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Dynamitzusammensetzung Die Erfindung betrifft verbesserte Dynamitzusammensetzungen.
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Die technisch wichtigsten Dynamitzusammen;setzungen bestehen im wesentlichen
aus einem hochexplosiven Sensibilis.ator und einer Mischung anorganischer, oxydierender
Salze und brennbarer, kohlenstoffhaltiger Stoffe. Der explosive Sensibilisator,
in der Regel ein flüssiger, explosiver Salpetersäureester, z. B. \\'itroglycerin,
erleichtert die Zündung der Zusammensetzung und liefert die erforderliche Sprengkraft.
Die oxydierenden Mittel und die brennbaren Stoffe tragen zur Sprengkraft der Zusammensetzung
bei und steuern auch die Bildung der gasförmigen Verbrennungsprodukte so, daß unerwünschte
Gase nicht oder nur in geringerem Maße entstehen. Andere Zusätze, wie Gelierungsmittel,
Gegenmittel für Säuren, Weichmacher u. dgl., sind ebenfalls häufig in Dynamitzusammensetzttn:gen
enthalten.
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Die Empfindlichkeit oder das Fortpflanzungsvermögen einer Dynamitzusammensetzung
hängt eng mit der Dichte der Zusammensetzung zusammen, wobei das Verhältnis so ist,
daß mit zunehmender Dichte die Empfindlichkeit abnimmt, wenn alle anderen Faktoren
gleichbleiben. Aus den vorstehenden Gründen wurden bereits viele Arten von Bestandteilen
mit geringer Dichte untersucht und auf ihre Verwendbarkeit in Dynamitzusammensetzungen
getestet. Die Bestandteile mit geringer Dichte sollen zweckmäßig die Leistung der
Zusammensetzung erhöhen und sollen ihr natürlich keine ungünstigen Eigenschaften
verleihen. Die Dichte des Nitroglycerinesters kann nicht wesentlich geändert werden,
und auch die Dichte der anorganischen, oxydierenden Salze ist nur leichten. Änderungen
zugänglich. Daher muß die Dichte in erster Linie durch geeignete Wahl der brennbaren
Bestandteile geregelt werden, wenn die gewünschten Ergebnisse erzielt werden sollen.
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Kohlenstoffhaltige Stoffe wie z. B. Holzpu.lpe und verschiedene pflanzliche
Fasern besitzen in trockener Form eine verhältnismäßig geringe Dichte. Sie sind
jedoch so stark absorbierend, daß das Nitroglycerin in die Pulpe oder die Fasern
so stark eingesogen, wird,, daß die erhaltene Zusammensetzung nicht nur wiederum
eine hohe Dichte besitzt, sondern auch trocken wird und somit schwer in Patronen
zu füllen ist. Aufgeblähte Körnerfrüchte haben sich als weniger stark absorbierend
wie die Pulpen und die Fasern erwiesen, so daß die Dichte herabgesetzt und gleichzeitig
die Einfüllfähi.gkeit erhalten werden kann. Bei der Lagerung erfolgt jedoch eine
zunehmende Absorption des Nitroglycerins auch bei Verwendung dieser aufgeblähten
Körner, wodurch die Wirksamkeit des Bestandteils mit geringer Dichte wieder verlorengeht.
Außerdem absorbieren sie bei feuchter Lagerung oder beim Eintauchen in `'Wasser
unter beträchtlichem Druck so viel Wasser, daß das Fortpflanzungsvermögen stark
herabgesetzt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer verbesserten Dynamitzasammensetzung,
welche beim Eintauchen in Wasser selbst unter hohen Drücken das Fortpflanzungsvermögen
nicht verliert.
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Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich eine Nitroglycerin als Sensibilisator
enthaltene Dynamiizusa.mmensetzun.g dadurch, daß sie als Bestandteil mit geringer
Dichte mindestens 0,25 Gewichtsprozent eines in Wasser und in Nitroglycerin unlöslichen,
wärmehärtbaren, synthetischen Harzes in Form hohler, kugelförmiger Ballönchen mit
einem Durchmesser zwischen etwa 2 und 360 Mikron enthält, wobei die Schüttdichte
dieser Ballönchen weniger als 0,3 glem beträgt. Weitere brennbare Bestandteile sind
in der Regel noch zugegen, deren Menge und Art sich nach den an die Zusammensetzung
gestellten Anforderungen richtet.
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Zweckmäßig ist der Sensibilisator eine nitrierte Mischung von Glycerin
und Äthylenglycol. Solche Nitratmischungen sowie andere nitrierte Mischungen von
Glycerin und Verbindungen wie Zucker, Polyglycerin, Palyäthylenglycol usw. sind
dem Fachmann. ganz allgemein unter dem Ausdruck »Nitroglycerin« bekannt. Dementsprechend
ist natürlich der Ausdruck »Nitroglycerin« hier zu verstehen. (Die erfindungsgemäße
Zusammensetzung enthält in der Regel 20 bis 80 Gewichtsprozent Nitroglycerin.) Viele
Arten brenn,-barer Bestandteile mit hoher Dichte (0,6 g oder mehr pro ccm) sind
dem Fachmann bekannt. Typische
brennbare Bestandteile mit hoher
Dichte sind Stärke, Steinnußmehl, Aprikosenkernmehl, Walnußschalen.-meh'l, Sojabohnenmehl
und Weizenmehl. In Dynamitzusammensetzungen häufig verwendete brennbare Stoffe mit
geringer Dichte sind unter anderem, außer den aufgeblähten Körnerfrüchten, Holzpulpe,
gemahlener Kork und Melasseextrakt. Die Einverleibung brennbarer Stoffe sowohl mit
hoher als auch mit geringer Dichte zusätzlich zu den Harzballönchen gehört in den
Rahmen der Erfindung. Es erlaubt dies eine Regelung des Sauerstoffgleichgewichtes
zur Kontrolle der Rauchentwicklung-und-der Explosivkraft, ohne daß große Mengen
der Harzballönchen nötig sind. Dies ist sowohl vom wirtschaftlichen Standpunkt als
auch zur Regelung der Dichte wichtig. Zweckmäßig soll die Dichte der Dynamitzusammensetzung
größer als 1 sein,- damit sie leicht in Wasser untergetaucht werden kann. Der Gehalt
der erfindungsgemäßen Zusammensetzung anbrennbaren Stoffen beträgt in der Regel
zwischen etwa 5 und 20 Gewichtsprozent.
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Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält im allgemeinen 10 bis
70 Gewichtsprozent eines anorganischen, oxydierenden Salzes. Die üblicherweise in
Sprengstoffen verwendeten Salze sind Ammoniumnitratund Natriumnitrat, da diese billig
sind und die gewünschte Reaktionsfähigkeit mit brennbaren Stoffen besitzen. Zusätze
wie Säurevernichtungsmittel, z. B. Kalk, und Gelierungsmittel;. z: B. Nitrocellulose,
sind in den erforderlichen Mengen ebenfalls zugegen.
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Die Erfindung ist insbesondere auf Gelatinedyn:amitzusammensetzungen
anwendbar, da diese am leichtesten ihr Fortpflanzungsvermögen bei der Lagerung verlieren,
und weil Gelatinezusammensetzungen am häufigsten verwendet werden, wenn eine Wasserbeständigkeit
gewünscht ist. Die Gelatinedynamitzusammensetzungen enthalten in der Regel 0,5 bis
6 Gewichtsprozent Nitrocellulose als Gelierungsmittel zur Gelatinierung des i\Titroalycerins.
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Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können in üblichen Mischvorrichtungen
hergestellt und auf übliche Weise unter Verwendung der bekannten Varrichtungen abgefüllt
werden. Die Harzhallönchen sind trotz ihrer sehr dünnen Wände äußerst widerstandsfähig
gegen ein Zerbrechen. und halten daher die Misch- und Einfüllhehandlung aus. Wegen
ihrer glattenKugelfo,rm können sie gründlichin dieDynamitzusammensetzung eingemischt
werden.
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Die Harzballönchen werden am einfachsten aus einer Pheno,l-Fo@rmaldthyd-Harzzusammensetzung,
wie sie in den folgenden Beispielen beschrieben ist, hergestellt. Harzballönchen.
aus einem Harnstoff-Formald:ehyd-Harz sind im Handel erhältlich und besitzen etwa
die gleichen physikalischen Eigenschaften. Die Harzballönchen werden technisch zur
Verwendung als schwimmende Decken auf flüchtigem Petroleum hergestellt, um die durch
Verdampfung entstehenden Verluste herabzusetzen. Weder die Zusammensetzung des Harzes
noch die Herstellung der Ballönchen gehört in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Bedingung ist lediglich, daß das Harz in Wasser und in Nitroglycerin unlöslich ist.
Die Teilchengröße und die Schüttdichte sind indessen wichtig. Teilchen mit einem
Durchmesser von über etwa 360 Mikron können, die sowohl bei der Herstellung als
auch bei der Verwendung der Dyna.mitzusammensetzung unter Wasser auftretenden Kräfte
nur dann aushalten, wenn sie verhältnismäßig dickwandig sind. Mit zunehmender Wandstärke
der Ballönchen nimmt jedoch deren Schüttdichte zu., und die Hohlräume in den Ballönchen
verlieren an Bedeutung als lokalisierte »Heißstellen«, die infolge Kompression eines
Gases bei Zündung des Dynamits auftreten. Harzballönchen mit einem Durchmesser mit
weniger als etwa 2 Mikron enthalten nicht genug eingeschlossenes Gas, um das gewünschte
Fortpflanzungsvermögen zu bewahren. Die Bedingung, daß die Schüttdichte weniger
als 0,3 g/ccm betragen muß, ist eine Kontrolle für die Wandstärke und somit auch
für die Größe des Hohlraums in den Ballönchen.-Die Menge der Harzballönchen muß
mindestens 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, betragen,
damit deren Fortpflanzungsvermögen verbessert wird. Da das Harz selbst brennbar
ist, können sehr große Mengen ohne ungünstigen Einfluß auf die Sprengkraft des Dynamits
verwendet werden; da die Harzballönchen jedoch wesentlich teurer sind als andere
bekannte brennbare Stoffe und da man bei Verwendung von mehr als etwa 4 Gewichtsprozent,
bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, keinen Vorteil erzielt, enthalten die bevorzugten
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zwischen 0,25 und 4 Gewichtsprozent .der Harzballönchen.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne da13 diese jedoch
auf- die darin gemachten Angaben beschränkt ist.
| Bestandteile Zusammensetzung (o/o) |
| -- |
| A I- B I C D I E F I G I H |
| Nitroglycerin') . ..... ....... 50,0 50,0 50,0 40,0 40,0 40,0
30,5 30,0 |
| Nitrocellulose ... .. .. ................ 2,2 2,2 2,2 1,8 1,8
1,8 0,6 |
| 1,0 |
| Natriumnitrat ....................... 32,8 32,8 32,8 29,3 29,3
29,3 30,2 [ 26,9 |
| Ammoniumnitrat .........:.......... - - - 14,0 14,0 14,0 26,5
31,0 |
| Kalk .......... . .............. ..... 0,5 0,5 0,5 0,4
0,4 0,4 0,5 0,4 |
| Stärke ................. - ......... 4,5 6,0 4,5 6,0 5,5 5,5
6,1 4,7 |
| Sehr dichtes Mehl . . . ................ 4,3
6,5 6,0 6,5 5,0 5,0 4,6 4,0, |
| Holzpulpe ....... ..... ... .. ....... - 1,0 - 1,0 - - - |
| Aufgeblähte Körner . .. ... .. .. .. .. . 5,7 - - - - 4,0 1,0
, - |
| Harzballone2) ....................... - 1,0 4,0 1,0 4,0 - -
2,0 |
| Insgesamt .... 100 100 , 100 100 100 ; 100 100 100 |
| ') Nitrierte Mischung von 800/9 Glycerin und 2011/o
Athylenglycol. |
| 2) Die verwendeten Harzballönchen sind im Handel zu haben und
werden aus einer Phenol-Formaldehyd-Zusammensetzung |
| hergestellt. Sie besitzen die folgenden Daten: |
| Schüttdichte .........................................................
-0,138 L'/ccm |
| Teilchendichte . ... . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . - . . . . . . . . . . . . . . 0,149 ;;/ccm in öl- |
| Durdischnittlidie Teilchengröße- (Durchmesser) . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0033 cm |
| Größenbereich (Durchmesser) . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0005 bis 0,0091 cm |
Die in der vorstehenden Tabelle angeführten Gelatinedynamitzusammensetzungen
wurden auf übliche Weise in einer Standardeinrichtung hergestellt und in etwa 61
cm lange Hülsen mit einem Durchmesser von 5,7 cm verpackt. Die Hülsen bestanden
aus spiralig aufgewickelten, mit Paraffin ausgesprühten Röhren. Das Gewicht jeder
Patrone betrug etwa 2,3 kg.
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Druck und Fo.rtpflanzungsgeschwindigkeitstestergebnisse wurden so
erhalten, daß man zwei Patronen mittels eines Papprohrs an den Enden miteinander
verband, an dem Außenende der einen Patrone einen elektrischen Zünder anbrachte,
in einem bestimmten Abstand von der zweiten Patrone zwei Signalelemente (kleine
Hülsen, welche beim Zusammenklappen einen Stromkreis schließen) befestigte und die
ganze Anordnung in ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von 10,2 cm brachte. Die
Enden dies Rohrs wurden hermetisch verschlossen, und die zu dem Zünder und den Signalelementen
führenden Drähte verliefen zwischen zwei Dichtungen. Das Rohr wurde dann mit Wasser
gefüllt und in den Testwasserbehälter eingetaucht, worauf weiteres Wasser in das
Rohr bis zur Erzielung des gewünschten Drucks eingepumpt wurde. Die zu den Signalelementen
führenden Drähte wurden an einen Zeitschreiber und die zu dem Zünder führenden Drähte
wurden an eine Stromduelle angeschlossen. Nach Untertauchen bei dem angegebenen
Druck für die bestimmte Zeitspanne wurde der Zünder gezündet und die Aufzeichnung
gemacht. Die Ergebnisse waren die folgenden: Zusammensetzung A. Eine frische Probe
explodierte mit einer Geschwindigkeit von 2400 m pro Sekunde nach 15minutigem Untertauchen,
bei einem Druck von. 17,6 kg/cm2.
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Eine 1 Monat bei 38° C in einer feuchten Atmo, sphäre gelagerte Probe
pflanzte nach 15minutigem Untertauchen bei einem Druck von, nur 10,6 kg/cm2 die
Detonation nicht fort und explodierte mit einer Geschwindigkeit von 4880 m pro Sekunde
nach 15-minutigem Untertauchen bei 7 kg/cm2.
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Zusammensetzung B. Eine frische Probe detonierte mit einer Geschwindigkeit
von 6350 m pro, Sekunde nach 15minutigem Untertauchen bei einem Druck von 17,6 kg/cm2
und mit 5600 m pro, Sekunde unter den gleichen Bedingungen nach 1monatiger Lagerung
bei 38° C in einer feuchten Atmosphäre.
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Zusammensetzung C. Eine frische Probe detonierte mit einer Geschwwindigkeit
von 5900 m pro Sekundie nach 15minutigem Untertauchen bei einem Druck von 17,6 kg/cm2
und mit 5200 m pro, Sekunde unter den gleichen Bedingungen nach 1monatiger Lagerung
bei 38° C in feuchter Atmosphäre.
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Zusammensetzung D. Eine frische Probe detonierte mit einer Geschwindigkeit
von 6680 m pro Sekunde nach 15minutigem Untertauchen unter einem Druck von 17,6
kg/cm2 und mit einer Geschwindigkeit von 5640 m pro Sekunde unter den gleichen Bedingungen
nach 1monatiger Lagerung bei 38° C in einer feuchten Atmosphäre. Nach 18stündigem
Untertauchen bei einem Druck von 17,6 kg/cm2 detonierte eine 1 Monat bei 38° C in
feuchter Atmosphäre gelagerte Probe mit einer Geschwindigkeit von 6190m pro Sekunde.
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Zusammensetzung E. Eine frische Probe detonierte mit einer Geschwindigkeit
von 5520 m pro Sekunde nach 15minutigem Untertauchen bei einem Druck von 17,6 lcg/cm2.
Eine 1 Monat bei 38° C in feuchter Atmosphäre gelagerte Probe detonierte mit einer
Geschwindigkeit von 6040 m pro Sekunde nach 18stündigem Untertauchen bei einem Druck
von 17,6 kg/cm2.
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Zusammensetzung F. Die frische Probe detonierte mit einer Geschwindigkeit
von 5900 m pro Sekunde nach 15minutigem Untertauchen bei einem Druck von 17.6 kg/cm2.
Nach. 1monatiger Lagerung bei 38° C in feuchter Atmosphäre pflanzte die Zusammensetzung
die Detonation bei einem Druck von 17,6 kg/cm2 nicht fort.
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Zusammensetzung G. Die frische Probe pflanzte nach 15minutigem Untertauchen
bei einem Druck von nur 10,6 kg/cm2 die Detonation nicht fort, eine zufriedenstellende
Detonation erzielte man erst bei einem Druck von 6,1 kg/em2.
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Zusammensetzung H. Eine frische Probe detonierte mit einer Geschwindigkeit
von 5640 m pro, Sekunde nach 15minutigem Untertauchen bei einem Druck von 17,6 kg/cm2.
Eine 1 Monat bei 38° C in feuchter Atmosphäre gelagerte Probe detonierte unter denselben:
Bedingungen mit einer, Geschwindigkeit von 6680 m pro Sekunde.
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Die vorstehenden Beispiele zeigen deutlich. die den erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen durch die verhältnismäßig kleinen Mengen der Harzballönchen erteilte
verbesserte Lagerungsfähigkeit. Zusammensetzung A ist eine typische Gelatinedynamitzusammensetzung,
in welcher so viel der bisher verwendeten Bestandteile mit geringer Dichte verwendet
ist, daß man selbst bei hohen Drücken das gewünschte Fortpflanzungsvermögen erzielt.
Der Lagerungstest zeigt eindeutig, da,ß das Fortpflanzungsvermögen nach 1monatiger
Lagerung jedoch stark abgenommen hat. Die Zusammensetzungen B und C entsprechen
voll und ganz der Zusammensetzung A, enthalten jedoch die Harzballönchen, und der
Lagerungstest zeigt nun., daß das Fortpflanzungsvermögen ausgezeichnet beibehalten
wird. Die Zusammensetzungen D, E, F und G sind typisch. für die sogenannten »Ammoniak-Gelatine«-Dynamite.
Die Zusammensetzung F ist eine typische bekannte Zusammensetzung, und der Fort pflanzwngstest
selbst an einer frischen Probe zeigt, daß die Empfindlichkeit nach dem Untertauchen,
unter Wasser unter Druck nicht zufriedenstellend ist. Die Einverleihung der Harzballönchen
erhöht nicht nur das anfängliche Fortpflanzungsvermögen, sondern diese erhöhte Empfindlichkeit
wird auch nach einer sonst schädlichen Lagerung beibehalten.