DE19616627A1

DE19616627A1 - Anzündmischungen

Info

Publication number: DE19616627A1
Application number: DE19616627A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Hagel; Dieter Hofmann; Bodo Preis; Klaus Dr Redecker; Wolfram Seebeck
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-06
Also published as: DE59712416D1; EP0894235B1; EP0894235A1; US20110162547A1; WO1997041403A1; US20010054462A1; ES2249799T3; US20100180787A1; US20070017612A1; ATE304156T1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Anzündmischungen, deren Herstel lung sowie deren Verwendung.

Anzündmischungen oder auch Anzündsätze dienen der Anzündung von pyro technischen Gemischen oder Sätzen sowie von Treibladungen. Die pyrotechni schen Gemische oder Sätze können dabei die alleinige Aufladung oder aber eine Verstärkungsladung der Anzündung oder ein gaserzeugender Satz sein. Treibla dungen/Gassätze setzen sich in überwiegend gasförmige Bestandteile um, die zur Auslösung schnell ablaufender Vorgänge wie z. B. die Beschleunigung von Geschossen, das Eintreiben von Befestigungsmaterialien, beispielsweise mit Hilfe von Bolzensetzgeräten oder auch das Aufblasen von Gassäcken (Airbags) oder zum Auslösen von Gurtstraffern in der Kraftfahrzeugsicherheit eingesetzt werden können. Eine Variante stellt die Verwendung von flüssig-Gassätzen anstelle der Feststoff-Gassätze dar. Diese nutzen die Reaktion von flüssigem Brennstoff mit Oxidationsmitteln zur Gaserzeugung aus.

Anzündmischungen werden in der Regel mechanisch ausgelöst und müssen da her empfindlich gegenüber Reib- und Schlageinwirkung sein. Sie bestehen in der Regel aus Initial- oder Primärexplosivstoffen wie beispielsweise Bleitrinitroresor cinat oder Diazodinitrophenol, Reduktionsmitteln wie Metallpulver sowie Oxidati onsmitteln wie Bariumnitrat oder Zinkperoxid. Sensibilisatoren wie Tetrazen oder Friktionsmittel wie Glaspulver, die die Empfindlichkeit der Initialexplosivstoffe er höhen, werden ebenfalls eingesetzt. Für elektrisch anzündbare Systeme werden in erster Linie die schnell reagierenden Initialexplosivstoffe eingesetzt. Die für die einwandfreie Funktion erforderliche hohe mechanische Empfindlichkeit der Be standteile ist jedoch bei der Handhabung der Rohstoffe und Gemische nachteilig. Sie erfordert besondere Sicherheitsmaßnahmen. Andere Anzündarten wie das Anzünden durch thermische Einwirkung oder durch Einkopplung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen lösen dieses Problem nicht oder sind nur für ganz spezielle, stark eingeschränkte Anwendungen geeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, neue Anzündmischungen bereitzustellen.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch An zündmischungen, die durch Laserlicht anzündbar sind. Als Explosivstoffe können die erfindungsgemäßen Anzündmischungen Primär- oder Initialexplosivstoffe oder Sekundärexplosivstoffe enthalten. Als Primär- oder Initialexplosivstoffe können beispielsweise Bleitrinitroresorcinat, Diazodinitrophenol, Tetrazen oder Kalium dinitrobenzofuroxanat eingesetzt werden. Geeignete Sekundärexplosivstoffe sind Nitrocellulose, Hexanitrostilben, nitrierte aromatische Verbindungen und nitrierte aromatische Verbindungen mit polymerem Aufbau wie Polynitropolyphenylether oder den Polynitropolyphenylenen, aus bestimmten Heterocyclen wie Nitrotriazo lon, aus den Derivaten der Tetrazole wie Aminotetrazol, Ditetrazol oder Diamino guanidin-azotetrazol sowie aus Hexogen oder Oktogen. Weiterhin einsetzbar sind die vom Harnstoff und seinen Derivaten abgeleiteten Sekundärexplosivstoffe. Beispielhaft genannt seien hier die Harnstoffderivate Biuret, Guanidin, Nitrogua nidin, Guanidinnitrat, Aminoguanidin, Aminoguanidinnitrat, Thioharnstoff, Triami noguanidinnitrat, Aminoguanidinhydrogencarbonat, Azodicarbonsäurediamid, Tetrazen, Semicarbazidnitrat, sowie die Urethane, die Ureide wie Barbitursäure und ihre Derivate. Bevorzugt sind erfindungsgemäß die Sekundärexplosivstoffe, insbesondere die nitrierten aromatischen Verbindungen mit einem polymeren Aufbau. Besonders bevorzugt sind die Polynitropolyphenylether und die Polyni tropolyphenylene. Die genannten Explosivstoffe können allein oder als Mischung eingesetzt werden.

Neben den Explosivstoffen enthalten die erfindungsgemäßen Anzündmittel noch an sich übliche Oxidations- und Reduktionsmittel. Binder, Verarbeitungs und/oder Preßhilfsmittel können gegebenenfalls ebenfalls eingesetzt werden.

Als Oxidationsmittel können die Peroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle, Zink peroxid, sowie die Peroxodisulfate der genannten Elemente und des Ammoniums, Nitrate der Alkali- und Erdalkalimetalle, insbesondere Lithium-, Natrium-, Kalium- oder Strontiumnitrat sowie Ammoniumnitrat, Oxohalogenverbindungen der Alkali- oder Erdalkalimetalle oder des Ammoniums, besonders bevorzugt Kaliumperchlo rat oder Ammoniumperchlorat eingesetzt werden. Ebenfalls als Oxidationsmittel geeignet ist Schwefel. Die genannten Oxidationsmittel können allein oder als Mi schung eingesetzt werden.

Als Reduktionsmittel werden erfindungsgemäß Metalle wie beispielsweise Titan, Zirkon, Aluminium, Magnesium, Cer in feinpulverisierter Form eingesetzt. Auch Legierungen dieser Metalle wie Titan/Aluminium oder Cer/Magnesium können erfindungsgemäß eingesetzt werden. Weitere Reduktionsmittel sind Kohlenstoff oder Bor. Die genannten Reduktionsmittel können allein oder als Mischung ein gesetzt werden.

Als Binder können Verbindungen aus der Gruppe der Polyester oder der Poly urethane eingesetzt werden. Verbindungen mit bindenden Eigenschaften, die ei nen Beitrag zur Explosionswärme und/oder zur Sauerstoffbilanz beitragen, bei spielsweise Nitrocellulose oder Polynitropolyphenylen, können ebenfalls als Bin der eingesetzt werden.

Verarbeitungs- und Preßhilfen können Stoffe sein, die beispielsweise die Riesel fähigkeit erhöhen, wie Aerosil oder Stoffe, die die Staubbildung verhindern und die Gleit- oder Dosierfähigkeit verbessern, wie Graphit oder Bornitrid.

Zur besseren Absorption des Laserlichtes können die erfindungsgemäßen An zündmischungen gegebenenfalls eingefärbt werden oder mit Farbpigmenten versetzt werden. Die thermische Stabilität kann falls erforderlich durch den Zusatz von Stabilisatoren verbessert werden. Als solche kommen beispielsweise Stoffe in Frage, die zur Stabilisierung der Nitrocellulose eingesetzt werden.

Des weiteren können den erfindungsgemäßen Anzündmischungen zur Beeinflus sung der Abbrandgeschwindigkeit Abbrandmoderatoren zugesetzt werden.

Als Abbrandmoderatoren werden Stoffe oder ihre Gemische eingesetzt, die ge eignet sind, durch heterogene oder homogene Katalyse den Abbrand und seine Geschwindigkeit zu beeinflussen. Moderatoren, die in Form einer heterogenen Katalyse in die Umsetzung eingreifen, sind Metalle, Metalloxide und/oder Metall karbonate und/oder Metallsulfide. Als Metalle können vorzugsweise Bor, Silicium, Kupfer, Eisen, Titan, Zink oder Molybdän eingesetzt werden. Auch Kalziumkarbo nat kann eingesetzt werden. Mischungen dieser Moderatoren können ebenfalls verwendet werden.

Moderatoren, die in Form einer homogenen Katalyse in die Umsetzung eingreifen, sind beispielsweise Schwefel, Kupfer-Resorcylate oder Ferrocen und seine Derivate. Diese Moderatoren werden durch die bei der Reaktion auftretenden Temperaturen verdampft und können so selbst oder als Folgeprodukte in die Reaktion eingreifen.

Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse können die erfindungsgemäßen Anzündmi schungen gegebenenfalls mit schützenden Mitteln behandelt oder beschichtet sein.

Die erfindungsgemäßen Anzündmischungen können vielfältig eingesetzt werden. Vorzugsweise werden sie verwendet zur Anzündung pyrotechnischer Gemische oder Sätze sowie von Treibladungen, die zur Auslösung schnellablaufender Vor gänge wie beispielsweise die Beschleunigung von Geschossen, das Eintreiben von Befestigungsmaterialien z. B. mit Hilfe von Bolzensetzgeräten oder auch das Aufblasen von Gassäcken (Airbags) oder zum Auslösen von Gurtstraffern in der Kraftfahrzeugsicherheit eingesetzt werden.

Die sicherheitstechnischen Kenndaten einiger der erfindungsgemäßen Anzündmi schungen sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Daten wurden nach den Methoden der Bundesanstalt für Materialprüfung ermittelt. Im Vergleich zum Primärexplosivstoff Bleitrinitroresorcinat werden bei den erfindungsgemäßen Anzündmitteln insbe sondere die Reib- und Schlagempfindlichkeit deutlich verbessert.

Zur Abschätzung wichtiger Kenngrößen der erfindungsgemäßen Anzündmischun gen, wie die bei der Reaktion freiwerdende Energie (Explosionswärme), der Druck, die Explosionstemperatur und die bei dieser Temperatur entstandenen Reaktionsprodukte wurde mit Hilfe eines thermodynamischen Rechenprogramms von den erfindungsgemäßen Anzündmischungen bei konstantem Volumen und einer Ladedichte von 0,1 g/cm³ eine adiabatisch ablaufende Reaktion gerechnet. Tabelle 3 zeigt die wichtigsten Daten der thermodynamischen Berechnung. Die für die Auslösung einer Reaktion erforderliche Zündenergie wurde experimentell ermittelt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie einzu schränken.

Beispiele 1 bis 16

Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Anzündmischungen nach an sich be kannten Verfahren. Die einzelnen Komponenten werden in den in Tabelle 1 an gegebenen Mischungsverhältnissen durch ein Sieb mit einer lichten Maschen weite von 0,2 mm gesiebt und in einem Taumelmischer 30 Minuten gemischt. Je 200 mg dieser Mischungen werden mit einer Preßkraft von 71 N/mm² zu Tabletten mit einem Durchmesser von 6 mm verpreßt. Die so hergestellten Tabletten werden mit einem Laserstrahl (Wellenlänge 1.060 nm), einer Strahlenenergie von ca. 200 mJ und einer Pulslänge von 2,5 ms angezündet. Das Anzündverhalten ist in Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 2

Tabelle 3

Claims

1. Anzündmischung enthaltend Explosivstoffe, Oxidations- und Reduktions mittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen oder mehrere Explosivstoff/e enthält, der/die durch Laserlicht anzündbar ist/sind.

2. Anzündmischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ex plosivstoff ausgewählt ist aus Primär- oder Initialexplosivstoffen, beispiels weise aus Bleitrinitroresorcinat, Diazodinitrophenol, Tetrazen oder Kalium dinitrobenzofuroxanat.

3. Anzündmischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ex plosivstoff allein oder als Mischung ausgewählt ist aus den Sekundärexplo sivstoffen, beispielsweise aus Nitrocellulose, Hexanitrostilben, aus bestimm ten Heterocyclen wie Nitrotriazolon, aus den Derivaten der Tetrazole wie Aminotetrazol, Ditetrazol oder Diaminoguanidin-azotetrazol, aus Hexogen oder Oktogen, aus den vom Harnstoff und seinen Derivaten abgeleiteten Sekundärexplosivstoffen wie Biuret, Guanidin, Nitroguanidin, Guanidinnitrat, Aminoguanidin, Aminoguanidinnitrat, Thioharnstoff, Triaminoguanidinnitrat, Aminoguanidinhydrogencarbonat, Azodicarbonsäurediamid, Tetrazen, Se micarbazidnitrat, aus den Urethanen, aus den Ureiden wie Barbitursäure und ihrer Derivate, aus nitrierten aromatischen Verbindungen oder aus nitrierten aromatischen Verbindungen mit polymerem Aufbau wie die Polynitropolyphenylether oder die Polynitropolyphenylene.

4. Anzündmischung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Se kundärexplosivstoff ausgewählt ist aus nitrierten aromatischen Verbindun gen mit polymerem Aufbau.

5. Anzündmischung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sekundärexplosivstoff ausgewählt ist aus den Polynitropo lyphenylethern und/oder Polynitropolyphenylenen.

6. Anzündmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 da durch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus Schwe fel, aus den Peroxiden der Alkali- oder Erdalkalimetalle, aus Zinkperoxid, aus den Peroxodisulfaten der genannten Elemente und des Ammoniums aus den Nitraten der Alkali- und Erdalkalimetalle, insbesondere aus Lithium- Natrium-, Kalium- oder Strontiumnitrat sowie Ammoniumnitrat, aus den Oxohalogenverbindungen der Alkali- oder Erdalkalimetalle oder des Ammoniums, insbesondere aus Kaliumperchlorat oder Ammoniumperchlorat oder aus Mischungen der genannten Substanzen.

7. Anzündmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel ein Metall, ausgewählt aus Titan, Zirkon, Aluminium, Magnesium oder Cer, eine Mischung dieser Me talle, eine Legierung dieser Metalle wie Titan/Aluminium oder Cer/Magnesium, daß es Kohlenstoff oder Bor oder daß es eine Mischung der genannten Mittel ist.

8. Anzündmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zu den Explosivstoffen, Oxidati ons- und Reduktionsmitteln an sich übliche Binder und/oder Verarbeitungs- und/oder Preßhilfsmittel und/oder Abbrandmoderatoren enthält.

9. Anzündmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß sie eingefärbt oder mit Farbpigmenten versetzt ist.

10. Anzündmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß als Abbrandmoderatoren Stoffe oder ihre Gemi sche eingesetzt werden, die geeignet sind, durch heterogene oder homo gene Katalyse den Abbrand und seine Geschwindigkeit zu beeinflussen.

11. Verfahren zur Herstellung der Anzündmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kom ponenten gemischt und anschließend verpreßt werden.

12. Verwendung der Anzündmischung nach einem oder mehreren der Ansprü che 1 bis 10 zur Anzündung pyrotechnischer Gemische oder Sätze sowie von Treibladungen.