischvorgang miteinander zu vermischen. In einem solchen Fall müssen entsprechend lange Mischzeiten aufgewendet werden.

Die erfindungsgemäßen pyrotechnischen Sätze können auch noch weitere, an sich bekannte Zuschlagsstoffe enthalten, die sie

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für'ihre Verwendung als Signal-, Leucht-, Rauch- oder Nebel-* sätze geeignet machen, wie z.B. SbpS^, basisches Cupfercarbonat, Hexachloräthan, Bromessigester oder Chloracetophenon.
Auch an sich bekannte Abbrandmoderatoren, wie z.B. Wachse,
Stearin, Calciumcarbonat, können in den Sätzen enthalten sein.

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Beispiel 1

Es wurden 70 g eines Gemisches aus 83 Gew.# MnO₂, 15 Gew.# Siliciumpulver und 2 Gew.# Portlandzement innig miteinander vermischt und daraufhin mit 35 g Wasser angeteigt und in ein mit Boden versehenes Papprohr von 38 mm Innendurchmesser und ca. 40 mm Höhe eingefüllt. In die noch weiche Masse wurde eine Schraube zur Aufhängung des Körpers eingedrückt. Nach erfolgter Aushärtung und vollständiger Trocknung wurde von dem festen, zylindrischen Körper das umgebende Papprohr abgeschält, der Körper aufgehängt und mittels Flamme gezündet. Die Reaktionszeit, die von der Korngröße des Ausgangsmaterials und der Art der Trocknung abhängt, betrug in diesem Fall etwa 20 Sekunden.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wurde aus 70 g eines Gemisches aus 68 Gew.% MnO₂, 12 Gew.% Siliciumpulver und 20 % Portlandzement unter Zusatz von 35 g Wasser ein pyrotechnischer zylindrischer Körper hergestellt, der nach Zünden mittels einer Flamme eine Reaktionszeit von 80 Sekunden besaß.

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Claims

Patentansprüche \

-1.; Zu Formkörpern verarbeitbare pyrotechnische Gemische für den j sichtbaren und infraroten Spektralbereich auf der Basis von Oxidationsmitteln, verbrennbaren metallischen Komponenten und Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein durch Zusatz von Wasser aushärtbares anorganisches Bindemittel ent-! halten.

j 2. Pyrotechnische Gemische gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in Mengen von 2 bis 25 Gew.$, bezogen·auf die Trockensubstanz des gesamten pyrotechnischen Satzes, in diesem enthalten ist.

3. Pyrotechnische Gemisch gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement oder Gips verwendet wird.

Troisdorf, den 23. Juli 1973
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