EP0639547A1 - IR-undurchlässigen Nebel erzeugende Zusammensetzung - Google Patents

IR-undurchlässigen Nebel erzeugende Zusammensetzung Download PDF

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EP0639547A1
EP0639547A1 EP93113366A EP93113366A EP0639547A1 EP 0639547 A1 EP0639547 A1 EP 0639547A1 EP 93113366 A EP93113366 A EP 93113366A EP 93113366 A EP93113366 A EP 93113366A EP 0639547 A1 EP0639547 A1 EP 0639547A1
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EP
European Patent Office
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weight
composition according
aromatic compound
percent
composition
Prior art date
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EP93113366A
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French (fr)
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EP0639547B1 (de
Inventor
Horst Büsel
Joseph Dr. Schneider
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Buck Chemisch Technische Werke GmbH and Co
Buck Werke GmbH and Co
Original Assignee
Buck Chemisch Technische Werke GmbH and Co
Buck Werke GmbH and Co
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Priority to DE4030430A priority Critical patent/DE4030430C1/de
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Priority to DE59304366T priority patent/DE59304366D1/de
Priority to CA002104512A priority patent/CA2104512A1/en
Priority to EP19930113366 priority patent/EP0639547B1/de
Priority to US08/110,555 priority patent/US5389308A/en
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B27/00—Compositions containing a metal, boron, silicon, selenium or tellurium or mixtures, intercompounds or hydrides thereof, and hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D3/00—Generation of smoke or mist (chemical part)

Definitions

  • the invention relates to a composition that generates an IR-opaque mist.
  • IR sensors are increasingly being used, which are able to make the battlefield transparent to the enemy area, covering the entire area.
  • An effective way to cancel or interfere with the effects of IR sensors is to block the line of sight with fog systems.
  • the effect of these fog systems is based on the fact that the particles forming the fog scatter and / or absorb the incident infrared radiation, the effect by scattering being strongest when the effective diameter of the particles and the wavelength of the incident electromagnetic radiation are approximately the same.
  • the modern IR sensors are effective in the range from 0.8 to 14 ⁇ m. So far there has been the problem that particles with diameters in this area sink to the ground very quickly and effective smoke screens cannot be produced.
  • the resulting aerosols are liquid aerosols that can remain suspended in the atmosphere. However, they have an insufficient surface area and particle size and can therefore only absorb or scatter electromagnetic radiation in the visible range, ie at a wavelength of 0.4 to 0.7 ⁇ m, but not in the IR range.
  • solid aerosols combine a large relative surface with a microscopic distribution. Very small particles with a diameter of 10 ⁇ 3 ⁇ m to 1 ⁇ m do not sink over a longer period of time if they are distributed in a gas volume, but are kept in the gas space by the Braun molecular motion and the viscosity of the carrier gas.
  • DE-A 33 26 883 now proposes to use a solid aerosol for shielding infrared rays, in which soot particles are generated by thermal decomposition.
  • Chlorinated aromatics in particular the highly toxic hexachlorobenzene, are used as compounds producing soot particles.
  • This known composition provides soot particles with a particle diameter in the range from a few microns to millimeter-sized flakes.
  • this system is not very effective in the infrared range.
  • a smoke screen In order to provide effective protection against IR homing heads and laser-guided homing heads as well as thermal imaging, a smoke screen must be created that is at least 30 m away from the object to be protected and covers an area in the range of 100 m wide and 10 m high can. Furthermore, after activating the fog-forming composition, the fog should be generated within 10 seconds and then have a service life of up to 60 seconds. The mist must be IR emitting and absorbing and must be designed to cover wavelengths in the range of 0.4 to 14 ⁇ m.
  • an IR-impermeable mist-producing composition in the form of a compact which has a density in the range from 0.9 to 1.5 g / cm3, containing 10 to 25 percent by weight of magnesium powder, 5 to 35 percent by weight of a fluorinated organic polymer, 5 to 15 percent by weight of chlorinated paraffin and 35 to 65 percent by weight of an aromatic compound of the formula I.
  • composition when activated in the usual way, for example by pyrotechnic ignition, leads to the formation of an aerosol, the particle size of which is in the desired range and the service life of which is up to one minute.
  • the composition according to the invention is both IR-absorbing and emitting.
  • hexachloroethane and phosphorus which are in the form of liquid aerosols, solid aerosols are produced according to the invention.
  • the solid aerosol according to the invention is generated in situ by a pyrotechnic reaction, so that the mist is replenished from the ground over the period of the pyrotechnic reaction.
  • the composition according to the invention contains the components necessary for in situ aerosol production in the form of an aerosol supplier, an energy supplier and a combustion moderator, which also serves as a binder. Only when these three components are in an optimal relationship to each other is a fog created that has the desired properties.
  • a parameter defined as a mass extinction coefficient is essential for the effect of the aerosol formed on electromagnetic radiation in the IR range. This parameter reflects the ability of the aerosol to weaken the electromagnetic radiation.
  • An effect in the IR range can only be expected if the ⁇ values are im 1 m2 per gram.
  • the mist-producing agents known to date have ⁇ values which are in some cases far below 1.
  • the mass extinction coefficient is related to the means used as the aerosol supplier and the burning rate. If the pyrotechnic reaction is such that the burn rate is in the range of 15 g per second, the desired mass extinction coefficient of 1.0 to 1.8 is achieved. The response speed is too high, this produces finely divided soot, which is not suitable for the absorption of electromagnetic radiation in the IR range. If the burning rate is too low, large flakes are formed which are not optimally effective even in the IR range. This burning rate can be achieved when using the composition according to the invention. For this purpose, a mixture of magnesium powder and a fluorinated organic polymer is used as the energy supplier, these two substances preferably being used in approximately equal amounts up to a weight ratio of 3: 1 and particularly preferably in a ratio of 1.5 to 2: 1.
  • the magnesium powder used for the composition according to the invention should be as fine as possible, since the activity increases with the size of the specific surface.
  • a magnesium powder is preferably used in which more than 90 percent by weight have a particle size of less than 63 ⁇ m.
  • the fluorinated organic polymer provides the other part of the energy-providing reaction, in which energy is released by the reaction of magnesium with fluorine.
  • the fluorinated organic polymer the commercially available fluorinated aliphatic and aromatic hydrocarbons can be used. Polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride are particularly suitable.
  • Chlorinated paraffins are chlorinated aliphatic hydrocarbons.
  • the commercially available chlorinated paraffins usually consist of mixtures of compounds with carbon skeletons of different lengths and different degrees of chlorination.
  • a chlorine paraffin which is solid at the processing temperature is preferably used.
  • Chlorine paraffin with a higher chlorine content is preferably used, particularly preferably with a chlorine content of more than 60 percent by weight.
  • the third essential component of the composition according to the invention is the aerosol supplier.
  • dehydrobenzene is produced from the compounds of the aerosol supplier through decarbonylation, decarboxylation, desulfurization, etc. responds.
  • These polymers are the active substances of the aerosol according to the invention. They represent a mixture that accumulates to form agglomerates that have a fibrous new structure and that are highly porous and fissured by the CO and CO2 formed during the reaction. For this reason, these particles have a very high specific surface area, which is very advantageous for their function.
  • Suitable aromatic compounds include anthracene, anthraquinone, alizarin, acridine, anthrone, 8-bromoanthracene, thianthrene, thioxanthrone, thiodiphenylamine, phenazine, dihydroanthracene, 2-chlorothiodiphenylamine, phthalic anhydride, fluorene, 2-benzoylphenyl sulfide, diphenylbenzene sulfide. Since the toxicity of aromatic halogenated hydrocarbons is sometimes very high, the preferred aerosol supplier is the compounds which have no halogen atoms in their structure.
  • composition according to the invention are used in such an amount that 10 to 25 percent by weight, preferably 15 to 20 percent by weight magnesium powder, 5 to 35 percent by weight, preferably 10 to 30 percent by weight of the fluorinated polymer, 5 to 15 percent by weight, preferably 10 to 15 percent by weight chloroparaffin , and 35 to 65 percent by weight, preferably 40 to 60 percent by weight, of the aromatic compound serving as the aerosol supplier are present.
  • the individual components are mixed in the usual way and then pressed.
  • the mixture containing the constituents necessary according to the invention is preferably pressed into a container, for example an aluminum container.
  • the mixture is pressed at such a pressure that a body is formed which has a density in the range from 0.9 to 1.5 g / cm 3, preferably 1.1 to 1.4 g / cm 3.
  • the density of the composition according to the invention is an essential parameter by which the burning rate and thus the particle size of the aerosol supplier are influenced. Only if the compact has a density in the specified range will the spectrum of particle sizes from 1 to 15 ⁇ be covered when it burns. If the density is too high, the burning rate increases so that only finely divided soot is produced, which cannot perform the task.
  • composition according to the invention can additionally contain an IR-emitting component, the onset of action of which begins almost immediately after ignition and the effect of which continues until the action of the composition of the invention begins.
  • IR-emitting component such systems are known to the person skilled in the art.
  • Typical such compositions contain, for example, 25% of a fluorine-containing polymer, 25% of magnesium and 50% of an organic compound.
  • the composition is ignited in a manner known per se, the composition according to the invention for example by means of an ignition charge which, for. B. Si / Pb3O4 or an equivalent pyrotechnic mixture can be ignited, while the IR-emitting composition by an ignition decomposition charge, the ignition and decomposition take place simultaneously, for. B. Ba (NO3) 2 is ignited.
  • an ignition charge which, for. B. Si / Pb3O4 or an equivalent pyrotechnic mixture can be ignited
  • the IR-emitting composition by an ignition decomposition charge
  • the ignition and decomposition take place simultaneously, for. B. Ba (NO3) 2 is ignited.
  • composition is made available which generates an IR-proof mist, which fully meets the requirements and in which the use of toxic components is not necessary.
  • Example 1 Hostaflon TF 1640 (polytetrafluoroethylene), 10% by weight; Magnesium powder (as in Example 1), 20 weight percent; Anthraquinone, 60 weight percent; Chlorinated paraffin (as in Example 1), 10 percent by weight.
  • Hostaflon TF 1640 polytetrafluoroethylene
  • Example 1 Hostaflon TF 1640 (polytetrafluoroethylene), 10 percent by weight; Magnesium powder (as in Example 1), 20 weight percent; Anthraquinone, 55 weight percent; post-chlorinated PVC, chlorine content 62%, 15 weight percent.
  • Hostaflon TF 1640 polytetrafluoroethylene
  • Magnesium powder as in Example 1
  • Anthraquinone 55 weight percent
  • post-chlorinated PVC chlorine content 62%, 15 weight percent.
  • Example 1 The following composition was prepared using the procedure described in Example 1: Hostaflon TF 9202 (polytetrafluoroethylene), 24 percent by weight; Magnesium powder (as in Example 1), 18 weight percent; Fluorene, 48 weight percent; Chlorinated paraffin (as in Example 1), 10 percent by weight.
  • Hostaflon TF 9202 polytetrafluoroethylene
  • Magnesium powder (as in Example 1), 18 weight percent
  • Fluorene 48 weight percent
  • Chlorinated paraffin (as in Example 1), 10 percent by weight.
  • Example 1 The following composition was prepared using the procedure described in Example 1: Hostaflon TF 9202 (polytetrafluoroethylene), 20 percent by weight; Magnesium powder (as in Example 1), 20 weight percent; Phthalic anhydride, 45 weight percent; Chlorinated paraffin (as in Example 1), 15 percent by weight.
  • composition was prepared using the procedure described in Example 1: polyvinylidene fluoride with a fluorine content of 59 percent by weight (Vidar), 22 percent by weight; Thiodiphenylamine, 48 weight percent; Polyvinyl chloride, 10% by weight.
  • composition was prepared using the procedure described in Example 1: polyvinylidene fluoride (as in Example 6), 30 weight percent; Magnesium powder (as in Example 1), 15% by weight; Acridine, 40 weight percent; Chlorinated paraffin (as in Example 1), 15 percent by weight.
  • Example 6 polyvinylidene fluoride (as in Example 6), 30 weight percent; Magnesium powder (as in Example 1), 15% by weight; Thianthrene, 40 weight percent; Chlorinated paraffin (as in Example 1), 15 percent by weight.
  • a fog wall was produced which should be suitable for protecting armored vehicles against thermal imaging, IR target seekers and laser-guided target seekers.
  • 8 munitions were fired with an angle fan of 14 ° - 14 ° - 14 ° - 14 ° - 14 ° - 9 ° - 4 °.
  • the mist ammunition each contained a mixture of the composition according to the invention from Example 1 and a mist-producing composition which contained 25% fluorinated organic polymer, 25% magnesium powder and 50% phthalic anhydride within 2 seconds.
  • Measurement data Goal 1 Average goals 2 to 5 Setup time (VIS) / sec 4th Tool life (VIS) / sec 79 Setup time (IR) / sec 7 7 Tool life (IR) / sec 34 33 Service life (IR) / service life (VIS) 43% 42% Relative coverage (IR) 95% 100% Contrast attenuation 8 to 14 ⁇ m 91% Contrast attenuation 3 to 5 ⁇ m 95% Cross wind speed 3 m / s Relative humidity 84%

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Abstract

Es wird eine einen IR-undurchlässigen Nebel erzeugende Zusammensetzung in Form eines Preßkörpers, der eine Dichte im Bereich von 0,9 bis 1,5 g/cm³ aufweist, beschrieben, enthaltend 10 bis 25 Gewichtsprozent Magnesiumpulver, 5 bis 35 Gewichtsprozent eines fluorierten organischen Polymers, 5 bis 15 Gewichtsprozent Chlorparaffin und 35 bis 65 Gewichtsprozent einer aromatischen Verbindung der Formel I <IMAGE> worin A und B unabhängig voneinander <IMAGE> -S-, -CH2-, <IMAGE> bedeuten, R¹ und R² unabhängig voneinander für OH, X oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, m und n jeweils eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist und X Halogen bedeutet, oder einer aromatischen Verbindung der Formel II <IMAGE> worin D und E unabhängig voneinander <IMAGE> oder -N= bedeuten und R¹, R², X, m und n wie oben definiert sind, oder einer der Verbindungen Phthalsäureanhydrid, 2-Benzoylpyridin, Fluoren, Dibenzosuberenon oder Diphenylensulfid oder von Derivaten hiervon, die mit Resten R¹m und/oder R²n substituiert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine einen IR-undurchlässigen Nebel erzeugende Zusammensetzung.
  • Im Bereich der Aufklärungs-, Zielortungs-, Zielverfolgungs- und Waffentechnik werden zunehmend IR-Sensoren verwendet, die in der Lage sind, das Gefechtsfeld raumdeckend bis weit hinein in den gegnerischen Bereich durchsichtig zu machen. Eine wirksame Methode, die Wirkung der IR-Sensoren aufzuheben oder zu stören, besteht darin, die Sichtlinie durch Nebelsysteme zu unterbrechen. Die Wirkung dieser Nebelsysteme beruht darauf, daß die den Nebel bildenden Teilchen die einfallende Infrarotstrahlung streuen und/oder absorbieren, wobei die Wirkung durch Streuung dann am stärksten ist, wenn der wirksame Durchmesser der Teilchen und die Wellenlänge der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung in etwa gleich sind. Die modernen IR-Sensoren sind im Bereich von 0,8 bis 14 µm wirksam. Es bestand nun bisher das Problem, daß Teilchen mit Durchmessern in diesem Bereich sehr schnell zu Boden sinken und wirksame Nebelwände nicht hergestellt werden können. Bekannt war es bereits, Hexachlorethan und roten Phosphor zur Erzeugung von Nebel zu verwenden. Die daraus entstehenden Aerosole sind Flüssigkeitsaerosole, die sich schwebend in der Atmosphäre halten können. Sie haben jedoch eine zu geringe spezifische Oberfläche und Teilchengröße und können daher elektromagnetische Strahlung nur im sichtbaren Bereich, d. h. bei einer Wellenlänge von 0,4 bis 0,7 µm, nicht aber im IR-Bereich absorbieren bzw. streuen. Demgegenüber verbinden Feststoffaerosole eine große relative Oberfläche mit einer mikroskopisch feinen Verteilung. Sehr kleine Teilchen mit einem Durchmesser von 10⁻³ µm bis 1 µm sinken über längere Zeit nicht ab, wenn sie in einem Gasvolumen verteilt sind, sondern werden durch die Braun'sche Molekularbewegung und die Viskosität des Trägergases im Gasraum gehalten. Bei Teilchen mit einem Durchmesser von 10 µm und mehr kann die Molekularbewegung den Effekt der Schwernicht mehr ausgleichen und die Teilchen sinken ab. Dies hat zur Konsequenz, daß vorgefertigte Feststoffaerosole, wie z. B. Messing- oder Kupferstaub, als Wirkmassen für eine nebelerzeugende Zusammensetzung ungeeignet sind, da die Teilchen schnell absinken und vom Boden aus nicht mehr hochgewirbelt werden können, bzw. nach der Ausbringung durch Luftbewegung sofort weggeweht werden.
  • In DE- A 33 26 883 wird zur Lösung dieses Problems nun vorgeschlagen, ein Feststoffaerosol zur Abschirmung von Infrarotstrahlen zu verwenden, bei dem durch thermische Zersetzung Rußteilchen erzeugt werden. Als Rußteilchen erzeugende Verbindungen werden insbesondere chlorierte Aromaten eingesetzt, unter anderem das hochtoxische Hexachlorbenzol. Diese bekannte Zusammensetzung liefert Rußteilchen mit einem Partikeldurchmesser im Bereich von wenigen µm bis hin zu millimetergroßen Flocken. Dieses System ist allerdings im Infrarotbereich nur wenig wirksam.
  • Um einen wirksamen Schutz gegen IR-Zielsuchköpfe und lasergelenkte Zielsuchköpfe sowie Wärmebildaufklärung zu liefern, muß eine Nebelwand erzeugt werden, die einen Abstand vom zu schützenden Objekt von mindestens ca. 30 m hat und eine Fläche im Bereich von 100 m Breite und 10 m Höhe abdecken kann. Weiterhin soll nach Aktivierung der nebelbildenden Zusammensetzung der Nebel innerhalb von 10 Sekunden erzeugt werden und dann eine Standzeit bis maximal 60 Sekunden haben. Der Nebel muß IR-emittierend und -absorbierend und so beschaffen sein, daß er Wellenlängen im Bereich von 0,4 bis 14 µm abdeckt.
  • Es war daher Aufgabe der Erfindung, eine Zusammensetzung zu schaffen, mit der ein Nebel erzeugt werden kann, der einerseits für IR- und Laserstrahlen undurchlässig ist und andererseits eine ausreichend lange Standzeit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine IR-undurchlässigen Nebel erzeugende Zusammensetzung in Form eines Preßkörpers, der eine Dichte im Bereich von 0,9 bis 1,5 g/cm³ aufweist, enthaltend 10 bis 25 Gewichtsprozent Magnesiumpulver, 5 bis 35 Gewichtsprozent eines fluorierten organischen Polymers, 5 bis 15 Gewichtsprozent Chlorparaffin und 35 bis 65 Gewichtsprozent einer aromatischen Verbindung der Formel I
    Figure imgb0001
    worin A und B unabhängig voneinander
    Figure imgb0002
    -S-, -CH₂-,
    Figure imgb0003
    bedeuten,
       R¹ und R² unabhängig voneinander für OH, X oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen,
       m und n jeweils eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist und
       X Halogen bedeutet,
    oder einer aromatischen Verbindung der Formel II
    Figure imgb0004
    worin D und E unabhängig voneinander
    Figure imgb0005
    oder -N= bedeuten und
       R¹, R², X, m und n wie oben definiert sind,
    oder einer der Verbindungen Phthalsäureanhydrid, 2-Benzoylpyridin, Fluoren, Dibenzosuberenon oder Diphenylensulfid oder von Derivaten hiervon, die mit Resten R¹m und/oder R²n substituiert sind.
  • Diese Zusammensetzung, wenn sie in üblicher Weise aktiviert wird, zum Beispiel durch pyrotechnische Zündung, führt zur Bildung eines Aerosols, dessen Teilchengröße im gewünschten Bereich liegt und dessen Standzeit bis zu einer Minute beträgt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wirkt sowohl IR-absorbierend als auch emittierend. Im Gegensatz zu den früher verwendeten Nebelmitteln, Hexachlorethan und Phosphor, die in Form Flüssigkeitsaerosolen vorliegen, werden erfindungsgemäß Feststoffaerosole erzeugt.
  • Um die Nebelteilchen über längere Zeit in der Atmosphäre zu halten, wird erfindungsgemäß das Feststoffaerosol in situ durch eine pyrotechnische Reaktion erzeugt, so daß der Nebel über den Zeitraum der pyrotechnischen Reaktion vom Boden aus nachgenährt wird.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält die für die in situ Aerosolerzeugung notwendigen Komponenten in Form eines Aerosollieferanten, eines Energielieferanten und eines Abbrandmoderators, der gleichzeitig als Bindemittel dient. Nur wenn diese drei Komponenten in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen, wird ein Nebel erzeugt, der die gewünschten Eigenschaften hat. Wesentlich für die Wirkung des gebildeten Aerosols gegenüber elektromagnetischer Strahlung im IR-Bereich ist eine als Massenextinktionskoeffizient definierte Kenngröße. Dieser Parameter gibt das Vermögen des Aerosols wieder, die elektromagnetische Strahlung zu schwächen. Der Massenextinktionskoeffizient ist definiert als α = ln T : x . c
    Figure imgb0006
     , wobei ln T der natürliche Logarithmus der Transmission ist, x die Dicke der Aerosolwand in m und c die Aerosolkonzentration in g pro m³ ist. Nur wenn die α-Werte ≧ 1 m² pro Gramm sind, ist eine Wirkung im IR-Bereich zu erwarten. Die bisher bekannten nebelerzeugenden Mittel haben α-Werte, die teilweise weit unter 1 liegen.
  • Der Massenextinktionskoeffizient hängt zusammen mit den als Aerosollieferant verwendeten Mitteln und der Abbrandgeschwindigkeit. Wenn die pyrotechnische Reaktion so ist, daß die Abbrandgeschwindigkeit im Bereich von 15 g pro Sekunde liegt, wird der gewünschte Massenextinktionskoeffizient von 1,0 bis 1,8 erreicht. Ist die Reaktionsgeschwindigkeit zu hoch, so entsteht feinteiliger Ruß, der für die Absorption von elektromagnetischer Strahlung im IR-Bereich nicht geeignet ist. Wird die Abbrandgeschwindigkeit zu niedrig, so entstehen große Flocken, die auch im IR-Bereich nicht optimal wirksam sind. Diese Abbrandgeschwindigkeit kann erreicht werden bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Dazu wird als Energielieferant eine Mischung von Magnesiumpulver und einem fluorierten organischen Polymer verwendet, wobei diese beiden Stoffe bevorzugt in etwa gleichen Mengen bis zu einem Gewichtsverhältnis von 3 : 1 und besonders bevorzugt in einem Verhältnis von 1,5 bis 2 : 1 verwendet werden.
  • Das Magnesiumpulver, das für die erfindungsgemäße Zusammensetzung verwendet wird, sollte möglichst feinteilig sein, da die Aktivität mit der Größe der spezifischen Oberfläche steigt. Bevorzugt wird ein Magnesiumpulver verwendet, bei dem mehr als 90 Gewichtsprozent eine Teilchengröße von weniger als 63 µm aufweisen.
  • Das fluorierte organische Polymer liefert den anderen Bestandteil der energieliefernden Reaktion, bei der durch Reaktion von Magnesium mit Fluor Energie frei wird. Als fluoriertes organisches Polymer können die im Handel erhältlichen fluorierten aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Geeignet sind insbesondere Polytetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid.
  • Zur Steuerung der energieliefernden Reaktion wird als weiterer Bestandteil ein Abbrandmoderator zugesetzt, mit dessen Hilfe die Abbrandtemperatur des Energielieferanten gesteuert und konstant gehalten werden kann. Hierzu wird ein Chlorparaffin eingesetzt. Chlorparaffine sind chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe. Die im Handel erhältichen Chlorparaffine bestehen üblicherweise aus Mischungen von Verbindungen mit verschieden langen Kohlenstoffgerüsten und verschiedenen Chlorierungsgraden. Aus verarbeitungstechnischen Gründen wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Chlorparaffin eingesetzt, das bei Verarbeitungstemperatur fest ist. Bevorzugt wird Chlorparaffin mit höherem Chlorgehalt, besonders bevorzugt mit einem Chlorgehalt von mehr als 60 Gewichtsprozent verwendet.
  • Der dritte wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist der Aerosollieferant. Hierzu verwendet man erfindungsgemäß eine aromatische Verbindung der Formel I
    Figure imgb0007
    worin A und B unabhängig voneinander
    Figure imgb0008
    -S-, -CH₂-,
    Figure imgb0009
    bedeuten,
       R¹ und R² unabhängig voneinander für OH, X oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen,
       m und n jeweils eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist und
       X Halogen bedeutet,
    oder eine aromatische Verbindung der Formel II
    Figure imgb0010
    worin D und E unabhängig voneinander
    Figure imgb0011
    oder -N= bedeuten und
       R¹, R², X, m und n wie oben definiert sind,
    oder eine der Verbindungen Phthalsäureanhydrid, 2-Benzoylpyridin, Fluoren, Dibenzosuberenon oder Diphenylensulfid oder von Derivaten hiervon, die mit Resten R¹m und/oder R²n substituiert sind.
  • Durch die bei der pyrotechnischen Reaktion frei werdende Energie entsteht aus den Verbindungen des Aerosollieferanten durch Decarbonylierung, Decarboxylierung, Desulfurierung etc. Dehydrobenzol, das sehr reaktionsfreudig ist und sich sofort zu einem Benzoldiradikal umlagert, das wiederum mit weiteren Radikalen zu bänder- oder netzartigen Geflechten reagiert. Diese Polymeren sind die aktiven Substanzen des erfindungsgemäßen Aerosols. Sie stellen ein Gemisch dar, das sich zu Agglomeraten zusammenlagert, die eine faserartige neue Struktur haben und durch das bei der Reaktion entstehende CO und CO₂ stark porös und zerklüftet sind. Aus diesem Grund haben diese Teilchen eine sehr hohe spezifische Oberfläche, was für ihre Funktion sehr vorteilhaft ist. Geeignet als aromatische Verbindungen sind unter anderem Anthracen, Anthrachinon, Alizarin, Acridin, Anthron, 8-Bromanthracen, Thianthren, Thioxanthron, Thiodiphenylamin, Phenazin, Dihydroanthracen, 2-Chlorthiodiphenylamin, Phthalsäureanhydrid, Fluoren, 2-Benzoylpyridin, Dibenzosuberenon oder Diphenylensulfid. Da die Toxizität aromatischer halogenierter Kohlenwasserstoffe teilweise sehr hoch ist, sind als Aerosollieferant die Verbindungen bevorzugt, die keine Halogenatome in ihrer Struktur aufweisen. Ein weiterer Gesichtspunkt bei der Auswahl des Aerosollieferanten ist die Verfügbarkeit, die insbesondere für die Verbindungen Phthalsäureanhydrid, Anthracen und Anthrachinon besonders groß ist, so daß diese Verbindungen für die erfindungsgemäße Zusammensetzung aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt sind. Ebenso können für die erfindungsgemäße Zusammensetzung Mischungen aus verschiedenen Verbindungen der Formel I eingesetzt werden.
  • Die verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung werden in solcher Menge eingesetzt, daß 10 bis 25 Gewichtsprozent, bevorzugt 15 bis 20 Gewichtsprozent Magnesiumpulver, 5 bis 35 Gewichtsprozent, bevorzugt 10 bis 30 Gewichtsprozent des fluorierten Polymers, 5 bis 15 Gewichtsprozent, bevorzugt 10 bis 15 Gewichtsprozent Chlorparaffin, und 35 bis 65 Gewichtsprozent, bevorzugt 40 bis 60 Gewichtsprozent der als Aerosollieferant dienenden aromatischen Verbindung vorhanden sind.
  • Die einzelnen Bestandteile werden in üblicher Weise vermischt und dann verpreßt. Bevorzugt wird die die erfindungsgemäß notwendigen Bestandteile enthaltende Mischung in einen Behälter gepreßt, zum Beispiel einen Aluminiumbehälter. Die Mischung wird mit einem solchen Druck gepreßt, daß ein Körper entsteht, der eine Dichte im Bereich von 0,9 bis 1,5 g/cm³, bevorzugt 1,1 bis 1,4 g/cm³ aufweist. Es wurde überraschenderweise nämlich gefunden, daß die Dichte der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ein wesentlicher Parameter ist, durch den die Abbrandgeschwindigkeit und damit die Teilchengröße des Aerosollieferanten beeinflußt werden. Nur wenn der Preßkörper eine Dichte im angegebenen Bereich aufweist, wird beim Abbrennen das Spektrum der Teilchengrößen von 1 bis 15 µ abgedeckt. Bei zu hoher Dichte erhöht sich die Abbrandgeschwindigkeit so, daß nur feinteiliger Ruß entsteht, der die gestellte Aufgabe nicht erfüllen kann.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann zusätzlich noch eine IR-emittierende Komponente enthalten, deren Wirkungsbeginn praktisch sofort nach Zündung einsetzt und deren Wirkung solange anhält, bis die Wirkung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung einsetzt. Derartige Systeme sind dem Fachmann bekannt. Typische derartige Zusammensetzungen enthalten beispielsweise 25 % eines fluorhaltigen Polymers, 25 % Magnesium und 50 % einer organischen Verbindung.
  • Die Zündung der Zusammensetzung erfolgt in an sich bekannter Weise, wobei die erfindungsgemäße Zusammensetzung beispielsweise mittels einer Anzündladung, die z. B. Si/Pb₃O₄ oder eine äquivalente pyrotechnische Mischung enthält, gezündet werden kann, während die IR-emittierende Zusammensetzung durch eine Anzündzerlegerladung, bei der Anzündung und Zerlegung gleichzeitig erfolgen, z. B. Ba(NO₃)₂, gezündet wird.
  • Erfindungsgemäß wird eine Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, die einen IR-dichten Nebel erzeugt, der die gestellten Anforderungen voll erfüllt und bei dem die Verwendung toxischer Bestandteile nicht erforderlich ist.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:
    • Beispiel 1
  • 180 g Magnesiumpulver mit einer Siebanalyse von ≦ 10 % größer 71 µm, ≦ 60 % größer 40 µm, ≧ 30 % größer 25 µm, Rest kleiner 25 µm und 240 g Hostaflon TF 9202 (Polytetrafluorethylen) wurden in einer Schüssel intensiv vermischt. Dann wurden 480 g durch ein 1-Millimetersieb abgesiebtes Anthrachinon zugegeben und wieder gut vermischt. Zum Schluß wurden 100 g Chlorparaffin mit einem Chlorierungsgrad von 70 Gewichtsprozent und einer durchschnittlichen Molmasse von 516 hinzugefügt und nochmals intensiv gemischt. Die Pulvermischung wurde dann in einen Behälter von 50 bis 80 mm auf eine Dichte von 1,1 bis 1,4 g/cm³ gepreßt.
    • Beispiel 2
  • Gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Hostaflon TF 1640 (Polytetrafluorethylen), 10 Gewichtsprozent; Magnesiumpulver (wie in Beispiel 1), 20 Gewichtsprozent; Anthrachinon, 60 Gewichtsprozent; Chlorparaffin (wie in Beispiel 1), 10 Gewichtsprozent.
    • Beispiel 3
  • Mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Hostaflon TF 1640 (Polytetrafluorethylen), 10 Gewichtsprozent; Magnesiumpulver (wie in Beispiel 1), 20 Gewichtsprozent; Anthrachinon, 55 Gewichtsprozent; nachchloriertes PVC, Chlorgehalt 62 %, 15 Gewichtsprozent.
    • Beispiel 4
  • Mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Hostaflon TF 9202 (Polytetrafluorethylen), 24 Gewichtsprozent; Magnesiumpulver (wie in Beispiel 1), 18 Gewichtsprozent; Fluoren, 48 Gewichtsprozent; Chlorparaffin (wie in Beispiel 1), 10 Gewichtsprozent.
    • Beispiel 5
  • Mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Hostaflon TF 9202 (Polytetrafluorethylen), 20 Gewichtsprozent; Magnesiumpulver (wie in Beispiel 1), 20 Gewichtsprozent; Phthalsäureanhydrid, 45 Gewichtsprozent; Chlorparaffin (wie in Beispiel 1), 15 Gewichtsprozent.
    • Beispiel 6
  • Mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Polyvinylidenfluorid mit einem Fluorgehalt von 59 Gewichtsprozent (Vidar), 22 Gewichtsprozent; Thiodiphenylamin, 48 Gewichtsprozent; Polyvinylchlorid, 10 Gewichtsprozent.
    • Beispiel 7
  • Mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Polyvinylidenfluorid (wie in Beispiel 6), 30 Gewichtsprozent; Magnesiumpulver (wie in Beispiel 1), 15 Gewichtsprozent; Acridin, 40 Gewichtsprozent; Chlorparaffin (wie in Beispiel 1), 15 Gewichtsprozent.
    • Beispiel 8
  • Mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Polyvinylidenfluorid (wie in Beispiel 6), 30 Gewichtsprozent; Magnesiumpulver (wie in Beispiel 1), 15 Gewichtsprozent; Thianthren, 40 Gewichtsprozent; Chlorparaffin (wie in Beispiel 1), 15 Gewichtsprozent.
    • Beispiel 9
  • Um die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung im Spektralbereich von 1 bis 14 µm zu testen, wurde eine Nebelwand erzeugt, die für den Schutz von gepanzerten Fahrzeugen gegen Wärmebildaufklärung, IR-Zielsuchköpfe und lasergelenkte Zielsuchköpfe geeignet sein sollte. Dazu wurden 8 Nebelmunitionen mit einer Winkelfächerung von 14° - 14° - 14° - 14° - 14° - 9° - 4° abgeschossen. Die Nebelmunitionen enthielten jeweils eine Mischung aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung von Beispiel 1 und einer innerhalb von 2 Sekunden einen Nebel erzeugenden Zusammensetzung, die 25 % fluoriertes organisches Polymer, 25 % Magnesiumpulver und 50 % Phthalsäureanhydrid enthielt. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:
    Meßdaten Ziel 1 Mittelwert Ziele 2 bis 5
    Aufbauzeit (VIS)/sek 4
    Standzeit (VIS)/sek 79
    Aufbauzeit (IR)/sek 7 7
    Standzeit (IR)/sek 34 33
    Standzeit (IR)/Standzeit (VIS) 43 % 42 %
    Relative Bedeckung (IR) 95 % 100 %
    Kontrastdämpfung 8 bis 14 µm 91 %
    Kontrastdämpfung 3 bis 5 µm 95 %
    Querwindgeschwindigkeit 3 m/s Rel. Luftfeuchte 84 %

Claims (9)

  1. IR-undurchlässigen Nebel erzeugende Zusammensetzung in Form eines Preßkörpers, der eine Dichte im Bereich von 0,9 bis 1,5 g/cm³ aufweist, enthaltend 10 bis 25 Gewichtsprozent Magnesiumpulver, 5 bis 35 Gewichtsprozent eines fluorierten organischen Polymers, 5 bis 15 Gewichtsprozent Chlorparaffin und 35 bis 65 Gewichtsprozent einer aromatischen Verbindung der Formel I
    Figure imgb0012
     worin A und B unabhängig voneinander
    Figure imgb0013
     -S-, -CH₂-,
    Figure imgb0014
     bedeuten,
       R¹ und R² unabhängig voneinander für OH, X oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen,
       m und n jeweils eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist und
       X Halogen bedeutet,
    oder einer aromatischen Verbindung der Formel II
    Figure imgb0015
     worin D und E unabhängig voneinander
    Figure imgb0016
     oder -N= bedeuten und
       R¹, R², X, m und n wie oben definiert sind,
    oder einer der Verbindungen Phthalsäureanhydrid, 2-Benzoylpyridin, Fluoren, Dibenzosuberenon oder Diphenylensulfid oder von Derivaten hiervon, die mit Resten R¹m und/oder R²n substituiert sind.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 15 bis 20 Gewichtsprozent Magnesiumpulver, 10 bis 30 Gewichtsprozent fluoriertes organisches Polymer, 10 bis 15 Gewichtsprozent Chlorparaffin und 40 bis 60 Gewichtsprozent der aromatischen Verbindung enthält.
  3. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Magnesiumpulver zu fluoriertem organischen Polymer 1,5 bis 2:1 ist.
  4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnesiumpulver verwendet wird, bei dem mehr als 90 % eine Teilchengröße kleiner 70 µm aufweisen.
  5. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als fluoriertes organisches Polymer Polytetrafluorethylen oder Polyvinylidenfluorid verwendet wird.
  6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aromatische Verbindung keine Halogenatome als Substituenten aufweist.
  7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als armomatische Verbindung Phthalsäureanhydrid, Anthracen oder Anthrachinon verwendet wird.
  8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Chlorparaffin verwendet wird, dessen Chlorierungsgrad über 60 Gewichtsprozent liegt.
  9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Preßkörpers im Bereich von 1,1 bis 1,4 g/cm³ liegt.
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