EP2485994A1 - Kunststoffgebundene pyrotechnische mischung zur erzeugung von alkalimetall-chlorid- bzw. erdalkalimetallchlorid-aerosolen als tarnnebel - Google Patents

Kunststoffgebundene pyrotechnische mischung zur erzeugung von alkalimetall-chlorid- bzw. erdalkalimetallchlorid-aerosolen als tarnnebel

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EP2485994A1
EP2485994A1 EP10760251A EP10760251A EP2485994A1 EP 2485994 A1 EP2485994 A1 EP 2485994A1 EP 10760251 A EP10760251 A EP 10760251A EP 10760251 A EP10760251 A EP 10760251A EP 2485994 A1 EP2485994 A1 EP 2485994A1
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EP
European Patent Office
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mixture
plastic
pyrotechnic
alkali metal
bonded
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10760251A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christopher Zimmermann
Klaus Möller
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B29/00—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate
    • C06B29/02—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate of an alkali metal
    • C06B29/04—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate of an alkali metal with an inorganic non-explosive or an inorganic non-thermic component
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/04—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive
    • C06B45/06—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component
    • C06B45/10—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component the organic component containing a resin

Definitions

  • the invention is concerned with the production or release of the active as camouflage mist alkali metal or alkaline earth metal chloride aerosols by the implementation of plastic-bound pyrotechnic active compounds in particular in smoke particles.
  • Pyrotechnic mixtures for the production of inorganic aerosols for military camouflage purposes often contain toxicologically harmful substances.
  • the pyrotechnic active materials can be relatively easily replaced by finely ground inorganic substance / mineral mixtures in the above-mentioned quick-fog casting bodies, which are then applied via the Zerlegerladung.
  • the masses of the respective applications can be well simulated in the given volume via the bulk density of the powdered substance / mineral mixtures and / or their compaction in the specified volume in the area of the quick-mist hand-throwing bodies.
  • the burnup characteristic of pyrotechnic fogging compositions which generate the inorganic substances which act as fog in conjunction with atmospheric moisture only by reacting them in the form of condensation aerosols, can be achieved by applications involving pyrotechnic heating beds for sublimation of organic (color smoke) or inorganic (eg alkali metal chlorides) Use substances, only to be simulated conditionally.
  • the invention is based on the idea of using a plastic-bound pyrotechnic mixture analogously to the known condensation aerosol mist-producing pyrotechnic active compounds, with which relatively less toxic, camouflage-active alkali metal or alkaline earth metal chloride aerosols are generated "in situ" by reaction
  • the corresponding perchlorates as alkali metal or alkaline earth metal chloride source in the implementation of the proposed pyrotechnic mixtures of the contained chlorinated rubber in conjunction with the alkali metal or Erdalkalimetall- carbonates or phosphates contained additionally generates the corresponding alkali metal or alkaline earth metal chloride mixed in such a ratio to one another that a neutral mist in the range of pH 5 - 7 (based on aerosol) is formed.
  • a misting set having the above features of the invention includes, for example
  • the mist effect of the active compositions can be increased by the addition of ammonium perchlorate with the correspondingly required amounts of alkali metal or alkaline earth metal carbonates or phosphates.
  • This effect is due to the additional release of water vapor which favors the mist condensation. This can u on customer requirements u. a. be reacted with respect to fog performance, toxicity and pH neutrality of the aerosol in a simple manner.
  • a fog set in continuation of the invention includes, for example
  • the heat of reaction liberated in the implementation of the pyrotechnic active material is used for the sublimation of the alkali metal or alkaline earth metal chlorides which act as aerosol.
  • the plastic-bound pyrotechnic mixture according to the invention therefore has at least one oxidizing agent, a carbonate and / or phosphate or a mixture of carbonates and / or phosphates from the group of alkali or alkaline earth metals, a chlorinated rubber and a plasticizer. This may optionally be added to a further binder and / or graphite.
  • the oxidizing agent should preferably be a perchlorate or a mixture of perchlorates from the group of alkali metals or alkaline earth metals. Additionally or alternatively, ammonium perchlorate can be included as an oxidizing agent.
  • the plasticizer is preferably an organic substance or a substance mixture from the group of adipates, citrates or phthalates.
  • the plasticizer may be an organic phosphoric acid ester or a phosphoric acid ester mixture.
  • an organic titanate or an organic titanate mixture is preferably used as an additional binder.
  • plastic-bound pyrotechnic active material which is suitable for use purposes by varying the composition for the production of camouflage nebulas to vermedoxischen camouflage.
  • the plastic-bonded pyrotechnic Active mass like other nebulising masses, can also be used in projectiles / ammunition, hand-held objects or stationary applications.
  • the proposed plastic-bonded active material is particularly suitable for use as a shell-less body, so that, among other things compared to z. B. Farbrauchap dutiesen more powerful hand-throwing bodies with masses up to 300 g are available.
  • Envelopeless hand-throwing bodies on the basis of the proposed plastic-bound pyrotechnic mixtures are similar in geometry, mass, erosion characteristics and time to nearly 4 of the corresponding, likewise plastic-bound, NT nebulizing agent application whose mist-active component is zinc chloride or complexed zinc chloride (NT nebula, see http: // www.brandstoff-passin.de/download/Merkblatt NT Nebel Archives. This allows a realistic training with reduced toxicity potential, ie the proposed plastic-bound active materials allow in connection with the NT-Nebelwirkmasse the provision of a handling etc. complete deployment and training system for fog hand throwing body.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung, die zumindest ein Oxidationsmittel, ein Carbonat und/oder Phosphat aus der Gruppe der Alkali- bzw. Erdalkalimetall, einen Chlorkautschuk sowie einen Weichmacher aufweist. Diesem können gegebenenfalls ein weiteres Bindemittel und / oder ein Graphit beigegeben werden. Das Oxidationsmittel sollte bevorzugt ein Perchlorat bzw. ein Gemisch von Perchloraten aus der Gruppe der Alkalimetalle bzw. Erdalkalimetalle sein. Zusätzlich oder alternativ können auch Ammoniumperchlorate als Oxidationsmittel eingebunden werden. Der Weichmacher hingegen ist eine organische Substanz bzw. Substanzgemisch aus der Gruppe der Adipate oder Phthalate. Alternativ kann der Weichmacher ein organischer Phosphorsäureester bzw. ein Phosphorsäureestergemisch sein. Als zusätzliche Bindemittel wird ein organisches Titanat bzw. ein organisches Titanatgemisch bevorzugt. Alle Komponenten werden in einem solchen Verhältnis zueinander abgemischt, dass ein neutraler Nebel im Bereich pH 5 - 7 (bezogen auf Aerosol) entsteht.

Description

BESCHREIBUNG
Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung zur Erzeugung von Alkalimetallchlorid- bzw. Erdalkalimetallchlorid-Aerosolen als Tarnnebel
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Erzeugung bzw. Freisetzung der als Tarnnebel wirksamen Alkalimetall- bzw. Erdalkalimetallchlorid-Aerosole durch die Umsetzung von kunststoffgebundenen pyrotechnischen Wirkmassen insbesondere bei Nebelwurfkörpern.
Pyrotechnische Mischungen zur Erzeugung anorganischer Aerosole für militärische Tarnzwecke enthalten vielfach toxikologisch bedenkliche Substanzen. Für Simulation- und Trainingszwecke wird deshalb bevorzugt auf Übungssysteme, welche mindertoxische, möglichst pH-neutrale (pH 5 - 7) Aerosole freisetzen, zurückgegriffen.
Bei Übungssystemen für Nebelhandwurfkörper besteht zudem die Anforderung, dass sie neben der Erzeugung eines mindertoxischen Nebels auch die Geometrie und Masse der entsprechenden Einsatzvarianten für ein effektives Training aufweisen sollen.
Bei einen spontanen Nebel erzeugenden Wurfkörpern wird die pyrotechnische Nebel- Wirkmasse durch eine Zerlegerladung angezündet und ausgebracht. Eine entsprechende Schnellnebelhandgranate auf der Basis eines roten Phosphor enthaltenden pyrotechnischen Satzes wird mit der DE 195 48 436 C1 publiziert.
Für Übungssysteme können bei den zuvor angeführten Schnellnebelwurfkörpern die pyrotechnischen Wirkmassen relativ einfach gegen fein vermahlene anorganische Substanz- / Mineralgemische ausgetauscht werden, die dann über die Zerlegerladung ausgebracht werden. Für ein realitätsnahes Training können im Bereich der Schnellnebelhandwurfkörper die Massen der jeweiligen Applikationen über die Schüttdichte der pulverförmigen Substanz- / Mineralgemische und / oder deren Verdichtung im vorgegebenen Volumen gut simuliert werden.
Bei nicht spontanen, Kondensationsaerosole erzeugenden, Nebelwurfkörpern werden die als Tarnnebel wirksamen anorganischen Substanzen aus der enthaltenen pyrotechnischen Wirkmasse nach Anzündung generiert. Eine entsprechende pyrotechnische Wirkmasse wird z. B. mit der DE 27 43 363 publiziert
Für Übungssysteme der zuvor beschriebenen, nicht spontane Kondensationsaerosole erzeugenden, Nebelwurfkörper werden pyrotechnische Farbrauchsätze oder pyrotechnische Sätze mit metallpulverhaltigen Heizbetten zum Austreiben von z. B. Alkalimetallchloriden (DE 10 2008 010 942) eingesetzt. Im Bereich der Handwurfkörper ergibt sich hierbei das Problem, dass mit den entsprechenden Applikationen nur Nebel-Handwurfkörper mit Massen größer 300 g gut simuliert werden können.
Bei Farbrauchkörpern oder Applikationen, bei denen z. B. Alkalimetallchloride über metall- pulverhaltige Heizbetten ausgetrieben werden, werden die Aerosole bauartbedingt nur in eine Richtung ausgeblasen, was bei diversen klimatischen als auch geographischen Bedingungen zu einer verminderten Leistung der Applikationen führen kann; z. B. bedingt das Ausblasen des Aerosols in Schnee eine rasche Kondensation desselben, woraus eine verminderte Nebelleistung resultiert.
Die Abbrandcharakteristik von pyrotechnischen Nebelwirkmassen, welche die in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit als Nebel wirksamen, anorganischen Substanzen erst durch Umsetzung derselben in Form von Kondensationsaerosolen generieren, kann durch Applikationen, welche pyrotechnische Heizbetten zur Sublimation organischer (Farbrauch) oder anorganischer (z. B. Alkalimetallchloride) Substanzen nutzen, nur bedingt simuliert werden.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, analog zu den bekannten Kodensationsaerosol-Nebel erzeugenden pyrotechnischen Wirkmassen, eine kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung zu verwenden, mit der vergleichsweise mindertoxische, als Tarnnebel wirksame Alkalimetall- bzw. Erdalkalimetallchlorid-Aerosole„in situ" durch Umsetzung erzeugt werden. Neben den entsprechenden Perchloraten als Alkalimetall- bzw. Erdalkalimetallchloridquelle wird bei der Umsetzung der vorgeschlagenen pyrotechnischen Mischungen aus dem enthaltenen Chlorkautschuk in Verbindung mit den enthaltenen Alkalimetall- bzw. Erdalkalimetall- carbonaten bzw. -phosphaten zusätzlich das entsprechende Alkalimetall- bzw. Erdalkalimetallchlorid generiert. Alle Komponenten werden in einem solchen Verhältnis zueinander abgemischt, dass ein neutraler Nebel im Bereich von pH 5 - 7 (bezogen auf Aerosol) entsteht.
Ein Nebelsatz mit den vorstehenden Merkmalen der Erfindung enthält beispielsweise
56.7 Gew.-% Kaliumperchlorat
19.8 Gew.-% Kaliumcarbonat 15,0 Gew.-% Polychlorisopren
8,5 Gew.-% Weichmacher
In Weiterführung der Erfindung kann die Nebelwirkung der Wirkmassen durch Beimengung von Ammoniumperchlorat mit den entsprechend benötigten Mengen an Alkalimetall- bzw. Erdalkalimetallcarbonaten bzw. -phosphaten erhöht werden. Diese Wirkung beruht auf der zusätzlichen Freisetzung von Wasserdampf welche die Nebelkondensation begünstigt. Dadurch kann auf kundenseitige Anforderungen u. a. bezüglich Nebelleistung, Toxizität und pH- Neutralität des Aerosols auf einfache Art und Weise reagiert werden.
Ein Nebelsatz in Weiterführung der Erfindung enthält beispielsweise
50,6 Gew.-% Kaliumperchlorat
11 ,6 Gew.-% Ammoniumperchlorat
14,3 Gew.-% Lithiumcarbonat
15,0 Gew.-% Polychlorisopren
8,5 Gew.-% Weichmacher
Die bei der Umsetzung der pyrotechnischen Wirkmasse freiwerdende Wärmetönung dient der Sublimation der als Aerosol wirksamen Alkalimetall- bzw. Erdalkalimetallchloride.
Die kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung weist erfindungsgemäß daher zumindest ein Oxidationsmittel, ein Carbonat und / oder Phosphat bzw. ein Gemisch von Carbonaten und / oder Phosphaten aus der Gruppe der Alkali- bzw. Erdalkalimetalle, einen Chlorkautschuk sowie einen Weichmacher auf. Diesem können gegebenenfalls ein weiteres Bindemittel und / oder Graphit beigegeben werden. Das Oxidationsmittel sollte bevorzugt ein Perchlorat bzw. ein Gemisch von Perchloraten aus der Gruppe der Alkalimetalle bzw. Erdalkalimetalle sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch Ammoniumperchlorat als Oxidationsmittel eingebunden werden. Der Weichmacher hingegen ist bevorzugt eine organische Substanz bzw. ein Substanzgemisch aus der Gruppe der Adipate, Citrate oder Phthalate. Alternativ kann der Weichmacher ein organischer Phosphorsäureester bzw. ein Phosphorsäureestergemisch sein. Als zusätzliches Bindemittel wird ein organisches Titanat bzw. ein organisches Titanatgemisch bevorzugt eingesetzt.
Es wird somit eine kunststoffgebundene pyrotechnische Wirkmasse vorgeschlagen, die sich durch Variation der Zusammensetzung zur Erzeugung von Tarnnebeln bis hin zu mindertoxischen Tarnnebeln für Übungszwecke eignet. Die kunststoffgebundene pyrotechnische Wirkmasse kann wie andere Nebelwirkmassen auch in Wurfkörpern / Munition, Handwurfkörpern oder stationären Applikationen zur Anwendung gebracht werden.
Die vorgeschlagene kunststoffgebundene Wirkmasse eignet sich insbesondere zum Einsatz als hüllenloser Körper, sodass damit unter anderem im Vergleich zu z. B. Farbrauchapplikationen leistungsfähigere Handwurfkörper mit Massen bis 300 g verfügbar sind.
Hüllenlose Handwurfkörper auf der Basis der vorgeschlagenen kunststoffgebundenen pyrotechnischen Mischungen gleichen hinsichtlich Geometrie, Masse, Abbrandcharaktenstik und -zeit nahezu 4 der entsprechenden, ebenso kunststoffgebundenen, NT- Nebelwirkmassenapplikation, deren nebelwirksame Komponente Zinkchlorid bzw. komplexiertes Zinkchlorid (NT-Nebel, siehe http://www.brandschutz- passin.de/download/Merkblatt NT Nebelkörper. pdf) ist. Dadurch wird ein realitätsnahes Training bei gleichzeitig reduziertem Toxizitätspotential ermöglicht, d.h. die vorgeschlagenen kunststoffgebundenen Wirkmassen ermöglichen in Verbindung mit der NT-Nebelwirkmasse die Bereitstellung eines hinsichtlich Handhabung etc. vollständigen Einsatz- und Übungssystems für Nebelhandwurfkörper.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung, aufweisend zumindest ein Oxidationsmittel, ein Carbonat und / oder Phosphat bzw. ein Gemisch von Carbonaten und / oder Phosphaten aus der Gruppe der Alkalimetalle bzw. Erdalkalimetalle, einen Chlorkautschuk sowie einen Weichmacher.
2. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten in einem solchen Verhältnis zueinander abgemischt werden, dass ein neutraler Nebel im Bereich pH 5 - 7 (bezogen auf das Aerosol) entsteht.
3. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Bindemittel und / oder ein Graphit eingebunden werden kann.
4. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ein Perchlorat bzw. ein Gemisch von Perchloraten aus der Gruppe der Alkalimetalle bzw. Erdalkalimetalle ist.
5. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ bzw. zusätzlich Ammoniumperchlorat als Oxidationsmittel eingebunden sind.
6. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher eine organische Substanz bzw. Substanzgemisch aus der Gruppe der Adipate, Citrate oder Phthalate ist.
7. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher ein organischer Phosphorsäureester bzw. ein Phosphorsäureestergemisch ist.
8. Kunststoffgebundene pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Bindemittel ein organisches Titanat bzw. ein organisches Titanatgemisch sein kann.
9. Hüllenlose sowie umhüllte Nebelwurfkörper (Munitionen), Nebel- Handwurfkörper sowie stationäre Nebelapplikationen, dadurch gekennzeichnet, dass eine kunststoffgebundene ^pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingebunden ist.
EP10760251A 2009-10-09 2010-09-15 Kunststoffgebundene pyrotechnische mischung zur erzeugung von alkalimetall-chlorid- bzw. erdalkalimetallchlorid-aerosolen als tarnnebel Withdrawn EP2485994A1 (de)

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