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Verfahren zur Herstellung rauchschwacher Pulver ohne flüchtige Lösungsmittel
Zur Gewinnung von rauchschwachem Pulver aus Nitrocellulose muß diese in eine dichte
formbare Masse umgewandelt werden. Dies geschieht bei den ohne flüchtige Lösungsmittel
hergestellten Pulvern in der Weise, daß man die Nitrocellulose - meist in wäßriger
Suspension - mit gelatinierend wirkenden Zusätzen, vornehmlich Salpetersäureestern
von mehrwertigen Alkoholen, wie Nitroglycerin oder Diglykoldinitrat, vermischt.
Die so erhaltene Rohmasse wird durch intensives Kneten zwischen beheizten Walzen
bei 75 bis 950 in das plastische Pulvergel übergeführt, das dann durch Walzen, Schneiden
und Strangpressen zu Streifen, Blättchen oder Röhren weiter verformt wird.
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Naturgemäß ist das Bearbeiten der leicht entzündlichen Nitrocellulose
im Gemisch mit den hochexplosiven Salpetersäureestern zwischen heißen Walzen nicht
gefahrlos. In der Tat treten oft genug Brände beim Walzprozeß auf, bei denen die
Pulvermasse unter Entwicklung einer sehr intensiven Flamme verpuffungsartig abbrennt.
Wenn auch durch Sicherheitsvorkehrungen und durch Geschicklichkeit und Übung der
mit diesem Arbeitsgang Beschäftigten meist Todesfälle vermieden werden, so werden
doch häufig schwer heilende Verbrennungen verursacht. Hervorzuheben ist aber, daß
im laufenden Betriebe regelmäßig ein gewisser, wenn auch nicht großer Anteil der
Erzeugung durch Walzenbrände verlorengeht.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Arbeitsweise besteht darin, daß
die verhältnismäßig flüchtigen Salpetersäureester der mehrwertigen Alkohole beim
Walzprozeß in der Wärme zum Teil verflüchtigt werden.
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Obwohl die hierdurch eintretenden Verluste nur sehr gering sind und
ballistisch nicht ins Gewicht fallen, so wirkt die Verdunstung der Ester auf den
Walzen doch sehr störend, weil die Dämpfe gesundheitliche Störungen bei den in diesen
Räumen beschäftigten Personen hervorrufen können. Insbesondere kann das leicht zugängliche
und an sich sehr geeignete Glykoldinitrat wegen seiner besonders hohen Flüchtigkeit
und der schweren Gesundheitschädigungen, die es verursacht, praktisch nicht verwendet
werden.
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Es wurde nun gefunden, daß die zur Herstellung rauchschwacher Pulver
ohne flüchtige Lösungsmittel notwendige Plastifizierung der Nitrocellulose mit natürlichen
oder synthetischen Harzen allein bewirkt werden kann und daß dieser Prozeß - im
Gegensatz zu den bekannten Gelatinatoren - schon bei gewöhnlicher Temperatur, ja
sogar unter Kühlung durchführbar ist.
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Rauchschwache Pulver mit einem gewissen Gehalt an natürlichen oder
künstlichen Harzen sind an sich bekannt. Man hat Harze ebenso wie viele andere
kohlenstoffhaltige
Stoffe als Zusatz zu Pulver vorgeschlagen, um die Zusammensetzung der Schußmasse
im Sinne einer vermehrten Bildung von Kohlenoxyd zu beeinflussen. Hier besteht also
gegenüber der Erfindung eine andere Beziehung von Mittel, Zweck und Wirkung.
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Bei der Herstellung von Nitroglycerinsprengstoffen ist vorgeschlagen
worden, die an sich bereits in der Kälte erfolgende Auflösung der Nitrocellulose
in der 10- bis 20fachen Menge Nitroglycerin zu beschleunigen durch bestimmte Zusätze,
unter anderem auch durch die harzartigen Kondensationsprodukte mehrwertiger Alkohole
mit Aldehyden. Aus diesem technologisch ganz andersartigen Zusammenhang ist aber
nicht ersichtlich, daß man Nitrocellulose mit Harzen allein so vollständig plastifizieren
kann, wie es zur Verarbeitung auf rauchschwache Pulver nötig ist.
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Ferner ist es bekannt, daß man eine als Lackrohstoff verwendbare
celluloidartige plastische Masse erhalten kann, wenn man Nitrocellulose, die mit
Äthanol, Butanol u. dgl. angefeuchtet ist, zweckmäßig unter Verwendung geringer
Zusätze von Nitrocelluloselösungsmitteln, mit als Weichmacher verwendbaren öl- bzw.
fettsäuremodifizierten Alkydharzen oder mit konzentrierten Lösungen derselben verknetet
und verwalzt. Hiernach war jedoch nicht vorauszusehen, daß man ohne jegliche organische
Lösungsmittel einfach die wasserfeuchte Nitrocellulose mit natürlichen oder synthetischen
Harzen allein plastifizieren kann. Für die Herstellung von Pulver ist das Arbeiten
ohne Lösungsmittel vor allem deshalb besonders wertvoll, weil die vollständige Entfernung
der Lösungsmittelreste, die aus ballistischen Gründen notwendig ist, häufig Schwierigkeiten
verursacht und sich bei starkwandigen Pulverkörpern praktisch gar nicht durchführen
läßt.
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Die Plastifizierung der Nitrocellulose gemäß der Erfindung mit Harzen
allein erfolgt, wie gesagt, auch schon in der Kälte, geht aber naturgemäß bei erhöhter
Temperatur schneller vor sich. Wenn man im allgemeinen die zu plastifizierenden
Mischungen etwas erwärmt, ist man andererseits doch nicht gezwungen, bei den bisher
üblichen gefahrbringenden Temperaturen von über 750 zu arbeiten, sondern man wird
die Verarbeitung unterhalb dieser Temperatur, beispielsweise bei 50 bis 600, vornehmen.
Wendet man neben den Harzen auch leicht flüchtige Sprengöle, wie Glykoldinitrat,
als Gelatinierungsmittel an, so wird man zwed<mäßig bei gewöhnlicher Temperatur,
unter Umständen sogar unter Kühlung arbeiten.
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Da die Plastifizierung der Nitrocellulose mit Harzen, wie weiter
gefunden wurde, auch bei Gegenwart von Wasser vor sich geht, ja augenscheinlich
dadurch sogar gefördert wird, geht man zweckmäßig erfindungsgemäß von wasserfeuchter
Nitrocellulose aus und bçfeuchtet die Walzen beim Knetprozeß. Erst wenn die Nitrocellulosemasse
in den plastischen Zustand übergeführt und damit die Brandgefahr im wesentlichen
beseitigt ist, entfernt man das noch anhaftende Wasser durch Erwärmen der Masse.
Hierbei tritt auch keine merkliche Verflüchtigung der Sprengöle mehr ein, da diese
von dem Nitrocellulosegel sehr fest gebunden werden.
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Die Einarbeitung der Harze in die Nitrocellulosemischung erfolgt
an einer beliebigen Stelle des Mischprozesses, z. B. beim Kneten auf den Walzen.
Um eine besonders gleichmäßige Verteilung der Harze zu erreichen, kann es zweckmäßig
sein, diese als Emulsion der in Wasser aufgepülpten Nitrocellulose zuzumischen.
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Ausführungsbeispiele 1. 12 kg wasserfeuchte Nitrocellulose mit 13120in
N und einem Wassergehalt von 30°/o werden bei Raumtemperatur durch Kneten auf einem
Walzenstuhl unter Benetzen der Walzen mit Wasser mit 2kg Polyamidharz vermischt.
Es entsteht eine plastische Masse, die in der üblichen Weise zu Streifen, Blättchen
und Röhren verformt werden kann.
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2. Eine SIischung von 80 °/o Nitrocellulose mit 13,20/o N und 20°/o
härtbarem Harnstoff-Aldehyd-
Harz wird auf die gleiche Weise zu einer plastischen
Pulvermasse verarbeitet, wobei die Walzen gegen Ende des Knetprozesses auf etwa
600 erwärmt werden. Die noch warme Knetmasse wird dann wie üblich weiter verarbeitet.
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3. Eine wasserfeuchte Mischung von 65 0/o Nitrocellulose mit 12,80/o
N, 22°/o Diglykoldinitrat, 12°/o Methakrylsäureesterharz, 0,75 O/o asymmetrischem
Diphenylharnstoff und O,250/o Magnesiumoxyd wird zunächst bei gewöhnlicher Temperatur
zwischen Walzen geknetet, bis eine zusammenhängende plastische Masse gebildet ist.
Die Temperatur der Walzen wird dann auf etwa 700 gesteigert, die Masse zu einer
Decke geeigneter Dicke ausgewalzt und noch warm in Streifen geschnitten.