DE69827740T2

DE69827740T2 - Zielscheibe, die nicht toxisch ist für die umwelt

Info

Publication number: DE69827740T2
Application number: DE69827740T
Authority: DE
Inventors: Brian Skeuse; Rupert Spencer
Original assignee: Reagent Chemical and Research Inc
Current assignee: Reagent Chemical and Research Inc
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2018-05-16
Also published as: CA2260806C; AU730482B2; WO1998051989A1; US20010002741A1; EP0910783B1; US6428007B2; AU7390198A; EP0910783A4; CN1083101C; CO5040202A1; EP0910783A1; KR100313840B1; JP2000515237A; HK1023687A1; GB2330083B; AR012707A1; CA2260806A1; IL128061A0; NZ333763A; TW380199B

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tontauben-Zielobjekts, das für das Ton- bzw. Wurftaubenschiessen geeignet ist.
Das Aussehen eines typischen Zielobjekts, das als „Tontaube" bekannt ist und für das Ton- bzw. Wurftaubenschiessen verwendet werden kann, ist als Zielobjekt 10 in den 1 bis 3 dargestellt. Bei der Verwendung wird das Zielobjekt 10 üblicherweise von einer Start- oder Wurfvorrichtung 20 mit hoher Geschwindigkeit gestartet und fliegt üblicherweise von einem Schützen 30 weg, der mit einer Schrotflinte 40 bewaffnet ist. Der Schütze 30 zielt mit der Schrotflinte 40 auf das fliegende Zielobjekt 10 und feuert aus der Schrotflinte 40 eine Gruppe von Schrotkörnern 50 auf das Zielobjekt 10 mit der Absicht, das Zielobjekt 10 zu treffen und zu zertrümmern. Somit muss, um den Spaß des Schützen 30 zu erhöhen, das Zielobjekt 10 ausreichend zerbrechlich und spröde sein, so dass es zertrümmert wird, wenn es durch eine relativ kleine Anzahl von Schrotkörnern 50 getroffen wird. Hinsichtlich der nicht zerbrochenen Zielobjekte, die von wenigstens einem Schrotkorn getroffen werden, ist es als allgemeine Regel wünschenswert, dass weniger als ungefähr 10 % dieser Zielobjekte durch drei oder mehr Schrotkörner getroffen worden sind. Bei den besten Zielobjekten ist dieser Prozentsatz weniger als 4 %.
Das Zielobjekt 10 sollte auch „zerstäubt" werden können, d. h. in eine Wolke von Pulver oder kleinen Bruchstücken übergeführt werden können, wenn es durch eine beträchtliche Anzahl von Schrotkügelchen 50 getroffen wird. Es ist für die Schützen extrem frustrierend, wenn sie das Zielobjekt 10 treffen, das Zielobjekt 10 aber nicht zerbricht oder wenn sie das Zielobjekt 10 perfekt treffen und das Zielobjekt lediglich in eine relativ kleine Anzahl von Stücken zerbricht, ohne dass sich der „Zerstäubungseffekt" ergibt. Im allgemeinen sollten zumindest ungefähr 80 % der durch einen Schuss zerbrochenen Zielobjekte in fünf oder mehr Teile zerbrechen, wenn auf sie durch einen Schützen geschossen wird, der ausreichend geschickt ist, um mehr als 98 % der herkömmlichen Pech-Zielobjekte zu zerbrechen, auf die sie schießen. Bei den besten Zielobjekten ist der Prozentsatz, der in fünf oder mehr Teile zerbrochen wird, ungefähr 90 %.
Zusätzlich dazu, dass es ohne weiteres zertrümmert werden kann, muss das Zielobjekt 10 ausreichend stabil sein, um trotz der Tatsache unbeschädigt zu bleiben, dass es durch die Startmaschine 20 beträchtlichen Kräften ausgesetzt wird. Beim Verlassen der Wurfmaschine bewegt sich das Zielobjekt im allgemeinen mit einer Maximalgeschwindigkeit von ungefähr 150 m/h. Ein Zielobjekt ist selbst dann nicht akzeptabel, wenn ungefähr 2 % beim Start zerbrechen. Das Zielobjekt 10 muss auch stabil genug sein, um in einem Behälter gestapelt werden zu können, der während des Transports gestoßen wird, eine lange Lagerungs-Lebensdauer besitzen, wenn es in weiten Grenzen variierenden Umgebungsbedingungen unterworfen wird, und relativ kostengünstig sein. Es ist selbst dann nicht zufrieden stellend, wenn ungefähr 2 % der Zielobjekte zerbrechen, wenn sie länger als 45 Tage gelagert werden, und diese Anzahl sollte für Zielobjekte der höchsten Qualitätsstufe unter 1 % liegen.
Ein standardmäßiges, handelsübliches Zielobjekt für das Ton- bzw. Wurftauben-Schiessen wird mit Petroleum- oder Teer-Pech als Bindemittel zusammen mit Füllstoffen wie z. B. Ton, fein verteilten Mineralien und dergleichen hergestellt. Ein Beispiel für ein weit verbreitetes und gut akzeptiertes, herkömmliches Zielobjekt wird unter der Handelsbezeichnung „White Flyer" verkauft. Ein solches Zielobjekt besteht primär aus Petroleum-Pech und Kalkstein-Pulver. Das Zielobjekt wiegt ungefähr 95 g. Es hat einen Durchmesser von ungefähr 10,79 cm (4,25 Inch) und eine Höhe von ungefähr 2,85 cm (1,12 Inch).
Das Ton- bzw. Wurftauben-Schiessen wird im allgemeinen im Freien durchgeführt. Somit können die herkömmlichen Pech-Zielobjekte dann, wenn sie zerbrechen und auf den Boden fallen, verschiedene Umwelt-Gesichtspunkte berühren. Beispielsweise besteht die Sorge, dass dann, wenn die Stücke eines zerbrochenen Zielobjektes von einem Tier gefressen werden, ihre scharfen Kanten oder die Materialien, aus denen das Zielobjekt hergestellt ist, für das Tier zu inneren Problemen führen können. Auch kann der Boden als mit Unrat übersät erscheinen und die Petroleum-Basis des Pechs führt zu gewissen Umwelt-Bedenken.
Über die Jahre hinweg wurden verschiedene Vorschläge gemacht, Ton-Zielobjekte herzustellen, die zu geringeren Umwelt-Bedenken führen. Beispielsweise beschreibt die US-Patentschrift 3,884,470 ein aus Schwefel und verschiedenen Zusatzstoffen hergestelltes Zielobjekt. Die deutsche Patentschrift Nr. 24 39 247 beschreibt ein Zielobjekt, das aus Schwefel, einem Füllstoff und einem Weichmacher, wie z. B. Styren, hergestellt ist. Das US-Patent 4,623,150 beschreibt ein Zielobjekt, das aus einem Füllstoff und einem Bindemittel hergestellt ist, wobei die Bestandteile mit einem Lösemittel gemischt und in die Form des Zielobjekts gepresst werden, worauf das Lösemittel ausgetrieben wird. Die US-Patentschrift 3,840,232 beschreibt Zielobjekte, die aus Schwefel und Kalkstein-Staub hergestellt sind, und beschreibt die Verwendung von Ton-Zusätzen. Die internationale Veröffentlichung WO 94/09339 diskutiert die Verwendung verschiedener Füllstoffe, wie z. B. Schwefel und Kreide. Die kanadische Patentschrift 959 203 und die deutsche Patentschrift 2254725 beschreiben ebenfalls pechfreie Zielobjekte. Der Inhalt eines jeden dieser Patente wird durch Bezugnahme hier mit aufgenommen.
Es hat sich gezeigt, dass die gemäß dieser Patentschriften hergestellten Zielobjekte nicht völlig zufrieden stellend sind und bisher wurde auf dem Markt kein pechfreies Zielobjekt akzeptiert. Manche der pechfreien Zielobjekte sind zu fest, d. h. sie brechen selbst dann nicht, wenn sie durch eine relativ große Anzahl von Schrotkörnern getroffen werden. Manche pechfreien Zielobjekte zerbrechen, wenn sie durch die Wurfmaschine gestartet werden oder bilden Risse aus, wenn sie mehrere Monate lang gelagert werden. Manche sind zu plastisch, d. h. sie können nicht ohne weiteres aus der Form herausgenommen werden, noch behalten sie ihre Form bei, noch zerbrechen sie, wenn sie durch eine relativ große Anzahl von Schrotkörnern getroffen werden.
Somit ist es wünschenswert, ein verbessertes Zielobjekt zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
Allgemein gesprochen wird gemäß der Erfindung ein Zielgegenstand geschaffen, der ohne Pech hergestellt werden kann.
Zielgegenstände gemäß der Erfindung sollten im wesentlichen pechfrei sein und eine LD-50-Toxizität von mehr als 15 g/kg sowie eine hohe Zerbrechlichkeit aufweisen. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Zielobjekte mit hohen inneren Spannungen hergestellt werden, wie sie dadurch gebildet werden, dass die Zielobjekte in instabilen Kristallzuständen ausgebildet werden. Das Verfahren zur Herstellung von Zielobjekten ist in Anspruch 1 niedergelegt und führt zu einem Zielobjekt in einem instabilen physikalischen Zustand, der zu einem Zerbrechen bei einem Aufprall führt. Folglich können Zielobjekte hergestellt werden, die LD-50-Pegel haben, von denen angenommen wird, dass sie zumindest 20 mal größer sind als die von herkömmlichen Pech-Zielobjekten.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die folgende Beschreibung dient für ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und nimmt Bezug auf die beigefügte Zeichnung; in dieser zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Schützen, der sich gerade in einer Schießsituation befindet, bei der mit Schrot auf ein fliegendes, zerbrechbares Zielobjekt gefeuert wird,
2 eine Seitenansicht des Zielobjektes aus 1 und
3 eine Draufsicht von oben auf das Zielobjekt aus 1.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wenn ein nicht zerbrochenes Zielobjekt von wenigstens einem Schrotkorn getroffen worden ist, dann sollten gut weniger als 10 % und in noch wünschenswerterer Weise weniger als 5 % dieser Zielobjekte durch drei oder mehr Schrotkörner getroffen worden sein, die aus einem Gewehr abgefeuert worden sind und dabei nicht zerbrechen. Diese Information lässt sich dadurch erhalten, dass man die Schießvorgänge mit einer herkömmlichen Wurfmaschine durchführt und mit Kaliber 12 Schrotflinten über einen Abstand von 24,678 m (27 Yard) schießt. Nicht zerbrochene Zielobjekte werden dann optisch auf Kratzer oder Löcher untersucht, die von Schrotkörnern verursacht worden sind, welche das Zielobjekt getroffen, aber nicht zerbrochen haben. Darüber hinaus werden Zielobjekte gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in fünf oder mehr Teile bei gut mehr als 80 % der Fälle zerbrechen, wenn auf sie durch Schützen geschossen wird, die ausreichend geschickt sind, um ungefähr 98 % der Zielobjekte zu zerbrechen, auf die sie schießen. Wenn ungeübte Schützen die Schießvorgänge gemäß der Erfindung durchführen, dann werden zu viele der zerbrochenen Zielobjekte durch „schlechte" Schüsse getroffen und die Ergebnisse sind weniger reproduzierbar.
Zielobjekte gemäß der Erfindung sollten in einem zerbrechlichen und spröden Zustand hergestellt werden und brauchen kein Pech oder andere unter Umweltgesichtspunkten unerwünschte Bestandteile zu enthalten. Die folgenden Bestandteile sind vorteilhafter Weise in einem Zielobjekt enthalten, das gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung hergestellt wurde.
Ligninsulfonat und Schwefel sind in den Zielobjekten der Erfindung enthalten. Schwefel ist mit 35 bis 45 % und in bevorzugterer Weise mit ungefähr 40 bis 42 % der Mischung enthalten. Im vorliegenden Zusammenhang handelt es sich bei allen Prozentangaben um Gewichts-Prozente.
Füllstoffe werden der Zielobjekt-Zusammensetzung zugegeben. Bevorzugte Füllstoffe sind reaktionsträge, fest, in nicht nennenswerter Weise hygroskopisch und unter Umweltgesichtspunkten akzeptabel. Kalziumkarbonat (Kalkstein) insbesondere in fein zermahlener Form, hat sich als bevorzugter Füllstoff gezeigt. Andere Füllstoffe umfassen Gipse, Sand, Tone, Flugasche, Glas, metallische Sulfate, nicht-metallische Sulfate, gemahlenes Ergussgestein, Sedimentärgestein oder metamorphoses Gestein, Metalloxide und Silikate.
Kalkstein steht in den meisten Teilen der Welt ohne weiteres zur Verfügung und ist im Vergleich zu vielen anderen Füllstoffen wie z. B. sortiertem Sand und Kalziumsulfonat kostengünstig. Es hat sich auch gezeigt, dass Kalziumkarbonat nicht nur unter Umweltgesichtspunkten sicher ist, sondern auch die Neutralisierung von Säuren fördert, die durch Reaktionen zwischen dem Schwefel in den Zielobjekten und Verbindungen im Boden erzeugt werden können. Es hat sich tatsächlich gezeigt, dass die Anwendung einer Kombination von Kalziumkarbonat und Schwefelpulver auf Pflanzen zu verschiedenen positiven Effekten führen kann.
Das Kalziumkarbonat kann mit ungefähr 30 bis 60 % und vorzugsweise mit 49 bis 51 % des Zielobjektes enthalten sein, was zu verschiedenen Ergebnissen führt. Die Verwendung von ungefähr 50 % führt zu beträchtlicher Kosten-Effektivität und liefert noch immer ein Produkt, das eine bearbeitbare Konsistenz besitzt, und zu einem Endprodukt mit geeignetem Gewicht und geeigneter Dichte. Eine Abweichung von mehr als ungefähr 1 oder 2 % vom 50-%-Wert in bestimmten Zusammensetzungen, die einen Schwefelbinder umfassen, kann zu einem signifikanten Verlust hinsichtlich der Festigkeit, der Fließfähigkeit, der Mischbarkeit, des Zielobjekt-Gewichts und der Sprödigkeit führen.
Ligninsulfonat wird in einem Bereich von 1 % bis 4 % und in bevorzugter Weise mit ungefähr 2 % des Gewichts der Mischung zugegeben.
Zerfalls-Förderer sind ebenfalls wünschenswert. Selbst wenn das Zielobjekt unter Umweltgesichtspunkten harmlos ist, können die Bruchstücke eines zerbrochenen Zielobjektes scharf sein und können zu inneren Verletzungen führen, wenn sie von einem Tier verschluckt werden. Über einen Bodenbereich zerstreute Zielobjekt-Bruchstücke können auch zu einem unschönen Erscheinungsbild führen. Demgemäß ist es wünschenswert, einen Zerfalls-Förderer, wie z. B. einen durch Wasser zum Aufquellen bringbaren Ton mit aufzunehmen, der den Zerfall von verwendeten Zielobjekten beschleunigt.
Zerfalls-Förderer, wie z. B. durch Wasser aufquellbare Tone, insbesondere Aluminiumsilikat (Bentonit-Ton) können auch als Mischhilfe dienen, um die Glattheit des Materials während des Mischens und Gießens zu verbessern. Der Zerfalls-Förderer Aluminiumsilikat ist in der Mischung vorteilhafterweise in 2 bis 4 Gew.-% enthalten. Ein nicht ausreichender Zerfalls-Förderer hat die Tendenz, den gewünschten Effekt der Glattheit der Mischung und des Zerfalls in der Umgebung nicht zu erzeugen. Ein Überschuss an Zerfalls-Förderern ist kostspielig und kann zu einem vorzeitigen Zerfall des fertigen Produktes während der Lagerung und zu weicheren, weniger spröden Zielobjekten führen. Ein Überschuss an Zerfalls-Förderer kann auch die Struktur des Zielobjektes beeinflussen, indem er z. B. zu Rissen führt, die durch die Freisetzung von inneren Spannungen gebildet werden.
Vorzugsweise sind feuerfeste Wirkstoffe im Zielobjekt enthalten. Beispielsweise ist es dann, wenn ein Zielobjekt Schwefel enthält und Bruchstücke des Zielobjektes auf dem Boden einem Feuer ausgesetzt sind, wie z. B. bei einem Buschbrand, oder wenn ein Lagerhaus brennt, in dem die Zielobjekte gelagert sind, wünschenswert, das Zielobjekt daran zu hindern, sich zu entzünden und Schwefel enthaltende Gase in die Luft abzugeben. Ein besonders gut geeignetes Brand hemmendes Mittel ist Polyvinylchlorid (PVC). Die Zugabe von 2 bis 10 %, vorzugsweise 4 bis 9 % Feuer hemmendem Mittel (PVC) ist vorteilhaft. Das PVC wird dadurch zugegeben, dass PVC-Pulver mit den anderen Bestandteilen vor dem Giessen vermischt wird. PVC ist sowohl durch ultraviolettes Licht als auch durch Bakterien abbaubar, die in der Natur auftreten.
Die Fliessfähigkeit erhöhende Zusatzstoffe sind vorteilhafterweise ebenfalls in der Zielobjekt-Mischung enthalten. Magnesiumstearat, insbesondere mit ungefähr 0,5 Gew.-% der Zielobjekt-Mischung verbessert die Fliessfähigkeit der Mischung und wirkt als Schmiermittel, um die Freigabe von gegossenen Zielobjekten aus den Formen zu verbessern. Gibt man weniger Magnesiumstearat zu, so kann das dazu führen, dass die gewünschten Eigenschaften nicht erzielt werden, und die Verwendung von mehr als 0,5 Magnesiumstearat ist teuer und verbessert die Eigenschaften nicht merklich. Es ist jedoch die Verwendung von mehr als 0,25 % für bestimmte Anwendungsfälle günstig.
Pigmente, wie z. B. Ruß können verwendet werden, um dem Zielobjekt ein gewünschtes Aussehen zu verleihen. Die Zugabe von Ruß führt zu auch etwas verbesserten Fließeigenschaften. Die Verwendung von ungefähr 0,12 % hat sich als günstig erwiesen. Das fertig gestellte Produkt kann auch angemalt werden, um sein Aussehen zu verändern. Beispielsweise kann auf seiner Oberseite eine fluoreszierende Orangefarbe aufgebracht werden. Auch können verschiedene bekannte Feuer hemmende Farben, wie z. B. Feuer hemmende Latexfarben dabei helfen, das Produkt unfähig zu machen, seine Entflammbarkeit selbst zu verstärken.
Obwohl der Mechanismus der Bildung zerbrechlicher Zielobjekte nicht vollständig verstanden wird, wird angenommen, dass er mit der Fähigkeit in Zusammenhang steht, Zielobjekte mit einer instabilen Form zu gießen. Beispielsweise ist Schwefel ein S₈-Molekül und normalerweise in Ringform verbunden. Es wird angenommen, dass es dadurch, dass der Schwefel erhitzt wird, möglich ist, den Ring zu öffnen, um eine Kette von Schwefelatomen zu bilden. Weiterhin wird angenommen, dass ein fortgesetztes Erhitzen die Ketten miteinander verbindet, um Schwefel-„Polymer"- oder -„Oligomer"-Ketten im erhitzten Zustand zu bilden. Dies wird durch eine Änderung der Viskosität oberhalb des Schmelzpunktes des Schwefels in einem Temperaturbereich von 160° C (320° F) bis 200° C (370° F) bewiesen.
Zwar besitzt gegossener Schwefel zunächst eine monokline kristalline Struktur, doch ist der stabile Zustand von Schwefel unterhalb von 95° C (203° F) rhombisch. Rhombischer Schwefel hat eine bröckelige, kreideartige Struktur. Wenn gegossener monokliner Schwefel in einem rhombischen Zustand zurückkehrt, werden aufgebaute Spannungen und Energie freigesetzt und es wird ein von Rissen durchzogener und/oder strukturell schwacher Festkörper erzeugt. Somit ist es bevorzugt, so viel wie möglich des Schwefels im monoklinen Zustand zu halten, da dies die inneren Spannungen aufrecht erhält und die Brüchigkeit fördert und dabei die Rissbildung und einen schwachen Festkörpers verhindert.
Es wird angenommen, dass dann, wenn Ligninsulfonat vorhanden ist, wenn die Schwefelmoleküle während des Erhitzens geöffnet werden, die offenen Schwefelketten sich mit der Ligninsulfonat-Verbindung verknüpfen und polymerartige Verbindungen bilden, die Schwefel und Ligninsulfonat enthalten. Somit kann der Schwefel nicht zu den S₈-Ringen zurückkehren, wenn die Temperatur vermindert wird. Es wird angenommen, dass das Ligninsulfonat dadurch, dass es sich an die geöffneten Schwefelketten bindet, derart wirkt, dass, es die monokline Kristallstruktur, die sich beim anfänglichen Abkühlen bildet, daran hindert, zu einer rhombischen Struktur zurückzukehren, die bei niedrigeren Temperaturen stabiler ist. Es wird angenommen, dass die voraus gehend beschriebenen Wirkungen des Ligninsulfonats Spannungen erzeugen und dadurch potentielle Energie in Material speichern, was dazu führt, dass das Material die richtige Balance zwischen Festigkeit und Brüchigkeit besitzt.
Es wird angenommen, dass dann, wenn die Schwefel/Ligninsulfonat-Verbindung bei einer Temperatur von mehr als ungefähr 195° C (350° F) für mehr als ungefähr eine Stunde gehalten wird, sich eine ausreichende Menge von „Polymeren" aus Schwefel und Ligninsulfonat bildet. Es wird angenommen, dass dann, wenn höhere Temperaturen oder längere Erhitzungszeiträume verwendet werden, das Material in unerwünschter Weise viskos wird, was bei der Verarbeitung stört. Es wird angenommen, dass dann, wenn deutlich kleinere Zeiträume oder eine deutlich niedrigere Temperatur verwendet werden, eine nicht ausreichende Anzahl von Schwefelringen geöffnet wird und sich an das Ligninsulfonat bindet, was zu einem Zielobjekt führt, das weniger potentielle Energie und daher eine unerwünscht niedrige Zerbrechlichkeit besitzt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert, die lediglich zu Darstellungszwecken beschrieben werden und nicht einschränkend zu verstehen sind.
Beispiel 1
Ein Zielobjekt, das aus 41 % Schwefel, 38 % Kalksteinpulver, 9 % Bentonit-Ton, 9 PVC, 2 % Ligninsulfonat und 1 % Magnesiumstearat bestand, wurde hergestellt. Zunächst wurde der Schwefel geschmolzen und alle Bestandteile wurden gleichzeitig zugegeben. Die Mischung wurde dann auf 195° C (350° F) erhitzt und eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. Danach wurde die Mischung auf 150° C (270° F) abgekühlt und die Zielobjekte wurden in herkömmliche Zielobjekt-Gießformen gegossen. Nachdem sie in die in den 2 bis 3 gezeigte Schüsselform gegossen worden waren, wurden die Ober- und Unterseiten der Zielobjekte mit einer Feuer hemmenden Farbe bemalt. Die sich ergebenden Zielobjekte hatten ungefähr das gleiche Gewicht und die gleiche Fühlung wie herkömmliche Pech-Zielobjekte. Wenn man mit einem harten Gegenstand gegen sie schlug, ergaben sie den bekannten „Plink"-Ton eines in hohem Maße zerbrechlichen Objektes, wie z. B. herkömmliche Zielobjekte oder ein Porzellanteller.
Es wurde gefunden, dass diese Zielobjekte eine beträchtliche Lagerungs-Lebensdauer besaßen und fest genug waren, um durch eine herkömmliche Wurfmaschine gestartet zu werden. Zusätzlich zerbrachen die Zielobjekte in viele Teile, wenn sie durch eine relativ geringe Anzahl von Schrotkörnern getroffen wurden, die während eines üblichen Ton- bzw. Wurftauben-Schiessens aus einer herkömmlichen Schrotflinte abgeschossen wurden. Die Zielobjekte konnten selbst keine Entflammbarkeit aufrecht erhalten und zerfielen relativ schnell zu einem Pulver, wenn sie einer Untersuchung unterzogen wurden, bei der sie der Umgebung im Freien ausgesetzt wurden.
Beispiel 2
Es wurden Zielobjekte aus 50 % fein zermahlenem Kalksteinpulver, 41 % Schwefel, 3 % Aluminiumsilikat, 0,5 % Magnesiumstearat, 0,12 % Ruß, 4 % PVC-Pulver und 2 Ligninsulfonat (5 Gew.-% Schwefel) hergestellt. Geschmolzener Schwefel bei einer Temperatur von 145° C (260° F) wurde mit allen trockenen Zusatzstoffen in den richtigen Verhältnissen mit Ausnahme des PVC-Pulvers unter ständigem Rühren versetzt und auf dieser Temperatur gehalten. Die Temperatur der Mischung wurde dann auf 195° C (350° F) erhöht und auf dieser Temperatur unter Rühren eine Stunde lang gehalten, damit eine Modifikation und Verbindungsbildung der Bestandteile ermöglicht wurde. Dann wurde die Temperatur der Mischung auf einen Wert zwischen 147° C und 153° C (265° F und 275° F) abgekühlt und das PVC-Pulver wurde unter ständigem Mischen zugegeben, bis das Pulver vollständig dispergiert und die Mischung homogen war. Die geschmolzene Mischung wurde dann in die Schüsselform der 2 bis 3 unter Verwendung herkömmlicher Gießtechniken gegossen und das fertig gestellte Produkt wurde unmittelbar nachdem es aus der Gießmaschine entnommen worden war mit einer Feuer hemmenden Latexfarbe angestrichen.
Die sich ergebenden Zielobjekte hatten ungefähr das Gewicht und die Fühlung von herkömmlichen Pech-Zielobjekten. Wenn sie mit einem harten Gegenstand angeschlagen wurden, gaben sie den üblichen Plink-Ton eines in hohem Maße zerbrechlichen Objektes ab, wie z. B. herkömmliche Zielobjekte oder ein Porzellanteller. Es zeigte sich, dass die Zielobjekte eine beträchtliche Lager-Lebensdauer besaßen und fest genug waren, um mit Hilfe einer herkömmlichen Wurfmaschine gestartet zu werden. Die Zielobjekte wiesen keine Eigenentflammbarkeit auf und zerfielen relativ schnell zu einem Pulver, wenn sie Versuchen unterworfen wurden, unter denen sie den Umgebungsbedingungen im Freien ausgesetzt wurden.
Die Zielobjekte zerbrachen in viele Teile, wenn sie von einer relativ geringen Zahl von Schrotkörnern getroffen wurden, die während des üblichen Ton- bzw. Wurftaubenschiessens mit einer herkömmlichen Schrotflinte auf sie abgefeuert wurden. Von Zielobjekten, die von wenigstens einem Schrotkorn während eines Schussversuches getroffen worden waren, aber unzerbrochen blieben, waren deutlich weniger als 50 % dieser Zielobjekte von mehr als 2 Schrotkörnern getroffen worden. Wenn auf die Zielobjekte von geübten Schützen geschossen wurde, die in der Lage sind, wenigstens ungefähr 98 % der Zielobjekte zu zerbrechen, auf die sie schießen, zerbrachen gut über 50 % und typischerweise mehr als 90 % der Zielobjekte, die getroffen wurden, in mehr als 5 Teile.
Vergleichsbeispiele
Um zu bestätigen, dass Zielobjekte gemäß der Erfindung eine deutliche Verbesserung gegenüber Zielobjekten darstellen, die unter Befolgung der technischen Lehren verschiedener Druckschriften aus dem Stand der Technik mit vernünftigem Aufwand hergestellt wurden, wurde versucht, Zielobjekte entsprechend den Lehren dieser dem Stand der Technik entsprechenden Druckschriften herzustellen. Bei diesen Versuchen wurden in diesen Druckschriften diskutierte, genaue Mengen und Prozentsätze verwendet, soweit sie verfügbar waren. Wenn Bereiche angegeben waren, wurde ein Mittelwert ausgewählt. Wie unten gezeigt, lagen die Zielobjekte, die durch diese Bemühungen hergestellt worden waren, Replikate gemäß dem Stand der Technik herzustellen, um Größenordnungen unter denen, die entsprechend der Erfindung hergestellt wurden, was die Akzeptanz als Ersatz für herkömmliche, auf Pech basierende Zielobjekte angeht.
Vergleichsbeispiel A
Unter allgemeiner Bezugnahme auf das US-Patent 3,884,470 wurde eine Mischung, die elementarer Schwefel und 1 % Ligninsulfonat enthielt, zusammengemischt und auf eine Temperatur von 195° C (350° F) in einem elektrisch geheizten Topf unter ständigem Mischen erhitzt. Die erhitzte Mischung wurde in eine Zielobjekt-Form geschöpft, die mit 28° C (50° F) warmen Wasser gekühlt wurde, das durch den Formenmantel zirkulierte und für 30 sec komprimiert. Die Zielobjekte lösten sich nicht aus der Form ohne dass sie weiter gekühlt wurden und mit beträchtlichen Schwierigkeiten. Es wurde ein zweiter Guss durchgeführt, wobei ein Lezithin-Form-Freigabemittel und eine 60 sec dauernde Kompression verwendet wurden. Es dauerte ungefähr 2 min, um ein Zielobjekt aus der Form heraus zu lösen. Eine Erhöhung der Formzeit auf 90 sec und eine Absenkung der Kühlwassertemperatur auf 22° C (40° F) führte immer noch dazu, dass zwei Minuten benötigt wurden, um die Zielobjekte aus der Form heraus zu bringen. Wenn die Zusammensetzung ungefähr 40 min lang auf 195° C (350° F) gehalten wurde, ergab der Guss ein sehr plastisches Material, das sich weder von der Formoberfläche ablösen ließ noch seine gegossene Form beibehielt, wenn es herausgelöst wurde. Soweit Zielobjekte hergestellt werden konnten, zeigten sie Fehler verschiedener Art, wie z. B. Sprünge, Risse, Dehnungen oder einen vollständigen Kollaps und konnten nicht für ein Wurf- oder Tontaubenschießen verwendet werden.
Vergleichsbeispiel B
Unter allgemeiner Bezugnahme auf das US-Patent 3,840,232 wurde eine Mischung hergestellt, die 48 % elementaren Schwefel, 48 % Kalksteinpulver und 4 % Bentonit-Ton enthielt und diese Mischung wurde in einem elektrisch beheizten Topf auf eine Temperatur von 145° C (260° F) erhitzt. Ein Lezithin-Form-Freigabemittel wurde verwendet und das Material wurde mit gut 11 sec Formzeit gegossen. Obwohl die Freigabe gut war, zeigten die Zielobjekte einen hohen Prozentsatz von Sprüngen, die sich vor dem Herausnehmen der Zielobjekte aus der Form bildeten. Bei einem Versuch, dieses Problem zu beseitigen, wurde das Kühlwasser für die Form weggelassen, um deren Temperatur zu erhöhen und den Abkühlprozess zu verlangsamen. Obwohl dies eine gewisse Hilfe bei der Beseitigung des Riss-Problems darstellte, beseitigte es das Riss-Problem nicht vollständig. Nach dem Lagern dieser Zielobjekte für 30 Tage hatten 96 % Sprünge und fielen auseinander, wenn sie nur ein wenig bewegt wurden.
Vergleichsbeispiel C
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die deutsche Patentanmeldung 24 39 247 wurde eine Mischung, die 68 % elementaren Schwefel, 24 % weißen Sand (70-325 Maschenweite US-Standard) enthielt, in einen elektrisch beheizten Topf gegeben und bei einer Temperatur von 153° C (275° F) gemischt, bis der Schwefel geschmolzen und der Sand gut vermischt war. Maleinsäure (2 %) wurde zugegeben und in Lösung aufgelöst. Die zu diesem Zeitpunkt entstehenden Dämpfe reizten die Augen, die Nase und die Lungen sehr. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Styrenmonomer (6 %) zugegeben und in die Verbindung eingemischt. Selbst mit einer Abzugshaube waren die Dämpfe äußerst irritierend und es war schwierig, das Styren homogen zu vermischen.
Die Mischung wurde 10 sec lang in eine Form gegeben und es zirkulierte Wasser mit einer Temperatur von 30° C (55° F) in der Form. Es wurde ein Lezithin-Form-Freigabemittel in der Form verwendet, um die Entnahme zu erleichtern. Dennoch ließ sich das Produkt nicht ordnungsgemäß entnehmen. Überschüssiges Material musste von der Form abgekratzt werden, die vor dem Gießen eines zweiten Zielobjektes gereinigt werden musste. Auch das zweite Zielobjekt konnte nicht aus der Form ausgestoßen werden. Daher wurden sechs flache Proben auf eine Aluminiumfolie gegossen, um ein festes Muster des Produktes zu erhalten. Selbst dann, wenn sich die Form-Freigabe-Probleme lösen ließen, wäre das sich ergebende Produkt nicht ausreichend brüchig und würde daher nicht ordnungsgemäß zerbrechen, wenn es durch eine relativ geringe Anzahl von Schrotkörnern getroffen würde. Das erzeugte Material war für ein Wurf- oder Tontaubenschiessen nicht geeignet.
Vergleichsbeispiel D
Unter allgemeiner Bezugnahme auf WO 94/09939, Beispiel 1, wurde eine Mischung, die 45 % elementaren Schwefel und 55 % Kalziumkarbonat (Kalkstein- oder Kreidepulver) enthielt, in einem elektrisch erhitzten Topf bei einer Temperatur von 138° C (248° F) gemischt. Es war erforderlich, die Temperatur auf 145° C (260° F) zu erhöhen, da die Mischung bei 138° C (248° F) für ein Gießen zu dickflüssig war. Es wurden Zielobjekte mit einer Formtemperatur von 30° C (55° F) und einer Formzeit von 5 sec gegossen. Obwohl sich die Zielobjekte gut gießen ließen, gab es eine gewisse Rissbildung zum Zeitpunkt der Freigabe aus der Form. Bei dieser Zubereitung und Gießtemperatur war die Verfestigungsrate so schnell, dass es erforderlich war, ausnehmend massive Zielobjekte zu gießen, um eine ausreichend hohe Temperatur des Gießkörpers aufrechtzuerhalten, während sich die Form schloss. Eine Inspektion des Produktes nach 48 Tagen der Lagerung zeigte, dass 100 % unter Rückkehr zur stabilen Kristallstruktur gesprungen waren.
Vergleichsbeispiel E
Unter allgemeiner Bezugnahme auf WO 94/09939, Beispiel 4, wurde eine zweite Mischung, die 45 % elementaren Schwefel, 29 % Kalksteinpulver und 30 % weißen Sand enthielt, wobei dieser Sand einen Größenbereich von 88 % zwischen 106 μ und 212 μ hinsichtlich der Teilchengröße besaß, in einem elektrisch beheizten Topf bei einer Temperatur von 150° C (270° F) gemischt und in eine Form gegossen, wobei Wasser bei einer Temperatur von 33° C (60° F) verwendet wurde. Diese Mischung ließ sich nicht einwandfrei gießen und es wurden Zielobjekte mit Lunkern im äußeren Teil des Zielobjektes erhalten. Die Mischung härtete zu schnell aus und ermöglichte kein vollständiges Schließen der Form. Obwohl die Ausformungseigenschaften gut waren, war die Fließfähigkeit sehr schlecht und die Mischung war sehr abreibend. Einige der Zielobjekte fingen inner halb weniger Minuten an zu springen und nach 13 Tagen zeigten 47 % sichtbare Risse. Das nicht zerbrochene Zielobjekt-Material hatte eine für eine Verwendung beim Wurf- und Tontaubenschießen nicht ausreichend brüchige Qualität.
Bezüglich des US-Patents 4,623,150 wurde den dort beschriebenen Vorgehensweisen gefolgt und es ergab sich ein Zielobjekt, das eine ungeeignete Zerbrechlichkeit besaß. Es war sehr schwierig, derartige Zielobjekte zu zerbrechen, wenn auf sie von erfahrenen Schützen geschossen wurde, und die Untersuchung von nicht zerbrochenen Zielobjekten zeigte, dass die Zielobjekte häufig nicht zerbrachen, wenn sie sogar von neun Schrotkörnern getroffen wurden. Weniger als 85 % der von drei oder mehr Schrotkörnern getroffenen Zielobjekte zerbrachen. Selbst dann, wenn sie zerbrachen, brachen die Zielobjekte in zwei bis vier Teile statt in eine Vielzahl von Bruchstücken zu zerstäuben.
Aus dem vorausgehend Gesagten ist klar, dass lediglich das Hinzufügen von Bestandteilen, wie sie in diesen Patenten allgemein beschrieben sind (Schwefel, Ligninsulfonat, Aluminiumsilikat, Kalkstein oder Sand) nicht zu einem akzeptablen Zielobjekt führt, d. h. einem, das sich gut gießen lässt und in konsistenter Weise bricht, wenn es von drei oder mehr Schrotkörnern getroffen wird. Beispielsweise waren die Ergebnisse selbst dann im allgemeinen nicht zufrieden stellend, wenn Zielobjekte aus folgenden Bestandteilen hergestellt wurden: Schwefel und Ligninsulfonat bei einer Erhitzung auf eine Temperatur von 195° C (350° F); Schwefel, Kalkstein und Bentonit-Ton; Schwefel, Sand, Kalkstein; oder Kalkstein, Ligninsulfonat und Magnesiumstearat.
Eine Erklärung bezüglich der nicht zufrieden stellenden Ergebnisse der Bemühungen gemäß dem Stand der Technik kann in einem nicht vollständigen Verständnis der Beschaffenheit der Struktur des Bindemittels liegen. Beispielsweise ist die stabile kristalline Form von Schwefel unterhalb von 113° C (203° F) rhombisch. Von 113° C (203° F) bis zum Schmelzpunkt von 116° C (240° F) ist die stabile kristalline Form von Schwefel monoklin. Es ist ein gewisser Zeitraum erforderlich, damit diese Transformation stattfinden kann. Obwohl die Mechanik des thermodynamischen Gedächtnisses von Schwefel nicht vollständig verstanden wird, ändert sich dann, wenn Schwefel auf eine Temperatur von 160° C (320° F) bis 195° C (350° F) erhitzt wird, die molekulare Struktur des Schwefels, wobei die drei Allotrope eine Art Gleichgewichtszustand während des Zeitraums erreichen, für den sie bei dieser Temperatur gehalten werden. Es wird angenommen, dass dieser spezielle Gleichgewichtszustand der drei Allotrope die Menge von monoklinen Kristallen erhöht, die bei der Verfestigung des Schwefels erzeugt werden, was es seinerseits einer größeren Anzahl dieser monoklinen Kristalle erlaubt, so modifiziert zu werden, dass sie nicht in der Lage sind, in ihrem normalen Reversionszyklus zur orthorhombischen Form zurückzukehren. Dies hilft bei der Herstellung des gewünschten zerbrechlichen Produktes.
Wenn ein sich abkühlendes Zielobjekt auf weniger als 113° C (203° F) abkühlt, versucht es, zur rhombischen Form zurückzukehren. Wenn diese Reversion stattfindet, werden gewisse Spannungen und Energie freigesetzt, was zu Rissen und strukturell schwachen Festkörpern führt. Dies wird durch die Menge von Risse aufweisenden und schwachen Zielobjekten bewiesen, die durch das im US-Patent 3,840,232 und WO94/09939 be schriebene Verfahren hergestellt werden. Somit wird angenommen, dass lediglich die Verwendung von Schwefel allein ohne eine geeignete Modifikation und Verfahrenssteuerung nicht zur Herstellung von geeigneten Zielobjekten führt. Auch wird angenommen, dass dann, wenn Schwefel mit Ligninsulfonat allein bei einer Temperatur von 195° C (350° F) für einen Zeitraum modifiziert wird, ein nicht verarbeitbares Produkt entsteht, wie durch die gemäß dem US-Patent 3,884,470 hergestellten Produkte bewiesen wird.
Beispiel 4
Um das außergewöhnliche Verhalten von Zielobjekten zu zeigen, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, wurden Zielobjekte, die gemäß Beispiel 2 hergestellt worden waren, aus einer Wurfmaschine gestartet und es wurde auf sie mit einer Schrotflinte vom Kaliber 12 geschossen, wobei Bleischrot über einen Abstand von 24,768 m (27 Yard) verschossen wurde. Die Bruchergebnisse werden in der folgenden Tabelle 1 mit denen von herkömmlichen Pech-Zielobjekten verglichen.
Schießtest-Ergebnisse Schussentfernung auf die Zielobjekte 24,678 m (27 Yard)
Aufnahmeergebnisse von nicht zerbrochenen Zielobjekten
Wie sich aus der Tabelle 1 ergibt, übertrafen Zielobjekte, die gemäß der Erfindung hergestellt worden waren, Qualitätsmäßig hochwertige Pech-Zielobjekte und zeigten Ergebnisse, die Größenordnungsmäßig besser waren als die, die sich bei einem Schießen auf die Zielobjekte der Vergleichsbeispiele ergeben hätten. Es sei darauf hingewiesen, dass von den elf nicht zerbrochenen Zielobjekten gemäß Beispiel 2 die von wenigstens einem Schrotkorn getroffen worden waren, nur ein einziges von mehr als drei Schrotkörnern getroffen worden waren. Auch waren mehr als 84 % der Zielobjekte gemäß Beispiel 2, die getroffen wurden und zerbrachen, in mehr als fünf Teile zerbrochen. Somit sind die Brechergebnisse der Zielobjekte gemäß Beispiel 2 zumindest so gut wie die eines herkömmlichen Pech-Zielobjektes.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Tontauben-Zielobjekts, das für das Ton- bzw. Wurftauben-Schießen geeignet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (i) Zubereiten einer Zusammensetzung, die Schwefel und einen Füllstoff enthält, (ii) Erhitzen der Zusammensetzung aus Schritt (i) auf eine Temperatur oberhalb von 160°C und (iii) Gießen von Zielobjekten, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus Schritt (i) in Gewichtsprozenten 35% bis 45% Schwefel, 30% bis 60% Füllstoff und 1 % bis 4% Ligninsulfonat enthält und dass die Temperatur der erhitzten Zusammensetzung in Schritt (ii) vor dem Schritt (iii) eine Stunde lang auf 195°C gehalten wird, und dadurch, dass der Schritt (ii) weiterhin das Abkühlen der erhitzten Zusammensetzung auf eine Temperatur zwischen 116°C und 160°C umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zusammensetzung 2% Ligninsulfonat enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung 40% bis 42% Schwefel enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung im wesentlichen keinen Teer enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt (ii) weiterhin den Schritt umfaßt, im wesentlichen jeglichen Teer aus der Zusammensetzung auszuschließen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schwefelmaterialien vernetzt sind, um die Viskosität der geschmolzenen Zusammensetzung zu erhöhen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schwefel zumindest teilweise in einen monoklinen Zustand umgewandelt und aufrechterhalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Füllstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die folgende Materialien umfaßt: Gipse, Sand, Tone, Flugasche, Glas, Metallsulfate, nichtmetallische Sulfate, gemahlenes Ergussgestein, Sedimentärgestein oder metamorphoses Gestein, Metalloxide und Silikate.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Füllstoff im wesentlichen aus Kalziumkarbonat besteht.
Verfahren nach Anspruch 9., bei dem die Zusammensetzung 49% bis 51 % Kalziumkarbonat umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung weiterhin 2% bis 4% eines den Zerfall fördernden Mittels umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung weiterhin 2% bis 4% Aluminiumsilikat umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung weiterhin 2% bis 10% PVC umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 13., bei dem die Zusammensetzung 4% bis 9 % PVC umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin den Schritt (iv) umfaßt, bei dem zumindest ein Auftrag von feuerhemmender Farbe auf wenigstens einen Teil des gegossenen Zielgegenstandes erfolgt.