RU2192406C2

RU2192406C2 - Spark force composition of color light for fireworks

Info

Publication number: RU2192406C2
Application number: RU2000114398A
Authority: RU
Inventors: В.В. Келенин; Н.М. Вареных; В.Н. Емельянов; В.Ф. Плакунов; С.Н. Вагонов; Т.В. Попова
Original assignee: Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии"
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2002-11-10

Abstract

FIELD: pyrotechnic compositions; fireworks. SUBSTANCE: spark force composition contains aluminum-magnesium alloy, phenol-formaldehyde resin, potassium perchlorate, potassium benzoate, nitrate of alkali or earth-alkali metal, magnesium, titanium and nitrate film in form of coat on particles of titanium and aluminummagnesium alloy. It is recommended to introduce several nitrates of alkali or alkali-earth metals to obtain lights of various colors. EFFECT: possibility of obtaining sparks with volume plume (no less than 40 cm in length) of saturated color of flame cone. 6 cl, 6 tbl

Description

Изобретение относится к пиротехническим составам и может быть наиболее эффективно использовано для снаряжения фейерверков. The invention relates to pyrotechnic compositions and can be most effectively used to equip fireworks.

Известны составы цветных огней, используемые в качестве сигнальных и фейерверочных, см. , например, Шидловский А.А. "Основы пиротехники" М., Машиностроение, 1973, с. 200-206, содержащие в качестве окислителей хлорат калия и нитрат стронция (красного огня), нитрат бария (зеленого огня), нитрат натрия (желтого огня), хлорат калия (синего огня). Указанные составы содержат в качестве металлического горючего магний, а также хлорсодержащие органические вещества, цвето-пламенные добавки, связующие. Known compositions of colored lights used as signal and fireworks, see, for example, Shidlovsky A.A. "Fundamentals of pyrotechnics" M., Mechanical Engineering, 1973, p. 200-206, containing potassium chlorate and strontium nitrate (red light), barium nitrate (green light), sodium nitrate (yellow light), potassium chlorate (blue light) as oxidizing agents. These compositions contain magnesium as a metal fuel, as well as chlorine-containing organic substances, color-flame additives, binders.

Недостатками известных составов являются:
- отсутствие искрового форса;
- высокая чувствительность к механическим воздействиям составов, содержащих хлорат калия.The disadvantages of the known compounds are:
- lack of spark force;
- high sensitivity to mechanical stresses of compositions containing potassium chlorate.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является состав красного огня по патенту России 2039727, С 06 В 33/14 от 16.04.93 г., включающей, мас.%:
Магний - 16 - 22
Алюминиево-магниевый сплав - 5 - 11
Поливинилхлорид - 6 - 13
Фенолформальдегидная смола - 7 - 11
Углекислый магний - 2 - 8
Углекислый стронций - 0,5 - 5,0
Азотнокислый стронций - Остальное
У состава-прототипа отсутствует искрообразование ввиду того, что частицы магния сгорают в газовой фазе и не образуют искр, а треки из горящих частиц алюминиево-магниевого сплава (узкие и короткие) исчезают в пределах факела пламени и не образуют форса (шлейфа) искр.The closest technical solution that we have chosen as a prototype is the composition of the red light according to the patent of Russia 2039727, C 06 B 33/14 from 04.16.93, including, wt.%:
Magnesium - 16 - 22
Aluminum-magnesium alloy - 5 - 11
Polyvinyl chloride - 6 - 13
Phenol-formaldehyde resin - 7 - 11
Magnesium Carbonate - 2 - 8
Strontium carbonate - 0.5 - 5.0
Strontium Nitrate - Else
The prototype composition does not have sparking due to the fact that magnesium particles burn in the gas phase and do not form sparks, and tracks from burning particles of aluminum-magnesium alloy (narrow and short) disappear within the flame and do not form a force (plume) of sparks.

Задачей изобретения является разработка искрофорсового состава с красочным и объемным шлейфом искр (длиной не менее 40 см) насыщенного цвета ядра пламени. The objective of the invention is to develop a spark-force composition with a colorful and voluminous loop of sparks (at least 40 cm long) in a saturated color of the flame core.

Указанная задача решается тем, что состав, содержащий магний, алюминиево-магниевый сплав, фенолформальдегидную смолу, нитрат металла, отличающийся тем, что он дополнительно содержит калий хлорно-кислый, калий бензойнокислый, титан и нитропленку в виде покрытия на частицах титана и алюминиево-магниевого сплава, а в качестве нитрата металла он содержит нитрат щелочного или щелочно-земельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Калий хлорнокислый - 28 - 37
Калий бензойнокислый - 13 - 17
Магний - 9 - 14
Титан - 6 - 9
Алюминиево-магниевый сплав - 1,99 - 2,95
Нитропленка - 0,01 - 0,05
Фенолоформальдегидная смола - 4 - 6
Нитрат щелочного или щелочно-земельного металла - Остальное
Для получения желтого огня предлагаемый состав содержит в качестве нитрата щелочного или щелочно-земельного металла калий азотнокислый в количестве 15-23 мас.% и натрий азотнокислый в количестве 4-10 мас.%.This problem is solved in that the composition containing magnesium, aluminum-magnesium alloy, phenol-formaldehyde resin, metal nitrate, characterized in that it additionally contains potassium perchlorate, potassium benzoate, titanium and nitro film in the form of a coating on particles of titanium and aluminum-magnesium alloy, and as a metal nitrate, it contains alkali metal or alkaline earth metal nitrate in the following ratio of components, wt.%:
Potassium Perchlorate - 28 - 37
Potassium Benzoate - 13 - 17
Magnesium - 9 - 14
Titanium - 6 - 9
Aluminum-Magnesium Alloy - 1.99 - 2.95
Nitro film - 0.01 - 0.05
Phenol-formaldehyde resin - 4 - 6
Alkaline or Alkaline Earth Metal Nitrate - Else
To obtain yellow fire, the proposed composition contains, as nitrate of an alkaline or alkaline earth metal, potassium nitrate in an amount of 15-23 wt.% And sodium nitrate in an amount of 4-10 wt.%.

Для получения красного огня предлагаемый состав содержит в качестве нитрата щелочного или щелочно-земельного металла стронций азотнокислый в количестве 20-32 мас.%. To obtain red fire, the proposed composition contains nitrate of strontium nitrate in an amount of 20-32 wt.% As an alkali or alkaline earth metal nitrate.

Для получения розового огня предлагаемый состав содержит в качестве нитрата щелочного или щелочно-земельного металла калий азотнокислый в количестве 23-39 мас.%. To obtain pink fire, the proposed composition contains as nitrate of an alkaline or alkaline earth metal potassium nitrate in an amount of 23-39 wt.%.

Для получения зеленого огня предлагаемый состав содержит в качестве нитрата щелочного или щелочно-земельного металла барий азотнокислый в количестве 20-32 мас.%. To obtain green fire, the proposed composition contains nitrate of an alkaline or alkaline earth metal barium nitrate in an amount of 20-32 wt.%.

Для придания составу сыпучести для обеспечения объемного дозирования при автоматическом прессовании предлагаемый состав может дополнительно содержать кремнийорганический лак КО-85 в количестве 1-3 мас.%. To impart flowability to the composition to ensure volume dosing during automatic pressing, the proposed composition may additionally contain KO-85 silicone varnish in an amount of 1-3 wt.%.

Существенными отличиями являются:
- введение калия хлорнокислого и калия бензойнокислого;
- введение титана с нитропленкой в виде покрытия на частицах титана и алюминиево-магниевого сплава;
- использование в качестве нитрата металла нитрата щелочного или щелочно-земельного металла;
- новое соотношение компонентов.Significant differences are:
- the introduction of potassium perchlorate and potassium benzoate;
- the introduction of titanium with nitro film in the form of a coating on particles of titanium and aluminum-magnesium alloy;
- the use of alkali metal or alkaline earth metal nitrate as metal nitrate;
- a new ratio of components.

Введение калия хлорнокислого известно в осветительных составах (см. Шидловский А.А. "Основы пиротехники" М., Машиностроение, 1973, стр.149) и звуковых (свистящих) - заявка Япония 57-149892 от 11.03.81 г., МКИ С 06 В 29/02. В данных составах калий хлорнокислый играет роль высокотемпературного окислителя, а в предлагаемом составе калий хлорнокислый выполняет роль хлорсодержащего вещества, что способствует увеличению насыщенности пламени цветом. The introduction of potassium perchlorate is known in lighting compositions (see Shidlovsky A.A. "Fundamentals of Pyrotechnics" M., Mechanical Engineering, 1973, p. 149) and sound (whistling) - application Japan 57-149892 from 11.03.81, MKI S 06 on 29/02. In these compositions, potassium perchlorate plays the role of a high-temperature oxidizing agent, and in the proposed composition potassium perchlorate plays the role of a chlorine-containing substance, which contributes to an increase in the color saturation of the flame.

Использование бензоатов щелочных металлов также известно в свистящих составах (заявка Японии, см. выше), в которых бензоаты используются в виде основного органического горючего в смеси с хлоратом или перхлоратом калия для генерации в резонатор большого объема газа. В предлагаемом составе калий бензойнокислый используется как компонент, генерирующий высокотемпературный газ, служащий для выноса горящих металлических частиц в газовую зону пламени и, тем самым, для увеличения геометрических размеров факела пламени. The use of alkali metal benzoates is also known in wheezing compositions (Japanese application, see above), in which benzoates are used as the main organic fuel mixed with potassium chlorate or perchlorate to generate a large volume of gas into the resonator. In the proposed composition, potassium benzoate is used as a component that generates a high-temperature gas, which serves to carry burning metal particles into the gas zone of the flame and, thereby, to increase the geometric dimensions of the flame.

Использование титана и алюминиево-магниевого сплава известно в фейерверочных составах в качестве искрообразователя (заявка Японии 58-41791, С 06 В от 31.08.81 г.). В предлагаемом составе улучшенный эффект искрообразования достигнут за счет покрытия нитропленкой на частицах сплава и титана, взятых в определенном соотношении (20-45 в % по массе алюминиево-магниевого сплава, остальное - титан). В результате образуются гранулы, которые в факеле пламени взрываются, образуя при этом улучшенный эффект искрообразования. The use of titanium and an aluminum-magnesium alloy is known in fireworks as a spark generator (Japanese application 58-41791, C 06 V from 08.31.81). In the proposed composition, the improved sparking effect is achieved by coating with nitro film on the particles of the alloy and titanium, taken in a certain ratio (20-45% by weight of the aluminum-magnesium alloy, the rest is titanium). As a result, granules are formed which explode in the flame, thereby forming an improved sparking effect.

При содержании калия хлорнокислого менее 28% насыщенность пламени цветом недостаточна для четкого различия цветов, а при содержаниии калия хлорнокислого более 37% по массе возрастает температура пламени до таких пределов, при которой разрушаются излучатели в пламени. When the potassium perchloride content is less than 28%, the color saturation of the flame is insufficient for a clear color difference, and when the potassium perchloride content is more than 37% by weight, the flame temperature rises to such an extent that the emitters in the flame are destroyed.

При содержании калия бензойнокислого менее 13% по массе газовой фазы пламени недостаточно для выноса частиц искрообразователей. В результате снижается эффект газообразования. При содержании калия бензойнокислого более 17% падает температура пламени из-за сильного разбавления газом факела, что сильно снижает излучательные характеристики его. When the potassium content of benzoate is less than 13% by weight of the gas phase of the flame, it is not enough to carry out the particles of sparking agents. As a result, the effect of gas formation is reduced. When the potassium content of benzoate is more than 17%, the flame temperature drops due to the strong dilution of the torch with gas, which greatly reduces its emissive characteristics.

При суммарном содержании титана и алюминиево-магниевого сплава менее 8% эффект газообразования низок из-за малого содержания искрообразователя, а при суммарном содержании титана и алюминиево-магниевого сплава более 12% по массе возрастает температура пламени и резко уменьшается насыщенность его цветом. Содержание нитропленки в составе определяется технологическими особенностями - получением прочно скрепленных между собой гранул из частиц алюминиево-магниевого сплава и титана. При этом используют 15%-ный раствор нитропленки в ацетоне. With a total content of titanium and aluminum-magnesium alloy of less than 8%, the gas generation effect is low due to the low content of the spark generator, and with a total content of titanium and aluminum-magnesium alloy of more than 12% by weight, the flame temperature increases and its color saturation sharply decreases. The nitrofilm content in the composition is determined by technological features - obtaining granules firmly bonded to each other from particles of aluminum-magnesium alloy and titanium. A 15% solution of nitro film in acetone is used.

Состав изготавливается по принятой в пиротехническом производстве технологии. Смешивание состава производится на лопастном смесителе. Покрытие частиц алюминиево-магниевого сплава и титана нитропленкой производится также на лопастном смесителе путем перемешивания их в 15%-ном растворе нитропленки в ацетоне. Получение гранул из частиц алюминиево-магниевого сплава и титана производится на грануляторе путем протирки перемешанной массы через сито с ячейками определенного размера и последующей провялкой. The composition is made according to the technology adopted in the pyrotechnic production. Mixing the composition is carried out on a paddle mixer. The particles of aluminum-magnesium alloy and titanium are coated with nitro film also on a paddle mixer by mixing them in a 15% solution of nitro film in acetone. The production of granules from particles of aluminum-magnesium alloy and titanium is carried out on a granulator by rubbing the mixed mass through a sieve with cells of a certain size and subsequent drying.

Прессование состава в шашки диаметром 20 мм производили на гидравлических прессах. The composition was pressed into checkers with a diameter of 20 mm by hydraulic presses.

Испытания состава производили в фотокамере малой модели по ГОСТ 2389. При испытаниях определяли длину форса искр и производили зрелищную оценку насыщенности ядра пламени цветом. The composition was tested in a small model camera according to GOST 2389. During the tests, the force of the sparks was determined and a spectacular assessment was made of the saturation of the flame core with color.

Примеры исполнения заявляемого состава приведены в табл. 1. Examples of the performance of the claimed composition are given in table. 1.

Примеры исполнения составов желтого, красного, розового, зеленого огня даны в табл. 2-5 соответственно. Examples of the execution of the compositions of yellow, red, pink, green fire are given in table. 2-5 respectively.

Примеры исполнения составов с лаком КО-85 даны в табл. 6. Examples of the execution of compositions with varnish KO-85 are given in table. 6.

Таким образом лак КО-85 позволяет приблизительно в 2-3 раза улучшить сыпучесть составов. Thus, KO-85 varnish allows approximately 2-3 times improvement in flowability of the compositions.

Таким образом, предлагаемый состав обеспечивает достаточно протяженный и красочный шлейф искр (до 60 см на таблетках диаметром 20 мм) при хорошей насыщенности пламени цветом (визуальная оценка) и может быть использован для снаряжения фейерверков. Thus, the proposed composition provides a sufficiently long and colorful train of sparks (up to 60 cm on tablets with a diameter of 20 mm) with good color saturation of the flame (visual assessment) and can be used to equip fireworks.

Составы имеют среднюю чувствительность к трению и к удару, технологичны в изготовлении и снаряжении. The compositions have an average sensitivity to friction and shock, they are technologically advanced in manufacturing and equipment.

Claims

1. The spark-colored composition of colored fire for fireworks containing magnesium, aluminum-magnesium alloy, phenol-formaldehyde resin, metal nitrate, characterized in that it additionally contains potassium perchlorate, potassium benzoate, titanium and nitro film in the form of a coating on particles of titanium and aluminum-magnesium alloy and as a metal nitrate, it contains nitrate of an alkali or alkaline earth metal in the following ratio of components, wt. %:
Potassium Perchlorate - 28-37
Potassium Benzoate - 13-17
Magnesium - 9-14
Titanium - 6-9
Aluminum-magnesium alloy - 1.99-2.95
Nitro film - 0.01-0.05
Phenol formaldehyde resin - 4-6
Alkaline or Alkaline Earth Metal Nitrate - Else
2. The composition according to p. 1, characterized in that to obtain a yellow fire, it contains potassium nitrate in the amount of 15-23 wt. As an alkali or alkaline earth metal nitrate. % and sodium nitrate in an amount of 4-10 wt. %

3. The composition according to p. 1, characterized in that to obtain red fire it contains strontium nitrate in the amount of 20-32 wt.% As an alkali or alkaline earth metal nitrate. %

4. The composition according to p. 1, characterized in that to obtain pink fire, it contains potassium nitrate in an amount of 23-39 wt. As nitrate of an alkaline or alkaline-earth metal. %

5. The composition according to p. 1, characterized in that for the production of green fire it contains barium nitrate in an amount of 20-32 wt.% As an alkali or alkaline earth metal nitrate. %

6. The composition according to p. 1, characterized in that it further comprises an organosilicon varnish KO-85 in an amount of 1-3 wt. %