DE19616627A1 - Kindling mixtures - Google Patents
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Abstract
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Anzündmischungen, deren Herstel lung sowie deren Verwendung.The present invention relates to ignition mixtures, the manufacture thereof treatment and its use.
Anzündmischungen oder auch Anzündsätze dienen der Anzündung von pyro technischen Gemischen oder Sätzen sowie von Treibladungen. Die pyrotechni schen Gemische oder Sätze können dabei die alleinige Aufladung oder aber eine Verstärkungsladung der Anzündung oder ein gaserzeugender Satz sein. Treibla dungen/Gassätze setzen sich in überwiegend gasförmige Bestandteile um, die zur Auslösung schnell ablaufender Vorgänge wie z. B. die Beschleunigung von Geschossen, das Eintreiben von Befestigungsmaterialien, beispielsweise mit Hilfe von Bolzensetzgeräten oder auch das Aufblasen von Gassäcken (Airbags) oder zum Auslösen von Gurtstraffern in der Kraftfahrzeugsicherheit eingesetzt werden können. Eine Variante stellt die Verwendung von flüssig-Gassätzen anstelle der Feststoff-Gassätze dar. Diese nutzen die Reaktion von flüssigem Brennstoff mit Oxidationsmitteln zur Gaserzeugung aus.Firing mixtures or primers are used to ignite pyro technical mixtures or sets as well as propellant charges. The pyrotechni Mixtures or sets can be the sole charge or one Ignition boosting charge or a gas generating set. Treibla dungs / gas rates are converted into predominantly gaseous components that to trigger fast-running processes such as B. the acceleration of Shot, driving in fastening materials, for example with the help of bolt-setting tools or also the inflation of gas bags (airbags) or can be used to trigger belt tensioners in automotive safety can. A variant represents the use of liquid gas sets instead of Solid gas sets. These use the reaction of liquid fuel Oxidizing agents for gas production.
Anzündmischungen werden in der Regel mechanisch ausgelöst und müssen da her empfindlich gegenüber Reib- und Schlageinwirkung sein. Sie bestehen in der Regel aus Initial- oder Primärexplosivstoffen wie beispielsweise Bleitrinitroresor cinat oder Diazodinitrophenol, Reduktionsmitteln wie Metallpulver sowie Oxidati onsmitteln wie Bariumnitrat oder Zinkperoxid. Sensibilisatoren wie Tetrazen oder Friktionsmittel wie Glaspulver, die die Empfindlichkeit der Initialexplosivstoffe er höhen, werden ebenfalls eingesetzt. Für elektrisch anzündbare Systeme werden in erster Linie die schnell reagierenden Initialexplosivstoffe eingesetzt. Die für die einwandfreie Funktion erforderliche hohe mechanische Empfindlichkeit der Be standteile ist jedoch bei der Handhabung der Rohstoffe und Gemische nachteilig. Sie erfordert besondere Sicherheitsmaßnahmen. Andere Anzündarten wie das Anzünden durch thermische Einwirkung oder durch Einkopplung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen lösen dieses Problem nicht oder sind nur für ganz spezielle, stark eingeschränkte Anwendungen geeignet.Ignition mixtures are usually triggered mechanically and must be there be sensitive to friction and impact. They consist in the Rule made from initial or primary explosives such as lead ferrite vault cinat or diazodinitrophenol, reducing agents such as metal powder and oxidati agents such as barium nitrate or zinc peroxide. Sensitizers such as tetrazene or Friction agents such as glass powder, which he the sensitivity of the initial explosives heights are also used. For electrically ignitable systems primarily the rapidly reacting initial explosives are used. The for the perfect function required high mechanical sensitivity of the loading However, constituents are disadvantageous when handling the raw materials and mixtures. It requires special security measures. Other types of lighting like that Ignite by thermal action or by coupling high-frequency Electromagnetic waves do not solve this problem or are only for whole suitable for highly restricted applications.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, neue Anzündmischungen bereitzustellen.The object of the present invention was to create new ignition mixtures to provide.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch An zündmischungen, die durch Laserlicht anzündbar sind. Als Explosivstoffe können die erfindungsgemäßen Anzündmischungen Primär- oder Initialexplosivstoffe oder Sekundärexplosivstoffe enthalten. Als Primär- oder Initialexplosivstoffe können beispielsweise Bleitrinitroresorcinat, Diazodinitrophenol, Tetrazen oder Kalium dinitrobenzofuroxanat eingesetzt werden. Geeignete Sekundärexplosivstoffe sind Nitrocellulose, Hexanitrostilben, nitrierte aromatische Verbindungen und nitrierte aromatische Verbindungen mit polymerem Aufbau wie Polynitropolyphenylether oder den Polynitropolyphenylenen, aus bestimmten Heterocyclen wie Nitrotriazo lon, aus den Derivaten der Tetrazole wie Aminotetrazol, Ditetrazol oder Diamino guanidin-azotetrazol sowie aus Hexogen oder Oktogen. Weiterhin einsetzbar sind die vom Harnstoff und seinen Derivaten abgeleiteten Sekundärexplosivstoffe. Beispielhaft genannt seien hier die Harnstoffderivate Biuret, Guanidin, Nitrogua nidin, Guanidinnitrat, Aminoguanidin, Aminoguanidinnitrat, Thioharnstoff, Triami noguanidinnitrat, Aminoguanidinhydrogencarbonat, Azodicarbonsäurediamid, Tetrazen, Semicarbazidnitrat, sowie die Urethane, die Ureide wie Barbitursäure und ihre Derivate. Bevorzugt sind erfindungsgemäß die Sekundärexplosivstoffe, insbesondere die nitrierten aromatischen Verbindungen mit einem polymeren Aufbau. Besonders bevorzugt sind die Polynitropolyphenylether und die Polyni tropolyphenylene. Die genannten Explosivstoffe können allein oder als Mischung eingesetzt werden.In a first embodiment of the invention, the object is achieved by An ignition mixtures that can be ignited by laser light. As explosives can the ignition mixtures according to the invention primary or initial explosives or Contain secondary explosives. Can be used as primary or initial explosives for example lead trinitroresorcinate, diazodinitrophenol, tetrazene or potassium dinitrobenzofuroxanate can be used. Suitable secondary explosives are Nitrocellulose, hexanitrostilbene, nitrated aromatic compounds and nitrated aromatic compounds with a polymer structure such as polynitropolyphenyl ether or the polynitropolyphenylenes, from certain heterocycles such as nitrotriazo lon, from the derivatives of tetrazoles such as aminotetrazole, ditetrazole or diamino guanidine azotetrazole and from hexogen or octogen. Can still be used the secondary explosives derived from urea and its derivatives. The urea derivatives biuret, guanidine and nitrogua may be mentioned here as examples nidin, guanidine nitrate, aminoguanidine, aminoguanidine nitrate, thiourea, Triami noguanidine nitrate, aminoguanidine hydrogen carbonate, azodicarboxylic acid diamide, Tetrazene, semicarbazide nitrate, and the urethanes, the ureids such as barbituric acid and their derivatives. According to the invention, the secondary explosives are preferred, especially the nitrated aromatic compounds with a polymer Construction. The polynitropolyphenyl ethers and the polyni are particularly preferred tropolyphenylene. The explosives mentioned can be used alone or as a mixture be used.
Neben den Explosivstoffen enthalten die erfindungsgemäßen Anzündmittel noch an sich übliche Oxidations- und Reduktionsmittel. Binder, Verarbeitungs und/oder Preßhilfsmittel können gegebenenfalls ebenfalls eingesetzt werden. In addition to the explosives, the igniters according to the invention also contain conventional oxidizing and reducing agents. Binder, processing and / or pressing aids can optionally also be used.
Als Oxidationsmittel können die Peroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle, Zink peroxid, sowie die Peroxodisulfate der genannten Elemente und des Ammoniums, Nitrate der Alkali- und Erdalkalimetalle, insbesondere Lithium-, Natrium-, Kalium- oder Strontiumnitrat sowie Ammoniumnitrat, Oxohalogenverbindungen der Alkali- oder Erdalkalimetalle oder des Ammoniums, besonders bevorzugt Kaliumperchlo rat oder Ammoniumperchlorat eingesetzt werden. Ebenfalls als Oxidationsmittel geeignet ist Schwefel. Die genannten Oxidationsmittel können allein oder als Mi schung eingesetzt werden.Peroxides of the alkali and alkaline earth metals, zinc, can be used as oxidizing agents peroxide, and the peroxodisulfates of the elements mentioned and ammonium, Nitrates of the alkali and alkaline earth metals, in particular lithium, sodium, potassium or strontium nitrate and ammonium nitrate, oxohalogen compounds of the alkali or alkaline earth metals or ammonium, particularly preferably potassium perchlor rat or ammonium perchlorate can be used. Also as an oxidizing agent sulfur is suitable. The oxidizing agents mentioned can be used alone or as Mi be used.
Als Reduktionsmittel werden erfindungsgemäß Metalle wie beispielsweise Titan, Zirkon, Aluminium, Magnesium, Cer in feinpulverisierter Form eingesetzt. Auch Legierungen dieser Metalle wie Titan/Aluminium oder Cer/Magnesium können erfindungsgemäß eingesetzt werden. Weitere Reduktionsmittel sind Kohlenstoff oder Bor. Die genannten Reduktionsmittel können allein oder als Mischung ein gesetzt werden.According to the invention, metals such as titanium, Zircon, aluminum, magnesium, cerium used in finely powdered form. Also Alloys of these metals such as titanium / aluminum or cerium / magnesium can are used according to the invention. Other reducing agents are carbon or boron. The reducing agents mentioned can be used alone or as a mixture be set.
Als Binder können Verbindungen aus der Gruppe der Polyester oder der Poly urethane eingesetzt werden. Verbindungen mit bindenden Eigenschaften, die ei nen Beitrag zur Explosionswärme und/oder zur Sauerstoffbilanz beitragen, bei spielsweise Nitrocellulose oder Polynitropolyphenylen, können ebenfalls als Bin der eingesetzt werden.Compounds from the group of polyesters or poly urethanes are used. Compounds with binding properties that ei Contribute to the heat of explosion and / or the oxygen balance for example nitrocellulose or polynitropolyphenylene, can also be used as a bin who are used.
Verarbeitungs- und Preßhilfen können Stoffe sein, die beispielsweise die Riesel fähigkeit erhöhen, wie Aerosil oder Stoffe, die die Staubbildung verhindern und die Gleit- oder Dosierfähigkeit verbessern, wie Graphit oder Bornitrid.Processing and pressing aids can be substances such as the trickle increase ability, such as aerosil or substances that prevent dust formation and improve the sliding or metering ability, such as graphite or boron nitride.
Zur besseren Absorption des Laserlichtes können die erfindungsgemäßen An zündmischungen gegebenenfalls eingefärbt werden oder mit Farbpigmenten versetzt werden. Die thermische Stabilität kann falls erforderlich durch den Zusatz von Stabilisatoren verbessert werden. Als solche kommen beispielsweise Stoffe in Frage, die zur Stabilisierung der Nitrocellulose eingesetzt werden. For better absorption of the laser light, the An ignition mixtures may be colored or with colored pigments be transferred. If necessary, the thermal stability can be increased can be improved by stabilizers. For example, substances come as such in question, which are used to stabilize the nitrocellulose.
Des weiteren können den erfindungsgemäßen Anzündmischungen zur Beeinflus sung der Abbrandgeschwindigkeit Abbrandmoderatoren zugesetzt werden.Furthermore, the ignition mixtures according to the invention can be influenced solution of the combustion rate, combustion moderators are added.
Als Abbrandmoderatoren werden Stoffe oder ihre Gemische eingesetzt, die ge eignet sind, durch heterogene oder homogene Katalyse den Abbrand und seine Geschwindigkeit zu beeinflussen. Moderatoren, die in Form einer heterogenen Katalyse in die Umsetzung eingreifen, sind Metalle, Metalloxide und/oder Metall karbonate und/oder Metallsulfide. Als Metalle können vorzugsweise Bor, Silicium, Kupfer, Eisen, Titan, Zink oder Molybdän eingesetzt werden. Auch Kalziumkarbo nat kann eingesetzt werden. Mischungen dieser Moderatoren können ebenfalls verwendet werden.Substances or their mixtures are used as combustion moderators are suitable, by heterogeneous or homogeneous catalysis the burn and its To affect speed. Moderators in the form of a heterogeneous Interfering in the implementation of catalysis are metals, metal oxides and / or metal carbonates and / or metal sulfides. Boron, silicon, Copper, iron, titanium, zinc or molybdenum can be used. Calcium carbo too nat can be used. Mixtures of these moderators can also be used.
Moderatoren, die in Form einer homogenen Katalyse in die Umsetzung eingreifen, sind beispielsweise Schwefel, Kupfer-Resorcylate oder Ferrocen und seine Derivate. Diese Moderatoren werden durch die bei der Reaktion auftretenden Temperaturen verdampft und können so selbst oder als Folgeprodukte in die Reaktion eingreifen.Moderators who intervene in the implementation in the form of homogeneous catalysis, are, for example, sulfur, copper resorcylates or ferrocene and its Derivatives. These moderators are identified by those involved in the response Temperatures evaporate and can be used as a by-product or in the Intervene reaction.
Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse können die erfindungsgemäßen Anzündmi schungen gegebenenfalls mit schützenden Mitteln behandelt oder beschichtet sein.To protect against environmental influences, the igniters according to the invention If necessary, treatments are treated or coated with protective agents be.
Die erfindungsgemäßen Anzündmischungen können vielfältig eingesetzt werden. Vorzugsweise werden sie verwendet zur Anzündung pyrotechnischer Gemische oder Sätze sowie von Treibladungen, die zur Auslösung schnellablaufender Vor gänge wie beispielsweise die Beschleunigung von Geschossen, das Eintreiben von Befestigungsmaterialien z. B. mit Hilfe von Bolzensetzgeräten oder auch das Aufblasen von Gassäcken (Airbags) oder zum Auslösen von Gurtstraffern in der Kraftfahrzeugsicherheit eingesetzt werden.The ignition mixtures according to the invention can be used in a variety of ways. They are preferably used to ignite pyrotechnic mixtures or sentences as well as propellant charges, which are used to trigger fast-moving objects like accelerating bullets, driving in of fastening materials such. B. with the help of fasteners or that Inflating gas bags (airbags) or triggering belt tensioners in the Motor vehicle security can be used.
Die sicherheitstechnischen Kenndaten einiger der erfindungsgemäßen Anzündmi schungen sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Daten wurden nach den Methoden der Bundesanstalt für Materialprüfung ermittelt. Im Vergleich zum Primärexplosivstoff Bleitrinitroresorcinat werden bei den erfindungsgemäßen Anzündmitteln insbe sondere die Reib- und Schlagempfindlichkeit deutlich verbessert.The safety-related characteristic data of some of the igniters according to the invention Schemes are shown in Table 2. The data were collected using the methods of Federal Institute for Materials Testing determined. Compared to the primary explosive Lead trinitroresorcinate are particularly useful in the igniters according to the invention especially the friction and impact sensitivity significantly improved.
Zur Abschätzung wichtiger Kenngrößen der erfindungsgemäßen Anzündmischun gen, wie die bei der Reaktion freiwerdende Energie (Explosionswärme), der Druck, die Explosionstemperatur und die bei dieser Temperatur entstandenen Reaktionsprodukte wurde mit Hilfe eines thermodynamischen Rechenprogramms von den erfindungsgemäßen Anzündmischungen bei konstantem Volumen und einer Ladedichte von 0,1 g/cm³ eine adiabatisch ablaufende Reaktion gerechnet. Tabelle 3 zeigt die wichtigsten Daten der thermodynamischen Berechnung. Die für die Auslösung einer Reaktion erforderliche Zündenergie wurde experimentell ermittelt.To estimate important parameters of the ignition mixture according to the invention conditions, such as the energy released during the reaction (heat of explosion), the Pressure, the explosion temperature and the temperature at that temperature Reaction products were created using a thermodynamic computer program of the ignition mixtures according to the invention at constant volume and a loading density of 0.1 g / cm³ expected an adiabatic reaction. Table 3 shows the most important data of the thermodynamic calculation. The Ignition energy required to trigger a reaction was experimented determined.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie einzu schränken.The following examples are intended to illustrate the invention without restricting it restrict.
Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Anzündmischungen nach an sich be kannten Verfahren. Die einzelnen Komponenten werden in den in Tabelle 1 an gegebenen Mischungsverhältnissen durch ein Sieb mit einer lichten Maschen weite von 0,2 mm gesiebt und in einem Taumelmischer 30 Minuten gemischt. Je 200 mg dieser Mischungen werden mit einer Preßkraft von 71 N/mm² zu Tabletten mit einem Durchmesser von 6 mm verpreßt. Die so hergestellten Tabletten werden mit einem Laserstrahl (Wellenlänge 1.060 nm), einer Strahlenenergie von ca. 200 mJ und einer Pulslänge von 2,5 ms angezündet. Das Anzündverhalten ist in Tabelle 1 wiedergegeben.The ignition mixtures according to the invention are manufactured per se knew procedures. The individual components are listed in Table 1 given mixing ratios through a sieve with a light mesh sieved width of 0.2 mm and mixed in a tumble mixer for 30 minutes. Each 200 mg of these mixtures become tablets with a compressive force of 71 N / mm² pressed with a diameter of 6 mm. The tablets thus produced with a laser beam (wavelength 1,060 nm), a radiation energy of approx. 200 mJ and a pulse length of 2.5 ms ignited. The ignition behavior is reproduced in Table 1.
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