DE4215211C2 - Zündmasse für Zündhölzer - 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 bestehen aus einem brennbaren Trägermaterial und einer Zündmas­ se, die durch Reiben an einer Reibfläche oder an einer beliebi­ gen 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 enthalten oder bei der Verbrennung entwickeln. Weiterhin dürfen beim Entzünden und Brennen des Zündholzes keine Teilchen absplit­ tern.

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 Zündmasse als nicht wünschenswert erscheinen läßt. Kaliumdichromat ebenso wie Manganoxid dienen dazu, die Freisetzung von Sauerstoff aus dem Kaliumchlorat, das das Oxidationsmittel der Wahl in Zündhölzern ist, zu erleichtern, wodurch ein möglichst gleich­ mäßiges Abbrennen der Zündmasse gefördert wird. Bisher ging man davon aus, daß zumindest Kaliumdichromat zu den für Zündmassen wesentlichen Bestandteilen gehört.

Um diesen aus toxikologischen Gründen zumindest bedenklichen Bestandteil zu ersetzen, wurde bereits in EP-A-0 252 053 vorgeschlagen, zur Steuerung der Sauerstoffabgabe des Kalium­ chlorats Calciumfluorid zu verwenden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß es nur feinstpulverisiert eingesetzt werden kann.

CaF₂ kommt als würfelförmiger Flußspat vor oder es wird kristallin durch Neutralisation von Calciumcarbonat mit verdünnter Flußsäure erzeugt. Wegen dieser Maßnahme ist der Einsatz von Calciumfluorid aus Kostengründen nicht vorteilhaft.

Es war nun Aufgabe der Erfindung, eine Zündmasse bereitzustel­ len, die hinsichtlich ihrer leichten, schnellen und sicheren Handhabung mit den bisher bekannten Sicherheitshölzern ver­ gleichbar ist, die gleichzeitig aber nicht die bedenklichen Stoffe Manganoxid und Kaliumdichromat enthält.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine chromat- und manganfreie Zündmasse für Zündhölzer, enthaltend 15 bis 30 Gew.-% Binde­ mittel und Brennstoffe; 10 bis 30 Gew.-% Füllstoffe; 1 bis 5 Gew.-% Titandioxid als Katalysator und 45 bis 60 Gew.-% Oxidationsmittel, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz nach DE-Patent 41 34 859, die dadurch gekennzeichnet ist, daß einer der Füllstoffe Eisenoxid ist.

Überraschenderweise gelingt es, durch Einsatz von Titandioxid als Katalysator, Manganoxid und Kaliumdichromat und in einer speziellen Ausführungsform sogar den ebenfalls nicht unbedenk­ lichen 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 Trägermateri­ al 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 syntheti­ sche, tierische oder pflanzliche Leime, Stärke, modifizierte Stärke, Cellulose, modifizierte Cellulose sowie organische, nicht saure Polymere, die keine schädlichen Verbindungen bei der Verbrennung liefern. In der Regel setzt man Mischungen von mehreren Bindemittelkomponenten ein, um optimale Gebrauchs­ eigenschaften zu erzielen. Als Leim wird bevorzugt ein Hautleim eingesetzt mit einer Viskosität im Bereich von 120 bis 140 mPa·s. Als Stärke können die an sich bekannten, aus Pflanzen erhältlichen Stärkeprodukte, wie Tapioka oder Kar­ toffelmehl, eingesetzt werden, gegebenenfalls auch in modifi­ zierter Form. Auch Cellulose kann in unmodifizierter oder modifizierter Form verwendet werden, z. B. als Hydroxethyl- 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 halogen­ haltigen Rückstände entstehen. Besonders bevorzugt wird Polyvinylacetat oder Polyvinylpropionat verwendet.

Ein Teil der eingesetzten Bindemittel dient, wie oben angege­ ben, auch als Brennstoff. Abhängig davon, wie groß der Anteil an brennbaren Bindemitteln ist, werden der Zündmasse noch Brennstoffe zugesetzt. Hierzu werden üblicherweise Schwefel und Harz verwendet. Als Harz kann ein synthetisches oder natürli­ ches 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 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 20 Gew.-%. Der Anteil des Brennstoffes wird, abhängig von dem Anteil der brennbaren Komponenten, im Bindemittel eingestellt.

Bei einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Zündmasse wird auf den Zusatz von elementarem Schwefel verzichtet, der aus ökologischen Gründen nicht unbedenklich ist. Für diese Variante wird dem Katalysator Titandioxid noch ein Anteil an Borsäure und/oder Natriumthiosulfat zugegeben.

Eine weitere wesentliche Komponente der Zündmasse sind die Füllstoffe. Als Füllstoffe werden die Inhaltsstoffe der Zündmasse 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 Reak­ tionsablauf des Zündvorgangs hinsichtlich der Stärke und Abbrandgeschwindigkeit. Als Füllstoffe kommen hauptsächlich siliciumdioxidhaltige Materialien, wie Kieselgur, Glasmehl, Diatomeenerde und/oder Kaolin zum Einsatz. Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung noch Eisenoxid in Form von Ei­ sen(III)oxid als Füllstoff eingesetzt. Eisenoxid beeinflußt die Verbrennung in vorteilhafter Weise und wirkt gleichzeitig als Katalysator, der einen weichen Zündungsvorgang ergibt. Alle Füllstoffe dienen dazu, Volumen zu bilden und die Matrix für die Zündmasse zu liefern.

Die Füllstoffe, die einen wesentlichen Bestandteil der Zündmas­ se bilden, sind in der Zündmasse in einem Anteil von 10 bis 30, bevorzugt 25 bis 30 Gew.-% 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 Zündmas­ sen war dies Kaliumdichromat, das sich jedoch aus ökologischen Gründen als problematisch herausgestellt hat. In der erfin­ dungsgemäßen Zündmasse wird nun als Katalysator Titandioxid verwendet. Titandioxid ist in verschiedenen Modifikationen bekannt und wird bevorzugt in Form des Anatas verwendet. Titandioxid ist in der Zündmasse in einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 3 Gew.-%, vorhanden. In einer Variante der erfindungsgemäßen Zündmasse wird als Cokatalysator Borsäure und/oder Natriumthiosulfat, bevorzugt Natriumthiosulfat, verwendet; der Anteil des Cokatalysators liegt dann im Bereich von 0,3 bis 2,0 Gew.-%.

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 geeignet ist Kaliumperchlorat, das aber aus Kostengründen weniger in Betracht gezogen wird. Der Anteil des Oxidationsmittels in der Zündmasse liegt zwischen 45 und 60 Gew.-%. Es kann zwar mehr Oxidationsmittel verwendet werden, ein höherer Anteil an Oxidationsmittel erfordert jedoch aus Sicherheitsgründen höhere Anteile an phlegmatisierenden Verbindungen und bringt anderer­ seits keine weitere Wirkungssteigerung. Ein geringerer Anteil als 45 Gew.-% 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, durch Eintunken oder in sonstiger Weise aufgebracht.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungs­ gemäße Zündmasse aus 12 bis 16 Gew.-% Hautleim, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Carboxymethylcellulose, 4 bis 5 Gew.-% Kieselgur, 3 bis 10 Gew.-% Eisenoxid, 10 bis 16 Gew.-% Glasmehl, 2 bis 3,5 Gew.-% Titandioxid, 0,3 bis 2 Gew.-% Borsäure und/oder Natriumthio­ sulfat, 0,5 bis 3 Gew.-% Harz und 48 bis 55 Gew.-% Kalium­ chlorat, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert:

Beispiel 1

Es wurde eine Zündmasse hergestellt aus etwa 14,5 Gew.-% Hautleim, der in kaltem Wasser vorgequollen war; etwa 0,3 Gew.-% Carboxymethylcellulose als Bindemittel sowie etwa 1,3 Gew.-% Harz als Brennstoff; etwa 5 Gew.-% Kieselgur, etwa 5 Gew.-% Eisen(III)oxid und etwa 16 Gew.-% Glasmehl als Füllstoff; etwa 2,5 Gew.-% Titandioxid als Katalysator und etwa 2 Gew.-% Natriumthiosulfat als Cokatalysator und etwa 55 Gew.-% Kalium­ chlorat als Oxidationsmittel. Die Bindemittel und Brennstoffe wurden mit Wasser angeteigt, dann wurde Titandioxid und Natriumthiosulfat zugemischt und als letzte Komponente Kalium­ chlorat zugegeben. Die Mischung wurde gut gemischt und dann in üblicher Weise durch Eintunken auf Holzstäbchen aufgebracht. Mit dieser Masse beschichtete Hölzchen ließen sich gut und leicht anzünden und verbrannten gleichmäßig und ohne daß Teilchen wegspritzten.

Claims (5)

1. Chromat- und manganfreie Zündmasse für Zündhölzer, enthaltend 15 bis 30 Gew.-% Bindemittel und Brennstoffe; 10 bis 30 Gew.-% Füllstoffe; 1 bis 5 Gew.-% Titandioxid als Katalysa­ tor und 45 bis 60 Gew.-% Oxidationsmittel, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz nach DE-Patent 41 34 859, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Füll­ stoffe Eisenoxid ist.

2. Zündmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 3 bis 10 Gew.-% Fe₂O₃ enthält.

3. Zündmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie zusätzlich zu Titandioxid als Katalysator Borsäure und/oder Natriumthiosulfat enthält.

4. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Cokatalysator 0,3 bis 2,0 Gew.-% Natriumthiosulfat enthält.

5. Zündmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie 12 bis 16 Gew.-% Hautleim, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Carboxymethylcellulose, 4 bis 5 Gew.-% Kiesel­ gur, 3 bis 10 Gew.-% Eisenoxid, 10 bis 16 Gew.-% Glasmehl, 2 bis 3,5 Gew.-% Titandioxid, 0,3 bis 2 Gew.-% Borsäure und/oder Natriumthiosulfat, 0,5 bis 3 Gew.-% Harz und 48 bis 55 Gew.-% Kaliumchlorat, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz, enthält.