DE3012405A1

DE3012405A1 - Kombinationsnebel

Info

Publication number: DE3012405A1
Application number: DE19803012405
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Ulf 8899 Rettenbach Deisenroth
Original assignee: Pyrotechnische Fabrik F Feistel GmbH and Co KG
Current assignee: Pyrotechnische Fabrik F Feistel GmbH and Co KG
Priority date: 1980-03-29
Filing date: 1980-03-29
Publication date: 1981-10-01
Also published as: EP0037515A2; EP0037515A3; DK44381A; NO810922L

Description

Patentanwälte
ZELLENTIN

67 Ludwlgshefen/Rh.

Rubensstraße 30

Pyrotechnische Fabrik 25. März 1980

F. Feistel KG, pfg 2285

Göllheim WZ/g

Kombinationsnebel

Die vorliegende Erfindung betrifft optronisch deckende Nebel, ! nämlich solche die im Radarstrahlenbereich und im IR-Bereich

absorbieren und reflektieren.

Nebel des Standes der Technik weisen insgesamt den Nachteil auf, daß sie zu schützende Objekte nicht zuverlässig vor Infrarotsichtgeräten oder Radaranlagen zu verbergen imstande sind.

Wünschenswert ist insbesondere eine Absorbtion im Bereich von 3 - 14 μ.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch die Verwendung eines an sich bekannten Primärnebels auf Basis von Halogendonatoren, Metallpulvern und Oxiden oder auf Basis von rotem Phosphor, in dem erfindungsgemäß ein Sekundärnebel aus organischen oder anorganischen Säuren oder deren Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalzen oder Mocroballons dispergiert wird.

130040/0866

30124Q5

Die Primärnbel sind bekannt siehe z.B. DE-PS 24 51 701,

US-PS 34 71 345, die Mischungen aus Halogendonatoren und ■ Metallpulvern und Oxiden beschreiben oder die DE-PS 20 48 und US-PS 36 07 472, die roten Phosphor verwenden.

In einem solchen Primärnebel wird erfindungsgemäß ein zweites Aerosol erzeugt, Dabei treten die Teilchen beider Systeme zusammen und es bilden sich Körper einer Größe - 8 μ die eine erheblich gesteigerte Absorptionswirkung im fraglichen Wellenlängenbereich entfalten. Unter Absorption soll hier die Summe aus Streuung Reflexion und Absorption verstanden sein.

Von besonderem Vorteil ist, daß man von bekannten Nebelmischungen ausgehen kann, um diese bedarfsweise zu modifizieren, d.h. durch Verwendung von Sekundärteilchen mittels Agglomeration gewünschte Teilchendurchmesser herzustellen.

Diese Zusammenlagerung geschieht dann, wenn als Sekundärsatz Stoffe verwendet werden, die entweder zu elektrischer Polarisation und elektrostatischer Aufladung in dem Ladungszustand der Metallhalogenidnebel entgegengesetzten Sinne neigen oder aber reaktiv sind gegenüber starken Säuren wie Chlorwasserstoffsäure (anhydrolysierte Metallhalogenide).

Beide Effekte können natürlich vorteilhafterweise auch zusammen vorliegen.

Überraschenderweise ist es sogar möglich, Feststoffteilchen im Primär- oder Trägernebel zu suspendieren. Das Verhältnis von Trägergasvolumen zu Feststoffgewicht bestimmt dabei Ausdehnung

130040/0866

und Beständigkeit der Nebel. Diese Nebel sind überraschend stabil und erreichen einen erheblich längeren Schwebezustand, als theoretisch angenommen werden kann. Vermutlich spielen hier elektrostatische Aufladungen eine entscheidende Rolle.

Als Primärnebel können vorteilhafterweise solche aus Halogendonatoren, Metallpulvern und Oxiden oder auf Basis von rotem

j Phosphor verwendet werden. Nebelmischungen aus flüssigen,

J langsam hydrolysierenden Metallhalogeniden sind besonders vorteilhaft. Als Anhalt kann dabei folgende Zusammensetzung dienen:

40 - 60 % Halogendonator 20 - 45 % Metall/Metalloxid

j 8 - 12 % Aluminium

2 - 4 % Abbrandmoderatoren.

Als Heizreaktion wird hierbei die Umsetzung zwischen Aluminium und Halogendonator benutzt. Geeignete Metalle sind

Silicium, Zinn, Zink, Eisen, Titan, Kupfer, Zirkon,

die auch als Legierungen oder als Oxide einsetzbar sind.

Als Halogendonatoren kommen hauptsächlich infrage

Hexachloräthan
Chlorparaffine
Diflourtetrachloräthan
Decabromdiphenyl
Polyvinylchlorid.

Geeignete Abbrandmoderatoren sind Stoffe, die den Zerfall des Halogendonators katalysieren, wie Kupfer-, Eisen-, Chrom-und Vanadiumoxide.

130040/0866

Als Sekundarnebel haben sich folgende Stoffe als besonders wirksam erwiesen

organische oder anorganische Säuren, oder deren Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalze, organische Ester anorganischer Säuren, Microballons oder Kunststoffteilchen.

Zu bevorzugen sind bei den anorganischen Substanzen Salze, deren Anion und Kation aus mehreren Atomarten besteht, wie z.B.

1.) Ammoniumsalze der Schwefel-, Phosphor-, Vanadin- und Wolframsäuren.

2.) Ammoniumsalze der Silicoflour- und Borflourwasserstoffsäure.

Als Ester sind beispielsweise zu nennen

aromatische Phosphorsäureester, aliphatische Kieselsäureester, aromatische Schwefelsäureester.

Als Kunststoffe bieten sich wegen guter Verfügbarkeit und ausgeprägter Absorptionswirkung an:

fluorierte hochmolekulare Kohlenwasserstoffe Phenolharze

Polycarbonate

PoIy s iloxane

die gut in gewünschter Korngröße und- verteilung herzustellen sind. Weiterhin kommen Microballons aus

Glas
Keramik

Phenolharzen und
Polycarbonaten

infrage.

130040/0866

Die im Prinzip ebenfalls verwendbaren organischen oder anorganischen Stäube können zwar ebenfalls mit geringer Dichte und gleichem mittleren Durchmesser und guter Wirksamkeit verblasen werden, sie haben jedoch den Nachteil erhöhter Sinkgeschwindigkeiten. Dieser Nachteil läßt sich aufheben durch Verwendung der obengenannten Microhohlkörper. Diese Microballons, die eine ideale kugelige Form und spezifische Oberflächen von etwa 0,3 - 0,4 m²/g und eine Partikeldichte von 0/1- 0/3 g cm³ besitzen, weisen eine deutlich niedrigere Sinkgeschwindigkeit als die erwähnten Stäube auf.

Während die Ausbringung des Primärnebels auf die bekannte Art, d.h. durch Abbrennen der verdichteten Masse vor sich geht, kann der Sekundärnebel durch Sublimation wobei die Reaktionswärme des Primärnebels ausgenutzt werden kann und durch Verblasen mit pyrotechnischen Kaltgasgeneratoren, wobei der Sekundärnebel entweder Bestandteil der Gasgeneratormasse sein kann oder aber in einer der bekannten Art und Weisen ausgeblasen wird, hergestellt werden.

1300A0/0866

j Die Mischung der beiden Nebelwdken erfolgt durch die Turbulenz, die beim Abbrennen des Primärnebels und der

! Ausbringung des Sekundärnebels entsteht. Es ist daher auch naheligend, daß beide Nebelquellen dicht beieinander abgebrannt werden.

Ein weiterer erwünschter jedoch zur Infrarotdeckung nicht unbedingt erforderlicher Effekt, tritt bei der Reaktion der beschriebenen, erfindungsgemäßen Salze mit der aus der Hydrolyse der Metallhalogenide entstehenden Halogenwasserstoff säure auf. Hierbei tritt eine Umschichtung unter Bildung von relativ schwach dissozierten Säuren geringer Giftigkeit und neutralen Salzen auf. Da diese Reaktionen vielfach leicht exotherm sind, tritt zu der ausgeprägten Absorption eine leichte Emission der Wolke. Hierdurch entstehen Wolken von besonders vorteilhafter Tonwirkung gegenüber Wärmebildgeräten, da vielfach eine Abgrenzung der Nebelwolke gegenüber der Umgebung nicht mehr möglich ist, d.h. kein Kontrast mehr vorhanden ist.

Diese Kontrastbildung ist ein besonderer Nachteil bei verblasenen Wolken nach dem Stand der Technik.

Beispiele:

Ein Wärmebildgerät (WBG)' mit einer Optik und einem Detektor für den 8 - 14 μ - Bereich und einer Temperaturauflösung von 0,2° C wurde meßtechnisch so ausgerüstet, daß sowohl eine Bildschirmdarstellung möglich als auch über Vergleichsmessungen mit einem Referenzstrahler Ziel- und Umgebungstemperatur zu ermitteln und digital auszuwerten waren.

130040/0866

3012A05

Bei einer Zielentfernung von 150 m und einer Zieltemperatur von 35° C wurden zwischen Ziel und WBG verschiedene Nebelwolken erzeugt, deren Absorptionswirkungen meßtechnisch ausgewertet wurden.

Bei einer durchgestrahlten Schichtdicke von 5-1Om, einer Windgeschwindigkeit von 3-6 m/sfec. betrug die berechnete Nebelkonzentration vor dem Ziel 0,8 1,2 g/m³.

Abb. 1 zeigt die Transmissions-Zeit-Kurve von zwei Zielen für ein pyrotechnisches Primärnebel-System mit folgender Zusammensetzung.

75 % Chlorparaffin 70 % Cl

5 % Aluminium

10 % Calciumsilicid

10 % Silicium - Pulver

Die Transmission J/Jo erreicht keine brauchbaren Werte, d.h. solche von 0 bis 0,1.

2. Mit derselben Meßanordnung und unter denselben Bedingungen wurden verschiedene Sekundärnebel auf eine der bekannten Arten verschwelt, verdampft oder verblasen.

Die mittlere Transmission ist in folgender Tabelle aufgetragen.

130040/0866

012 A O 5

Tabelle 1

B ο τ säure.
Amraoniumborat
Natriumtetrachlorat
Sulfaminsäure
Ammoniumsulfamat

pyrotechnischer Gasgenerator 0,4

pyrotechnischer Gasgenerator 0,6

pyrotechnischer Heissatz 0,7

pyrotechnischer Heissatz 0,3

Na-Cyclohexylsulfamat pyrotechnischer Gasgenerator 0,4 Zimtsäure pyrotechnischer Heissatz nach USP 0,7

Na-Citrat Druckgasgenerator 0,3

Na-Tartrat Durckgasgenerator 0,3

Die Transmission erreichte in keinem Fall Werte, die
eine völlige Absorption der Zielstrahlung bedeutete.
Eine typische Transmissionskurve für Na-Cyclohexylsulfamat ist in Abb. 2 aufgetragen.

Abb. 3 zeigt die Kurve eines erfindungsgemäßen
Kombinationsnebels aus dem pyrotechnischen Nebel
des Beispiels 1 und eines Ammoniumborats im Massenverhältnis von 2:1.

Die Transmission erreichte Werte von <0,1, wodurch der
synergistische Effekt bewiesen wird.
Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit den anderen
Sekundärnebeln erhalten.

130040/0866

Claims

Patentanwälte

j ZELLENTIN

67 Ludwigshafen/Rh.

Rubensstraße 30

Pyrotechnische Fabrik 25. März 1980

F.Feistel KG, pfg 2285

Göllheim . WZ/g

Patentansprüche

■ 1/. Verfahren zur Erzeugung von optronisch deckenden Nebeln, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise einen Primärnebel

aus Halogendonatoren, Metallpulvern und/oder Oxiden oder auf Basis von rotem Phosphor

erzeugt und in diesem einen Sekundärnebel aus organischen oder anorganischen Säuren oder deren Anmonium-, Alkali- oder Erdalkalisalzen oder organischen Estern anorganischer Säuren oder Micrcballons oder Kunststoffteilchen

dispergiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Primärnebel Nebelmischungen aus flüssigen, langsam hydrolysierenden Metallhalogeniden eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsprodukt aus Halogendonatoren und Silicium und/oder Silicium enthaltenden Verbindungen und/oder Zinn und/oder Zinn enthaltenden Verbindungen eingesetzt wird.

130040/0866
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Sekundärnebels

Aminoessigsäure, Borsäure, Borflourwasserstoffsäure, Sulfaminsäure, Cyclohexylsulfaminsäure, Zimtsäure, Citronensäure, Weinsäure oder deren Salze, insbes. Ammoniumsalze der Phosphorsäuren

allein oder in Mischungen miteinander eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet,

daß man den Primärnebel durch Abbrennen der verdichteten ι Massen erzeugt und in diesem den Sekundärnebel unter
: Ausnutzung der Reaktionswärme des Primärnebels sublimiert.

!
6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, [ daß den Mischungen Abbrandmoderatoren wie Cu, Fe, Cr, V

oder deren Oxide zugesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet,

daß Microballons aus Kunststoff oder Glas oder Keramik verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffteilchen aus flourierten hochmolekularen Kohlenwasserstoffen Phenolharzen, Polycarbonaten oder
Polysiloxanen verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärnebel durch Verblasen mit pyrotechnischen Kaltgasgeneratoren, wobei die Netelitasse Bestandteil der Generatormasse sein kann, erzeugt wird.

130040/0866
10. Nebelsatz zur Erzeugung von im IR- und/oder Radarbereich ' absorbierenden Nebeln, gekennzeichnet durch einen Primär-ϊ nebelsatz aus Halogendonatoren, Metallpulvern und Oxiden, vorzugsweise unter Verwendung von Silicium oder Silicium enthaltenden Verbindungen, oder Zinn und/oder Zinn enthaltenden Verbindungen, oder auf Basis von rotem Phosphor und einen Sekundärnebelsatz auf Basis von anorganischen '■ oder organischen Säuren oder deren Ammonium-, Alkalioder Erdalkalisalze oder Microballons aus Kunststoff oder

Glas oder Keramik oder Kunststoffteilchen aus fluorierten ι

hochmolekularen Kohlenwasserstoffen Phenolharzen, PoIy-

carbonaten oder Polysiloxanen.

'
11. Nebelsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

j der Sekundärnebelsatz

' Aminoessigsäure, Borsäure, Borfluorwasserstoffj säure, Sulfaminsäure, Cyclohexylsulfaminsäure, Zimtsäure, Citronensäure, Weinsäure, Phosphor- ; ' säure oder deren Salze oder Microballons oder Kunstsotffteilchen
: enthält.
12. Nebelsatz zur gemeinsamen Verwendung mit Nebelsätzen aus Halogendonatoren Metallpulvern und Oxiden oder auf Basis von rotem Phosphor, gekennzeichnet durch einen pyrotechnischen Kaltgasgenerator, der zusätzlich organische oder anorganische Säuren oder deren

Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalze oder Microbällons oder Kunstsotffteilchen j

enthält.
13. Nebelsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er

Borsäure, Borflourwasserstoffsäure, Sulfaminsäure, Cyclohexylsulfaminsäure, Zimtsäure, Citronsäure,

ia00A0/0866

Weinsäure, Phosphorsäure oder deren Salze, insbesondere Ammoniumsalze der Phosporsäuren

enthält.

130040/0866