Verfahren zur Herstellung von wasserlösliche Salze enthaltenden Treibpulverkörnchen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserlösliche Salze enthaltenden Treibpulverkörnchen, bei dem Tröpfchen, die einen organischen Grundstoff für rauchloses Pulver in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel gelöst enthalten, in einer wässrigen Lösung suspendiert und durch Entfernung des mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittels in feste Kügelchen übergeführt werden.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des wasserlöslichen Salzes in die den Grund stoff für rauchloses Pulver enthaltende Lösung ein gebracht werden und die erhaltene Mischung der wässrigen Lösung zugegeben wird.
Es ist bekannt, Kaliumnitrat Treibpulvern zuzu geben, um das Mündungsfeuer zu verringern oder aus zumerzen, doch ist es bisher wegen der Wasserlöslich keit des Kaliumnitrats undurchführbar gewesen, dieses in die Pulverkörnchen einzuarbeiten, die nach einem Verfahren zur Herstellung eines kugelförmigen Pulvers, wie etwa dem gemäss der amerikanischen Patentschrift Nr. 2027114, zubereitet worden sind, bei dem Nitro- zelluloselacktröpfchen in einer weitgehend aus Wasser bestehenden Lauge suspendiert, gerundet und gehärtet werden.
Es sind bereits Versuche unternommen wor den, Kaliumnitrat in kugelförmige Pulverkörnchen einzuarbeiten, doch sind diese mit Ausnahme der Fälle erfolglos geblieben, bei denen die Suspendier- lauge selbst mit Kaliumnitrat gesättigt war. Sonst neigte das in ein Destilliergefäss entweder getrennt oder in Mischung mit der Nitrozellulose oder in Mischung mit dem Lösungsmittel eingebrachte Kalium nitrat dazu, sich eher in der Wasserphase aufzulösen, als in der Lackphase absorbiert zu werden.
Die Ver wendung solch grosser Kaliumnitratmengen, wie sie zum Sättigen der Wasserphase bei dieser Arbeitsweise erforderlich sind, ist wirtschaftlich untragbar; wo es daher gewünscht wurde, kugelförmige Körnchen mündungsfeuerfrei zu machen, wurde das Kalium nitrat auf die fertigen Körnchen als Überzug aufge bracht. Dies geschah in der herkömmlichen Misch trommel, doch sind der Menge dieses Materials, die als Überzug aufgebracht werden kann, Grenzen ge setzt.
Bisher sind nicht mehr als 0,5 ,ö Kaliumnitrat durch das Überzugsverfahren erfolgreich aufgebracht worden (die Prozente beziehen sich auf das Verhältnis des Gewichtes des Kaliumnitrats, das an dem Pulver haftet, zum Gesamtgewicht des überzogenen Pulvers). Selbst wenn das Kaliumnitrat als Überzug aus einer Mischung mit Dinitrotoluol und/oder Diphenylamin aufgebracht wird, kann nicht mehr als ungefähr <B>0,501.</B> Kaliumnitrat aufgebracht werden, ohne die ballistischen Eigenschaften der Körnchen so ungünstig zu beeinflussen, dass der Zweck vereitelt wird.
Ange sichts der Tatsache, dass das Überzugsverfahren viel Zeit in Anspruch nimmt, und der weiteren Tatsache, dass auf diese Weise nur geringe Kaliumnitratmengen aufgebracht werden können, ist das Überzugsver- fahren durchaus nicht zufriedenstellend.
Die Erfindung ist auf der Entdeckung begründet, dass, wenn Kaliumnitratteilchen mit einem Grundstoff für rauchloses Pulver überzogen werden, wie etwa Nitrozellulose, ihre Affinität für Wasser stark herab gesetzt wird; bei der Ausführung des erfindungs gemässen Verfahrens werden sie von der Lösung des Grundstoffes für rauchloses Pulver absorbiert, statt in der wässrigen Suspendierlösung aufgelöst zu werden.
Die Lösung, in die beispielsweise das Kaliumnitrat eingearbeitet ist, kann die ganze Menge oder nur einen Teil der Nitrozellulose (oder eines andern Grundstoffes für rauchloses Pulver) enthalten, die durch das Lösungsmittel endgültig aufgelöst werden soll. Beispielsweise kann die das Kaliumnitrat ent haltende Lösung zwanzig oder mehr Prozent der Nitrozellulose enthalten, die im gesamten verarbeitet werden soll.
Die Neigung des Kaliumnitrats, sich eher in der wässrigen Suspendierlösung aufzulösen, als in den Nitrozellulose-Lackkügelchen absorbiert zu wer den, wird durchaus ausreichend geregelt, wenn jedes Kaliumnitratteilchen durch den Lack eingehüllt wird; und jedes dieser eingehüllten Teilchen wird der Kern eines Lackkügelchens.
Wenn nur ein Zeil der Nitro zellulose in dem getrennt hergestellten Lack enthalten ist, der das Kaliumnitrat enthält, kann der Rest der Nitrozellulose in die wässrige Suspendierlösung ein gebracht und in ihrer Gegenwart aufgelöst werden.
<I>Beispiel</I> Die Suspendierlösung wird in üblicher Weise her gestellt und besteht aus:
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Wasser <SEP> 3000 <SEP> Teile
<tb> Natriumsulfat <SEP> 300 <SEP> Teile Fünfundneunzig Teile fasriger Nitrozellulose werden in diese Suspendierlösung eingebracht, und zwar ent weder bevor oder nachdem die nachfolgend be schriebene Mischung in die Suspendierlösung einge bracht wird.
Ausserhalb der eben beschriebenen Suspendierlauge wird eine Mischung hergestellt, bestehend aus:
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Nitrozellulose <SEP> 25 <SEP> Teile
<tb> Äthylacetat <SEP> 540 <SEP> Teile
<tb> Kaliumnitrat <SEP> 150 <SEP> Teile Die Lösung aus Nitrozellulose und Äthylacetat ist dünn genug, um in derselben die gleichmässige Ver teilung der Kaliumnitratteilchen zu ermöglichen. Die Mischung kann bei Raumtemperatur hergestellt wer den.
Die Suspendierlösung wird in ein geeignetes, mit einem Rührwerk versehenes Destilliergefäss einge bracht und auf eine Temperatur von ungefähr<B>55'</B> C erwärmt, worauf die ausserhalb des Gefässes herge stellte, Nitrozellulose enthaltende Mischung in das Gefäss eingebracht und gerührt wird. Darauf werden 95 Teile fasriger Nitrozellulose in die Mischung ein gebracht.
Nachdem die fasrige Nitrozellulose in das Destillier gefäss eingebracht worden ist, wird dessen Temperatur auf ungefähr 70 C im Laufe von ungefähr zwei Stunden erhöht, in welcher Zeit sich die fasrige Nitrocellulose in dem Äthylacetat auflöst. Während dieser Zeit wird die Mischung verhältnismässig langsam gerührt, bis die fasrige Nitrozellulose vollständig auf gelöst ist.
Nachdem die fasrige Nitrozellulose vollständig aufgelöst worden ist, wird eine Kolloidlösung, be stehend aus
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Leim <SEP> tierischer <SEP> Herkunft <SEP> 9 <SEP> Teile
<tb> Wasser <SEP> 75 <SEP> Teile der Mischung im Destilliergefäss zugegeben und die Rührgeschwindigkeit so weit vergrössert, dass die nitro- zellulosehaltige Mischung in Tröpfchen der gewünsch ten Grösse zerteilt wird und diese Tröpfchen suspen- diert werden.
Wenn der gewünschte Zerteilungsgrad erreicht worden ist, kann die Rührgeschwindigkeit in üblicher Weise bis zu einem Grade ermässigt werden, der gerade ausreicht, die Tröpfchen in Suspension zu halten, während sie sich runden, d. h. sich der Kugel form nähern.
Wenn sich die Tröpfchen genügend gerundet haben, wird die Temperatur der Kolonne allmählich erhöht, um das Lösungsmittel von den suspendierten Tröpfchen abzudestillieren und diese in feste Kügel chen überzuführen. Vorzugsweise übersteigt die De stilliertemperatur<B>99'</B> C nicht.
Wenn die suspendierten Tröpfchen in feste Kügel chen übergeführt sind, werden letztere in üblicher Weise ausgebracht.
Nach dem oben beschriebenen Beispiel werden 176 Teile kugelförmiger Pulverkörnchen mit einem Kaliumnitratgehalt von 31,1?/" hergestellt. Trotz der Tatsache, dass nur 36,5% des verwendeten Kaliuni nitrats im Fertigprodukt wiedergewonnen werden, ist diese Ausführungsform des Verfahrens wirtschaftlich durchführbar und ermöglicht das Einarbeiten eines Vielfachen der Kaliumnitratmenge, die den Körnchen durch Überziehen zugeführt werden könnte.
Obwohl es zweckmässiger ist, nur die Hälfte oder weniger der in einem gegebenen Arbeitsgang zu ver arbeitenden Nitrozellulose der ausserhalb des Destil- lationsgefässes zubereiteten, das Kaliumnitrat ent haltenden Mischung einzuverleiben, ist es doch mög lich, 100% der Nitrozellulose in diese Mischung ein zubringen und damit die Notwendigkeit zu beseitigen, fasrige Nitrozellulose in das Destilliergefäss einzu bringen und sie in Gegenwart der Suspendierlösung aufzulösen.
Wenn jedoch 100% der Nitrozellulose der ausserhalb des Destilliergefässes zubereiteten Mischung einverleibt werden, ist es schwieriger, gleichmässige Verteilung des Kaliumnitrats zu erzielen, und es muss dafür gesorgt werden, dass die Destillation des Lösungs mittels von den suspendierten Tröpfchen bei der nied- rigstmöglichen Temperatur durchgeführt wird. Es ist in manchen Fällen sogar wünschenswert, unter Va kuum zu destillieren, um die Temperatur unter un gefähr 90 zu halten, da sonst ein grösserer Verlust an Kaliumnitrat durch Übergang in die Suspendier- lösung erfolgt.
Process for the production of propellant powder granules containing water-soluble salts The present invention relates to a process for the production of propellant powder granules containing water-soluble salts, in which droplets containing an organic base material for smokeless powder dissolved in a water-immiscible solvent are suspended in an aqueous solution and carried out by Removal of the water-immiscible solvent can be converted into solid beads.
The method is characterized in that the particles of the water-soluble salt are introduced into the solution containing the base substance for smokeless powder and the mixture obtained is added to the aqueous solution.
It is known to add potassium nitrate propellant powders to reduce the muzzle flash or from, but it has heretofore been impractical because of the water solubility of the potassium nitrate to incorporate this into the powder granules, which by a process for making a spherical powder such as the according to the American patent specification No. 2027114, in which nitrocellulose lacquer droplets are suspended, rounded and hardened in a lye consisting largely of water.
Attempts have already been made to incorporate potassium nitrate into spherical powder granules, but these have been unsuccessful with the exception of the cases in which the suspension liquor itself was saturated with potassium nitrate. Otherwise, the potassium nitrate introduced into a still either separately or in a mixture with the nitrocellulose or in a mixture with the solvent tended to dissolve in the water phase rather than being absorbed in the paint phase.
The use of such large amounts of potassium nitrate as are required to saturate the water phase in this procedure is economically unsustainable; therefore, where it was desired to muzzle-flash spherical granules, the potassium nitrate was coated onto the finished granules. This was done in the conventional mixing drum, but there are limits to the amount of this material that can be applied as a coating.
To date, no more than 0.5.0 potassium nitrate has been successfully applied by the coating process (the percentages are based on the ratio of the weight of potassium nitrate adhered to the powder to the total weight of the coated powder). Even if the potassium nitrate is applied as a coating of a mixture with dinitrotoluene and / or diphenylamine, no more than approximately <B> 0.501. </B> potassium nitrate can be applied without affecting the ballistic properties of the granules so unfavorably that the purpose is foiled.
In view of the fact that the coating process takes a lot of time and the further fact that only small amounts of potassium nitrate can be applied in this way, the coating process is by no means satisfactory.
The invention is based on the discovery that when potassium nitrate particles are coated with a smokeless powder base, such as nitrocellulose, their affinity for water is greatly reduced; When carrying out the process according to the invention, they are absorbed by the solution of the base material for smokeless powder instead of being dissolved in the aqueous suspension solution.
The solution, in which, for example, the potassium nitrate is incorporated, can contain all or only part of the nitrocellulose (or some other basic material for smokeless powder) that is to be finally dissolved by the solvent. For example, the solution containing the potassium nitrate may contain twenty or more percent of the nitrocellulose to be processed in total.
The tendency of the potassium nitrate to dissolve in the aqueous suspension solution rather than being absorbed in the nitrocellulose lacquer spheres is well controlled when each potassium nitrate particle is enveloped by the lacquer; and each of these enveloped particles becomes the core of a lacquer globule.
If only a Zeil of the nitro cellulose is contained in the separately produced paint, which contains the potassium nitrate, the rest of the nitrocellulose can be brought into the aqueous suspension solution and dissolved in its presence.
<I> Example </I> The suspension solution is prepared in the usual way and consists of:
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Water <SEP> 3000 <SEP> parts
<tb> Sodium sulfate <SEP> 300 <SEP> parts Ninety-five parts of fibrous nitrocellulose are introduced into this suspending solution, either before or after the mixture described below is introduced into the suspending solution.
Outside of the suspension liquor just described, a mixture is prepared consisting of:
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Nitrocellulose <SEP> 25 <SEP> parts
<tb> Ethyl acetate <SEP> 540 <SEP> parts
<tb> Potassium Nitrate <SEP> 150 <SEP> parts The solution of nitrocellulose and ethyl acetate is thin enough to allow the potassium nitrate particles to be evenly distributed. The mixture can be prepared at room temperature.
The suspension solution is placed in a suitable distillation vessel equipped with a stirrer and heated to a temperature of approximately 55 ° C, whereupon the nitrocellulose-containing mixture produced outside the vessel is introduced into the vessel and stirred . Then 95 parts of fibrous nitrocellulose are brought into the mixture.
After the fibrous nitrocellulose has been placed in the still, its temperature is increased to about 70 C over the course of about two hours, during which time the fibrous nitrocellulose dissolves in the ethyl acetate. During this time the mixture is stirred relatively slowly until the fibrous nitrocellulose is completely dissolved.
After the fibrous nitrocellulose has been completely dissolved, a colloid solution will be made up
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<SEP> glue of animal <SEP> origin <SEP> 9 <SEP> parts
<tb> Water <SEP> 75 <SEP> parts of the mixture are added to the distillation vessel and the stirring speed increased so that the nitrocellulose-containing mixture is broken up into droplets of the desired size and these droplets are suspended.
When the desired degree of division has been achieved, the agitation speed can be reduced in the usual manner to a degree just sufficient to keep the droplets in suspension while they are being rounded, i.e. H. approach the spherical shape.
When the droplets have rounded sufficiently, the temperature of the column is gradually increased in order to distill off the solvent from the suspended droplets and to convert them into solid spheres. The distillation temperature preferably does not exceed 99 ° C.
When the suspended droplets are converted into solid spheres, the latter are applied in the usual manner.
According to the example described above, 176 parts of spherical powder granules with a potassium nitrate content of 31.1% are produced. Despite the fact that only 36.5% of the potassium nitrate used is recovered in the finished product, this embodiment of the process is economically feasible and possible the incorporation of a multiple of the amount of potassium nitrate that could be added to the granules by coating.
Although it is more practical to incorporate only half or less of the nitrocellulose to be processed in a given operation into the mixture prepared outside the distillation vessel and containing the potassium nitrate, it is still possible to incorporate 100% of the nitrocellulose into this mixture and thus eliminating the need to introduce fibrous nitrocellulose into the still and dissolve it in the presence of the suspending solution.
However, if 100% of the nitrocellulose is incorporated into the mixture prepared outside the still, it is more difficult to achieve an even distribution of the potassium nitrate, and care must be taken to ensure that the distillation of the solution by means of the suspended droplets is carried out at the lowest possible temperature becomes. In some cases it is even desirable to distill under vacuum in order to keep the temperature below about 90, as otherwise there is a greater loss of potassium nitrate due to the transition to the suspension solution.