-
Gebrauchsfertige Zündmasse für Sicherheitszündwaren
-
und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Zündmasse
für Sicherheitszündwaren und ein Verfahren zu deren Herstellung.
-
Zündmassen für Sicherheitszündwaren sind solche, die zu ihrer durch
einen Reihvorgang ausgelösten Zündung im Gegensatz zu den sogenannten Uberallzündern
eine-spezielle Reibfläche erfordern.
-
Solche Zündmassen werden im allgemeinen auf brennbare Trägermaterialien
wie Holz, Karton oder speziell mit Wachs zubereitetes Papier aufgebracht. Breiteste
Verwendung finden diese Zündmassen bei der Herstellung von Sicherheits-Zündhölzern.
-
Bekannte gebrauchsfertige Zündmassen für Sicherheitszündwaren bestehen
aus
a) Kaliumchlorat als Sauerstoffträger, b) Schwefel als Flammträger
und Zündempfindlichkeitsregler, c) Kaliumdichromat als Katalysator d) brennbaren
Bindemitteln, e) inerten Füllstoffen und f) Wasser.
-
Als Bindemittel werden im allgemeinen Leim, vor allem Knochen-und
Hautleim, Dextrin, Gummiarabicum, Tragant, Cellulosederivate, vor allem Methyl-
und Carboxymethylcellulose, Stärken und Kunststoffdispersionen verwendet, und zwar
im allgemeinen in Form wäßriger Emulsionen. Bekannte Füllstoffe mit zum Teil phlegmatisierenden
Eigenschaften sind Glasmehl; Kieselweiß, Kieselgur und andere anorganische Siliciumverbindungen,
Bimsstein, Asbestmehl, Zinkoxid und Eisen(III)oxid. Schließlich werden den bekannten
Zündmassen häufig noch Farbstoffe zugesetzt.
-
Bei Zündmassen für Sicherheitszündwaren kommt es darauf an, daß sie
sich nicht absetzen, d.h. möglichst lange eine homogene Konsistenz behalten, auf
dem Trägermaterial gut haften, nach dem Eintauchen von drahtförmigen Trägermaterialien
eine birnenförmige Kopfform liefern, sich leicht zünden lassen, eine ruhige, große
Flamme ergeben, einen guten Flammenübergang auf das Trägermaterial liefern, zu einem
fest haftenden, nicht abbröckelnden Rückstand verbrennen, nicht rauchen und auch
nach längerer Lagerzeit ihre chemische Reaktionsfähigkeit nicht verändern.
-
Die Zündmassen wurden bisher im allgemeinen so hergestellt, daß zunächst
die Füllstoffe mit den wäßrigen Lösungen bzw. Emulsionen der Bindemittel gemischt
und intensiv benetzt werden, danach das Chlorat zugegeben und das Gemisch anschließend
gemahlen
und/oder homogenisiert wird.
-
Die bekannten Zündmassen werden bisher mit geringen Abweichungen nach
dem gleichen Verfahren hergestellt. Jeder Hersteller arbeitete dabei aber nach einem
eigenen Rezept, denn die unterschiedlichen Bedingungen hinsichtlich Klima, Wasserbeschaffenheit
und technische Ausrüstung ließen eine Vereinheitlichung nicht zu.
-
Die vielen verschiedenen existierenden Rezepte für Zündmassen waren
jeweils nur bei einer ganz bestimmten Beschaffenheit der Einzelkomponenten unverändert
anwendbar. Schon bei einer Veränderung einer Komponente, wie sie in der Praxis häufig
schon von einer Produktionscharge zur anderen auftritt, ergibt sich vielfach die
Notwendigkeit, die Gesamtmischung erneut in langwierigen und umfangreichen Versuchen
neu abzustimmen, bis es wieder möglich ist, mit den geänderten Komponenten gleich
gute Eigenschaften wie vorher zu erzielen. Deshalb war es bisher auch nicht möglich,
bestimmte Rezepte, die sich an einem Orte unter Verwendung bestimmter Komponenten
bewährt haben, auch an anderen Orten anzuwenden. In der Regel mußte die endgültige
Zusammensetzung durch Versuche am Ort der Verarbeitung der Zündmasse ermittelt werden.
Bekannte Rezepte stellten hierfür immer nur Anhaltspunkte dar, es war jedoch nicht
möglich, diese bekannten Rezepte ohne umständliche Abänderungs- und Einstellungsarbeiten
direkt zu übernehmen. Ganz besonders gravierend war dabei die Wasserempfindlichkeit,
da schon geringe Änderungen in der Wasserqualität, Luftfeuchtigkeitsdifferenzen
und Temperaturdifferenzen eine Neuabstimmung erforderlich machten. Bei Zündholzfabriken
in tropischen Gebieten, wo diese Bedingungen, insbesondere die Luftfeuchtigkeit
und die Temperatur über das Jahr sehr stark schwanken, ergaben sich hierdurch große
Probleme.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Unabhängigkeit von
den nicht auszuschließenden Änderungen in den Eigenschaften der Einzelkomponenten
zu erzielen und gleichzeitig das Verfahren und die Zündmasse von den unterschiedlichen
Wasserqualitäten
und Klimabedingungen am Ort der Verarbeitung der
Zündmasse unabhängig zu machen.
-
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur
Herstellung einer Zündmasse für Sicherheitszündwaren, die aus Wasser, Bindemittel,
Kaliumchlorat, Füllstoff, Phlegmatisator, Schwefel, Katalysator und gegebenenfalls
einem Pigment besteht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß 1. das benötigte
Wasser zusammen mit den Bindemitteln und einem Konservierungsmittel verkocht wird
unter Bildung einer ersten Mischung, 2. alle iibrigen Feststoffe, ausgenommen das
Kaliumchlorat, unter Bildung einer zweiten Mischung trocken miteinander vermahlen
werden bis mindestens 90% der Teilchen eine Größe unter 0,1 mm aufweisen und 3.
das Kaliumchlorat in der ersten Mischung aufgelöst, die erhaltene Lösung dann mit
der zweiten Mischung in solchen Anteilen vermischt wird, daß die Gesamtmischung
eine Dichte von 1,75 bis 1,95 g/ccm aufweist und diese Gesamtmischung dann unter
Luftzutritt so lange homogenisiert wird, bis die Dichte um 0,35 bis 0,55 g/ccm abgenommen
hat, jedoch unter 1,5 g/ccm liegt, wobei eine weitere Verkleinerung der Trockenstoffteilchen
möglichst vermieden wird.
-
Es wurde iiberraschenderweise gefunden, daß unabhängig von der mengenmäßigen
Zusammensetzung der verwendeten Ausgangsstoffe die Kornverteilung in dem feinteiligen,
Füllstoffe, Phlegmatisatoren, Schwefel und einen Katalysator enthaltenden Trockenstoffgemisch
sowie die Dichte der Zündmasse für ihre Widerstandsfähigkeit gegen Temperatur- und
Luftfeuchtigkeitsdifferenzen kritisch sind. Als Bindemittel und Füllstoffe können
die oben aufgeführten in Betracht kommen.
-
Als Bindemittel wird eine Mischung von Leim mit Carboxymethylcellulose
bevorzugt. Als Konservierungsmittel eignen sich die zur Leimkonservierung einsetzbaren
Mikrobizide, wie p-Chlor-mkresol-natriumsalz und ähnliche.
-
Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Praxis
ist es möglich, die Vermischung der ersten Mischung, der zweiten Mischung und des
Kaliumchlorats und die Homogenisierung unmittelbar nach Herstellung der Vormischungen
durchzuführen.
-
Dies wird beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Verarbeitung
der Zündstoffmasse am gleichen Ort wie ihre Herstellung erfolgt. Alternativ ist
es aber auch möglich, und hierin liegt ein bedeutender technischer Fortschritt,
die Zündmasse an einem Ort herzustellen und an einem anderen, weit entfernten Ort
zu verarbeiten. Im letzteren Fall ist es vorzuziehen, die Vormischungen und das
Kaliumchlorat getrennt zu verpacken und zu verschicken und erst am Ort der Verwendung
zu mischen und zu homogenisieren. Der Grund hierfür besteht einesteils in den gesetzlichen
Vorschriften für den Transport feuer-oder explosionsgefährlicher Waren, die eine
derartige Aufteilung erforderlich machen, zum anderen in der Sicherheit vor Transporteinflüssen,
die gerade in tropischen Ländern schwer zu kontrollieren sind und unter Umständen
eine Gefahr für die fertige Mischung bedeuten würden. Es ist jedoch ohne weiteres
möglich, auch die fertig konfektionierte Zündmasse zu verschicken, falls die zur
Wahrung der Sicherheit erforderlichen technischen Voraussetzungen gegeben sind,
da sich die Zündmasse nicht mehr verändert und absetzt, also haltbar ist.
-
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der oben
beschriebenen Weise, also Herstellung der Vormischungen an einem Ort und Vervallständigung
des Verfahrens an einem anderen Ort, besteht ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens darin, daß gegebenenfalls erforderliche Konsistenzänderungen durch Zusatz
oder Entzug von Wasser am Ort der Verarbeitung möglich sind, ohne daß hierdurch
eine Neuanpassung der Rezeptur erforderlich wird. Es wird hier also erstmals die
Möglichkeit geschaffen, die für die Erzielung der angestrebten Konsistenz etwa noch
erforderliche Wassermenge am Verarbeitungsort zuzugeben, unabhängig von der zur
Verfügung stehenden Wasserqualität. Gleiches gilt auch für einen etwaig gewünschten
Farbstoffzusatz. Ebenso ist es möglich, bei einem zu großen Wassergehalt der ersten
Mischung für
die gewünschte Endkonsistenz die Leimemulsion einzukochen,
um Wasser zu entfernen. Mit anderen Worten kommt es nicht entscheidend auf den Wasseranteil
an, der in der ersten Mischung, der Leimemulsion, eingesetzt wird, da Veränderungen
in beiden Richtungen möglich sind, ohne daß die Rezeptur im übrigen verändert werden
muß.
-
Weiter ist es erfindungsgemäß möglich, die Zündschärfe nach Wunsch
zu verändern. Dies erfolgt durch Veränderung in der Dauer des Homogenisierungsvorganges.
Unter "Zündschärfe" ist dabei die Zündfreudigkeit zu verstehen. Diese hängt ab von
der Menge und vom Verteilungsgrad der beim Homogenisieren eingearbeiteten Luft.
Bei längerer Rührdauer wird der Verteilungsgrad der eingearbeiteten Luft erhöht
und damit werden die Kaliumchloratpartikel für die auf der Reibfläche befindlichen
Phosphorteilchen besser zugänglich, was die Zündschärfe steigert.
-
Zur Vermahlung der aus den Trockenstoffen bestehenden zweiten Mischung
eignen sich übliche Mühlen wie z.B. Schleudermühlen.
-
Die Homogenisierung der fertigen Gesamtmischung erfolgt durch Rühren
der Masse, vorzugsweise mittels eines Prallkopfrührwerkes. Die erforderliche Rührdauer
für jede Zündmasse in Abhängigkeit von der gewünschten Dichteverringerung und Zündschärfe
läßt sich durch ganz einfache Vorversuche rasch ermitteln. Dabei ist zu bemerken,
daß Rührdauer und eingerührte Luftmenge und damit Einstellung des spezifischen Gewichtes
der Zündmasse nicht proportional sind.
-
Die folgenden Beispiele erläuteren die Erfindung weiter:
B
e i s p i e l 1 2,5 kg Hautleim, 150 g Carboxymehtylcellulose und 20 g p-Chlorm-kresol-natriumsalz
(Bakterizid) werden in 10,5 kg Wasser gelöst bzw. emulgiert. In die so erhaltene
Leimemulsion werden 14,7 kg Kaliumchlorat eingerührt. 80 g Kartoffelmehl, 320 gm
Kaliumbichromat (Katalysator), 400 g Schwefel, 740 g Vinso (Naturharz, fördert die
Bildung von Mikroluftporen), 1,2 kg Kieselweiß, 1,7 kg Zinkweiß und 3,725 kg Glasmehl
werden in einem Mahlwerk zu einem Trockenstoffgemisch vermahlen, das zu 92 Gew.-%
aus Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 0,1 mm besteht, und anschließend
in die das Kaliumchlorat enthaltende Leimemulsion eingerührt. Zuletzt werden noch
50 g Farbstoff eingerührt. Anschließend wird noch 30 Sekunden lang weitergerührt,
wonach die Masse eine Dichte von 1,65 g/ccm besitzt. Man erhält so 36,085 kg einer
z.B. zur Herstellung von Zündhölzern gebrauchsfertigen Zündmasse.
-
Die Kornverteilung des der wäßrigen Emulsion zugesetzten Trockenstoffgemisches
wurde durch Siebanalyse mit Hilfe einer herkömmlichen Siebmaschine mit einem aus
fünf Siebtrommeln bestehenden Siebsatz bestimmt. Die Maschenweite der verwendeten
Siebgewebe (nach DIN 4188) sowie die auf den Siebtrommeln zurückbleibenden Siebrückstände
gehen aus der folgenden Tabelle 1 hervor: Tabelle 1 Maschenweite mm Siebrückstand
6 g % 0,1 211,1 24,899 0,063 187,7 22,140 0,0315 386,4 45,577 0,01 61,6 7,266 0,004
1,0 0,118 847,8 100 (Rüttelzeit: 2 Minuten)
Mit der so hergestellten
Zündmasse wurden unter Verwendung von mit Paraffin imprägniertem Holzdraht mittels
eines herkömmlichen Verfahrens Zündhölzer hergestellt. Die haftung der Zündmasse
auf dem Holzdraht war dabei gut, die Kopfform birnenförmig, die Zündung leicht,
die Flammenbildung ruhig, groß und voll, der Rückstand offenporig und vollständig,
der Flammenübergang gut. Die fertigen ölzer wurden einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 98% 24 Stunden lang ausgesetzt; sie waren anschließend sämtlich noch gut zündfähig.
Auch nach 24-stündiger Lagerung bei Temperaturen von 50, 60 und 700C wurde kein
übergehen des Paraffins auf den Zündkopf festgestellt.
-
Beispiel 2 Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde aus 2,5 kg Hautleim,
40 g Carboxymehtylcellulose, 20 g p-Chlor-m-kresol-natriumsalz und 11,0 kg Wasser
eine Leimemulsion hergestellt, in die 14,6 kg Kaliumchlorat eingerührt wurden. Ein
Gemisch aus 80 g Kartoffelmehl, 320 g Kaliumbichromat, 400 g Schwefel, 800 g VinsolX
1,25 kg Kieselweiß, 1,8 kg Zinkweiß und 3,725 kg Glasmehl wurde in einem Mahlwerk
so vermahlen, daß es zu 94,5 Gew.-% aus Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger
als 0,1 mm bestand, und in die das Kaliumchlorat enthaltende Leimemulsion eingerührt.
-
Schließlich wurden noch 75 g Farbstoff zugesetzt und noch 50 Sekunden
lang weitergerührt, wonach die Dichte der Zündmasse 1,45 g/ccm betrug.