DE2451370C2

DE2451370C2 - Elektrischer Zünder für hülsenlose Treibsätze und Verfahren zur Herstellung solcher Zünder

Info

Publication number: DE2451370C2
Application number: DE2451370A
Authority: DE
Inventors: Hubert Inzing Tirol Usel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1986-05-15
Also published as: AU498512B2; DE2451370A1; ZA756819B; IT1048351B; ATA816475A; JPS605879B2; SE432419B; DD121175A5; US4402268A; FR2289876A1; CH616742A5; FR2289876B1; GB1529467A; SE7512051L; AU8611075A; JPS5167712A; MX3290E; AT350948B

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.

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

Patentansprüche:

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