EP2695870A2 - Pyrotechnische Wirkmasse mit einem Abbrandbeschleunigungsmittel - Google Patents

Pyrotechnische Wirkmasse mit einem Abbrandbeschleunigungsmittel Download PDF

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EP2695870A2
EP2695870A2 EP13003891.2A EP13003891A EP2695870A2 EP 2695870 A2 EP2695870 A2 EP 2695870A2 EP 13003891 A EP13003891 A EP 13003891A EP 2695870 A2 EP2695870 A2 EP 2695870A2
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EP
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active
mixture
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Arno Hahma
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
    • C06B23/007—Ballistic modifiers, burning rate catalysts, burning rate depressing agents, e.g. for gas generating
    • 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
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C15/00—Pyrophoric compositions; Flints

Definitions

  • the invention relates to a pyrotechnic active material comprising a fuel, an oxidant for the fuel, a combustion accelerator and optionally a binder.
  • ferrocene is known as a catalyst in rocket propellants. However, ferrocene accelerates the burnup of rocket propellants only by a maximum of about 20%.
  • Kinematic pyrotechnic decoys are usually constructed so that the burning of the active material takes place inside the active mass.
  • a combustion channel is usually arranged in the middle of the active mass.
  • the fuel channel reduces the amount of effective mass that can be supplied in a given volume.
  • More advantageous for a kinematic pyrotechnic decoy is a structure in which the active mass burns from one end face, because such a structure is simpler and can be accommodated by eliminating the fuel channel per unit volume more effective mass.
  • Such a so-called forehead burner works more reliably and can be ignited more easily and faster than a working mass designed as an internal burner. So far, however, there is no active mass that burns fast enough to work as a decoy in such a structure.
  • a decoy is usually about 150 mm long and should burn for a maximum of 5 seconds.
  • the burning rate should be at least 30 mm / s to comply with the desired burning time.
  • conventional effective masses for decoys burn maximum with a speed of 12 mm / s.
  • burn-off catalysts can be used.
  • the known burn-off catalyst ferrocene accelerates the burnup only by about 20%.
  • Object of the present invention is therefore to provide a pyrotechnic active material with a Abbrandbeuggungsstoff provide, which allows a faster burnup of the active material than the known ferrocene.
  • a pyrotechnic active substance comprising a fuel, an oxidant for the fuel, a burn-up accelerator and optionally a binder.
  • a binder can be omitted if another component of the active material has a binding property.
  • the burn-up accelerating agent is in the form of particles which are distributed in the active mass, wherein the burn-up accelerating agent is a solid which can be expanded by supplying heat by a factor of at least 2. By expanding the solid is not the chemical reaction of the active mass at their burning, but the structure of the active mass in their combustion purely physically changed. By expanding the solid under heat, the active mass is crumbled on the burning surface, so that the burning area is increased.
  • Abbrandbeuggungsmittel significantly higher Abbrandraten can be achieved than with known chemical Abbrandkatalysatoren.
  • Chemical modifications of the active material are not required for introducing the purely physically acting burnup accelerator.
  • the burn-up accelerating agent can thereby be combined with all known active compounds.
  • the active material according to the invention may be an active mass for a decoy or a fuel.
  • the burnup accelerator may also be used in combination with chemical or any other catalysts. As a result, even higher burn rates can be achieved.
  • Another advantage of the active material according to the invention is that the combustion accelerator contained therein does not react with conventional fuels, oxidants and binders at the usual storage temperatures and thus does not affect the shelf life of the active material. Schwarz stressesziele can be designed with the active compound according to the invention as a forehead burner. Thus, the entire available volume of a decoy can be exploited because no recess in the active mass for the combustion of the active mass as an internal burner and for the ignition required are. A required in previous decoy target active compounds Anfeuerungspaste is not required in the active material according to the invention.
  • the particles are distributed uniformly in the active mass. As a result, a uniform and predictable fast burning is achieved.
  • the particles may have an average particle size in the range of 0.01 mm to 6 mm, in particular 0.1 mm to 5 mm.
  • the burnup accelerating agent may be a solid which is expandable by the application of heat by at least a factor of 5, 10, 20, 50, 100, 200 or 500.
  • the burn-up accelerator may be present in a proportion of 0.1 to 10 wt .-%, in particular 1 to 5 wt .-%.
  • the burnup accelerator may be an expandable graphite or a sodium silicate.
  • expanded Blähgrafit has in addition to its expanding effect, especially when it comes to coarse-grained Blähgrafit, a thermally conductive effect. It can conduct heat from the flame into the still unburned active mass and thereby further accelerate the burnup.
  • Another effect of Blähgrafits is that expanded Blähgrafit forms a heat-insulating layer on the surface of the active mass. This layer retains the heat at the surface and at the same time glows in a flame burning above the surface. Both effects and the heat conduction of the still unexpanded expandable graphite cause heat from the flame back to the surface of the active mass. As a result, the burnup of the active mass is further accelerated.
  • the active material may also contain a porous and / or thermally conductive additive.
  • Heat-conductive additives accelerate combustion by passing heat from the flame into the active mass.
  • the additive may comprise, in particular bundled, carbon fibers, charcoal and / or activated carbon. Carbon fibers conduct heat into the active mass with their first end, while their second one transfers heat End is located in the flame. At the same time, a pore is formed in each case in the region of the first ends of the carbon fibers in the active mass, since the active mass surrounding the respective carbon fiber is gasified by the introduced heat. The pores formed in the active material increase their surface and thereby accelerate their burning. In bundled carbon fibers, pore-like cavities are present due to the bundling, since the fibers each have a round cross-section and therefore can not lie completely flush against each other. The porosity of the additive causes a further acceleration of the burnup.
  • the fuel may comprise a metal, a semi-metal or a mixture or alloy of metals and / or semimetals or a mixture or alloy of at least one metal and at least one semimetal.
  • the fuel may be aluminum, magnesium, titanium, zirconium, hafnium, calcium, lithium, niobium, tungsten, manganese, iron, nickel, cobalt, zinc, tin, lead, bismuth, tantalum, molybdenum, vanadium, boron, silicon, an alloy or Mixture of at least two of these metals or semi-metals, a zirconium-nickel alloy or mixture, an aluminum-magnesium alloy or mixture, a lithium-aluminum alloy or mixture, a calcium-aluminum alloy or mixture, a Iron-titanium alloy or mixture, a zirconium-titanium alloy or mixture, or a lithium-silicon alloy or mixture.
  • Titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, molybdenum and vanadium can form carbides with the carbon particles or resulting carbon black particles.
  • the carbon serves as an oxidizing agent or further oxidizing agent for the Metals mentioned.
  • the resulting carbides are present as solids in the temperatures which arise when the active material burns off and emit radiation as the carbide particles.
  • the binder may be a fluoroelastomer, especially a fluororubber such as Viton® from DuPont Performance Elastomers.
  • the oxidizing agent may be a halogen-containing polymer, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE) or polychloroprene.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the active material for accelerating the burnup a burn-off catalyst in particular ferrocene, Eisenacetonylacetat or Kupferphtalocyanin containing.
  • Standard MTV active material with graphite powder material Type Wt .-% miscellaneous magnesium Ecka Non-ferrum LNR 61 60.0 Teflon powder Dyneon TF 9205 30.0 Viton 3M Fluorel FC-2175 5.0
  • TMD 1852 graphite powder Merck 1.04206.2500 5.0
  • the graphite has no influence on the burning rate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Wirkmasse, umfassend einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel für den Brennstoff, ein Abbrandbeschleunigungsmittel und optional ein Bindemittel, wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel in Form von Partikeln vorliegt, die in der Wirkmasse verteilt sind, wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 2 expandierbarer Feststoff ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Wirkmasse, umfassend einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel für den Brennstoff, ein Abbrandbeschleunigungsmittel und optional ein Bindemittel. Im Stand der Technik ist Ferrocen als Katalysator in Raketentreibmitteln bekannt. Ferrocen beschleunigt den Abbrand der Raketentreibmittel jedoch nur um maximal etwa 20%.
  • Kinematische pyrotechnische Scheinziele sind üblicherweise so aufgebaut, dass der Abbrand der Wirkmasse im Inneren der Wirkmasse erfolgt. Dazu ist üblicherweise in der Mitte der Wirkmasse ein Brennkanal angeordnet. Durch den Brennkanal wird die in einem bestimmten Volumen bereitstellbare Wirkmassenmenge reduziert. Vorteilhafter für ein kinematisches pyrotechnisches Scheinziel ist ein Aufbau, bei dem die Wirkmasse von einer Stirnseite her abbrennt, weil ein solcher Aufbau einfacher ist und durch ein Entfallen des Brennkanals pro Volumeneinheit mehr Wirkmasse untergebracht werden kann. Ein solcher sogenannter Stirnbrenner funktioniert zuverlässiger und lässt sich leichter und schneller anzünden als eine als Innenbrenner ausgelegte Wirkmasse. Bisher gibt es jedoch keine Wirkmasse, die schnell genug abbrennt um bei einem solchen Aufbau als Scheinziel zu funktionieren.
  • Ein Scheinziel ist üblicherweise circa 150 mm lang und soll maximal 5 Sekunden brennen. Bei einer Auslegung des Scheinziels als Stirnbrenner müsste daher die Abbrandrate mindestens 30 mm/s sein, um die gewünschte Abbrandzeit einzuhalten. Herkömmliche Wirkmassen für Scheinziele brennen jedoch maximal mit einer Geschwindigkeit von 12 mm/s. Zur Beschleunigung des Abbrands können sogenannte Abbrandkatalysatoren eingesetzt werden. Der bekannte Abbrandkatalysator Ferrocen beschleunigt jedoch den Abbrand lediglich um etwa 20%. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine pyrotechnische Wirkmasse mit einem Abbrandbeschleunigungsmittel bereitzustellen, welches einen schnelleren Abbrand der Wirkmasse ermöglicht als das bekannte Ferrocen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 13.
  • Erfindungsgemäß ist eine pyrotechnische Wirkmasse, umfassend einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel für den Brennstoff, ein Abbrandbeschleunigungsmittel und optional ein Bindemittel vorgesehen. Ein Bindemittel kann entfallen, wenn eine andere Komponente der Wirkmasse eine bindende Eigenschaft aufweist. Das Abbrandbeschleunigungsmittel liegt dabei in Form von Partikeln vor, die in der Wirkmasse verteilt sind, wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 2 expandierbarer Feststoff ist. Durch das Expandieren des Feststoffs wird nicht die chemische Reaktion der Wirkmasse bei deren Abbrand, sondern die Struktur der Wirkmasse bei deren Abbrand rein physikalisch geändert. Durch das Expandieren des Feststoffs unter Wärmezufuhr wird die Wirkmasse an der brennenden Oberfläche zerkrümelt, so dass die brennende Fläche vergrößert wird. Je größer die brennende Fläche ist, desto höher ist der Massendurchsatz der brennenden Wirkmasse. Durch das Abbrandbeschleunigungsmittel können erheblich höhere Abbrandraten erreicht werden als mit bekannten chemischen Abbrandkatalysatoren. Chemische Modifikationen der Wirkmasse sind zum Einbringen des rein physikalisch wirkenden Abbrandbeschleunigungsmittels nicht erforderlich. Das Abbrandbeschleunigungsmittel kann dadurch mit allen bekannten Wirkmassen kombiniert werden. Bei der erfindungsgemäßen Wirkmasse kann es sich um eine Wirkmasse für ein Scheinziel oder einen Treibstoff handeln.
  • Das Abbrandbeschleunigungsmittel kann auch mit chemischen oder beliebigen anderen Katalysatoren kombiniert eingesetzt werden. Dadurch können noch höhere Abbrandraten erreicht werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Wirkmasse besteht darin, dass das darin enthaltene Abbrandbeschleunigungsmittel mit üblichen Brennstoffen, Oxidationsmitteln und Bindemitteln bei den üblichen Lagerungstemperaturen nicht reagiert und somit die Lagerfähigkeit der Wirkmasse nicht beeinträchtigt. Schwarzkörperscheinziele können mit der erfindungsgemäßen Wirkmasse als Stirnbrenner ausgelegt werden. Damit kann das gesamte zur Verfügung stehende Volumen eines Scheinziels ausgenutzt werden, weil keine Ausnehmung in der Wirkmasse für den Abbrand der Wirkmasse als Innenbrenner und zur Anzündung erforderlich sind. Eine bei bisherigen Scheinzielwirkmassen erforderliche Anfeuerungspaste ist bei der erfindungsgemäßen Wirkmasse nicht erforderlich. Dadurch wird die Sicherheit eines mit der erfindungsgemäßen Wirkmasse ausgestatteten Scheinziels erhöht und die Fertigung eines die Wirkmasse enthaltenden Scheinziels vereinfacht. Weiterhin ist ein bei bisherigen Scheinzielwirkmassen üblicher Anfeuerungsverzug erheblich verkürzt, weil nur eine kleine Fläche angezündet werden muss. Darüber hinaus sind expandierbare Feststoffe im Allgemeinen preisgünstig und leicht gewerblich erhältlich.
  • Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wirkmasse sind die Partikel in der Wirkmasse gleichmäßig verteilt. Dadurch wird ein gleichmäßiger und vorhersehbarer schneller Abbrand erreicht.
  • Die Partikel können eine mittlere Korngröße im Bereich von 0,01 mm bis 6 mm, insbesondere 0,1 mm bis 5 mm, aufweisen. Bei dem Abbrandbeschleunigungsmittel kann es sich um einen durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 5, 10, 20, 50, 100, 200 oder 500 expandierbaren Feststoff handeln. In der Wirkmasse kann das Abbrandbeschleunigungsmittel mit einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-%, enthalten sein.
  • Bei dem Abbrandbeschleunigungsmittel kann es sich um einen Blähgrafit oder ein Natriumsilikat handeln. Noch nicht expandierter Blähgrafit hat neben seiner expandierenden Wirkung, insbesondere wenn es sich dabei um grobkörnigen Blähgrafit handelt, eine wärmeleitende Wirkung. Er kann Wärme aus der Flamme in die noch unverbrannte Wirkmasse leiten und dadurch den Abbrand weiter beschleunigen. Eine weitere Wirkung des Blähgrafits besteht darin, dass expandierter Blähgrafit eine wärmeisolierende Schicht an der Oberfläche der Wirkmasse bildet. Diese Schicht hält die Hitze an der Oberfläche zurück und glüht gleichzeitig in einer oberhalb der Oberfläche brennenden Flamme. Beide Effekte und die Wärmeleitung des noch nicht expandierten Blähgrafits führen Hitze aus der Flamme auf die Oberfläche der Wirkmasse zurück. Dadurch wird der Abbrand der Wirkmasse weiter beschleunigt.
  • Die Wirkmasse kann auch einen porösen und/oder wärmeleitenden Zusatzstoff enthalten. Wärmeleitende Zusatzstoffe beschleunigen die Verbrennung, indem sie Wärme aus der Flamm in die Wirkmasse leiten. Der Zusatzstoff kann, insbesondere gebündelte, Kohlefasern, Holzkohle und/oder Aktivkohle umfassen. Kohlefasern leiten jeweils mit ihrem ersten Ende Wärme in die Wirkmasse während sich deren zweites Ende in der Flamme befindet. Gleichzeitig entsteht im Bereich der ersten Enden der Kohlefasern in der Wirkmasse jeweils eine Pore, da die die jeweilige Kohlefaser umgebende Wirkmasse durch die eingeleitete Wärme vergast wird. Die in der Wirkmasse gebildeten Poren vergrößern deren Oberfläche und beschleunigen dadurch deren Abbrand. Bei gebündelten Kohlefasern sind durch die Bündelung porenartige Hohlräume vorhanden, da die Fasern jeweils einen runden Querschnitt aufweisen und dadurch nicht vollständig bündig aneinanderliegen können. Die Porosität des Zusatzstoffs bewirkt eine weitere Beschleunigung des Abbrands.
  • Der Abbrand der erfindungsgemäßen Wirkmasse kann durch die folgenden 4 Effekte beschleunigt werden:
    1. 1. Mechanische Zerkleinerung der brennenden Oberfläche,
    2. 2. Wärmeisolierung der Oberfläche und somit höhere Oberflächentemperatur an der abbrennenden Wirkmasse,
    3. 3. stärkere Rückstrahlung auf die Oberfläche der Wirkmasse von glühendem Abbrandbeschleunigungsmittel und
    4. 4. Wärmeleitung aus der Flamme in die Wirkmasse.
  • Der Brennstoff kann ein Metall, ein Halbmetall oder eine Mischung oder Legierung aus Metallen und/oder Halbmetallen oder eine Mischung oder Legierung aus mindestens einem Metall und mindestens einem Halbmetall umfassen. Der Brennstoff kann Aluminium, Magnesium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Calcium, Lithium, Niob, Wolfram, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, Zink, Zinn, Blei, Bismut, Tantal, Molybdän, Vanadium, Bor, Silizium, eine Legierung oder Mischung aus mindestens zwei dieser Metalle oder Halbmetalle, eine Zirkonium-Nickel-Legierung oder -Mischung, eine Aluminium-Magnesium-Legierung oder -Mischung, eine Lithium-Aluminium-Legierung oder -Mischung, eine Calcium-Aluminium-Legierung oder -Mischung, eine Eisen-Titan-Legierung oder -Mischung, eine Zirkonium-Titan-Legierung oder -Mischung, oder eine Lithium-Silizium-Legierung oder -Mischung umfassen.
  • Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Molybdän und Vanadium können mit den Kohlestoffpartikeln oder daraus entstehenden Rußpartikeln Carbide bilden. Der Kohlenstoff dient dabei als Oxidationsmittel oder weiteres Oxidationsmittel für die genannten Metalle. Die resultierenden Carbide liegen bei den beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Temperaturen als Feststoffe vor und emittieren als Carbidpartikel Strahlung.
  • Bei dem Bindemittel kann es sich um ein Fluorelastomer, insbesondere ein Fluorkautschuk, wie beispielsweise Viton® der Firma "DuPont Performance Elastomers", handeln. Das Oxidationsmittel kann ein halogenhaltiges Polymer, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polychloropren, sein. Weiterhin kann die Wirkmasse zur Beschleunigung des Abbrands einen Abbrandkatalysator, insbesondere Ferrocen, Eisenacetonylacetat oder Kupferphtalocyanin, enthalten.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Die im Folgenden angegebenen Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 10 wurden wie folgt hergestellt:
    • Die trockenen Komponenten und 5 leitfähige Gummiwürfel wurden in einem 250 ml Mischgebinde für eine Stunde mittels eines Mischers bei 120 Umdrehungen/Minute gemischt. Die resultierende Mischung wurde in eine Edelstahlschüssel entleert, die Gummiwürfel entfernt und als Bindemittel 3M Fluorel FC-2175 Fluorkautschuk als 10%-ige Lösung in Aceton zugegeben. Die Masse wurde zu einem homogenen Teig verrührt und solange gemischt, bis das Aceton soweit verdunstet ist, dass die Masse granulär wurde. Das entstandene Granulat wurde bei 50°C getrocknet.
  • 10 g des Granulats wurden jeweils zu Tabletten gepresst. Das Presswerkzeug hatte dabei einen Innendurchmesser von 16,8 mm. Der Pressdruck betrug 1500 bar. Die Dichten der Tabletten lagen zwischen 85 und 95% der theoretischen maximalen Dichte (TMD). Alle Tabletten wurden auf ihren Zylinderflächen mit Polychloropren (Macroplast) lackiert und mit Polychloropren auf 80 x 80 x 5 mm Stahlplatten geklebt, um deren Abbrand auf eine freie Stirnfläche zu begrenzen. Die Tabletten wurden über Nacht bei Raumtemperatur trocknen gelassen.
  • Die Beispiele 11 und 12 betreffen gegossene Wirkmassen und wurden wie folgt hergestellt:
    • Alle Komponenten, insgesamt 50 g, wurden in einer Edelstahlschüssel unter Zusatz von 10 g Dichlormethan zu einem gleichmäßigen Teig verarbeitet und anschließend auf eine PTFE-Folie gestreut und bei 50°C für eine Stunde getrocknet, um das Dichlormethan zu entfernen. Das entstandene Granulat wurde in dem Presswerkzeug mit 16,8 mm Innendurchmesser händisch zusammengedrückt und ausgestoßen.
    • Dadurch wurde ein circa 35 mm langer zylindrischer Körper hergestellt. Dieser Körper wurde 48 Stunden bei 60°C ausgehärtet und anschließend auf seiner Zylinderfläche mit Polychloroprenlack lackiert, um die Anzündung auf dieser Fläche zu hemmen.
    • Dann wurde der Körper auf eine 80 x 80 x 5 mm Stahlplatte geklebt, damit sich der Zylinder während der Abbrandzeitmessung nicht bewegen kann. Die Stahlplatten mit den Tabletten und den zylindrischen Körpern wurden jeweils auf einem Stativ befestigt und auf der jeweiligen Stirnfläche gezündet. Der Abbrand wurde mit einer Videokamera aufgezeichnet. Aus den Aufzeichnungen wurden die Abbrandzeiten ermittelt. Die Abbrandraten wurden anschließend aus der Tabletten- bzw. Zylinderlänge und der Abbrandzeit berechnet.
    Beispiel 1:
  • Standard-MTV(Magnesium-Teflon®-Viton)-Wirkmasse nach dem Stand der Technik:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 35,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1881
  • Abbrandrate 3,0 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 2:
  • Standard-MTV-Wirkmasse mit Grafitpulver:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium Ecka Non-ferrum LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 30,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1852
    Grafitpulver Merck 1.04206.2500 5,0
  • Abbrandrate 3,0 mm/s bei normalem Druck. Der Grafit hat keinen Einfluss auf die Abbrandrate.
    • Beispiel 3:
  • Standard-MTV-Wirkmasse mit Kupferphtalocyanin als Abbrandkatalysator:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium Ecka Non-ferrum LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 34,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1861
    Kupferphtalocyanin BASF Vossenblau 1,0
  • Abbrandrate 3,2 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 4:
  • Standard-MTV-Wirkmasse mit Ferrocen als Abbrandkatalysator:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium Ecka Non-ferrum LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 34,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1859
    Ferrocen Arapahoe Chemicals 1,0
  • Abbrandrate 3,5 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 5:
  • Erfindungsgemäße MTV-Wirkmasse mit Blähgrafit als Abbrandbeschleunigungsmittel:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium Ecka Non-ferrum LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 30,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1852
    Blähgrafit NGS ExEF-80 5,0
  • Abbrandrate 8,0 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 6:
  • Erfindungsgemäße MTV-Wirkmasse mit Blähgrafit als Abbrandbeschleunigungsmittel und Ferrocen als Abbrandkatalysator:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium Ecka Non-ferrum LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 30,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1850
    Blähgrafit NGS ExEF-80 4,0
    Ferrocen Arapahoe Chemicals 1,0
  • Abbrandrate 10,0 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 7:
  • Schnell abbrennender Standard-Schwarzköpersatz mit Ferrocen als Abbrandkatalysator:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium SFM MGP-325 55,0
    Teflon Fluon G163 18,0 TMD = 1844
    Bor 1 µm 8,0
    Titan Chemetall Typ E µm 6,0
    Ferrocen Arapahoe Chemicals 1,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 12,0
  • Abbrandrate 11,0 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 8:
  • Erfindungsgemäßer schnell abbrennender Schwarzkörpersatz mit Blähgrafit als Abbrandbeschleunigungsmittel und Ferrocen als Abbrandkatalysator:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium SFM MGP-325 50,0
    Blähgrafit NGS ExEF-150 5,0
    Teflon Fluon G163 18,0 TMD = 1867
    Bor 1 µm 8,0
    Titan Chemetall Typ E 6,0
    Ferrocen Arapahoe Chemicals 1,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 12,0
  • Abbrandrate 24 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 9:
  • Schnell abbrennender Schwarzkörpersatz mit Ferrocen als Abbrandkatalysator und Kohlefasern als wärmeleitenden Zusatzstoff:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium SFM MGP-325 53,0
    Grafitfluorid Edelgraphit GmbH weiss CF1.1 22,0 TMD = 1963
    Bor 1 µm 4,0
    Titan Svenska kemi 7,0
    0-100 µm
    Kohlefaserschnitzel Furthfil 150 3 mm 8,0
    Ferrocen Arapahoe Chemicals 1,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0
  • Abbrandrate 16,0 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 10:
  • Erfindungsgemäßer schnell abbrennender Schwarzkörpersatz mit Blähgrafit als Abbrandbeschleunigungsmittel, Kohlefasern als wärmeleitenden Zusatzstoff und Ferrocen als Abbrandkatalysator:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium SFM MGP-325 48,0
    Blähgrafit NGS ExEF-80 5,0
    Grafitfluorid Edelgraphit GmbH weiss CF1.1 22,0 TMD = 1970
    Bor 1 µm 4,0
    Titan Svenska kemi 7,0
    0-100 µm
    Kohlefaserschnitzel Furthfil 150 3 mm 8,0
    Ferrocen Arapahoe Chemicals 1,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0
  • Abbrandrate 100 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 11:
  • Herkömmliches Raketentreibmittel mit Eisenacetonylacetat als Abbrandkatalysator:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat 100 µm 85,50
    HTPB R45HT-M M = 2800 13,47
    IPDI 1,01 TMD = 1678
    Eisenacetonylacetat 0,02
    HTPB = Hydroxyl-terminiertes Polybutadien
    IPDI = Isophorondiisocyanat
  • Abbrandrate 1,6 mm/s bei normalem Druck.
    • Beispiel 12:
  • Erfindungsgemäßes Raketentreibmittel mit Eisenacetonylacetat als Abbrandkatalysator und Blähgrafit als Abbrandbeschleunigungsmittel:
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat 100 µm 84,50
    HTPB R45HT-M M = 2800 11,63
    IPDI 0,87 TMD = 1711
    Blähgrafit NGS Ex 150 SC 3,0
    Eisenacetonylacetat 0,02
  • Abbrandrate 4,5 mm/s bei normalem Druck.

Claims (13)

  1. Pyrotechnische Wirkmasse, umfassend einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel für den Brennstoff, ein Abbrandbeschleunigungsmittel und optional ein Bindemittel,
    wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel in Form von Partikeln vorliegt, die in der Wirkmasse verteilt sind, wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 2 expandierbarer Feststoff ist.
  2. Wirkmasse nach Anspruch 1,
    wobei die Partikel in der Wirkmasse gleichmäßig verteilt sind.
  3. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Partikel eine mittlere Korngröße im Bereich von 0,01 mm bis 6 mm, insbesondere 0,1 mm bis 5 mm, aufweisen.
  4. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 5, 10, 20, 50, 100, 200 oder 500 expandierbarer Feststoff ist.
  5. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel in der Wirkmasse mit einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-%, enthalten ist.
  6. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Abbrandbeschleunigungsmittel ein Blähgrafit oder ein Natriumsilikat ist.
  7. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei ein poröser und/oder wärmeleitender Zusatzstoff in der Wirkmasse enthalten ist.
  8. Wirkmasse nach Anspruch 7,
    wobei der Zusatzstoff, insbesondere gebündelte, Kohlefasern, Holzkohle und/oder Aktivkohle umfasst.
  9. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Brennstoff ein Metall, ein Halbmetall, oder eine Mischung oder Legierung aus Metallen und/oder Halbmetallen oder eine Mischung oder Legierung aus mindestens einem Metall und mindestens einem Halbmetall umfasst.
  10. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Brennstoff Aluminium, Magnesium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Calcium, Lithium, Niob, Wolfram, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, Zink, Zinn, Blei, Bismut, Tantal, Molybdän, Vanadium, Bor, Silizium, eine Legierung oder Mischung aus mindestens zwei dieser Metalle oder Halbmetalle, eine Zirkonium-Nickel-Legierung oder -Mischung, eine Aluminium-Magnesium-Legierung oder -Mischung, eine Lithium-Aluminium-Legierung oder -Mischung, eine Calcium-Aluminium-Legierung oder -Mischung, eine Eisen-Titan-Legierung oder -Mischung, eine Zirkonium-Titan-Legierung oder -Mischung, oder eine Lithium-Silizium-Legierung oder -Mischung umfasst.
  11. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Bindemittel ein Fluorelastomer, insbesondere ein Fluorkautschuk, ist.
  12. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Oxidationsmittel ein halogenhaltiges Polymer, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polychloropren, ist.
  13. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei darin weiterhin ein Abbrandkatalysator, insbesondere Ferrocen, Eisenacetonylacetat oder Kupferphtalocyanin, enthalten ist.
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