DE2451370C2 - Elektrischer Zünder für hülsenlose Treibsätze und Verfahren zur Herstellung solcher Zünder - Google Patents
Elektrischer Zünder für hülsenlose Treibsätze und Verfahren zur Herstellung solcher ZünderInfo
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- F42C19/00—Details of fuzes
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder für hülsenlose Treibladungen und dergleichen, wobei der
Zünder eine elektrisch leitende Schicht aufweist, die aus einem Gemisch von amorphem und feinkristallinem Antimon
und einem Bindemittel, gegebenenfalls mit einem Zusatz an Sprengstoff, besteht Die Erfindung betrifft
weiter ein Verfahren zur Herstellung solcher Zünder.
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 Metallschichten 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. Besonders vi/ichtig ist, daß eine sichere
Zündung mit geringen Zündströmen erreichbar und zwar zuverlässig erreichbar ist Der Zünder sollte möglichst
rückstandslos verbrennen. Weiter sollte ein solcher Zünder geringe Empfindlichkeit 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 Treibsätze verwendet werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist danach ein elektrischer Zünder für hülsenlose Treibladungen und dergleichen,
wobei der Zünder eine elektrisch leitende Schicht die aus einem Gemisch von amorphem und fehucristaUinem
Antimon und einem Bindemitte!, gegebenenfalls mit einem Zusatz an Sprengstoff besteht aufweist bei dem
erfindungsgemäß die Schicht als Elektronenleiter zumindest teilweise mikrokristallines Antimon und als
Sprengstoff einen zumindest teilweise kristallinen Sprengstoff enthält der Elektronenbiter im Sprengstoff
in feinverteilter Form vorliegt und der Sprengstoff 60 bis 90 VoI.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen aus
Sprengstoff und Elektronenleiter ausmacht
Es ist zwar aus der DE-OS 22 06 468 ein elektrischer
Zünder bekannt Dieser Zünder weist jedoch schon eine weitgehend andere Zusammensetzung auf, so daß der
erfindungsgemäße Zünder und die damit erreichbaren Vorteile daraus nicht abgeleitet werden konnten.
Das erfindungsgemäß in der Schicht als Elektronenleiter
enthaltene Antimon liegt zumindest teilweise in mikrokristalliner Form vor. Die mikrokristalline Form
hat sich sehr bewährt Insbesondere gilt dies für (z. B.
elektrolytisch) gewachsene Mikrokristalle gegenüber den durch Vermählen und dergleichen entstandenen
Kristalltrümmern.
Der den volumenmäßigen Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Schicht bildende
Sprengstoff muß zumindest teilweise in kristalliner Form vorliegen. Vorzugsweise liegt der Sprengstoff sogar
weitgehend in kristalliner 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 werden; es 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 zwischengelagerten Elektronenleiter-Teilchen
als bahnverkürzende Brücken fungieren. Der Sprengstoff macht 60 bis 90, vorzugsweise 60 bis 80
Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Spreng-
stoff 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. Gegenüber bekannten elektrischen Zündern, die ein elektrisch
leitendes Material, einschließlich Halbleiter als Hauptbestandteil
Nitrozellulose als Bindemittel bzw. sonstige Zusätze wie Sauerstoffspender, Zündverstärker usw.
enthalten, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß dann, wenn die erfindungsgemäßen Zünder mikrokristallines
Antimon als Elektronenleiter enthalten und, bei dem angegebenen Verteilungszustand der überwiegende
Bestandteil ein kristalliner Sprengstoff ist, eine sichere Zündung mit wesentlich geringeren Zündströmen als
bei den bekannten Zündsätzen bewirkt werden kann.
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 den erfindungsgemäßen Zündern zeigen deutlich, daß diese die Eiyensch? ,'(en eines nichtmetallischen
Leiters besitzen. So Jeigt die Schicht z. B. auf einer Ringfläche zwischen einer Zenf il-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 Maximai-Strom unter der Zündschwelle
gehalten wird, langsam absinkt, was der Charakteristik eines sich polarisierenden elektrolytischen Leiters
entspricht. Es ist diese Wirkung offenbar darauf zurückzuführen, daß in eine volumenmäßig überwiegende
Menge eines elektrisch unter explosiver Zersetzung zündbaren Leiters II. Klasse ein Leiter I. Klasse 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 Mengen eines partikelförmigen metallischen Elektronenleiters dotiert ist. Zur Dotierung
wird vorzugsweise das gleiche Metall wie für den Elektronenleiter benutzt. Zu diesem Zwecke kann
der Sprengstoff aus einer Lösung zusammen mit besonders kleinen Metallpartikeln ausgefällt bzw. auskristallisiert
werden, wobei Metallpartikei, 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
ίο tritt ein, wenn der Sprengstoff mit Metallpartikeln in
einer neutralen Flüssigkeit, die nur wenig Sprengstoff
löst, lange Zeit gründlich durchgemischt wird.
Ein Träger ist meist nur dort notwendig, wo der zu zündende Treibsatz oder Sprengstoff eine höhere Zündenergie
verlangt oder mechanisch ungeeignet ist. Der Träger kann z. B. die Form eines Blättchens oder eines
niedrigen Zylinders haben. Er besteht vorzugsweise in der Hauptsache aus einem Sprengstoff oder einem
rasch verbrennenden Stoff. Als Sprengstoffe kommen Kaliumpikrat- oder -Styphnat und Ammonium- oder
Barium-Pikrat und -Styphnat in Betracht Um aus den Sprengstoffen einen Träger mit brauchbaren mechanischen
Eigenschaften zu bekommen, müssen diese mit einem Bindemittel vermengt und dann geformt werden.
Als Bindemittel 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 Nitrozel-Iulose
zum Sprengstoffanteil ist höchstens etwa 2:3,
z. B. 1 :2 bis 1 :3.
Der so erhaltene Träger ist nach Entzug des Lösungsmittels
fest und läßt sich schneiden und stanzen. Er verbrennt rasch und vollständig, die Verbrennungsprodukte
sind gasförmig.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen 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 Gemisch 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 und den Träger getrennt voneinander fertig
herzustellen und dann die beiden Teile miteinander 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, Sprengstoffkristal-Ie 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 beispielsweise möglich, Styphnic und/oder Pikrinsäure bzw. deren Salze aus einem Lösungsmittel in Gegenwart von suspendiertem kristallinen Antimon, gegebenenfalls nach Überführung in das gewünschte Styphnat oder Pikrat, auszukristallisieren und aus dem erhaltenen Produkt, gegebenenfalls nach Zugabe eines Bindemittels oder weiterer Hilfsmittel, die elektrisch leitende Zündschicht zu bilden.
So ist es beispielsweise möglich, Styphnic und/oder Pikrinsäure bzw. deren Salze aus einem Lösungsmittel in Gegenwart von suspendiertem kristallinen Antimon, gegebenenfalls nach Überführung in das gewünschte Styphnat oder Pikrat, auszukristallisieren und aus dem erhaltenen Produkt, gegebenenfalls nach Zugabe eines Bindemittels oder weiterer Hilfsmittel, die elektrisch leitende Zündschicht zu bilden.
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
0,4 mm und die erfindungsgemäße 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 Metalipartikeln 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.
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Claims (7)
1. Elektrischer Zünder für hülsenlose Treibladungen und dergleichen, wobei der Zünder eine elektrisch
leitende Schicht die aus einem Gemisch von amorphem und feinkristallinem Antimon und einem
bindemittel, gegebenenfalls mit einem Zusatz an Sprengstoff besteht, aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht als Elektronenleiter zumindest teilweise mikrokristallines Antimon
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 Sprengstoff in einer Menge von 60
bis 80 Vol.% enthalten ist.
3. Zünder gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht einen
mit einem Elektronenleiter dotierten Sprengstoffenthält
4. Zünder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch
leitende Schicht auf einem Träger angeordnet ist
5. Zünder gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger überwiegend aus einem
Sprengstoff besteht
6. Zünder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch
leitende Schicht und/oder der Träger ein abbrennbares Bindemittel, vorzugsweise Nitrozellulose enthält.
7. Verfahren zur Herstellung des elektrischen Zünders gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man den Sprengstoff aus einem Lösungsmittel in Gegenwart des darin suspendierten
Elektronenleiters in kristalliner Form isoliert
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