EP2592060A2 - Verwendung von Zirkonium oder eines Zirkonium enthaltenden Gemischs - Google Patents

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EP2592060A2
EP2592060A2 EP12006902.6A EP12006902A EP2592060A2 EP 2592060 A2 EP2592060 A2 EP 2592060A2 EP 12006902 A EP12006902 A EP 12006902A EP 2592060 A2 EP2592060 A2 EP 2592060A2
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EP
European Patent Office
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zirconium
tracer
aluminum
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magnesium
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EP2592060B1 (de
Inventor
Arno Dr. Hahma
Matthias Michael Welte
Oliver Pham
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Diehl Defence GmbH and Co KG
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C15/00—Pyrophoric compositions; Flints

Definitions

  • the invention relates to a new use of zirconium or a mixture of zirconium and aluminum.
  • a pyrotechnic ignition mixture may contain zirconium in conjunction with an oxidizing agent such as a chlorate or perchlorate.
  • a missile having a pyrotechnic composition with a metal or metal alloy as a fuel and a metal oxide as an oxidant is known.
  • the pyrotechnic composition is characterized by a relatively high density.
  • the metal or metal alloy may comprise zirconium.
  • the missile can be designed as a fake target emitting in flight by burning off the pyrotechnic set IR radiation.
  • the object of the present invention is to provide an alternative use for zirconium.
  • the use of zirconium or a mixture comprising zirconium and aluminum is provided as fuel in a pyrotechnic flare.
  • the use of zirconium or a mixture comprising zirconium and aluminum as a fuel is in one pyrotechnic tracer kit provided. Alternatively, it may also be provided for use in a flare or in a signal rocket.
  • zirconium is very well suited for use in flares, especially in tracers, although zirconium-containing tracers based on their weight have a lower specific light intensity than tracers containing magnesium.
  • the inventors have further recognized that the lower specific luminous intensity is compensated by generating a larger volume of gas and thus a larger flame, so that the radiating area is larger than in the case of light tracer sets containing magnesium. Calculated per volume unit, this difference is less, because zirconium sets are about 30% denser than magnesium rates.
  • Zirconium and zirconium and aluminum, optionally with a stabilizer for aluminum, containing tracers are extremely long shelf life, without losing their reliability as a tracer. During storage, at least no significant reaction takes place with water contained in air and at least no substantial formation of hydrogen.
  • the stabilizer for aluminum may be boric acid, a dichromate, e.g. As potassium dichromate or ammonium dichromate, potassium antimonate or a plastic or grease for the coating of Aluminum particles or other known stabilizer for aluminum act.
  • the zirconium, the aluminum and / or the oxidizing agent may each be in the form of a powder or granules.
  • the zirconium or zirconium-aluminum mixture containing sets show higher color saturation than tracers containing phosphorous as fuel and light generating agent.
  • tracers containing phosphorous as fuel and light generating agent With light tracer kits containing magnesium, a color saturation of up to about 85% is possible while the zirconium or mixture containing tracer tracer usually has a color saturation of 90% to 95%.
  • zirconium and aluminum powder are such that these powders are very free flowing.
  • the miscibility and the dosing in the production of zirconium or the zirconium-aluminum mixture containing tracers better than in the manufacture of magnesium-containing tracers.
  • Another advantage over the magnesium-containing tracer kits is that the zirconium or zirconium and aluminum tracer tracer kits are safer to handle because of their lower mechanical sensitivity.
  • the ignitability of the zirconium or a zirconium-aluminum mixture-containing tracer is much better than the ignitability of a magnesium-containing tracer composition.
  • no intermediate batch is required between a firing kit and the zirconium or zirconium-aluminum mixture containing tracer, as is usually required in the case of a magnesia-containing tracer compound.
  • the zirconium or the zirconium-aluminum mixture containing tracer does not even need a set of ignition for ignition when, for example, a peroxide is provided as the oxidizing agent. In a particularly advantageous use of the tracer set is therefore ignited without an intermediate set and in particular without a Anfeuerungssatz.
  • the burnup of the zirconium or the zirconium-aluminum mixture-containing tracer sets is particularly uniform, while magnesium-containing tracer burns always burn pulsating and thereby have large fluctuations in luminous intensity.
  • the tracer kit may be incorporated into a tracer capsule.
  • the tracer compositions comprising zirconium or zirconium-aluminum mixture may have a higher density than corresponding tracer compositions containing magnesium. In a given volume, for example, in the tracer capsule, thereby a larger mass of the tracer set can be accommodated.
  • the mixture comprising zirconium or the mixture comprising zirconium and aluminum preferably forms more than 50, in particular more than 75, in particular more than 85, in particular more than 90, in particular 100, percent by weight of the fuel contained in the tracer.
  • the tracer kit may contain an oxidizer and a binder.
  • the oxidizing agent may be a perchlorate, a nitrate, a peroxide, a nitrite, a chlorate, a sulfate or an oxygen containing organic substance.
  • the minimum particle diameter functioning in a tracer is lower in the case of zirconium or tracer purse containing the zirconium-aluminum mixture than in the case of tracer tracers containing magnesium.
  • the binder may be an epoxy resin, dextrin, calcium resinate, zinc stearate, magnesium stearate, chlorinated paraffin, a polyvinyl chloride (PVC), a polyvinylidene chloride (PVDC), chlorinated rubber, a polyester resin, an acrylic plastic, an acaroid resin, or a phenolic resin.
  • PVC polyvinyl chloride
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • chlorinated rubber a polyester resin
  • acrylic plastic an acrylic plastic
  • acaroid resin or a phenolic resin.
  • the light released by the zirconium or the zirconium-aluminum mixture containing light tracing lights has a high brightness and corresponds with a color saturation of up to 95% almost monochromatic light.
  • the light intensities achievable with the tracers of light trajectory have almost the same size as the light intensities achievable with light tracers containing magnesium.
  • the zirconium and possibly aluminum-containing tracers are also suitable for use in signal rockets and light cartridges.
  • Magnesium-containing tracers when pressed into a tracer, show only about one-third of their actual output during burnup, while tracers containing zirconium or the zirconium-aluminum mixture contain about 70% of their actual power after being pressed into a tracer demonstrate. This is presumably due to the fact that the thermal loss to the housing of the tracer is lower in the case of the zirconium or the mixture containing tracers than in the case of the tracer tracers containing magnesium. Furthermore, due to the larger flame, the tracers containing the zirconium or the mixture containing tracers, a lesser proportion of the flame shielded by the housing of the tracer. As a result, the zirconium or mixture-containing tracers when burned in a tracer have nearly the same brightness as tracers containing magnesite, although their specific light intensity based on weight is lower.
  • the resulting granules were pressed at 6.7 kbar pressure in each case a 5 mm inner diameter and an inner length of 16 mm steel sleeve or into a tablet. On each 100 mg Anfeuerungssatz were pressed. Including the firing rate, the total sentence height in the steel sleeve was 15 mm.
  • the tracer tubes thus obtained were ignited at 200 Hz twist, ie 200 revolutions per second, and the light intensity, color saturation and the color-tone-like wavelength were determined by means of a spectrometer (JAZ-ULM from Ocean Optics Inc.). The results are shown below.
  • Example 1 Magnesium-containing standard tracer kit according to Alexander P. Hardt, Pyrotechnics, Pyrotechnica Publications, Post Falls, Idaho, USA, 2001, page 317, ISBN 0-929388-06-2 : material Type weight magnesium powder Ecka LNR 61 28.0 strontium nitrate finely ground 55.0 PVC Solvin PA806 17.0
  • Example 2 Magnesium-containing tracer composition optimized for maximum color saturation: material Type weight magnesium powder Ecka LNR 61 28.0 strontium nitrate finely ground 49.0 PVC Solvin PA806 22.0
  • Example 3 Magnesium-containing tracer composition optimized for maximum light intensity: material Type weight magnesium powder Ecka LNR 61 34.0 strontium nitrate finely ground 52.0 PVC Solvin PA806 14.0
  • Example 4 Magnesium-containing tracer composition optimized for maximum color saturation and slower burn-up: material Type weight magnesium PF 05/97 20.0 magnesium Ecka LNR 61 6.0 strontium nitrate finely ground 50.0 PVDC Solvin PA806 fine 14.0 epoxy resin Delo Monopox AD 066 10.0
  • Example 5 Tracer composition according to the use according to the invention based on zirconium, optimized for maximum light intensity by means of a binder: material Type weight zirconium Chemetall type GH 44.0 strontium nitrate finely ground 45.0 PVDC Solvin PA806 8.0 polychloroprene Macroplast 3.0
  • Example 6 Tracer composition according to the invention based on zirconium, optimized for maximum color saturation by means of a binder: material Type weight zirconium Svenska kemi ⁇ 80 ⁇ m 39.0 strontium nitrate finely ground 46.0 PVDC Solvin PA806 11.0 phenolic resin Durez 33005 4.0
  • Example 7 Tracer composition according to the inventive use based on zirconium and aluminum, optimized for maximum color saturation by means of a binder: material Type weight zirconium Chemetall type GH 19.0 aluminum Ecka Pyro TL III 10.0 strontium nitrate finely ground 52.0 PVDC Solvin PA806 14.0 epoxy resin Delo-Monopox AD066 5.0
  • Example 8 Tracer composition according to the inventive use based on zirconium and aluminum, optimized for maximum color saturation by means of a binder. This tracer movement set represents the fastest burning variant of the four similar Tracers according to Examples 8 to 11: material Type weight zirconium Chemetall type GH 17.2 aluminum Ecka Pyro TL III 10.1 strontium nitrate finely ground 48.5 PVDC Solvin PA806 9.1 PVC Solvin S374MB fine 3.0 ammonium perchlorate sodium-free 5.1 epoxy resin Delo-Monopox AD066 7.0
  • Example 9 Tracer composition according to the invention based on zirconium and aluminum, optimized for maximum color saturation by means of a binder. This tracer movement set represents the second fastest burning variant of the four similar tracers according to Examples 8 to 11: material Type weight zirconium Chemetall type GH 17.0 aluminum Ecka Pyro TL III 10.0 strontium nitrate finely ground 49.0 PVDC Solvin PA806 6.0 PVC Solvin S374MB fine 6.0 ammonium perchlorate sodium-free 5.0 epoxy resin Delo-Monopox AD066 7.0
  • Example 10 Tracer composition according to the invention based on zirconium and aluminum, optimized for maximum color saturation by means of a binder.
  • This tracer movement set represents the second slowest burning variant of the four similar Tracers according to Examples 8 to 11: material Type weight zirconium Chemetall type GH 16.2 aluminum Ecka Pyro TL III 10.1 strontium nitrate finely ground 49.5 PVDC Solvin PA806 3.0 PVC Solvin S374MB fine 9.1 ammonium perchlorate sodium-free 5.1 epoxy resin Delo-Monopox AD066 7.0
  • Example 11 Tracer composition according to the invention based on zirconium and aluminum, optimized for maximum color saturation by means of a binder. This tracer movement set represents the slowest burning variant of the four similar tracers according to Examples 8 to 11: material Type weight zirconium Chemetall type GH 14.0 aluminum Ecka Pyro TL III 10.0 strontium nitrate finely ground 51.0 PVC Solvin S374MB fine 13.0 ammonium perchlorate sodium-free 5.0 epoxy resin Delo-Monopox AD066 7.0
  • Examples 8 to 11 show that the rate of burnup can only be adjusted by means of the chlorine donor, here in particular by the ratio of PVDC to PVC.
  • Example 12 Tracer composition according to the invention based on zirconium and aluminum, optimized for maximum color saturation by means of a binder and strontium peroxide as oxidizer.
  • This example shows that a peroxide can be used as the oxidizer and the tracer thus works as a single-stage tracer, ie no firing rate required to ignite: material Type weight zirconium Chemetall type GH 14.0 strontium Sigma-Aldrich 415200 51.0 PVC Solvin S374MB 13.0 epoxy resin Delo-Monopox AD066 7.0

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Zirkonium oder eines Zirkonium und Aluminium umfassenden Gemischs als Brennstoff in einem pyrotechnischen Leuchtsatz.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine neue Verwendung von Zirkonium oder eines Gemischs aus Zirkonium und Aluminium.
  • Aus der DE 22 44 870 ist es bekannt, dass eine pyrotechnische Zündmischung Zirkonium in Verbindung mit einem Oxidationsmittel, wie ein Chlorat oder Perchlorat, enthalten kann.
  • Aus der DE 10 2009 041 366 ist ein Flugkörper mit einem pyrotechnischen Satz mit einem Metall oder einer Metalllegierung als Brennstoff und einem Metalloxid als Oxidationsmittel bekannt. Der pyrotechnische Satz zeichnet sich dabei durch eine verhältnismäßig hohe Dichte aus. Das Metall oder die Metalllegierung kann Zirkonium umfassen. Der Flugkörper kann als im Flug durch Abbrand des pyrotechnischen Satzes IR-Strahlung emittierendes Scheinziel ausgebildet sein.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Verwendung für Zirkonium anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9.
  • Erfindungsgemäß ist die Verwendung von Zirkonium oder eines Zirkonium und Aluminium umfassenden Gemischs als Brennstoff in einem pyrotechnischen Leuchtsatz vorgesehen. Vorzugsweise ist die Verwendung von Zirkonium oder eines Zirkonium und Aluminium umfassenden Gemischs als Brennstoff in einem pyrotechnischen Leuchtspursatz vorgesehen. Alternativ kann auch eine Verwendung in einer Leuchtfackel oder in einer Signalrakete vorgesehen sein.
  • Die in der nachfolgenden Beschreibung gemachten Aussagen über Leuchtspursätze gelten auch für andere Leuchtsätze. In bisherigen Leuchtspursätzen, wie sie beispielsweise aus der DE 202 12 042 U1 bekannt sind, dient Magnesium als Brennstoff und Lichterzeugungsmittel, da Magnesium beim Abbrand eine sehr hohe Lichtstärke aufweist. Ein großes Problem ist dabei, dass Magnesium mit durch Luftfeuchtigkeit mit dem Magnesium in Kontakt kommendem Wasser reagiert und dabei Wasserstoff freisetzt. Dadurch ist die Lagerfähigkeit von Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen verhältnismäßig gering. Nach einigen Jahren ist eine zuverlässige Funktion nicht mehr gewährleistet. Vorzugsweise enthält der Leuchtspursatz kein Magnesium. Dadurch können die mit Magnesium einhergehenden Nachteile vollständig vermieden werden.
  • In der Feuerwerkstechnik wird teilweise Aluminium für Leuchtsätze eingesetzt. Die Lichtstärke von Aluminium enthaltenden Leuchtsätzen ist jedoch zu gering, um eine gut sichtbare Leuchtspur zu erzeugen.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass Zirkonium zur Verwendung in Leuchtsätzen, insbesondere in Leuchtspursätzen, sehr gut geeignet ist, obwohl Zirkonium enthaltende Leuchtspursätze bezogen auf deren Gewicht eine geringere spezifische Lichtstärke aufweisen als Magnesium enthaltende Leuchtspursätze. Die Erfinder haben jedoch weiterhin erkannt, dass die geringere spezifische Lichtstärke durch das Erzeugen eines größeren Gasvolumens und damit einer größeren Flamme ausgeglichen wird, so dass die strahlende Fläche größer ist als bei Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen. Pro Volumeneinheit gerechnet ist dieser Unterschied geringer, da Zirkonium-Sätze um ca. 30% dichter als Magnesium-Sätze sind.
  • Zirkonium und Zirkonium und Aluminium, ggf. mit einem Stabilisator für Aluminium, enthaltende Leuchtspursätze sind extrem lange lagerbar, ohne dabei ihre Zuverlässigkeit als Leuchtspursatz zu verlieren. Bei der Lagerung erfolgt zumindest keine wesentliche Reaktion mit in Luft enthaltenem Wasser und zumindest keine wesentliche Entstehung von Wasserstoff. Bei dem Stabilisator für Aluminium kann es sich um Borsäure, ein Dichromat, z. B. Kaliumdichromat oder Ammoniumdichromat, Kaliumantimonat oder einen Kunststoff oder Fett zur Beschichtung von Aluminiumpartikeln oder einen sonstigen bekannten Stabilisator für Aluminium handeln. Das Zirkonium, das Aluminium und/oder das Oxidationsmittel können jeweils in Form eines Pulvers oder eines Granulats vorliegen.
  • Beim Abbrand zeigen die Zirkonium- oder die ein Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Sätze eine höhere Farbsättigung als Magnesium als Brennstoff und Lichterzeugungsmittel enthaltende Leuchtspursätze. Mit Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen ist eine Farbsättigung von bis zu etwa 85% möglich während die Zirkonium oder das Gemisch enthaltenden Leuchtspursätze üblicherweise eine Farbsättigung von 90% bis 95% aufweisen.
  • Darüber hinaus ist die Oberfläche von Zirkonium- und Aluminiumpulver so beschaffen, dass diese Pulver sehr gut rieselfähig sind. Dadurch ist die Mischbarkeit und die Dosierbarkeit beim Herstellen der Zirkonium- oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursätze besser als beim Herstellen von Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen. Ein weiterer Vorteil gegenüber den Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen ist, dass die Zirkonium oder Zirkonium und Aluminium enthaltenden Leuchtspursätze sicherer zu handhaben sind, weil deren mechanische Empfindlichkeit geringer ist.
  • Die Anzündbarkeit des Zirkonium oder ein Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursatzes ist wesentlich besser als die Anzündbarkeit eines Magnesium enthaltenden Leuchtspursatzes. Zur Zündung wird zwischen einem Anfeuerungssatz und dem Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursatz kein Zwischensatz benötigt, wie dies üblicherweise bei einem Magnesium enthaltenden Leuchtspursatz erforderlich ist. Weiterhin hat es sich gezeigt, dass der Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltende Leuchtspursatz noch nicht einmal einen Anfeuerungssatz zur Zündung benötigt, wenn beispielsweise als Oxidationsmittel ein Peroxid vorgesehen ist. Bei einer besonders vorteilhaften Verwendung wird der Leuchtspursatz daher ohne einen Zwischensatz und insbesondere auch ohne einen Anfeuerungssatz gezündet. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass der Abbrand der Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursätze besonders gleichmäßig erfolgt, während Magnesium enthaltenden Leuchtspursätze immer pulsierend brennen und dabei große Lichtstärkeschwankungen aufweisen.
  • Der Leuchtspursatz kann in eine Leuchtspurkapsel eingebracht sein. Die Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch aufweisenden Leuchtspursätze können eine höhere Dichte aufweisen als entsprechende Magnesium enthaltende Leuchtspursätze. In einem vorgegebenen Volumen, beispielsweise in der Leuchtspurkapsel, kann dadurch eine größere Masse des Leuchtspursatzes untergebracht werden. Das Zirkonium oder das Zirkonium und Aluminium umfassende Gemisch bilden vorzugsweise mehr als 50, insbesondere mehr als 75, insbesondere mehr als 85, insbesondere mehr als 90, insbesondere 100, Gewichtsprozent des in dem Leuchtspursatz enthaltenden Brennstoffs.
  • Der Leuchtspursatz kann ein Oxidationsmittel und ein Bindemittel enthalten. Das Oxidationsmittel kann ein Perchlorat, ein Nitrat, ein Peroxid, ein Nitrit, ein Chlorat, ein Sulfat oder ein Sauerstoffatome enthaltender organischer Stoff sein. Durch die Wahl eines Oxidationsmittels in dem Leuchtspursatz lässt sich die Abbrandrate variieren. Bei den bisher bekannten Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen ist es dazu erforderlich, auch die Korngröße des Magnesiumpulvers zu variieren. Dadurch kann es zu Schwierigkeiten bezüglich der Anzündbarkeit bei grobkörnigem Magnesiumpulver und zu Schwierigkeiten bei der Handhabbarkeit wegen zu großer Empfindlichkeit bei feinkörnigem Magnesiumpulver kommen. Bei den Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursätzen kann die Abbrandrate ohne Änderung einer Korngröße des Zirkonium- und ggf. Aluminiumpulvers variiert werden.
  • Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass der minimal in einem Leuchtspursatz funktionierende Korndurchmesser bei Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursätzen geringer ist als bei Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen. Dadurch können sehr feinkörnige Metallpulver eingesetzt werden und es ist möglich, kleinere Leuchtspurkapseln zu realisieren als mit den Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen. Selbst beim Einsatz sehr feinkörnigen Zirkonium- und ggf. Aluminiumpulvers sind die Leuchtsätze noch sicher handhabbar, d. h. ausreichend unempfindlich und auch nicht zu schnell brennend. Dadurch ist es möglich, Leuchtspursysteme zu miniaturisieren.
  • Bei dem Bindemittel kann es sich um ein Epoxidharz, Dextrin, Kalziumresinat, Zinkstearat, Magnesiumstearat, Chlorparafin, ein Polyvinylchlorid (PVC), ein Polyvinylidenchlorid (PVDC), Chlorkautschuk, ein Polyesterharz, ein Acrylkunststoff, ein Akaroidharz oder ein Phenolharz handeln. Durch die Wahl des Bindemittels können beispielsweise die Lichtstärke des beim Abbrand freigesetzten Lichts und die Abbrandrate eingestellt werden. So kann beispielsweise durch Phenolharz eine hohe Abbrandrate und durch Epoxidharz eine um etwa 20% reduzierte Abbrandrate eingestellt werden.
  • Das von den Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursätzen freigesetzte Licht weist eine große Helligkeit auf und entspricht mit einer Farbsättigung von bis zu 95% nahezu monochromatischem Licht. Die mit den Leuchtspursätzen erreichbaren Lichtstärken weisen nahezu dieselbe Größe auf wie die mit Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen erreichbaren Lichtstärken. Damit sind die Zirkonium und ggf. Aluminium enthaltenden Leuchtspursätze auch für einen Einsatz in Signalraketen und Leuchtpatronen geeignet.
  • Magnesium enthaltende Leuchtspursätze zeigen, wenn sie in einer Leuchtspurkapsel eingepresst sind, beim Abbrand nur noch ungefähr ein Drittel ihrer tatsächlichen Leistung, während die Zirkonium oder das Zirkonium-Aluminium-Gemisch enthaltenden Leuchtspursätze nach dem Einpressen in eine Leuchtspurkapsel noch ca. 70% ihrer tatsächlichen Leistung zeigen. Dies liegt vermutlich zum einen daran, dass der thermische Verlust an das Gehäuse der Leuchtspurkapsel bei den Zirkonium oder das Gemisch enthaltenden Leuchtspursätzen geringer ist als bei den Magnesium enthaltenden Leuchtspursätzen. Weiterhin wird durch die größere Flamme die beim Abbrand der Zirkonium oder das Gemisch enthaltenden Leuchtspursätze entsteht, ein geringerer Anteil der Flamme durch das Gehäuse der Leuchtspurkapsel abgeschirmt. Dadurch weisen die Zirkonium oder das Gemisch enthaltenden Leuchtspursätze beim Abbrand in einer Leuchtspurkapsel nahezu dieselbe Helligkeit auf wie Magnesium enthaltende Leuchtspursätze, obwohl deren auf das Gewicht bezogene spezifische Lichtstärke geringer ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Aus sämtlichen der im Folgenden angegebenen Zusammensetzungen wurden jeweils 10 g schwere Leuchtspursätze hergestellt. Dazu wurden die trockenen Komponenten in ein kugelförmiges 250 ml-Mischgefäß aus leitfähigem Kunststoff eingewogen, 5 Gummiwürfel mit einer Kantenlänge von 1 cm dazugegeben und das Gefäß in einem Taumelmischer 1 Stunde lang gemischt. Danach wurde dem Gemisch das jeweils genannte Bindemittel sowie genug Lösemittel zugesetzt, um daraus einen dickflüssigen Teig kneten zu können. Der Teig wurde händisch bis zur Homogenität geknetet. Anschließend wurde solange weitergeknetet, bis das Lösemittel abgedampft war und der Teig brüchig wurde und ein Granulat ergab. Das Granulat wurde im Trockenschrank 1 bis 2 Stunden bei 50°C getrocknet bis es frei von Lösemittel war. Das erhaltene Granulat wurde bei 6,7 kbar Druck in jeweils eine 5 mm Innendurchmesser und einen Innenlänge von 16 mm aufweisende Stahlhülse oder zu einer Tablette gepresst. Darauf wurden jeweils 100 mg Anfeuerungssatz gepresst. Einschließlich des Anfeuerungssatzes betrug die Gesamtsatzhöhe in der Stahlhülse 15 mm. Die so erhaltenen Leuchtspurhülsen wurden unter 200 Hz Drall, d. h. 200 Umdrehungen pro Sekunde, gezündet und die Lichtstärke, Farbsättigung und die farbtongleiche Wellenlänge mittels eines Spektrometers (JAZ-ULM der Firma Ocean Optics Inc.) bestimmt. Die Ergebnisse sind nachfolgend dargestellt.
  • Beispiel 1: Magnesium enthaltender Standard-Leuchtspursatz gemäß Alexander P. Hardt, Pyrotechnics, Pyrotechnica Publications, Post Falls, Idaho, USA, 2001, Seite 317, ISBN 0-929388-06-2:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Magnesiumpulver Ecka LNR 61 28,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 55,0
    PVC Solvin PA806 17,0
  • Beispiel 2: Magnesium enthaltender Leuchtspursatz, auf maximale Farbsättigung optimiert:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Magnesiumpulver Ecka LNR 61 28,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 49,0
    PVC Solvin PA806 22,0
  • Beispiel 3: Magnesium enthaltender Leuchtspursatz, auf maximale Lichtstärke optimiert:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Magnesiumpulver Ecka LNR 61 34,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 52,0
    PVC Solvin PA806 14,0
  • Beispiel 4: Magnesium enthaltender Leuchtspursatz, auf maximale Farbsättigung und langsameren Abbrand optimiert:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Magnesium PF 05/97 20,0
    Magnesium Ecka LNR 61 6,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 50,0
    PVDC Solvin PA806 fein 14,0
    Epoxidharz Delo Monopox AD 066 10,0
  • Beispiel 5: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium, auf maximale Lichtstärke mittels eines Bindemittels optimiert:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Chemetall Typ GH 44,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 45,0
    PVDC Solvin PA806 8,0
    Polychloropren Macroplast 3,0
  • Beispiel 6: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium, auf maximale Farbsättigung mittels eines Bindemittels optimiert:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Svenska kemi <80 µm 39,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 46,0
    PVDC Solvin PA806 11,0
    Phenolharz Durez 33005 4,0
  • Beispiel 7: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium und Aluminium, auf maximale Farbsättigung mittels eines Bindemittels optimiert:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Chemetall Typ GH 19,0
    Aluminium Ecka Pyro TL III 10,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 52,0
    PVDC Solvin PA806 14,0
    Epoxidharz Delo-Monopox AD066 5,0
  • Beispiel 8: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium und Aluminium, auf maximale Farbsättigung mittels eines Bindemittels optimiert. Dieser Leuchtspursatz repräsentiert die am schnellsten abbrennende Variante der vier gleichartigen Leuchtspursätze gemäß der Beispiele 8 bis 11:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Chemetall Typ GH 17,2
    Aluminium Ecka Pyro TL III 10,1
    Strontiumnitrat fein gemahlen 48,5
    PVDC Solvin PA806 9,1
    PVC Solvin S374MB fein 3,0
    Ammoniumperchlorat natriumfrei 5,1
    Epoxidharz Delo-Monopox AD066 7,0
  • Beispiel 9: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium und Aluminium, auf maximale Farbsättigung mittels eines Bindemittels optimiert. Dieser Leuchtspursatz repräsentiert die am zweitschnellsten abbrennende Variante der vier gleichartigen Leuchtspursätze gemäß der Beispiele 8 bis 11:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Chemetall Typ GH 17,0
    Aluminium Ecka Pyro TL III 10,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 49,0
    PVDC Solvin PA806 6,0
    PVC Solvin S374MB fein 6,0
    Ammoniumperchlorat natriumfrei 5,0
    Epoxidharz Delo-Monopox AD066 7,0
  • Beispiel 10: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium und Aluminium, auf maximale Farbsättigung mittels eines Bindemittels optimiert. Dieser Leuchtspursatz repräsentiert die am zweitlangsamsten abbrennende Variante der vier gleichartigen Leuchtspursätze gemäß der Beispiele 8 bis 11:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Chemetall Typ GH 16,2
    Aluminium Ecka Pyro TL III 10,1
    Strontiumnitrat fein gemahlen 49,5
    PVDC Solvin PA806 3,0
    PVC Solvin S374MB fein 9,1
    Ammoniumperchlorat natriumfrei 5,1
    Epoxidharz Delo-Monopox AD066 7,0
  • Beispiel 11: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium und Aluminium, auf maximale Farbsättigung mittels eines Bindemittels optimiert. Dieser Leuchtspursatz repräsentiert die am langsamsten abbrennende Variante der vier gleichartigen Leuchtspursätze gemäß der Beispiele 8 bis 11:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Chemetall Typ GH 14,0
    Aluminium Ecka Pyro TL III 10,0
    Strontiumnitrat fein gemahlen 51,0
    PVC Solvin S374MB fein 13,0
    Ammoniumperchlorat natriumfrei 5,0
    Epoxidharz Delo-Monopox AD066 7,0
  • Die Beispiele 8 bis 11 zeigen, dass die Abbrandrate nur mittels des Chlordonors, hier insbesondere durch das Mengenverhältnis von PVDC zu PVC, eingestellt werden kann.
  • Beispiel 12: Leuchtspursatz gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung auf Basis von Zirkonium und Aluminium, auf maximale Farbsättigung mittels eines Bindemittels und Strontiumperoxid als Oxidator optimiert. Dieses Beispiel zeigt, dass ein Peroxid als Oxidator eingesetzt werden kann und der Leuchtspursatz dadurch als einstufiger Leuchtspursatz funktioniert, d. h. zur Zündung keinen Anfeuerungssatz benötigt:
    Stoff Typ Gewichtsprozent
    Zirkonium Chemetall Typ GH 14,0
    Strontiumperoxid Sigma-Aldrich 415200 51,0
    PVC Solvin S374MB 13,0
    Epoxidharz Delo-Monopox AD066 7,0
  • Die spezifischen Leistungsdaten und thermodynamischen Kenndaten sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Es ist zu beachten, dass die Umgebung beim Abbrand von aus den Leuchtspursätzen gepressten Tabletten sehr stark die Lichtstärke beeinflussen kann. So haben die bekannten Magnesium enthaltenden Leuchtspursätze als freie Tablette die drei- bis vierfache Leistung gegenüber demselben Leuchtspursatz in einer Leuchtspurhülse. Auch der Drall (200 Hz) reduziert die Lichtstärke. In den Tabellen sind die Messbedingungen jeweils in der letzten Spalte angegeben. Bei dem Zukaufteil handelte es sich um eine als Referenz dienende gewerblich erhältliche magnesiumbasierte Leuchtspurhülse in der gleichen Größe wie die anderen Leuchtspurhülsen.
  • Die verwendeten Optimierungskriterien sind:
    • 1. Literatursatz als Referenz
    • 2. ([SrCI]+[SrOH]) maximiert (Totalfarbgeber)
    • 3. ([SrCI]+[SrOH])/[Feststoffe] maximiert (Totalverhältnis)
    • 4. Temperatur maximiert
    • 5. ([SrCI]) maximiert (Hauptfarbgeber)
    • 6. ([SrCI]/[Feststoffe]) maximiert (Hauptverhältnis)
    • 7. ([SrCI]/[Feststoffe]+[SrCI]) maximiert (Mischverhältnis) (dabei wurde der Zahlenwert von [SrCI]/[Feststoffe) mit einem solchen Faktor multipliziert, dass dieser Zahlenwert dieselbe Größenordnung wie der Zahlenwert für [SrCI] aufweist)
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002

Claims (9)

  1. Verwendung von Zirkonium oder eines Zirkonium und Aluminium umfassenden Gemischs als Brennstoff in einem pyrotechnischen Leuchtsatz.
  2. Verwendung nach Anspruch 1,
    wobei der Leuchtsatz kein Magnesium enthält.
  3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Zirkonium oder das Gemisch mehr als 50, insbesondere mehr als 75, insbesondere mehr als 85, insbesondere mehr als 90, insbesondere 100, Gewichtsprozent des insgesamt in dem Leuchtsatz enthaltenen Brennstoffs bildet.
  4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Leuchtsatz ein Oxidationsmittel und ein Bindemittel enthält.
  5. Verwendung nach Anspruch 4,
    wobei das Oxidationsmittel ein Perchlorat, ein Nitrat, ein Peroxid, ein Nitrit, ein Chlorat, ein Sulfat oder ein Sauerstoffatome enthaltender organischer Stoff ist.
  6. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5,
    wobei das Bindemittel ein Epoxidharz, Dextrin, Kalziumresinat, Zinkstearat, Magnesiumstearat, ein Chlorparaffin, ein Polyvinylchlorid (PVC), ein Polyvinylidenchlorid (PVDC), ein Chlorkautschuk, ein Polyesterharz, ein Acrylkunststoff, Akaroidharz, ein Polyurethan, ein Polyvinylbutyral, ein Polyvinylalkohol, ein Polyvinylacetat oder ein Phenolharz ist.
  7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Leuchtsatz ein Leuchtspursatz ist und der Leuchtspursatz in eine Leuchtspurkapsel eingebracht ist.
  8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Leuchtsatz ohne einen Zwischensatz und insbesondere auch ohne einen Anfeuerungssatz gezündet wird.
  9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Zirkonium, das Aluminium und/oder das Oxidationsmittel jeweils in Form eines Pulvers oder eines Granulats vorliegt.
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