Способ изготовления бенгальской свечи

 

Использование: оформление праздников и зрелищ. Сущность изобретения: способ заключается в предварительном нанесении слоя канифоли на частицы железного порошка, пиролиза крахмала до глубины превращения 0,5 - 0,8, смешивании всех компонентов пиротехнического состава, послойном нанесении его на металлический стержень с промежуточной сушкой после нанесения каждого слоя.

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к способам приготовления пиротехнического состава для изготовления бенгальских свечей.

Известен способ приготовления пиротехнического состава, включающий смещение окислителя, горючего и искрообразователя в кашеобразную смесь и послойное нанесение такой смеси на металлический стержень с промежуточными операциями подсушивания.

В качестве связки применяют либо крахмал, из которого заваривают клейстер, либо декстрин, который не требует предварительной заварки. Для получения бенгальской свечи при таком способе изготовления требуется нанесение 5-6 слоев.

Недостатком такого способа является его нетехнологичность, так как он требует нанесения большого количества слоев с промежуточными операциями сушки, кроме того, качество состава низкое, так как значительные по величине частички пиротехнической смеси отлетают при горении и создают пожароопасность, снижают зрелищность.

Целью изобретения является повышение технологичности способа путем увеличения жизнеспособности пиротехнической смеси и уменьшения количества слоев.

Это достигается тем, что в способе изготовления бенгальской свечи, включающем смешение компонентов, послойное нанесение смеси на металлический стержень с промежуточной сушкой каждого слоя, перед приготовлением смеси частицы железного порошка покрывают слоем канифоли, а крахмал подвергают пиролизу до глубин превращения крахмала в декстрин, равных 0,5-0,8.

Достижимость поставленной цели обусловлена тем, что предотвращается химическое взаимодействие железного порошка с компонентами смеси, в то же время защитная пленка изменяет условия сорбции декстрина поверхностью дисперсной фазы, что позволяет избежать потери вязкости пиротехнической смеси и повысить ее жизнеспособность.

Способ реализуется следующим образом.

Приготавливают раствор канифоли в этиловом спирте или другом растворителе. Частицы железного порошка полностью смачивают в приготовленном растворе, смесь перемешивают до однородного состояния. Перемешивание продолжают до полного испарения спирта. Канифоль в виде слоя остается на частицах железного порошка.

Крахмал засыпают на противни слоем 1,0-1,5 см и ставят в печь, где нагревают до температуры пиролиза и выдерживают при этой температуре определенное время.

Температуру и время пиролиза регулируют так, чтобы обеспечить глубину превращения (α ) крахмала в декстрин в пределах 0,5 ≅ α ≅ 0,8.

Экспериментально определено, что крахмал, имеющий α< 0,5, непригоден для формирования бенгальских свечей, так как использование его возможно только с проведением дополнительной операции заварки клейстера и его охлаждения, но время жизнеспособности смеси, приготовленной на заваренном клейстере, невелико.

Приготовление пиротехнической смеси на крахмале, обработанном с помощью пиролиза до глубин превращения α > 0,8, показало, что вязкость таких смесей снижается со временем, если их не перемешивают, и они становятся непригодны для изготовления свечей, так как из-за малой вязкости затрудняется послойное нанесение состава на стержень.

Предварительно обработанный железный порошок со слоем канифоли на частицах порошка смешивают с порошком окислителя - Ba(NO₃)₂ и алюминиевой пудрой, а затем добавляют гель, приготовленный из обработанного крахмала, путем смешения последнего с водой. Экспериментально определяют оптимальное количество воды, которое необходимо добавлять на 1 г сухой пиротехнической смеси. Выявлено, что количество добавляемой воды также зависит от глубины превращения крахмала в декстрин, т.е. от молекулярной массы декстрина.

В полученную пиротехническую смесь в виде вязкой кашицы макают металлический стержень, затем слой смеси, оставшейся на стержне, подсушивают. Для получения бенгальской свечи по способу-прототипу требуется нанесение 5-6 слоев покрытия, жизнеспособность смеси по способу-прототипу составляет ≈ 12 ч.

Для получения бенгальской свечи по заявляемому способу достаточно нанести 3 слоя покрытия, в то время как жизнеспособность полученной смеси ≥ 48 ч.

Кроме того, применение частично пиролизированного крахмала позволяет исключить образование крупных искр и уменьшить пожароспособность при горении свечи. Проведенные опыты показывают, что бенгальские свечи, изготовленные по разработанному способу, горят устойчиво, выделяют достаточное количество искр, размеры которых таковы, что не происходит загорания хлопковой ваты на расстоянии 5 см.

В институте при отработке способа приготовляют пиротехническую смесь состава, мас. % : Ba(NO₃)₂ 48 Al 5,2 Fe 34,7-33,5 Крахмал 11,8 Канифоль 0,3-1,5 Раствором канифоли в этиловом спирте обрабатывают частицы железного порошка. Концентрацию канифоли опробывают в количестве 1; 3; 5 и 10% от массы покрываемого материала. Определяют оптимальное количество канифоли, дающее положительный эффект увеличения жизнестойкости пиротехнической смеси, защищающее ее от химического взаимодействия компонентов друг с другом. Экспериментально показано, что введение канифоли в пиротехническую смесь более 5% от массы железа снижает качество смесей.

Крахмал перед приготовлением смеси подвергают пиролизу при 185-190^оС в течение времени, обеспечивающего прохождение глубины превращения крахмала в декстрин, равное 0,5 < α< 0,8 Затем обработанный крахмал смешивают с водой до образования геля, выполняющего роль цементатора в составе пиротехнической смеси. Смеси порошков Al, Fe и Ba(NO₃)₂ вводят в гель и из полученной смеси готовят бенгальские свечи, нанося на стержень 2-3 слоя смеси с промежуточной сушкой между слоями при 70-120^оС.

Полученные свечи имеют устойчивое, безопасное, зрелищное горение, при этом производительность увеличивается ≈ 1,5-2 раза, а время жизнестойкости смеси увеличивается в 2-2,5 раза. Пожаробезопасность изделий также существенно возрастает: при горении свечи хлопковая вата не возгорается даже на расстоянии ≈ 5 см от зоны горения.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕНГАЛЬСКОЙ СВЕЧИ, включающий смешение компонентов пиротехнической смеси, содержащей железный порошок, алюминиевую пудру, нитрат бария и крахмал, послойное нанесение смеси на металлический стержень с промежуточной сушкой после нанесения каждого слоя, отличающийся тем, что частицы железного порошка предварительно покрывают слоем канифоли, а крахмал подвергают пиролизу до глубины превращения от 0,5 до 0,8.