DE1065311B

DE1065311B -

Info

Publication number: DE1065311B
Application number: DE1958P0020640
Authority: DE
Priority date: 1957-12-13
Filing date: 1958-05-06
Publication date: 1959-09-10
Also published as: FR1238757A; BE563183A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Sprengstoffen und Treibpulvern bzw. Füllungen für Treibsätze, die einen beträchtlichen Gehalt, d. h. mindestens 50%, an festen Bestandteilen von kristalliner oder pulverförmiger Beschaffenheit aufweisen.

Die Erfindung betrifft insbesondere sogenannte vergießbare Sprengstoffgemische oder Treibsätze, bei welchen die pulverförmigen oder kristallinen Feststoffe in einer ausreichend beweglichen Masse dispergiert sind, so daß das Gemisch eine Viskosität aufweist, die ihr Einfüllen in Formen, Projektile oder Raketenantriebe u. dgl. erleichtert. Der bewegliche bzw. flüssige Anteil des Gemisches kann explosiv oder auch nur brennbar sein. Er kann entweder durch Schmelzen oder von sich aus flüssig sein und kann z. B. einen polymerisierbaren Kunststoff darstellen, der das Gemisch »in situ« härtbar macht, nachdem es in das zu füllende Werkstück bzw. in die Form eingebracht ist. Das Härten kann entweder, söweit es sich um in der Wärme flüssige oder thermoplastische Massen handelt, durch einfaches Abkühlen erfolgen oder, falls Elastomere oder polymerisierbare Kunststoffe benutzt werden, eine zusätzliche Vulkanisierung oder Polymerisation erfordern.

So ist es beispielsweise bekannt, zum Beladen von gewissen Explosivvorrichtungen vergießbare oder durch Vergießen verformte Sprengstoffe zu benützen, die aus Trinitrotoluol bestehen, worin bis zum 60 % Hexogen (Trimethylentrinitramin, gegebenenfalls zyklisiert) oder Nitropenta (Pentaerythrittetranitrat) in Dispersion gehalten werden. Beim Erwärmen auf 90 bis 95° C wird dieses Gemisch durch Schmelzen des Trinitrotoluols flüssig, so daß man es ohne weiteres zum Füllen von Sprengkörpern, Geschossen u. dgl. verwenden kann.

Ein Mischung aus 60 °/o Hexogen und 40 °/o Trinitrotoluol ergibt beim Erwärmen auf 90 bis 95° C eine sehr viskose Masse, die hinsichtlich ihrer Vergießbarkeit einen Grenzwert für die praktische Verwendung erreicht hat.

Zur Beeinflussung der Vergießbarkeit eines solchen Gemisches bleibt kein anderer Weg, als die Korngröße der festen Bestandteile entsprechend zu wählen und die Verteilung der Teilchengrößen sehr genau einzustellen, wozu man entweder das rohe Hexogen Umkristallisieren oder die Kristalle oder Teilchen sehr genau sortieren muß. Soll das Gemisch aus Trinitrotoluol und Hexogen z. B. den Anforderungen der USA.-Militärnorm PA-PD-24 (Rev. 2), Typ Β, hinsichtlich der Viskosität entsprechen, d. h. soll die Durchflußdauer durch ein entsprechendes Viskosimeter 12 + 5 Sek. betragen, so muß das verwendete Hexogen unten stehende Körnung aufweisen, wobei die angeführten Nummern denjenigen für die Prüfverfahren zur Herstellung
von gegossenen Sprengstoffen
und/oder Treibsätzen

Anmelder:
Poudreries Reunies de Belgique S.A.,
ίο Brüssel

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff₁ Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. Frhr. ν. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beansprudite Priorität: Belgien vom 13. Dezember 1957

Fernand Leon Franqois Ghislain Lebrun, Brüssel, ist als Erfinder genannt worden

siebe der Tylersiebreihe entsprechen (Siebnummer = Maschine je laufender Zoll, d. h., je 25,4 mm; Basis 200 Maschen je Zoll = 0,074 mm lichte Maschenweite).

Tylersieb Nr.	°/o
20	0
50	±17
100	+ 58
200	+ 22
Durchgang durch 200	+ 3

Diese Körnung läßt sich nur erhalten durch Umkristallisieren des bei der Stabilisation anfallenden rohen Hexogens oder durch entsprechendes Zusammenmischen von umkristallisiertem Hexogen und aus rohem Hexogen aussortierten Kristallen.

Würde man ein bei der Stabilisation anfallendes rohes Hexogen verwenden, das folgende Körnung aufweist:

Tylersieb Nr.	°/o
20	0
50	+ 2
100	+ 15
200	±35
Durchgang durch 200	±48

909 627/159

so würde man ein Gemisch aus Hexogen und Trinitrotoluol erhalten, dessen Viskosität nicht nur höher wäre als diejenige nach der erwähnten Norm, sondern das praktisch überhaupt nicht fließen würde.

Andererseits verwendet man zum Antrieb von Brandsätzen oder Raketen, für Starthilfen (Startraketen), für Gasgeneratoren usw. neuerdings mehr und mehr sogenannte heterogene oder zusammengesetzte Treibsätze an Stelle der auf der Grundlage von Nitroglyzerin und Nitrocellulose aufgebauten homogenen kolloidalen Gemische (»Ballistik«, »Cordit«, »JPN« usw.). Auf die Gründe hierfür soll hier nicht näher eingegangen werden.

Die heterogenen Treibmittel sind meist Gemische auf der Grundlage von Oxydationsmitteln (Perchloraten oder Nitraten) und Elastomeren oder Polymerisaten, die als brennbares Bindemittel dienen. Das brennbare Bindemittel verflüssigt sich entweder bei Temperaturanstieg oder ist bereits bei gewöhnlicher Temperatur flüssig und verfestigt sich beim Abkühlen oder bei der Einwirkung entsprechender Katalysatoren zu einer kompakten Masse. Als Bindemittel können Thermoplasten (Acrylderivate) oder flüssige Polymerisate, wie die ungesättigten Polyester, die Äthoxyharze, die schwefel reichen Elastomeren usw. verwendet werden. In das flüssige bzw. verflüssigte, gleichzeitig als Brennstoff und Bindemittel dienende Medium arbeitet man das Oxydationsmittel mit den entsprechenden Zusätzen, wie Ruß, Katalysatoren, Verbrennungsbeschleunigern usw., ein. Im allgemeinen verwendet man auf 20 bis 40 °/o Bindemittel 80 bis 60 % der feinzerkleinerten festen Bestandteile, derart, daß das erhaltene Gemisch so weit flüssig bleibt, daß man es unmittelbar in die Verbrennungskammer oder eine entsprechende Form eingießen bzw. einspritzen kann. Für den FeststofFgehalt darf eine obere Grenze nicht überschritten werden, da sonst die Viskosität zu hoch wird und das Eingießen oder Einspritzen erschwert wird, selbst wenn man die Körnung (die im übrigen auf den Verbrennungsvorgang selbst Einfluß hat) sehr genau einstellt oder gewisse Weichmacher hinzufügt, die, in zu großer Menge zugesetzt, die mechanischen Eigenschaften des »Brin«-Produktes stark beeinträchtigt.

Sehr hohe Gehalte an Feststoffen, wie sie an sich wünschenswert wären, um zu den vom energetischen Gesichtspunkt her notwendigen Eigenschaften zu kommen, lassen sich auf diese Weise nicht erreichen, da sonst die Viskosität des Gemisches nicht mehr zum Fließen bzw. Vergießen ausreichen würde.

Es wurde nun festgestellt, daß die Herstellung von explosiven oder brennbaren Massen, die sich trotz eines hohen Gehaltes an festen, puj_verförrnigen cJdeT krtsTallinen' 'Bestandteilen leicht vergießen lassen, beTräch'flich erleichtert wircl, wenn man die festen Bestandteile vor dem Einmischen einer Oberflächenbehandlung unterwirft, die darin besteht, daß man die Teilchen bzw. Kristalle mit einem Überzug aus einem Stoff versieht, der zur allgemeinen Gruppe der Glykole gehört. Hierfür lassen sich entweder die einfachen Glykole von der allgemeinen Formel

C_nH_2n (O H)₂

oder die Polyglykole vom Typ des Polyäthylenglykols der allgemeinen Formel

HOCH₂ (CH₂OCH₂)_nCH₂OH

I bzw. des Polypropylenglykols der allgemeinen Formel

HO(C₃H₆O)_nC₃H₀OH
!verwenden.

Das Einhüllen der Feststoffteilchen in diese Überzugsstoffe erfolgt durch Aufsprühen des Glykols bzw. Polyglykols selbst oder einer Lösung daraus.

Die Feststoffe werden unmittelbar vor ihrer Verwendung mit dem Überzug versehen, wobei sie im trockenen oder feuchten Zustand vorliegen können; im letzteren Fall, wie übrigens auch dann, wenn das Glykol im gelösten Zustand versprüht wird, kann es notwendig sein, die so vorbereiteten Feststoffe vor ihrer endgültigen Verwendung einer Trocknung zu unterziehen.

Zur Oberflächenbehandlung nach der Erfindung verwendet man das Glykol bzw. Polyglykol in Mengen von 0,01 bis 5 °/o des Gewichtes des zu behandelnden Feststoff es; vorzugsweise liegt die aufzubringende Menge zwischen 0,1 und 2,5%.

Mit den gemäß der Erfindung vorbehandelten, pulverisierten oder kristallisierten Feststoffen lassen sich ohne Schwierigkeit Massen herstellen, die selbst bei einem sehr hohen Feststoffgehalt homogen und leicht vergießbar sind, ohne daß dabei die Körnung der Zusätze eine allzu wichtige Rolle spielt, vorausgesetzt, daß die an die Explosivkraft zu stellenden Anforderungen erfüllt sind und ballistische Überlegungen nicht entgegenstehen.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung:

30

35

40

45 Beispiel 1
Ein rohes Hexogen der Zusammensetzung:

Tylersieb Nr.	%
20	0
50	± 2
100	±15
?00	±35
Durchgang durch 200	±48

wird an der Oberfläche mit 0,5 % Polypropylenglykol vom Molekulargewicht 400 überzogen, indem man das Polyglykol in IOprozentiger wäßriger Lösung auf das aus den Zentrifugen kommende rohe Hexogen aufsprüht. Das Hexogen wird dann wie üblich getrocknet, worauf man es in dem geschmolzenen Trinitrotoluol suspendiert.

Dieses Verfahren ist sehr »geschmeidig« in dem Sinn, daß die Viskosität innerhalb der vorgesehenen Grenzen bleibt, selbst wenn 30 Tage hintereinander auf 90 bis 95° C erwärmt wird und sogar dann, wenn die oben angeführte Teilchengrößenverteilung beträchtlich von den angegebenen Werten abweicht.

Das auf diese Weise vorbehandelte Hexogen kann zum Aufbau von sogenannten »Hexotol 59/39/1« (59 Teile Hexogen, 39 Teile Trinitrotoluol, 1 Teil Desensibilisator) verwendet werden, das vollkommen den oben angeführten Normen entspricht.

Beispiel 2

Auf ein trockenes Ammoniumperchlorat folgender Körnung:

55

60

Tylersieb Nr.	%
40	0
70	1
120	11,3
Durchgang durch 120	87,7

Claims

bringt man durch unmittelbares Aufsprühen 2 Teile Glykoläthylen auf. Mit Hilfe des so vorbehandelten Perchlorates läßt sich mit den entsprechenden Bindemitteln eine bei gewöhnlicher Temperatur spritz- und gießbare Masse herstellen, die folgende Zusammensetzung hat: 100 Teile ungesättigter Polyester, 30 Teile Dioctylphthalat, 1 Teil Lecithin in Pastenform, 2 Teile Äthylenglykol, 442 Teile Perchlorat. Verwendet man bei sonst gleicher Zusammensetzung ein Perchlorat, das nicht nach der Erfindung vorbehandelt ist, so muß man, um eine vergießbare Masse zu erhalten, den Perchloratanteil auf 390 Teile herabsetzen. Patentansprüche-.

1. Verfahren zur Herstellung von gegossenen Sprengstoffen und/oder Treibsätzen, bestehend aus einer verflüssigbaren oder einer aus dem flüssigen in den festen Zustand überführbaren Komponente und aus mindestens 50 % eines pulverförmigen oder kristallinen Sprengstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß man die pulverförmigen oder kristal-

linen festen Bestandteile einer Oberflächenbehandlung mit einer Verbindung aus der allgemeinen Klasse der Glykole unterwirft und sie sodann in die flüssige Komponente einarbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflächenbehandlung mit einem einfachen Glykol der allgemeinen Formel

C_nH_2n(OH)₂
oder einem Polyglykol der allgemeinen Formel
HOCH₂ (CH₂OCH₂)_nCH₂OH

HO(C₃H₆O)_nC₃H₆OH

durchgeführt.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflächenbehandlung durch unmittelbares Versprühen oder Pulverisieren eines Glykols oder durch Versprühen oder Pulverisieren einer Lösung des Glykols bewirkt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflächenbehandlung durchführt, während sich die pulverförmigen oder kristallinen festen Bestandteile im trockenen oder feuchten Zustand befinden.