СОСТАВ ЦВЕТОПЛАМЕННОЙ БЕНГАЛЬСКОЙ СВЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C06B33/04 

Предлагаемое техническое решение относится к пиротехнике, а именно к составам бенгальских свечей /Б. С./ для увеселительных, зрелищных и, возможно, сигнальных целей.

Для обеспечения праздничных зрелищных мероприятий используется ряд фейерверочных составов, дающих при горении факел цветного пламени, в частности, описаны сигнальные составы зеленого, желтого, красного огня, содержащие излучающие цвет соединения бария, стронция, натрия в смеси с металлическим горючим и хлорирующими добавками /А.А.Шидловский. Основы пиротехники. М.Машиностроение, 1973 г. с 196-209/.

Известны способы получения бенгальских свечей /БС/ Патент СССР N 2021237 кл. C 06 B 21/00 по заявке 4875455/23 от 5.10.1990г и патент СССР N 2021238 кл. C 06 B 21/00 по заявке 5062806/23 от 30.06.92 г/. предлагающие формирование состава выдавливанием через фильеру, а также покрытие слоем канифоли для снижения гигроскопичности.

Все рассмотренные составы аналоги либо дают только яркое цветное пламя и при сгорании не образуют шлака /бенгальские огни, фальшфейеры/, либо не дают цветного пламени, а только образуют искры.

Прототипом предлагаемого изобретения выбран состав известной в праздничных мероприятиях бенгальской свечи, состоящей из металлического стержня, покрытого слоем пиротехнического состава из азотнокислого бария /50%/, чугунных опилок /30%/, активного металлического горючего /6-8% магния, или пудры алюминиевой, или сплава алюмомагниевого/ и углеводов/ 12-14% декстрина, крахмала/. /В.М.Солодовников. Пиротехника. Оборонгиз, М-Л, 1938, с 181-182/.

Недостатками состава-прототипа являются:
ограниченность красочного эффекта только искрением;
недостаточно высокая химическая стойкость состава при хранении изделия / не более одного года/;
повышенная токсичность при изготовлении и эксплуатации изделия вследствие большого содержания в составе токсичного компонента-нитрата щелочноземельного металла;
невысокая химическая стойкость водной пасты, из которой последовательным маканием и сушкой получают БС. Как правило, в заводских условиях водные пасты стараются сохранить в холодильнике хотя бы 6 часов, чтобы избежать больших потерь состава из-за т.н. "тушения" самопроизвольного разложения, приводящего свечи и состав к порче и последующему уничтожению и загрязнению окружающей среды.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в создании рецептур цветопламенной бенгальской свечи /СБЦ/, при горении которой наряду с образование красивого искрения присутствует и небольшое пламя, визуально выраженной цветности /красно-розовое, желто-зеленое/ новый красочный эффект, а также в создании рецептур, образующих водные пасты для ЕС и БС с высокой химической стойкостью при хранении. Задачей предлагаемого изобретения является также повышение технологичности процесса изготовления БС, снижение токсичности при изготовлении и эксплуатации изделия.

Путем решения поставленной задачи является изменение рецептуры состава и содержания ингредиентов в нем.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в состав, содержащий окислитель нитрат щелочноземельного металла /бария или стронция/, основное горючее порошок железа, дополнительное горючее металлический порошок, связующее углевод или смесь углеводов, дополнительно введены поливинилхлорид и глина бентонитовая, а компоненты взяты в следующих соотношениях /мас./:
окислитель /азотнокислый барий или стронций/ 25-46
порошок железа 30-45
сплав алюминиево-магниевый 13-20
глина бентонитовая 4-8
углеводы /декстрин, крахмал/ 3-6
поливинилхлорид 6-8
Для облегчения воспламенения и повышения устойчивости горения бенгальской свечи в состав дополнительно введен технический углерод в количестве 0,5-2 мас.

Для замедления скорости горения без ухудшения цветности пламени краснопламенной бенгальской свечи в состав, содержащий нитрат стронция, дополнительно введен углекислый кальций в количестве 6-8 мас.

Существенными отличительными признаками предлагаемого технического решения являются:
Признак I: Введение хлорирующей добавки, например, поливинилхлорида известно в составах дымовых и сигнальных, но горение указанных составов не создает одновременно 2-х красочных эффектов искрения и пламени выраженной цветности.

Признак II: Введение бентонита /осадочная горная порода/ известно в керамике, промышленности стройматериалов, как забойка в некоторых изделиях, но неизвестно его применение в качестве компонента цветопламенных составов или бенгальских свечей.

Признак III: Введение кальция углекислого известно как технологической добавки, но неизвестно в составах бенгальских свечей для замедления скорости горения при сохранении цветности пламени.

Признак VI: Введение технического углерода известно в качестве горючего в ряде пиротехнических составов /черные пороха и т.п./, но в иных соотношениях и с другими компонентами.

Признак V: Соотношение компонентов неизвестно рецептур пиротехнических составов цветного пламени в указанных соотношениях между компонентами и в приведенном в формуле сочетании.

Взятые в совокупности при указанных в формуле соотношениях, компоненты обеспечивают не только красочный эффект искрения, но одновременно при горении дают небольшое, достаточно яркое пламя выраженной цветовой окраски: розовое, желтое, желто-зеленое. При этом, особенно велико то, что и сухой состав СБЦ, и его водные пасты имеют очень высокую химическую стойкость, позволяющую почти на нет свести отходы производства: водные пласты сохраняют свойства не часы /как штатный состав бенгальской свечи/, а сутки, и даже месяцы. Причем водные пасты предлагаемых рецептур не требуют хранения в холодильнике, подобно рецептурам штатной /обычной/ бенгальской свечи.

В таблице приведены рецептуры в границах предельных и запредельных значений по содержанию компонентов.

Пример конкретного выполнения
Взвешивают на технохимических весах все водящие в рецептуру ингредиенты. Все ингредиенты перемешивают на клеенке резиновой пробкой до видимой однородности и помещают в емкость для приготовления пасты, из которой формуется затем слой пиротехнической части цветопламенной бенгальской свечи. Набранные в кассету металлические стержни погружают для нанесения первого слоя пасты, вынимают и сушат до полного высыхания. Затем аналогично наносят второй слой и снова сушат. При третьем макании и последующей сушке слой пиротехнического состава обычно достигает требуемой толщины не менее 3 мм, а свеча способность: после поджига от пламени одной спички сгореть равномерно с образованием достаточно яркого, с выраженной цветностью небольшого /2-3 с м в диаметре/ пламени, и одновременно дает пучок радиально расходящихся искр. Шлаки прочно удерживаются на стальном стержне.

Технико-экономическая или промышленная применимость
Все компоненты СБЦ производятся в РФ и странах СНГ, не являются дефицитным или стратегическим сырьем, отсюда обоснованным является возможность промышленного применения. Опытные партии освоены в заводских условиях на действующей линии по производству бенгальских свечей, а приготовление рецептур ведется на оборудовании используемом в производстве.

Безусловными преимуществами предлагаемого технического решения является расширение разнообразия ассортимента традиционно изготовляемой продукции, очень высокая химическая стойкость и физическая стабильность как паст составов, так и готовых цветопламенных бенгальских свечей, что позволяет резко снизить загрязнение окружающей среды за счет исключения порчи паст от саморазложения /т. н. явление "тушения" пиротехнической массы, при котором становятся непригодны и пасты, и свечи из них изготовленные/.

Сущность изобретения: состав содержит, мас.%: 25-46 нитрата щелочноземельного металла, 30-45 железного порошка, 13-20 алюминиево-магниевого сплава, 3-6 углевода или смеси углеводов, 4-8 глины бентонитовой, 6-8 поливинилхлорида. Состав может содержать дополнительно 0,5-2,0% технического углерода и 6-8% углекислого кальция. Состав позволяет получить при горении красивое искрение и цветное пламя, более технологичен, менее токсичен. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав цветопламенной бенгальской свечи, содержащий окислитель - нитрат щелочноземельного металла, основное горючее порошок железа, дополнительное горючее алюминиево-магниевый сплав и связующее углерод или смесь углеводов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поливинилхлорид и технологическую добавку глину бентонитовую при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитрат щелочноземельного металла (бария или стронция) 25 46
Порошок железа 30 45
Алюминиево-магниевый сплав (1:1) 13 20
Углевод (дикстрин, крахмал) или смесь углеводов 3 6
Бентонитовая глина 4 8
Поливинилхлорид 6 8
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен технический углерод в количестве 0,5 2,0 мас.