Химические реактивы,
комплектующие и оборудование
для пиротехники

Патент №2056395
Авторы: Лашков В.Н, Потанина Н.В.

Изобретение относится к пиротехнике и может быть использовано для изготовления бенгальских свечей.
Бенгальские свечи представляют собой проволочный стержень длиной 150-250 мм с нанесенным на него слоем пиротехнического состава состоящего из следующих компонентов, мас.%: Барий азотнокислый 50, порошок алюминия 8, железо в виде опилок 30, полимерное связующее 12
Известен также состав состоящий из следующих компонентов (мас.): Барий азотнокислый 25-50, порошок железа 3-14, порошок алюминия 3-27, модификатор гоpения 0-5, пламеокрашивающая добавка 0-5, полимерное связующее остальное 
Бенгальские свечи горят со скоростью до 5 мм/с желтоватым пламенем с искровым ореолом диаметром 80-200 мм.
Основным недостатком бенгальских свечей, изготовленных из этих составов, является большое количество разлетающихся крупнодисперсных шлаков, что приводит к сильному загрязнению помещений и повышенной пожарной опасности.
Задачей, решаемой изобретением, является уменьшение массовой доли разлетающихся крупнодисперсных шлаков (с 7-10 до 2-5 мас.%) при сохранении основных декоративных свойств бенгальской свечи (ореол искр и скорость горения).

Для решения поставленной задачи в известный состав бенгальской свечи, включающий барий азотнокислый, порошок алюминия, порошок железа и полимерное связующее, согласно изобретению дополнительно введены тугоплавкое вещество и порошок бора при следующих соотношениях компонентов (об.%): 
Барий азотнокислый 35,3-51,7 
Порошок железа 8,9-23,7 
Порошок алюминия 4,3-6,1 
Порошок бора 0,8-2,7 
Тугоплавкое вещество 18,1-33,4 
Полимерное связующее 8,3-31,7 

При этом в качестве тугоплавкого вещества могут быть применены окись алюминия, окись кремния, окись титана, карбид титана.
Для экспериментальный проверки заявляемого состава были приготовлены 36 смесей (см. таблицу). В таблице приведены результаты экспериментальной отработки предлагаемого состава.
Для испытания готовили составы, в котоpых использовали следующие компоненты: Барий азотнокислый по ГОСТ 1713-79, порошок железа по ГОСТ 9849-74, пудра алюминиевая по ГОСТ 5494-71, порошок бора по ТУ1-92-154-90, окись алюминия по ОСТ 2-115-71, декстрин по ГОСТ 6034-74.
В качестве связующего вместо декстрина можно использовать крахмал по ГОСТ 7697-82 или поливиниловый спирт по ГОСТ 10779-78.

Технология приготовления состава заключается в следующем.
Порошки окислителя и инертного наполнителя измельчают до нужной дисперсности и просеивают через сито с ячейкой 02, при этом контроль степени измельчения проводят по значению удельной поверхности, определяемой по методу газопроницаемости при давлении, близком к атмосферному. 
Готовят 10%-ный раствор полимера в воде, нагретой до 30°C, смешивают навески твердых компонентов и добавляют к ним раствор полимера (500-550 мл на 1000 г состава).
Перемешивают суспензию с растиранием в течение 10-15 мин и сливают в кювету нужной высоты. Приготовленные обезжиренные проволочные стержни нужной длины окунают в суспензию и сушат при 75-85°C на воздухе в течение 20 мин, после чего окунание и сушку повторяют 2-3 раза.
За оптимальные приняты следующие параметры свечи: 
-диаметр ореола искр не менее 80 мм
-скорость горения не более 4 мм/с
-масса разлетающихся шлаков не более 5,5% от первоначальной массы свечи
-воспламенение от одной спички.
Из таблицы следует, что в соответствии с данным подходом в качестве рецептур, позволяющих получить вышеуказанные параметры бенгальских свечей, следует выбрать составы 3-7, 9-11, 14, 16, 17, 25-27, 30, 33-36, т.е. составы со следующим содержанием компонентов, (об.%): Барий азотнокислый 35,3-51,7, порошок железа 8,9-23,7, порошок алюминия 4,3-6,1, порошок бора 0,8-2,7, тугоплавкое вещество 18,1-33,4, полимерное связующее 8,3-31,7.
Уменьшение доли разлетающихся шлаков при этом осуществляется за счет следующего:
разлетание большого количества частичек расплавленного окислителя затруднено за счет введения инертного наполнителя тугоплавкого вещества, который выполняет роль жесткого капиллярного каркаса (губки), удерживающего жидкую фазу за счет капиллярных сил
Для того, чтобы введение инертного компонента не приводило к затруднению горения заряда, в состав введен активатор горения - высокодисперсный порошок бора.
Выбранное оптимальное соотношение компонентов в совокупности с оптимальными параметрами технологического процесса, включающими дисперсность компонентов, позволяет получить легковоспламеняющиеся (от спички) стабильно горящие свечи с насыщенным ореолом искр, масса разлетающихся твердых частиц в котором уменьшена в 3-4 раза.
Помимо уменьшения доли разлетающихся шлаков исходная масса обладает повышенной стабильностью по сравнению с традиционным составом, она не разлагается в течение нескольких суток.
 

Состав Содержание компонентов, об.% Характеристика горения
Ba(NO3)2 Fe Al B Тугоплавкие в-ва Al2O3 Декстрин Горение, мм/с Диаметр ореола искр, мм Количество диспергированных прод.% Примечание
1 30,3 18,5 6,7 2,9 27,9 13,7 5 100 1,1 Дым
2 35,8 17 6,2 2,7 25,6 12,7 4,7 80 5,4 Дым
3 41,3 15,6 5,7 2,5 23,6 11,3 2,4 100 4,2 Дым
4 46,7 14,2 5,2 2,3 21,7 9,9 2,4 80 4,5 Дым
5 51,7 12,8 4,7 2,1 19,5 9,2 1,5 100 1,8 Дым
6 44,6 8,9 6,1 2,7 25,4 12,3 2,5 80 1,7 Дым
7 42,9 11,5 5,9 2,6 24,5 12,6 3,1 100 5,3 Дым
8 41,8 14,4 5,7 2,5 23,9 11,7 3,1 100 7,1 Дым
9 40,1 17,3 5,5 2,5 22,9 11,7 3,4 100 5,4 Дым
10 38,7 20,6 5,3 2,4 22,1 10,9 3,9 100 4,4 Дым
11 35,5 23,7 5,1 2,2 20,8 12,7 3,8 100 1,9 Дым
12 43,4 16,2 1,4 2,7 24,3 12 2,7 - - Дым
13 42,8 16 2,9 2,7 24,1 11,5 2,9 30 - Дым
14 42,1 15,8 4,3 2,5 23,9 11,4 3,1 80 1,8 Дым
15 40,5 15,3 7 2,5 23,3 11,4 5 100 9,2 Дым
16 42,1 15,9 5,7 0,8 24 11,5 1,9 100 4,2 Дым
17 41,7 15,7 5,7 1,7 23,8 11,4 2,4 100 4,5 Дым
18 40,9 15,4 5,6 3,3 23,4 11,4 3,3 120 6 Дым
19 40,5 15,2 5,6 4,1 23,2 11,4 5 120 9,1 Дым
20 40,1 15,1 5,6 4,9 22,9 11,4 5,7 120 7,4 Дым
21 38,9 14,7 5,3 8,1 22,1 10,9 8,3 70 2,4 Зеленое пламя
22 37,7 14,2 5,1 11,2 21,4 10,4 вспышка - - -
23 46,2 17,4 6,3 2,8 14,4 12,9 3,8 100 9,7 Дым
24 43,6 16,4 5,9 2,6 19,2 12,3 3,1 100 9,2 Дым
25 40,9 15,4 5,7 2,5 24 11,5 3,3 100 4,8 -
26 38,6 14,6 5,3 2,3 29,1 10,1 3,1 100 4,1 -
27 35,3 13,3 4,9 2,1 33,4 11 3 100 2,4 -
28 33,6 12,6 4,6 2 39 8,5 3 40 0,2 -
29 45,1 16,9 6 2,6 25,3 4,1 5 100 9,1 Пламя
30 37,9 14,4 5,3 2,4 22 18 3,4 100 4,1 -
31 31,9 12 4,4 1,9 18,1 31,7 3,2 100 2,2 -
32 26,8 10,2 3,7 1,6 15,3 42,4 3,2 40 0,7 Пламя
  SiO2  
33 37,4 15,3 5,2 2,3 31,5 8,3 3,2 100 3,2 -
34 36,4 14,8 4,9 2,2 33 8,7 3 100 2,9 -
  TiO2  
35 37,4 15,3 5,2 2,3 31,5 8,3 2,9 100 4,3 -
  TiC  
36 37,4 15,3 5,2 2,3 31,5 8,3 4 80 4,6 -

 

Поделиться: