DE2629949C3 - Pyrotechnische Zusammensetzung für Leucht- und Antriebszwecke und ihre Verwendung - Google Patents

Pyrotechnische Zusammensetzung für Leucht- und Antriebszwecke und ihre Verwendung

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DE2629949C3
DE2629949C3 DE2629949A DE2629949A DE2629949C3 DE 2629949 C3 DE2629949 C3 DE 2629949C3 DE 2629949 A DE2629949 A DE 2629949A DE 2629949 A DE2629949 A DE 2629949A DE 2629949 C3 DE2629949 C3 DE 2629949C3
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pyrotechnische Zusammensetzung für Leucht· und Antriebszwekke, die insbesondere in Form von Blöcken verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält folgende Bestandteile:
- 30 bis 75% mindestens eines Alkali- oder Erdalkalinitrates sowie gegebenenfalls anderer Metallnitrate, Chlorate oder Perchlorate,
— 3 bis 20% nitriertes Kohlenhydrat,
- 12 bis 60% eines organischen, nichtflüchtigen Brennstoffs, der bis zu einer Temperatur von 100° C stabil ist und dessen Verbrennung insgesamt exotherm ist, wobei jede Verbindung, die den Brennstoff bildet, carbazotiert ist und höchstens zwei Kohlenstoffatome enthält, die direkt miteinander verbunden sind,
und
— 0 bis 15% des metallischen Bestandteils, dessen prozentuale Menge die prozentuale Menge des organischen, nichtflüchtigen Brennstoffs nicht übersteigt.
Die pyrotechnischen Mittel «ind beispielsweise für Signallichter bzw. -fackeln und Scherzartikel für Feuerwerke verwendbar.
Die Erfindung betrifft pyrotechnische Zusammensetzungen für Leutht- und Antriebszwecke, die insbesondere in Form von Blöcken verwendbar sind, sowie pyrotechnische Mittel bzw. Gegenstände, insbesondere für Signal- oder Belustigungszwecke, für die derartige Zusammensetzungen verwendet werden.
Es gibt zahlreiche Typen von pyrotechnischen Leucht-Zusammensetzungen, wobei die pulverförmigen Zusammensetzungen die ältesten sind und zahlreiche Mangel aufweisen; beispielsweise ist es nötig, eine geeignete Konditionierung und ein besonders Zündsystem vorzusehen; außerdem ist die Handhabung vom Mischen der Bestandteile bis zum Endkondiiionieren gefährlich. Die pyrotechnischen Li jcht-Zusammensetzungen, die in Form von Blecken verwendet werden, sind nach zahlreichen Jahren bis zu el' -m Entwicklungsstand gebracht worden, bei dem man hauptsächlich folgende Bindemittel verwendet:
einerseits Polymere wie Polyesterharze, wobei diese Bindemittel den großen Nachteil besitzen, daß sie die Flamme gelb färben und daß das Licht, das durch die Verbrennung dieser Verbindungen ausgestrahlt wird, kein so reines Spektrum liefert, wie es durch die alleinige Verbrennung von strahlenden Metallen der Fall sein kann, beispielsweise von Alkali- und Erdalkalimetallen; andererseits Bindemittel auf der Basis von Kohlenhydraten wie Gummi, Dextrinen oder Stärken, wobei diese Bindemittel feuchtigkeitsempfindlich und schwierig zu zünden sind und außerdem ein Befeuchten mit Wasser erfordern, was mit der Anwendung bestimmter Metalle unverträglich ist und einen zusätzlichen Trocknungsvorgang am Ende des Herstellungsverfahrens erfordert.
Bestimmte Leucht-Zusammensetzungen verwenden Nitrocellulose als Bindemittel, was die Gelbfärbung der Flamme herabsetzt, jedoch verwenden diese Zusammensetzungen als Brennstoff einen sehr großen prozentualen Anteil an Metall wie Aluminium und Magnesium, was die Flamme weißlich färbt und das Spektrum des ausgestrahlten Lichts verfälscht; derartige Zusammensetzungen sind in der US-PS 37 15 248 beschrieben und erläutern sehr gut diese Technik, die die erwähnten Nachteile widerspiegelt Unabhängig von der Reinheit der Färbung der Flamme und des ausgestrahlten Lichts rufen die Leucht-Zusammensetzungen, die gegenwärtig bekannt sind, einen Auswurf elühender Teilchen hervor und rufen nur schwer eine Flammenerscheinung hervor, da sie nicht genügend Gas erzeugen; im übrigen ist dadurch ihre Verwendung als Antriebsmittel für pyrotechnische Gegenstände beschränkt, die diese Zusammensetzungen verwenden, ferner ist es erforderlich, entweder ein spezielles Abschußsystem zu verwenden oder komplex aufgebaute pyrotechnische Gegenstände vorzusehen, die eine Antriebs-Zusammensetzung und eine Leucht-Zusammensetzung enthalten, wobei es beispielsweise allgemein bekannt ist, daß es im Verlauf eines Feuerwerks zahlreiche Dunkelphasen geben kann, die den Zeiten zwischen der Zündung am Boden und der Verbrennung am Himmel entsprechen.
In der DE-AS 20 63 5-36 sind gasbildende Massen beschrieben, die unter anderem aus Alkali- bzw. Erdalkalinitraten, einem organischen Bindemittel und einem nitrierten Kohlenhydrat oder Azodicarbonamid, Hexamethylentetramin bzw. Dicyandiamid bestehen können; als gasbildende Mittel werden dabei hochmolekulare organische Materialien genannt, z. B. thermoplastische Harze wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polystyrol, Polyäther, Polyvinylacetat u.dgl., thermoplastische Elastomere wie Styrol-Butadien-Blockcopolymere u. dgl., thermisch härtbare Harze wie Polyacetale, Epoxyharze u. dgL und thermisch härtbare Kautschuke wie Polyurethane, Polysulfide, Polybutadien, Polybutadien-Acrylsäure-Copo'.ymere u. dgl.
Die DE-AS 20 63 586 betrifft dabei die Verwendung derartiger Massen zum Aufblasen von Prallsäcken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle Nachteile zu überwinden, die sich beim Verbrennen derartiger, bisher bekannter pyrotechnischer Zusammensetzungen zeigen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erlauben einerseits eine Erzeugung von Gas, um die Ausbildung einer Flammenerscheinung und gegebenenfalls den Antrieb eines pyrotechnischen Gegenstandes mit der Ausbildung einer gefärbten Flamme zu gewährleisten, was einen wesentlichen Fortschritt insbesondere für die Durchführung von Feuerwerken darstellt, und sie ergeben andererseits ein sehr reines und sehr lebhaftes Licht, wobei die Zusammensetzungen ferner den Vorteil bieten, daß sie eine sehr begrenzte Menge an Rauch und Verbrennungsrückständen bilden, da die Zusammensetzungen mit sehr verschiedenen Geschwindigkeiten abbrennen können und leicht zu entzünden und zu löschen sind, und wobei andererseits eine zufriedenstellende Stetigkeit der Verbrennung sogar mit wenig energiereichen Zusammensetzungen bei geringer Verbrennungsgeschwindigkeit erhalten werden kann.
Die leuchtenden und gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzungen der Erfindung sind insbesondere in Form von Blöcken anwendbar und enthalten mindestens ein anorganisches Oxidationsmittel, einen Brennstoff, ein nitriertes Kohlenhydrat und gegebenenfalls einen metallischen Bestandteil und sind durch folgende Bestandteile, deren Mengen in Prozent des Gesamtgewichts der Zusammensetzung angegeben sind, gekennzeichnet:
- 30 bis 75% mindestens eines Alkali- oder Erdalkalinitrates sowie gegebenenfalls anderer Metallnitrate, Chlorate oder Perchlorate,
- 3 bis 20% nitriertes Kohlenhydrat,
— 12 bis 60% eines organischen, nichtflüchtigen Brennstoffs, der bis zu einer Temperatur von 100° C stabil ist und dessen Verbrennung insgesamt exotherm ist, wobei jede Verbindung, die den Brennstoff bildet, carbazotiert ist und höchstens
r\a on η λ α 4V £^f zr-TZJ
zwei Kohlenstoffatome enthält, die direkt miteinander verbunden sind,
und
— 0 bis 15% des metallischen Bestandteils, dessen prozentuale Menge die prozentuale Menge des organischen, nichtflüchtigen Brennstoffs nicht übersteigt
Diese relativen Anteile der Bestandteile ermöglichen das Zünden und die Verbrennung der genannten pyrotechnischen Zusammensetzungen. Insbesondere to besitzt jede organische Verbindung des Brennstoffs eine chemische Formel, die mindestens zwei Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen aufweist; vorteilhafterweise weist diese chemische Formel mindestens einen Kohlenstoff-Stickstoff-Heterocyclus und/oder eine Mehrfachbindung zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Stickstoffatom auf, wobei diese Bindung also eine Doppel- oder Dreifachbindung sein kann. Das Vorliegen einer Mehrfachbindung zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Stickstoffatom ist für das Zünden und Verbrennen der Zusammensetzung besonders wichtig, wobei die Verwendung eines sehi energiereichen Bindemittels wie Nitrocellulose seibst dann zufriedenstellende Ergebnisse liefert, wenn die chemische Formel des organischen Brennstoffs keine derartige Bindung aufweist
Vorzugsweise weist jede organische Verbindung des Brennstoffs nur Kohlenstoffatome auf, die chemisch an andere Atome als Kohlenstoffatome gebunden sind; wenn diese organischen Verbindungen zwei Kohlen-Stoffatome aufweisen, die unmittelbar miteinander verbunden sind, ist es vorteilhaft daß mindestens eines dieser beiden Kohlenstoffatome mit einem elektronegativen Atom aus der durch Stickstoff-, Sauerstoff-, Schwefel-, Chlor-, Brom- und Jodatome gebildeten J5 Gruppe verbunden ist
Die zahlreichen Untersuchungen, die zur Erfindung geführt haben, haben erkennen lassen, daß die beiden Hauptursachen für die Verfälschung des von der Flamme ausgesandten Lichts einerseits die Verwendung einer zu großen Menge metallischen Brennstoffs, was eine weißliche Flamme liefert, und andererseits die Verwendung organischer Verbindungen sind, die Kohlenstoffketten aufweisen, wobei die Gelbfärbung der Flamme umso größer ist, je größer die Anzahl der Kohlenstoffatome ist, die direkt miteinander verbunden sind. Außerdem wurde festgestellt, daß die Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen und den Stickstoffatomen wesentlich sind, um einerseits eine große Reinheit der Flamme zu erzielen und um andererseits ein großes Gasvolumen zu erzeugen, was den Antrieb und die Ausbreitung der Flamme zu einer Flammenerscheinung ermöglicht wodurch die Sichtbarkeit der Flamme erhöht wird.
Die prozentuale Menge des metallischen Bestandteils überschreitet insbesondere also errindungsgemäß 65/100 d*;r prozentualen Menge des flüchtigen organischen Brennstoffs nicht
Nach der Erfindung, bei der dii vcrwcndung des metallischen Brennstoffs beschränkt ist haben die Untersuchungen gezeigt, daß es erforderlich ist einen Brennstoff zu verwenden, der exotherm ist wobei diese Bedin<*ung umso wichtiger ist als die Menge des Bindemittels, das durch ein nitriertes Kohlenhydrat gebildet wird, herabgesetzt ist und als man andererseits Verbrennungsgeschwindigkeiten, die nicht zu klein sind, und eine starke Leuchtkraft erzielen vdlL
Die zahlreichen Merkmale, die der organische Brennstoff aufweisen muß, begrenzen die Anzahl der Verbindungen beträchtlich, die den Brennstoff bilden können, und zwar allein oder in Kombination; die Hauptverbindungen sind folgende, wobei es selbstverständlich ist daß die Denvate dieser Verbindungen, die den angegebenen Merkmalen entsprechen, gleichfalls unter die Erfindung fallen:
Dicyandiamid
NH2- C-NH-C =
NH
Cyanamid (neigt zum Dimerisieren)
NH2-C = I
Melamin (oder Tricyantriamid)
NH2
N C
"r
N-C
NH2
Cyanursäure
OH-C
OH
N=C
\
Tri-(hydroxyäthyl)-isocyanürat
CH2-CH2OH
O /\
I I!
HO-CH2-CH2-O-C C-O-CH2-CH2OH
CH2-^-O-CH,
Hexamethoxymethylmelamin Aminotetrazoli
mi —~r\ -nti
N-^-C N
CH3-O^-CH2 N-C
I CH2-^O—CH3
H
N-N
N-N
CH2-O-CH3
Azotetrazol
N-N N-N
V /
C-N=N-^C
N-N N-N
ÄthyienharnstolT
CH2-N
C=O
CH2-N
Glycolunl
HHH
O = C
N—C—N
N—C—N I ! I HHH
C=O
ίο
Hexamethylentetramin
DimcthylharnstofT
Dimcthylolharnstoff
Azodicarbonamid
CHj-N-C-N-CH3
HO-CH2-NH-C-NH-Ch2-OH
H2N-C-N=N-C-NH2
O
insbesondere werden die verschiedenen Bestandteile der Zusammensetzung in den folgenden Anteilen eingesetzt:
40 bis 70 Gew.-°/o des anorganischen Oxidationsmittels;
5 bis 20 Gew.-% des nitrierten Kohlenhydrats;
12 bis 45 Gew.-% des organischen Brennstoffs,
und
0 bis 15 Gew.-% des metallischen Bestandteils;
vorzugsweise werden die relativen Anteile der verschiedenen Bestandteile so gewählt, daß im Verlauf der Verbrennung das anorganische Oxidationsmittel die Überführung einerseits des Kohlenstoffs der Zusammensetzung in Kohlenmonoxid und andererseits des Wasserstoffs der Zusammensetzung in Wasser in merklichem Maße gewährleistet Die Verbrennungsgase der Zusammensetzung sind infolge des Sauerstoffs der Luft, der den Verbrennungsvorgang vervollkommnet, praktisch frei von Kohlenmonoxid.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Gewichtsverhältnis zwischen dem organischen Brennstoff und dem metallischen Bestandteil einerseits und dem stabilen mineralischen Verbrennungsmittel andererseits im Bereich von 0,2 bis 1. Vorteilhafterweise entspricht das Gesamtgewicht des nitrierten Kohlenhydrats und des organischen Brennstoffs einem Prozentsatz, der im Bereich von 25 bis 50 Gew.-°/o der Zusammensetzung liegt
Der organische Brennstoff soll erfindungsgemäß eine Verbrennungsreaktion liefern, die völlig exotherm ist, jedoch kann dieser Brennstoff sine Mischung verschiedener organischer Verbindungen darstellen, von denen einige endotherm verbrennen, was beispielsweise bei Cyanursäure der Fall ist, die andererseits den Vorteil bietet, daß die Menge der festen Rückstände der Verbrennung herabgesetzt wird. Wenn der Brennstoff eine Mischung organischer Verbindungen ist, stellt vorzugsweise eine dieser Verbindungen Dicyandiamid dar. Insbesondere wird der organische Brennstoff durch mindestens eine organische Verbindung aus der durch Dicyandiamid, Cyanamid, Melamin, Tri-(hydroxyäthyl)-isocyanurat, Hexamethylentetramin und Hexamethoxymethylamin, wobei der Brennstoff ferner Cyanursäure enthalten kann, Azotetrazol, Aminotetrazol, Äthylenharnstoff, Glycoluril, Dimethylharnstoff, Dimethylolharnstoff und Azodicarbonamid gebildeten Gruppe gewählt
Bei dem anorganischen Oxidationsmittel kann es sich gleichfalls um eine Mischung handeln, jedoch soll mindestens eine der anorganischen Verbindungen ein Alkali- oder Erdalkalinitrat sein; bei den anderen anorganischen Verbindungen wie Metallnitraten kann es sich beispielsweise um Bleinitrat, das praktisch nicht zur Färbung der Flamme beiträgt, und Kupfernitrat, das eine grüne oder blaue Flamme ergibt und sehr hygroskopisch ist, oder beispielsweise um Chlorate oder Perchlorate handeln, die die Zündung erleichtern, jedoch schwierig zu handhaben sind und einen unangenehmen Rauch bilden. Die Alkali- oder Erdalkalinitrate sind gleichzeitig sehr energiereiche Verbrennungsmittel und sehr gute Färbemittel, wenn es beim Temperaturanstieg zum Strahlen kommt, was einschließt, daß die anderen Bestandteile bei der Verbrennung ein Minimum an Flammenfärbung, Rauch und festen Rückständen liefern, was ein Ziel der Erfindung ist Vorzugsweise wird das anorganische Oxidationsmittel ausschließlich von mindestens einem Alkali- oder Erdalkalinitrat gebildet, wobei die Anteile der verschiedenen Nitrate von der gewünschten Färbung oder den Zündungsbedingungen abhängen, insbesondere, wenn man Kaliumnitrat verwendet
Bei dem nitrierten Kohlenhydrat handelt es sich vorzugsweise um Nitrocellulose mit einem erhöhten Stickstoffgehalt (Dinitrocellulose), da man mit dieser Verbindung ein Bindemittel erhalten kann, das sehr
wirksam ist, um die Zusammensetzung zu verformen, wobei die Nitrocellulose die Flamme infolge der Oxydation seiner Kohleristoffatörrie nur sehr wenig färbt; dieses Kohlenhydrat ist ferner besonders energiereich und ein Gaserzeuger, was die Rolle des gaserzeugenden Brennstoffs verstärkt, der gemäß der Erfindung verwendet wird. Es ist in der Pyrotechnik bekannt, daß iiian mit einer Kombination eines Kohlenhydrats mit einer alkalischen Verbindung keine Zusammensetzungen erhalten kann, die einige Zeit stabil sind: dennoch wurde festgestellt, daß trotz der hohen Anteile an Nitrocellulose, die bis 20% gehen können, die organischen Brennstoffe, die die Bedingungen der Erfindung erfüllen und die in sehr hohen Anteilen bis zu 60% mit bestimmten derartigen Brennstoffen verwendet werden, nur eine außerordentlich kleine Instabilität mit sich bringen; es wurde überraschenderweise festgestellt, daß die Eigenschaften rjpr 7ijsarnnipnspt7iinopn tipmäß rlpr Erfinrliincr narh einer Lagerung von 3 Jahren bei einem schwachen Schutz gegen äußere Feuchtigkeit praktisch unverändert blieben. Es können andere nitrierte Kohlenhydrate verwendet werden, beispielsweise nitrierte Stärke, jedoch bewirkt die leichte Hydrolyse, daß dieses Bindemittel weniger Interesse als Nitrocellulose findet, während diese eine wirksame Einbettung aller pulverförmigen Bestandteile ermöglicht, was eine Verbesserung der Stabilität der Zusammensetzung nach sich zieht. Die Stabilität ist so groß, daß es möglich ist, der Zusammensetzung auf Basis von Nitrocellulose zahlreiche spezielle und schwer zu handhabende Bestandteile zuzufügen, beispielsweise Zersetzungskatalysatoren, Mittel zur Flammenfärbung oder Färbung der Zusammensetzung und Magnesium, wobei diese Stabilitä* auf dem Gebiet der pyrotechnischen Gegenstände noch verbessert werden kann, indem man die Blöcke der Zusammensetzung durch Überziehen oder Tränken mit einem isolierenden Produkt umgibt.
Für die Herstellung und Formgebung der Zusammensetzung ist im allgemeinen die Plastifizierung des nitrierten Kohlenhydrats erforderlich; da aber Weichmacher eine kohlenstoffha'tige Struktur aufweisen, die eine Gelbfärbung der Flamme verursachen kann, ist es besonders vorteilhaft, einerseits die Menge des Weichmachers auf 25% des Gesamtgewichts des nitrierten Kohlenhydrats zu beschränken und andererseits einen Weichmacher zu verwenden, der möglichst wenig Kohlenstoffatome besitzt, die unmittelbar miteinander verbunden sind, wobei Polyäthylenglycol ein besonders geeigneter Weichmacher ist, wenn ein Weichmacher erforderlich ist
Bei dem metallischen Bestandteil kann es sich um ein Metall oder um eine Legierung handeln; Aluminium wie auch Magnesium, die üblicherweise in der Pyrotechnik verwendet werden, sind besonders vorteilhaft, insbesondere Aluminium mit sehr kleiner Körnung und Magnesiumpulver oder -schuppen.
Wenn die hergestellte Zusammensetzung gute mechanische Eigenschaften besitzen soll, ist es möglich, den Bestandteilen ein plastisches Bindemittel in Anteilen zuzufügen, die weniger als 8% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung betragen. Wenn spezielle Farbeffekte erwünscht oder spezielle Verbrennungseigenschaften erforderlich sind, ist es möglich, der Zusammensetzung ein Färbemittel und/oder einen Zersetzungskatalysaior zuzufügen.
Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen pyrotechnischen Zusammensetzungen werden übliche Verfahren der Pyrotechnik angewendet, und zwar sowohl im Hinblick auf diU verwendeten Materialien als auch im Hinblick auf die Vorsichtsmaßnahmen und Sicherheitsvorschriften; besonders beim Einsatz fester organischer Brennstoffe bietet jedoch die Herstellung dieser Zusammensetzungen im allgemeinen weniger Gefahren als die Herstellung der bisher bekannten Zusammensetzungen; außerdem ist es möglich, die Sicherheitsbedingungen oft zu erleichtern. Das Bindemittel, das durch ein nitriertes Kohlenhydrat gebildet wird, wird mit einem entfernbaren organischen Lösungsmittel befeuchtet, beispielsweise mit einem Keton, einem Äther oder einem Alkohol; die Masse, die durch alle diese Bestandteile gebildet wird, wird den Dosierungs-, Misch- und Formungsvorgängen unterworfen, die wesentlich durch die Verringerung des mechanischen Aufwandes erleichtert werden, der sich aus der Erniedrigung der Viskosität der Paste ergibt, die das Lösungsmittel enthält.
Das bevorzugte Bindemittel Nitrocellulose wird vorteilhafterweise in gelöster Form als Collodium verwendet. Die Prozentsätze in den verschiedenen folgenden Beispielen sind auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen.
Beispiel 1
Natriumnitrat
Dicyandiamid
Nitrocellulose
50% 40% 10%
Alle Bestandteile wurden gemischt und zu Stäbchen mit einem Durchmesser von 8 mm extrudiert; diese Stäbchen zündeten nach dem Trocknen leicht mit einem Streichholz und brannten ab, wobei sie ein schönes, leuchtendgelbes Licht gaben und die Geschwindigkeit der Verbrennung in der Größenordnung von 5 cm/min lag.
Beispiel 2
Bariumnitrat
Dicyandiamid
Nitrocellulose
667o
17%
17%
Nach dem Mischen aller Bestandteile wurde die erhaltene Paste zu Flachmaterial kalandert, das zerschnitten und danach getrocknet wurde. Die erhaltenen Plättchen zündeten leicht und brannten mit einer schönen grünen Flamme ab. Die Färbung der so Flamme kann gegebenenfalls mit Färbemitteln modifiziert werden, beispielsweise mit Kupfersalzen und Borderivaten.
Beispiel 3
Strontiumnitrat
Dicyandiamid
Nitrocellulose
Aluminium
61%
17%
11%
11%
Die Nitrocellulose wurde in Form von Granalien mit 18% Polyäthylenglycol verwendet; diese Bestandteile wurden mit den anderen Bestandteilen gemischt wobei das Aluminium mit einer mittleren Körnung in der Größenordnung von 20 μηι vorlag. Die Mischung wurde mit Aceton befeuchtet, danach geformt und getrocknet Die erhaltenen Stücke zündeten leicht und brannten unter Ausbildung einer charakteristischen Kaskadenwirkung ab, die durch das Glühen der brennenden Aluminiumteilchen hervorgerufen wurde.
Beispi fei 4
Beispiel 9
Strcntiumnitrat
Dicyandiamid
Cyanursäure
Nitrocellulose
Magnesium
Polyvinylchlorid
50,5%
9% 24% 10%
2,5%
4%
Die Paste, die durch Mischen erhalten wurde, wurde unter Druck geformt und danach getrocknet; die erhaltene Zusammensetzung verbrannte sehr langsam mit einer lebhaft roten Flamme. Die Verwendung der Cyanursäure mit einer endothermen Verbrennungsreaktion ermöglicht es, eine Verbrennungsgeschwindigkeit zu erzielen, die lediglich in der Größenordnung von 3 cm/min liegt, so daß eine derartige Zusammensetzung insbesondere für alle Signalzwecke geeignet ist. Es kann ehie Zündungsvorrichtung am pyrotechnischen Gegensiüfiu angebracht werden, der eine derartige Zusammensetzung enthält, so daß das Entzünden der Zusammensetzung erleichtert wird.
15
20
Beispiel 5
Strontiumnitrat
Dicyandiamid
Nitrocellulose
Magnesium
60% 23,5% 5,5% 11%
25
Strontiumnitrat 59,2%
Dicyandiamid 27,2%
Aminotetrazol 6,8%
Nitrocellulose 6,8%
Beispiel iO
Strontiumnitrat 67,5%
Dicyandiamid 16,5%
Hexamethoxymethylamin 11%
Nitrocellulose 5%
Diese Zusammensetzung wird vorteilhaft in Form einer granulierbaren Masse hergestellt die die. Herstellung eines formbaren Pulvers ermöglicht.
Beispiel 11
Strontiumnitrat 66%
Dicyandiamid 16,5%
Hexamethoxymethylmelamin 9%
Nitrocellulose 7%
Polypropylenoxid 1,5%
Diese Zusammensetzung ermöglicht gleichfalls die Herstellung eines formbaren granulierten Pulvers.
Eine derartige Zusammensetzung brannte mit einer hohen Verbrennungsgeschwindigkeit in der Größen-Ordnung von 1 cm/sec mit intensiv rotem Licht ab, was die Verwendung für pyrotechnische Gegenstände zur Himmelserleuchtung ermöglicht.
Beispiel 12
Bariumnitrat 65%
Hexamethoxymethylmelamin 19%
Nitrocellulose 16%
Diese Zusammensetzung wird vorteilhafterweise in Form einer formbaren Paste hergestellt.
Beispiel 6 Strontiumnitrat 55%
Kaliumnitrat 6%
Dicyandiamid 25%
Nitrocellulose 5,5%
Magnesium 8.5%
Diese Zusammensetzung lieferte ein rötlichviolettes Licht, das zum Violetten neigen kann, wenn man den Prozentsatz an Kaliumnitrat erhöht, jedoch ist mit dieser Erhöhung ein schwieriges Zünden und Unterhalten einer regelmäßigen Verbrennung verbunden.
Beispiel 13.
Strontiumnitrat 68,2%
Hexamethoxymethylmelamin 20,4% Nitrocellulose mit 18% PoIy-
propylenglycol als Weichmacher 11,4%
Diese Zusammensetzung lag in Form einer plastischen Masse vor, die eine schwachrote Flamme lieferte, die gewünschtenfalls durch ein Färbemittel intensiviert werden konnte, beispielsweise durch ein Lithiumsalz.
Beispiel 7
Bariumnitrat
Dicyandiamid
Azodicarbonamid
Nitrocellulose
67%
10%
8%
15%
Beispiel 14
Strontiumnitrat 74,8%
Hexamethylentetramin 19,5% Nitrocellulose mit 18% PoIy-
propylenglycol als Weichmacher 5,7%
Durch die Verwendung von Azodicarbonamid kann man eine Zusammensetzung erhalten, die langsamer als die Zusammensetzung des Beispiels 2 abbrennt, wobei man analoge Flammeneigenschaften erhält
Beispiel 8
Strontiumnitrat
Dicyandiamid
Dimethylolharnstoff
Nitrocellulose
52% 11% 26% 11%
Eine derartige Zusammensetzung lieferte gleichfalls eine geringe Verbrennungsgeschwindigkeit.
Diese Zusammensetzung ist beispielsweise als pulverige Mischung brauchbar, die leicht zu zünden ist und unter geringer Rauchentwicklung abbrennt Dieses Pulver kann in einfachen Plastikbeuteln aufbewahrt werden.
Die erfindungsgemäßen pyrotechnischen Zusammensetzungen sind insbesondere zur Herstellung von festen Körpern bzw. Blöcken geeignet, z.B. Stäbchen, Plättchen oder Zylindern, mit denen pyrotechnische Gegenstände ausgerüstet sind, beispielsweise Signalfakkeln, die ein Notsignal aussenden, Feuerwerkskörper, die in der Luft ein vorübergehendes Aufhellen ermöglichen, sowie etwa Feuerwerkskörper für Veras gnügungszwecke, die am Boden wie auch in der Luft anwendbar sind.

Claims (18)

  1. Patentansprüche:
    L Pyrotechnische Zusammensetzung für Leucht- und Antriebszwecke, insbesondere in Form von Blöcken, die mindestens ein anorganisches Oxidationsmittel, einen Brennstoff, ein nitriertes Kohlenhydrat und gegebenenfalls einen metallischen Bestandteil enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung die folgenden Bestandteile umfaßt, deren Anteile in Prozent des Gesamtgewichts der Zusammensetzung ausgedrückt sind:
    — 30 bis 75% mindestens eines Alkali- oder Erdalkalinitrates sowie gegebenenfalls anderer Metallnitrate, Chlorate oder Perchlorate,
    — 3 bis 20% nitriertes Kohlenhydrat,
    — 12 bis 60% eines organischen, nichtflüchtigen Brennstoffs, der bis zu einer Temperatur von 1000C stabil ist und dessen Verbrennung insgesamt exotherm ist. wobei jede Verbindung, die den Brennstoff bildet, carbazotiert ist und höchstens zwei Kohlenstoffatome enthält, die direkt miteinander verbunden sind,
    und
    — 0 bis 15% des metallischen Bestandteils, dessen prozentuale Menge die prozentuale Menge des organischen, nichtflüchtigen Brennstoffs nicht übersteigt.
  2. 2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede organische Verbindung des Brennstoffs eine chemische Formel besitzt, die mindestens zwei Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen aufweist.
  3. 3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Z dadurch gekennzeichnet, daß die prozentuale Menge des metallischen Bestandteils 65/100 der prozentualen Menge des organischen, nichtflüchtigen Brennstoffs nicht überschreitet
  4. 4. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede organische Verbindung des Brennstoffs eine chemische Formel besitzt die mindestens einen Kohlenstoff-Stickstoff- Heterocyclus umfaßt
  5. 5. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß jede organische Verbindung des Brennstoffs eine chemische Formel besitzt, die mindestens eine Mehrfachbindung zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Stickstoffatom aufweist.
  6. 6. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1,2,4 und 5. dadurch gekennzeichnet daß ,iede organische Verbindung des Brennstoffs nur Kohlenstoffatome aufweist, die chemisch an andere Atome als Kohlenstoffatome gebunden sind.
  7. 7. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1,2,4 und 5, dadurch gekennzeichnet daß jede organische Verbindung des Brennstoffs, bei der zwei Kohlenstoffatome unmittelbar miteinander verbunden sind, eine derartige chemische Formel besitzt, daß mindestens eines der beiden Kohlenstoffatome mit einem elektronegativen Atom aus der durch Stickstoffs Sauerstoff- Schwefel*, Chlor-, Brom- Und Jodatome gebildeten Gruppe gewählt sind.
  8. 8. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie
    40 bis 70 Gew.-% Nitrat,
    5 bis 20 Gew.-% nitriertes Kohlenhydrat,
    12bis45Gew.-% eines organischen Brennstoffs und
    0 bis 15 Gew.-% des metallischen Bestandteils
    enthält
  9. 9. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen dem organischen Brennstoff und dem metallischen Bestandteil einerseits und dem stabilen mineralischen Verbrennungsmittel andererseits zwischen 0,2 und 1 Hegt
  10. 10. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Brennstoff aus mindestens einer organischen Verbindung aus der durcli Dicyandiamid, Cyanamid, Melamin, Tri(hydroxyäthyl)-isocyanurat Hexamethylentetramin und Hexamethoxymethylmelamin gebildeten Gruppe aufbaut
  11. 11. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff femer eine organische Verbindung aus der durch Cyanursäure, Azotetrazol, Aminotetrazol, Äthylenharnstoff, GIycoluril, Dimethylharnstoff, Dimethylolharnstcff und Azodicarbonamid gebildeten Gruppe umfaßt
  12. IZ Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Brennstoff durch eine Mischung aus mindestens zwei organischen Verbindungen gebildet wird, von denen eine Dicyandiamid ist
  13. 13. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das nitrierte Kohlenhydrat Nitrocellulose ist.
  14. 14. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1,8 und 53, dadurch gekennzeichnet daß das nitrierte Kohlenhydrat einen Weichmacher enthält, dessen Anteil 25% des Gesamtgewichts des nitrierten Kohlenhydrats nicht übersteigt.
  15. 15. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der metallische Bestandteil unter Aluminium und Magnesium ausgewählt ist
  16. 16. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Kunststoffbindemittel enthält das in einem Anteil von weniger als 8% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung voruegt
  17. 17. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Färbemittel und/oder einen Zersetzungskatalysator enthält.
  18. 18. Verwendung der pyrotechnischen Zusammensetzungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche in bzw. zur Herstellung von pyrotechnischen Mitteln.
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