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Plastischer, von flüssigen Salpetersäureestern freier
Sicherheits sprengstoff
Die plastischen Sprengstoffe werden im allgemeinen durch Lösungen von Nitrocellulose in Nitroglycerin und ähnlichen Salpetersäureestern plastifiziert. Diese Gele besitzen jedoch mehrere, für Herstellung, Lagerung und praktischen Gebrauch unangenehme Eigenschaften, wie hohe Schlagempfindlichkeit und Entwicklung schädlicher Dämpfe. Daher war und ist man bestrebt, andere Plastifizierungsmittel zur Herstellung plastischer oder halbplastischer Sprengstoffe zu verwenden, z. B. flüssige Nitrokohlenwasser-
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mit Salzgemi-schen.
Wenn die mit diesen Gemischen hergestellten Sprengstoffe auch gewisse Vorteile gegenüber den Nitroglycerinsprengstoffen besitzen, so überwiegen doch die Nachteile, so dass eine befriedigende LÖ$I1ng bisher nicht gelungen ist.
Die flüssigen Nitrokohlenwasserstoffe z. B. haben eine sehr stark negative Sauerstoffbilanz. Daraus folgt, dass die mit ihnen hergestellten explosiven Gemische entweder eine negative Sauerstoffbilanz haben oder, wenn man die negative Bilanz durch Zusatz von Sauerstoffträgern ausgleicht, sehr energiearm sind.
Ausserdem sind sie bekanntlich schwer zündbar.
Auch bei den bisher vorgeschlagenen Mischungen mit wässerigen oder wasserfreien Gelen konnte der Forderung nach ausgeglichener Sauerstoffbilanz und genügender Initiierbarkeit nur durch einen hohen Ge-
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von geringem Sauerstoffbedarf entsprochen werden.
Dass diese plastischen Gemische selbst bei sehr hohem Gehalt bis zu 45% an hochbrisanten Explosivstoffen, wie Pentrit, nur relativ energiearme Sprengstoffe darstellen, liegt daran, dass ein erheblicher Anteil der In das Gel einzuarbeitenden, sauerstoffliefernden Salze, wie Ammonnitrat u. a., verbraucht wird, um den Sauerstoffbedarf des Plastifizierungsmittels zu decken.
Die vorliegende Erfindung hat nun zum Zweck, die genannten Nachteile durch Verwendung eines Plastifizierungsmittels zu beseitigen, dessen Sauerstoffbilanz im Gegensatz zu den bisher vorgeschlagenen Plastifizierungsmitteln positiv und höher ist als die von Ammonsalpeter, der im allgemeinen den Hauptsauerstoffträger in den gewerblichen Sprengstoffen darstellt.
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se die Öle pflanzliche Öle, wie Rizinusöl, die hydrophilen Kolloide Dextrin, Agar-Agar u. a., der Emulgator Polyglykoläther und das Dispersionsmittel eine zwei oder mehr Nitrate enthaltende Lösung sein.
Die vorbeschriebene Emulsion setzt sich beispielsweise zusammen aus :
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<tb>
<tb> Kalzium-Nitrat <SEP> 40, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 45, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 20, <SEP> 0-30, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Natrium-Nitrat <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Rizimrsöl <SEP> 0,5-1, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Agar-Agar <SEP> 2, <SEP> 0-4, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Polyglykoläther <SEP> 0, <SEP> 5-1, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 20, <SEP> 0-30, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> 100, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb>
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Das Plastifizierungsvermögen dieser Emulsionen mit einem sehr geringen Gehalt organischer Substanzen ist durchaus befriedigend.
Die für die Plastifizierung nötige Menge der Emulsion hängt im wesentlichen von dem Feinheitsgrad und der Aufsaugefähigkeit der sauerstoffaktiven Salze (Nitrate) und der explosiven Komponenten ab und liegt im allgemeinen zwischen 15 und 25 Gel.-% des fertigen Sprengstoffes. Der fertige plastische Sprengstoff enthält 4-8 Gew.-% Wasser und nur 1-2 Gew.-% organischer Substanzen ohne Sprengstoffcharakter.
An Stelle des Öles in der Emulsion können auch flüssige Nitrokohlenwasserstoffe, z.B. "flüssiges Tri", verwendet werden, u. zw. in grösseren Mengen als das Öl, da sie einen wesentlich geringeren Sauerstoffbedarf haben als Öle.
Durch Anwendung derartiger plastifizierender Emulsionen, die zugleich einen hochwertigen Sauerstoffträger darstellen, ist es bereits möglich, mit 20-25 Gew.-% eines sauerstoffarmen, aber hand-
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stoff mittlerer Energie (zirka 1000 kcal/kg) herzustellen, dessen Zündfähigkeit ausreicht, dass er mit einer Normalsprenkapsel (z. B. Nr. 8) sicher zur vollen Detonation gebracht werden kann.
Selbstverständlich kann man die Sprengstoffenergie erhöhen, indem man den mässig brisanten Explosivstoff von hohemSauerstoffbedarf (z. B. TNT) teilweise ersetzt durchhochbrisante Explosivstoffe von geringerem Sauerstoffbedarf, wie z. B. Pentrit, Hexogen, Tetryl u. a. So ergibtbeispielsweise eine Mischung mit nur 7 Gew.-% Pentrit einen Sprengstoff, der bezüglich Brisanz und Bleiblockausbauchung einem der gebräuchlichen Sicherheitsdynamite mit zirka 20 Gew.-T Nitroglycerin ähnlich ist.
Gemische besonders hoher Energie, welche aie stärksten Dynamite erreichen, erhält man, wenn man einen Teil der Explosivstoffe durch fein verteilte Metalle sehr hoher Verbrennungswärme ersetzt.
Der Gesamtgehalt des fertigen Sprengstoffes an mittel- und hochbrisanten Explosivstoffen hängt ab von deren Sauerstoffbedarf und liegt vorzugsweise zwischen 20 und 35 Gew. -0/0, wobei es vollständig ausreichend Ist, wenn erfindungsgemäss der Anteil an hochbrisanten Explosivstoffen zwischen 0 und 15 Gew.-% gewählt wird.
Als Sauerstoffträger sind vor allem Ammonnitrat und Nitrate der Alkali und Erdalkalimetalle sowie u. a. auch von Schwermetallen wie Blei zu nennen, wobei die Sauerstoffträger so gewählt werden,
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solltezwekmässigerweise nicht grösser als 200 jn sein.
Als Beispiele der Zusammensetzung des vorbeschriebenen Sprengstoffes seien angeführt :
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<tb>
<tb> :Emulsion <SEP> 19, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 59, <SEP> 5 <SEP> Gen.-'%)
<tb> Trinitrotoluol <SEP> 21,5 <SEP> Gew.-%
<tb> 100,0 <SEP> Gel.-%
<tb> Dichte <SEP> 1,40 <SEP> gems <SEP>
<tb> Explosionswärme <SEP> 980 <SEP> kcal/kg(H2O-Dampf)
<tb> Gasvolumen <SEP> 860 <SEP> 1/kg
<tb> Sauerstoffüberschuss <SEP> 0,3 <SEP> Gew.-%
<tb>
Beispiel 2 :
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<tb>
<tb> Emulsion <SEP> 21,0 <SEP> Gew.-%
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 52,5 <SEP> Gew.-%
<tb> Trinitrotoluol <SEP> 19, <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb> Pentrit'7, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> 100. <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb>
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<tb>
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 47 <SEP> g/cm3
<tb> Explosionswärem <SEP> 1010 <SEP> kcal/kg <SEP> (H <SEP> 0-Dampf) <SEP>
<tb> Gasvolumen <SEP> 850 <SEP> l/kg
<tb> Sauerstoffüberschuss <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> Gew.-%
<tb>
Beispiels :
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<tb>
<tb> Emulsion <SEP> 24, <SEP> 9 <SEP> Gew.-%
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 47,8 <SEP> Gew.Trinitrotoluol <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP> Gew.-%
<tb> Pentrit <SEP> 10,0 <SEP> Gew.-%
<tb> Aluminium <SEP> 6,5 <SEP> Gel.-%
<tb> 100,0 <SEP> Gew.-%
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 49 <SEP> g/cm3
<tb> Explosionswärme <SEP> 1200 <SEP> kcal/kg <SEP> (H <SEP> 0-Dampf) <SEP>
<tb> Gasvolumen <SEP> 765 <SEP> l/kg
<tb> Sauerstoffüberschuss <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> Gew.
<tb>
Die Empfindlichkeit dieserplastischenG emische gegen Schläge ist sehr gering, sie beträgt mit einem 5 kg-Fallhammer 100-150 cm gegenüber 30-40 cm bei den gebräuchlichen Sicherheitsdynamiten.
Neben den genannten Vorteilen, wie hohe Energie bei geringem Gehalt an hochbrisanten Explosivstoffen, leichte Detonierbarkeit und geringe Empfindlichkeit gegen thermische und mechanische Beanspruchungen, ist nicht zuletzt die Preiswürdigkeite des vorbeschriebenen Sprengstoffes hervorzuheben, wèlche wirtschaftlich einen beachtlichen Fortschritt darstellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Plastischer, von flüssigen Salpetersäureestern freier Sicherheitssprengstoff von vorzugsweise ausgeglichener Sauerstoffbilanz, der anorganische Sauerstoffträger, organische Sprengstoffe mittlerer Brisanz und gegebenenfalls hochbrisante Sprengstoffe (Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sec) und Metallpulver sowie ein Plastifizierungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Plastifizierungsmittel eine zähflüssige Emulsion vom Typ Öl-in-Wasser ist, die aus 20-30% Wasser, sauerstoffaktiven Salzen und bis zu 7% quellbaren organischen Stoffen, Emulgatoren und Ölen, wobei die Öle ganz oder teilweise durch flüssige Nitrokohlenwasserstoffe ersetzt sein können, besteht.
und deren Komponenten so gewählt sind, dass dasPlastifizierungsmittel eine hohe positive Sauerstoffbilanz besitzt und es dem Sprengstoff eine gute plastische Konsistenz verleiht und dass der Anteil der hochbrisanten Sprengstoffe zwischen 0 und 15 Gew. -0/0, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sprengstoffes, beträgt.