EP2450331A1 - Explosions- und detonationsfähige Mischung - Google Patents

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EP2450331A1
EP2450331A1 EP11186619A EP11186619A EP2450331A1 EP 2450331 A1 EP2450331 A1 EP 2450331A1 EP 11186619 A EP11186619 A EP 11186619A EP 11186619 A EP11186619 A EP 11186619A EP 2450331 A1 EP2450331 A1 EP 2450331A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
melem
mixture
explosive
melon
alkali
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11186619A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Baudis Dr.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Durferrit GmbH Thermotechnik
Original Assignee
Durferrit GmbH Thermotechnik
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Filing date
Publication date
Application filed by Durferrit GmbH Thermotechnik filed Critical Durferrit GmbH Thermotechnik
Publication of EP2450331A1 publication Critical patent/EP2450331A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B43/00—Compositions characterised by explosive or thermic constituents not provided for in groups C06B25/00 - C06B41/00

Definitions

  • the invention relates to an explosive or detonatable mixture for generating large amounts of gas according to the preamble of claim 1.
  • nitro groups become a carbon and nitrogen-containing organic molecule by nitration reaction incorporated, for example by means of nitrating acid (a mixture of concentrated nitric acid with sulfuric acid).
  • nitrating acid a mixture of concentrated nitric acid with sulfuric acid.
  • Hexogen and Octogen are typical examples of this and are today considered the most energetic modern disintegrant like in Roempp Chemie Lexikon, 9th Edition, G.
  • the invention has for its object to provide an explosive or detonationssolide mixture in which the above-mentioned disadvantages are avoided.
  • the invention relates to an explosive or detonatable mixture for the rapid generation of large amounts of gas, in particular of nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and water vapor.
  • gas in particular of nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and water vapor.
  • energy-rich, decomposable and nitrogen-supplying substance in mixture with finely divided inorganic and / or organic oxidizing agents melem, melon or mixtures of melem and melon are included.
  • the explosive mixtures according to the invention generate large amounts of gas, in particular nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and water vapor. This can be used in propellants for rapid inflation of airbags or in fire extinguishing systems.
  • the explosive mixture has no particular toxic properties, such as in contrast to the explosive Hexogen, which is considered to be very toxic, or in contrast to sodium azide, which releases large amounts of nitrogen in pyrotechnic mixtures when used in airbags, but is also very toxic.
  • the explosive mixtures according to the invention are not particularly sensitive with respect to friction or electrostatic charging and therefore relatively safe to handle.
  • the chemicals used are cheap, they are non-toxic and nitrous in nature, with the exception of nitrites or thiocyanates.
  • the mixtures can also be used for industrial blasting, pyrotechnic or military applications, for example in rocket propellants.
  • nitrites and nitrates of the alkali metals, alkaline earth metals and of the ammonium ion it is also possible to use the corresponding perchlorates and peroxides or other oxygen-donating or fire-promoting substances, for example benzoyl peroxide or acetone peroxide. These oxidizing agents also cause the splitting of the high-energy s-heptazine system.
  • nitrogen-rich base substance is in the invention preferably melem, gross formula C6H6N10, ( FIG. 1 ) or, in the absence of this compound in pure form on an industrial scale, instead of REG1®, a polymer of the melem consisting essentially of melem and melon ( FIG. 3 ) consists.
  • Melem tris-amino-tri-s-triazine or tris-amino-s-heptazine
  • the finest distribution of the substances can be achieved by grinding the individual substances and careful mechanical mixing or by slurrying finely powdered REG1® in a solution of alkali nitrite and nitrate or one of the other oxidizing agents according to the invention in water or another suitable solvent and these Suspension is slowly and carefully evaporated to dryness.
  • nitrate component are primarily the cheap industrial-scale products potassium nitrate and sodium nitrate used, and in principle all other nitrates of alkali and alkaline earth metals.
  • the nitrite component is primarily sodium nitrite (NaNO2).
  • a cleavage of the high-energy s-heptazine system can also be achieved by adding other oxidizing agents, in particular by adding perchlorates of the alkali and alkaline earth metals or by peroxides of the alkali and alkaline earth metals or by ammonium nitrate and ammonium perchlorate.
  • sulfur-containing substances in particular thiocyanates of the alkali and alkaline earth metals or other metals and elemental sulfur, the reaction enthalpy and the ignitability of the mixtures can be influenced. The same can be done by a moderate addition of thermally similar mixtures of aluminum, zinc, magnesium, iron oxide and copper oxide.
  • REG1® a mixture of melem and melon in the approximate ratio of 1: 1, is finely ground in a mortar and brushed through a 40 ⁇ m mesh screen. This ensures that all particles of the organic nitrogen-rich constituent are smaller than 40 ⁇ m. Likewise, the oxidizing agents used are sieved.
  • a mixture of 50 wt.% Melem and 50 wt.% Melon in finely powdered form are mixed with 100 mg of sodium nitrate and 100 mg of sodium nitrite.
  • the mixture is slowly heated with a gas burner, the temperature profile in the mixture is monitored with a NiCr / Ni thermocouple. The temperature is recorded digitally as a function of the heating time. There is a temperature increase due to the external heating from 22 to 230 ° C registered. At this temperature, the sudden, explosive ignition of the mixture occurs under lightning (lightning) and development of a strong gas cloud.
  • the temperature rises within a few seconds from 230 to 650 ° C and decreases after the reaction to room temperature ( FIG. 7 ). There is virtually no residue in the crucible after the reaction.
  • Example 4 The experiment of Example 4 is repeated replacing the sodium nitrate with potassium nitrate.
  • REG1® 100 mg of REG1®, a mixture of 50% by weight of melem and 50% by weight of melon in finely powdered form is mixed with 100 mg of potassium nitrate and 100 mg of sodium nitrite.
  • the mixture is slowly heated with a gas burner, the temperature profile in the mixture is monitored with a NiCr / Ni thermocouple.
  • the temperature is recorded digitally as a function of the heating time. There is a temperature increase due to the external heating from 22 to 340 ° C registered. At this temperature, the sudden, explosive ignition of the mixture occurs under lightning (lightning) and development of a spherical gas cloud.
  • the temperature rises within a few seconds 340 to 560 ° C and decreases after the reaction to room temperature back ( FIG. 8 ). There is virtually no residue in the crucible after the reaction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine explosions- oder detonationsfähige Mischung zur raschen Erzeugung großer Gasmengen, insbesondere von Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf. Als energiereiche, zersetzbare und stickstoffliefernde Substanz sind im Gemisch mit feinteiligen anorganischen und/oder organischen Oxidationsmitteln Melem, Melon oder Gemische aus Melem und Melon enthalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine explosions- oder detonationsfähige Mischung zur Erzeugung großer Gasmengen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei den meisten modernen Sprengstoffen, etwa bei Nitroglyzerin, Trinitrotoluol (TNT) oder den heute hauptsächlich verwendeten hochenergetischen Explosivstoffen Hexogen (HMX) und Octogen (RDX), werden Nitro-Gruppen (sogenannten NO2-Gruppen) in ein kohlenstoff und stickstoffhaltiges organisches Molekül durch Nitrierungsreaktion eingebaut, z.B. mittels Nitriersäure (ein Gemisch aus konzentrierter Salpetersäure mit Schwefelsäure). Auf diese Weise wird der für die Verbrennung bzw. für die explosionsartige Umsetzung notwendige Sauerstoff sozusagen im Molekül selbst verankert und deponiert. Hexogen und Octogen sind typische Beispiele dafür und gelten heute als die energiereichsten modernen Sprengmittel wie in Roempp Chemie Lexikon, 9. Auflage, G. Thieme Verlag Stuttgart - New York, (1995), Stichworte Explosivstoffe (S. 1283 bis 1287) / Hexogen (S. 1801) / Octogen (S. 3086) und Arne Heitel, Sprengstoffe, Facharbeit aus dem Leistungskurs Chemie, 01. Feb. 1993, Gymnasium Schwabmünchen 1991-93 www.hausarbeiten.de/faecher/hausarbeit/che/23516.html beschrieben.
  • Zur Herstellung von Gasgeneratoren auf pyrotechnischer Basis für Airbags werden Gemische auf der Basis von Aziden eingesetzt, die relativ giftig sind, wie in http://de.wikipedia.org/wiki/Gasgenerator Wikipedia - Stichwort "Gasgenerator" dort - "Airbag" beschrieben. Alternativ werden pyrotechnische Gemische verwendet, die zum Teil exotische Chemikalien, etwa Tetrazole enthalten und entsprechend teuer in der Herstellung sind oder Chemikalien, bei denen die Gasausbeute und die energetische Umsetzung, also die energetische Leistung zu wünschen übrig lässt, etwa Melamin, Harnstoff und deren Derivate ( EP 1 254 880 A1 ).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine explosions- oder detonationsfähige Mischung bereitzustellen, bei welcher die oben genannten Nachteile vermieden werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung betrifft eine explosions- oder detonationsfähige Mischung zur raschen Erzeugung großer Gasmengen, insbesondere von Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf. Als energiereiche, zersetzbare und stickstoffliefernde Substanz sind im Gemisch mit feinteiligen anorganischen und/oder organischen Oxidationsmitteln Melem, Melon oder Gemische aus Melem und Melon enthalten.
  • Die erfindungsgemäßen explosionsfähigen Gemische erzeugen große Mengen Gas, insbesondere Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf. Dies kann in Treibsätzen zum raschen Aufblasen von Airbags oder in Feuerlöschsystemen genutzt werden. Das explosionsfähige Gemisch besitzt keine besonderen toxischen Eigenschaften, etwa im Gegensatz zu dem Sprengstoff Hexogen, der als sehr giftig gilt, oder im Gegensatz zu Natriumazid, das in pyrotechnischen Mischungen bei der Verwendung in Airbags zwar große Stickstoffmengen freisetzt, aber ebenfalls sehr giftig ist.
  • Die erfindungsgemäßen Explosivmischungen sind nicht besonders sensitiv in Bezug auf Reibung oder elektrostatische Aufladung und von daher relativ gefahrlos zu handhaben. Die verwendeten Chemikalien sind billig, sie sind mit Ausnahme der Nitrite oder von Thiocyanaten ungiftig und per se problemlos zu handhaben. Die Mischungen können auch für industrielle Sprengzwecke, pyrotechnische oder militärische Anwendungen, beispielsweise in Raketentreibsätzen genutzt werden.
  • Zur Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren Bezug genommen. Es zeigen:
    • Figur 1:
    Strukturformel von Melem/Tris-amino-s-heptazin
    Figur 2:
    Strukturformel von Cyammellursäure/Tri-hydroxi-s-heptazin
    Figur 3:
    Strukturformel von Melon/Polymerisat aus Melem, Bruttoformel (C6H3N9)x
    Figur 4:
    Zeitlicher Temperaturverlauf für das Gemisch gemäß Beispiel 1
    Figur 5:
    Zeitlicher Temperaturverlauf für das Gemisch gemäß Beispiel 2
    Figur 6:
    Zeitlicher Temperaturverlauf für das Gemisch gemäß Beispiel 3
    Figur 7:
    Zeitlicher Temperaturverlauf für das Gemisch gemäß Beispiel 4
    Figur 8:
    Zeitlicher Temperaturverlauf für das Gemisch gemäß Beispiel 5
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die folgende Erkenntnis zugrunde:
    • Anstatt Nitrogruppen in ein Molekül einzubauen, kann man einen hoch energetischen Sprengstoff auch durch innige Vermischung eines hoch stickstoffhaltigen, energiereichen, selbst aber nicht explosionsfähigen Stoffes mit Nitriten und Nitraten, insbesondere der Alkali- und Erdalkalimetalle oder des Ammoniumions herstellen. Es ist also nicht immer notwendig, Nitrogruppen in das stickstoffreiche Molekül selbst einzubauen. Es genügt, die Nitrogruppen in Form fester anorganischer oder organischer Salze, also beispielsweise in Form von Alkalinitraten und/oder Alkalinitriten oder von Ammoniumnitrat zu der energieliefernden stickstoffhaltigen Basissubstanz beizumischen. In der vorliegenden Erfindung ist diese außerordentliche, erfindungswesentliche Basissubstanz Melem (Tris-amino-s-heptazin) oder das durch Polymerisation aus Melem herstellbare Melon oder das industriell im großtechnischen Massstab verfügbare Material REG1® der Firma Durferrit GmbH, welches in etwa zur Hälfte aus Melem und Melon besteht. Es ist chemisch außerordentlich inert und ungiftig (Sicherheitsdatenblatt von REG1® der Durferrit GmbH / Mannheim / Germany). Alternativ kann auch Cyammellursäure (Tri-hydroxi-s-heptazin) (Figur 2) verwendet werden. Dieser Stoff fällt bei der großtechnischen Melaminsynthese als Nebenprodukt an und wird dort als O.A.T. (Oxiamino-triazin) bezeichnet und gilt ebenfalls als ungiftig.
  • Die Bildung der Gase, insbesondere des Stickstoffs und Kohlenmonoxids, und die Freisetzung der Energie, erfolgt im wesentlichen beim Zerfall des in all diesen Substanzen enthaltenen hoch energiereichen s-Heptazin-Systems, wie in E. K. Wilson, Old Molecules, New Chemistry, Chemical & Engineering News, ISSN 0009-2347, May 26, 2004 und in E. Kroke et. al., New. J. Chem., 26 (2002), 508 - 512 beschrieben.
  • Anstelle der Nitrite und Nitrate der Alkali-, Erdalkalimetalle und des Ammoniumions können auch die entsprechenden Perchlorate und Peroxide oder andere sauerstoffabgebende, beziehungsweise brandfördernde Substanzen, etwa Benzoylperoxid oder Acetonperoxid, verwendet werden. Diese Oxidationsmittel bewirken ebenfalls die Aufspaltung des energiereichen s-Heptazin-Systems.
  • In einigen Versuchen hat sich gezeigt, dass durch Zusatz der Nitrite und Nitrate in Form der Natriumverbindungen anstelle von Kaliumverbindungen die Zündwilligkeit der Mischungen erhöht, das heißt die Zündtemperatur gesenkt wird und gleichzeitig die freigesetzte Energiemenge, erkennbar an der maximalen Reaktionstemperatur, erhöht wird.
  • Durch Einsatz von Perchloraten und von Peroxiden als Oxidationsmittel anstelle der Nitrite und Nitrate kann die Zündempfindlichkeit der Gemische beeinflusst werden, ebenso die Schlag- und Reibempfindlichkeit. Somit steht dem Anwender ein weites Spektrum zur Einstellung der Eigenschaften der explosionsfähigen, gasliefernden Gemische zur Verfügung. Tabelle 1
    Stoffgemisch Mischung in Gew % Schlagempfindlichkeit in Nm Reibempfindlichkeit in N
    REG1 + Ammoniumperchlorat 26 / 74 10 324
    REG1 + KC1O4 32 / 68 20 252
    REG1 + KNO3 28 / 72 > 50 > 360
    REG1 + Sr(NO3)2 27 / 73 > 50 > 360
  • Als energieliefernde, stickstoffreiche Basissubstanz wird in der Erfindung vorzugsweise Melem, Bruttoformel C6H6N10, (Figur 1) eingesetzt oder in Ermangelung dieser Verbindung in reiner Form im technischen Maßstab statt dessen REG1®, ein Polymerisat des Melems, das im wesentlichen aus Melem und Melon (Figur 3) besteht. Melem (Tris-amino-tri-s-triazin oder Tris-amino-s-heptazin) ist strukturchemisch betrachtet das Amin des symmetrischen Heptazins oder Tri-s-triazins.
  • Der von Durferrit GmbH (Mannheim / Deutschland) hergestellte Regenerator für Nitriersalzbäder REG1® besteht etwa zur Hälfte bis zu einem Drittel aus Melem, zur anderen Hälfte bis zu zwei Drittel aus Melon, einem durch Ammoniakabspaltung aus Melem noch weiter polymerisiertem Produkt der ungefähren Formel (C6H3N9)x / mit x = 4 bis 100 (Figur 3). REG1® kann demzufolge hervorragend als energieliefernde Basissubstanz verwendet werden im Gemisch mit den genannten Nitriten, Nitraten, Perchloraten und Peroxiden der Alkalimetalle sowie des Ammoniumnitrats oder auch im Gemisch mit organischen Nitriten oder Peroxiden.
  • In Melem (Tris-amino-s-triazin) oder in REG1®, dem Gemisch aus Melem und Melon, ist eine beträchtliche Menge an Stickstoff gespeichert und aufgrund der kondensierten Struktur besitzt das Molekül einen sehr hohen Energieinhalt. Die kondensierte Struktur ist es aber auch, die das REG1® an sich betrachtet chemisch sehr reaktionsträge macht, was die außerordentlich geringe Reaktivität mit Säuren, Laugen, Wasser usw. betrifft, wie im Sicherheitsdatenblatt von REG1® der Durferrit GmbH / Mannheim / Germany beschrieben. Es ist eine hohe Aktivierungsenergie notwendig, um das Molekül chemisch anzugreifen. REG1® beziehungsweise Melem und Melon sind chemisch betrachtet äußerst reaktionsträge, ja geradezu inerte Stoffe. So wird REG1® weder beim Kochen mit Wasser, Salzsäure oder Schwefelsäure merklich angegriffen.
  • Überraschend und unerwartet hat sich nun gezeigt, dass dies für die Umsetzung von Melem, Melon bzw. von REG1® mit anorganischen Nitriten und Nitraten nicht gilt. Wird REG1® in fein pulvriger Form (durchschnittliche primäre Korngrösse etwa 10 bis 40 µm) mit fein verteiltem Alkalinitrat, Alkalinitrit oder einem Gemisch aus Nitrit und Nitrat vermengt, erhält man ein explosions- und sogar detonationsfähiges Gemisch. Die feinste Verteilung der Stoffe kann durch Mahlen der einzelnen Stoffe und vorsichtiges mechanisches Vermengen erreicht werden oder dadurch, dass fein pulvriges REG1® in einer Lösung aus Alkalinitrit und -nitrat oder einem der anderen erfindungsgemäßen Oxidationsmittel in Wasser oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel aufgeschlämmt wird und diese Suspension langsam und vorsichtig zur Trockene eingedampft wird.
  • Als Nitrat-Komponente sind in erster Linie die billigen großtechnischen Produkte Kaliumnitrat und Natriumnitrat verwendbar, sowie im Prinzip alle anderen Nitrate der Alkali- und Erdalkalimetalle. Als Nitrit-Komponente ist in erster Linie Natriumnitrit (NaNO2) einzusetzen.
  • Anstelle von Melem wird man in der Praxis vorzugsweise REG1®, ein Gemisch aus Melem und Melon einsetzen. Möglich ist auch die Verwendung anderer Derivate des Tri-s-triazins, z.B. von Cyamellursäure (Figur 2), die auch als Tri-hydroxi-tri-s-triazin bezeichnet wird und die bei der großtechnischen Synthese von Melamin als Nebenprodukt anfällt.
  • Wie bereits erwähnt, kann eine Spaltung des hoch energiereichen s-Heptazin-Systems auch durch Zusatz anderer Oxidationsmittel, insbesondere durch Zusatz von Perchloraten der Alkali- und Erdalkalimetalle oder durch Peroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle oder durch Ammoniumnitrat und Ammoniumperchlorat erzielt werden. Durch den Zusatz schwefelhaltiger Substanzen, insbesondere von Thiocyanaten der Alkali- und Erdalkalimetalle oder anderer Metalle sowie von elementarem Schwefel kann die Reaktionsenthalpie und die Zündwilligkeit der Gemische beeinflusst werden. Ähnliches kann durch einen mäßigen Zusatz von thermitähnlichen Gemischen aus Aluminium, Zink, Magnesium, Eisenoxid und Kupferoxid bewirkt werden.
    • Beispiele Vorbereitung
  • Zur Durchführung der Versuche wird REG1®, ein Gemisch aus Melem und Melon im ungefähren Verhältnis von 1:1, im Mörser fein gemahlen und mit einem Pinsel durch ein Metallsieb mit der Maschenweite von 40 µm gestrichen. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Partikel des organischen stickstoffreichen Bestandteils kleiner als 40 µm sind. Ebenso werden die verwendeten Oxidationsmittel abgesiebt.
    • Beispiel 1
  • In einem Porzellantiegel werden 150 mg REG1®, ein Gemisch aus circa 50 Gew. % Melem und 50 Gew. % Melon in fein pulvriger Form vermischt mit 150 mg Natriumnitrat. Die Mischung wird mit einem Gasbrenner langsam erhitzt, der Temperaturverlauf in der Mischung wird mit einem NiCr/Ni Thermoelement verfolgt. Die Temperatur wird digital in Abhängigkeit von der Heizdauer aufgezeichnet. Es wird ein Temperaturanstieg bedingt durch die externe Heizung von 22 auf 140°C registriert. Bei dieser Temperatur erfolgt die plötzliche, explosionsartige Zündung des Gemischs unter Lichterscheinung (Blitz) und Entwicklung einer starken, kugelförmigen Gaswolke. Die Temperatur steigt innerhalb von 60 s von 140°C auf 510°C an und sinkt nach der Reaktion auf Raumtemperatur zurück (Figur 4). Im Tiegel befindet sich nach der Reaktion praktisch kein Rückstand.
    • Beispiel 2
  • In einem Porzellantiegel werden 150 mg REG1®, ein Gemisch aus circa 50 Gew. % Melem und 50 Gew. % Melon in fein pulvriger Form vermischt mit 150 mg Kaliumnitrat. Die Mischung wird mit einem Gasbrenner langsam erhitzt, der Temperaturverlauf in der Mischung wird mit einem NiCr/Ni Thermoelement verfolgt. Die Temperatur wird digital in Abhängigkeit von der Heizdauer aufgezeichnet. Es wird ein Temperaturanstieg bedingt durch die externe Heizung von 22 auf 380°C registriert. Bei dieser Temperatur erfolgt die plötzliche, explosionsartige Zündung des Gemischs unter Lichterscheinung (Blitz) und Entwicklung einer starken Gaswolke. Die Temperatur steigt innerhalb von 120 s von 380 auf 570°C an und sinkt nach der Reaktion auf Raumtemperatur zurück (Figur 5). Im Tiegel befindet sich nach der Reaktion praktisch kein Rückstand.
    • Beispiel 3
  • In einem Porzellantiegel werden 150 mg REG1®, ein Gemisch aus ca. 50 Gew. % Melem und 50 Gew. % Melon in fein pulvriger Form vermischt mit 150 mg Natriumnitrit (NaNO2). Die Mischung wird mit einem Gasbrenner langsam erhitzt, der Temperaturverlauf in der Mischung wird mit einem NiCr/Ni Thermoelement verfolgt. Die Temperatur wird digital in Abhängigkeit von der Heizdauer aufgezeichnet. Es wird zunächst ein Temperaturanstieg bedingt durch die externe Heizung von 22 auf 220°C registriert. Oberhalb von dieser Temperatur erfolgen beim weiteren Heizen mehrere kleinere spotartige, explosionsartige Reaktionen im Tiegel, zum Teil unter Knattern. Die Temperatur steigt dabei in Sprüngen auf 300, 400, 480 und 520°C an (Figur 6). Im Tiegel befindet sich nach der Reaktion eine geringe Menge eines geschmolzenen Rückstands.
    • Beispiel 4
  • In einem Porzellantiegel werden 100 mg REG1®, ein Gemisch aus 50 Gew. % Melem und 50 Gew. % Melon in fein pulvriger Form vermischt mit 100 mg Natriumnitrat und 100 mg Natriumnitrit. Die Mischung wird mit einem Gasbrenner langsam erhitzt, der Temperaturverlauf in der Mischung wird mit einem NiCr/Ni Thermoelement verfolgt. Die Temperatur wird digital in Abhängigkeit von der Heizdauer aufgezeichnet. Es wird ein Temperaturanstieg bedingt durch die externe Heizung von 22 auf 230°C registriert. Bei dieser Temperatur erfolgt die plötzliche, explosionsartige Zündung des Gemischs unter Lichterscheinung (Blitz) und Entwicklung einer starken Gaswolke. Die Temperatur steigt innerhalb von wenigen Sekunden von 230 auf 650°C an und sinkt nach der Reaktion auf Raumtemperatur zurück (Figur 7). Im Tiegel befindet sich nach der Reaktion praktisch kein Rückstand.
    • Beispiel 5
  • Der Versuch nach Beispiel 4 wird wiederholt, wobei das Natriumnitrat durch Kaliumnitrat ersetzt wird. In einem Porzellantiegel werden 100 mg REG1®, ein Gemisch aus 50 Gew. % Melem und 50 Gew. % Melon in fein pulvriger Form vermischt mit 100 mg Kaliumnitrat und 100 mg Natriumnitrit. Die Mischung wird mit einem Gasbrenner langsam erhitzt, der Temperaturverlauf in der Mischung wird mit einem NiCr/Ni Thermoelement verfolgt. Die Temperatur wird digital in Abhängigkeit von der Heizdauer aufgezeichnet. Es wird ein Temperaturanstieg bedingt durch die externe Heizung von 22 auf 340°C registriert. Bei dieser Temperatur erfolgt die plötzliche, explosionsartige Zündung des Gemischs unter Lichterscheinung (Blitz) und Entwicklung einer kugelförmigen Gaswolke. Die Temperatur steigt innerhalb von wenigen Sekunden von 340 auf 560°C an und sinkt nach der Reaktion auf Raumtemperatur zurück (Figur 8). Im Tiegel befindet sich nach der Reaktion praktisch kein Rückstand.
    • Beispiel 6
  • In einem Porzellantiegel werden 100 mg REG1®, in fein pulvriger Form vermischt mit 100 mg Natriumnitrat, 100 mg Natriumnitrit und 100 mg Kaliumthiocyanat. Die Mischung wird mit einem Gasbrenner langsam erhitzt, der Temperaturverlauf in der Mischung wird mit einem NiCr/Ni Thermoelement verfolgt. Die Temperatur wird optisch in Abhängigkeit von der Heizdauer beobachtet. Es wird ein Temperaturanstieg bedingt durch die externe Heizung von 22 auf 260°C registriert. Es erfolgt bei ca. 220°C ein Schmelzen des Gemischs und im unmittelbaren Anschluss daran eine explosionsartige Reaktion unter Lichterscheinung (Blitz) und Entwicklung einer starken Gaswolke. Die Temperatur steigt innerhalb von wenigen Sekunden von 260°C auf 458°C an und sinkt nach der Reaktion auf Raumtemperatur zurück. Im Tiegel befindet sich nach der Reaktion praktisch kein Rückstand.

Claims (15)

  1. Explosions- oder detonationsfähige Mischung zur raschen Erzeugung großer Gasmengen, insbesondere von Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, dass als energiereiche, zersetzbare und stickstoffliefernde Substanz Melem, Melon oder Gemische aus Melem und Melon enthalten sind im Gemisch mit feinteiligen anorganischen und/oder organischen Oxidationsmitteln.
  2. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel Nitrate und Nitrite der Alkali- und Erdalkalimetalle und des Ammoniumions oder Perchlorate der Alkali- und Erdalkalimetalle und des Ammoniumions oder Peroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle und/oder organische Peroxide, insbesondere Acetonperoxid und Benzoylperoxid, vorgesehen sind.
  3. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil von Melem, Melon oder dem Gemisch aus Melem und Melon bezogen auf die Gesamtmenge 5 bis 80 Gew. % beträgt und die Menge an Oxidationsmittel, insbesondere an Nitrit, Nitrat der Alkali- und Erdalkalimetalle, dementsprechend 95 bis 20 Gew. % beträgt.
  4. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil von Melem, Melon oder dem Gemisch aus Melon und Melem bezogen auf die Gesamtmenge 10 bis 40 Gew. % beträgt und die Menge an Oxidationsmittel bzw. an Nitrit, Nitrat der Alkali- und Erdalkalimetalle dementsprechend 90 bis 60 Gew. % beträgt.
  5. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von Melem, Melon oder dem Gemisch aus Melem und Melon als zersetzbare, energiereiche und stickstoffliefernde Substanz Cyamellursäure in einem Massenanteil von 5 bis 80 Gew. %, bezogen auf die Gesamtmasse enthalten ist.
  6. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Alkalithiocyanat und/oder Ammoniumthiocyanat und/oder Schwefel in einer Gesamtmenge von 0,5 bis 25 Gew. % bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung zugesetzt ist.
  7. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Melon und Melem zur Hälfte bis zu einem Drittel aus Melem und zur anderen Hälfte oder bis zu zwei Dritteln aus Melon besteht.
  8. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als zusetzbare, energiereiche und stickstoffliefernde Substanz nur das Gemisch von Melon und Melem enthalten ist, und dass als Oxidationsmittel Nitrate und Nitrite der Alkalimetalle und Erdalkalimetalle enthalten sind.
  9. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als zusetzbare, energiereiche und stickstoffliefernde Substanz nur das Gemisch von Melon und Melem enthalten ist, und dass als Oxidationsmittel Kaliumnitrat und Natriumnitrit enthalten ist.
  10. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als zusetzbare, energiereiche und stickstoffliefernde Substanz nur das Gemisch von Melon und Melem enthalten ist, und dass als Oxidationsmittel Natriumnitrat und Natriumnitrit enthalten ist.
  11. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese Alkalinitrat im Bereich von 30 bis 60 Gew. % der Gesamtmenge enthält.
  12. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Menge an Alkalinitrat im Bereich von 20 bis 40 Gew. % und eine Menge an Alkalinitrit im Bereich von 20 bis 40 Gew. % der Gesamtmenge enthält.
  13. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen deren Komponenten durch direktes mechanisches Vermengen der pulvrigen Einsatzstoffe erfolgt.
  14. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vermischen durch Vermengen einer Lösung der anorganischen oder organischen Salze mit dem Gemisch von Melon und Melem und schonender Trocknung erfolgt.
  15. Explosions- oder detonationsfähige Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein beliebiges Gemisch aus Oxiden des Kupfers, Eisens, Zinks sowie von elementarem Aluminium, Zink und/oder Magnesium zugefügt ist in einer Gesamtmenge von 2 bis maximal 30 Gew. % bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung.
EP11186619A 2010-11-05 2011-10-26 Explosions- und detonationsfähige Mischung Withdrawn EP2450331A1 (de)

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DE201010050358 DE102010050358A1 (de) 2010-11-05 2010-11-05 Explosions- oder detonationsfähige Mischung

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