DE2530209A1 - Brandmittel-zusammensetzung - Google Patents

Description

Dr. Michael Harm

Patentanwalt

63 Gießen/Lahn

Ludwigstr. 67 H/He (793)

Dow Corning; Corporation, Midland, Michigan, U.S.A. Brandmittel-Zusammensetzung Priorität: 11. Juli 1974, USA Serial Nr. 487 474

Diese Erfindung betrifft eine Brandmittel-Zusammensetzung und insbesondere eine Brandmittel-Zusammensetzung, die für das Zünden von in der Umgebung vorhandenem brennbaren Material bestimmt ist, wobei die Zufuhr des Brandmittels in der Regel durch Detonation einer explosiven Ladung erfolgt.

Brandmittel-Zusammensetzungen zum Entzünden von brennbaren Materialien finden sowohl militärische Verwendungen zur Zerstörung von Gütern und Kriegsmaterialien als auch zivile Anwendungen, z.B. zur Auslösung von Gegenfeuern bei der Bekämpfung von Waldbränden. In der Vergangenheit sind verschiedene Typen von Brandmittel-Zusammensetzungen dieser Art verwendet worden. Solche Zusammensetzungen werden in Einrichtungen eingeschlossen, bei denen eine explosive Ladung das Brandmittel-Material entweder zu seinem vorgesehenen Verwendungsort befördert oder es von der Detonationsstelle der explosiven Ladung mehr oder weniger statistisch verteilt. Bei einem üblichen Typ wurde eine fließende, pulverförmige Mischung von Metall und Oxydationsmittel oder gepreßte Körner aus solchen Pulvern verwendet, die dann bei der Explosion der explosiven Ladung dispergiert wurden. Derartige Einrichtungen sind mit einem Handhabungsrisiko verbunden, da die in ihnen enthaltenen Materialien spontan reagieren können. Sie besitzen den weiteren Nachteil, daß die Pulver dazu neigen, zu schnell zu verbrennen, und die explosive Ladung dazu neigt, die Pulver in unregelmäßiger Weise und über einen sehr

509884/1077

engen Bereich vor dem Ausbrennen zu verteilen. Es ist auch unerwünscht, daß eine Detonation der Pulver durch die Druckeinwirkung der explosiven Ladung erfolgen kann. Bei den "bekannten Einrichtungen ist infolgedessen weder die Gleichförmigkeit noch das Ausmaß der Zerstreuung optimal.

Bei einem anderen Typ von bekannten Zusammensetzungen werden feste Zusammensetzungen, wie Zircon-Mischmetall oder aluminothermische Massen verwendet. Diese Materialien können in eine geeignete Form gegossen werden, wie z.B. die Auskleidung einer Hülle, die dann mit einer explosiven Ladung gefüllt wird. Doch auch bei ihrer Handhabung stellen sich leicht Schwierigkeiten aufgrund der Vakua und Drücke ein, die bei der Herstellung gebraucht werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese Materialien frühzeitig ausbrennen, da sie spröde sind und bei der Einwirkung des Drucks der Detonation in extrem kleine Teilchen zerfallen, so daß sich ein schnell verbrennendes Pulver bildet. Der Zerfall in kleine Teilchen hat zur Folge, daß es nicht zu einer befriedigenden Entzündung des brennbaren Materials kommt. Fernerhin verlieren diese Materialien ihr Zündvermögen bei der Berührung mit Wasser und anderen Flüssigkeiten und lassen sich wegen ihres Sauerstoffbedarfs in hohen Höhen nicht verwenden·

Man hat auch schon eine Brandmittel-Zusammensetzung verwendet, die Magnesiumpulver in Kombination mit einem starken Oxydationsmittel, wie Polytetrafluoräthylen, oder ein Oxydationsmittel vom Salztyp, wie Kaliumperchlorat, enthält. Diese Materialien sind extrem gefährlich, da die atmosphärische Feuchtigkeit häufig zu einer spontanen Zündung führt. Im Falle der Herstellung der Mischungen aus Magnesium und Polytetrafluoräthylen wird aus Sicherheitsgründen häufig in Gegenwart eines Lösungsmittels gearbeitet. Wenn jedoch das Lösungsmittel entfernt worden ist, wozu ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist, besteht erst recht die Gefahr, daß atmosphärische Feuchtigkeit in die Mischung eindringt,

509884/1077

obwohl Vorkehrungen dagegen getroffen werden. Man hat auch schon vorgeschlagen, daß inerte Bestandteile mit den Brandmitteln gemischt werden und in der Mischung verbleiben, um die Gefahr der spontanen Zersetzung herabzusetzen. In der Vergangenheit haben aber solche Bestandteile im allgemeinen eine Reduktion der Wirksamkeit der Brandmittel-Masse zur Folge gehabt und waren deshalb nicht befriedigend. Außerdem werden diese Materialien durch die hochexplosive Detonation häufig vollständig zerkleinert oder treten selbst eine Detonation an.

Man hat schon vorgeschlagen, Siliconmaterialien in Leuchtzusammensetzungen (flare compositions) als Bindemittel zu verwenden. Im allgemeinen wurde maximal eine Menge von 4 bis 5 Gew.% Silicon in der Zusammensetzung benutzt, da angenommen wurde, daß das Bindemittel die aktiven Bestandteile lediglich zusammenhält und die Leuchtkraft der Zusammensetzung mindert. Da mit der Anwendung dieser Zusammensetzungen keine Detonation verbunden war, war eine Beständigkeit gegenüber Detonation des Bindematerials nur in dem Ausmaß erforderlich, daß das Material beim Brennen in der Nähe des atmosphärischen Drucks nicht detoniert. Diese Leuchtzusammensetzungen würden aber detonieren, wenn sie Drücken ausgesetzt wären, die bei der Detonation einer hochexplosiven Ladung in einem Gehäuse auftreten. Es wurde auch festgestellt, daß Siliconkautschuk-Zusammensetzungen, die Magnesium und Oxydationsmittel vom Salztyp, wie Kaliumperchlorat, enthalten, zur Detonation neigen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brandmittel-Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die durch hochexplosive Mittel verteilt werden kann, die sich einfach und sicher handhaben läßt und die sich ohne reduzierte Wirksamkeit zünden und verwenden läßt.

Diese Aufgabe wird durch eine Brandmittel-Zusammensetzung gelöst, die im wesentlichen aus 20 bis 40 Gew.% Magnesium-

509884/1077

2b30209

pulver, 30 bis 60 Gew.% Fe,0^, MnO₂ oder TiO₂ und einen Rest von mindestens 10 Gew.% eines elastomeren Polysiloxans besteht.

Eine abgewandelte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht eine Brandmittel-Zusammensetzung vor, die im wesentlichen aus 20 bis 50 Gew.% Magnesiumpulver, 20 bis 30 Gew.% Polytetrafluoräthylen in kleinteiliger Form und einem Rest von mindestens 10 Gew.% eines elastomeren Polysiloxans besteht.

Die Brandmittel-Zusammensetzungen nach der Erfindung zeichnen sich durch viele Vorzüge aus. Im Kontakt mit der hochexplosiven Ladung neigen sie bei deren Explosion nicht zur Detonation, sie wirken vielmehr als ein nachgiebiges Kissen und verhindern dadurch ein Zersplittern in winzige Teilchen. Es ist ferner vorteilhaft, daß die neue Brandmittel-Zusammensetzung auf den besonderen Verwendungszweck abgestimmt werden kann. So kann z.B. das spezifische Gewicht so geregelt werden, daß es demjenigen des hochexplosiven Materials entspricht, wodurch Verlagerungen bei der Verwendung vermieden werden können. In der neuen Zusammensetzung isoliert das elastomere Polysiloxan bzw. der Siliconkautschuk die Magnesiumteilchen von den Teilchen des Oxydationsmittels. Außerdem wirkt es als Kissen und ermöglicht eine grobe Handhabung, ohne daß es zu einer Detonation oder einer spontanen Zündung kommt. Es wird außerdem angenommen, daß das Polysiloxan für die Verbrennung Sauerstoff beistellt und beim Verbrennen die Asche bindet, und dadurch eine Dochtwirkung für flüssige Brennstoffe wie Dieselöl entfaltet. Die Zusammensetzungen nach der Erfindung lassen sich mit relativ großer Sicherheit formen, extrudieren und zu Blättern auswalzen.

Im allgemeinen können die Brandmittel-Zusammensetzungen nach der Erfindung in drei Typen unterteilt werden. Beim ersten Typ wird ein Metalloxid als Oxydationsmittel für das Magnesiumpulver verwendet. Beim zweiten Typ dient pulverförmiges Polytetrafluoräthylen als Oxydationsmittel und der dritte

509884/ 1077

Typ stellt eine Mischung des ersten und des zweiten Typs dar. Der dritte Typ ist von besonderem Interesse für das Einstellen eines bestimmten spezifischen Gewichts. In allen Fällen wird das Oxydationsmittel und das Magnesiumpulver durch einen elastomeren Polysiloxaneinder zusammgengehalten, der Verarbeitungsgefahren ausschließt, die Verformung, Extrusion oder das Walzen zu einer beliebigen Gestalt ermöglicht, als Kissen wirkt und das Magnesiumpulver und das Oxydationsmittel bis zur Entzündung isoliert und wahrscheinlich auch als Sauerstoffquelle für die Verbrennung der Zusammensetzung dient.

Die bei der Erfindung verwendeten Polysiloxane sind solche mit einem Rückgrat von alternierenden Silicium- und Sauerstoffatomen und mit an den Siliciumatomen hängenden Kohlenwasserstoff resten. Der elastomere Charakter beruht auf einer leichten Vernetzung und es sind im Handel zahlreiche flüssige Polysiloxane erhältlich, die zu Siliconkautschuken härtbar sind. Einige Typen sind als bei Raumtemperatur vulkanisierende Siliconkautschuke bekannt und andere erfordern die Anwendung von Wärme zur Aktivierung eines Vulkanisationsmittels und zur Herbeiführung der Härtung. Die an den Siliciumatomen bei solchen Materialien hängenden Kohlenwasserstoffreste sind vorwiegend Methylreste, obwohl häufig auch einige Vinyl- oder Phenylreste vorhanden sind. Die genaue Zusammensetzung solcher Materialien ist nicht erfindungswesentlich, da die Materialien lediglich zur Isolierung, als Kissen und wahrscheinlich auch als Sauerstoffquelle für das Magnesium und das Oxydationsmittel wirken.

Das Magnesiumpulver ist bevorzugt ein zerkleinertes Pulver und nicht vom kugelförmigen Typ, da das zerkleinerte Material schärfere Kanten hat und eine größere Oberfläche besitzt, wodurch die Entzündung gefördert wird. Bevorzugt hat das Magnesiumpulver eine Teilchengröße von 30 Maschen oder kleiner gemäß der US Standard-Siebserie. Es lassen sich auch Mischungen von Magnesiumpulvern von verschiedener Teilchen-

509884/1077

größe verwenden. Unter den als Oxydationsmittel verwendeten Metalloxiden sind besonders Fe,Ολ, MnOp und TiOp geeignet. Das als alternatives Oxydationsmittel verwendete Polytetrafluorathylen liegt in kleinteiliger Form vor. Mit gutem Erfolg lassen sich handelsübliche Formmassen von Polytetrafluorathylen verwenden.

Der erste Typ der Zusammensetzung nach der Erfindung besteht bevorzugt im wesentlichen aus 20 bis 40 Gew.% Magnesiumpulver, 30 bis 60 Gew.% Metalloxid und aus einem Rest von mindestens 10 Gew.% eines elastomeren Polysiloxans. Die zweite Gruppe besteht bevorzugt im wesentlichen aus 20 bis 50 Gew.% Magnesiumpulver, 20 bis 30 Gew.% Polytetrafluorathylen und aus einem Rest von mindestens 10 Gew.% eines elastomeren Polysiloxans.

Bei der Herstellung der Zusammensetzungen nach der Erfindung wird das Magnesium zuerst mit dem flüssigen härtbaren Polysiloxans benetzt und dann wird das Oxydationsmittel zugegeben. Wenn ein Katalysator für die Härtung bzw. die Vulkanisation des Polysiloxans erforderlich ist, wird dieser bevorzugt erst kurz vor der Formgebung zugesetzt. Gewünschtenfalls kann der Katalysator dem flüssigen Polysiloxan aber auch vor der Zugabe zu Magnesium zugesetzt werden. Nach sorgfältigem Mischen wird die Zusammensetzung geformt, extrudiert oder in die gewünschte Gestalt gewalzt oder in einen Hohlraum des hochexplosiven Materials gegossen. Für ein sicheres Mischen der Bestandteile ist besonders bei Verwendung von Polytetrafluorathylen darauf zu achten, daß das Magnesium vor der Zugabe des Oxydationsmittels sorgfältig mit dem flüssigen Polysiloxan befeuchtet ist. Es besteht sonst die Gefahr einer spontanen Zündung oder Detonation während des Mischens. Das Polysiloxan isoliert aber die Magnesiumteilchen, wodurch die äußerste Gefahr ausgeschlossen wird, obwohl die Zusammensetzung noch zündempfindlich ist. Während der Verformung oder nach der Härtung des Materials "besteht keine Detonationsgefahr.

SO 9884 / 1 077

Die bei der einen Ausfuhrungsform der Erfindung verwendeten Metalloxide sind relativ schwer im Vergleich zu dem Polytetrafluoräthylen der anderen Ausführungsform. Dadurch kann durch Mischen des ersten und des zweiten Typs der Zusammensetzung ein großer Bereich von spezifischen Gewichten eingestellt werden, so daß es ohne Schwierigkeiten möglich ist, die Brandmittel-Zusammensetzung auf das spezifische Gewicht des hochexplosiven Materials einzustellen. Daraus ergeben sich zahlreiche Vorzüge für die Verwendung der Zusammensetzung nach der Erfindung.

Die Zusammensetzungen nach der Erfindung haben eine ausreichende Festigkeit und Elastizität, um der Detonation zu widerstehen oder um nicht, wie viele bekannte Materialien, bei der Detonation in ein Pulver zu zerfallen. Sie zerbrechen vielmehr in Stücke, die groß genug sind, um die Verbrennung zu unterhalten. Die Entzündung erfolgt automatisch durch die Detonation des hochexplosiven Materials, in das die Zusammensetzungen nach der Erfindung eingebettet sind oder in dessen Nähe sie sich befinden.

Eine bevorzugte Zusammensetzung des ersten Typs besteht im wesentlichen aus 25 Gew.% zerkleinertem Magnesiumpulver von einer Teilchengröße entsprechend 320 Maschen gemäß der US Standard-Siebreihe, 50 Gew.% Fe^O^ und 25 Gew.% eines bei Raumtemperatur vulkanisierenden Siliconkautschuks, z.B. des Siliconkautschuks der Anmelderin "Dow Corning 3110 RTV ™ encapsulant". Ein spezifisches Beispiel einer Zusammensetzung des zweiten Typs besteht im wesentlichen aus 37 Gew.% zerkleinertem Magnesium von einer Teilchengröße entsprechend 320 Maschen gemäß der US Standard-Siebreihe, 26 Gew.% Polytetrafluoräthylen (duPont Teflon Type 7A ®) und 37 Gew.% eines bei Raumtemperatur vulkanisierbaren Siliconkautschiks, z.B. des vorhin genannten Handelsproduktes der Anmelderin. Eine bevorzugte gemischte Zusammensetzung gemäß der Erfindung, die die Typen 1 und 2 enthält, besteht im wesentlichen aus 36 Gew. % zerkleinertem Magnesium mit einer Teilchengröße

509884/1077

entsprechend. 320 Maschen der US Standard-Siebserie, 25 Gew.% Fe-zO^, 9 Gew.% Polytetrafluoräthylen, vorzugsweise als Formmasse, und 50 Gew.% bei Raumtemperatur vulkanisierbarer Siliconkautschuk, vorzugsweise das bereits genannte Handelsprodukt der Anmelderin.

50 9884/ 1077

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Brandmittel-Zusammensetzung, dadurch gekenn ' zeichnet, daß sie im wesentlichen aus 20 bis 40 Gew.% Magnesiumpulver, 30 bis 60 Gew.% Fe,O^, MnO₂ oder TiOp und einem Rest von mindestens 10 Gew.% eines elastomeren Polysiloxans besteht.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie im wesentlichen aus etwa 25 Gew.% Magnesiumpulver mit einer Teilchengröße entsprechend einem 320 Maschen US-Standardsieb, 50 Gew.% Fe^O. und 25 Gew.% eines bei Raumtemperatur vulkanisierbaren Siliconkautschuks besteht.

3. Abwandlung der Brandmittel-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 20 bis 50 Gew.?6 Magnesiumpulver, 20 bis 30 Gew.% kleinteiligem Polytetrafluoräthylen und einem Rest aus mindestens 10 Gew.% eines elastomeren Polysiloxans besteht .

4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus etwa 37 Gew.% zerkleinertem Magnesium mit einer Teilchengröße entsprechend einem 320 Maschensieb der US Standardsiebreihe, 26 Gew.% einer Polytetrafluoräthylen-Formmasse und 37 Gew.% eines bei Raumtemperatur vulkanisierbaren Siliconkautschuks besteht.

5. Brandmittel-Zusammensetzung, dadurch gekenn zeichnet , daß sie im wesentlichen eine Mischung der Zusammensetzungen nach den Ansprüchen 1 und 3 ist.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß sie im wesentlichen aus etwa 36 Gew.# zerkleinertem Magnesium mit einer Teilchen-

50988Λ/10 77

größe entsprechend einem 320 Maschensieb nach der US Standardsiebserie, 25 Gew.% Fe,0^, 9 Gew.% Polytetrafluoräthylen-Formmasse und 30 Gew.% bei Raumtemperatur vulkanisierbarem Siliconkautschuk besteht.

S09884/1077