КАПСЮЛЬНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2012 года по МПК C06C7/00 C06B25/06 

Предметом изобретения является капсюльная смесь и ее применение.

Остатки сгоревших соединений свинца и бария, применяемых в капсюльных смесях, например тринитрорезорцината свинца (стифната свинца) в качестве инициирующего взрывчатого вещества (ВВ) и пероксида бария в качестве окислителя, обладают тем недостатком, что они ядовиты и вредны с экологической точки зрения. Кроме того, неблагоприятные трибологические характеристики остаточных продуктов сгорания пероксида бария ухудшают работоспособность оружия или строительно-монтажного пистолета.

Если стифнат свинца вполне можно заменить, например, диазодинитрофенолом или солями динитробензофуроксаната, то пероксид цинка, предложенный в качестве замены пероксиду бария в европейской заявке ЕР-А-0031045, хотя и значительно менее вреден для здоровья или для окружающей среды, все же обладает тем недостатком, что и его остаточные продукты сгорания оказывают коррозионное или ухудшающее работоспособность воздействие на материалы оружия или строительно-монтажного пистолета.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить капсюльную смесь, которая не имеет недостатков, характерных для нынешнего технического уровня, не содержит свинца и бария, характеризуется высокой эксплуатационной надежностью и/или остаточные продукты сгорания которой не ведут к нарушению работы оружия или строительно-монтажного пистолета.

Согласно изобретению эту задачу, что неожиданно, решают посредством пунктов, описанных в основном пункте формулы изобретения.

Целесообразные варианты исполнения представлены в зависимых пунктах.

В частности, неожиданно было обнаружено, что эту задачу решают посредством не содержащей свинца и бария капсюльной смеси, которая не содержит окислителя, в частности пероксида. Кроме инициирующего ВВ, сенсибилизатора и абразивного агента, капсюльная смесь согласно изобретению при необходимости может содержать одну или несколько добавок.

В частности, предметом изобретения является не содержащая свинца и бария капсюльная смесь без окислителя, содержащая инициатор взрыва или несколько инициирующих взрывчатых веществ. В целях улучшения трибологических характеристик остаточных продуктов сгорания капсюльная смесь может содержать бор и/или производные бора. Применять капсюльную смесь можно, например, в патронах с кольцевым воспламенением или в зарядах для промышленных целей, примеры которых, в свою очередь, - это строительно-монтажные пистолеты или оглушение скота.

Под окислителями в смысле изобретения подразумевают вещества, обладающие положительным балансом кислорода. Примеры таких веществ - это нитраты щелочных и/или щелочноземельных металлов и/или аммония, перхлораты щелочных и/или щелочноземельных металлов и/или аммония, пероксиды щелочноземельных металлов и/или цинка или смеси двух или более таких веществ.

Согласно изобретению предпочтительна капсюльная смесь, которая, помимо инициирующего ВВ, сенсибилизатора и абразивного агента и - при необходимости - одной или нескольких добавок дополнительно содержит борный компонент, например бор и/или производные бора, как то: нитрид бора и/или борид циркония. Такая капсюльная смесь гарантирует высокую эксплуатационную надежность и длительный срок службы частей оружия или строительно-монтажного пистолета, подвергающихся механическим нагрузкам. Причина этого состоит прежде всего в формировании оксидов металла и бора, в особенности при использовании калийдинитробензофуроксаната бората калия, который оказывает благоприятное воздействие на трибологические характеристики остаточных продуктов сгорания. Нитрид бора также действует в остаточных продуктах сгорания подобно смазке.

Применение бора или производных бора в капсюльных смесях как таковое известно, например, из публикации международной заявки WO-A-0140144. На нынешнем техническом уровне, однако, бор или производные бора всегда применяют в сочетании с окислителями, и по отношению к этим окислителям бор или производные бора представляют собой восстановители. Таким образом, в этих капсюльных смесях бор или производные бора не вносят вклада в улучшение трибологических характеристик остаточных продуктов сгорания.

Согласно изобретению особо предпочтительно применять борные компоненты как агенты образования оксидов металла и бора в стехиометрическом количестве относительно формирования боратов щелочных и/или щелочноземельных металлов в остаточных продуктах сгорания.

Еще в одном предпочтительном согласно изобретению варианте исполнения капсюльная смесь, помимо инициирующего ВВ, сенсибилизатора и абразивного агента и - при необходимости - одной или нескольких добавок, дополнительно содержит борный компонент, например бор и/или производные бора, как то: нитрид бора и/или борид циркония, одно или несколько веществ, пригодных для улучшения запаха и придания ему характерных черт и выдерживающих термическую нагрузку во время выстрела. Пример такого одоризатора - это ванилин.

В качестве инициирующего взрывчатого вещества согласно изобретению можно применять (по отдельности или в смесях):

диазодинитрофенол, соли динитробензофуроксана, в особенности динитробензофуроксанат калия, 1-(2,4,6-тринитрофенил)-5-(1-(2,4,6-тринитрофенил)-1Н-тетразол-5-ил)-1Н-тетразол (сокращенно «пикразол»).

В качестве сенсибилизатора согласно изобретению можно применять (по отдельности или в смесях):

тетразен, диазодинитрофенол.

В качестве абразивного агента согласно изобретению можно применять (по отдельности или в смесях):

стеклянные шарики, стеклянные бусины, стеклянный порошок, силицид кальция, порошок кокса.

В качестве добавок согласно изобретению можно применять:

1. Восстановители (по отдельности или в смесях):

алюминий, титан, гидрид титана, цирконий, гидрид циркония, кремний, графит, активированный уголь, сажу.

2. Вспомогательные вещества (по отдельности или в смесях):

нитроцеллюлозный порох, силикаты, силикагели, предпочтительно - нитроцеллюлозный порох.

3. Связующие вещества (по отдельности или в смесях):

адгезин, целлюлозу, а также ее производные, поливинилбутирали, поливенилполифенилы, полинитрофенилэфиры, плексигум, гуммиарабик, декстрины, поливинилацетат и сополимеры, предпочтительно - адгезин.

4. Вторичные взрывчатые вещества (по отдельности или в смесях):

гексоген, октоген и нитропента.

Изготовление капсюльных смесей согласно изобретению осуществляют посредством известных на нынешнем техническом уровне процессов, например перемешиванием (пластификацией) увлажненных водой смесей или просеиванием сухой смеси. Дозирование влажной массы также осуществляют посредством известных на нынешнем техническом уровне процессов, например, промазывания перфорированных пластин, диспенсии [(точным выдавливанием по месту)] или экструзии в штранг-прессе.

По отдельности предметом изобретения являются:

- Капсюльная смесь, не содержащая свинца и бария;

- Капсюльная смесь, не содержащая пероксидов;

- Капсюльная смесь, не содержащая окислителей;

- Капсюльная смесь, содержащая одно или несколько инициирующих ВВ, один или несколько сенсибилизаторов и/или один или несколько абразивных агентов;

- Капсюльная смесь, содержащая по меньшей мере одно инициирующее ВВ, один сенсибилизатор и один абразивный агент;

- Капсюльная смесь, которая помимо инициирующего ВВ, сенсибилизатора и абразивного агента дополнительно содержит борный компонент, предпочтительно бор и/или производные бора, как то: нитрид бора и/или борид циркония;

- Капсюльная смесь, которая помимо инициирующего ВВ, сенсибилизатора и абразивного агента содержит одну или несколько добавок;

- Капсюльная смесь, которая помимо инициирующего ВВ, сенсибилизатора, абразивного агента и одной или нескольких добавок дополнительно содержит борный компонент, предпочтительно бор и/или производные бора, как то: нитрид бора и/или борид циркония;

- Капсюльная смесь, причем инициирующее взрывчатое вещество представляет собой одно или несколько из нижеследующих веществ: диазодинитрофенол, соли динитробензофуроксана, в частности, динитробензофуроксанат калия, 1-(2,4,6-тринитрофенил)-5-(1-(2,4,6-тринитрофенил)-1Н-тетразол-5-ил)-1Н-тетразол (сокращенно «пикразол»);

- Капсюльная смесь, причем доля инициирующего ВВ в готовой капсюльной смеси составляет от 30 до 70 вес.%, предпочтительно - от 35 до 65 вес.%, особо предпочтительно - от 38 до 58 вес.%;

- Капсюльная смесь, причем сенсибилизатор представляет собой одно или несколько из нижеследующих веществ: тетразен, диазодинитрофенол, предпочтительно тетразен;

- Капсюльная смесь, причем доля сенсибилизатора в готовой капсюльной смеси составляет от 1 до 12 вес.%, предпочтительно - от 2 до 10 вес.%;

- Капсюльная смесь, причем абразивный агент представляет собой одно или несколько из нижеследующих веществ: стеклянные шарики, стеклянные бусины, стеклянный порошок, силицид кальция, порошок кокса;

- Капсюльная смесь, причем доля абразивного агента в готовой капсюльной смеси составляет от 10 до 40 вес.%, предпочтительно - от 20 до 35 вес.%, особо предпочтительно - от 20 до 32 вес.%;

- Капсюльная смесь, причем доля борного компонента составляет от 0,01 до 5 вес.%, предпочтительно - от 0,05 до 3 вес.%, особо предпочтительно - от 0,1 до 2,5 вес.%;

- Капсюльная смесь, причем борный компонент применяют в стехиометрическом количестве относительно формирования боратов щелочных и/или щелочноземельных металлов в остаточных продуктах сгорания;

- Капсюльная смесь, причем в качестве добавок возможно применение одного или нескольких восстановителей, одного или нескольких вспомогательных веществ, одного или нескольких связующих веществ, одного или нескольких вторичных взрывчатых веществ и/или одного или нескольких одоризаторов, или смесей двух или более из этих веществ;

- Капсюльная смесь, причем в качестве восстановителя можно применять алюминий, титан, гидрид титана, цирконий, гидрид циркония, кремний, графит, активированный уголь, сажу или смеси двух или более из этих веществ;

- Капсюльная смесь, причем доля восстановителя в готовой капсюльной смеси составляет от 0 до 20 вес.%, предпочтительно - от 1 до 19 вес.%, особо предпочтительно - от 5 до 15 вес.%;

- Капсюльная смесь, причем в качестве вспомогательного вещества можно применять нитроцеллюлозный порох, силикаты, силикагели, предпочтительно - нитроцеллюлозный порох, или смеси двух или более из этих веществ;

- Капсюльная смесь, причем доля вспомогательного вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 2 до 45 вес.%, предпочтительно - от 5 до 40 вес.%, особо предпочтительно - от 9 до 36 вес.%;

- Капсюльная смесь, причем в качестве связующего вещества можно применять адгезин, целлюлозу, а также ее производные, поливинилбутирали, поливенилполифенилы, полинитрофенилэфиры, плексигум, гуммиарабик, декстрины, поливинилацетат и сополимеры, предпочтительно - адгезин, или смеси двух или более из этих веществ;

- Капсюльная смесь, причем доля связующего вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 0,2 до 5 вес.%, предпочтительно - от 0,5 до 3 вес.%;

- Капсюльная смесь, причем в качестве вторичного взрывчатого вещества можно применять гексоген, октоген, нитропента или смеси двух или более из этих веществ;

- Капсюльная смесь, причем доля вторичного взрывчатого вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 0 до 20 вес.%, предпочтительно - от 1 до 19 вес.%, особо предпочтительно - от 5 до 15 вес.%;

- Капсюльная смесь, которая содержит одоризатор, предпочтительно - ванилин;

- Капсюльная смесь, причем доля одоризатора в готовой капсюльной смеси составляет от 0 до 10 вес.%, предпочтительно - от 0,1 до 9 вес.%, особо предпочтительно - от 1 до 5 вес.%;

- Применение капсюльной смеси согласно изобретению в патронах кольцевого воспламенения;

- Применение капсюльной смеси согласно изобретению в зарядах с кольцевым воспламенением, предпочтительно для промышленных целей, особо предпочтительно - в строительно-монтажных пистолетах или для оглушения скота.

Ниже приведено пояснение подробностей изобретения на основании примеров исполнения, причем изобретение не ограничено этими примерами; все данные, указанные в процентах (%), означают проценты по массе (вес.%):

Beispiel 1: Капсюльная смесь 1:

диазодинитрофенол 44,0% динитробензофуроксанат калия 10,0% тетразен 3,0% стеклянные бусины 32,0% нитроцеллюлозный порох 9,7% адгезин 1,0% бор 0,2% нитрид бора 0,1%

Пример 2: Капсюльная смесь 2:

диазодинитрофенол 43,0% пикразол 10,0% тетразен 4,0% стеклянный порошок 32,0% нитроцеллюлозный порох 9,7% адгезин 1,0% нитрид бора 0,3%

Пример 3: Капсюльная смесь 3:

диазодинитрофенол 50,0% тетразен 8,0% стеклянный порошок 30,0% нитроцеллюлозный порох 9,0% адгезин 2,0% силицид кальция 1,0%

Пример 4: Капсюльная смесь 4:

диазодинитрофенол 35,0% динитробензофуроксанат калия 10,0% тетразен 8,0% стеклянный порошок 30,0% нитроцеллюлозный порох 15,0% адгезин 2,0%

Пример 5: Капсюльная смесь 5:

диазодинитрофенол 31,0% динитробензофуроксанат калия 7,3% тетразен 2,1% стеклянный порошок 22,8% нитроцеллюлозный порох 35,6% адгезин 0,9% бор 0,2% нитрид бора 0,1%

Пример 6: Капсюльная смесь 6:

динитробензофуроксанат калия 44,0% тетразен 9,0% стеклянный порошок 20,0% нитроцеллюлозный порох 22,0% адгезин 2,9% бор 2,0% нитрид бора 0,1%

Все указанные в примерах капсюльные смеси изготавливали перемешиванием в увлажненном водой состоянии и во влажном же состоянии вводили через перфорированные пластины в заряды для строительно-монтажных пистолетов (калибр 6,8×11). Затем капсюльную смесь посредством центробежной силы перемещали в краевую зону.

Для оценки смесей-образцов изготавливали патроны для строительно-монтажных пистолетов и сравнивали их с обычными, представленными на рынке, патронами, капсюльные смеси которых содержат свинец, по параметрам чувствительности к воспламенению, пробивной силы и загрязнения строительно-монтажного пистолета. Применяли строительно-монтажные пистолеты производства фирмы Hilti, типы DX A40 и DX 36.

Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1   Чувствительность по воспламенению при падении с высоты 300 мм
Число воспламенений при n=20 Пробивание стальной плиты (ST37) Глубина проникновения [мм]
Средняя величина по результатам 15 опытов, мощность патрона "зеленый" Загрязнение после 20-кратного применения
Увеличение массы поршня и втулки поршня [мг], мощность патрона "белый" Контрольный патрон 20 10,4 195 Пример 1 20 11,0 90 Пример 2 20 10,8 85 Пример 3 20 10,7 180 Пример 4 20 10,8 142 Пример 5 20 10,8 64 Пример 6 20 10,8 96

Результаты свидетельствуют, что обеспечена надежная работа капсюльных смесей также и без окислителей. Кроме того, результаты также свидетельствуют, что уже отказ от использования окислителя снижает загрязнение строительно-монтажного пистолета, не уменьшая его работоспособность. В частности, результаты свидетельствуют, что при наличии бора и/или нитрида бора загрязнение строительно-монтажного пистолета существенно снижается без того, чтобы работоспособность строительно-монтажного пистолета упала.

Изобретение относится к пиротехническим составам, используемым в патронах или зарядах с кольцевым воспламенением, а именно капсюльным смесям. Предложена капсюльная смесь, свободная от свинца, бария, пероксидов и окислителей, которая содержит одно или несколько инициирующих взрывчатых веществ, один или несколько сенсибилизаторов и/или один или несколько абразивных агентов и от 0,01 до 2 мас.% борного компонента, предпочтительно бора и/или производных бора, предпочтительно нитрида бора и/или борида циркония. Состав согласно изобретению обеспечивает улучшенные трибологические характеристики остаточных продуктов сгорания, высокую эксплуатационную надежность и длительный срок службы частей оружия, строительно-монтажных пистолетов или для оглушения скота. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

1. Капсюльная смесь, свободная от свинца, бария, пероксидов и окислителей, которая содержит одно или несколько инициирующих взрывчатых веществ (ВВ), один или несколько сенсибилизаторов и/или один или несколько абразивных агентов, отличающаяся тем, что она содержит от 0,01 до 2 мас.% борного компонента, предпочтительно бора и/или производных бора, предпочтительно нитрида бора и/или борида циркония.

2. Капсюльная смесь по п.1, отличающаяся тем, что инициирующее взрывчатое вещество представляет собой диазодинитрофенол и соли динитробензофуроксана или смеси этих веществ, причем содержание инициирующего ВВ в готовой капсюльной смеси составляет от 30 до 70 мас.%.

3. Капсюльная смесь по п.2, отличающаяся тем, что инициирующее взрывчатое вещество представляет собой динитробензофуроксанат калия, 1-(2,4,6-тринитрофенил)-5-(1-(2,4,6-тринитрофенил)-1Н-тетразол-5-ил)-1Н-тетразол или смеси этих веществ, причем содержание инициирующего ВВ в готовой капсюльной смеси составляет от 35 до 65 мас.%, особо предпочтительно от 38 до 58 мас.%.

4. Капсюльная смесь по п.1, отличающаяся тем, что сенсибилизатор представляет собой тетразен, диазодинитрофенол, предпочтительно тетразен, или смеси этих веществ, причем содержание сенсибилизатора в готовой капсюльной смеси составляет от 1 до 12 мас.%.

5. Капсюльная смесь по п.4, отличающаяся тем, что содержание сенсибилизатора в готовой капсюльной смеси составляет от 2 до 10 мас.%.

6. Капсюльная смесь по п.1, отличающаяся тем, что абразивный агент представляет собой одно или несколько из нижеследующих веществ: стеклянные шарики, стеклянные бусины, стеклянный порошок, силицид кальция, порошок кокса, причем содержание абразивного агента в готовой капсюльной смеси составляет от 10 до 40 мас.%.

7. Капсюльная смесь по п.6, отличающаяся тем, что содержание абразивного агента в готовой капсюльной смеси составляет от 20 до 35 мас.%, особо предпочтительно от 20 до 32 мас.%.

8. Капсюльная смесь по п.1, отличающаяся тем, что содержание борного компонента составляет 0,05 до 2 мас.%, особо предпочтительно от 0,1 до 2 мас.%.

9. Капсюльная смесь по п.1, отличающаяся тем, что борный компонент применяется в стехиометрическом количестве относительно формирования боратов щелочных и/или щелочноземельных металлов в остаточных продуктах сгорания.

10. Капсюльная смесь по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит одну или несколько добавок, которые представляют собой один или несколько восстановителей, одно или несколько вспомогательных веществ, одно или несколько связующих веществ, одно или несколько вторичных взрывчатых веществ и/или один или несколько одоризаторов, или смесей двух или более из этих веществ.

11. Капсюльная смесь по п.10, отличающаяся тем, что в качестве восстановителя применяют алюминий, титан, гидрид титана, цирконий, гидрид циркония, кремний, графит, активированный уголь, сажу или смеси двух или более из этих веществ, причем содержание восстановителя в готовой капсюльной смеси составляет от 0 до 20 мас.%.

12. Капсюльная смесь по п.11, отличающаяся тем, что содержание восстановителя в готовой капсюльной смеси составляет от 1 до 19 мас.%, особо предпочтительно от 5 до 15 мас.%.

13. Капсюльная смесь по п.10, отличающаяся тем, что в качестве вспомогательного вещества применяют нитроцеллюлозный порох, силикаты, силикагели, предпочтительно нитроцеллюлозный порох, или смеси двух или более из этих веществ, причем содержание вспомогательного вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 2 до 45 мас.%.

14. Капсюльная смесь по п.13, отличающаяся тем, что содержание вспомогательного вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 5 до 40 мас.%, особо предпочтительно от 9 до 36 мас.%.

15. Капсюльная смесь по п.10, отличающаяся тем, что в качестве связующего вещества применяют адгезии, целлюлозу, а также ее производные, поливинилбутирали, полинитрополифенилены, полинитрофенилэфиры, плексигум, гуммиарабик, декстрины, поливинилацетат и сополимеры, предпочтительно адгезии, или смеси двух или более из этих веществ, причем содержание связующего вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 0,2 до 5 мас.%.

16. Капсюльная смесь по п.15, отличающаяся тем, что содержание связующего вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 0,5 до 3 мас.%.

17. Капсюльная смесь по п.10, отличающаяся тем, что в качестве вторичного взрывчатого вещества применяют гексоген, октоген, нитропента или смеси двух или более из этих веществ, причем содержание вторичного взрывчатого вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 0 до 20 мас.%.

18. Капсюльная смесь по п.17, отличающаяся тем, что содержание вторичного взрывчатого вещества в готовой капсюльной смеси составляет от 1 до 19 мас.%, особо предпочтительно от 5 до 15 мас.%.

19. Капсюльная смесь по п.10, отличающаяся тем, что в качестве одоризатора она содержит ванилин, причем содержание одоризатора в готовой капсюльной смеси составляет от 0 до 10 мас.%.

20. Капсюльная смесь по п.19, отличающаяся тем, что содержание одоризатора в готовой капсюльной смеси составляет от 0,1 до 9 мас.%, особо предпочтительно от 1 до 5 мас.%.

21. Применение капсюльной смеси по одному из пп.1 - 20 в патронах с кольцевым воспламенением или в зарядах с кольцевым воспламенением предпочтительно для промышленных целей, особо предпочтительно в строительно-монтажных пистолетах или для оглушения скота.