Химические реактивы,
комплектующие и оборудование
для пиротехники

Патент №2070876
Авторы: Лашков В.Н, Потанина Н.В, Степанова М.В.

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано для изготовления декоративных фейерверков, в частности, бенгальских свечей.
Бенгальские свечи представляют собой проволочный стержень длиной 150 - 250 мм с нанесенным на него слоем пиротехнического состава.
Известен состав 1 для изготовления бенгальских свечей, содержащий в мас.%: азотнокислый барий 50, сплав алюминия с магнием в порошке 6-8, опилки металлические вороненые 30, декстрин или крахмал 12-14.
Свечи на основе этого состава горят с интенсивным искрообразованием небольшим пламенем желтого цвета.
Существенным недостатком этого состава является то, что его водная суспензия разлагается в течение 16-18 часов после смешивания, что приводит к большим потерям исходных компонентов до 50%.
Известен также состав для бенгальских свечей 2, содержащий в мас.%: железный порошок 25,0-50,0, алюминиевый порошок 3,0-8,0, связующее 3,0-15,0, стабилизатор суспензии калий фосфорнокислый однозамещенный 0,20-10,0, нитрат бария остальное.
Свечи из этого состава сгорают, давая хороший зрелищный эффект, но стабильность суспензии при изготовлении состава не достаточна.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка рецептуры с уменьшенной скоростью процесса разложения исходной суспензии, обеспечивающей ее пригодность для использования в течение 2-7 суток при неизменности остальных параметров технологического процесса, без ухудшения качества продукции.
Для решения поставленной задачи в исходный состав бенгальской свечи, включающий барий азотнокислый, порошок алюминия, порошок железа, полимерное связующее и стабилизатор суспензии в качестве последнего вводят тетраборат натрия (буру) при следующих соотношениях компонентов (мас.%):
Барий азотнокислый 35,00-55,00
Порошок алюминия 3,00-8,00
Порошок железа 25,00-45,00
Полимерное связующее 3,00-12,00
Тетраборат натрия 0,03-3,00

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены 33 смеси и испытаны образцы бенгальских свечей на основе этих смесей.
Технология изготовления заключается в следующем: смешивали навески твердых компонентов, добавляли расчетное количество клейстера с растворенным в нем рецептурным количеством буры и вновь перемешивали в течение 10-15 минут. 
В полученную суспензию несколько раз (с высушиванием в промежутках) погружали проволочные стержни, добиваясь получения свечи диаметром 4-5 мм. Результаты испытаний приведены в таблице.
За положительный декоративный эффект принимается горение свечи со скоростью 3-5 мм/с, сопровождающееся выбрасыванием пучка искр, разбрасываемых равномерно во все стороны, диаметром не более 250 мм. 
При горении допускается слабое дымообразование без резко выраженного запаха, пламя должно быть небольшого размера, образующийся шлак должен удерживаться на стержне.
Под качеством свечи подразумевается ровная, гладкая, плотная поверхность пиротехнического состава свечи без стеков, трещин и отколов.
Для доказательства технического результата авторами были проведены испытания заявляемого пиротехнического состава по методике прототипа. При прогреве в пробирке заявляемого состава при 70°C период индукции превышает 3 часа (в прототипе 90 мин), при этом качество свечи не ухудшается. Т.е. период индукции заявляемой пиротехнической композиции вдвое превышает период индукции известной композиции.
Суспензия порошка железа в насыщенном водном растворе нитрата бария и декстрина стабильна, аналогичная суспензия порошка алюминия также стабильна, а суспензия смеси порошков алюминия и железа разлагается с выделением аммиака и разогревом.
Это говорит о том, что идет электрохимический процесс, требующий контакта алюминия и железа в среде сильного электролита окислителя, содержащего ионы NO-3. Ионы борной кислоты нейтрализуют этот процесс.
Таким образом, разработанный состав позволяет получить свечи, горящие со скоростью 3-5 мм/с с ореолом искр 200-250 мм, сохраняя при этом пригодность исходной суспензии в течение 2-7 суток при неизменной технологии приготовления.

Номер состава Содержание компонентов, мас.% Декоративный эффект Качество свечи Время до начала разложения пиротехнической массы
Ba(NO3)2 Fe Al Полимер Бура
1* 48,7 40,3 5,4 5,6 - + + 16 часов
2 48,67 40,3 5,4 5,6 0,03 + + 2 суток
3 48,65 40,3 5,4 5,6 0,05 + + 2 суток
4 48,6 40,3 5,4 5,6 0,1 + + 2 суток
5 48,55 40,2 5,4 5,6 0,25 + + 4 суток
6 48,4 40,1 5,4 5,6 0,5 + + 7 суток
7 48,2 40 5,3 5,5 1 + + Не разлагается
8 47,2 39,3 5,2 5,3 3 + Поверхность свечи неровная Не разлагается
9 46,2 38,8 4,9 5,1 5 Увеличение скорости горения до 6 мм/с, увеличение размера пламени Поверхность свечи неровная, свечи хрупкие Расслоение пиротехнической массы
10 35 45 8 12 - + + 18 часов
11 35 45 8 11,97 0,03 + + 2 суток
12 35 45 8 11,75 0,25 + + 4 суток
13 35 45 8 11 1 + + Не разлагается
14 35 45 8 9 3 + Поверхность свечи неровная Не разлагается
15 35 45 8 7 5 Увеличение скорости горения до 5,5 мм/с, увеличение размера пламени Поверхность свечи неровная, свечи хрупкие Расслоение пиротехнической массы
16 55 25 8 12 - + + 18 часов
17 55 25 7,97 12 0,03 + + 2 суток
18 55 25 7,75 12 0,25 + + 4 суток
19 55 25 7 12 1 + + Не разлагается
20 55 25 5 12 3 + Поверхность свечи неровная Не разлагается
21 55 25 3 12 5 Увеличение скорости горения до 6,2 мм/с, сильное пламя, дым Поверхность свечи неровная, свечи хрупкие Расслоение пиротехнической массы
22 47 38 3 12 - + + 16 часов
23 46,97 38 3 12 0,03 + + 2 суток
24 46,85 37,9 3 12 0,25 + + 4 суток
25 46,4 37,6 3 12 1 + + Не разлагается
26 45,3 36,7 3 12 3 + Поверхность свечи неровная Не разлагается
27 44 3 3 12 5 Увеличение скорости горения до 5,8 мм/с, увеличение размера пламени, дым Поверхность свечи неровная, свечи хрупкие Расслоение пиротехнической массы
28 50 39 8 3 - + + 16 часов
29 49,97 39 8 3 0,03 + + 2 суток
30 49,85 38,9 8 3 0,25 + + 4 суток
31 49,4 38,6 8 3 1 + + Не разлагается
32 48,3 37,7 8 3 3 + Поверхность свечи неровная Не разлагается
33 47 37 8 3 5 Увеличение скорости горения до 6,8 мм/с, крупные разлетающиеся шлаки, дым Поверхность свечи неровная, свечи хрупкие Расслоение пиротехнической массы

 

*рецептура используемая в заводском производстве

 

Поделиться: