EP2695872B1 - Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel mit hoher Emissivität - Google Patents

Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel mit hoher Emissivität Download PDF

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EP2695872B1
EP2695872B1 EP13003893.8A EP13003893A EP2695872B1 EP 2695872 B1 EP2695872 B1 EP 2695872B1 EP 13003893 A EP13003893 A EP 13003893A EP 2695872 B1 EP2695872 B1 EP 2695872B1
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EP
European Patent Office
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mixture
alloy
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particles
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EP2695872A3 (de
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Arno Hahma
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Diehl Defence GmbH and Co KG
Original Assignee
Diehl 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
    • 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 an active mass for a pyrotechnic decoy with high emissivity with a fuel, an additive consisting essentially of carbon, an oxidizing agent for the fuel and optionally a binder.
  • a pyrotechnic sham target for infrared targets which comprises first particles comprising a first fuel, second particles comprising the first or a second fuel, a first fuel oxidizer and a binder.
  • first particles comprising a first fuel
  • second particles comprising the first or a second fuel
  • first fuel oxidizer and a binder.
  • the first particles are designed so that they burn faster after ignition of the decoy target active in air than the second particles.
  • the second particles are designed to burn in the air for at least 10 ms.
  • the two types of particles cause the first particles to react quickly with the oxidant and burn off within a primary flame while the second particles are ignited in the primary flame but do not burn off within the primary flame. Hot, burning second particles are expelled from the flame and continue to burn in the air without substantially reacting with the oxidant.
  • the second particles may have an average diameter of 0.5 to 3 mm in this decoy target active mass.
  • the EP 2 463 259 A2 and the DE 10 2010 053 783 A1 disclose a high performance active mass for pyrotechnic infrared targets with a first fuel, at least a second fuel, an oxidizer, and a binder.
  • the first fuel and the oxidant are selected with respect to their redox potentials so that the oxidant can oxidize the first fuel after ignition in an exothermic reaction to form a primary flame and emission of infrared radiation.
  • the second fuel is ignited in the reaction, heated and / or pyrolyzed and from the high performance active mass released.
  • the second fuel is chosen such that its redox potential or the redox potential of at least one pyrolysis product of the second fuel is higher than the redox potential of the first fuel and that the heated or ignited second fuel or the pyrolysis product can burn in the air.
  • the amount of oxidizing agent contained in the high-performance active mass is at most so large that it is just sufficient to completely oxidize the first fuel.
  • the object of an active mass for a pyrotechnic decoy target is to simulate a fast-flying aircraft to an image-resolving infrared seeker head.
  • the wavelength of the emitted radiation is also important.
  • Conventional seekers detect the radiation in so-called A-band, i. H. at a wavelength of about 1.8 to 2.6 microns, and in the so-called B-band, d. H. at a wavelength of about 3.5 to 4.6 microns.
  • the object of the present invention is to provide an active mass for a pyrotechnic decoy whose emissivity is particularly high and in particular higher than the emissivity of known decoy target active compositions.
  • an active mass for a pyrotechnic decoy with high emissivity comprises a fuel, an additive consisting essentially of carbon, an oxidizing agent for the fuel and optionally a binder, wherein the additive is present in the form of particles, with a predominant number of the particles having a maximum extent in the range from 1 .mu.m to 200 ⁇ m, wherein the particles do not consist of graphite, wherein the active material does not comprise graphite fluoride as the oxidizing agent.
  • the binder can be omitted if another component of the active material has a binding property.
  • a maximum extent of a particle is understood here to be the length of the longest distance that can be laid by the particle. In the case of carbon nanotubes in the form of a cylinder, the maximum extent is therefore a diagonal through the cylinder and not around the nanometer-range cylinder diameter.
  • the inventor of the present invention has recognized that, for a high emissivity in the desired wavelength range in the case of a particle consisting essentially of carbon, the size of the active material burns off emerging, radiation-emitting soot particles is crucial. It has proved to be particularly favorable when the soot particles are not smaller than 0.5 ⁇ m and not larger than 1.25 ⁇ m.
  • the particles consisting essentially of carbon with a maximum extent in the range of 1 .mu.m to 200 .mu.m.
  • the majority of the emitted radiation in the wavelength range of 2 to 5 microns.
  • Another advantage of the active material according to the invention is that it shows a very high radiation power during combustion, because a very large part of the energy released during combustion of the active material is released in the form of radiation in the wavelength range of 2 to 5 ⁇ m.
  • the active composition according to the invention makes it possible to dispense with graphite fluoride as an oxidizing agent for increasing the performance.
  • Graphite fluoride is relatively expensive and may be difficult to obtain.
  • the particles provided in the active material according to the invention accelerate the burning, d. H. increase the rate of burnup, as the radiant power through the particles increases, thereby radiating more heat onto the burning surface. Furthermore, this also makes the primary flame optically denser. This retains heat within the flame and further accelerates burnup.
  • the active material according to the invention has a higher emissivity during combustion than the mixture of magnesium, Teflon® and the fluororubber Viton (MTV) commonly used.
  • a further increase in the burning rate can be achieved in that the particles have a porosity or, when the active mass burns down, porous particles which essentially consist of carbon are formed.
  • the porosity may be provided, for example, by an additive comprising charcoal or activated carbon.
  • the additional radiation which is intensified by the additive to the burning surface, furthermore makes it possible to produce a relatively high proportion of the oxidizing agent Provide fuel in the active mass.
  • the active material may have a higher energy content than without the additive.
  • a predominant number of particles has a maximum extent in the range of 1 .mu.m to 100 .mu.m, in particular in the range of 5 .mu.m to 80 .mu.m, in particular in the range of 10 .mu.m to 70 .mu.m, in particular in the range of 30 to 60 ⁇ m, up.
  • the effective mass may be designed so that it contains substantially no particles of the additive whose maximum extent is less than 1 micron and / or greater than 200 microns. This can be achieved for example by a corresponding screening of particles of the additive.
  • the additive may comprise carbon fibers, carbon nanotubes, in particular multi-walled carbon nanotubes, charcoal or activated carbon.
  • Carbon fibers and carbon nanotubes are particularly efficient because they act as a dipole antenna in the flame and thereby can radiate the combustion energy particularly efficiently. It is particularly advantageous if the oxidizing agent is chosen so that it can not oxidize the carbon, so that the carbon particles are oxidized only in the outer region of the flame formed during combustion by the atmospheric oxygen.
  • Multi-walled carbon nanotubes are advantageous because the carbon skeleton of the nanotubes remains longer with an oxidation by atmospheric oxygen than with single-walled carbon nanotubes. With a proportion of 5 to 10% of carbon fibers or 5% carbon nanotubes, the radiant power of the active material according to the invention can be increased by about 30%.
  • 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 blend, a zirconium-titanium alloy or blend, or a lithium-silicon alloy or blend.
  • Titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, molybdenum and vanadium can form carbides with the carbon particles or resulting carbon black particles.
  • the carbon serves as a 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.
  • the active material for accelerating the burn-up can contain a combustion catalyst, in particular ferrocene, iron acetonyl acetate or copper phthalocyanine.
  • the oxidizing agent is chosen so that thereby carbon is not oxidized at a temperature which arises in a reaction of the oxidizing agent with the fuel.
  • This allows the carbon for example with titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, molybdenum or vanadium, to form a carbide.
  • compositions given below were prepared as follows: The dry components and 5 conductive rubber cubes were mixed in a 250 ml mixing container for one hour by means of a tumble mixer at 120 revolutions / minute. The resulting mixture was dumped into a stainless steel bowl, the rubber cubes removed, and the binder added was 3M Fluorel FC-2175 fluororubber as a 10% solution in acetone.
  • the carbon nanotubes were not mixed directly with the other constituents but were previously dispersed in the 10% strength solution of the binder in acetone by means of ultrasound in order to ensure the most uniform possible distribution in the active material.
  • the mass was stirred into a homogeneous dough and mixed until the acetone had evaporated to the point that the mass became granular. The resulting granules were dried at 50 ° C.
  • the finished tablets were burned off and their radiant power determined by means of a radiometer.
  • the performance is hereinafter referred to as a percentage of a corresponding Basiswirkmasse, z. MTV.
  • Carbon nanotubes according to the invention (burning rate 3.0 mm / s): material Type Wt .-% other magnesium powder LNR 61 60.0 Teflon powder Dyneon TF 9205 25.0 Viton 3M Fluorel FC-2175 10.0 Carbon nanotubes Bayer Baytubes C150P 5.0

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel mit hoher Emissivität mit einem Brennstoff, einem im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehenden Zusatzstoff, einem Oxidationsmittel für den Brennstoff und optional einem Bindemittel.
  • Aus der DE 10 2010 053 694 A1 ist eine pyrotechnische Scheinzielwirkmasse für Infrarotscheinziele bekannt, welche erste Partikel, die einen ersten Brennstoff umfassen, zweite Partikel, die den ersten oder einen zweiten Brennstoff umfassen, ein Oxidationsmittel für den ersten Brennstoff und ein Bindemittel umfasst. Beim Abbrand dieser Scheinzielwirkmasse werden die zweiten Partikel durch die Reaktion des ersten Brennstoffs und des Oxidationsmittels entzündet und aus der Scheinzielwirkmasse freigesetzt. Die ersten Partikel sind dabei so beschaffen, dass sie nach einer Zündung der Scheinzielwirkmasse an Luft schneller verbrennen als die zweiten Partikel. Die zweiten Partikel sind so beschaffen, dass sie mindestens 10 ms in der Luft brennen. Durch die zwei Arten von Partikeln wird erreicht, dass die ersten Partikel schnell mit dem Oxidationsmittel reagieren und innerhalb einer Primärflamme abbrennen, während die zweiten Partikel in der Primärflamme gezündet werden, aber nicht innerhalb der Primärflamme abbrennen. Heiße, brennende zweite Partikel werden aus der Flamme ausgestoßen und brennen in der Luft weiter, ohne dabei wesentlich mit dem Oxidationsmittel zu reagieren. Durch diese Scheinzielwirkmasse kann sehr gut die Infrarotstrahlung einer Abgasfahne eines schnell fliegenden Flugzeugs nachgebildet werden. Die zweiten Partikel können bei dieser Scheinzielwirkmasse einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 3 mm aufweisen.
  • Die EP 2 463 259 A2 und die DE 10 2010 053 783 A1 offenbaren eine Hochleistungswirkmasse für pyrotechnische Infrarotscheinziele mit einem ersten Brennstoff, mindestens einem zweiten Brennstoff, einem Oxidationsmittel und einem Bindemittel. Der erste Brennstoff und das Oxidationsmittel sind hinsichtlich ihrer Redoxpotentiale so gewählt, dass das Oxidationsmittel den ersten Brennstoff nach Zündung in einer exothermen Reaktion unter Entstehung einer Primärflamme und Emission von Infrarotstrahlung oxidieren kann. Der zweite Brennstoff wird bei der Reaktion entzündet, erhitzt und/oder pyrolysiert und aus der Hochleistungswirkmasse freigesetzt. Der zweite Brennstoff ist dabei so gewählt, dass dessen Redoxpotential oder das Redoxpotential mindestens eines Pyrolyseprodukts des zweiten Brennstoffs höher ist als das Redoxpotential des ersten Brennstoffs und dass der erhitzte oder entzündete zweite Brennstoff oder das Pyrolyseprodukt an der Luft brennen kann. Die Menge des in der Hochleistungswirkmasse enthaltenen Oxidationsmittels ist höchstens so groß, dass sie gerade ausreicht, um den ersten Brennstoff vollständig zu oxidieren.
  • Aufgabe einer Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel ist es, einem bildauflösenden Infrarotsuchkopf ein schnell fliegendes Flugzeug vorzutäuschen. Wichtig ist dabei neben der räumlichen Ausdehnung der Flamme auch die Wellenlänge der emittierten Strahlung. Herkömmliche Suchköpfe erfassen die Strahlung im sogenannten A-Band, d. h. bei einer Wellenlänge von ca. 1,8 bis 2,6 µm, und im sogenannten B-Band, d. h. bei einer Wellenlänge von ca. 3,5 bis 4,6 µm.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel bereitzustellen, deren Emissivität besonders hoch und insbesondere höher als die Emissivität bekannter Scheinzielwirkmassen ist.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 10.
  • Erfindungsgemäß ist eine Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel mit hoher Emissivität vorgesehen. Die erfindungsgemäße Wirkmasse umfasst einen Brennstoff, einen im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehenden Zusatzstoff, ein Oxidationsmittel für den Brennstoff und optional ein Bindemittel, wobei der Zusatzstoff in Form von Partikeln vorliegt, wobei eine überwiegende Anzahl der Partikel eine maximale Erstreckung im Bereich von 1 µm bis 200 µm aufweist, wobei die Partikel nicht aus Grafit bestehen, wobei die Wirkmasse kein Grafitfluorid als Oxidationsmittel umfasst. Das Bindemittel kann entfallen, wenn eine andere Komponente der Wirkmasse eine bindende Eigenschaft aufweist.
  • Unter einer maximalen Erstreckung eines Partikels wird hier die Länge der längsten durch das Partikel legbaren Strecke verstanden. Bei in Form eines Zylinders vorliegenden Kohlenstoffnanoröhren handelt es sich bei der maximalen Erstreckung also um eine Diagonale durch den Zylinder und nicht um den im Nanometerbereich liegenden Zylinderdurchmesser. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat erkannt, dass für eine hohe Emissivität im gewünschten Wellenlängenbereich bei einem im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehenden Partikel die Größe der beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden, Strahlung emittierenden Rußpartikel entscheidend ist. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn die Rußpartikel nicht kleiner als 0,5 µm und nicht größer als 1,25 µm sind. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Wirkmasse durch die im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehenden Partikeln mit einer maximalen Erstreckung im Bereich von 1 µm bis 200 µm erreicht. Dadurch liegt der größte Teil der abgegebenen Strahlung im Wellenlängenbereich von 2 bis 5 µm.
  • Durch das Vorsehen des partikulären Zusatzstoffs wird bei der Verbrennung der erfindungsgemäßen Wirkmasse ein Raumeffekt erreicht, mit welchem die Strahlungsemission der Abgasfahne eines Düsentriebwerks sehr gut nachgebildet werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Wirkmasse besteht darin, dass sie beim Abbrand eine sehr hohe Strahlungsleistung zeigt, weil ein sehr großer Teil der bei der Verbrennung der Wirkmasse freiwerdenden Energie in Form von Strahlung im Wellenlängenbereich von 2 bis 5 µm freigesetzt wird.
  • Weiterhin ermöglicht es die erfindungsgemäße Wirkmasse, auf Grafitfluorid als Oxidationsmittel zur Leistungssteigerung zu verzichten. Grafitfluorid ist verhältnismäßig teuer und unter Umständen schwer zu beschaffen.
  • Die in der erfindungsgemäßen Wirkmasse vorgesehenen Partikel beschleunigen den Abbrand, d. h. erhöhen die Abbrandrate, weil die Strahlungsleistung durch die Partikel steigt und dadurch mehr Hitze auf die brennende Oberfläche rückstrahlt. Weiterhin wird dadurch auch die Primärflamme optisch dichter. Dadurch wird Hitze innerhalb der Flamme zurückgehalten und der Abbrand weiter beschleunigt. Die erfindungsgemäße Wirkmasse weist beim Abbrand eine höhere Emissivität auf als die üblicherweise verwendete Mischung aus Magnesium, Teflon® und dem Fluorkautschuk Viton (MTV).
  • Eine weitere Steigerung der Abbrandrate kann dadurch erreicht werden, dass die Partikel eine Porosität aufweisen bzw. beim Abbrand der Wirkmasse poröse, im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehende Partikel entstehen. Die Porosität kann beispielsweise durch einen Zusatzstoff bereitgestellt werden, der Holzkohle oder Aktivkohle umfasst.
  • Die durch den Zusatzstoff verstärkte Rückstrahlung auf die brennende Oberfläche ermöglicht es weiterhin, im Verhältnis zum Oxidationsmittel einen relativ hohen Anteil an Brennstoff in der Wirkmasse vorzusehen. Dadurch kann die Wirkmasse einen höheren Energieinhalt aufweisen als ohne den Zusatzstoff.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist eine überwiegende Anzahl der Partikel eine maximale Erstreckung im Bereich von 1 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 5 µm bis 80 µm, insbesondere im Bereich von 10 µm bis 70 µm, insbesondere im Bereich von 30 bis 60 µm, auf. Zur Vermeidung eines Abstrahlens in einem nicht gewünschten Wellenlängenbereich kann die Wirkmasse so ausgestaltet sein, dass darin im Wesentlichen keine Partikel des Zusatzstoffs enthalten sind, deren maximale Erstreckung kleiner als 1 µm und/oder größer als 200 µm ist. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechendes Aussieben von Partikeln des Zusatzstoffs erreicht werden.
  • Der Zusatzstoff kann Kohlefasern, Kohlenstoffnanoröhren, insbesondere mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren, Holzkohle oder Aktivkohle umfassen. Kohlenstofffasern und Kohlenstoffnanoröhren sind besonders effizient weil sie in der Flamme als Dipolantenne fungieren und dadurch die Verbrennungsenergie besonders effizient abstrahlen können. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Oxidationsmittel so gewählt ist, dass es den Kohlenstoff nicht oxidieren kann, so dass die Kohlenstoffpartikel erst im äußeren Bereich der beim Abbrand entstehenden Flamme durch den Luftsauerstoff oxidiert werden. Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren sind vorteilhaft, weil dadurch das Kohlenstoffgerüst der Nanoröhren bei einer Oxidation durch Luftsauerstoff länger erhalten bleibt als bei einwandigen Kohlenstoffnanoröhren. Bei einem Anteil von 5 bis 10% an Kohlefasern oder 5% Kohlenstoffnanoröhren kann die Strahlungsleistung der erfindungsgemäßen Wirkmasse um etwa 30% gesteigert werden.
  • 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 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.
  • Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wirkmasse ist das Oxidationsmittel so gewählt, dass dadurch Kohlenstoff bei einer Temperatur, die bei einer Reaktion des Oxidationsmittels mit dem Brennstoff entsteht, nicht oxidiert wird. Dadurch kann der Kohlenstoff, beispielsweise mit Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Molybdän oder Vanadium, ein Carbid bilden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Alle im Folgenden angegebenen Zusammensetzungen wurden wie folgt hergestellt:
    Die trockenen Komponenten und 5 leitfähige Gummiwürfel wurden in einem 250 ml Mischgebinde für eine Stunde mittels eines Taumel-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. Bei Kohlenstoffnanoröhren enthaltenden Wirkmassen wurden die Kohlenstoffnanoröhren nicht direkt mit den sonstigen Bestandteilen gemischt, sondern zuvor in der 10%-igen Lösung des Bindemittels in Aceton mittels Ultraschall dispergiert, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung in der Wirkmasse zu gewährleisten. 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 86 und 94% 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 fertigen Tabletten wurden abgebrannt und dabei deren Strahlungsleistung mittels eines Radiometers bestimmt. Die Leistung wird im Folgenden als Prozentsatz einer entsprechenden Basiswirkmasse, z. B. MTV, angegeben.
  • Bei Wirkmassen mit einem Raumeffekt wurden die entsprechenden Wirkmassen ohne den Zusatzstoff in Form von Kohlenstoffpartikeln als Referenz verwendet. In Tabelle 1 entspricht dies jeweils dem mit 100% angegebenen Referenzwert vor dem nachfolgend angegebenen Wert der erfindungsgemäßen Wirkmasse.
    • Beispiel 1:
  • Standard-MTV(Magnesium-Teflon-Viton)-Wirkmasse nach dem Stand der Technik (Abbrandrate 3,0 mm/s):
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesium LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 35,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1881
    • Beispiel 2:
  • Erfindungsgemäße Wirkmasse mit Kohlenstoffnanoröhren (Abbrandrate 3,0 mm/s):
    Stoff Typ Gew.-% Sonstige
    Magnesiumpulver LNR 61 60,0
    Teflonpulver Dyneon TF 9205 25,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 10,0
    Kohlenstoffnanoröhren Bayer Baytubes C150P 5,0
    • Beispiel 3:
  • Erfindungsgemäße Schwarzkörperwirkmasse auf Basis von ECTFE mit in Zonen verteilter Verbrennung (sehr leistungsstarker Satz mit einem großen und dichten Raumeffekt; Abbrandrate 3,1 mm/s): Tabelle 1:
    Stoff Typ Gew.% Sonstige
    Magnesium LNR 61 45,0
    ECTFE Solvay Halar 6014 44,0
    Kohlefaserschnitzel 100 µm 5,0
    Ferrocen Arapahoe Chemicals 1,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 5,0 TMD = 1858
  • Messergebnisse der Strahlungsmessungen. Alle Ergebnisse sind ein Durchschnitt aus 5 Parallelversuchen.
    Satz EKW [J/(g sr)] EMW [J/(g sr)] (EKW + EMW) [J/(g sr)] EMW/EKW % Ref KW % Ref MW % Ref KW + MW
    Beispiel 1 175 54 229 0,309 100 100 100
    Beispiel 2 170 124 266 0,729 97 230 128
    Beispiel 3 182 181 363 0,995 126 118 122
    EKW = spezifische Leistung im Kurzwellenbereich (ca. 1,8 = 2,6 µm in J/(g sr);
    EMW = spezifische Leistung in Mittelwellenbereich (ca. 3,5 - 4,6 µm) in J/(g sr);
    (EKW + EMW) in J/(g sr) = Summen der spezifischen Leistungen im KW- und MW-Bereich;
    EMW/EKW = das Verhältnis der spezifischen Leistung im MW- zur spezifischen Leistung im KW-Bereich;
    % Ref = Leistung als Prozentsatz der Leistung des Referenzsatzes MTV

Claims (10)

  1. Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel mit hoher Emissivität, umfassend einen Brennstoff, einen im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehenden Zusatzstoff, ein Oxidationsmittel für den Brennstoff und optional ein Bindemittel, wobei der Zusatzstoff in Form von Partikeln vorliegt, wobei eine überwiegende Anzahl der Partikel eine maximale Erstreckung im Bereich von 1 µm bis 200 µm aufweist, wobei die Partikel nicht aus Grafit bestehen, wobei die Wirkmasse kein Grafitfluorid als Oxidationsmittel umfasst.
  2. Wirkmasse nach Anspruch 1,
    wobei eine überwiegende Anzahl der Partikel eine maximale Erstreckung im Bereich von 1 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 5 µm bis 80 µm, insbesondere im Bereich von 10 µm bis 70 µm, insbesondere im Bereich von 30 µm bis 60 µm, aufweist.
  3. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei darin im Wesentlichen keine Partikel des Zusatzstoffs enthalten sind, deren maximale Erstreckung kleiner als 1 µm und/oder größer als 200 µm ist.
  4. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Zusatzstoff Kohlefasern, Kohlenstoffnanoröhren, insbesondere mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren, Holzkohle oder Aktivkohle umfasst.
  5. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Zusatzstoff in der Wirkmasse mit einem Anteil von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 15 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%, enthalten ist.
  6. 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.
  7. 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.
  8. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Bindemittel ein Fluorelastomer, insbesondere ein Fluorkautschuk, ist.
  9. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Oxidationsmittel ein halogenhaltiges Polymer, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polychloropren, ist.
  10. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei darin weiterhin ein Abbrandkatalysator, insbesondere Ferrocen, Eisenacetonylacetat oder Kupferphtalocyanin, enthalten ist.
EP13003893.8A 2012-08-09 2013-08-05 Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel mit hoher Emissivität Active EP2695872B1 (de)

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