DE4134859A1 - Zuendmasse fuer zuendhoelzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Zündmassen für Zündhölzer.

Zündhölzer dienen dazu, leicht, schnell und sicher an jedem beliebigen Ort Feuer zu entfachen und zu übertragen. Sie be­ stehen aus einem brennbaren Trägermaterial und einer Zünd­ masse, die durch Reiben an einer Reibfläche oder an einer beliebigen Fläche entzündet werden kann. Die Zündmasse muß leicht durch das Reiben zu entzünden sein, darf andererseits aber nicht explosiv sein und darf keine toxischen Stoffe ent­ halten oder bei der Verbrennung entwickeln. Weiterhin dürfen beim Entzünden und Brennen des Zündholzes keine Teilchen absplittern.

Schon sehr lange sind die sogenannten Sicherheitszündhölzer bekannt, die viele dieser gewünschten Eigenschaften erfüllen. Jedoch enthalten die meisten der bisher bekannten Zündmassen Kaliumdichromat und Manganoxid, beides Verbindungen, deren toxikologische Eigenschaften ihr Vorhandensein in der Zünd­ masse als nicht wünschenswert erscheinen läßt. Kaliumdi­ chromat ebenso wie Manganoxid dienen dazu, die Freisetzung von Sauerstoff aus dem Kaliumchlorat, das das Oxidations­ mittel der Wahl in Zündhölzern ist, zu erleichtern, wodurch ein möglichst gleichmäßiges Abbrennen der Zündmasse gefördert wird. Bisher ging man davon aus, daß zumindest Kaliumdichro­ mat zu den für Zündmassen wesentlichen Bestandteilen gehört.

Um diesen aus toxikologischen Gründen zumindest bedenklichen Bestandteil zu ersetzen, wurde bereits in EP-A 02 52 053 vor­ geschlagen, zur Steuerung der Sauerstoffabgabe des Kalium­ chlorats Calciumfluorid zu verwenden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß er nur feinstpulverisiert eingesetzt werden kann. CaF₂ kommt als würfelförmiges Flußspat vor oder er wird kristallin durch Neutralisation von Calciumcarbonat mit verdünnter Flußsäure erzeugt. Wegen dieser Maßnahme ist der Einsatz von Calciumfluorid aus Kostengründen nicht vorteil­ haft.

Es war nun Aufgabe der Erfindung, eine Zündmasse bereitzu­ stellen, die hinsichtlich ihrer leichten, schnellen und sicheren Handhabung mit den bisher bekannten Sicherheits­ hölzern vergleichbar ist, die gleichzeitig aber nicht die bedenklichen Stoffe Manganoxid und Kaliumdichromat enthält.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zündmasse für Zündhöl­ zer, enthaltend 15 bis 30 Gewichtsprozent Bindemittel und Brennstoffe; 10 bis 30 Gewichtsprozent Füllstoffe; 1 bis 5 Gewichtsprozent Titandioxid als Katalysator und 45 bis 60 Gewichtsprozent Oxidationsmittel, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz.

Überraschenderweise gelingt es, durch Einsatz von Titandioxid als Katalysator, Manganoxid und Kaliumdichromat und in einer speziellen Ausführungsform sogar den ebenfalls nicht unbe­ denklichen Schwefel zu ersetzen. Titandioxid ist eine leicht zu handhabende, völlig unproblematische Verbindung, die auch hinsichtlich ihrer Toxizität keine Probleme bereitet.

Die erfindungsgemäße Zündmasse enthält die üblicherweise für Zündmassen verwendeten Komponenten Bindemittel, Brennstoffe, Füllstoffe, Katalysator und Oxidationsmittel.

Das Bindemittel dient dazu, der Zündmasse die richtige Kon­ sistenz zu verleihen, damit sie gut am brennbaren Trägerma­ terial haftet, nicht abbröckelt und auch beim Abbrennen nicht abspritzt. Ein Teil der verwendeten Bindemittel dient gleich­ zeitig als Brennstoff. Als Bindemittel werden die an sich auf diesem Gebiet bekannten Materialien eingesetzt, wie synthe­ tische, tierische oder pflanzliche Leime, Stärke, modifi­ zierte Stärke, Cellulose, modifizierte Cellulose sowie orga­ nische, nicht saure Polymere, die keine schädlichen Verbin­ dungen bei der Verbrennung liefern. In der Regel setzt man Mischungen von mehreren Bindemittelkomponenten ein, um opti­ male Gebrauchseigenschaften zu erzielen. Als Leim wird be­ vorzugt ein Hautleim eingesetzt mit einer Viskosität im Be­ reich von 120 bis 140 mPa · s. Als Stärke können die an sich bekannten, aus Pflanzen erhältlichen Stärkeprodukte, wie Tapioka oder Kartoffelmehl, eingesetzt werden, gegebenenfalls auch in modifizierter Form. Auch Zellulose kann in unmodifi­ zierter oder modifizierter Form verwenden werden, z. B. als Hydroxyethyl- oder Carboxymethylcellulose. Diese natürlichen Bindemittel werden bevorzugt mit einer Teilchengröße von 100 bis 300 µm eingesetzt. Eine zu große Teilchengröße führt dazu, daß die Masse nicht homogen genug ist. Als organische Polymere werden bevorzugt solche eingesetzt, deren Gerüst nur aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff aufgebaut ist, damit keine halogenhaltigen Rückstände entstehen. Besonders bevorzugt wird Polyvinylacetat oder Polyvinylpropionat ver­ wendet.

Ein Teil der eingesetzten Bindemittel dient, wie oben ange­ geben, auch als Brennstoff. Abhängig davon, wie groß der An­ teil an brennbaren Bindemitteln ist, werden der Zündmasse noch Brennstoffe zugesetzt. Hierzu werden üblicherweise Schwefel und Harz verwendet. Als Harz kann ein synthetisches oder natürliches Harz eingesetzt werden. Beispiele sind Kolophonium und Kiefernharz. Die Art des Harzes ist an sich nicht kritisch.

Der Anteil der Bindemittel und Brennstoffe liegt, bezogen auf das Gewicht der Trockenmasse der Zündmasse, im Bereich von 15 bis 30 Gewichtsprozent, bevorzugt 15 bis 20 Gewichtsprozent. Der Anteil des Brennstoffs wird, abhängig von dem Anteil der brennbaren Komponenten, im Bindemittel eingestellt.

Bei einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Zünd­ masse wird auf den Zusatz von Schwefel verzichtet, der aus ökologischen Gründen nicht unbedenklich ist. Für diese Vari­ ante wird dem Katalysator Titandioxid noch ein Anteil an Bor­ säure zugegeben.

Eine weitere wesentliche Komponente der Zündmasse sind die Füllstoffe. Als Füllstoffe werden die Inhaltsstoffe der Zünd­ masse bezeichnet, die inert sind, d. h. nicht an der Reaktion und Verbrennung teilnehmen. Die Füllstoffe dienen dazu, das hochexplosive Oxidationsmittel zu phlegmatisieren, und wirken verzögernd. Weiterhin beeinflussen sie den Reaktionsablauf des Zündvorgangs hinsichtlich der Stärke und Abbrandgeschwin­ digkeit. Als Füllstoffe kommen hauptsächlich siliciumdioxid­ haltige Materialien, wie Kieselgur, Bimsstein, Glasmehl, Diatomeenerde und/oder Kaolin zum Einsatz. Weiterhin wird Zinkoxid häufig als Füllstoff verwendet, das allerdings auch katalytische Eigenschaften besitzt. Kieselgur ist ein poröses Material, das den Abbrand beeinflußt, da die Hohlräume für ein leichtes Abfließen der bei der Verbrennung entstehenden Gase sorgen. Bimsstein dient als Phlegmatisator und verhin­ dert ein Abspritzen von Teilchen. Auch Zinkoxid wirkt phleg­ matisierend und hat eine günstige Wirkung auf die Konsistenz der Masse. Alle Füllstoffe dienen dazu, Volumen zu bilden und die Matrix für die Zündmasse zu liefern.

In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfah­ rens wird auf den Zusatz des ansonsten für Zündmassen unent­ behrlichen Zinkoxids verzichtet und stattdessen dem Kataly­ sator Titandioxid Borsäure zugegeben.

Die Füllstoffe, die einen wesentlichen Bestandteil der Zünd­ masse bilden, sind in der Zündmasse in einem Anteil von 10 bis 30, bevorzugt 25 bis 30 Gewichtsprozent vorhanden.

Die siliciumdioxidhaltigen Füllstoffe sollten eine Teilchen­ größe im Bereich von 100 bis 300 µm haben, während Zinkoxid bevorzugt mit einer Teilchengröße von 10 bis 30 µm verwendet wird.

Das Entzünden und Verbrennen der Zündmasse wird wesentlich beeinflußt durch den Katalysator. In bisher bekannten Zünd­ massen war dies Kaliumdichromat, das sich jedoch aus ökolo­ gischen Gründen als problematisch herausgestellt hat. In der erfindungsgemäßen Zündmasse wird nun als Katalysator Titan­ dioxid verwendet. Titandioxid ist in verschiedenen Modifika­ tionen bekannt und wird bevorzugt in Form des Anatas verwen­ det. Titandioxid ist in der Zündmasse in einem Anteil von bis 5 Gewichtsprozent, bevorzugt 2 bis 3 Gewichtsprozent, vorhanden. In einer Variante der erfindungsgemäßen Zündmasse wird als Cokatalysator Borsäure verwendet; ihr Anteil liegt dann im Bereich von 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent.

Die Entzündung des Zündholzes wird bewirkt durch die Oxida­ tionswirkung des Oxidationsmittels. Als Oxidationsmittel für Zündhölzer wird praktisch ausschließlich Kaliumchlorat ver­ wendet aufgrund seiner günstigen Eigenschaften. Ebenso geeig­ net ist Kaliumperchlorat, das aber aus Kostengründen weniger in Betracht gezogen wird. Der Anteil des Oxidationsmittels in der Zündmasse liegt zwischen 45 und 60 Gewichtsprozent. Es kann zwar mehr Oxidationsmittel verwendet werden, ein höherer Anteil an Oxidationsmittel erfordert jedoch aus Sicherheits­ gründen höhere Anteile an phlegmatisierenden Verbindungen und bringt andererseits keine weitere Wirkungssteigerung. Ein geringerer Anteil als 45 Gewichtsprozent Oxidationsmittel reicht für ein gleichmäßiges Abbrennen nicht aus.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Zündmasse erfolgt in üblicher Weise, z. B. indem zuerst eine Aufschlämmung der Bindemittel hergestellt wird, der dann die Brenn- und Füll­ stoffe sowie der Katalysator zugemischt werden. Zuletzt wird das Kaliumchlorat eingerührt. Diese Zündmasse wird in an sich bekannter Weise auf das brennbare Trägermaterial, d. h. Holz, Karton oder Papier, duch Eintunken oder in sonstiger Weise aufgebracht.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungs­ gemäße Zündmasse aus 7 bis 10 Gewichtsprozent Hautleim, 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Stärke, 0,1 bis 0,3% Polyvinylacetat und 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent Carboxymethylcellulose als Bindemittel; 4,5 Gewichtsprozent Kieselgur, 0,3 bis 0,5 Ge­ wichtsprozent Bimsstein, 7 bis 22 Gewichtsprozent Glasmehl und 1 bis 15 Gewichtsprozent Zinkoxid als Füllstoff; 2 bis 3,5 Gewichtsprozent Titandioxid als Katalysator; 1 bis 8 Ge­ wichtsprozent Schwefel und 1 bis 3 Gewichtsprozent Harz als Brennstoffe und 50 bis 56 Gewichtsprozent Kaliumchlorat. Mit dieser Zündmasse beschichtete Zündhölzer brennen leicht und gleichmäßig ab.

In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Zündmasse, in der auf die bedenklichen Inhaltsstoffe Zinkoxid und Schwefel verzichtet wird, sind 12 bis 16 Gewichtsprozent Hautleim, 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Polyvinylacetat, 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent Carboxymethylcellulose als Binde­ mittel; 4 bis 5 Gewichtsprozent Kieselgur, 6 bis 10 Gewichts­ prozent Bimsstein und 15 bis 20 Gewichtsprozent Glasmehl als Füllstoffe; 2 bis 3,5 Gewichtsprozent Titandioxid und 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Borsäure als Katalysatoren; 1 bis 3 Ge­ wichtsprozent Harz als Brennstoff und 48 bis 55 Gewichtspro­ zent Kaliumchlorat als Oxidationsmittel enthalten. Auch diese Zündmasse liefert sichere, leicht entzündbare, gut und gleichmäßig brennende Zündhölzer.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:

Beispiel 1

Es wurde eine Zündmasse hergestellt aus etwa 7 Gewichts­ prozent Hautleim, der in kaltem Wasser vorgequollen war; etwa 2 Gewichtsprozent Kartoffelmehl; etwa 0,2 Gewichtsprozent Polyvinylacetat und etwa 0,1 Gewichtsprozent Carboxymethyl­ celluluse als Bindemittel sowie etwa 7 Gewichtsprozent Schwefel und 1,9 Gewichtsprozent Kiefernharz als Brennstoffe; etwa 4 Gewichtsprozent Kieselgur, etwa 0,5 Gewichtsprozent Bimsstein, etwa 8 Gewichtsprozent Glasmehl und etwa 12 Gewichtsprozent Zinkoxid als Füllstoffe; 2,4 Gewichtsprozent Titandioxid als Katalysator und 54 Gewichtsprozent Kalium­ chlorat als Oxidationsmittel. Die Bindemittel und Brennstoffe wurden mit Wasser angeteigt, dann wurde Titandioxid zuge­ mischt und als letzte Komponente Kaliumchlorat zugegeben. Die Mischung wurde gut gemischt und dann in üblicher Weise durch Eintunken auf Holzstäbchen aufgebracht.

Das Zündholz ließ sich leicht entzünden, und die Verbrennung lief gleichmäßig ab.

Beispiel 2

Im wesentlichen gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 wurde eine Zündmasse hergestellt aus etwa 15 Gewichtsprozent Hautleim und 0,3 Gewichtsprozent Carboxymethylcellulose als Bindemit­ tel sowie etwa 1 Gewichtsprozent Harz als Brennstoff; etwa 5 Gewichtsprozent Kieselgur, etwa 5 Gewichtsprozent Bimsstein und etwa 17 Gewichtprozent Glasmehl als Füllstoff; etwä 2,9 Gewichtsprozent Titandioxid und etwa 0,3 Gewichtsprozent Bor­ säure als Katalysatoren und etwa 55 Gewichtsprozent Kalium­ chlorat als Oxidationsmittel. Mit dieser Masse beschichtete Hölzchen ließen sich gut und leicht anzünden und verbrannten gleichmäßig und ohne daß Teilchen wegspritzten.

Claims (11)

1. Chromat- und manganfreie Zündmasse für Zündhölzer, ent­ haltend 15 bis 30 Gewichtsprozent Bindemittel und Brenn­ stoffe; 10 bis 30 Gewichtsprozent Füllstoffe; 1 bis 5 Ge­ wichtsprozent Titandioxid als Katalysator und 45 bis 60 Gewichtsprozent Oxidationsmittel, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz.

2. Zündmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Bindemittel pflanzlichen oder tierischen Leim, Stärke, modifizierte Stärke, Cellulose, modifizierte Cellu­ lose und/oder ein organisches nichtsaures Polymer enthält.

3. Zündmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Leim Hautleim mit einer Viskosität im Bereich von 120 bis 140 mPa · s, als organisches Polymer Polyvinylacetat, als Stärke Kartoffelmehl und/oder Tapioka und als modifizierte Cellulose Hydroxyethyl- oder Carboxymethylcellulose verwendet wird.

4. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Brennstoff Schwefel und/oder Harz verwendet wird.

5. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ein siliciumdioxid­ haltiges Material, wie Kieselgur, Bimsstein, Glasmehl, Kaolin oder Diatomeenerde und/oder Zinkoxid verwendet wird.

6. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu Titandioxid als Kata­ lysator Borsäure verwendet wird.

7. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Kaliumchlorat verwendet wird.

8. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sie 7 bis 11 Gewichtsprozent Haut­ leim, 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Stärke, 0,1 bis 0,3 Gewichts­ prozent Polyvinylacetat, 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent Carboxymethylcellulose, 4 bis 5 Gewichtsprozent Kieselgur, 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Bimsstein, 7 bis 22 Gewichts­ prozent Glasmehl, 1 bis 15 Gewichtsprozent Zinkoxid, 2 bis 3,5 Gewichtsprozent Titandioxid, 1 bis 8 Gewichtsprozent Schwefel, 1 bis 3 Gewichtsprozent Harz und 50 bis 56 Ge­ wichtsprozent Kaliumchlorat, jeweils bezogen auf die Trocken­ substanz, enthält.

9. Zündmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie 12 bis 16 Gewichtsprozent Hautleim, 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Carboxymethylcellulose, 4 bis 5 Ge­ wichtsprozent Kieselgur, 6 bis 10 Gewichtsprozent Bimsstein, 10 bis 15 Gewichtsprozent Glasmehl, 2 bis 3,5 Gewichtsprozent Titandioxid, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Borsäure, 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Harz und 48 bis 55 Gewichtsprozent Kalium­ chlorat, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz, enthält.

10. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Füllstoffe siliciumoxid­ haltige Materialien mit einer Teilchengröße von 100 bis 300 µm und/oder Zinkoxid mit einer Teilchengröße von 10 bis 30 µm verwendet werden.

11. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß Titandioxid, Schwefel und Kalium­ chlorat mit einer Teilchengröße von 10 bis 70 µm eingesetzt werden.