DE102007019968A1 - Pyrotechnic kit comprises one or multiple components as bonding agent, which are selected from trinitrotoluene, trinitroanisol or dinitroanisol, and oxidant is also provided - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen schmelzgießbaren pyrotechnischen Satz.The The present invention relates to a melt-cast pyrotechnic Sentence.
Zur Herstellung pyrotechnischer Sätze werden typischerweise pulverförmige Komponenten zusammen mit einem organischen Binder homogenisiert. Als Binder werden herkömmlicherweise Polyolefine wie zum Beispiel Polybutadien, Polystyrole, Polychlorverbindungen wie zum Beispiel PVC und chloriertes PVC, Polychloroprene, Polyfluorverbindungen wie zum Beispiel Hexafluorisopren-Vinylidenfluorid-Copolymer, Polyurethane, usw. eingesetzt. Weiter kommen auch natürliche Gummis und Harze, thermoplastische Polymere und ähnliche Stoffe zur Anwendung.to Pyrotechnic compound production typically becomes powdery components together with an organic Binder homogenized. As binders conventionally Polyolefins such as polybutadiene, polystyrenes, polychloro compounds such as PVC and chlorinated PVC, polychloroprenes, polyfluoro compounds such as hexafluoroisoprene-vinylidene fluoride copolymer, polyurethanes, etc. used. Also come natural gums and resins, thermoplastic polymers and similar substances for use.
Diese Polymere werden als Lösungen bzw. Dispersionen eingesetzt, thermisch extrudiert oder reaktiv ausgehärtet. Bis auf diejenigen Sätze, die durch Extrusion bereits in ihre Endform gebracht werden können, müssen alle die mit anderen Techniken erzeugten Satzgranulate noch durch Pressen, Walzen oder auch durch Extrusion in ihre entsprechende Form gebracht werden. Aufgrund der nicht unerheblichen, auf das Material einwirkenden Scherkräfte beim Kneten, Pressen, Walzen und Extrudieren kommt es bei diesen Arbeitsschritten häufig zu Unfällen durch explosionsartige Umsetzung des Satzes. Ebenso hat die Verwendung von leicht entzündlichen organischen Lösemitteln wie Aceton und n-Hexan schon oft zu Brand- und Explosionsunglücken bei der Verarbeitung pyrotechnischer Sätze geführt.These Polymers are used as solutions or dispersions, thermally extruded or cured by reaction. Until those sentences by extrusion already in their final form All of them must be brought with others Techniques still produced set granules by pressing, rolling or be brought by extrusion in their appropriate form. Due to the not insignificant, acting on the material Shearing forces during kneading, pressing, rolling and extruding come These accidents often lead to these steps through explosive implementation of the sentence. Likewise, the use has of easily flammable organic solvents such as acetone and n-hexane often cause fire and explosion gaps when processing pyrotechnic compositions.
Es hat daher in der Vergangenheit nicht an Versuchen gemangelt, die Sicherheit bei der Verarbeitung von pyrotechnischen Sätzen zu erhöhen.It has therefore not lacked attempts in the past that Safety in the processing of pyrotechnic sentences to increase.
Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, pyrotechnische Sätze mit in überkritischen Lösemitteln, wie zum Beispiel überkritischem Kohlendioxid, gelösten Bindern zu homogenisieren. Durch Absenken des Drucks kann dann das Bindemittel ausgefällt werden, und die erhaltenen Sätze können, da sie vollständig lösemittelfrei sind, sofort weiterverarbeitet werden. Wenngleich praktikabel, ist der Umgang mit überkritischen Lösemitteln technisch sehr aufwändig.It For example, it has been proposed to use pyrotechnic kits with in supercritical solvents, such as supercritical Carbon dioxide to homogenize dissolved binders. By Lowering the pressure then the binder can be precipitated and the sentences obtained can be complete since they are Solvent-free, immediately further processed. Although practicable, is the handling of supercritical solvents technically very complicated.
Es ist auch vorgeschlagen worden, pyrotechnische Sätze durch Extrusion mit thermoplastischen Bindern in Doppelschneckenextrudern herzustellen. Allerdings ist dieses Fertigungsverfahren auf thermoplastische Binder beschränkt, und die Extrusion ist mit einem nicht unerheblichen mechanischen Energieeintrag in den Satz verbunden, der, wie oben erwähnt, zur unbeabsichtigten Auslösung des Satzes führen kann.It has also been proposed to pyrotechnic phrases Extrusion with thermoplastic binders in twin-screw extruders manufacture. However, this manufacturing process is based on thermoplastic Binder is limited, and the extrusion is not with one insignificant mechanical energy input connected in the sentence, the, as mentioned above, for unintentional triggering of the sentence.
Ein weiteres Problem in Zusammenhang mit pyrotechnischen Sätzen ist schließlich, dass viele derzeit eingesetzten Binder endergonischen Charakter haben, d. h. bei der Zersetzung Energie aufnehmen und daher die Abbrandgeschwindigkeit gegenüber dem bindemittelfreien System verringern.One Another problem in connection with pyrotechnic sentences After all, that's a lot of binders currently being used have endergonic character, d. H. in the decomposition energy record and therefore the burning rate compared reduce the binder-free system.
In der Sprengstofftechnik werden daher schon seit langer Zeit gießbare Mischungen aus Trinitrotoluol oder Trinitroanisol oder Dinitroanisol und anderen nicht schmelzbaren Sprengstoffen, wie zum Beispiel Hexogen oder Oktogen, hergestellt. So sind gießbare Mischungen aus Trinitrotoluol und Ammoniumnitrat als Amatole bekannt. Es wurden auch Mischungen von TNT und Hexogen und Ammoniumnitrat beschrieben. Schließlich sind als Ammonale Mischungen aus TNT, Ammoniumnitrat und Aluminium bekannt. Vor kurzem wurden auch thermisch insensitive Mischungen aus TNT und Guanidin-Harnstoff-Dinitramid (GUDN) beschrieben.In The explosives technology are therefore pourable for a long time Mixtures of trinitrotoluene or trinitroanisole or dinitroanisole and other non-fusible explosives, such as hexogen or octogen. So are pourable mixtures from trinitrotoluene and ammonium nitrate known as amatoles. There were also described mixtures of TNT and hexogen and ammonium nitrate. Finally, as ammonium compounds of TNT, ammonium nitrate and aluminum known. Recently, too, became thermally insensitive Blends of TNT and guanidine urea dinitramide (GUDN).
Als so genannte Wettersprengstoffe gibt es zum Beispiel die folgenden Sprengstoffe mit niedriger Detonationstemperatur: Wetter-Permonit mit 32,5 Gew.-% KClO4, 34,5 Gew.-% NH4NO3, 7,0 Gew.-% TNT, 3,0 Gew.-% Nitroglycerin, 15,0 Gew.-% NaCl und 8,0 Gew.-% organische Zusätze; Perchloratit 1 und 3 mit 10 bzw. 35–45 Gew.-% Ammoniumnitrat, 68 bzw. 30–40 Gew.-% Kaliumperchlorat, 16 bzw. 15–20 Gew.-% Dinitrotoluol, 1 bzw. 3–8 Gew.-% Holzmehl und 1 bzw. 0 Gew.-% Dinitronaphthalin; Sabulite mit 58,5 Gew.-% Ammoniumnitrat, 5,0 Gew.-% Kaliumperchlorat, 1,0 Gew.-% Trinitronaphthalin, 14,0 Gew.-% Trinitrotoluol, 20,0 Gew.-% Natriumchlorid und 1,5 Gew.-% Holzmehl.As so-called weather explosives there are, for example, the following explosives with low detonation temperature: weather permonite with 32.5 wt .-% KClO 4 , 34.5 wt .-% NH 4 NO 3 , 7.0 wt .-% TNT, 3.0% by weight of nitroglycerin, 15.0% by weight of NaCl and 8.0% by weight of organic additives; Perchloratite 1 and 3 with 10 or 35-45 wt .-% ammonium nitrate, 68 or 30-40 wt .-% potassium perchlorate, 16 or 15-20 wt .-% dinitrotoluene, 1 or 3-8 wt. % Wood flour and 1 and 0 wt .-% dinitronaphthalene; Sabulite with 58.5% by weight of ammonium nitrate, 5.0% by weight of potassium perchlorate, 1.0% by weight of trinitronaphthalene, 14.0% by weight of trinitrotoluene, 20.0% by weight of sodium chloride and 1.5 Wt .-% wood flour.
Ein im 1. Weltkrieg auf deutscher Seite eingesetzter Ersatzsprengstoff wurde als Perdit bezeichnet und enthielt 72,0 Gew.-% Ammoniumperchlorat, 10,0 Gew.-% Kaliumperchlorat, 15,0 Gew.-% Dinitrotoluol, flüssiges Isomerengemisch, und 3,0 Gew.-% Holzmehl. In den 1960ern wurde in Norwegen die Verwendung von Dinitrotoluol als oxidierend wirkender Zusatz in pressbaren Leuchtsätzen auf der Basis von Natriumnitrat und Magnesium beschrieben: 50–60 Gew.-% Alkalimetallnitrat, 13–25 Gew.-% Dinitrotoluole (Isomerenmischung), 20–28 Gew.-% Magnesium und 4–8 Gew.-% Cellulose.One Replacement explosive used on German side in World War I was called perdite and contained 72.0% by weight of ammonium perchlorate, 10.0% by weight of potassium perchlorate, 15.0% by weight of dinitrotoluene, liquid Isomer mixture, and 3.0 wt .-% wood flour. In the 1960s was in Norway the use of dinitrotoluene as an oxidizing agent Addition in pressable flares based on sodium nitrate and magnesium: 50-60% by weight of alkali metal nitrate, 13-25% by weight of dinitrotoluenes (isomer mixture), 20-28 % By weight of magnesium and 4-8% by weight of cellulose.
In
der
Das
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gießbaren pyrotechnischen Satz zu entwickeln, der im Vergleich zu herkömmlichen Sätzen einfacher und sicherer zu verarbeiten ist.Of the present invention is based on the object, a pourable pyrotechnic set to develop, compared to conventional Sentences is easier and safer to process.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen pyrotechnischen Satz mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is solved by a pyrotechnic sentence with the features of claim 1. Advantageous embodiments and Further developments of the invention are the subject of the dependent Claims.
Der erfindungsgemäße pyrotechnische Satz ist dadurch gekennzeichnet, dass er als Bindemittel eine oder mehrere Komponenten enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Trinitrotoluol, Trinitroanisol und 2,4-Dinitroanisol; und dass der Massenanteil des Bindemittels in einem Bereich von etwa 15 bis 65 Gew.-% liegt.Of the inventive pyrotechnic composition is characterized in that it contains one or more components as binder contains, which are selected from the group consisting from trinitrotoluene, trinitroanisole and 2,4-dinitroanisole; and that the mass fraction of the binder in a range of about 15 to 65 wt .-% is.
Bei Trinitrotoluol (TNT), Trinitroanisol (TNA) und 2,4-Dinitroanisol (DNAN) handelt es sich um energetische Binder, die als Binder und alleinige Brennstoffe mit hochreaktiven Oxidationsmitteln oder als Binder in abbrennenden Metall/Oxidatorsystemen mit Oxidationsmitteln eingesetzt werden können. Sie sind einfach zu verarbeiten, kostengünstig, verfügen über eine hohe volumetrische Explosionsenthalpie und zerfallen exotherm, wodurch die Abbrandgeschwindigkeit erhöht wird.at Trinitrotoluene (TNT), trinitroanisole (TNA) and 2,4-dinitroanisole (DNAN) are energetic binders that act as binders and sole fuels with highly reactive oxidizing agents or as a binder used in burning metal / oxidizer systems with oxidizing agents can be. They are easy to work with, cost-effective, have a high volumetric explosion enthalpy and disintegrate exothermally, increasing the burning rate becomes.
Vorzugsweise liegt der Massenanteil des Bindemittels in einem Bereich von etwa 35 bis 65 Gew.-%.Preferably is the mass fraction of the binder in a range of about From 35 to 65% by weight.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält der pyrotechnische Satz als Bindemittel ausschließlich Trinitrotoluol.In a preferred embodiment of the invention contains the pyrotechnic set as a binder excluding trinitrotoluene.
Geeignete Oxidationsmittel für einen pyrotechnischen Satz mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Perchloraten, Nitraten, Peroxiden, Dinitramiden, Fluorinitramiden, Nitroformaten und Fluoronitroformaten der Alkali- und Erdalkalimetalle, Polytetrafluorethylen, Graphitfluorid, Hexachlorethan und Hexachlorbenzol.suitable Oxidizing agent for a pyrotechnic composition with the inventive binder can be selected from the group consisting of perchlorates, Nitrates, peroxides, dinitramides, fluorinitramides, nitroformates and fluoronitroformates of the alkali and alkaline earth metals, polytetrafluoroethylene, Graphite fluoride, hexachloroethane and hexachlorobenzene.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele pyrotechnischer Sätze besser verständlich.Above and other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred, non-limiting Embodiments pyrotechnic sentences better understandable.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass Trinitrotoluol (TNT), Trinitroanisol (TNA) und 2,4-Dinitroanisol (DNAN), die zum Teil bereits aus dem Gebiet der Sprengstofftechnik als Bindemittel bekannt sind, wie eingangs beschrieben, als energetische Binder in (schmelz)gießbaren pyrotechnischen Sätzen verwendet werden können.The Inventors have discovered that trinitrotoluene (TNT), trinitroanisole (TNA) and 2,4-dinitroanisole (DNAN), some of which already from the Field of explosive technology are known as binders, such as described at the beginning, as energetic binder in (melt) castable pyrotechnic sentences can be used.
Relevante Werkstoffeigenschaften der hier vorgeschlagenen Bindemittel sind wie folgt.relevant Material properties of the binders proposed here are as follows.
TNT schmilzt bei 81°C, 2,3,5-TNA bei 106°C und 2,4-DNAN bei 94°C. Alle drei Stoffe verfügen über eine höhere Explosionsenthalpie als der aushärtbare energetische Binder GAP (ΔHc(TNT) = 7,99 kJ·cm–3, ΔHc(TNA) = 8,03 kJ·cm–3, ΔHc(DNAN) = 8,40 kJ·cm–3, ΔHc(GAP) = 2,96 kJ·cm–3). Im Gegensatz zu GAP sind die drei Bindemittel aber erheblich einfacher zu verarbeiten und auch erheblich kostengünstiger.TNT melts at 81 ° C, 2,3,5-TNA at 106 ° C and 2,4-DNAN at 94 ° C. All three substances have a higher explosion enthalpy than the curable energetic binder GAP (ΔH c (TNT) = 7.99 kJ · cm -3 , ΔH c (TNA) = 8.03 kJ · cm -3 , ΔH c (DNAN) = 8.40 kJ · cm -3 , ΔH c (GAP) = 2.96 kJ · cm -3 ). Unlike GAP, however, the three binders are much easier to process and also significantly less expensive.
Es hat sich herausgestellt, dass TNT, TNA und DNAN als energetische Binder und alleinige Brennstoffe mit hochreaktiven Oxidationsmitteln und/oder als Binder in abbrennenden Metall/Oxidatorsystemen mit Oxidationsmitteln mit einem Massenanteil in einem Bereich von etwa 15 bis 65 Gew.-% gemischt werden können. Geeignete Oxidationsmittel sind zum Beispiel Perchlorate, Nitrate, Peroxide, Dinitramide und Fluorinitramide, Nitroformate und Fluoronitroformate der Alkali- und Erdalkalimetalle, Polytetrafluorethylen, Graphitfluorid, Hexachlorethan und Hexachlorbenzol.It has turned out that TNT, TNA and DNAN as energetic Binder and sole fuels with highly reactive oxidizing agents and / or as a binder in burning metal / oxidizer systems with oxidizing agents with a mass fraction in the range of about 15 to 65% by weight can be mixed. Suitable oxidizing agents are for example, perchlorates, nitrates, peroxides, dinitramides and fluorinitramides, Nitroformates and fluoronitroformates of alkali and alkaline earth metals, Polytetrafluoroethylene, graphite fluoride, hexachloroethane and hexachlorobenzene.
Dabei steigert der exotherme Zerfall von TNT, TNA und DNAN die Abbrandgeschwindigkeit gegenüber den herkömmlichen Systemen mit einem endergonisch wirkenden Binder erheblich.there the exothermic decomposition of TNT, TNA and DNAN increases the burning rate the conventional systems with an endergonic acting Binder significantly.
Die nachfolgenden Beispiele von Leuchtsätzen dienen der Verdeutlichung der Erfindung, ohne sie auf die speziellen Beispiele einzuschränken. Dabei betreffen die Zahlenangaben jeweils die Massenanteile in Gew.-%, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.The The following examples of flares serve to clarify of the invention without limiting it to the specific examples. The numbers in each case relate to the mass fractions in% by weight, unless expressly stated otherwise.
Beispiel 1: Example 1:
- 40% Magnesium40% magnesium
- 30% Natriumnitrat30% sodium nitrate
- 30% TNT30% TNT
Beispiel 2: Example 2:
- 38% Magnesium38% magnesium
- 17% Kaliumnitrat17% potassium nitrate
- 45% TNT45% TNT
Beispiel 3: Example 3:
- 39% Zirkonium39% zirconium
- 37% Kaliumnitrat37% potassium nitrate
- 24% TNT24% TNT
Beispiel 4: Example 4:
- 33% Magnesium33% magnesium
- 34% Ammoniumperchlorat34% ammonium perchlorate
- 31% TNT31% TNT
Beispiel 5: Example 5:
- 63% Magnesium63% magnesium
- 13,5% Polytetrafluorethylen13.5% polytetrafluoroethylene
- 23,5% TNT23.5% TNT
Beispiel 6: Example 6:
- 65% Kaliumperchlorat65% potassium perchlorate
- 34% TNT34% TNT
- 1% Leitfähigkeitsruß1% conductivity black
Beispiel 7: Example 7:
- 63% Kaliumperchlorat63% potassium perchlorate
- 2% Bor2% boron
- 35% TNT35% TNT
Beispiel 8 (Tarnnebelsatz):Example 8 (camouflage fog):
- 65% Roter Phosphor65% red phosphorus
- 5% Kaliumnitrat5% potassium nitrate
- 30% TNT30% TNT
Beispiel 9 (Leuchttreibsatz):Example 9 (Leuchttreibsatz):
- 33% inhibiertes Magnesium (z. B. chromatiert, fluoridiert, wolframiert)33% inhibited magnesium (eg, chromated, fluoridated, wolframiert)
- 34% Ammoniumperchlorat34% ammonium perchlorate
- 33% TNT33% TNT
Zum Vergleich sei erwähnt, dass in den obigen Beispielen 1 bis 8 jeweils das energetische Bindemittel TNT durch das schmelzbare, nicht-energetische Biphenyl mit gleichem Massenanteil ersetzt werden kann. Hinsichtlich obigem Beispiel 9 könnte TNT durch 15% Anthracen, 14% HTPB und 4% Additive ersetzt werden.To the For comparison, it should be mentioned that in the above examples 1 to 8 each of the energetic binder TNT by the fusible, non-energetic biphenyl be replaced with the same mass fraction can. With respect to Example 9 above, TNT could be reduced by 15%. Anthracene, 14% HTPB and 4% additives are replaced.
Die oben angegebenen pyrotechnischen Sätze (Beispiele 1 bis 9) können mit herkömmlichen Anzündmitteln gezündet werden. Bei metallfreien Formulierungen empfiehlt es sich, die Gießkörper mit einer Anfeuerung auf Basis von zum Beispiel sauerstoffüberbillanzierten Mischungen auf Basis von Bor/KNO3/Nitrocellulose oder Bor/KCLO4/Viton zu bestreichen, um eine verzugsfreie Anzündung ohne Russentwicklung zu erhalten.The above pyrotechnic sets (Examples 1 to 9) can be ignited with conventional igniters. In the case of metal-free formulations, it is advisable to brush the casting bodies with an initiation based on, for example, oxygen-overbilled mixtures based on boron / KNO 3 / nitrocellulose or boron / KCLO 4 / Viton in order to obtain distortion-free ignition without soot development.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120523 |