ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ
IGNITER COMPOSITION

Изобретение относится к области воспламенительных составов для электровоспламенителей.
3
2
3
2
Известен воспламенительный состав, состоящий из порошкового или гранулированного азида бария Ba(N) [Патент 2233258, Россия, С06В 35/00]. Повышение точности срабатывания электровоспламенителей на основе данного воспламенительного состава достигается за счет природы состава, а именно тем, что азид бария Ва(N) - это индивидуальное химическое соединение. По данным заявителя разброс времени срабатывания изделий с применением азида бария составляет 2,4 мс для нихромового мостика накаливания, что примерно в 2 раза ниже требуемого нормативного значения - 4,0 мс (2,0-6,0) мс.
К недостаткам данного состава следует отнести низкое значение безопасного тока (0,2 А), что не позволяет применять состав в изделиях, к которым предъявляются повышенные требования по безопасному току.
Известен пиротехнический состав «ТУ 7276-177-075134-2001. Продукт термостойкий для производства электровоспламенителей», получающийся при совместном соосаждении свинца роданистого, свинца хромовокислого и калия перхлората при следующих массовых соотношениях:
Свинец хромовокислый, %
3-7
Калий хлорнокислый, %
40-46
Свинец роданистый, %
46-52
К недостаткам этого состава следует отнести:
- неоднородность гранулометрического состава соосажденного продукта;
- значительный разброс времени срабатывания вследствие неоднородности гранулометрического состава соосажденного продукта.
Технический результат достигается тем, что при соосаждении пиротехнического состава ТУ 7276-177-075134-2001 вводится металлокерамическая порошковая композиция на основе карбидов переходных металлов IV-VII групп, цементированная металлом подгруппы железа от 6 до 25%, в количестве от 1 до 10% сверх 100% (далее модифицирующая добавка).
Технический результат изобретения - воспламенительный состав для электровоспламенителей, содержащий свинец хромовокислый, калий хлорнокислый, свинец роданистый, отличающийся тем, что содержит металлокерамическую порошковую композицию на основе карбидов переходных металлов IV-VII групп, цементированную металлом подгруппы железа от 6 до 25%, в количестве от 1 до 10% сверх 100%.
Введение в состав модифицирующей добавки позволяет стабилизировать гранулометрический состав продукта соосажденного, повысить точности срабатывания и увеличить воспламеняющую способность электровоспламенителей.
Результаты испытаний и сравнения показателей известного и предлагаемого состава приводятся далее.
Как известно, к воспламенительным составам предъявляется требование по однородности распределения компонентов в объеме. Если воспламенительные составы - механические смеси, то однородность распределения достигается тщательным смешением компонентов высокой дисперсности. Если же компоненты состава образуются в процессе синтеза, то появляется возможность управлять габитусом кристаллов, стремясь придать им более правильную форму. Эталоном правильной формы кристаллов является шарообразная форма, у которой соотношение двух размеров (высоты и длины) h/D равно единице. Кристаллы шарообразной формы имеют минимальную площадь контакта с другими кристаллами, что способствует снижению возможности проявления сил трения между ними. Это, в свою очередь, положительно сказывается на равномерном распределении компонентов в объеме, снижает комкуемость, слеживаемость продукта на вакуум-воронке, а также улучшает устойчивость суспензии продукта в лаке.
Для характеристики габитуса кристаллов был произведен замер линейных размеров кристаллов с точностью до 0,01 мм с помощью линейки оптического микроскопа. Замеры проводились у 9 кристаллов каждого осаждения для каждого типа кристаллов (1 тип - шарообразная форма, 2 тип - игольчатая форма).
Влияние модифицирующей добавки на гранулометрический состав приводится в таблице 1.
Таблица 1
Гранулометрический состав
Воспламенительный состав
Соотношение h/D
Массовая доля кристаллов после сита №61, %
1 тип кристаллов (шарообразная)
2 тип кристаллов (игольчатая)
ТУ 7276-177-075134-2001
0,52
0,14
94,81
Предлагаемый с 1% модифицирующей добавки
0,77-0,68
0,35-0,30
94,62
Предлагаемый с 10% модифицирующей добавки
0,81-0,73
0,34-0,29
93,10
Как следует из таблицы 1, в предлагаемых составах среднее значение соотношения h/D у 1 типа кристаллов составляет (0,77+0,68+0,81+0,73)/4=0,75, а для состава ТУ 7276-177-075134-2001 это соотношение равняется 0,52.
Таким образом введение модифицирующей добавки способствует улучшению габитуса кристаллов, и показатель h/D возрастает в 1,44 раза или на 44%.
Аналогичные изменения происходят и с кристаллами игольчатой формы, у которых соотношение h/D составляет 0,32, т.е. возрастает в 2,28 раза, или на 128%. Подводя итог можно сказать, что модифицирующая добавка значительно улучшает габитус кристаллов, приближая их к правильному.
Дисперсный состав предлагаемого продукта характеризуется высокой, более 90%, массовой долей частиц фракции после сита №61, что обеспечивает равномерное и устойчивое распределение предлагаемых составов в лаке.
Следовательно, предлагаемые составы имеют лучшие показатели по гранулометрическому составу по сравнению с составом ТУ 7276-177-075134-2001.
Параметр времени срабатывания электровоспламенителя (ЭВ) очень важен, поскольку время срабатывания ЭВ влияет на общее время срабатывания электродетонатора. Время срабатывания ЭВ должно находиться в пределах (2-6) мс. Стабильность и точность срабатывания ЭВ будут зависеть от однородности воспламенительного состава, а как было показано выше, однородность предлагаемого состава выше за счет стабилизации гранулометрического состава. Подтверждением сказанного являются данные испытаний ЭВ, изготовленных на основе составов ТУ 7276-177-075134-2001 и предлагаемого с нихромовым мостиком накаливания.
Оценка точности срабатывания ЭВ проводилась путем нахождения средней арифметической величины х, размаха R и стандартного отклонения S. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2
Точность срабатывания ЭВ
Воспламенительный состав
Средняя арифметическая величина х, мс
Стандартное отклонение S, мс
Размах R, мс
ТУ 7276-177-075134-2001
3,46
1,15
3,40
Предлагаемый с 1% модифицирующей добавки
3,09-3,82
0,21-0,39
0,65-1,13
Предлагаемый с 10% модифицирующей добавки
2,98-3,52
0,34-0,72
0,98-2,40
В соответствии с требованиями допустимыми пределами изменения времени срабатывания ЭВ являются: нижняя граница поля допуска - 2 мс, верхняя граница - 6 мс. Номинальное значение времени срабатывания - 4 мс. Как показывают данные таблицы 2, состав ТУ 7276-177-075134-2001 имеет большой разброс времени срабатывания (R=3,40 мс), и при среднем значении 3,46 мс время срабатывания ЭВ может составить 6,86 мс, что превышает допустимое значение. Здесь опять проявляется влияние неоднородности гранулометрического состава. Если в составе на основе азида бария размах (в случае нихромового мостика) составляет 2,4 мс, то в составе ТУ 7276-177-075134-2001 размах возрастает до 3,4 мс.
В предлагаемом составе величина размаха составляет (0,65-2,40) мс, что находится на уровне индивидуального химического соединения, как азид бария, и даже превосходит его, не говоря уже о составе ТУ 7276-177-075134-2001.
Показательным примером превосходства эксплуатационных характеристик предлагаемого состава (по параметру «время срабатывания») является величина стандартного отклонения S, которая характеризует рассеивание времени срабатывания ЭВ вокруг среднего значения.
Как видно из таблицы 2, значение стандартного отклонения для состава ТУ 7276-177-075134-2001 составляет 1,15 мс, а в предлагаемых составах эта величина значительно меньше и составляет всего (0,21-0,72) мс.
Приведенная статистическая оценка времени срабатывания ЭВ подтверждает превосходство предлагаемого состава над составом ТУ 7276-177-075134-2001.
Важнейшей характеристикой ЭВ является инициирующая способность, которая характеризуется воспламеняющей способностью, т.е. способностью инициировать следующий элемент цепи инициирования.
2
Воспламеняющая способность составов характеризовалась вероятностью воспламенения тринитрорезорцината свинца (ТНРС), запрессованного под давлением 500 кг/см, расположенного на расстоянии 30 см от ЭВ. Луч огня распространялся по каналу, вызывая взрыв или отказ ТНРС. Количество параллельных испытаний 10. Результаты воспламеняющей способности ЭВ, изготовленных на основе известного и предлагаемого составов, приведены в таблице 3.
Таблица 3
Воспламеняющая способность составов
Воспламенительный состав
Вероятность воспламенения, %
ТУ 7276-177-075134-2001
60
Предлагаемый с 1% модифицирующей добавки
70
Предлагаемый с 10% модифицирующей добавки
90
Таким образом, предлагаемый состав обладает большей, по сравнению с составом ТУ 7276-177-075134-2001, воспламеняющей способностью.