KR20010052391A - 불꽃 점화 혼합물 생산 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 분말 또는 금속 수소화물, 과염소산 칼륨 및 결합제에 기초를 둔 불꽃 점화 혼합물 생산 방법에 관한 것이다. 이 불꽃 점화 혼합물은 금속 분말 또는 금속 수소화물, 과염소산 칼륨 및 결합제를 기초로 한다. 균일한 혼합물을 얻기 위하여 현탁액 내에서 액체 분산제를 포함하는 분말 성분을 초음파의 도움으로 혼합하고, 이 농도에서 도우징을 수행하는 것이 제공된다. 현탁액으로의 혼합은 상기 불꽃 점화 혼합물을 수용하기 위해 설치되는 하우징 내에서 직접 수행될 수도 있다. 이렇게 함으로써 본 발명은 상기 불꽃 점화 혼합물을 좀더 안전하고 신속하게 생산할 수 있는 방법을 제공한다.

Description

불꽃 점화 혼합물 생산 방법{METHOD FOR PRODUCING PYROTECHNIC PRIMER CHARGES}

불꽃 점화 혼합물은 주로 환원제 및 산화제로 구성되는 성분을 포함하는 대부분 분말 상태의 고체 물질의 혼합물이다. 예를 들어, 화염을 점화하는 형태로 충분한 양의 에너지가 제공될 경우, 산화 환원 공정이 시작된다. 상기 불꽃 점화 혼합물은 구성 및 배열에 따라 더 또는 덜 강렬하게 연소될 것이다.

불꽃 점화 혼합물은 예를 들어, 성냥 머리의 발화, 조명탄 및 신호탄, 연기 및 연무체, 예를 들어 안전 에어백에서의 기체 발생기 및 불꽃 놀이물에서의 수많은 다른 장치에서와 같이 수많은 용도를 가지며, 실제 사용된다.

불꽃 점화 혼합물은 일반적으로 개개 성분의 건조 혼합에 의해 생성된다. 이것이 손으로 수행될 경우, 상기 분쇄된 성분은 막을 통해 압축되고, 충분히 혼합된다. 기계에 의한 혼합의 경우에는, 이전에 선택적으로 분쇄된 상기 불꽃 점화 혼합물의 성분이 혼합되지 않은 상태로 저장소로 채워지고, 교반기, 혼합 저장소의 회전 운동 또는 전단력을 가하는 장치에 의해 동일한 방법으로 혼합된다. 적절한 혼합 장치에는 비대칭으로 회전되는 혼합기, 4면체 혼합기, 행성 톱니바퀴식 혼합기 또는 이것들과 동일한 것에서 파생되거나 또는 이것들과 동일한 것과 결합되는 혼합 장치가 있다.

불꽃 점화 혼합물이 과립 형태에서 훨씬 용이하게 주입될 수 있고, 배분될 수 있으므로, 상기 불꽃 점화 혼합물은 종종 과립으로서 사용된다. 과립화는 상기 건조한 불꽃 점화 혼합물에 적절한 용매를 첨가하고 특별한 저장소 내에서 혼합함으로써 수행된다. 이 공정에서 상기 용매는 상기 결합제 내에 용해된 형태로 포함되거나, 또는 상기 용매로 인해 팽윤(澎潤)될 수 있거나 상기 용매 내에서 용해될 수 있는 상기 결합제 성분이 분말 형태로 상기 불꽃 점화 혼합물에 위치되고, 따라서 상기 용매를 첨가함으로써 결국 과립 형태에 이르게 하는 접착력이 형성될 수 있다. 특수한 과립 혼합기가 상기 과립의 형성을 위하여 제공된다. 상기 용매는 주입과 배분이 가능한 물질이 얻어지도록 차후에 일어나는 건조에 의해 원상태로 제거된다.

상기 불꽃 점화 혼합물의 성분이 매우 미세하거나 또는 상기 불꽃 점화 혼합물의 성분내에 저장된 에너지가 매우 높은 경우에는 생산 공정 동안 처리하기 쉬운 위험을 억제하기 위한 수단이 강구되어야 한다. 이러한 불꽃 전화 혼합물의 기계적인 감도 또는 온도의 감도는 종종 너무 강해서 적절한 안전 수단없이 상기 문제를 취급하는 것은 타당하지 않다.

생산 공정 동안 위험은 수많은 안전 규칙에 의해 고려된다. 따라서, 불꽃 점화 혼합물은 직업상의 사고에 대한 사회 보험 단체에 의해 발행된 바와 같이 사고 방지 규칙 내에서 위험 군에 따라 목록으로 만들어져 있다. 이 규칙은 상기 불꽃 점화 혼합물의 생산에 있어서 등급이 매겨진 안전 예방책을 요구한다. 가장 위험한 2개의 군은 더 이상 손으로 혼합하는 것이 허용되지 않는다. 이것들은 보호벽 뒤 또는 보호벽에 의해 통제실로부터 격리된 분리실 내에서 자동적으로 혼합된다. 이러한 생산 유형은 일반적으로 "안전하 작업"으로 명명된다. 이 작업은 주로 건조 분말 성분을 위해 제공된다.

상기 불꽃 전화 혼합물의 점화성 및 기계적인 감도 또는 온도의 감도를 감소시키는 수단이 상기 혼합 공정 동안 강구될 경우, 상기 사항은 상기 위험 군 내에서 등급이 강등될 수 있다. 이러한 수단의 하나가 상기 성분을 고체 상태로 혼합하는 것이 아니라 액체와 함께 혼합하는 것이다.

이러한 방법은 특히 불꽃 점화 혼합물의 혼합 공정동안 사용된다. 불꽃 점화 혼합물은 예를 들어 물과 같은 용매를 첨가함으로써 고체 상태에서 보다도 훨씬 적은 위험을 가지고 생산될 수 있다. 그러나, 상기 불꽃 점화 혼합물 내에 저장된 에너지는 상기 불꽃 점화 혼합물이 젖은 상태라 하더라도 사고에 의해 발생되는 점화의 효과가 손수 그 공정의 진행을 방해할 정도로 높다. 또한, 생산 공정동안 어떠한 점화라 하더라도 안전하게 처리될 수 있게 잔존하도록 상기 불꽃 점화 혼합물의 질량이 낮게(일반적으로 100 g 이하) 유지되어야만 한다.

상기 방법에서 또 다른 난점은 상기 액체량의 크기 확정이다. 한편으로 상기 액체량의 크기는 상기 불꽃 점화 혼합물을 혼합하는 동안 점화의 위험을 확실히 감소시키기 위하여 충분히 커야만 한다. 다른 한편으로 상기 액체량의 증가는 다음에 일어날 건조의 지속 기간을 증가시킨다. 또한, 균열의 위험 및 수축 공동 현상의 위험이 건조 공정 동안 증가한다. 이 균열 및 수축은 점화 공정 동안 상기 불꽃 점화 혼합물의 안전 기능을 위태롭게 한다.

상기 액체는 상기 불꽃 점화 혼합물의 생산 공정동안 적용을 위하여 뒤에 일어나는 도우징(dosing)에서 동시에 혼합되지만, 상기 불꽃 점화 혼합물의 실제 전환에는 관여되지는 않으므로, 상기 불꽃 점화 혼합물의 액체 함유량은 정확히 한정될 수 있어야 하고, 상기 도우징 공정동안 일정하게 유지되어야 한다. 상기 불꽃 점화 혼합물은 이러한 경우에 뒤에 일어나는 건조 공정동안 동일한 특성을 갖는다.

상이한 밀도, 용해도 또는 예를 들어 쌍극자의 형성 또는 동일 또는 상이한 방향으로의 충전과 같은 전기적인 환경을 가지는 성분을 포함하는 불꽃 점화 혼합물용 액체 반죽과 유사한 혼합물은 상대적으로 처리하기 어렵다는 것이 공지되어 있다. 이 혼합물에서 상기 다양한 고체 성분은 상이한 침전 속도를 가지는데, 이것은 짧은 지속 기간 후에 상기 액체 및 고체가 분리되게 하며, 상기 혼합물의 재생 가능한 도우징을 더욱 어렵게 만든다.

본 발명은 금속 분말 또는 금속 수소화물, 과염소산 칼륨 및 결합제에 기초를 둔 불꽃 점화 혼합물 생산 방법에 관한 것이다.

본 발명은 사용되는 성분이 균일하게 혼합될 수 있고, 동시에 점화의 위험이 상당히 감소될 수 있으며, 재생 가능한 도우징이 가능한 상기 언급된 종류의 불꽃 점화 혼합물을 생산하기 위한 방법을 제공하는 목적에 기초를 둔다.

상기 목적은 본 발명에 따른 청구항 1의 특징부에 의하여 성취된다.

따라서, 균일한 현탁액은 초음파의 도움으로 생성되는 상기 현탁액을 포함하는 적절한 분산제의 도움으로 상기 불꽃 점화 혼합물을 위한 개개 성분으로부터 생성된다. 상기 혼합물은 그 후 예를 들어, 점화기 또는 점화 요소 내에서 상기 농도로 즉시 혼합된다.

예를 들어, 금속 분말, 금속 수소화물 및 과염소산 칼륨과 같이 사용되어지는 고체의 낱알 크기는 50 ㎛ 보다도 작고, 바람직하게는 20 ㎛ 보다도 작다.

본 발명에 있어서, 분산제의 적절한 양은 뒤에 일어나는 도우징 공정을 위하여 현탁액의 적절한 점성 뿐만 아니라 상기 성분의 최적의 혼합물을 획득한다. 상기 현탁액 내의 상기 성분의 균일한 분포를 위해 요구되는 에너지는 공동 현상에 의해 상기 혼합물로 이입된다. 이 공동 현상은 바람직하게는 16 ㎑ 보다 높은 주파수를 갖는 초음파에 의해 발생된다. 상기 공동 현상에 의해 생성되는 기포의 내파 동안, 약 5500 ℃의 온도 및 500 bar 이상의 압력에 도달될 수 있다. 1 ㎲ 이하의 시간 간격 내의 상기 기포의 분해 속도의 결과로 및 일반적으로 150 ㎛ 이하인 기포의 작은 크기에 의해서, 상기 내파 동안의 냉각 속도는 상기 현탁액의 가열을 무시할 수 있을 정도로 빠르다. 상기 초음파의 화학적 효과는 이미 K. S. Suslick 에 의해 출판물 "Spectrum der Wissenschft" 제 4판, 1989년, 60 페이지 이하에 기술되었고, 여기서 본질적으로 부유 입자 뿐만 아니라 액체 및 고체 표면의 초음파 화학적 면이 시험되었다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 성분이 상기 저장소 내에서 직접적으로 혼합되고, 상기 도우징이 상기 성분으로부터 상기 분산제의 생산 후에 즉시 행해지는 것이다.

이것은 각각의 모양을 한 소노트로드(sonotrode)에 의해 가능하다. 상기 혼합물은 그 후 도우징 장치로 삽입되는 카트리지(cartridge) 내에서 생성된다. 그 다음에 상기 액체 혼합물이 준비된 점화기 하우징 또는 점화기 요소상에서 약간의 압력 또는 진공에 의해 혼합된다.

상기 도우징 공정의 진행에서 침전 또는 응집 효과를 방지하기 위해서, 상기 점화 혼합물이 포함된 상기 카트리지는 기계적인 진동 또는 음파에 종속된다.

상기 혼합 공정 후에, 충전 또는 재충전 공정은 상기 도우징 저장소 내에서 직접적으로 상기 혼합을 수행함으로써 회피할 수 있다. 이러한 공정은 상기 저장소 벽면 상에 때 또는 건조된 물질을 생성하는데, 이것은 상기 혼합물의 폭발성에 기인하는 모든 상황하에서 회피되어야 한다.

다량의 혼합 공정동안 일어날 수 있는 위험을 회피함에 의한 본 발명의 또 다른 적용은 상대적으로 적은 혼합 공간내에서의 상기 불꽃 점화 혼합물 성분의 도우징 및 차후에 이것에서부터 점화기 하우징으로 일어나는 충전 또는 도우징이며, 상기 점화 혼합물은 현탁액 내에서 미리 혼합되고, 폭발성 물질이 아니거나 또는 약간의 폭발성을 갖는 물질이다. 상기 혼합 공간은 상기 공정에서 소노트로드 결합 또는 기계적인 소노트로드 접촉에 제공될 수 있다.

상기 방법에서, 실제적으로 위험한 상기 불꽃 전화 혼합물은 생산되는 양만큼이 점화기를 위하여 요구된다. 상기 생산은 연속 생산을 위해 충분히 높은 순환 속도에서 더욱 경제적인 방법으로 기계적으로 제어될 수 있다. 상기 불꽃 점화 혼합물의 구성이 과염소산 칼륨, 지르코늄 분말, 결합제 및 용매로 선택된 경우에는, 폭발성 물질이 아니거나 또는 약간의 폭발성을 갖는 미리 섞여진 혼합물과 유사한 2개의 현탁액 즉, 한 성분으로서 내부에 용해된 결합제를 포함하는 용매에 분산된 상기 과염소산 칼륨, 나머지 하나의 성분으로서 내부에 용해된 결합제를 포함하는 용매에 분산된 상기 지르코늄 성분의 2개의 현탁액이 생성될 수 있다.

요약하면, 금속 분말, 금속 수소화물, 과염소산 칼륨 및 결합제를 기초로 한 불꽃 점화 혼합물을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법은 이하 단계로 구성된다.

1. 비폭발성이거나 또는 약간의 폭발성을 갖는 상기 성분 또는 미리 섞여진 혼합물을 혼합 카트리지 또는 도우징 카트리지 또는 계량 카트리지 내부로 가중 및 충전.

2. 초음파의 적용에 의하여 상기 카트리지 또는 소형 혼합 공간 내에서 상기 혼합물을 생산.

3. 상기 불꽃 점화 혼합물의 적용을 위해 사용되는 저장소 내에서 혼합이 수행되지 않는다면, 상기 불꽃 점화 혼합물의 도우징.

이후, 예를 들어 건조 공정이 수행됨에 따라서 상기 불꽃 점화 혼합물은 분산제의 잔존에서 구제되고, 그 다음에 또 다른 공정에 제공된다.

한 실시예의 방법에 의해 예시된 바와 같이 상기 불꽃 점화 혼합물의 구성이 이하와 같다.

55 ％의 지르코늄 분말,

43 ％의 과염소산 칼륨,

2 ％의 결합제;

모든 퍼센티지 값은 중량에 의한 퍼센티지로 주어진다.

분산제에 대한 고체의 비율은 다양하지만, 일반적으로 70 내지 80 ％ 고체의 범위에 있다.

티타늄 또는 지르코늄, 또는 이것들의 각각의 수소화물이 금속으로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 결합제는 플루오르화 중합체의 지방족 혼합물인 것이 바람직하다.

상기 분산제는 상기 결합제를 위한 용매로서 작용하는 것이 바람직하고, 지방족 케톤류에 속하는 것이 바람직하다. 아세톤 또는 메틸 에틸 케톤이 상기 목적에 적절하다는 것이 입증되었다.

본 발명은 상기 불꽃 점화 혼합물 성분의 혼합에 있어 액체 용매를 첨가함으로써 고체 상태에서 보다도 상당히 적은 위험을 가지고 생산될 수 있도록 하였으며, 이 불꽃 점화 혼합물 성분의 혼합에 있어서의 점화 위험의 감소와 뒤에 일어나는 건조 시간의 단축을 고려한 최적의 낱알 크기 및 액체 용매의 양을 사용하여 안전하고 신속한 공정 진행을 가능하게 한다. 또한, 현탁액 내에서 액체 분산제를 포함하는 분말 성분을 초음파의 도움으로 혼합하고, 이 농도로 도우징을 수행함으로써, 균일한 혼합물을 얻을 수 있다.

Claims (12)

1. 금속 분말 또는 금속 수소화물, 과염소산 칼륨 및 결합제를 기초로 한 불꽃 점화 혼합물 생산 방법에 있어서,

   상기 금속 분말의 분말 성분, 금속 수소화물, 과염소산 칼륨의 및 결합제는 초음파의 적용하에서 현탁액으로서 액체 분산제와 혼합되고, 생산 후에 상기 농도로 혼합되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
2. 금속 분말 또는 금속 수소화물, 과염소산 칼륨 및 결합제를 기초로 한 불꽃 점화 혼합물 생산 방법에 있어서,

   상기 금속으로 만들어진 분말 성분, 금속 수소화물, 과염소산 칼륨 및 결합제가 상기 불꽃 점화 혼합물을 수용하는 하우징에서 직접적으로 초음파를 사용함으로써 현탁액 내에서 액체 분산제와 혼합되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 사용되는 금속의 분말 성분, 금속 수소화물 및 과염소산 칼륨이 50 ㎛ 보다 작은 낱알 크기, 바람직하게는 20 ㎛ 보다 작은 낱알 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
4. 전 항 중 한 항에 있어서,

   상기 금속으로서 티타늄 또는 지르코늄, 또는 이것들의 수소화물이 사용되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
5. 전 항 중 한 항에 있어서,

   상기 결합제가 플루오르화 중합체의 지방족 혼합물인 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
6. 전 항 중 한 항에 있어서,

   상기 분산제가 상기 결합제를 위한 용매로서 작용하는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
7. 전 항 중 한 항에 있어서,

   상기 분산제가 지방족 케톤류로부터 선정되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 결합제로서 아세톤 또는 메틸 에틸 케톤이 사용되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
9. 전 항 중 한 항에 있어서,

   상기 완성된 점화 혼합물의 생산을 위하여 상기 점화 혼합물의 개개 성분으로부터 비폭발성이거나 또는 약간의 폭발성을 갖는 미리 혼합된 현탁액이 생성되고, 그 후 소량으로 상기 불꽃 점화 혼합물로 혼합되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 불꽃 점화 혼합물을 위한 혼합이 상기 불꽃 점화 혼합물을 수용하기 위한 하우징 내에서 직접적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
11. 전 항 중 한 항에 있어서,

    상기 혼합물이 도우징 공정 동안 가진되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    음파가 상기 혼합물로 이입되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 혼합물 생산 벙법.