DE2451370A1

DE2451370A1 - Elektrischer zuender fuer huelsenlose treibsaetze und verfahren zur herstellung solcher zuender

Info

Publication number: DE2451370A1
Application number: DE19742451370
Authority: DE
Inventors: Hubert Usel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1976-05-06
Also published as: FR2289876A1; DD121175A5; MX3290E; SE7512051L; FR2289876B1; AT350948B; JPS5167712A; JPS605879B2; US4402268A; CH616742A5; ATA816475A; GB1529467A; ZA756819B; DE2451370C2; AU498512B2; IT1048351B; AU8611075A; SE432419B

Description

DR. BBRC- DII'L.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWAßß DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte 25 327

?P. Oktober l^q7^l1

Hubert USEL Inzing, Tirol, Österreich

"Elektrischer Zfinder für hülsenlose Treibsätze

und Verfahren zur Herstellung solcher Zünder"

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder für hülsenlose j gegebenenfalls auch mit einem Projektil fest verbundene Treibladungen und dergleichen, wobei der gegebenenfalls auf einem Träger angeordnete Zünder eine elektrisch

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f (089) 98 82 72 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100

⁹⁸⁷⁰⁴³ Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank Müncnen 3892623

⁹⁸³³¹⁰ TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

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leitende Schicht aufweist. Die Schicht enthalt ein elektrisch leitendes Material und einen Sprengstoff. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung solcher Zünder und schließlich einen elektrischen Zünder aufweisende Treibsätze.

Neben Perkussions-, Friktions- und Flammstrahl-Zündern gewinnen die schon seit langem bekannten elektrischen Zünder immer mehr an Bedeutung.

Besonders bei konventionellen Patronen für Maschinenwaffen und Initial-Sprengkapseln haben sich elektrische Brücken-Zünder und auch Spalt-Zünder bewährt. Schicht-Zünder, deren elektrische Leiter aus Graphit oder '"et allschichten bestehen, benötigen einen sehr hohen, ihre Anwendbarkeit einschränkenden Zündstrom. Die in neuerer Zeit nun eröffnete Anwendung elektrischer Zünder für hülsenlose Treibsätze stellte ganz besondere Anforderungen an die Zünder. Die Hauptanforderungen sind: Ein solcher Zünder darf vor allem keine Ablagerungen an den Elektroden verursachen oder bilden. Die Zündung muß mit geringen Zündströmen erreichbar und zwar zuverlässig erreichbar sein. Der Zünder sollte möglichst rückstandlos verbrennen. Weiter sollte ein solcher Zünder geringe Empfind-

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lichkeit gegen Schlag und Reibung sowie gegen statische Elektrizität und gegen Ströme, die unter der gewünschten Zündschwelle liegen, aufweisen.

Im folgenden wird ein Zünder und dessen Herstellung beschrieben, der die Erfordernisse für die Verwendung in hülsenlosen Patronen und Treibsätzen erfüllt und daher sowohl in konventionellen Patronen und Initial-Sprengkapseln als auch für hülsenlose Patronen und Treibsitze verwendet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist danach ein elektrischer Zünder für hülsenlose Treibladungen, der eine elektrisch leitende Schicht mit einem Gehalt an einem elektrisch leitenden Material und einen Sprengstoff aufweist, wobei, die Schicht als elektrisch leitendes Material einen feinteiligen zumindest teilxtfeise kristallinen Flektronenleiter und als Sprengstoff einen zumindest teilweise kristallinen Sprengstoff in innigem Gemisch enthalt, der Elektronenleiter im Sprengstoff in fein verteilter Form eingebettet ist und der Sprengstoff 60 bis 90 Vol.? bezogen auf das Sprengstoff-Elektronenleiter-Gesamtvolumen aus macht. Der Zünder kann gegebenenfalls auf einem Träger, vorzugsweise einem Sprengstoff, anheordnet sein.

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BAU

Das elektrisch leitende ^Material ist feinteilig und teilweise, vorzugsweise ranz, '"bprwiegend kristallin. Fs handelt sich urr. einen Elektronenleiter, ^s kann ein ^Metall, wie "unfer oder Silber, insbesondere .iedoch Antimon verwendet werden. Auch Sulfide wie PvHt oder FeS, Phosphide, Carbide, Silicide PbO sind verwendbar, wobei ,iedoch darauf geachtet werden sollte, daß rr'glichst keine Stoffe verwendet werden, die an der Oberfläche eine ins Gewicht fallende Isolierschicht bilden, d.h. unter den gegebenen Bedingungen "Veränderungen, auch chemischer Natur, erfahren, durch d^'e ihre elektrischen Eigenschaften wesentlich verändert werden. So sind zahlreiche Stoffe bekannt, die vor aller in feinteiligern Zustand stark isolierende Oxidschichten auf ihren Oberflächen bilden. Weiter sollte nach Möglichkeit die Verwendung von Stoffen vermieden werden, die Ablagerungen bilden.

Die Elektronenleiter besitzen vorzugsweise eine ^eilchengrösse bis hinauf zu etwa 0,05 mm Ln'nge und liegen insbesondere in mikrokristalliner Form vor. Die mikrokristalline Form hat sich vor allem bei dem als Elektronenleiter bevorzugten Antimon bewehrt. Insbesondere gilt dies für (zb. elektrolvtisch) gewachsene wikrokristalle gegenüber den durch Vermählen und dgl. entstandenen Kristalltrümmern.

Der den volumenm-'ißigen Hauptbestandteil der erfindungsger.'ißen elektrisch leitenden Schicht bildende Sprengstoff muß zumindest teilweise in kristalliner Form vorliegen. Vorzugsweise liegt der Sprengstoff sogar weitgehend in kHstal-

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liner Form vor. Der Sprengstoff sollte möglichst keine metallischen Ablagerungen bilden. Geeignete Materialien sind vorzugsweise Styphnate oder Pikrate, insbesondere Kaliumpikrat oder -Styphnat. Auch Ammonium- oder Bariumpikrat bzw. -Styphnat kommen in Betracht. Mit besonderem Vorteil sind in der erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Schicht solche kristallinen Sprengstoffe enthalten, die elektrolytische Leitfähigkeit aufweisen. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Sprengstoffe bereits elektrolytisch leitfähig in die Schicht eingebracht werdendes ist vielmehr auch möglich, daß ihnen diese Eigenschaft erst in situ, z. B. unter intensiven Mischbedingungen verliehen wird.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Elektronenleiter im Sprengstoff fein verteilt ist. Der Sprengstoff nimmt den Elektronenleiter wie eine Matrix auf. Die Teilchen der Elektronenleiter verkürzen die über den Sprengstoff führende Strombahn, wodurch der elektrische Widerstand herabgesetzt wird.

Räumlich befindet sich also mehr kristalliner Sprengstoff in der Schicht als Elektronenleiter, so daß, wie erwähnt, der Stromfluß über den Sprengstoff gehen muß und die zwi-

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schengelagerten Elektronenleiter-Teilchen als bahnverkürzende Brücken fungieren. Der Sprengstoff macht 60 bis 90, vorzugsv/eise 60 bis 80 Vol. 5?, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Sprengstoff und Elektronenleiter, aus.

Häufig enthält die Schicht noch abbrennbare Bindemittel, insbesondere Nitrozellulose,hydrophobierende Zusätze, Sauerstoffspender und dergleichen, an sich bekannte Zusätze. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der Sprengstoff als Salz vor, insbesondere zum Teil als Salz der als Elektronenleiter enthaltenen Fetalle.

Es sind zwar schon elektrische Zünder beschrieben, die ein elektrisch leitendes Material, einschließlich Halbleiter als Hauptbestandteil, Nitrozellulose als Bindemittel bzw. sonstige Zusätze wie Sauerstoffspender, Zündverstärker usw. enthalten. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß dann, wenn die Schicht als elektrisch leitendes Material einen feinteiligen kristallinen Elektronenleiter enthält und der überwiegende Bestandteil ein kristalliner Sprengstoff ist, eine sichere Zündung mit wesentlich geringeren Zündströmen als bei den bekannten Zündsätzen bewirkt werden kann. Gleichzeitig wurde es damit aber auch möglich, die

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Bildung lästiger Ablagerungen zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Konzeption ist also im Hinblick auf die Stärke des benötigten Zündstroms und in Verbindung damit auf die Unzündbarkeit durch Funkenschläge, wie sie durch Ansammlung statischer Ladungen hervorgerufen werden, von besonderer Bedeutung. Da der Strom die sehr hochohmigen Sprengstoffe viel eher erwärmt als die dazwischen liegenden Leiterbrücken, treten zwischen den praktisch kalten Leiterpartikeln in den Sprengstoffpartien Temperaturen auf, die sofort zu lokalen Zündungen führen, welche auf die benachbarten Sprengstoffpartien übergreifen und damit die Zündung einleiten.

Messungen an der erfindungsgem^ßen Schicht zeigen deutlich, daß diese die Eigenschaften eines nichtmetallischen Leiters besitzen. So zeigt die Schicht z. B. auf einer Pingflache zwischen einer Zentral-Elektrode von etwa 2 mm Durchmesser und einer ringförmigen Außen-Elektrode, die zur Zentral-Elektrode einen Abstand von 0,7 bis 1 mm hat, einen Widerstand von 5 Kilo-Ohm. Bei diesem Widerstand zündet die Schicht aber noch einwandfrei mit nur 22,5 Volt und wenigen Milliamperes. Weiter zeigt der Strom eine rasch ansteigende Kurve, die, wenn der Maximal-Strom unter der Zündschwelle ge-

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halten wird, langsam absinkt, was der Charakteristik eines sich polarisierenden elektrolytischen Leiters entspricht. Die Erfindung erscheint danach dahingehend verallgemeinerbar, daß in eine volumenmäßig überwiegende Fenge eines elektrisch unter explosiver Zersetzung zündbaren Leiters II. Klasse ein Leiter I. Klasse, insbesondere Metall, in feinverteilter Form eingelagert ist.

Die beobachtete elektrolytische Leitfähigkeit läßt auch den Schluß zu, daß nicht nur die Stromwärme in den einzelnen Sprengstoffpartien die Zündung auslöst, sondern daß möglicherweise auch elektrochemische Vorgänge innerhalb der Sprengstoffkristalle zur Zündung führen, da bereits geringfügige Verschiebungen der Ionen des Sprengstoffes oder plötzliche Anreicherung von Ionen an den Grenzflächen des Sprengstoffkristalls die Zündung bewirken müßten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist, um den Sprengstoffanteil der Schicht in seiner elektrolytischen Leitfähigkeit zu verbessern und ganz allgemein auch innerhalb des einzelnen Kristalls die Strombahn zu verkürzen, wie bereits angedeutet, ein Sprengstoff besonderer Art enthalten. Hierzu wird ein Sprengstoff verwendet, der mit geringen Fengen

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eines partikelförirri gen metallischen Elektronenleiters dotiert ist. Zur Dotierung wird vorzugsweise das gleiche Metall wie für den Elektronenleiter benutzt. Zu diesem Zxvecke kann der Sprengstoff aus einer Lösung zusammen mit besonders kleinen ^Metallpartikeln ausgefüllt bzw. auskristallisiert werden, wobei ^Metallpartikel, insbesondere in mikrokristalliner Form in die sich bildenden kristalle eingeschlossen werden bzw. aus diesen herauswachsen. Parallel hierzu kann aber auch ein chemischer Prozess ablaufen, durch den auch Metallatome als reguläre Sprengstoffverbindungen in den kristall eintreten und damit ebenfalls zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Sprengstoffes beitragen. Ein ähnlicher ^vorgang der Einlagerung von Metallatomen in den Sprengstoffkristall tritt ein, wenn der Sprengstoff mit ^wetallpartikeln in einer neutralen Flüssigkeit, die nur wenig Sprengstoff löst, lange Zeit gründlich durchgemischt wird.

Ein Träger ist nur dort notwendig, wo der zu zündende Treibsatz oder Sprengstoff eine höhere Zündenergie verlangt oder mechanisch ungeeignet ist. Der Träger kann z. P. die Form eines Plättchens oder eines niedrigen Zvlinders haben. Er besteht vorzugsweise in der Hauptsache aus einem Sprengstoff oder einem rasch verbrennenden Stoff. Als Sprengstoffe kommen Kaliumpikrat- oder -Stvphnat und Ammonium- oder Barium-

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Pikrat und -Styphnat in Betracht. Vm aus den Sprengstoffen einen Träger mit brauchbaren mechanischen Eigenschaften zu bekommen j rm'lssen diese mit einem Bindemittel vermengt und dann geformt werden. Als Rindemittel dient vorzugsweise mit einem Lösungsmittel behandelte Nitrozellulose. Die gelöste Nitrozellulose kann mit dem pulverförmigen Sprengstoff angepastet oder geknetet und dann zu einem Band oder zu Tabletten gepreßt werden. Das Verhältnis von Nitrozellulose zum Sprengstoffanteil ist höchstens etx^a 2:3, z. B. 1:2 bis 1:3.

Der so erhaltene Träger ist nach F.ntzug des Lösungsmittels fest und lHßt sich schneiden und stanzen. Er verbrennt rasch und vollständig, die Verbrennungsprodukte sind gasförmig.

Zur Herstellung des erfindungsgemft'ßen Zünders bzw. der elektrisch leitenden Schicht kann der Sprengstoff gegebenenfalls in dotierter Form mit dem Elektronenleiter gemischt und dann geformt werden. Vorzugsweise wird in Gegenwart einer inerten Flüssigkeit oder eines rückstandlos abbrennbaren Bindemittels, insbesondere einer Nitrozellulose-Lösung gearbeitet. Das flüssige Remisch wird dann verformt bzw. auf den Träger als Leitschicht aufgetragen. Nach Trocknung wird die so erzeugte Schicht gegebenenfalls glattgewalzt. Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße elektrisch leitende Schicht

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und den Träger getrennt voneinander fertig herzustellen und dann die beiden Teile niteinander zu verkleben.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weise wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zünder so vorgegangen, daß man aus einem Lösungsmittel, das in suspendierter Form den feinteiligen, zumindest teilweise kristallinen Elektronenleiter enthält, Sprengstoffkristalle ausfällt. Dabei kann der Sprengstoff in der Lösung erst hergestellt werden oder zunächst gelöst und dann in Gegenwart des suspendierten Elektronenleiters ausgefällt werden.

So ist es beispielsvrei.se möglich, Stvphnin- und/oder Pikrinsäure bzw. deren Salze aus einem Lösungsmittel in Gegenwart von suspendiertem kristallinen Antimon, gegebenenfalls nach überführung in das gewünschte Stvphnat oder Pikrat, aus zukristallisieren und aus dem erhaltenen Produkt, gegebenenfalls nach Zugabe eines Bindemittels oder weiterer Hilfsmittel, die elektrisch leitende Zündschicht zu hilden.

Bei Zündern für kleine hülsenlose Treibsätze, die gegebenenfalls mit einem Projektil fest verbunden sein können (Patrone) hat der Träger, sofern ein solcher verwendet wird, beispielsweise eine Dicke von 0,3 bis 0,ü mm und die er-

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findungsgemäße Schicht etwa eine Dicke von 0,05 mm. Je nach dem Verwendungszweck variieren diese Werte. Zur Erzielung besonders empfindlicher Schichten wird über der Schicht noch eine aus Nitrozellulose und Metallpartikeln bestehende Kontaktschicht angeordnet, in der sich*; ebenso wie in der Leitschicht, die wesentlich gröberen Metallpartikeln nicht berühren dürfen. Dadurch wird erreicht, daß nur eine punktförmige Berührung der Elektrode an der Leitschicht stattfindet, wodurch es an den Berührungspunkten zu einer höheren Stromkonzentration kommt.

Auch der Träger kann je nach Verwendungszweck aus mehreren verschieden schnell brennenden oder detonablen Schichten bestehen.

- Patentansprüche -

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Claims

DR. BERG DirL.-lNG. STAPF DIPL.-ING. SCHWADE DR. DR. SANDMAIR _Λ „ _ .

PATENTANWÄLTE ^ ^ '

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Patentansprüche :

'ί 1.) Elektrischer Zünder für hülsenlose Treibladungen und dergleichen, wobei der Zünder eine elektrisch leitende Schicht, die im wesentlichen ein elektrisch leitendes Material und einen Sprengstoff enthält, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht als elektrisch leitendes Material einen feinteiligen, zumindest teilweise kristallinen Elektronenleiter und als Sprengstoff einen zumindest teilweise kristallinen Sprengstoff enthält, der Elektronenleiter im Sprengstoff in feinverteilter Form vorliegt und der Sprengstoff 60 bis 90 Vol.??, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Sprengstoff und Elektronenleiter ausmacht.

2, Zünder gemäß Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenleiter ein Metall, insbesondere Antimon, Bleidioxid, ein Sulfid, Phosphid, Carbid und/oder Silicid ist.

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* ⁽⁰⁸⁹⁾ Il ™ Il ^{8 München 8}°. Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100

987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3892623

⁹⁸³³¹⁰ TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

3. Zünder gemäß Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff in einer Menge von 60 bis 80 Vol.$ enthalten ist.

4. Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet, daß die elektrisch leitende Schicht einen mit einem Elektronenleiter dotierten Sprengstoff enthält.

5. Zünder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht auf einem Träger angeordnet ist.

6. Zünder gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger überwiegend aus einem Sprengstoff besteht.

7. Zünder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzei chnet, daß die elektrisch leitende Schicht und/oder der Träger ein abbrennbares Bindemittel, vorzugsweise Nitrozellulose enthält.

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8. Verfahren zur Herstellung des elektrischen Zünders gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sprengstoff aus
einem Lösungsmittel in Gegenwart des darin suspendierten Elektronenleiters in kristalliner Form isoliert.

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