ДЫМООБРАЗУЮЩИЙ МЕТАЛЛОХЛОРИДНЫЙ СОСТАВ Российский патент 2015 года по МПК C06D3/00 C06B33/12 

Изобретение относится к дымообразующим пиротехническим составам, термическая основа которых выполнена из металлохлоридной смеси, генерирующей при горении аэрозоль, образующий на воздухе дымовое облако, используемое для постановки маскирующей завесы.

Уровень данной области техники характеризует дымообразующий металлохлоридный состав, содержащий в качестве окислителя гексахлорэтан, в качестве горючего - алюминиевый порошок, функциональный компонент - окись цинка и технологическую добавку фенолформальдегидной смолы, описанный в патенте GB 62132 В1, C06D 3/00, 1999 г., который содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):

гексахлорэтан 59-69 окись цинка 19-31 алюминиевый порошок 4-10,5 фенолформальдегидная смола 2,3-3,2

Недостатками описанного состава являются неудовлетворительная функциональность по основному назначению и малое время стабильного дымообразования из-за высокой скорости горения.

Фенолформальдегидная смола является чисто технологической добавкой и служит дополнительным органическим горючим, для термодеструкции которого необходимо повышенное содержание окиси цинка и металлического горючего - алюминиевого порошка.

Относительно большое содержание в этом составе алюминия провоцирует пламенное искрением горение, что может привести к воспламенению подстилающей поверхности и в итоге демаскировать защищаемые дымом объекты.

При этом не обеспечивается заданный удельный расход дисперсной фазы в процессе дымообразования, то есть время функционирования дымовой шашки составляет 60% необходимого, что требует увеличения массы используемого заряда.

Относительно малое содержание в составе окиси цинка - основного дымообразователя, который взаимодействует с гексахлорэтаном, на нижнем пределе диапазона содержания определяет неудовлетворительную маскирующую способность.

Отмеченные недостатки устранены в пиротехническом дымообразующем составе по патенту RU 2369589 C2, C06D 3/00, C06B 33/12, 2009 г., включающем гексахлорэтан, окись цинка, алюминиевый порошок и в качестве технологической добавки фторкаучук при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гексахлорэтан 60-67 окись цинка 27-32 алюминиевый порошок 3-5 фторкаучук 2-4

Указанный дымообразующий металлохлоридный состав, который характеризуется повышенной маскирующей способностью и стабильностью функционирования при заметном снижении скорости горения, выбран по технической сущности и числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенному дымообразующему составу.

Синтетический фторкаучук в форме раствора в ацетоне выполняет функции технологического связующего, предотвращая пыление сухих компонентов при смешивании, исключая взрывоопасность промышленного производства.

Фторкаучук, который служит дополнительным окислителем, взаимодействуя с металлическим горючим состава, дополнительно образует хлориды алюминия и цинка, усиливающие оптическую неоднородность дымового облака, показатель преломления которого нерегулярно изменяется за счет флуктуации плотности и диспергирования конденсированной фазы, что определяет состояние видимости формируемой маскирующей завесы.

Преобразование падающего оптического излучения в дымовом облаке с беспорядочно распределенными неоднородностями сопровождается его ослаблением за счет поглощения и нерегулируемым рассеянием, то есть отраженные волны распространяются по всевозможным направлениям, минимизируя до фонового уровень отражения в направлении средств обнаружения и наведения противника.

Недостатком известного дымообразующего состава является неоптимизированное массовое соотношение компонентов для достижения максимальных показателей назначения, в частности, из-за неполного хлорирования в дисперсной фазе окиси цинка при ограничении содержания алюминиевого порошка, характеризуется повышением скорости горения, что ухудшает маскирующую способность формируемой завесы.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение маскирующей способности дымообразующего состава при пониженной скорости его горения для использования в малогабаритных изделиях с пролонгированным временем генерирования дыма.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном дымообразующем металлохлоридном составе, включающем гексахлорэтан, окись цинка, алюминиевый порошок и технологическую добавку - фторкаучук, согласно изобретению частицы алюминиевого порошка не превышают 60 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гексахлорэтан 58-70 оксид цинка 24-29 алюминиевый порошок 4-9 фторкаучук 2-4

Отличительные признаки предложенного технического решения за счет оптимизации массового соотношения компонентов состава обеспечили повышение маскирующего действия генерируемого при горении аэрозоля, максимальное рассеяние оптического излучения на длине волн 0,40-1,56 мкм, что соответствует диапазону излучения средств обнаружения и наведения противника.

Использование в дымообразующем металлохлоридном составе мелкодисперсного алюминиевого порошка с большой удельной поверхностью, который более равномерно распределен в термической основе для объемного контакта с окислителем, улучшив при горении взаимодействие окиси цинка и углерода, позволило заметно увеличить его массовую долю для повышения температуры горения состава, практически сохранив скорость горения, что обеспечило получение контрастного белого дыма и повышение маскирующей способности генерируемой дымовой завесы.

Предложенное оптимизированное массовое соотношение компонентов термической основы: гексахлорэтана, окиси цинка и алюминиевого порошка, гарантированно обеспечило улучшенные параметры горения и дымообразования.

При содержании в составе гексахлорэтана больше 70 мас.% увеличивается шлакообразование при нестабильном горении состава, что снижает выход дыма, из-за переизбытка углеводородных радикалов повышается содержание сажи в продуктах горения, в результате чего снижается контрастность дыма.

При содержании в составе гексахлорэтана меньше 57 мас.% маскирующая способность резко падает из-за неполного выгорания сажи, снижающей контрастность дыма.

Функциональный дымообразующий компонент - окись цинка - служит для окрашивания дыма в яркий белый цвет.

Высокая гигроскопичность хлористого цинка способствует получению устойчивого аэрозольного облака с повышенными маскирующими характеристиками.

При содержании в составе окиси цинка меньше 24 мас.% маскирующая способность ниже требуемого значения из-за снижения насыщенности цветом.

При содержании в составе окиси цинка больше 30 мас.% снижается эффективность основного действия из-за неполного ее расхода по целевому назначению. Композиция расходуется на формирование балластных шлаков.

При повышенном массовом соотношении гексахлорэтана и окиси цинка в предложенном составе увеличение доли содержания мелкодисперсного алюминиевого порошка, при снижении скорости горения состава, снижает количество свободного углерода в дыме, который становится белее, то есть функциональнее.

При содержании в дымообразующем составе алюминиевого порошка больше 9 мас.% образуются хлориды алюминия и много свободного углерода, в результате чего дым приобретает нежелательный темно-серый оттенок, снижая маскирующую способность.

При содержании в дымообразующем составе алюминиевого порошка меньше 4 мас.% характер горения становится неустойчивым, пульсирующим, потому что не достигается уровень температуры горения для полноты сгорания композиции.

Фторкаучук марки СКФ-32 представляет собой искусственный каучук, содержащий 52% фтора и 25%хлора, и служит дополнительным окислителем в металлохлоридном дымообразующем составе, активизируя процесс дымообразования при горении уплотненного заряда при скорости горения 0,1 мм/с, обеспечивая повышение маскирующих свойств и кроющей способности дымового облака.

Фторкаучук в роли технологической добавки обеспечивает требуемую механическую прочность и физико-химическую стабильность зарядам из предложенного состава в условиях эксплуатации, что является уникальным свойством.

При содержании в составе фторкаучука меньше 2 мас.% не исключается пыление, что небезопасно, затруднено объемное дозирование состава на операции прессования зарядов из-за неравномерного распределения компонентов в объеме, то есть смесь нетехнологична для серийного производства.

При содержании в дымообразующем составе фторкаучука больше 4 мас.% падает маскирующая способность, увеличивается технологическое время сушки для удаления летучего растворителя.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Оптимальный количественный состав предложенной дымообразующей смеси был рассчитан по математической модели планирования эксперимента и проверен испытаниями опытных образцов зарядов, изготовленных при различном массовом соотношении компонентов для определения уровня показателей назначения.

Предложенный дымообразующий состав готовится и перерабатывается по принятой в пиротехническом производстве технологии, на существующем стандартном оборудовании.

Гексахлорэтан, алюминий и окись цинка вводят в смеситель в порошкообразном состоянии, а фторкаучук марки СКФ-32 - в виде 25%-го раствора в ацетоне.

Для отработки и проверки достижения требуемых показателей назначения были приготовлены и испытаны пиротехнические составы с содержанием компонентов внутри оптимизированных диапазонов их содержания, на границах и за границами пределов этих диапазонов.

В результате опытной проверки приготовленных образцов составов металлохлоридных составов было установлено, что дымообразующая способность составляет 76-78%, а маскирующие свойства завесы достигнуты в пределах 4,7-5,3 м²/г при времени горения заряда 9-11 мин со скоростью горения 0,18-0,24 мм/с.

Испытания опытных образцов уплотненных зарядов из дымообразующих зарядов по изобретению показали надежное воспламенение от штатных средств инициирования и устойчивое горение.

Предложенный состав химически стойкий и обладает достаточной физико-химической стабильностью, при этом чувствительность состава к механическим воздействиям низкая, что безопасно и технологично в промышленном производстве и эксплуатации.

Структурные компоненты состава доступны и имеют широкую сырьевую базу.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления дымообразующего металлохлоридного состава, можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.

Изобретение относится к дымообразующим пиротехническим составам, генерирующим при горении аэрозоль, образующий на воздухе дымовое облако, используемое для постановки маскирующей завесы. Дымообразующий металлохлоридный состав включает, в мас.%: гексахлорэтан 58-70, окись цинка 24-29, алюминиевый порошок 4-9 и технологическую добавку - фторкаучук 2-4. При этом размер частиц алюминиевого порошка не превышает 60 мкм. Соотношение указанных компонентов и ограниченная дисперсность алюминиевого порошка позволяют повысить температуру горения без изменения скорости горения состава, что обеспечило получение контрастного белого дыма и повышение маскирующей способности генерируемой дымовой завесы, обеспечивающей максимальное рассеяние оптического излучения на длине волн 0,40-1,56 мкм, что соответствует диапазону излучения средств обнаружения и наведения противника.

Дымообразующий металлохлоридный состав, включающий гексахлорэтан, окись цинка, алюминиевый порошок и технологическую добавку - фторкаучук, отличающийся тем, что частицы алюминиевого порошка не превышают 60 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гексахлорэтан 58-70 оксид цинка 24-29 алюминиевый порошок 4-9 фторкаучук 2-4