ANZÜNDELEMENTE UND FEIN ABSTUFBARE ZÜNDSÄTZE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft fein abstufbare Zündsätze für Anzündmittel und Anzündelemente.

[0002] Die Wirkung von Anzündmitteln und Anzündelementen wird im wesentlichen von zwei Faktoren bestimmt. Zum einen sollen die Reaktionsprodukte nach Möglichkeit partikelreich sein und diese Partikel möglichst heiß sein, zum anderen muß für die Partikel ein Transportgas bereitgestellt werden, damit die Partikel die Treibladung so gut wie möglich durchdringen. Auch das Transportgas soll eine entsprechend hohe Temperatur aufweisen, um die Partikeltemperatur aufrechtzuerhalten. Anzündmittel und Anzündelemente, die einen pyrotechnischen Brennstoff auf der Basis B/KNO₃ oder Ti/Ba(NO₃)₂ oder TiH_x/Ba(NO₃)₂ mit x<1 oder Zr/Ba(NO₃)₂ und Nitrocellulose enthalten, aber auch Anzündmittel und Anzündelemente, die Zirkon und Kaliumperchlorat enthalten, erfüllen im allgemeinen diese Anforderungen.

[0003] Neben diesen grundsätzlichen Leistungsanforderungen sind aber auch andere Eigenschaften, die die Empfindlichkeit und die Sicherheit dieser Anzündmittel und Anzündelemente betreffen, von ganz entscheidender Bedeutung für die Qualität und die Einsetzbarkeit solcher Anzündmittel und Anzündelemente. Diese Eigenschaften, die sogenannten elektrischen Kenndaten sind die Anzündempfindlichkeit (Aze), die Anzündunempfindlichkeit (Azu) und die Anzündverzugszeit (Azvz) der einzelnen Sätze. Hierbei sagt die Anzündunempfindlichkeit etwas über die Sicherheit und die Anzündempfindlichkeit bzw. Anzündverzugszeit etwas über die Zündempfindlichkeit der Zündsätze aus. Bisher sind Zündsätze mit entweder genügend hoher Anzündunempfindlichkeit, dafür aber mit zu hohen Werten für die Anzündempfindlichkeit bzw. die Anzündverzugszeit, d.h. mit zu geringer Zündempfindlichkeit oder Zündsätze mit genügend geringer Anzündempfindlichkeit und Anzündverzugszeit, aber nicht ausreichender Anzündunempfindlichkeit bekannt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Anzündmittel und Anzündelemente, im folgenden kurz Anzündelemente genannt, bereitzustellen, die neben einer ausreichenden Leistung je nach Einsatzzweck fein abstufbare Werte für die Anzündempfindlichkeit und die Anzündunempfindlichkeit aufweisen, ohne daß die Anzündverzugszeit wesentlich beeinträchtigt wird.

[0005] Erfindungsgemäß gelöst wurde diese Aufgabe durch die Anzündelemente nach den Ansprüchen 1-12, und insbesondere durch die Bereitstellung und Kombination von zwei in ihren Eigenschaften unterschiedlichen Zündsätzen. Hierbei ist der 1. Zündsatz, der sogenannte Glühdrahtsatz, verantwortlich für die elektrischen Kenndaten, während der 2. Zündsatz, der sogenannte Leistungssatz, verantwortlich ist für die Leistung. Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß zur Erhöhung der Anzündunempfindlichkeit des Glühdrahtsatzes, ohne Beeinträchtigung der Anzündverzugszeit, die Sicherstellung einer hohen Wärmeableitung im Glühdrahtsatz von besonderer Bedeutung ist. Dies wird erfindungsgemäß durch einen Zusatz erreicht, der in der Lage ist, die Wärme abzuleiten. Dieser wärmeableitende Zusatz wird ausgewählt aus Substanzen, die bekanntermaßen Wärme aufnehmen können und dadurch der Umgebung Wärme entziehen. Beispiele für solche Substanzen können anorganischer oder auch organischer Natur sein, wie Metalle, Metallverbindungen oder metallorganische Verbindungen.

[0006] In einer ersten Ausführungsform des Glühdrahtsatzes (Anspruch 1) werden als wärmeableitende Bestandteile erfindungsgemäß Metalle oder Metallverbindungen vorgesehen. Als Metalle finden vorzugsweise Zirkon, Aluminium, Titan und/oder Ferrotitan Verwendung. Besonders bevorzugt ist Zirkon. Als Metallverbindungen können beispielsweise Boride und Hydride der genannten Metalle eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist Zirkonborid und Zirkonhydrid. Neben diesen wärmeableitenden Metallzusätzen enthalten die Glühdrahtsätze der erfindungsgemäßen Anzündelemente mindestens einen Initialsprengstoff, beispielsweise Bleiazid, Diazodinitrophenol, Silberazid, Trizinat oder Pikrat, vorzugsweise Bleipikrat, sowie ein Oxidationsmittel, wie beispielsweise Alkali- oder Erdalkalinitrate, -chlorate, -perchlorate, vorzugsweise KClO₃ und/oder KClO₄, besonders bevorzugt KClO₄ und ein Bindemittel. Das Bindemittel ist nicht nur für die Verbindung der einzelnen Bestandteile, sondern auch für die Temperaturbeständigkeit der Anzündelemente verantwortlich; sie sollen eine Temperaturbeständigkeit von > 85°C aufweisen. Erfindungsgemäß geeignete Bindemittel sind daher Polyvinylacetat, Polysulfon oder Polyethersulfon. Vorzugsweise wird Polyvinylacetat verwendet. Während der wärmeableitende Zusatz die Anzündunempfindlichkeit erhöhen soll, ist der eingesetzte Initialsprengstoff verantwortlich für die Sicherstellung der notwendigen Anzündempfindlichkeit. Erfindungsgemäß geeignete Glühdrahtsätze der ersten Ausführungsform setzen sich zusammen aus 20 bis 80 Teilen Initialsprengstoff, vorzugsweise Bleipikrat, 20 bis 80 Teilen einer Mischung aus wärmeableitendem Zusatz und- Oxidationsmittel und 1 bis 6 Teilen Bindemittel. Die Mischung aus wärmeableitendem Zusatz und Oxidationsmittel setzt sich zusammen aus 60 bis 90 Teilen wärmeableitendem Zusatz und 10 bis 40 Teilen Oxidationsmittel.

[0007] In einer zweiten Ausführungsform des Glühdrahtsatzes (Anspruch 3) wird als wärmeableitender Bestandteil erfindungsgemäß ein wärmeableitender Initialsprengstoff, vorzugsweise Silberazid, gegebenenfalls in Kombination mit weiteren wärmeableitenden Bestandteilen wie Metallen, Metallverbindungen oder metallorganischen Verbindungen vorgesehen. Als Metalle können auch bei dieser Ausführungsform Zirkon, Aluminium, Titan und/oder Ferrotitan, als Metallverbindungen Boride und Hydride, vorzugsweise Zirkonborid und Zirkonhydrid eingesetzt werden. Der besondere Vorteil in der Verwendung von Silberazid liegt darin, daß es gleichzeitig als wärmeableitender Zusatz fungiert und in seiner Eigenschaft als Initialsprengstoff die Anzündempfindlichkeit verbessert. Wird erfindungsgemäß ausschließlich Silberazid eingesetzt, dann besteht der Glühdrahtsatz aus 100 Teilen Silberazid und 1 bis 6, vorzugsweise 4 Teilen Bindemittel. Als Bindemittel mit den gleichen Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform wird vorzugsweise Polyvinylacetat eingesetzt.

[0008] Der Leistungssatz besteht aus einem Bestandteil, der heiße Reaktionspartikel erzeugt, einem der obengenannten Oxidationsmittel und einem der besagten Bindemittel. Als Bestandteil, der heiße Reaktionspartikel erzeugt, ist Zirkon in seinen unterschiedlichen Kristallmodifikationen, Titan oder deren Mischungen geeignet. Als Oxidationsmittel kann beispielsweise KClO₃ und/ oder KClO₄, vorzugsweise KClO₄ eingesetzt werden. Als Bindemittel werden vorzugsweise dieselben Substanzen wie für den Glühdrahtsatz verwendet. Erfindungsgemäß geeignete Leistungssätze setzen sich zusammen aus 30 bis 80 Teilen Zirkon, Titan oder deren Mischungen, 20 bis 70 Teilen Oxidationsmittel, vorzugsweise KClO₄ und 1 bis 6 Teilen Bindemittel. Vorzugsweise wird eine Mischung aus 60 Teilen Zirkon, 40 Teilen KClO₄ und 4 Teilen Polyvinylacetat verwendet.

[0009] Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Anzündelemente beispielsweise folgendermaßen. Die Bestandteile des Glühdrahtsatzes und des Leistungssatzes werden gesiebt und in dem, in einem geeigneten Lösungsmittel gelösten Bindemittel aufgeschlämmt. Verwendet man Polyvinylacetat als Bindemittel, so ist Butylacetat ein geeignetes Lösungsmittel. Diese Aufschlämmung wird tauchfähig gemacht, d.h. die Viskosität wird entsprechend eingestellt. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß die Bestandteile während der Tauchung nicht sedimentieren. Um dies zu gewährleisten, wird beispielsweise die Zündsatzschlämme unter Sicherheitsvorkehrungen durch vorsichtiges Umrühren homogenisiert. Anzündelemente werden im allgemeinen in Form von Zündpillen hergestellt. Eine gebräuchliche Zündpille besteht beispielsweise aus zwei elektrisch leitenden, länglichen Polträgern (Lamellen), welche mittels eines isolierenden Steges verbunden sind und einer, die Polträger verbindenden Glühbrücke. Ein solcher Zündpillengrundkörper wird mehrmals in die Zündsatzschlämme getaucht und zwar so, daß der 1. Zündsatz die Glühbrücke umschließt. Der Tauchvorgang wird so oft wiederholt, bis die für den jeweiligen Einsatzzweck ausreichende Menge Glühdrahtsatzmischung aufgebracht ist. Für den 1. Zündsatz haben sich Mengen von 6 bis 10 mg bewährt. Zwischen den einzelnen Tauchgängen wird dem Lösungsmittel Gelegenheit gegeben, abzudunsten. Nach dem Glühdrahtsatz wird in gleicher Weise der Leistungssatz als Hülle um den Glühdrahtsatz aufgebracht. Auch für diesen Satz wird der Tauchgang so oft wiederholt, bis die für den jeweiligen Einsatzzweck ausreichende Menge Leistungssatzmischung aufgebracht ist. Als Zündsatzgewicht für die gesamte Zündpille haben sich 50 bis 100, vorzugsweise 65 bis 85 mg bewährt. Nachdem die Zündpille 24 h getrocknet worden ist, wird die Zündpille noch mit einem 20%igen Lack aus dem jeweiligen Bindemittel überzogen und wiederum 48 h getrocknet.

[0010] Die erfindungsgemäßen Zündsätze können je nach eingesetztem Bindemittel Verwendung finden bei hochtemperaturbeständigen Anzündelementen. Wird als Bindemittel beispielsweise Polysulfon oder Polyethersulfon eingesetzt, können die erfindungsgemäßen Zündsätze bei Temperaturen von bis zu 250°C eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Anzündelemente sind ganz besonders geeignet für die Anzündung von Treibsätzen, die lange Einwirkzeiten mit heißer Flamme erfordern, sowie für unempfindliche Treibsätze, bei denen heiße metallische Partikel benötigt werden.

[0011] Die in der Tabelle 1 angegebenen Zündsatzmischungen sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch einzuschränken.

Als Glühdrähte wurden eingesetzt:

[0012] 

Gd. I	Cr/Ni 2938 Ohm/m bl. h. 0,5 mm
Gd. II	Cr/Ni 2823 Ohm/m bl. w. 0,5 mm
Gd.III	Cr/Ni 2827 Ohm/m bl. h. 0,5 mm
Gd. IV	Cr/Ni 2631 Ohm/m bl. w. 0,7 mm
Gd. V	Cr/Ni 2649 Ohm/m bl. h. 0,7 mm
Gd. VI	Cr/Ni 2649 Ohm/m bl. h. 0,5 mm.

Ansprüche

1. Anzündelement aus einer Kombination von zwei Zündsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zündsatz (Glühdrahtsatz) mindestens einen Initialsprengstoff, mindestens einen wärmeableitenden Zusatz, mindestens ein Oxidationsmittel und ein Bindemittel enthält und der zweite Zündsatz (Leistungssatz), mindestens einen Bestandteil enthält, der heiße Reaktionspartikel erzeugt, ein Oxidationsmittel und ein Bindemittel enthält.

2. Anzündelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Initialsprengstoff des Glühdrahtsatzes Bleiazid, Diazodinitrophenol, Silberazid, Pikrat oder Trizinat, vorzugsweise Bleipikrat eingesetzt wird.

3. Anzündelement aus einer Kombination von zwei Zündsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zündsatz (Glühdrahtsatz) einen wärmeableitenden Initialsprengstoff oder einen wärmeableitenden Initialsprengstoff mit einem wärmeableitenden Zusatz und ein Bindemittel enthält und der zweite Zündsatz (Leistungssatz) mindestens einen Bestandteil enthält, der heiße Reaktionspartikel erzeugt, ein Oxidationsmittel und ein Bindemittel enthält.

4. Anzündelement gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeableitender Initialsprengstoff Silberazid verwendet wird.

5. Anzündelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeableitender Zusatz anorganische oder organische wärmeaufnehmende Substanzen, vorzugsweise Metalle, Metallverbindungen oder metallorganische Verbindungen verwendet werden.

6. Anzündelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeableitender Zusatz Zirkon, Aluminium, Titan, Ferrotitan, Metallverbindungen, vorzugsweise Zirkonborid oder Zirkonhydrid oder eine Mischung dieser wärmeableitenden Zusätze verwendet wird.

7. Anzündelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Reaktionspartikel erzeugende Bestandteil im Leistungssatz aus Zirkon in unterschiedlichen Kristallmodifikationen, Titan oder deren Mischungen besteht.

8. Anzündelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel KClO₃ und/oder KClO₄ verwendet wird.

9. Anzündelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Polyvinylacetat, Polysulfon oder Polyethersulfon, vorzugsweise Polyvinylacetat verwendet wird.

10. Anzündelement gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Glühdrahtsatz aus 20 bis 80 Teilen Pikrat, 80 bis 20 Teilen einer Mischung aus wärmeableitendem Zusatz gemäß Anspruch 5 und Oxidationsmittel gemäß Anspruch 8 und 1 bis 6 Teilen Bindemittel gemäß Anspruch 9, vorzugsweise 4 Teilen Bindemittel gemäß Anspruch 9 besteht.

11. Anzündelement gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus wärmeableitendem Zusatz und Oxidationsmittel aus 60 bis 90 Teilen wärmeableitendem Zusatz und 10 bis 40 Teilen KClO₄ besteht.

12. Anzündelement gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühdrahtsatz aus 100 Teilen wärmeableitendem Initialsprengstoff, vorzugsweise Silberazid und 1 bis 6 Teilen, vorzugsweise 4 Teilen Bindemittel besteht.

Claims

1. Firing element consisting of a combination of two ignition charges, characterized in that the first ignition charge (glow-wire charge) contains at least one initiating explosive, at least one heat-dissipating additive, at least one oxidizing agent and a binding agent, and the second ignition charge (power charge) contains at least one constituent that produces hot reaction particles, contains an oxidizing agent and a binding agent.

2. Firing element according to claim 1, characterized in that lead azide, diazodinitrophenol, silver azide, picrate or trizinate, preferably lead picrate, is used as the initiating explosive of the glow-wire charge.

3. Firing element consisting of a combination of two ignition charges, characterized in that the first ignition charge (glow-wire charge) contains a heat-dissipating initiating explosive, or a heat-dissipating initiating explosive with a heat-dissipating additive, and a binding agent, and the second ignition charge (power charge) contains at least one constituent that produces hot reaction particles, contains an oxidizing agent and a binding agent.

4. Firing element according to claim 3, characterized in that silver azide is used as the heat-dissipating initiating explosive.

5. Firing element according to one of claims 1 to 4, characterized in that inorganic or organic heat-absorbing substances, preferably metals, metal compounds or metal-organic compounds, are used as the heat-dissipating additive.

6. Firing element according to one of claims 1 to 5, characterized in that zirconium, aluminium, titanium, ferrotitanium, metal compounds, preferably zirconium boride or zirconium hydride or a mixture of these heat-dissipating additives, is used as the heat-dissipating additive.

7. Firing element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the constituent in the power charge that produces hot reaction particles consists of zirconium in different crystal modifications, titanium or mixtures thereof.

8. Firing element according to one of claims 1 to 7, characterized in that KClO₃ and/or KClO₄ is used as the oxidizing agent.

9. Firing element according to one of claims 1 to 8, characterized in that polyvinyl acetate, polysulphone or polyether sulphone, preferably polyvinyl acetate, is used as the binding agent.

10. Firing element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the glow-wire charge consists of 20 to 80 parts of picrate, 80 to 20 parts of a mixture of heat-dissipating additive according to claim 5 and oxidizing agent according to claim 8, and 1 to 6 parts of binding agent according to claim 9, preferably 4 parts of binding agent according to claim 9.

11. Firing element according to claim 10, characterized in that the mixture of heat-dissipating additive and oxidizing agent consists of 60 to 90 parts of heat-dissipating additive and 10 to 40 parts of KClO₄.

12. Firing element according to one of claims 3 to 9, characterized in that the glow-wire charge consists of 100 parts of heat-dissipating initiating explosive, preferably silver azide, and 1 to 6 parts, preferably 4 parts of binding agent.

Revendications

1. Elément d'amorçage constitué d'une combinaison de deux dispositifs d'amorçage, caractérisé par le fait que le premier dispositif d'amorçage (dispositif à filament chauffant) contient au moins un explosif initial, au moins un additif dissipateur de chaleur, au moins un agent oxydant et un liant, et que le deuxième dispositif d'amorçage (charge relais), contient au moins un composant formant des particules réactionnelles chaudes, un agent oxydant et un liant.

2. Elément d'amorçage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise, comme explosif initial du dispositif à filament chauffant, de l'azoture de plomb, du diazodinitrophénol, de l'azoture d'argent, du picrate ou du trizinate, de préférence du picrate de plomb.

3. Elément d'amorçage constitué d'une combinaison de deux dispositifs d'amorçage, caractérisé par le fait que le premier dispositif d'amorçage (dispositif à filament chauffant) contient un explosif initial dissipateur de chaleur ou un explosif dissipateur de chaleur avec un additif dissipateur de chaleur et un liant, et que le deuxième dispositif d'amorçage (charge relais) contient au moins un composant formant des particules réactionnelles chaudes, un agent oxydant et un liant.

4. Elément d'amorçage selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il utilise, en tant que explosif initial dissipateur de chaleur, de l'azoture d'argent.

5. Elément d'amorçage selon une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on utilise, en tant qu'additif dissipateur de chaleur, des substances thermoabsorbantes organiques ou minérales, de préférence des métaux, des composés métalliques ou des composés organométalliques.

6. Elément d'amorçage selon une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on utilise en tant qu'additif dissipateur de chaleur du zirconium, de l'aluminium, du titane, du ferrotitane, des composés métalliques, de préférence du borure de zirconium ou de l'hydrure de zirconium, ou un mélange de tels additifs dissipateurs de chaleur.

7. Elément d'amorçage selon une des revendications 1 à 6,
caractérisé par le fait que le composant formant des particules réactionnelles chaudes dans la charge relais est constitué de différentes variétés cristallines de zirconium, de titane ou de mélanges de ceux-ci.

8. Elément d'amorçage selon une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'on utilise comme agent oxydant du KClO₃ et/ou du KClO₄.

9. Elément d'amorçage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on utilise, en tant que liant, du poly(acétate de vinyle), de la polysulfone ou de la poly(éther sulfone), de préférence du poly(acétate de vinyle).

10. Elément d'amorçage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif à filament chauffant contient de 20 à 80 parties de picrate, de 80 à 20 parties d'un mélange d'un additif dissipateur de chaleur selon la revendication 5 et d'un agent d'oxydation selon la revendication 8, et de 1 à 6 parties d'un liant selon la revendication 9, de préférence 4 parties de liant selon la revendication 9.

11. Elément d'amorçage selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le mélange d'additif dissipateur de chaleur et d'agent oxydant est constitué de 60 à 90 parties d'additif dissipateur de chaleur et de 10 à 40 parties de KClO₄.

12. Elément d'amorçage selon une des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait que le dispositif à filament chauffant est constitué de 100 parties d'explosif initial dissipateur de chaleur, de préférence d'azoture d'argent, et de 1 à 6 parties, de préférence de 4 parties, de liant.