AT528402A4 - Stoffgemisch - Google Patents

Abstract

Pyrotechnische Mischung mit Kaliumbenzanat (KDNBF), welche ein binäres oder ternäres Gemisch umfassend zumindest zwei ausgewählt aus KDNBF, Kupferpikramat (CUPIM) und Kaliumpikrat (KPIC) umfasst.

Description

x bes AT 528 402 A4 2026-01-15

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Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Stoffgemische basierend auf Kaliumbenzanat (KDNBF), Kaliumpikrat (KPIC) und Kupferpikramat (CuPIM) und Verfahren zur Herstellung einer Suspension ebendieser. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung deren Verwendung als ökologisch unbedenkliche Anzünd- und Zündmittel für den Einsatz in einem Zündsystem, anwendbar typischerweise auf Zündpillen in einem Widerstandsbereich von 0,1 Ohm bis 20 Ohm.

[0002] In den vergangenen Jahrzehnten wurden in Zündsystemen häufig Blei- und Chromverbindungen, z.B. Bleistyphnat, Bleipikrat, Bleichromat oder ähnliches, als erste den Zündträger umgebende Schicht verwendet, welche aus ökologischen und arbeitshygienischen Erwägungen in Jüngster Zeit durch alternative Substanzen ersetzt wurden bzw. werden sollen. Nicht zuletzt im Lichte der Richtlinie 2011/65/EU besteht in der Branche ein erhöhter Austauschbedarf von chromund bleihaltigen Verbindungen in Zünd- und Sprengvorrichtungen. Zuletzt hat sich KDNBF als erfolgversprechendes, umweltschonendes Substitut erwiesen.

[0003] Die Verwendung von verschiedenen KDNBF-haltigen Stoffgemischen als elektrisch initijerbare pyrotechnische Mischungen zur Verwendung in Zusammenhang mit Zündsystemen, insbesondere Zündpillen und Anzündpillen, ist bereits bekannt.

[0004] In der EP4140973 ist eine umweltfreundliche Anzündmischung für eine Zündpille für industrielle elektrische Detonatoren beschrieben, die aus 30 bis 60 Gew.-% KDNBF 15 bis 35 Gew.% Kaliumperchlorat, 5 bis 20 Gew.-% Zirkonium, 5 bis 20 Gew.-% Bor und 5 bis 50 Gew.-% Calciumsilicid besteht. Die Komponenten des explosiven Gemischs werden als Suspension in einem organischen Lösungsmittel, das vorzugsweise aus Amylacetat, Butylacetat, Propylacetat oder deren Isomere besteht, aufbereitet.

[0005] Aus der DE10039447 ist die Verwendung von KDNBF als pyrotechnisches Material als Bestandteil eines Gemisches, das bevorzugt KDNBF, Barium-Styphnatmonohydrat (BARSTY), cis- bis-(5-Nitrotetrazolato) Tetra-Aminkobalt(Ill)Perchlorat (BNCP), 2-(5-Cyanotetrazolato) Pentaaminkobalt(Ill)Perchlorat (CP), Diazidodinitrophenol (DDNP), 1,1-Diamino-3,3,5,5-Tetraazidocyclotriphosphazen (DATA), Cyclotetramethylen- Tetranitramin, Bleiazid oder Bleistyphanat als primäres pyrotechnisches Material umfasst, bekannt, wobei KDNBF besonders bevorzugt verwendet wird.

[0006] In der EP1064241A1 werden elektrisch anzündbare Initialsprengstoffe beschrieben, die in ihrer Zusammensetzung unter anderem KDNBF aufweisen können und der Gewichtsanteil der Initialexplosivstoffe zwischen 20 und 70 Gew.-% ausmacht.

[0007] In der CZ294317 wird eine explosive Mischung umfassend KDNBF als Explosivstoff beschrieben, die ohne umweltschädliche Komponenten auskommt und wobei die Explosivstoffe und Hilfsmittel zusammen zwischen 10 und 98 Gew.-% der Mischung ausmachen und die Hilfsmittel dabei bis zu 55 Gew.-% ausmachen. Der Stoff wird dabei durch Immersion/Tauchen auf das Trägermaterial aufgebracht.

[0008] Aus der DE3321943 sind blei- und bariumfreie Anzündsätze aus Initialexplosivstoffen im Gemisch mit Oxidationsmitteln bekannt, die als Initialexplosivstoffe unter anderem Diazol umfassen können. Diese werden bevorzugt durch mechanische Einwirkung angezündet.

[0009] EP0469458 zeigt einen elektrischen Zünder für Sprengkapseln mit Basisladung aus hochexplosivem Material, wobei das Zündmittel ein Verbindungsstück aus energetischem Material als Zündträger aufweist, welches ein Halbmetall mit pn-Ubergang sein kann.

[0010] Aus dem Stand der Technik ist ersichtlich, dass KDNBF und KDNBF-haltige Mischungen einen breiten Anwendungsbereich in der Anzünd- und Zündmittelbranche finden. Allerdings haften dieser Verbindung bei Vorliegen als Einzelkomponente eine begrenzte Temperaturbeständigkeit und verhältnismäßig hohe Elektrostatische-Entladungs-(ESD)-, Schlag- und Reibeempfindlichkeit an, was eine einfache und uneingeschränkte Handhabung für Zündsysteme erschwert. Es besteht daher Bedarf an KDNBF-haltigen Gemischen, die besagte physikalische Eigenschaften verbessern.

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[0011] Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ökologisch unbedenkliche pyrotechnische Mischungen für Anwendungen in der Glühbrückentechnologe und deren äquivalente Anwendung auf Halbleiterträgern, unter Nutzung von pn-Übergängen auf einem Chip, oder mehrerer Dioden, einer Zenerdiode oder mittels bipolarer oder unipolarer Transistoren, bereitzustellen, die eine anwendungstaugliche Temperaturbeständigkeit, ESD-, Schlag- und Reibeempfindlichkeit aufweisen, wie in EN16265 beschrieben. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Mischungen ist die Abwesenheit von Perchloraten, welche auf Grund Ihrer korrosiven Eigenschaften und arbeitshygienischer Bedenken vermieden werden sollen.

[0012] Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe eine pyrotechnische Mischung bereitgestellt, welche ein binäres oder ternäres Gemisch umfassend zumindest zwei ausgewählt aus Kalium-Dinitrobenzofuroxanat(KDNBF), Kupferpikramat (CUPIM) und Kaliumpiktrat (KPIC) umfasst.

[0013] Die Zusammensetzung des Gemischs kann dabei nach Bedarf variieren, wobei jeweils eine der Komponenten KDNBF, CUPIM und KPIC einen Anteil von Null haben kann. Hierbei liegt zu Grunde, dass die Substanzen stark unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen. Dies zeigt sich z.B. an den Verpuffungspunkten für KDNBF ca. 210°C, CUPIM ca. 255°C und KPIC ca. 330°C.

[0014] Der Energieinhalt, gemessen in einem IKA Bombenkalorimeter, ist für alle drei Substanzen in einem für Anzündmischungen typischen Bereich: KDNBF ca. 2900 J/g, CUPIM ca. 2150 J/g und KPIC ca. 2750 J/g.

[0015] Sprungartig ändert sich jedoch z.B. die ESD-Empfindlichkeit, gemessen in einem OZMESD-Messgerät: KDNBF ca. 1 mJ, CUPIM 135 mJ und KPIC ca. 67 mJ.

[0016] Ebenso wird die mechanische Sicherheit, gemessen an den Kriterien Reibempfindlichkeit und Schlagempfindlichkeit, in den Mischungen skalierbar verbessert.

Reibempfindlichkeit (BAM friction apparatus) Schlagbeständigkeit (BAM drop hammer)

KDNBF 2N 0,75 N KPIC 170 N 3N CuPIM 360 N 4N

[0017] Dadurch wird erreicht, dass die Unempfindlichkeit gegen ESD-Belastung, Reibbelastung, und Fallhammerbelastung im Vergleich zu den Eigenschaften von KDNBF als Einzelkomponente verbessert werden, bei gleichzeitiger Schaffung der Möglichkeit, die Anzündempfindlichkeit skalierbar zu variieren. Dies ist wiederum wichtig für die Abstimmung der Leistung eines Anzündsystemes auf die Erfordernisse in speziellen Anwendungen.

[0018] KDNBF weist allgemein bei Vorliegen als Einzelkomponente eine begrenzte Temperaturbeständigkeit und verhältnismäßig hohe ESD-, Schlag- und Reibempfindlichkeit auf, was eine einfache, uneingeschränkte Handhabung für Zündsysteme und Anzündmittel erschwert. Aus diesem Grund werden andere Stoffe beigemengt, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften einzustellen und gegebenenfalls an den Bedarf anzupassen. Durch Zugabe von KPIC und CUPIM in einem bestimmten Verhältnis wird Empfindlichkeit gegen ESD-Belastung, Reibbelastung und Fallhammerbelastung bei gleichbleibender Anzündfähigkeit und höherer Temperaturbeständigkeit und mechanischer Belastbarkeit erheblich gesenkt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht daher eine binäre oder ternäre, pyrotechnische Mischung aus KDNBF, KPIC und CUPIM vor.

[0019] In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die pyrotechnische Mischung in einer Ausführungsform eine Zusammensetzung von 10 Gew.-% CUPIM, 80 Gew.-% KDNBF und 10 Gew.-% KPIC aufweisen, wobei hier gegenüber verbleiten Anzündsätzen eine vergleichbare Ansprech-

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stromstärke (All-Fire) bei Zündpillen bewirkt werden kann. Bei Anzündpillen der Widerstandsklasse 1,5 Ohm wird eine Anzündstromstärke von 450 mA erreicht.

[0020] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die pyrotechnische Mischung aus 10 Gew.% CUPIM, 10 Gew.-% KDNBF und 80 Gew.-% KPIC bestehen, wobei hier gegenüber verbleiten Anzündsätzen eine höhere Nichtansprechstromstärke (No-Fire) bei Zündpillen bewirkt werden kann. Bei Anzündpillen der Widerstandsklasse 1,5 Ohm wird eine Nichtansprechstromstärke von 800 mA erreicht.

[0021] Daneben kann die Erfindung in einer weiteren Ausführungsform eine Zusammensetzung von 80 Gew.-% CUPIM, 10 Gew.-% KDNBF und 10 Gew.-% KPIC aufweisen, wobei hier gegenüber verbleiten Anzündsätzen eine höhere Nichtansprechstromstärke (No-Fire) bei Zündpillen bewirkt werden kann. Zusätzlich ist durch die signifikant verbesserte ESD-Empfindlichkeit die Handhabungssicherheit in der Produktion und Anwendung massiv verbessert. Bei Anzündpillen der Widerstandsklasse 0,1 Ohm wird ein Nichtansprechstromstärke von 8000 mA erreicht.

[0022] Gängige Verfahren zur Herstellung von Suspensionen pyrotechnischer Mischungen wie das klassische Tauchverfahren haben den Nachteil, dass das Benetzungsverhalten der Suspension, in die getaucht wird, nicht immer ausreichend ist, um den thermischen Kontakt zur Glühbrücke ausreichend stabil zu halten und somit Prozessstabilität zu gewährleisten.

[0023] Weiters ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Suspension, die eine Applizierung eines eingangs genannten Anzünd- bzw. Zündmittels auf einen Zündträger eines Zündsystems ermöglicht, mit einem verbesserten Benetzungsverhalten und Sedimentierverhalten der Suspension bereitzustellen.

[0024] Dies wird bei erfindungsgemäßen ternären Gemischen dadurch gelöst, dass die Komponenten der pyrotechnischen Mischung in energetischen Bindemitteln oder nicht energetischen Bindemittellösungen in Schwebe gehalten werden, oder eine der Komponenten als Impfkristall in einem Fällprozess zur Präzipitatsbildung der weiteren Komponente verwendet wird, oder eine der Komponenten als Lösung vorliegt und in ihr die weitere(n) Komponente(n) suspendiert sind und mittels Sprühtrocknung ein Feingranulat hergestellt wird, welches in weiterer Folge zu einer verarbeitungsfähigen Suspension in einer Bindemittellösung aufbereitet wird. Die Suspension wird anschließend zum Applizieren auf Zündträgern verwendet. Die erfindungsgemäßen Verfahren verbessern das Benetzungsverhalten der Suspension im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.

[0025] Dabei kann auf energetische Bindemittel, wie z.B. Nitrocellulose, oder nicht energetische Bindemittellösungen, wie beispielsweise Viton, PVB oder PVA, lösungsmittelfreie Epoxidharze, welche typischerweise plastisches/thixotropes Fliesverhalten aufweisen, zurückgegriffen werden. Die in diesen gelösten pyrotechnischen Mischungen können durch Homogenisierung der als Einzelkomponenten gefertigten Substanzen hergestellt werden, wobei die so gefertigten Einzelkomponenten vor oder nach der Homogenisierung mikronisiert werden, um das Benetzungsverhalten und den thermischen Kontakt zur Glühbrücke ausreichend stabil zu halten und auch in Großserienprozessen eine Prozessstabilität sicherzustellen.

[0026] Es hat sich als sinnvoll erwiesen zur Beschichtung eines Zündträgers eines Zündsystems eine Suspension zu applizieren. Die oben beschriebene Suspension ist aufgrund ihrer rheologischen und physikalischen Eigenschaften für dieses Vorhaben besonders geeignet. Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist somit ebenfalls ein Verfahren zur Beschichtung eines Zündträgers eines Zündsystems, bei dem eine oben beschriebene Suspension zum Applizieren auf den Zündträger verwendet wird.

[0027] Das Applizieren kann auf jede gängige Art und Weise vonstattengehen, in einer Ausführungsform der Erfindung kann das Applizieren daher durch Tauchen, Besprühen, Betropfen, Siebdruck erfolgen.

[0028] Der Erfindung liegt als weitere Aufgabe zugrunde, insbesondere Anzündpillen und Zündpillen, bereitzustellen, welche es ermöglichen, Sekundärsprengstoffe, wie beispielsweise PETN, ohne Aufladung mit Bleiverbindungen zu zünden.

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[0029] Erfindungsgemäß werden zur Lösung dieser weiteren Aufgabe Zündsysteme bereitgestellt, die einen Zündträger, einen Anzündsatz und einen Leistungssatz umfassen, wobei der Anzündsatz die oben beschriebenen pyrotechnischen Mischungen umfasst. Das kann dabei insbesondere eine Anzünd- und Zündpille sein und bei dem Zündträger kann es sich um einen Glühbrückenträger oder ein Halbleiterelement handeln. Die beschriebenen Zündsysteme sind im Vergleich zu gängigen Zündsystemen bleifrei, wodurch die Umwelt geschont wird. Daneben verfügen besagte Zündsysteme über die oben genannten verbesserten physikalischen Eigenschaften der pyrotechnischen Gemische.

[0030] Pyrotechnische Mischungen werden häufig für Anzündsätze für Zündsysteme verwendet, sie haben jedoch häufig die oben beschriebenen Nachteile hinsichtlich physikalischer Eigenschaften wie begrenzte Temperaturbeständigkeit oder verhältnismäßig hohe ESD-Empfindlichkeit. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen pyrotechnischen Mischungen können die physikalischen Eigenschaften angepasst und dementsprechend verbessert werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Zündsystem umfassend einen Zündträger, einen Anzündsatz und einen Leistungssatz, wobei der Anzündsatz eine erfindungsgemäße pyrotechnische Mischung umfasst.

[0031] Beim Aufbau des Zündsystems kann es sich um jede gängige Art von Zündsystem handeln, in einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich dabei um eine Anzündpille oder eine Zündpille.

[0032] Zum Zünden in einem Zündsystem gibt es vielerlei Optionen, die das gewünschte Ergebnis liefern. Gängige Aktivierungsmethoden sind beispielsweise die elektrische, mechanische oder thermische Aktivierung. Als besonders gut handhabbar hat sich die elektrische Aktivierung erwiesen. Unter den elektrischen Methoden hat vor allem die Glühbrückentechnologie große Vorteile in puncto Präzision und Effektivität der Zündung. Dabei liegt als Zündträger eine Glühbrücke vor. Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann somit ein Zündsystem, bei dem der Zündträger ein Glühbrückenträger ist, verwirklicht sein. Die Glühbrücke kann als Draht oder als Folie mit Widerstandswerten innerhalb der angeführten Grenzen ausgeführt sein.

[0033] Unter den elektrischen Aktivierungstechnologien bieten sich auch andere bewährte Methoden an. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher ein Zündsystem ausgebildet, das einen Zündträger aufweist, der durch einen Halbleiter mit pn-Ubergang gebildet ist.

[0034] Die elektrische Aktivierungstechnologie kann aus sicherheitstechnischen und logistischen Überlegungen auch noch dahingehend angepasst und erweitert werden, als der Zündträger als Glühbrückendraht in einer GTMS-(glass-to-metal-sealed)- Ausführung vorliegen kann. Dies hat eine sicherere und einfachere Handhabung im Vergleich zu anderen Methoden zur Folge. Die erfindungsgemäße pyrotechnische Mischung wird dabei beispielsweise in trockener Form mithilfe geeigneter Methoden auf den Zündträger aufgebracht. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Zündsystem, das einen Zündträger aufweist, der in einem GTMS-Bauteil als Glühbrückendraht in einem Polträger vorliegt, wobei die den Glühbrückendraht umgebende Schicht durch mechanisches Pressen der getrockneten Mischung, oder durch Applizieren einer flüssigen Suspension mittels Tropfen oder Siebdruck auf den Glühbrückendraht/Zündträger appliziert wird.

[0035] Die erfindungsgemäßen pyrotechnischen Mischungen können durch Aufbringung der entsprechenden Nettoexplosivmasse (NEM) einerseits so ausgeführt sein, dass damit direkt ein Sekundärsprengstoff in einem Zünder gezündet wird. Andererseits können sie eine zusätzliche angepasste Menge an Metallpulver- bzw. Metalloxidkombinationen als Mischung oder Legierung in die pyrotechnische Mischung eingebracht werden, um für ausreichende NEM zu sorgen. Hierbei werden die typischen, in der Pyrotechnik gängigen Metalle in entsprechend ausgeführter Pulverform verwendet, vorzugsweise Aluminium, Auermetalle, Bor, Calciumsilizid, Eisen, Hafnium, Kupfer, Magnesium, Mangan, Titan, Wolfram oder Zirkonium. Als zusätzliche Oxidationsmittel kommen typischerweise die Oxide oder Perchlorate ebendieses Metalls zum Einsatz, wobei die Oxidationsmittel ebenfalls in der Mischung verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform

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der Erfindung kann somit auch vorgesehen sein, dass die pyrotechnische Mischung zusätzlich eine angepasste Menge an Metallpulver- oder/und Metalloxidkombinationen aufweist, sodass das Zündsystem eine Nettoexplosivmasse aufweist, die ausreicht, um direkt einen Sekundärsprengstoff zu zünden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0036] Unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, es zeigt dabei:

[0037] - Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zündsystems in Form einer Zündpille nach dem Stand der Technik mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen pyrotechnischen Mischung;

[0038] - Fig. 2 ein Dreiecksdiagramm weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen pyrotechnischen Mischung und

[0039] - Fig.3 verschiedene Glühbrücken als Widerstandselement als Draht oder Folie gemäß dem Stand der Technik;

[0040] Bezugnehmend auf Fig. 1 weist eine Zündpille zwei parallele, in einem Abstand voneinander angeordnete Anschlusspins 1 auf, die mittels einer Kunststoffspange 2 gehalten werden. Die Enden der Anschlusspins 1 sind mit einer Glühbrücke 3, die z.B. NiCr80/20, NiCr60/40, Pt-Legierungen umfasst, überbrückt.

[0041] Die Glühbrücke 3 ist von einer Schicht aus einem erfindungsgemäßen pyrotechnischen Material - einem Anzündsatz (Primärsatz) 4 den Glühbrückendraht umhüllend - umgeben. Dieser ist - mitsamt der Anschlusspinenden - von einer weiteren Schicht - einem Leistungssatz (Sekundärsatz) 5 - umgeben. Kugelförmig umhüllt wird dies zur Gänze mit einer Diffusionssperre 6. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen ist eine Schutzlackierung 7 um die Kunststoffspange 2, den vorstehenden Teil der Anschlusspins 1 und die Diffusionssperre 6 aufgetragen.

[0042] Fig. 2 zeigt ein Dreiecksdiagramm des binären oder ternären pyrotechnischen Gemischs mit drei unterschiedlichen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung, wobei eine der Komponenten den Anteil null haben kann.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1

[0043] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus 10 Gew.-% CUPIM, 80 Gew.-% KDNBF und 10 Gew.-% KPIC. Zusätzlich können Zuschlagstoffe etc. enthalten sein. Ein Dreiecksdiagramm mit der genannten Zusammensetzung dieser Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt. AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2

[0044] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus 10 Gew.-% CUPIM, 10 Gew.-% KDNBF und 80 Gew.-% KPIC. Zusätzlich können Zuschlagstoffe etc. enthalten sein. Ein Dreiecksdiagramm mit der genannten Zusammensetzung dieser weiteren Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3

[0045] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus 80 Gew.-% CUPiM, 10 Gew.-% KDNBF und 10 Gew.-% KPIC. Zusätzlich können Zuschlagstoffe etc. enthalten sein. Ein Dreiecksdiagramm mit der genannten Zusammensetzung dieser weiteren Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4

Verfahren zur Herstellung von Suspensionen:

[0046] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus zu gleichen Teilen aus CUPIM, KDNBF

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und KPIC. Zusätzlich können Zuschlagstoffe etc. enthalten sein. Ein Dreiecksdiagramm mit der genannten Zusammensetzung dieser weiteren Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5 Verfahren zur Herstellung von Suspensionen:

[0047] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Eine der Komponenten aus CUPIM, KDNBF und KPIC wird als Impfkristall in einem Fällprozess zur Präzipatsbildung der weiteren Komponenten verwendet. Insbesondere durch Vorlage in einer Suspension an KDNBF Kristallen können diese mit CUPIM oder KPIC gecoatet werden, indem in die vorgelegte Suspension der Fällprozess ausgeführt wird.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6 Verfahren zur Herstellung von Suspensionen:

[0048] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Eine der Komponenten aus CUPIM, KDNBF und KPIC liegt als Lösung vor, wobei in ihr die weiteren Komponenten suspendiert werden. Mittels Sprühtrocknung wird ein Feingranulat hergestellt. Dieses wird in weiterer Folge zu einer verarbeitungsfähigen Suspension in einer Bindemittellösung aufbereitet

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7 Verfahren zur Herstellung von Suspensionen:

[0049] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Zusätzlich wird der Suspension eine vorgefertigte, dispergierbare Suspension von 1- wandigen Kohlenstoff Nanoröhrchen zugefügt, um als Sedimentationsunterdrücker und Homogenisierungshilfsstoff zu fungieren. Die Konzentration der Kohlenstoff Nanoröhrchen beträgt (bezogen auf den Feststoffgehalt in Gew. %) zw. 0,001% und 2%, vorzugsweise zwischen 0,01% und 0,7%.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 8 Verfahren zur Herstellung von Suspensionen:

[0050] Pyrotechnische Mischung: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Zusätzlich wird der Suspension eine vorgefertigtes Masterbatch an Nanodiamanten (max. 2 Nanometer, typischerweise durch Detonationssysnthese hergestellt) zugefügt, um durch die selbst gegenüber Metallen verbesserte Wärmeleitfähigkeit von 2000 W/mK die Zündverzugszeit durch Wärmeabführung zu moderieren. Die Konzentration der Nanodiamanten (bezogen auf den Feststoffgehalt) liegt zw. 0,1% und 12%, vorzugsweise zwischen 0,5% und 6%.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 9 Verfahren zur Beschichtung eines Zündträgers:

[0051] Suspension aus pyrotechnischer Mischung: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Als Zünderträger dient ein Widerstandselement in der Ausformung einer Widerstandsfolie im Bereich 0,1 Ohm Ohm bis 20 Ohm. Zur Beschichtung des Zündträgers wird eine der erfindungsgemäßen Suspensionen durch eine der folgenden Methoden appliziert:

- Tauchen

- Besprühen

- Betropfen

- Siebdruck

- Pressen

71713

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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 10 Zündsystem:

[0052] Pyrotechnische Mischung für eine Zündpille wie in Fig. 1 gezeigt: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Die Glühbrücke 3 z.B. aus den typischen Glühbrückendrahtlegiereungen wie NiCr80/20. Zündsystem 10 mit Glühbrücke 3, Anzündsatz 4 und Leistungssatz 5. Der Anzündsatz 4 umfasst dabei die erfindungsgemäße pyrotechnische Mischung z.B. gemäß den Ausführungsbeispielen 1,2, 3 und 4.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 11 Zündsystem:

[0053] Pyrotechnische Mischung für ein Zündsystem 10 wie in Fig. 1 gezeigt: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Zündsystem 10 mit Zündträger 3, Anzündsatz 4 und Leistungssatz 5. Der Anzündsatz 4 umfasst dabei die erfindungsgemäße pyrotechnische Mischung z.B. gemäß den Ausführungsbeispielen 1, 2 und 3 und das Zündsystem 10 ist eine Zündpille.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 12 Zündsystem:

Pyrotechnische Mischung für ein Zündsystem 10 wie in Fig. 1 gezeigt: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Zündsystem 10 mit Zündträger 3, Anzündsatz 4 und Leistungssatz 5. Der Anzündsatz 4 umfasst dabei die erfindungsgemäße pyrotechnische Mischung z.B. gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 8. Der Zündträger 3 ist dabei ein Glühbrückendraht in beliebiger Ausführungsform (Fig.3).

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 13 Zündsystem:

[0054] Pyrotechnische Mischung für ein Zündsystem 10 wie in Fig. 1 gezeigt: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC, Anzündsatz 4 und Leistungssatz 5. Der Anzündsatz 4 umfasst dabei die erfindungsgemäße pyrotechnische Mischung z.B. gemäß den Ausführungsbeispielen 1, 2 und 3. Der Zündträger 3 ist dabei durch einen Halbleiter mit pn-Übergang gebildet.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 14 Zündsystem:

[0055] Pyrotechnische Mischung für ein Zündsystem 10 wie in Fig. 1 gezeigt: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Zündsystem 10 mit Anzündsatz 4 und Leistungssatz 5. Der Anzündsatz 4 umfasst dabei die erfindungsgemäße pyrotechnische Mischung z.B. gemäß den Ausführungsbeispielen 1, 2 und 3. Der Zündträger 3 liegt dabei in einem GTMS-Bauteil als Glühbrückendraht in einem Polträger vor. Die den Glühbrückendraht umgebende Schicht wird durch mechanisches Pressen, Tauchen, Träufeln oder Siebdruck auf den Glühbrückendraht/Zündträger appliziert.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 15

Zündsystem:

[0056] Pyrotechnische Mischung für ein Zündsystem 10 wie in Fig. 1 gezeigt: Ternäres Gemisch aus CUPIM, KDNBF und KPIC. Zündträger aus Kupfer. Zündsystem mit Zündträger, Anzündsatz und Leistungssatz. Der Anzündsatz umfasst dabei die pyrotechnische Mischung. Die pyrotechnische Mischung weist zusätzlich eine angepasste Menge an Metallpulver- oder/und Metalloxidkombinationen auf, sodass das Zündsystem eine Nettoexplosivmasse aufweist, die ausreicht, um direkt einen Sekundärsprengstoff zu zünden.

[0057] Die erfindungsgemäßen ternären Mischungen funktionieren auch als binäres Stoffge-

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misch: unter Zuhilfenahme der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch unter Weglassung einer der Komponenten mit binären Mischungen gewünschte Eigenschaften einstellbar sein.

[0058] Bei elektronischen Anzündern, insbesondere einer Zündpille auf einer Platine, die durch geladene Kondensatoren gezündet wird, ist es je nach Anwendungserfordernissen wünschenswert, die Zündspannung (Funktionstüchtigkeit) bzw. Nicht-Zündspannung (Sicherheitsmerkmal) variieren zu können.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 16

[0059] Im Rahmen der Erfindung ist auch enthalten, dass eine Komponente des erfindungsgemäßen ternären Gemisches einen Anteil von null hat, wodurch in einem angestrebten Eigenschaftsprofil eine bestimmte Anzündempfindlichkeit erreichbar ist: Durch Mischen eines binären Gemisches von 50 Gew.-% KDNBF und 50 Gew.-% CUPIM kann z.B. in elektronischen Zündpillen unter zu Hilfenahme der genannten Modifikatoren Nanodiamanten oder Single-wall-Nanotubes bzw. der geeigneten Bindemittel in einem elektronischen Anzünder in der Ausführungsform Zündpille mit 4,5 Ohm eine sichere Nicht-Zündspannung (No-Fire Zündspannung) von 12V eingestellt werden - unter Verwendung eines 22uF Kondensators. Gleichzeitig ist mit dieser Mischung eine sichere Zündspannung (All-Fire Zündspannung) von 14 V einstellbar.

[0060] Mit eben dieser Mischung ist in der Ausführungsform Zündpille mit 5,5 Ohm eine sichere Nicht-Zündspannung von 8,7 V einstellbar, unter Verwendung z.B. eines 22uF Kondensators. Gleichzeitig ist mit dieser Mischung eine sichere Zündspannung von 12,0 V einstellbar.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 17

[0061] Im Rahmen der Erfindung ist auch enthalten, dass eine Komponente des erfindungsgemäßen ternären Gemisches einen Anteil von null hat, wodurch in einem angestrebten Eigenschaftsprofil eine bestimmte Anzündempfindlichkeit erreichbar ist:

[0062] Durch Mischen eines binären Gemisches von 50 Gew.-% KDNBF und 50 Gew.-% KPIC kann z.B. in elektronischen Zündpillen unter Zuhilfenahme der genannten Modifikatoren Nanodiamanten oder Single-wall-Nanotubes bzw. der geeigneten Bindemittel in einem elektronischen Anzünder in der Ausführungsform Zündpille mit 4,5 Ohm eine sichere Nicht-Zündspannung von 10,3 V eingestellt werden - unter Verwendung z.B. eines 22uF Kondensators. Gleichzeitig ist mit dieser Mischung eine sichere Zündspannung von 12,3 V einstellbar.

[0063] Mit eben dieser Mischung ist in der Ausführungsform Zündpille mit 5,5 Ohm eine sichere Nicht-Zündspannung von 10 V einstellbar, unter Verwendung z.B. eines 22uF Kondensators. Gleichzeitig ist mit dieser Mischung eine sichere Zündspannung von 12,4V einstellbar.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 18

[0064] Im Rahmen der Erfindung ist auch enthalten, dass eine Komponente des erfindungsgemäßen ternären Gemisches einen Anteil von null hat, wodurch in einem angestrebten Eigenschaftsprofil eine bestimmte Anzündempfindlichkeit erreichbar ist:

[0065] Durch Mischen eines binären Gemisches von 50 Gew.-% CUPIM und 50 Gew.-% KPIC kann z.B. in elektronischen Zündpillen unter Zuhilfenahme der genannten Modifikatoren Nanodiamanten oder Single-wall-Nanotubes bzw. der geeigneten Bindemittel in einem elektronischen Anzünder in der Ausführungsform Zündpille mit 4,5 Ohm eine sichere Nicht-Zündspannung von 5 V eingestellt werden, unter Verwendung z.B. eines 134uF Kondensators. Gleichzeitig ist mit dieser Mischung eine sichere Zündspannung von 6,5 V einstellbar.

[0066] Mit eben dieser Mischung ist in der Ausführungsform Zündpille mit 5,5 Ohm eine sichere Nicht-Zündspannung von 4,1 V herstellbar, unter Verwendung z.B. eines 134 uF Kondensators. Gleichzeitig ist mit dieser Mischung eine sichere Zündspannung von 5,2 V realisierbar.

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Patentansprüche

1. Pyrotechnische Mischung mit Kaliumbenzanat (KDNBF), dadurch gekennzeichnet, dass sie ein binäres oder ternäres Gemisch umfassend zumindest zwei ausgewählt aus KDNBF, Kupferpikramat (CUPIM) und Kaliumpikrat (KPIC) umfasst.

2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch zu 10 Gew-% aus CUPIM, 80 Gew-% aus KDNBF und 10 Gew-% aus KPIC besteht.

3. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch zu 10 Gew-% aus CUPIM, 10 Gew-% aus KDNBF und 80 Gew-% aus KPIC besteht.

4. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch zu 80 Gew-% aus CUPIM, 10 Gew-% aus KDNBF und 10 Gew-% aus KPIC besteht.

5. Verfahren zur Herstellung einer Suspension, die eine pyrotechnische Mischung nach einem

der Ansprüche 1 bis 4 enthält, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Komponenten der pyrotechnischen Mischung in energetischen Bindemitteln oder nicht energetischen Bindemittellösungen in Schwebe gehalten werden oder

b) dass eine der Komponenten als Impfkristall in einem Fällprozess zur Präzipitatsbildung der weiteren Komponenten verwendet wird, oder

c) dass eine der Komponenten als Lösung vorliegt und in ihr die weitere(n) Komponente(n) suspendiert sind und mittels Sprühtrocknung ein Feingranulat hergestellt wird, welches in weiterer Folge zu einer verarbeitungsfähigen Suspension in einer Bindemittellösung aufbereitet wird.

6. Verfahren zur Beschichtung eines Zündträgers eines Zündsystems, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension nach Anspruch 5 zum Applizieren auf den Zündträger verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Applizieren durch Tauchen, Besprühen, Betropfen, Siebdruck oder Pressen erfolgt.

8. Zündsystem umfassend einen Zündträger, einen Anzündsatz und einen Leistungssatz, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzündsatz eine pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.

9. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem eine Anzündpille oder eine Zündpille ist.

10. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündträger ein Glühbrückenträger ist.

11. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündträger durch einen Halbleiter gebildet ist.

12. Zündsystem nach Anspruch 8, wobei der Zündträger in einem GTMS- (glass-to-metal-sealed)-Bauteil als Glühbrückendraht in einem Polträger vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die den Glühbrückendraht umgebende pyrotechnische Mischung durch mechanisches Pressen der getrockneten Mischung, oder durch Applizieren einer flüssigen Suspension, mittels Tropfen oder Siebdruck auf den Glühbrückendraht/Zündträger appliziert wird.

13. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Mischung zusätzlich eine angepasste Menge an Metallpulver/Metalloxidkombinationen aufweist, sodass das Zündsystem eine Nettoexplosivmasse aufweist, die ausreicht, um direkt einen Sekundärsprengstoff, typischerweise PETN, Hexogen, Oktogen, HNS, oder daraus hergestellte Mischungen, mit oder ohne Bindemittel/Additiven, zu zünden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (13)

x bes AT 528 402 A4 2026-01-15 Ss N Neue Patentansprüche

1. Pyrotechnische Mischung mit Kaliumbenzanat, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein binäres oder ternäres Gemisch umfassend zumindest zwei ausgewählt aus Kaliumbenzanat, Kupferpikramat und Kaliumpikrat umfasst.

2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ternäre Gemisch zu 10 Gew-% aus Kupferpikramat, 80 Gew-% aus Kaliumbenzanat und 10 Gew-% aus Kaliumpikrat besteht.

3. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ternäre Gemisch zu 10 Gew-% aus Kupferpikramat, 10 Gew-% aus Kaliumbenzanat und 80 Gew-% aus Kaliumpikrat besteht.

4. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ternäre Gemisch zu 80 Gew-% aus Kupferpikramat, 10 Gew-% aus Kaliumbenzanat und 10 Gew-% aus Kaliumpikrat besteht.

5. Verfahren zur Herstellung einer Suspension, die eine pyrotechnische Mischung nach einem

der Ansprüche 1 bis 4 enthält, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Komponenten der pyrotechnischen Mischung in energetischen Bindemitteln oder nicht energetischen Bindemittellösungen in Schwebe gehalten werden oder

b) dass eine der Komponenten als Impfkristall in einem Fällprozess zur Präzipitatsbildung der weiteren Komponenten verwendet wird, oder

c) dass eine der Komponenten als Lösung vorliegt und in ihr die weitere(n) Komponente(n) suspendiert sind und mittels Sprühtrocknung ein Feingranulat hergestellt wird, welches in weiterer Folge zu einer verarbeitungsfähigen Suspension in einer Bindemittellösung aufbereitet wird.

6. Verfahren zur Beschichtung eines Zündträgers eines Zündsystems, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension nach Anspruch 5 zum Applizieren auf den Zündträger verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Applizieren durch Tauchen, Besprühen, Betropfen, Siebdruck oder Pressen erfolgt.

8. Zündsystem umfassend einen Zündträger, einen Anzündsatz und einen Leistungssatz, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzündsatz eine pyrotechnische Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.

9. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem eine Anzündpille oder eine Zündpille ist.

10. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündträger ein Glühbrückenträger ist.

11. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündträger durch einen Halbleiter gebildet ist.

12. Zündsystem nach Anspruch 8, wobei der Zündträger in einem GTMS- (glass-to-metal-sealed)-Bauteil als Glühbrückendraht in einem Polträger vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die den Glühbrückendraht umgebende pyrotechnische Mischung durch mechanisches Pressen der getrockneten Mischung, oder durch Applizieren einer flüssigen Suspension, mittels Tropfen oder Siebdruck auf den Glühbrückendraht/Zündträger appliziert wird.

13. Zündsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Mischung zusätzlich Metallpulver und/oder Metalloxidkombinationen beinhaltet, sodass das Zündsystem eine Nettoexplosivmasse aufweist, die geeignet ist, einen Sekundärsprengstoff, typischerweise PETN, Hexogen, Oktogen, HNS, oder daraus hergestellte Mischungen, mit oder ohne Bindemittel/Additiven, direkt zu zünden.

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ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE