DE102009052120A1

DE102009052120A1 - Anzündsätze mit verbesserter Anzündleistung

Info

Publication number: DE102009052120A1
Application number: DE102009052120A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Bley; Peter Simon Dr. Lechner
Original assignee: RUAG Ammotec GmbH
Current assignee: RWS GmbH
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2010-06-02
Also published as: CA2743063C; WO2010052269A1; BRPI0921212A2; EP2352710A1; US10118871B2; BRPI0921212B1; CA2743063A1; ES2671032T3; PL2352710T3; EP2352710B1; US20110259484A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Anzündsätze mit Initialexplosivstoffen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen, insbesondere des Bleis, die sich von Trinitropolyphenolen, wie beispielsweise Triniterstoffsäure ableiten, im Gemisch mit Sauerstoff liefernden Substanzen, wobei weiterhin Initialexplosivstoffe aus Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallsalzen von Dinitrobenzofuroxanen und die Sauerstoff liefernden Substanzen aus Nitraten von Ammonium, Guanidin, Aminoguanidin, Triaminoguanidin, Dicyandiamidin sowie den Elementen Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Cer und/oder mehrwertigen Metalloxiden enthalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft Anzündsätze mit Initialexplosivstoffen oder Primärsprengstoffen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen, insbesondere des Bleis, die sich von Trinitropolyphenolen, wie beispielsweise Trinitrophenol, Trinitroresorcin oder der Stickstoffwasserstoffsäure ableiten, im Gemisch mit Sauerstoff-liefernden Substanzen, die eine verbesserte Anzündleistung insbesondere bei tiefen Temperaturen besitzen.
Die Anzündladungen sind dazu bestimmt, die Entzündung von Schießpulvern in Schieß- und Militär-Kartuschen(-Patronen) zu gewährleisten. Dabei wird in allen Vorrichtungen mit ringförmiger oder zentraler Percussion unter der Einwirkung eines Schlagbolzens mit Hilfe eines Initialexplosivstoffes eine Flamme erzeugt, die den Treibsatz zündet. Weiterhin kann Anzündung des Initialexplosivstoffes auch mit Hilfe eines elektrisch erzeugten thermischen Impulses erfolgen.
Heutzutage werden Zündladungs-Zusammensetzungen auf Basis von Quecksilberfulminat im Wesentlichen wegen ihrer starken Toxizität und ihres Mangels an thermischer Stabilität praktisch nicht mehr verwendet. Sie wurden durch Zusammensetzungen ersetzt, die Blei-, Antimon- und Bariumverbindungen enthalten.
Im Dokument US-A-4 675 059 wird eine Zündladung beschrieben, in der Diazodinitrophenol als Sprengstoff und Mangandioxid als Oxidationsmittel verwendet wird.
Bekannte Anzündsätze enthalten als Initialexplosivstoffe Verbindungen, insbesondere des Bleis, die sich von Trinitropolyphenolen, wie beispielsweise Trinitrophenol, Trinitroresorcin oder der Stickstoffwasserstoffsäure ableiten. Darüber hinaus sind auch Anzündsätze bekannt, die Doppelsalze des Bleis, zum Beispiel Hypophosphitnitrat, enthalten.
Ein Nachteil der bekannten Anzündsätze besteht darin, dass ihre Anzündfähigkeit bei tiefen Temperaturen insbesondere unterhalb von –35°C stark abnimmt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Anzündsätze mit Initialexplosivstoffen im Gemisch mit Sauerstoff-liefernden Substanzen, die eine im Vergleich zu den bekannten Anzündsätzen verbesserte Anzündfähigkeit bei Temperaturen unterhalb –35°C aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch Anzündsätzen mit Initialexplosivstoffen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen, insbesondere des Bleis, die sich von Trinitropolyphenolen, wie beispielsweise Trinitrophenol, Trinitroresorcin oder der Stickstoffwasserstoffsäure ableiten, im Gemisch mit Sauerstoff-liefernden Substanzen, wobei weiterhin Initialexplosivstoffe aus Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallsalzen von Dinitrobenzofuroxanen und die Sauerstoff-liefernden Substanzen aus Nitraten von Ammonium, Guanidin, Aminoguanidin, Triaminoguanidin, Dicyandiamidin sowie den Elementen Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Cer und/oder mehrwertigen Metalloxiden enthalten sind.
Die erfindungsgemässen Anzündsätze weisen eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anzündfähigkeit bei Temperaturen unterhalb –35°C, insbesondere bis –54°C auf.
Erfindungsgemäss werden die Initialexplosivstoffe vorzugsweise in einem Gesamtanteil von 30 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung eingesetzt. Als Sauerstoff-liefernde Substanzen sind neben dem aus dem Stand der Technik an sich bekannten Metallperoxid Zinkperoxid auch weitere Sauerstoff-liefernde Substanzen einsetzbar. Als weitere Substanzen in diesem Sinne können im Anzündsatz beispielweise eingesetzt werden: Bleidioxid, Zinndioxid, Cerdioxid Wolframtrioxid und/oder Nitrate von Ammonium, Guanidin, Aminoguanidin, Triaminoguanidin, Dicyandiamidin sowie den Elementen Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Cer, insbesondere Kaliumnitrat oder basische Cernitrate. Die Menge an Sauerstoff-liefernden Substanzen in den erfindungsgemässen Anzündsätzen kann zwischen 40 und 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, schwanken. Besonders bevorzugt im Sinne der Erfindung ist eine Menge von 5–40 Gew.-% Kalium-dinitrobenzofuroxanat als weiterer Initialexplosivstoff. Die Substanz kann sowohl in feinkörnigem Zustand als auch grobkörnig eingesetzt werden. Feinkörnige Substanzen mit einer mittleren Korngrösse von ca. 10 μm werden vorzugsweise dann eingesetzt, wenn die Anzündsätze als verpresste Ladungen verwendet werden, während grobkörnige Substanzen mit einer Korngrösse von etwa 30 μm für weniger stark verdichtete Ladungen, beispielsweise in Randfeuersätzen besonders geeignet sind. Erfindungsgemäss können die Anzündsätze weiterhin Sensibilisatoren, Reduktionsmittel, Friktionsmittel, Sekundärsprengstoffe und/oder Inertstoffe enthalten.
Im Falle der Anwesenheit von Sensibilisatoren, vorzugsweise Tetrazen, können Anteile von 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung vorhanden sein.
Reduktionsmittel, die einen Beitrag zur Umsetzung liefern, eignen sich in den erfindungsgemässen Anzündsätzen zur Verbesserung des Anzündvermögens und bewirken teilweise auch eine Erhöhung der mechanischen Empfindlichkeit. Geeignete Stoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus Kohlenstoff und/oder Metallpulvern, insbesondere von Bor, Aluminium, Cer, Titan, Zirkon, Magnesium und Silizium, Metallegierungen, insbesondere Cer-Magnesium, Cer-Silizium, Titan-Aluminium, Aluminium-Magnesium, Calciumsilizid und Metallsulfiden, insbesondere Antimonsulfid und Molybdänsulfid sowie Metallhydride, beispielsweise Titanhydrid, insbesondere in einem Anteil von 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung. Einige Reduktionsmittel können gleichzeitig auch die Funktion eines Friktionsmittels erfüllen, wie beispielsweise Antimonsulfide oder Calciumsilizide. Während der Anteil der Reduktionsmittel im Anzündsatz 0 bis 10 Gew.-% betragen kann, können Friktionsmittel, die an der Umsetzung während des Abbrands teilnehmen in Mengen von bis zu 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, in den erfindungsgemässen Anzündsätzen vorhanden sein.
Als weitere Komponenten, die einen Beitrag zur Umsetzung liefern, sind insbesondere Sekundärexplosivstoffe geeignet, wie beispielsweise Nitrocellulose oder Pentaerythrittetranitrat. Als weitere Beispiele seien Oktogen und Hexogen genannt, sowie Aminoverbindungen von nitrierten Aromaten, beispielsweise des Trinitrobenzols, wie Mono-, Di- oder Triaminotrinitrobenzol oder Aminohexanitrodiphenyl, weiterhin die Acylierungsprodukte dieser Verbindungen wie beispielsweise Hexanitrooxanilid oder Hexanitrodiphenylharnstoff. Ferner zählen beispielsweise zu diesen Sekundärexplosivstoffen Hexanitrostilben, Hexanitrodiphenyloxid, Hexanitrodiphenylsulfid, Hexanitrodiphenylsulfon und Hexanitrodiphenylamin sowie Tetranitrocarbazol, Tetranitroacridon oder Polyvinylnitrat sowie Nitrotriazolon und seine Verbindungen. Der Anteil dieser Stoffe am Anzündsatz kann 0 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung ausmachen.
Als Inertstoffe eignen sich in den erfindungsgemässen Anzündsätzen an sich bekannte Stoffe, die oft auch zur Abstimmung der Eigenschaften dieser Sätze auf den jeweiligen Verwendungszweck mit eingesetzt werden. Insbesondere seien hier Bindemittel, Klebstoffe, Farbstoffe, Passivatoren erwähnt, die vorzugsweise in einem Anteil von 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung enthalten sein können. Beispielhaft seien hier Calciumcarbonat, Titandioxid und/oder weisses Bornitrid genannt.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Anzündsätze erfolgt nach an sich bekannten Verfahren durch Sieben der trockenen oder Kneten der wasserfeuchten Mischung. Die Dosierung der wasserfeuchten Masse kann dabei durch Einstreichen der Lochplatten oder durch Strangpressen erfolgen.
Es wurde überraschend gefunden, dass durch Zusatz von Kalium-dinitrobenzofuroxanat zu wohlbekannten Anzündsatzrezepturen basierend auf Blei-trinitroresorcinat die Anzündleistung insbesondere bei tiefen Temperaturen deutlich gesteigert wird, dies verbreitert den Einsatzbereich von Patronen unterschiedlicher Kaliber deutlich.
Beispiele

In Tabelle 1 sind zum einen die klassische SINOXID Anzündmischung (Vergleichsbeispiel) und die mit Kalium-dinitrobenzofuroxanat angereicherte Mischung 1 dargestellt.

	Vergleichsbeispiel	Beispiel 1
Blei-trinitroresorcinat	38%	30%
Kaliumdinitrobenzofuroxanat	0%	15%
Tetrazen	3%	4%
Bariumnitrat	38%	35%
Bleidioxid	5%	6%
Calciumsilicid	11%	5%
Titan	5%	5%

Aus diesen beiden Beispielsätzen wurden Amboss-Anzünd-Hütchen mit einer Lademasse von jeweils ca. 38 mg hergestellt. Der schematische Aufbau eines solchen Amboss-Anzünd-Hütchen ist in 1 dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.
Das Amboss-Anzünd-Hütchen (1) enthält den Anzündsatz (Anzündmischung) (2) in einer becherförmig ausgeformten äußeren Hülle (3) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Die Öffnung der becherförmigen äußeren Hülle (3) ist mit einem Ambossplättchen (4) verschlossen, wobei die kegelförmige, hohle Aufwölbung des Ambossplättchen (4) in Richtung des Anzündsatzes (2) zeigt. Zwischen dem Anzündsatz (2) und dem Ambossplättchen (4) ist eine Trennschicht (5) angeordnet.
Die Amboss-Anzünd-Hütchen wurden in Patronen Kaliber 338 identisch laboriert (s. Tabelle 2), 4 Stunden bei –54°C konditioniert und in einem Standardversuchsaufbau hinsichtlich Maximaldruck und Geschossgeschwindigkeit untersucht. Dabei zeigt sich überraschend eine deutlich geringerer Anzündverzug (t2) der mit Beispielmischung 1 laborierten Amboss-Anzünd-Hütchen bei Temperaturen von –54°C wie in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2 Übersicht Beschussergebnisse bei –54°C

	Vergleichsbeispiel	Beispiel 1
Treibladungspulver Typ	N165	N165
Masse	5,835 g	5,835 g
Beschussanzahl	10	10
Maximaldruck
Mittelwert	3398 bar	3077 bar
Minimal-Wert	3252 bar	2939 bar
Maximal-Wert	3579 bar	3267 bar
Geschossgeschwindigkeit
Mittelwert	819,7 m/s	803,1 m/s
Minimal-Wert	810,7 m/s	793,2 m/s
Maximal-Wert	828,8 m/s	815,8 m/s
Anzündverzugszeit (t2)
Mittelwert	10,70 ms	1,08 ms
Minimal-Wert	1,84 ms	0,93 ms
Maximal-Wert	36,49 ms	1,26 ms

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4675059 A [0004]

Claims

Anzündsätzen mit Initialexplosivstoffen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen, insbesondere des Bleis, die sich von Trinitropolyphenolen, wie beispielsweise Trinitrophenol, Trinitroresorcin oder der Stickstoffwasserstoffsäure ableiten, im Gemisch mit Sauerstoff-liefernden Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin Initialexplosivstoffe aus Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallsalzen von Dinitrobenzofuroxanen und die Sauerstoff-liefernden Substanzen aus Nitraten von Ammonium, Guanidin, Aminoguanidin, Triaminoguanidin, Dicyandiamidin sowie den Elementen Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Cer und/oder mehrwertigen Metalloxiden enthalten sind.
Anzündsätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der Initialexplosivstoffe 30 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung beträgt.
Anzündsätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Sauerstoff-liefernden Substanzen 40 bis 70 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung beträgt.
Anzündsätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Initialexplosivstoff Kalium-dinitrobenzofuroxanat in einer Menge von 5–40 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung enthalten ist.
Anzündsätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxide ausgewählt sind aus Bleidioxid, Cerdioxid, Wolframtrioxid und/oder Zinndioxid.
Anzündsätze nach Anspruch 1, enthaltend weiterhin Sensibilisatoren, Reduktionsmittel, Friktionsmittel, Sekundärsprengstoffe und/oder Inertstoffe.
Anzündsätze nach Anspruch 6, enthaltend Tetrazen als Sensibilisator, insbesondere in einem Anteil von 0 bis 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung.
Anzündsätze nach Anspruch 6, wobei die Reduktionsmittel ausgewählt sind aus Kohlenstoff, Metallpulvern, insbesondere von Bor, Aluminium, Cer, Titan, Zirkon, Magnesium und/oder Silizium, Metalllegierungen, insbesondere Cer-Magnesium, Cer-Silizium, Titan-Aluminium, Aluminium-Magnesium, Calciumsilizid und Metallsulfiden, insbesondere Antimonsulfid und/oder Molybdänsulfid sowie Metallhydriden, beispielsweise Titanhydrid, insbesondere in einem Anteil von 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung.
Anzündsätze nach Anspruch 6, enthaltend Calciumsilizid als Friktionsmittel, insbesondere in einem Anteil von 0 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung.
Anzündsätze nach Anspruch 6, wobei die Sekundärsprengstoffe ausgewählt sind aus Hexogen, Oktogen und Aminoverbindungen von nitrierten Aromaten, insbesondere in einem Anteil von 0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung.