CZ288858B6

CZ288858B6 - Netoxická a nekorozivní zážehová slož

Info

Publication number: CZ288858B6
Application number: CZ19993305A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Nesveda; Stanislav Brandejs; Karel Jirásek
Original assignee: Sellier & Bellot, A. S.
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-09-12
Also published as: US6964287B1; DE60011109T2; PT1216215E; CA2382688A1; EP1216215B1; SK285040B6; CZ9903305A3; TR200200668T2; ATE267784T1; EP1216215A1; HK1049144A1; DE60011109D1; WO2001021558A1; AU6978600A; SK13672000A3

Abstract

Netoxick a nekorozivn z ehov slo vytvo°en spojen m energetick ho syst mu se syst mem pyrotechnick²m obsahuje 5 a 40 % hmotnostn ch brizantn trhaviny, vybran ze skupiny nitroester a nitramin , 5 a 40 % hmotnostn ch senzibiliz toru, kter²m je tetrazen nebo sole a deriv ty tetrazol , 5 a 50 % oxidovadla vybran ho ze skupiny oxid a peroxid kov nebo ze skupiny sol anorganick²ch kysl kat²ch kyselin nebo ze skupiny komplexn ch sol , 1 a 20 % hmotnostn ch b ru jako paliva, 5 a 30 % hmotnostn ch frikcion toru a p° padn 0,1 a 5 % hmotnostn ch pojiva.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti muniční výroby, zejména výroby zápalkových složí pro zápalky loveckého a sportovního střeliva.

Dosavadní stav techniky

Všechny druhy známých zápalkových složí, které jsou v současné době používány, a to jak již zastaralé sloze na bázi třaskavé rtuti, chlorečnanu draselného a sulfidu antimonitého, tak novější nekorozívní sloze na bázi tetrazenu, trinitrozorcinátu olovnatého, oxidu olovičitého, kalciumsilicidu a sulfidu antimonitého, emitují při výstřelu velké množství toxických těžkých kovů a neodpovídají nárokům na čistotu životního prostředí. Proto byl v posledních deseti letech proveden rozsáhlý výzkum s cílem vytvořit slož, která by neobsahovala sloučeniny těžkých kovů, jako je olovo, baryum, rtuť, antimon a současně si uchovala nekorozivnost tricinátových složí. Výsledkem byla slož, kde funkci primární třaskaviny plní aromatická diazosloučenina bez obsahu kovu, dinol a senzibilizátorem zůstává tetrazen. Pyrotechnický systém se v daném případě skládá z nového oxidovadla, peroxidu zinku a práškového titanu. Slož může obsahovat ještě další složky, jako jsou frikcionátory, nejčastěji mleté sklo a aktivní paliva, jako jsou různé druhy nitrocelulózových a nitroglycerinových prachů.

Známé jsou také slože na bázi dinolu, kde se prakticky pouze obměňuje pyrotechnický systém. Jako oxidovadla jsou používány různé oxidy kovů, dusičnan draselný, strontnatý, zásadité dusičnany mědi a dusičnan měďnato-amonný a sloučeniny cínu. Ani tyto slože nejsou konečným řešením. Zásadním problémem je zde vlastní primární třaskavina - dinol. Je to karcinogenní sloučenina s velmi nepříjemnými fyziologickými účinky.

Proto byly zaznamenány snahy dinol ze složí zcela vyloučit. Takové řešení nabízí EP 0 656 332 AI, kde slož je založena pouze na pyrotechnickým systému a neobsahuje vůbec žádnou třaskavinu. Palivem je zde hyperaktivní práškový zirkon, oxidovadlem je směs dusičnanu draselného s oxidem manganičitým a funkci energetické složky plní pentrit. Není pochyb o tom, že tato slož je dle údajů původců vynálezu plně funkční, ačkoliv i zde může vyvstat závažný problém. Tím může být právě zirkon. Jak sami původci uvádějí, zažehuje se aktivní forma zirkonu vlivem nepatrného energetického impulsu, a to jak mechanicky, tak termicky. Je obecně známo, že vysoce aktivní práškové kovy, a to především zirkon, jsou pyroforické a extrémně reaktivní. Reagují jak se vzdušným kyslíkem za oxidů, tak se vzdušným dusíkem za vzniku nitridů a i s vodní parou za vzniku hydridů. Při dopravě a skladování musí být uchovávány pod vodou a při výrobě složí musí být voda vytěsněna organickým rozpouštědlem s vodou mísitelným. Podle údajů původců je nejvýhodnější izopropylalkohol. Technologie je pak založena na klasickém vtírání pastovité slože do kalíšků, avšak s tím rozdílem, že pojivém zde není vodný roztok příslušné organické sloučeniny, ale roztok aerosilu v izopropylalkoholu. Při výrobě a laboraci takových složí pak mohou nastat závažné problémy, jako je práce s extrémně reaktivním zirkonem a dále i problémy technologické při použití velkého množství organických rozpouštědel ve výrobě.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody řeší a zcela odstraňuje netoxická a nekorozívní zážehová slož, jejíž podstata spočívá v tom, že v energetickém systému je primární třaskavina typu dinol nahrazena brizantní trhavinou, která je aktivována senzibilizátorem typu tetrazen nebo solemi a deriváty tetrazolů. Jako brizantní trhaviny je možno použít nitroestery, jako je pentrit a hexanitromanit, ale také

-1CZ 288858 B6 nitrocelulózu ve formě granulátu a dále nitraminy, jako je hexogen, oktogen a tetryl. Pro zvýšení zážehové mohutnosti je nutno slož doplnit vhodným pyrotechnickým systémem. Jako nejvhodnější se ukázaly směsi s práškovým bórem, zejména s hnědým tzv. amorfním, s vysokým specifickým povrchem, který u běžně dostupných preparátů dosahuje 5 až 25 m²/g. Rozsáhlé zkoušky prokázaly, že amorfní bór je vynikajícím palivem a je schopen vytvořit dokonalý redoxsystém s jakýmikoliv kovovým oxidem, nezávisle na mocenství, dále s peroxidy kovů a všemi známými solemi anorganických kyslíkatých kyselin.

Do pyrotechnického systému s bórem je možno zvolit oxidovadla ze skupiny sloučenin, jako jsou oxidy kovů jednomocných: měďný Cu₂0, dvojmocných: měďnatý CuO, zinečnatý ZnO, oxidy kovů vícemocných: bismutitý Bi₂O₃, bismutičitý BiO₂ i bismutičný Bi₂O₅, železitý Fe₂O₃, manganičitý MnO₂, cíničitý SnO₂, vanadičný V₂Os a molybdenový MoO₃, peroxidy zinku ZnO₂a vápníku CaO₂, dusičnan draselný KNO₃ a některé speciální soli, jako jsou zásadité dusičnany bismutu 4BiNO₃(OH)₂.BiO(OH) a BiONO₃.H₂O, zásaditý dusičnan mědi Cu(NO₃)₂.3Cu(OH)₂, dusičnan diamoměďnatý - Cu(NH₃)₂(NO₃)₂, zásaditý dusičnan cínu Sn₂O(NO₃)₂.

Nejrychleji hořící systém vytváří bór se sloučeninami bismutu. Systémy s nejvyšší výhřevností vznikají při použití dusičnanu draselného, oxidu měďnatého, železitého a manganičitého. Produkty hoření mohou být jak nízkotavitelný oxid boritý B₂O₃, tak těkavý oxid bomatý - BO, stabilnější za vyšších teplot, případně i nitrid bóru - BN. Přítomnost těchto sloučenin v produktech hoření je velmi žádoucí z hlediska dokonalého zážehu prachových náplní nábojů. Přes svou výjimečnou reaktivnost je bór chemicky stabilní a není manipulačně nebezpečný. Náklady na bór jsou vyváženy jeho minimálním obsahem ve stechiometrických směsích, který nepřesahuje 20 % hmotnostních. Pro zvýšení citlivosti k nápichu je nutno doplnit slož vhodným frikcionátorem, kterým je mleté sklo.

Vzhledem k tomu, že takto vytvořené zážehové slože jsou ve velmi jemné formě, jeví se jako nejvhodnější technologie laborace za mokra, a proto slož může obsahovat ještě jisté množství pojivá rozpustného ve vodě. Nejvhodnější jsou obecně známá pojivá, jako arabská guma, dextrin, polyvinylalkohol, karboxymetylcelulóza a jiné. Pokud by bylo nutno laborovat slož za sucha, je třeba ji předem zgranulovat. Granulaci je možno provést jak za použití výše jmenovaných pojiv ve vodném roztoku, tak i za použití pojiv rozpustných v organických rozpouštědlech, např. nitrocelulózy v acetonu. Pyrotechnický systém je možno rovněž po vylisování nazmit a zrněný produkt pak použít do složí. Slož pak nemusí již obsahovat pojivo, protože za sucha je dobře dávkovatelná.

Zážehové slože vytvořené spojením energetického a pyrotechnického systému dle uvedené podstaty vynálezu vyjadřuje následující schéma:

údaje jsou uvedeny v % hmotnostních

- brizantní trhavina 5 až 40 %

- senzibilizátor 5 až 40 %

- oxidovadlo 5 až 50 %

-bór 1 až 20 %

- frikcionátor 5 až 30 %

- případně pojivo 0,1 až 5%

-2CZ 288858 B6

Příklady provedení

Složení složí je uvedeno v % hmotnostních.

Příklad 1 - slož bez pojivá, vhodná pro suchou laboraci

tetrabenzen	25%
pentrit	25 %
4BiNO₃(OH₂).BiO(OH)	34%
Bór	6%
mleté sklo	10%

Příklad 2 - obdobná slož s vyšší citlivostí

a) suchá varianta - bez pojivá b) mokrá varianta

tetrazen	35%	tetrazen	35%
pentrit	15%	pentrit	15%
4BiNO₃(OH)₂.BiO(OH)	34%	4BiNO₃(OH)₂.BiO(OH)	34%
Bór	6%	Bór	5,5 %
sklo	10%	arabská guma	0,5 %
		sklo	10%

Příklad 3 - obdobná slož s pojivém

a) suchá varianta - bez pojivá b) mokrá varianta

tetrazen	25%	tetrazen	25 %
pentrit	25%	tetryl	25 %
BiNO₃.H₂O	34%	BiNO₃.H₂O	34%
Bór	5,5 %	Bór	5,5 %
sklo	10%	arabská guma	0,5 %
nitrocelulóza	0,5 %	sklo	10%

Příklad 4 - slož s vyšší výhřevností

a) suchá varianta - bez pojivá b) mokrá varianta

tetrazen	35%	tetrazen	25%
pentrit	15%	pentrit	25%
CuO	34%	CuO	34%
Bór	6%	Bór	5,5 %
sklo	10 %	polyvinylalkohol	0,5%
		sklo	10%

Příklad 5
a) suchá varianta		b) mokrá varianta
tetrazen	25%	tetrazen	25%
pentrit	25%	pentrit	25%
Bi₂O₃	36%	Bi₂O₃	36%
Bór	3,5 %	Bór	3,5 %
nitrocelulóza	0,5 %	polyvinylalkohol sklo	0,5 % 10%

Příklad 6

a) suchá varianta	b) mokrá varianta
tetrazen	35%	tetrazen	25 %
pentrit	15%	tetryl	25%
MnO₂	31,5%	Mn₂0	31,5%
Bór	8%	Bór	8%
nitrocelulóza	0,5 %	arabská guma	0,5 %
sklo	10%	sklo	10%

Příklad 7
a) suchá varianta		b) mokrá varianta
tetrazen	25%	tetrazen	25%
pentrit	25%	pentrit	25%
ZnO	34%	ZnO	34%
Bór	5,5 %	Bór	5,5 %
nitrocelulóza	0,5 %	arabská guma	0,5 %
sklo	10%	sklo	10%

Příklad 8
pouze suchá varianta tetrazen	25%
pentrit	25%
Fe₂O₃	34%
Bór	5,5 %
nitrocelulóza	0,5 %
sklo	10%

Příklad 9
a) suchá varianta		b) mokrá varianta
tetrazen	25%	tetrazen	25%
pentrit	25%	pentrit	25%
V₂O₅	30%	v₂o₅	30%
Bór	9,5 %	Bór	9,5 %
nitrocelulóza	0,5 %	arabská guma	0,5 %
sklo	10%	sklo	10%
Příklad 10
a) suchá varianta		b) mokrá varianta
tetrazen	35%	tetrazen	25%
pentrit	15%	pentrit	25%
SnO₂	34%	Sn₂	34%
Bór	5,5 %	Bór	5,5 %
nitrocelulóza	0,5 %	arabská guma	0,5 %
sklo	10%	sklo	10%

-4CZ 288858 B6

Příklad 11
a) suchá varianta		b) mokrá varianta
tetrazen	25%	tetrazen	25%
pentrit	25%	pentrit	25%
MoO₃	30%	MoO₃	30%
Bór	9,5 %	Bór	9,5 %
nitrocelulóza	0,5 %	arabská guma	0,5 %
sklo	10%	sklo	10 %

Příklad 12
a) suchá varianta		b) mokrá varianta
tetrazen	25%	tetrazen	25%
pentrit	25%	pentrit	25%
ZnO₂	30%	ZnO₂	30%
Bór	9,5 %	Bór	9,5 %
nitrocelulóza	0,5 %	arabská guma	0,5 %
sklo	10%	sklo	10%

Příklad 13 pouze suchá varianta

tetrazen	25%
pentrit	25%
CaO₂	30%
Bór	9,5 %
nitrocelulóza	0,5 %
sklo	10%

Příklad 14 pouze suchá varianta -slož s nejvyšší výhřevnosti

tetrazen	25%
pentrit	25%
KNO3	33,5 %
Bór	6%
nitrocelulóza	0,5 %
sklo	10%

Příklad 15
a) suchá varianta		b) mokrá varianta
tetrazen	35%	tetrazen	25%
pentrit	15%	pentrit	25%
Cu(NO₃)2.3Cu(OH)₂	31,5%	Cu(NO₃)₂.3Cu(OH)2	31,5%
Bór	8%	Bór	8%
nitrocelulóza	0,5 %	arabská guma	0,5 %
sklo	10%	sklo	10%

-5CZ 288858 B6

Příklad 16

a) suchá varianta

tetrazen	35%
pentrit	15%
Cu(NH₃)₂(NO)₂	27,5 %
Bór	12%
nitrocelulóza	0,5 %
sklo	10%

b) mokrá varianta

tetrazen	25%
pentrit	25%
Cu(NH₃)2(NO)₂	27,5 %
Bór	12%
arabská guma	0,5 %
sklo	10%

Příklad 17 - slož s vysoce reaktivním oxidovadlem

a) suchá varianta tetrazen pentrit BiO₂Bór nitrocelulóza sklo

b) mokrá varianta

25%	tetrazen	25%
25%	pentrit	25%
33,5 %	BiO₂	33,5 %
6%	Bór	6%
0,5 %	arabská guma	0,5 %
10%	sklo	10%

Příklad 18 - slož obdobná

a) suchá varianta tetrazen pentrit Bi₂Os Bór nitrocelulóza sklo

b) mokrá varianta

25%	tetrazen	25%
25%	tetryl	25%
33%	Bi₂O₅	33 %
6,5 %	Bór	6,5 %
0,5 %	arabská guma	0,5 %
10%	sklo	10%

Příklad 19 - specifický případ, kdy oxidovadlo plní funkci přídavné třaskaviny

a) suchá varianta

tetrazen	25%
pentrit	25%
Sn₂O(NO)₃	32%
Bór	8%
nitrocelulóza	0,5 %
sklo	10%

b) mokrá varianta

tetrazen	25%
pentrit	25%
Sn₂O(NO)₃	31,5%
Bór	8%
arabská guma	0,5 %
sklo	10%

Průmyslová využitelnost

Slože v souladu s technickým řešením jsou využitelné v oblasti muniční výroby při výrobě zápalek pro náboje s centrálním zápalem, určené pro sportovní, lovecké a cvičné účely, nebo pro vstřelovací nábojky.

Claims

1. Netoxická a nekorozívní zážehová slož vytvořená spojením energetického systému se systémem pyrotechnickým vyznačující se tím, že slož tvořená energetickým a pyrotechnickým systémem obsahuje 5 až 40 % hmotnostních brizantní trhaviny, vybrané ze skupiny nitroesterů a nitraminů, 5 až 40 % hmotnostních senzibilizátoru, kterým je tetrazen nebo sole a deriváty tetrazolů, 5 až 50 % oxidovadla vybraného ze skupiny oxidů a peroxidů kovů nebo ze skupiny solí anorganických kyslíkatých kyselin nebo ze skupiny komplexních solí, 1 až 20 % hmotnostních bóru jako paliva, 5 až 30 % hmotnostních frikcionátoru a případně 0,1 až 5 % hmotnostních pojivá.

2. Slož podle nároku 1, vyznačující se tím, že brizantní trhavina je vybrána ze skupiny nitroesterů jako je pentrit, hexanitromanit, nitrocelulóza, nebo je vybrána ze skupiny nitraminů jako je hexogen, oktogen, tetryl.

3. Slož podle nároku 1,vyznačující se tím, že palivem je amorfní bór s vysokým specifickým povrchem.

4. Slož podle nároku 1,vyznačující se tím, že oxidovadlo je vybráno ze skupiny oxidů kovů jako jsou oxidy mědi, zinku, bismutu, železa, manganu, cínu, vanadu a molybdenu, nebo ze skupiny peroxidů kovů jako jsou peroxidy zinku a vápníku, nebo ze skupiny solí anorganických kyslíkatých kyselin, jako je dusičnan draselný, zásadité dusičnany bismutu, cínu a mědi, nebo ze skupiny komplexních solí, jako je dusičnan diamoměďnatý.

5. Slož podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivý jsou nitrocelulóza, polyvinylalkohol, arabská guma.

6. Slož podle nároků 2 nebo 5, vyznačující se tím, že nitrocelulóza plní současně funkci pojivá pyrotechnického systému a zároveň funkci energetické složky.

7. Slož podle nároku 1,vyznačující se tím, že frikcionátorem je mleté sklo.