ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЦВЕТНОГО ОГНЯ
PYROTECHNIC COMPOSITION OF COLOURED FLAME

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к разработке и производству фейерверочных и сигнальных изделий.
Известны составы цветных огней с использованием фенолформальдегидных смол, которые выполняют роль связующих и технологических добавок. Они содержат следующие компоненты, мас.%: нитрат стронция (в случае красного огня) или бария (в случае зеленого огня) - 63-69, магний - 12-16, связующее - 5-7, хлорсодержащий компонент - 12-16 и спирт этиловый (сверх 100%) - 3-5, в котором в качестве связующего он содержит фенолформальдегидную смолу СФ-0112А, в качестве хлорсодержащего компонента содержит гексахлорбензол [см. Учеб. пособие / Ф.П.Мадякин, Н.А.Тихонова, О.Ф. Тютюнник. Сигнальные и фейерверочные составы и изделия: Изд-во Казанского государственного технологического университета, г.Казань, 2005. - с.46].
Такие составы цветных огней обладают невысокой силой света, низкой зрелищностью из-за того, что нет мягких и быстрых переходов цветов, наблюдается высокая задымленность, а также за счет неравномерности сгорания пироэлементов происходит «размазывание» картин при показах фейерверков. Кроме этого, переработка таких составов в пироэлементы возможна только малопроизводительным методом глухого прессования.
Наиболее близким по технической сущности является пиротехнический состав цветного огня, содержащий магний, нитрат стронция или бария, связующее, хлорсодержащий компонент, дициандиамид и идитол, в котором в качестве связующего он содержит бутадиен-нитрильный каучук в виде 5-10% раствора в метиленхлориде или его смеси с ацетоном, а в качестве хлорсодержащего компонента содержит поливилхлорид, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
магний
13-18
нитрат стронция или бария
50-60
бутадиен-нитрильный каучук
10-12
поливинилхлорид
5-10
дициандиамид
3-5
идитол
1-6
метиленхлорид или его смесь
с ацетоном, сверх 100%
90-180,
см. Учебное пособие, авторы Ф.П.Мадякин, Н.А.Тихонова, О.Ф.Тютюнник. Сигнальные и фейерверочные составы и изделия: Изд-во Казанского государственного технологического университета, г.Казань, 2005. - с.54.
Недостатками указанного пиротехнического состава цветного огня является низкая сила света, высокое давление прессования. Кроме этого, для получения однородной массы состава каучук вводят в состав в виде 5-10% раствора в метиленхлориде или его смеси с ацетоном, при этом расход растворителя составляет до 180% от массы состава. Использование значительного количества легколетучего растворителя, который в процессе приготовления и переработки состава необходимо удалить, связано со значительными энергозатратами, длительностью и трудоемкостью технологического процесса.
Технической задачей изобретения является создание пиротехнического состава цветного огня с повышенной силой света без ухудшения цвета пламени, повышение технологичности приготовления состава за счет исключения использования растворителя и уменьшения давления его прессования.
Техническая задача изобретения решается тем, что пиротехнический состав цветного огня, содержащий магний, нитрат стронция (в случае красного огня) или нитрат бария (в случае зеленого огня), связующее, хлорсодержащий компонент и технологическую добавку, в котором в качестве связующего он содержит порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм, а в качестве хлорсодержащего компонента содержит хлорпарафин с молекулярной массой 1100, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
магний
15-20
нитрат стронция или бария
54-64
порошкообразный бутадиен-нитрильный
каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм
10-15
хлорпарафин с молекулярной массой 1100
10-15
технологическая добавка
остальное.
Решение технической задачи позволяет увеличить удельную силу света без ухудшения цвета пламени в 2-3,7 раза, повысить технологичность приготовления состава за счет исключения использования растворителя и уменьшить давления его прессования в 2,5-3,6 раза, позволяющие сократить энергозатраты и время технологического процесса.
2
Заявляемый пиротехнический состав цветного огня готовят путем механического смешения в барабанном смесителе. Из полученного состава методом проходного прессования формуют шнуровые пироэлементы диаметром от 10 до 20 мм и длиной от 50 до 500 мм. Испытания образцов проводят при торцевом горении пироэлементов, определяют удельную силу света (кд/см) и цвет пламени, который характеризуется доминирующей длиной волны (нм) и насыщенностью цвета пламени (%). Сжигание образцов составов осуществляют в вертикальной камере при скорости обдува 3 м/с. Для определения удельной силы света используют селеновый фотоэлемент ФЭС-25, подключенный к осциллографу Н-115 (ГОСТ 2387 и ОСТ В-84-1376). Для определения доминирующей длины волны и насыщенности цвета пламени используют спектрокалориметр ТКА-02.
Компоненты состава имеют широкую сырьевую базу и выпускаются промышленностью, не являются токсичными. Заявляемый пиротехнический состав цветного огня обладает высокой физико-химической стабильностью и низкой чувствительностью к трению и удару.
Для лучшего понимания изобретения приведены примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Берут пиротехнический состав цветного огня при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний - 15, нитрат стронция - 64, порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм, например марки СКН-26М - 10, хлорпарафин с молекулярной массой 1100 - 10, а в качестве технологической добавки берут: стеарат цинка - 0,5 и трибутилфосфат - 0,5 и перемешивают их в барабанном смесителе. Из полученного состава методом проходного прессования формуют шнуровые пироэлементы диаметром от 10 до 20 мм и длиной от 50 до 500 мм и проводят их испытания. При торцевом горении пироэлементов определяют скорость горения, удельную силу света, доминирующую длину волны и насыщенность цвета пламени.
Примеры 2-6 аналогичны примеру 1. В примере 2 в качестве порошкообразного бутадиен-нитрильного каучука с размером частиц 0,4-2,0 мм используют каучук марки СКН-40, а в примере 5 - каучук марки БНКС-28АМН.
Данные по заявляемому пиротехническому составу цветного огня (примеры 1-6) и прототипу, а также их основные характеристики приведены в таблице.
Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый пиротехнический состав цветного огня по сравнению с прототипом имеет в 2-3,7 раза большую силу света без ухудшения цвета пламени, повышенную технологичность приготовления состава за счет исключения использования растворителя и уменьшения давления прессования в 2,5-3,6 раза, позволяющие сократить энергозатраты и время технологического процесса.
Заявляемый пиротехнический состав цветного огня позволит повысить видимость и различимость подаваемого сигнала, красочность и зрелищность фейерверка.
Таблица
Компоненты
Состав, мас.%
Прототип
Заявляемый
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
1
2
3
4
5
6
7
8
магний
13-18
15
20
20
15
20
20
нитрат стронция
50-60
64
54
54
-
-
-
нитрат бария
-
-
-
-
64
54
54
порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм
10
10
15
10
10
15
бутадиен-нитрильный каучук СКН-40Т
10-12
-
-
-
-
-
-
метиленхлорид или его смесь с ацетоном, сверх 100%
90-180
-
-
-
-
-
-
поливинилхлорид
5-10
-
-
-
-
-
-
хлорпарафин с молекулярной массой 1100
-
10
15
10
10
15
10
идитол
1-6
-
-
-
-
-
-
дициандиамид
3-5
-
-
-
-
-
-
стеарат цинка
-
0,5
1
-
0,5
1
-
трибутилфосфат
-
0,5
-
1
0,5
-
1
Продолжение таблицы
Характеристики пиротехнического состава цветного огня
1
2
3
4
5
6
7
8
Давление проходного прессования, МПа
40-50
14
16
12
15
18
13
Скорость горения, мм/с
0,7-1,1
1,9
2,3
2,1
1,7
2,4
2,1
Удельная сила света, кд/см
710-740
2140
2700
2500
1420
1860
1600
Доминирующая длина воны, нм
*610/565
610
608
608
570
565
565
Насыщенность цвета пламени, %
*87/75
92
86
87
80
75
76
* - значения для пиротехнического состава: красного цвета пламени / зеленого цвета пламени