DE2650114C3

DE2650114C3 - Pyrotechnischer Leuchtsatz hoher spezifischer Lichtleistung und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE2650114C3
Application number: DE19762650114
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr. 8520 Erlangen Marondel (Verstorben); Irene Dipl.-Chem. 8500 Nuernberg Schmied
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Buck Werke GmbH and Co
Priority date: 1976-10-30
Filing date: 1976-10-30
Publication date: 1980-06-19
Also published as: FR2369536A1; FR2369536B1; SE7712100L; GB1590762A; DE2650114A1; DE2650114B2; BE860252A; IT1090049B; SE420537B

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind pyrotechnische Leuchtsätze auf der Basis von Leichtmetallen, Oxidationsmitteln und Erdalkalisalzen chlorhaltiger aromatischer Carbon- und/oder Sulfonsäuren. Sie eignen sich bevorzugt zum Einsatz in Leucht- und Signalmunition.

Es sind bereits Leuchtsätze aus Leichtmetallen und Oxidationsmitteln bekannt, denen zur Erhöhung ihrer Lichtleistung chlorhaltige organische Verbindungen zugefügt sind, die beim Abbrand leichtflüchtige Chloride bilden (vgl. Ellern »Military and Civilian Pyrotechnics«, Chemical Publishing C. Inc., New York). Solche Leuchtsätze ergeben aber für manche Anwendungsgebiete immer noch eine zu geringe Effektivität.

Als Maß für die Effektivität eines Leuchtsatzes dient die spezifische Lichtleistung. Sie ist das Produkt aus mittlerer Lichtstärke und Brennzeit, bezogen auf 1 g Leuchtsatz.

Spc/ilischc Lichllcistung

mitll. Lichtstärke χ Brenn/eil I cd ■ see
Lcuchisal/mcngc [ g

Mit den bisher bekannten chlorhaltigen organischen Verbindungen als Chlorträger können spezifische Lichtleistungen bis zu 46 000 cd · sec/g erreicht werden. Zu diesen bekannten Verbindungen zählen Hexachlorbenzol oder Polyvinylchlorid.

Es ist weiterhin auch schon aus der DE-PS 7 50 642 bekannt, Erdalkalisalze halogensubstituierter sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen als Zusätze für Leuchtsätze zu nehmen, die auf Leichtmetallen und Oxidationsmitteln aufgebaut sind. In dieser Patentschrift wird angegeben, da3 die Zusätze dieser halogensubstituierten sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen zwischen 25 und 60 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Satz, betragen sollen. Weiterhin wird dort angegeben, daß das bevorzugte Salz das Bariumsalz ist. Trotz der großen Menge an diesen chlorhaltigen Verbindungen ergeben diese Sätze nur Lichtleistungen beim Einsatz des Bariumsalzes bis maximal 40 000 cd · sec/g.

Es bestand nun die Aufgabe, Leuchtsätze aufzufinden, deren spezifische Lichtleistung größer ist als diejenige der bekannten Leuchtsätze aus Leichtmetallen, Oxidationsmitteln und bekannten organischen Chlorspendern. Weiterhin bestand die Aufgabe, die Menge an organischen Chlorspendern möglichst gering zu halten.

In Erfüllung dieser Aufgabe wurden nun Leuchtsätze auf dei Basis von Leichtmetallen, insbesondere Magnesium, Oxidationsmitteln und Erdalkalisalzen chlorhaltiger organischer Verbindungen gefunden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie die Calciumsalze dieser Säuren in Mengen zwischen 5 und 20 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Satz, enthalten.

Mit diesen erfindungsgemäßen Leuchtsätzen lassen sich spezifische Lichtleistungen von bis zu 70 000

ίο cd - sec/g und gegebenenfalls auch mehr erhalten, wobei die Menge an Chlorspendern überraschenderweise erheblich niedriger ist als in den Sätzen der DE-PS 7 50 642.
Die Menge der Zusätze an den erfindungsgemäßen Salzen liegt zwischen 5 und 20 Gew.-°/o, bezogen auf den gesamten Satz.

Durch die zugesetzte Menge kann auch, wie dies auch bei den bisher bekannten Zusätzen von Hexachlorbenzol der Fall war, die Brenngeschwindigkeit und Gesamtlichtstärke reguliert werden.

Zum Unterschied gegenüber den bekannten Leuchtsätzen bei Verwendung von z. B. Hexachlorbenzol als Chlorträger nimmt bei den geringen Brenngeschwindigkeiten die spezifische Lichtleistung nicht so stark ab, so daß die erfindungsgemäßen Leuchtsätze bei Brenngeschwindigkeiten von etwa 2 mm/sec eine etwa doppelt so hohe spezifische Lichtleistung besitzen als die obengenannten bekannten Leuchtsätze.
Unter den Salzen von chlorierten aromatischen

jo Carbon- oder Sulfonsäuren sollen besonders die Erdalkalisalze verstanden werden. Die Salze sind Calciumsalze. Die bevorzugten Ester sind solche mit 1 —4 C-Atomen in dem Alkoxyrest.

Zu den aromatischen Carbon- oder Sulfonsäuren,

r> deren Chlorierungsprodukte erfindungsgemäß eingesetzt werden, zählen ein- und mehrkernige Mono-, Di- und Polycarbonsäuren bzw. -Sulfonsäuren, deren Carboxyl- oder Sulfonsäurt^ruppe direkt mil dem aromatischen Ring verbunden ist. Auch die entsprechenden leilhydrierten Säuren sollen darunter verstanden werden. Als Beispiele seien Benzoesäure, Benzolmono- und -disulfonsäure, die isomeren Phthalsäuren oder die 3,6-Endomethylen-/d-4-tetrahydrophthalsäure, deren Chlorierungsprodukt auch als HET-Säure be-

4^r) zeichnet wird. Als Beispiele mehrkerniger Säuren seien die Diphensäure oder die Anthrachinoncarbonsäuren genannt.

Der Chlorierungsgrad der erfindungsgemäßen aromatischen Carbonsäuren spielt nur eine untergeordnete

■ia Rolle. So sind erfindungsgemäß sowohl die Calziumsalze der Dichlor- und der Tetrachlorphthalsäure einsetzbar. Beim Einsatz von aromatischen Sulfonsäuren werden die Polychlorsulfonsäuren bevorzugt, da z. B. reine Dichlorbenzolsulfonsäure eine weniger gute

η Lichtausbeute ergibt als höher chlorierte Produkte. Gute Ergebnisse lassen sich dagegen auch mit einem Gemisch chlorierter Benzolsulfonsäuren erzielen, in dem Di- und Polychlorsulfonsäuren in wechselnden Gehalten vorhanden sind. Der bevorzugte Chlorierungsgrad ist jedoch der höchstmögliche Chlorierungsgrad.

Als Oxidationsmittel und Leichtmetalle werden prinzipiell die gleichen Substanzen eingesetzt, die auch in den bisher bekannten Leuchtsätzen anwesend sind.

b5 Das bevorzugte Leichtmetall ist Magnesium. Es können aber auch Legierungen oder intermetallische Verbindungen des Magnesiums mit anderen Leichtmetallen verwendet werden, wie z. B. Magnesiumsilicid.

Die bevorzugten Oxidationsmittel sind die Nitrate öder Perchlorate der Alkali- oder Erdalkalimetalle. Die Metallkomponente hängt von der gewünschten Flammenfarbe des Leuchtkörpers ab. Außer den genannten Verbindungen können für die Farbgebung auch Kupferverbindungen verwendet werden. Die Leuchtsätze können außer den genannten drei Hauptkomponenten auch noch geringe Mengen an sich bekannter Zusätze enthalten. Dazu gehören hauptsächlich Bindemittel, Abbrandmoderatoren oder phlegmatisierende Stoffe. Ihre Menge sollte aber nach Möglichkeit nicht 10 Gew.-°/o überschreiten, da sie vielfach die spezifische Lichtleistung herabsetzen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Leuchtsätze erfolgt analog den bisher bekannten Leuchtsätzen: Nach dem Vermischen der Komponenten wird das erhaltene Gemisch bei Drücken zwischen 1000 und 3000 bar in gewünschte Metallumhüllungen eingepreßt.

Die erfindungsgemäßen Leuchtsätze dienen als Leuchtkörper in Leucht- oder Signalmunition. Sie eignen sich auch für Leuchtspurmunition, sofern der eingesetzte Satzdurchmesser größer als 4,5 mm ist.

Beispiel 1

Es wurden 65 Gew.-Teile Magnesiumpulver, 25 Gew.-Teile Natriumnitrat und 10 Gew.-Teile Calziumtetrachlorphthalat innig gemischt und das erhaltene Gemisch mit einem Druck von 1500 bar in Hüllen aus Aluminium gepreßt. Anschließend wird ein bekannter Anfeuerungssatz auf Basis von BaN(VPb(VSi aufgepreßt und die Patrone mittels elektrischer Zündpille gezündet. Dabei wird eine spezifische Lichtleistung von 67 000 cd · sec/g bei einer Brenngeschwindigkeit von 3,8 mm/sec erhalten.

Beispiele 2 bis 6

Analog Beispiel 1 wurden 70 Gew.-Teile Magnesiumpulver, 22 Gew.-Teile Natriumnitrat und 8 Gew.-% der in der folgenden Tabelle genannten Erdalkalisalze von Halogenbenzolsulfonsäuren innig vermischt und das erhaltene Gemisch mit einem Druck von 1500 bar in Hüllen aus Aluminium gepreßt. Die Zündung eines solchen Satzes erfolgte analog Beispiel 1. Die erhaltenen Lichtleistungen gehen aus der folgenden Tabelle 1 hervor.

Tabelle 1

Beispiel

Eingesetztes Salz

Lichtleistung

cd -sec/g

2 Ca-SaIz der Tetrachlorsulfonsäure 57 300

3 Ba-SaIz der Tetrachlorsulfonsäure 40200

Ca-SaIz der o-Dichlorbenzosulfon- 47 100
säure

5 Ba-SaIz der o-Dichlorbenzosulfon- 37 800

säure

6 Ca-SaIz der Dichlorphthalsäure 61300

Die Beispiele 3 und 5 dienen zu Vergleichszwecken; sie zeigen, daß die Lichtleistung der bekannten Bariumsalze erheblich niedriger ist als diejenigen der Calciumsalze.

Beispiel 7

Die Beispiele 4 und 5 werden wiederholt mit dem Unterschied, daß der Anteil der Erdalkalisalze der Dichlorbenzolsulfonsäure um 2% erhöht und der Anteil des Natriumnitrats entsprechend um 2% gesenkt wurde. Während die Lichtleistung des Satzes mit dem erfindungsgemäßen Calciumsalz noch weiter auf 56 500 cd · sec/g steigt, fällt die Lichtleistung des entsprechen-

jo den Bariumsalzes auf 30 000 cd ■ sec/g ab.

Beispiel 8

Analog Beispiel 1 wurden 70 Gew.-Teile Magnesiumpulver, 20 Gew.-Teile Natriumnitrat und 10 Gew.-Teile

Γι Calciumtetrachlorphthalat innig gemischt und das erhaltene Gemisch mit einem Druck von 1500 bar in Hüllen aus Aluminium gepreßt. Zu Vergleichszwecken wurde ein Satz hergestellt, der anstelle des Calciumtetrachlorphthalats das Natriumtetrachlorphthalat ent-

-Id hielt. Beide Sätze wurden analog Beispiel 1 gezündet und die spezifische Lichtleistung gemessen. Diese betrug bei dem Satz mit dem Caiciumsalz 57 500 cd · sec/g, während die Lichtleistung des Vergleichsatzes mit Natriumtetrachlorphthalat nur 32 000 cd · sec/g

•i^ri betrug.

Claims

Patentansprüche:

1. Pyrotechnischer Leuchtsatz für Leucht- und Signalmunition auf der Basis von Leichtmetallen, insbesondere Magnesium, Oxidationsmitteln und Erdalkalisalzen chlorhaltiger aromatischer Carbon- und/oder Sulfonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Calriumsalze dieser Säuren in Mengen zwischen 5 und 20 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Satz, enthalten.

2. Leuchtsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Magnesium in Mengen zwischen 30 und 70 Gew.-% enthält

3. Verwendung des pyrotechnischen Leuchtsatzes gemäß Anspruch 1 oder 2 in Leuchtspurmunition, deren Satzdurchmesser größer als 4,5 mm ist