SE530160C2 - Pyroteknisk tändsats innefattande ett poröst material - Google Patents

Description

20 25 30 35 530 iso Genom att driva av lösningsmedlet kommer oxidatorn att avsättas som ett fint kristallint skikt i den porösa bränslestrukturen.

En sammanhållen porös bränslestruktur kan liknas vid en tvättsvamp där parametrar som porstorlek, porvolym och specifik yta kan styfas geïwm att Vafiefai tillverkningsmetodiken. En viktig fördel med porösa bränslestrukturer av den här typen är den stora specifika ytan. Stor specifik yta innebär att avståndet mellan syre och bränsle kan göras kort och blandning kan ske på i det närmaste molekylär nivå. Porösa bränslestrtilcttirer finns kommersiellt tillgängliga sedan länge och kan tillverkas enligt olika metoder, exempelvis genom etsning. Grundmaterialet i strukturen, det vill säga bränslet, kan exempelvis utgöras av kisel men även material som kol, aluminium, magnesium och zink används.

I US 2003/0148569 Al beskrivs en pyroteknisk tändsats innefattande en sammanhållen porös bränslestruktur fylld med oxidator. Den sammanhållna porösa bränslestrukturen består av kisel och oxidatorn av litiumnitrat eller amrnoniumperklorat.

Tändsatsen tillverkas genom att en mättad metanollösning av litiumnitrat tillförs den sammanhållna porösa kiselstrukturen varefter lösningsmedlet drivs av varvid oxidatom fills ut som kristaller i den porösa kiselstrukturen. Det är även känt från litteraturen att använda andra typer av oxidatorer, exempelvis organiska nitroföreningar.

Oxidatorer av de nämnda typerna, speciellt litiumnitrat och ammoniumperklorat, är fukt och temperaturkänsliga, vilket innebär att de efter en tids exponering för den omgivande atmosfären kommer att brytas ner. Oxidatoms nedbrytning kan leda till oavsiktlig tändning av den pyrotekniska tändsatsen vilket kan få allvarliga konsekvenser. Vidare, så innebär användningen av klorbaserade oxidatorer att saltsyra bildas vid förbränningen, vilket är skadligt för människors hälsa och miljö.

Det tekniska problem som ligger till grund för föreliggande uppfinning har varit fukt och temperaturkänslighet hos oxidatorer i pyrotelcriiska tändsatser innefattande en sammanhållen porös bränslestrukttir, vilken fiikt- och temperaturkänslighet kan leda till nedbrytning av oxidatorn och oavsiktlig tändning.

UPPFINNINGEN ALLMÄNT Ett huvudändamål med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad pyroteknisk tändsats innefattande en sammanhållen porös bränslestruktur och minst en oxidator, vilken tändsats har gjorts säkrare genom att risken för oavsiktlig tändning, på grund av omgivningens fukt och temperatur, har reducerats. 10 l5 20 25 30 35 530 'IBO Nämnda ändamål, samt andra här ej uppräknade syften, tillgodoses på ett tillfredställande sätt inom ramen fór vad som anges i föreliggande självständiga patentkrav.

Ett antal fördelaktiga utföringsforrner av uppfinningen anges i de osjälvständiga patentkraven.

Enligt föreliggande uppfinning har man åstadkommit en förbättrad pyroteknisk tändsats, företrädesvis avsedd för uppstartning av en eller flera tändkedj or, innefattande en sammanhållen porös bränslestruktur och minst en oxidator, vilken pyrotekniska tändsats kännetecknas av att den även innefattar en fuktinhibitor. Därmed uppnås målet att den pyrotekniska tändsatsen har gjorts säkrare genom att förhindra nedbrytning av oxidatom på grund av inverkan från omgivningens fukt och temperatur.

Enligt ytterligare aspekter på den pyrotekniska tändsatsen enligt uppfinningen gäller: att fuktinhibitom innefattar en elastomer, vilken elastomer är tillförd den pyrotekniska tändsatsen som prepolymer, vilken prepolymer efter härdning bildat en tunn elastisk film med fuktavstötande egenskaper. att elastomeren innefattar polyisobutan. att oxidatorn har låg känslighet mot fukt och temperaturvariationer och att oxidatom därför innefattar ett dinitramidsalt. att dinitramidsaltet innefattar koppartetraarnindirritrainid. att dinitramidsaltet innefattar arrimoniumdiriitrarnid. att den pyrotekniska tändsatsen även innefattar ett bindemedel innefattande polyglycidylnitrat.

Ytterligare fördelar och effekter enligt uppfinningen kommer att framgå vid studium och beaktande av den följande, detaljerade beskrivningen av uppfinningen, inkluderande ett antal av dess fördelaktiga utfóringsfonner, patentkraven samt de bifogade ritningsfigurerna där: 10 15 20 25 30 35 530 150 F i g. l visar ett schematiskt tvärsnitt av en pyroteknisk tändsats innefattande en sammanhållen porös bränslestruktur fylld med oxidator.

Fi g. 2 visar ett schematiskt tvärsnitt av en enskild por enligt figur 1, fylld med oxidator och belagd med bindemedel.

DETALIERAD BESKRIVNING I en föredragen utfóringsforrn enligt uppfinningen, se figur 1 och 2, innefattar den pyrotekniska tändsatsen 1, en sammanhållen porös bränslestruktur 2, företrädesvis bestående av kisel (speciellt visat i Fig. l med siffran 3), vilken bränslestruktur 2 är fylld med en oxidator 4, företrädesvis ett dinitramidsalt, samt en fuktinhibitor 5 applicerad på tändsatsen 1 yta.

Den pyrotekniska tändsatsen l tillverkas genom att nämnda minst en oxidator 4 löses i ett organiskt lösningsmedel varefier lösningen med oxidatorn tillförs den porösa bränslestrukturen 2. Efter att lösningen absorberats i den porösa bränslestrukturen 2 genomgår tändsatsen 1 en torkningsprocess varvid lösningsmedlet drivs av.

Torkningsprocessen sker företrädesvis genom att värme tillförs bränslestrukturen 2 i form av en varm luftström. Genom torkningsprocessen fälls oxidatorn 4 ut som ett fint kristallint skikt inuti den pyrotekniska tändsatsen 1.

För att höja säkerheten hos den pyrotekniska tändsatsen 1 och förhindra nedbrytning av oxidatom 4 tillsätts nämnda fuktinhibitor 5 i en avslutande operation efter att oxidatom 4 har tillsatts. Fuktinhibitorn 5 förhindrar direktkontakt mellan oxidatorn 4 och den omgivande atmosfárens fukt och temperatur. Fuktinhibitorn 5 tillsätts som en barriär på tändsatsens 1 yta och innefattar en elastomer eller ett vax, företrädesvis en elastomer innefattande polyisobutan. I det fall fuktinhibitorn 5 utgörs av en elastomeren tillförs den, företrädesvis som en prepolymer som därefter polymeriseras. Efter polymeriseiing av prepolymeren bildas en tunn elastisk film med fukt avstötande egenskaper på tändsatsens yta 1.

Enligt uppfinningen kan den pyrotekniska tändsatsens l stabilitet och säkerhet mot oavsiktlig tändning höj as ytterligare genom valet av oxidator 4. Oxidatorer 4 med hög energitäthet som är stabila och har låg fukt känslighet och som visat sig särskilt läinpliga i pyrotekniska tändsatser 1 med porösa bränslestrukturer 2 enligt nämnda typ utgörs exempelvis av dinitramidsalter, speciellt dinitramidsalter innefattande amrnoniumdinitramid och koppartetraamindinitramid. 10 15 20 25 30 35 530 180 Övriga dinitramidsalter av intresse innefattar; tetrazoledinitramid, aniinotetrazoledinitramid, amoniumfurazandinitramid, guanylureadiníiramíd, zinkhexaainindinitraarnid och palladiumtetraamindinitramid.

Lösningsmedel som visat sig särskilt lämpliga i kombination med ammoniurn- dinitrainid och koppartetraainindinitraxnid innefattar dimetylformamid och/eller tetrahydrofuran. Även andra lösningsmedel är av intresse men dimetylformamid och tetrahydrofuran har uppvisat bäst testresultat, framförallt beträffande vätningsfönnågan i porösa kiselstrukturer 2. För att påskynda avdrivningen av lösningsmedel från bränslestrukturen 2 har det visat sig gynnsamt att tillföra värma under torkförloppet enligt ett på förhand bestämt temperatur-program. Fyllnadsgraden i den färdiga tändsatsen l kan påverkas genom att variera mängden oxidator 4 i lösningsmedlet och/eller genom att variera antalet tillsättningar av mättad oxidatorlösning.

Ett alternativt till att oxidatom 4 tillsätts den porösa bränslestrukturen 2 upplöst i ett lösningsmedel är att värma oxidatom 4 till dess smältpunkt och sedan tillsätta oxidatom 4 som smälta. En nackdel är dock att antalet dinitramider som kan användas i oxidatom 4 är begränsat eftersom inte alla dinitramider har en smältpunkt utan sönder-faller direkt utan att smälta. Ytterligare problem som är förknippade med det nämnda förfarandet är att varm dinitramid lättare reagerar vid kontakt med bränslet 2, vilket innebär en ökad risk för oavsiktlig tändning. Risken för oavsiktlig tändning på grund av att oxidatom 4 är varm kan dock minskas genom att först tillsätta en isolerande inhibitor till den porösa bränslestrukturen 2 så att direktkontakt mellan oxidatom 4 och bränslet 2 förhindras.

För att ytterligare förbättra vidhäftningen av oxidatom 4 till den porösa bränslestrukturen 2 har det visat sig effektivt att använda ett bindemedel 6, se figur 2.

Bindemedlet 6 kan tillsättas antingen genom att blandas direkt med oxidatom 4 eller genom att tillföras bränslestrukturen 2 separat, innan tillsättning av oxidatom 4.

Användningen av bindemedel 6 innebär att antalet oxidatorlösningar för att fylla den porösa bränslestrukturen 2 minskas. Bindemedlet 6 och oxidatom 4 blandas med ett lämpligt lösningsmedel, såsom dimetyl-fonnamid och/eller tetrahydrofuran. Förfarandet att blanda oxidatom 4 och bindemedlet 6 är enkelt och innebär att antalet tillverkningssteg blir minimalt. 530 'ISO Alternativt kan bindemedlet 6 tillföras separat, i en extra operation, vilket bindemedel 6 bildar ett bindernedelsskikt mellan oxidatorn 4 och bränslet 2. Fördelen är att tillsättningen av oxidatom 4 respektive bindemedlet 6 lättare kan kontrolleras och att bindemedelskiktets tjocklek kan styras. Exempel på lämpliga bindemedel 6 är polyglycidylnitrate, polynitroaniinomethylmetliyoxetane, glycidylazidpolymer och polybisazidometliyloxetane.

Uppfinningen är ej begränsad till de visade utfóringsforrnerna utan kan varieras på olika sätt inom patentkravens ram.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 530 'IBO PATENTKRAV

1. Pyroteknisk tändsats (1), företrädesvis avsedd fór uppstartning av en eller flera tändkedjor, innefattande en sammanhållen porös bränslestruktur (2) och minst en oxidator (4), k ä n n e t e c k n at a v att den pyrotekníska tändsatsen även innefattar en fuktinhibitor (5) fór att ñrhindra nedbrytning av oxidatom (4) på grund av inverkan av omgivningens fukt och temperatur. Pyroteknisk tändsats (1) enligt krav l, k ä n n et e c k n at a v att fuktinhibitom (5) innefattar en elastomer, vilken elastomer är tillförd den pyrotekniska tändsatsen (1) som prepolyrner, vilken prepolymer efter härdning bildat en tunn elastisk film med fuktavstötande egenskaper. . Pyroteknisk tändsats (1) enligt krav 2, k ä n n e t e c k n at a v att elastomeren innefattar polyisobutan. . Pyroteknisk tändsats (1) enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at a v att oxidatorn (4) har låg känslighet mot fukt och temperaturvariationer och att oxidatorn (4) innefattar ett dinitramidsalt. Pyroteknisk tändsats (1) enligt krav 4, k ä n n e t e c k n at a v att dinitrarnidsaltet innefattar koppartetraamindinitraniid. Pyroteknisk tändsats (1) enligt krav 4, k än n e t e c k n at a v att dinitramidsaltet innefattar arnmoniumdinitrarnid. Pyroteknisk tändsats (1) enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at a v att den pyrotekniska tändsatsen (l) även innefattar ett bindemedel (6), vilket bindemedel (6) innefattar polyglycidylnitrat.