DE69200035T2 - Eisenphosphide enthaltende Zusammensetzungen für Zündholzköpfe. - Google Patents
Eisenphosphide enthaltende Zusammensetzungen für Zündholzköpfe.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft Köpfe von Zündhölzern und insbesondere, aber nicht ausschließlich, von sogenannten Sicherheitszündhölzern.
- Es ist bekannt, daß ein Sicherheitszündholz aus einem Stab besteht, der an einem Ende einen Kopf aufweist, der sich durch Reibung auf einem speziellen Träger entzündet, welcher roten Phosphor enthält. Es gibt außerdem Zündhölzer von der Art "strike-anywhere", deren Kopf sich durch Reibung auf den verschiedensten rauhen Oberflächen entzündet.
- Eine herkömmliche Zusammensetzung für einen Zündholzkopf entspricht der folgenden Formulierung:
- Sauerstoffträger: Kaliumchlorat 28 bis 62 Gew.%
- Brennstoff: Schwefel oder Phosphorsulfid 2 bis 7 Gew.%
- Bindemittel: reine Gelatine oder mit Zusätzen 8 bis 18 Gew.%
- Füllstoffe: siliciumhaltige oder organische Stoffe 15 bis 25 Gew.%
- Zusatzstoffe: Katalysatoren, Pigrmente, Färbemittel (darunter Kaliumdichromat und Zinkoxid) 0,5 bis 25 Gew.%
- Schwefel wird bei Sicherheitszündhölzern und Phosphorsulfid bei den "strike-anywhere" Zündhölzern verwendet.
- Die heutigen Zündhölzer sind weder für den Benutzer noch für das Produktionspersonal giftig.
- Jedoch kann der Geruch von Schwefligsäureanhydrid, der im Moment des Verbrennens freigesetzt wird, von manchen Benutzern als unangenehm empfunden werden, und vor allen Dingen können die Spuren von Kaliumdichromat und Zinksalzen, die im allgemeinen in den Waschwassern des Produktionsmaterials enthalten sind, als umweltschädlich angesehen werden, wenn sie in die natürliche Umgebung abgegeben werden.
- Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteil zu beseitigen, indem sie es erlaubt, den Schwefel durch einen primären ungiftigen Brennstoff zu ersetzen, der keine störende Ausdünstung erzeugt, und die Einführung von Kaliumdichromat, und vorzugsweise die von Zinkoxid, in die Zusammensetzung des Kopfes zu vermeiden.
- In der europäischen Patentanmeldung 0496996 A2, veröffentlicht am 5. August 1992, d.h. nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung, wurde jedoch bereits eine Zusammensetzung für einen Zündholzkopf vorgeschlagen, bei der die Chromverbindungen und die Verbindungen auf der Basis von Sesquiphosphoren, die Schwefelverbindungen und die Zinkoxide nicht vorhanden und durch Eisenphosphid ersetzt sind.
- Daher wird für diejenigen Staaten der vorliegenden Anmeldung, die nicht in der erwähnten europäischen Anmeldung benannt sind, die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Zündholzkopfs in einem ersten Satz von Ansprüchen 1 bis 10 definiert, in dem der Anspruch 1 aussagt, daß diese Zusammensetzung einen Sauerstoffträger, einen Brennstoff, ein Bindemittel sowie eventuelle Füllstoffe und Zusatzstoffe aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Brennstoff ein Eisenphosphid in einem Anteil von 3 bis 60% Gewichtsprozent aufweist.
- Für die sowohl in der vorliegenden Anmeldung als auch in der erwähnten europäischen Anmeldung benannten Staaten ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung in einem zweiten Satz von Ansprüchen 1 bis 13 definiert, in dem der Anspruch 1 aussagt, daß diese Zusammensetzung einen Sauerstoffträger, einen Brennstoff, ein Bindemittel sowie Füllstoffe und eventuelle Zusatzstoffe enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Brennstoff ein Eisenphosphid in einem Anteil von 3 bis 60% Gewichtsprozent aufweist und daß der Füllstoff Diatomeemehl und/oder Bentonit und/oder Glimmer und/oder Siliciumoxid enthält.
- In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Korngröße der verwendeten Eisenphosphide unter 250 um und beträgt vorzugsweise etwa zehn um.
- Bei ihrer Anwendung auf Sicherheitszündhölzer hat die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorteilhafterweise die folgende Formulierung:
- Sauerstoffträger: Kaliumchlorat oder -perchlorat 30 bis 62 Gew.%
- Brennstoff: Eisenphosphide 3 bis 60 Gew.%
- Bindemittel: Gelatine oder Synthese-Bindemittel 5 bis 18 Gew.%
- Füllstoffe: siliciumhaltige oder organische Stoffe 0 bis 25 Gew.%
- Zusatzstoffe: Pigmente - Phlegmatisierer - Stabilisatoren 0 bis 25 Gew.%
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand der nachfolgenden, nicht einschränkend zu verstehenden Beispiele beschrieben, die sich auf die Herstellung von Sicherheitszündhölzern beziehen.
- Es wird von der folgenden Zusammensetzung ausgegangen:
- Kaliumchlorat 50 Masseprozent der trockenen Mischung
- Gelatine 13 Masseprozent der trockenen Mischung
- Diatomeemehl 5 Masseprozent der trockenen Mischung
- Eisenphosphid 32 Masseprozent der trockenen Mischung
- Die Bestandteile werden in einer wässrigen Dispersion mit zum Beispiel 25% Wasser gemischt und die Herstellung der Zündhölzer geschieht durch Eintauchen gemäß einer üblichen Technik.
- Nach dem Trocknen während eineinhalb Stunden bei 40ºC sind die erhaltene Reaktivität und Empfindlichkeit vergleichbar denen einer üblichen Formulierung für Sicherheitszündhölzer.
- Es ist zu betonen, daß kein Kaliumdichromat oder Zinkoxid zugesetzt wurde. Das verwendete Eisenphosphid ist im Handel als feines Pulver erhältlich (hauptsächliche Korngröße von einigen Mikrometern), das im Stand der Technik als leitendes Pigment bei Schutzanstrichen verwendet wird.
- Dieses Pulver enthält Eisenphosphide in Form von F&sub2;P oder F&sub3;P.
- Die Oxidationsreaktion der Phosphide wird gezündet durch Reibung auf einer speziellen Oberfläche, die der identisch sein kann, die die üblichen Schachteln für Sicherheitszündhölzer aufweisen, die Schwefel als Brennstoff verwenden. Es stellt sich überraschenderweise heraus, daß die Verbrennung der Phosphide sich fortsetzt, wenn man die Reibung beendet, trotz der nicht vorhandenen katalytischen Wirkung des Kaliumdichromats, die gemäß dem Stand der Technik unbedingt notwendig ist.
- Es hat sich herausgestellt, daß die Korngröße der Phosphide ein wichtiger Parameter ist (sie muß im Mittel unterhalb 200 Mikrometer liegen, um eine zufriedenstellende Reaktivität und Empfindlichkeit zu erhalten), was sich wahrscheinlich aus der Rolle erklärt, die die Schnittstelle zwischen den Phosphidteilchen und den Kaliumchloratkristallen bei der Verbrennung spielt.
- Man stellt ebenfalls fest, daß die Geschwindigkeit der Verbrennung keine ausreichend großen Werte erreicht, um die Verwendung eines energischen Phlegmatisierers wie Zinkoxid oder Zinksalz zu erfordern.
- Jedoch bleibt die Zündung ziemlich heftig, wobei die Flamme mit Funken in alle Richtungen stiebt.
- Diese Heftigkeit der Zündung konnte insbesondere durch einen Zusatz von Cellit verringert werden, zum Beispiel von 1 Masseprozent, und/oder durch Ersetzen eines Bruchteils von Phosphid, zum Beispiel von etwa 4%, durch Glimmer. Diese letztere Lösung erlaubt es, die Funken beim Anzünden stark zu verringern.
- In diesem Beispiel weist die Zusammensetzung die folgende Formulierung auf:
- Kaliumchlorat 50 Masseprozent der trockenen Mischung
- Gelatine 13 Masseprozent der trockenen Mischung
- Diatomeemehl 5 Masseprozent der trockenen Mischung
- Eisenphosphid 32 Masseprozent der trockenen Mischung
- Bentonit 5 Masseprozent der trockenen Mischung
- Diese Zusammensetzung erlaubt es, eine gute Empfindlichkeit zu erhalten, die sogar dann gut bleibt, wenn man Bentonit wegläßt und wenn man 3% Cellit hinzufügt.
- Keine bemerkenswerte Veränderung wird festgestellt, wenn man die Menge an Gelatine auf 11% reduziert, mit Zusätzen von 2% Siliciumoxid C 600, 3% Cellit, wobei die Menge an Phosphid dann auf 29% reduziert wird.
- Die in diesem Beispiel definierte Zusammensetzung hat die besten Ergebnisse gebracht, sowohl bei der industriellen Herstellung als auch in qualitativer Hinsicht. Ihre Formulierung ist die folgende:
- Kaliumchlorat 55 Masseprozent der trockenen Mischung
- Gelatine 13 Masseprozent der trockenen Mischung
- Diatomeemehl 5 Masseprozent der trockenen Mischung
- Siliciumoxid 16 Masseprozent der trockenen Mischung
- Eisenphosphid 5 Masseprozent der trockenen Mischung
- Cellit 2 Masseprozent der trockenen Mischung
- Titanoxid 4 Masseprozent der trockenen Mischung
- Diese Zusammensetzung hat es erlaubt, eine sehr gute Empfindlichkeit auf allen Reibungsflächen zu erhalten, keinerlei Funken oder Bildung von Stichflammen, eine gute Übertragung mit einem normalen Rauch und einer normalen Flamme, wobei der Kopf nach dem Zünden einen guten Aspekt aufweist: Diese Ergebnisse blieben nach einem Zusatz von 1% Eisenoxid zur Färbung des Kopfes unverändert.
- Versuche mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie der vorhergehenden mit 1% weniger Siliciumoxid und 1% weniger Phosphid (was den Prozentsatz an Phosphid auf 4% bringt) und zusätzlich 2% Cellit haben es ermöglicht, zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen, jedoch mit einer leichten Verzögerung beim Zünden und einer geringfügigen Schwierigkeit der Zündhölzer, sich zu entzünden.
Claims (13)
1. Zusammensetzung für einen Zündholzkopf von der Art mit
einem Sauerstoffträger, einem Brennstoff, einem Bindemittel
sowie mit Füllstoffen und eventuellen Zusatzstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ein Eisenphosphid
in einem Anteil von 3 bis 60% Gewichtsprozent aufweist und daß
die Füllstoffe Diatomeemehl und/oder Bentonit und/oder Glimmer
und/oder Siliciumoxid enthalten.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die mittlere Korngröße der verwendeten Eisenphosphide
unterhalb 250 um liegt.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die mittlere Korngröße der verwendeten Eisenphosphide etwa
zehn um beträgt.
4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrer Anwendung auf
Sicherheitszündhölzer die folgende Formulierung aufweist:
Sauerstoffträger: Kaliumchlorat oder -perchlorat 30 bis 62 Gew.%
Brennstoff: Eisenphosphide 3 bis 60 Gew.%
Bindemittel: Gelatine oder Synthesc-Bindemittei 5 bis 18 Gew.%
Füllstoffe: siliciumhaltige oder organische Stoffe ≤25 Gew.%
Zusatzstoffe: Pigmente - Phlegmatisierer - Stabilisatoren 0 bis 25 Gew.%
5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sie außerdem Eisenoxid in einem Anteil von 1% aufweist.
6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Gelatine ist, das
in der Zusammensetzung einen Anteil von etwa 13% aufweist.
7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe Diatomeemehl in
einem Anteil aufweisen, der etwa 5 Gew.% der Zusammensetzung
ausmacht.
8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe Siliciumoxid,
Glimmer und Titanoxid enthalten, das innerhalb der Zusammensetzung
einen Prozentsatz von etwa 3 bis 6 Gew.% ausmacht.
9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Zusammensetzung
Cellit aufweist.
10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge an Cellit zwischen 1 und 5% beträgt.
11. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sie die folgende Formulierung aufweist:
Kaliumchlorat 55 Masseprozent der trockenen Mischung
Gelatine 13 Masseprozent der trockenen Mischung
Diatomeemehl 5 Masseprozent der trockenen Mischung
Siliciumoxid 16 Masseprozent der trockenen Mischung
Eisenphosphid 5 Masseprozent der trockenen Mischung
Cellit 2 Masseprozent der trockenen Mischung
Titanoxid 4 Masseprozent der trockenen Mischung
12. Zusammensetzung für Zündholzköpfe, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aufweist:
Kaliumchlorat 50 Masseprozent der trockenen Mischung
Gelatine 13 Masseprozent der trockenen Mischung
Diatomeemehl 5 Masseprozent der trockenen Mischung
Eisenphosphid 32 Masseprozent der trockenen Mischung
13. Zusammensetzung für Zündholzköpfe, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aufweist:
Kaliumchlorat 50 Masseprozent der trockenen Mischung
Gelatine 13 Masseprozent der trockenen Mischung
Diatomeemehl 5 Masseprozent der trockenen Mischung
Eisenphosphid 32 Masseprozent der trockenen Mischung
Bentonit 5 Masseprozent der trockenen Mischung
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