DE69401683T2 - Pyrotechnic composition for delay cords - Google Patents
Pyrotechnic composition for delay cordsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine pyrotechnische Zusammensetzung für die Herstellung von pyrotechnischen Verzögerungsvorrichtungen und in erster Linie von Verzögerungsschnüren.The present invention relates to a pyrotechnic composition for the manufacture of pyrotechnic delay devices and in particular delay cords.
Die pyrotechnischen Verzögerungsvorrichtungen sind beim Fachmann gut bekannt, und man hat bereits Verzögerungsvorrichtungen vorgeschlagen, die Wolframpulver, Bariumchromat, Kaliumperchlorat und Kieselerde enthalten. Die Rolle der Kieselerde besteht darin, die Verbrennung zu verzögern, indem sie die Kalorien absorbiert und die Beschichtung der verschiedenen Körner begünstigt. Somit beschreibt das Patent US-A-4,144,814 eine Zusammensetzung dieser Art, die in Form einer Preßtablette verwendbar ist, die 5 % Masseanteil Kieselerde enthält. Der Einsatz dieser Zusammensetzung kann interessant sein, wenn es sich um einen Zünder handelt, bei dem man eine gewisse Verzögerung bewirken will, indem man eine Preßtablette einfügt, wie das der Fall im oben genannten Patent ist, ist jedoch nicht geeignet, wenn es sich um eine Verzögerungsschnur handelt. In der Tat besteht eine Verzögerungsschnur aus einem Mantel mit geringem Durchmesser (kleiner als 4 mm/s) in dessen Innerem sich die pyrotechnische Zusammensetzung befindet, die einen oder mehrere Krümmer aufweist. Die zuvor beschriebenen Zusammensetzungen werden zwar Zusammensetzungen ohne Gaserzeugung genannt, ergeben jedoch trotzdem eine leichte Freisetzung während der Verbrennung, die sich dann aufgrund des geringen Durchmessers der Schnur nach dem Bersten nicht nach außerhalb des Mantels verflüchtigen kann. Das Risiko des Berstens wird in den Zonen mit geringerer Festigkeit des Mantels noch betont, wie zum Beispiel an den Krümmungen, und führt im allgemeinen zum Stoppen der Verbrennung. Diese Zusammensetzung ist auch dann nicht geeignet, wenn man eine sehr geringe Verbrennungsgeschwindigkeit anstrebt (geringer als 2,5 mm/s), vor allem bei Einsatz bei sehr niedrigen Temperaturen (-50 ºC). Es wurde auch vorgeschlagen, zu diesen pyrotechnischen Zusammensetzungen ein Bindemittel hinzuzufügen, um die Kieselerde zu ersetzen, zum Beispiel eine organische Zusammensetzung wie Makromolekurarwerkstoffe wie Nitrozellulose. Durch diese Hinzufügung ändert man im wesentlichen den granulometrischen Faktor, um die Manipulationen zu erleichtern und vor allem das Fließvermögen des erzielten Pulvers zu verbessern. Die Hinzufügung von Bindemittel bewirkt jedoch unweigerlich Nebenwirkungen auf das Reaktionsphänomen, denn die Verbrennungsweise wird gestört. Außerdem bildet das Bindemittel durch seine Teilnahme am pyrotechnischen Phänomen eine Quelle gasförmiger Produkte (H2O, CO2, usw.), die sich noch zur bereits bestehenden Freisetzung hinzufügt. Die Berstrisiken des Schnurmantels steigen damit und logischerweise auch das Stoppen der Verbrennung. Das Risiko der Beschleunigung der Verbrennung besteht ebenfalls, wenn sich die warmen Gase zwischen Rissen ausbreiten: Die Verzögerung ist damit nicht mehr zuverlässig.Pyrotechnic delay devices are well known to those skilled in the art and delay devices containing tungsten powder, barium chromate, potassium perchlorate and silica have already been proposed. The role of silica is to delay combustion by absorbing calories and promoting the coating of the various grains. Thus, US-A-4,144,814 describes a composition of this type which can be used in the form of a pellet containing 5% by weight of silica. The use of this composition may be interesting when it is a detonator in which it is desired to impart a certain delay by inserting a pellet, as is the case in the above-mentioned patent, but is not suitable when it is a delay cord. In fact, a delay cord consists of a small diameter sheath (less than 4 mm/s) inside which is the pyrotechnic composition which has one or more bends. Although the compositions described above are called non-gas generating compositions, they nevertheless give rise to a slight release during combustion, which cannot then evaporate outside the casing after bursting due to the small diameter of the cord. The risk of bursting is accentuated in the areas of lesser strength of the casing, such as the bends, and generally leads to the combustion stopping. This composition is also not suitable if a very low combustion rate is required (less than 2.5 mm/s), especially when used at very low temperatures (-50 ºC). It has also been proposed to add a binder to these pyrotechnic compositions. to replace the silica, for example an organic compound such as macromolecular materials such as nitrocellulose. This addition essentially changes the granulometric factor in order to facilitate handling and, above all, to improve the fluidity of the powder obtained. However, the addition of a binder inevitably has side effects on the reaction phenomenon, as the combustion process is disturbed. In addition, by taking part in the pyrotechnic phenomenon, the binder forms a source of gaseous products (H2O, CO2, etc.) which are added to those already released. The risk of the cord sheath bursting and, logically, of combustion stopping also increases. There is also a risk of combustion accelerating if the hot gases spread between cracks: the deceleration is therefore no longer reliable.
Das Patent EP332986 beschreibt eine Zusammensetzung, die Wolfram, Bariumchromat, Kaliumperchlorat und Barium-Hexafluorsilikat oder Kalziumfluorid und eventuell Kieselerde kombiniert.Patent EP332986 describes a composition combining tungsten, barium chromate, potassium perchlorate and barium hexafluorosilicate or calcium fluoride and possibly silica.
Das Patent EP25732 beschreibt eine Verzögerungsschnur mit geringem Durchmesser, die eine Zusammensetzung enthält, die Wolfram, Bariumchromat und Kaliumperchlorat kombiniert. Der Mantel einer solchen Schnur läuft Gefahr, infolge der Freisetzung von Gas bei der Verbrennung zu bersten.Patent EP25732 describes a small diameter delay cord containing a composition combining tungsten, barium chromate and potassium perchlorate. The sheath of such a cord is at risk of bursting due to the release of gas during combustion.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine pyrotechnische Zusammensetzung anzubieten, die in Verzögerungsschnüren mit geringem Durchmesser verwendbar ist und eine geringe Verbrennungsgeschwindigkeit bietet, wodurch jedes Risiko eines Berstens des Mantels und Stoppens der Verbrennung eliminiert wird.The aim of the present invention is to offer a pyrotechnic composition usable in small diameter delay cords and offering a low combustion rate, thus eliminating any risk of bursting of the casing and stopping combustion.
Der Gegenstand der Erfindung ist die Anwendung einer pyrotechnischen Zusammensetzung bestehend aus einem Gemisch aus Wolframpulver, Bariumchromat und Kaliumperchlorat zur Herstellung einer Verzögerungsschnur mit einem geringen Außendurchmesser, der vor allem kleiner ist als 4 mm, wobei die Schnur einen Mantel mit der pyrotechnischen Zusammensetzung enthält, und wobei sich die Anwendung dadurch auszeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung außerdem superfeines Kieselerdepulver enthält, dessen Partikel einen mittleren Durchmesser zwischen 7 und 40 nm gemäß einem Masseprozentsatz in der Größenordnung von 0,5 bis 1,5 % aufweisen und eine Beschichtung der Pulverpartikel erzielen, so daß jedes Risiko eines Berstens des Mantels und Stoppens der Verbrennung eliminiert wird.The subject of the invention is the use of a pyrotechnic composition consisting of a mixture of tungsten powder, barium chromate and Potassium perchlorate for the manufacture of a delay cord with a small external diameter, in particular less than 4 mm, the cord comprising a sheath containing the pyrotechnic composition, the use being characterized in that the pyrotechnic composition further comprises superfine silica powder, the particles of which have an average diameter of between 7 and 40 nm, according to a mass percentage of the order of 0.5 to 1.5%, and which provides a coating of the powder particles so as to eliminate any risk of bursting of the sheath and stopping combustion.
Die Kieselerdepartikel haben einen mittleren Durchmesser von 16 nm.The silica particles have an average diameter of 16 nm.
Die Zusammensetzung kann einen Masseanteil Kieselerde bei einem Gemisch mit 33 % Masseanteil Wolfram, 60 % Masseanteil Bariumchromat und 7 % Masseanteil Kaliumperchlorat enthalten.The composition may contain a mass fraction of silica in a mixture containing 33% by mass of tungsten, 60% by mass of barium chromate and 7% by mass of potassium perchlorate.
Die Zusammensetzung kann einen Gewichtsanteil Kieselerde bei einem Gemisch mit 32 % Masseanteil Wolfram, 58 % Masseanteil Bariumchromat und 10 % Masseanteil Kaliumperchlorat enthalten.The composition may contain a weight percentage of silica in a mixture containing 32% by weight of tungsten, 58% by weight of barium chromate and 10% by weight of potassium perchlorate.
Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung ermöglicht die Herstellung von Verzögerungsschnüren mit etwa 3,1 mm externem Durchmesser und mindestens einem Krümmer zu 90º.The composition according to the invention enables the manufacture of delay cords with an external diameter of about 3.1 mm and at least one bend of 90º.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht im Ausbleiben des Schnurmantelbruchs, egal unter welchen Einsatzbedingungen.An advantage of the present invention is that the cord sheath does not break, regardless of the operating conditions.
Ein weiterer Vorteil besteht im Beibehalten der Verzögerungseigenschaften in einem Temperaturbereich von -50ºC bis +60 ºC und bei extrem geringen Verbrennungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 2 bis 2,5 mm/s.A further advantage is the retention of the retardation properties in a temperature range of -50ºC to +60 ºC and at extremely low burning speeds in the order of 2 to 2.5 mm/s.
Weitere Vorteile ergeben sich beim Lesen der ergänzenden Beschreibung, die als Beispiel dienen soll.Further advantages become apparent when reading the supplementary description, which is intended to serve as an example.
Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung umfaßt die gleichen Bestandteile wie die im zuvor erwähnten Patent beschriebenen. Es handelt sich um Wolframpulver, Kaliumperchlorat, Bariumchromat und Kieselerde. Um jedoch die Ergebnisse der Erfindung zu erzielen, muß man superfeine Kieselerde verwenden, deren Partikel eine mittlere Größe von 7 bis 40 nm aufweisen und einen Masseanteil von 0,5 bis 1,5 % der kompletten Zusammensetzung darstellen. Die so verwendete Kieselerde erfüllt die Aufgabe eines Beschichtungsstoffes für die anderen Bestandteile, was zu einer Verringerung der internen Einschließung der Zusammensetzung durch eine Reduzierung ihrer Dichte führt. Unter diesen Bedingungen erzielt man besonders überraschende Ergebnisse.The composition according to the invention comprises the same components as those in the aforementioned patent They are tungsten powder, potassium perchlorate, barium chromate and silica. However, to obtain the results of the invention, it is necessary to use superfine silica, the particles of which have an average size of 7 to 40 nm and represent a mass fraction of 0.5 to 1.5% of the total composition. The silica thus used acts as a coating agent for the other components, which leads to a reduction in the internal confinement of the composition by reducing its density. Particularly surprising results are obtained under these conditions.
Der Einsatz von 1 % Masseanteil Kieselerde bestehend aus Partikeln mit einer mittleren Größe von 16 nm ist voll zufriedenstellend. Dank dieser extremen Feinheit, bewirkt man eine perfekte Beschichtung des Gemisches der ursprünglichen pyrotechnischen Substanzen.The use of 1% by weight of silica, consisting of particles with an average size of 16 nm, is entirely satisfactory. Thanks to this extreme fineness, a perfect coating of the mixture of the original pyrotechnic substances is achieved.
Die Beschichtungstechnik ist als solche bekannt und wird in herkömmlicher Art vorgenommen. Sie erfolgt mit einem Trockenverfahren, zum Beispiel in einem Mischgerät, das unter der Handelsbezeichnung "TURBULA" verkauft wird.The coating technique is known as such and is carried out in a conventional manner. It is carried out using a dry process, for example in a mixing device that is sold under the trade name "TURBULA".
Die Anwendung des erzielten Gemischs in Verzögerungsschnüren für langfristige Verzögerungen ermöglicht die Durchführung geringer eingeschlossener Ladungen. Das Entgasen im Laufe der Verbrennung wird erleichtert, was die Zuverlässigkeit auch bei niedrigen Temperaturen verbessert. In der Tat werden die wichtigsten pyrotechnischen Auswirkungen (Verbrennungsgeschwindigkeit und Reaktionsenergie) nur unbedeutend geändert, denn der Beschichtungsstoff ist ein träges und beständiges Mineralbestandteil und wird in sehr geringen Mengen in die Zusammensetzung eingeführt. Er nimmt nicht an der Verbrennungsreaktion teil, und sein geringer Einsatzkoeffizient ändert das Energiepotential der Zusammensetzung praktisch nicht.The use of the resulting mixture in delay cords for long-term delays allows the use of small enclosed charges. Degassing during combustion is facilitated, which improves reliability even at low temperatures. In fact, the main pyrotechnic effects (burning rate and reaction energy) are only insignificantly changed, because the coating material is an inert and persistent mineral component and is introduced into the composition in very small quantities. It does not take part in the combustion reaction, and its low coefficient of use practically does not change the energy potential of the composition.
Was die Durchführung betrifft, erzielt man ein besonders leistungsfähiges Endprodukt. Die superfeinen Kieselerdepartikel werden nämlich hauptsächlich als klumpenhemmende Mittel verwendetn, und ihre Eigenschaften zur Verbesserung der Fließfähigkeit pulverförmiger Produkte sind bemerkenswert. Werden sie in Form eines Beschichtungsstoffs in pyrotechnische Kompositionen eingebracht, ermöglichen sie die Durchführung des Ladens über automatische Bunker auf relativ einfachen Anlagen. Die Industrieproduktionstakte werden dabei sehr hoch.In terms of execution, a particularly high-performance end product is achieved. The superfine Silica particles are used mainly as anti-caking agents and their properties for improving the flowability of powdered products are remarkable. When incorporated in the form of a coating material in pyrotechnic compositions, they allow loading to be carried out via automatic bunkers on relatively simple equipment. Industrial production rates are therefore very high.
Die nachstehende Tabelle I zeigt für zwei bekannte Zusammensetzungen und zwei Zusammensetzungen gemäß der Erfindung die Reaktionsenergien und Verbrennungsgeschwindigkeiten. Die angegebenen Prozentsätze sind Massenanteile in Prozent. Die verwendete Kieselerde gibt es im Handel unter der Bezeichnung "AEROSIL".Table I below shows the reaction energies and combustion rates for two known compositions and two compositions according to the invention. The percentages given are percentages by mass. The silica used is commercially available under the name "AEROSIL".
33 % Wolframpulver33% tungsten powder
60 % Bariumchromat60 % barium chromate
7 % Kaliumperchlorat.7% potassium perchlorate.
Zusammensetzung A + 1 Kieselerdeteil, dessen Partikel eine mittlere Größe von 16 nm haben.Composition A + 1 silica part, whose particles have an average size of 16 nm.
32 % Wolframpulver,32% tungsten powder,
58 % Bariumchromat,58 % barium chromate,
10 % Kaliumperchlorat10% potassium perchlorate
Zusammensetzung C + 1 Teil Kieselerde, dessen Partikel eine mittlere Größe von 16 nm aufweisen. TABELLE I Composition C + 1 part silica, the particles of which have an average size of 16 nm. TABLE I
Diese Tabelle zeigt den vernachlässigbaren Einfluß der superfeinen Kieselerde auf die pyrotechnischen Leistungen der pyrotechnischen Zusammensetzungen B und D gemäß der Erfindung.This table shows the negligible influence of the superfine silica on the pyrotechnic performances of the pyrotechnic compositions B and D according to the invention.
Die nachstehende Tabelle II zeigt für bekannte Zusammensetzungen und Zusammensetzungen gemäß der Erfindung die Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit, indem das Bersten und das Stoppen der Verbrennung bestimmt werden.Table II below shows the effects on reliability by determining bursting and combustion cessation for known compositions and compositions according to the invention.
Basiszusammensetzung 33 % Wolframpulver, 62 % Bariumchromat, 5 % Kaliumperchlorat mit einem Zusatz von 3 Teilen Nitrozellulose.Basic composition 33% tungsten powder, 62% barium chromate, 5% potassium perchlorate with an addition of 3 parts nitrocellulose.
Basiszusammensetzung 33,5 % Wolframpulver, 61,5 % Bariumchromat, 5 % Kaliumperchlorat mit einem Zusatz von 3 Teilen Fluor-Copolymer mit der Handelsbezeichnung VITON A.Basic composition 33.5% tungsten powder, 61.5% barium chromate, 5% potassium perchlorate with an addition of 3 parts fluoro copolymer with the trade name VITON A.
Die Versuche erfolgen bei -50 ºC in Schnüren zu 3,1 mm mit 2 Krümmern zu 90º: TABELLE II The tests are carried out at -50 ºC in 3.1 mm cords with 2 bends of 90º: TABLE II
Daraus ist ersichtlich, daß die Berstprozentsätze bei den bekannten Zusammensetzungen A und C 10 % erreichen, während sie bei den Zusammensetzungen B und D gemäß der Erfindung nicht vorkommen, obwohl bei ähnlichen Verbrennungsgeschwindigkeiten kein Stillstand der Verbrennung eintritt.It can be seen that the burst percentages for the known compositions A and C reach 10%, while they do not occur for the compositions B and D according to the invention, although at similar combustion rates no cessation of combustion occurs.
Die Ergebnisse der Zusammensetzung E, die ein gewöhnlich verwendetes Bindemittel enthält, sind sehr schlecht. Alle Schnüre platzen mit Stoppen der Verbrennung.The results of composition E, which contains a commonly used binder, are very poor. All cords burst and combustion stops.
Die Ergebnisse der Zusammensetzung F, die ein herkömmliches Bindemittel enthält, zeigen einen hohen Prozentsatz für Bersten, Stoppen der Verbrennung und eine relativ hohe Verbrennungsgeschwindigkeit.The results of composition F, which contains a conventional binder, show a high percentage of bursting, combustion arrest and a relatively high combustion rate.
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Legal Events
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| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NEXTER MUNITIONS, VERSAILLES, FR |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |