CH632980A5

CH632980A5 - Sprengstoff-zuendschnur.

Info

Publication number: CH632980A5
Application number: CH1353077A
Authority: CH
Inventors: Daniel Steele
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-11-07
Publication date: 1982-11-15
Also published as: GR63105B; IT1087335B; DE2749478C3; NO143899C; ZA776304B; PT67241A; DE2749478B2; DE2749478A1; GB1566107A; NO143899B; US4177732A; BR7707449A; ES463956A1; SE7712547L; FI63560B; PT67241B; FI63560C; AU509260B2; FR2370016B1; FR2370016A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprengstoff-Zünd-schnur und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Eine derartige Zündschnur wird für die Zündübertragung bei Sprengarbeiten verwendet und umfasst sowohl Spreng- als auch Brandschnüre. Eine Sprengschnur nach der Erfindung wird vorteilhaft insbesondere als seismische Energiequelle verwendet; die Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zur seismischen Bodenerforschung, bei der derartige Sprengschnüre als seismische Energiequelle Verwendung finden.

Bei einem gebräuchlichen Aufbau einer Sprengstoff-Zünd-schnur wird ein dünner Kern Sprengstoffpulver in einem Schlauch aus dünnem Papier oder Kunststoff eingehüllt, der von an seinen Rändern überlappenden Folienstreifen gebildet ist, wobei der Schlauch durch Wickelmaterial verstärkt ist, das üblicherweise von einer oder mehreren gewik-kelten Schichten Textilgarnen gebildet ist, die von einer Aus-senschicht aus thermoplastischem Material umgeben sind. Bei der Herstellung von Schnüren dieses Aufbaus wird der dünne Schlauch kontinuierlich aus einem Band gebildet, üblicherweise einem langgestreckten Band, das um seine Längsachse herumgewickelt ist, so dass es beim Durchgang durch eine Matrize einen Schlauch formt. Der Sprengstoff wird kontinuierlich aus einem Magazin bzw. Trichter bei der Formung des Schlauches in den Schlauch eingefüllt und beim Durchgang des Schlauches durch Matrizen verdichtet, so dass ein Sprengstoff kern entsteht. Textilgarne auf um den Schlauch herum drehenden Spindeln werden kontinuierlich spiralenförmig um den Schlauch herumgewickelt und die Aussenschicht um die Garne herum extrudiert.

Die äussere thermoplastische Schicht vermittelt der Zündschnur zusätzliche Festigkeit, ihr wesentlicher Zweck besteht jedoch darin, die Zündschnur gegen Wasser abzudichten. Die Menge des thermoplatischen Materials in der Schicht bildet einen wesentlichen Anteil an dem Gesamtgewicht und -volumen der Zündschnur und trägt ferner zu einem grossen Teil der Gesamtkosten bei.

Es ist demgemäss Aufgabe der Erfindung, eine gewickelte Sprengstoff-Zündschnur zu schaffen, die, ohne eine auf der Aussenseite extrudierte thermoplastische Schicht zu benötigen, eine adäquate Festigkeit und Wasserbeständigkeit aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 definierte Sprengstoff-Zündschnur.

Das warmschmelzende Adhäsivmaterial ist ein thermoplastisches Material, das bei Zimmertemperatur fest und praktisch nicht klebrig ist, und kann im geschmolzenen Zustand auf eine adhärente Oberfläche aufgebaut werden; das Material entwickelt bei anschliessendem Abkühlen auf Zimmertemperatur eine Bindefestigkeit.

Ein bevorzugtes warmschmelzendes Ahäsivmaterial ist eine Mischung des Polymers und des Kunstharzes in einem Gewichtsverhältnis dieser Bestandteile zwischen 2:1 und 1:2. Die Mischung kann zusätzlich andere modifizierende Bestandteile enthalten, um ihr gewünschte Eigenschaften zu geben. Das folienbildende Material basiert zweckmässigerweise auf Polyolefin. Besonders vorteilhaft ist ein Copolymer aus Äthylen und ein Comonomer, das eine äthylenisch ungesättigte Fettsäure mit drei bis acht Kohlenstoffatomen oder ein äthylenisch ungesättigter Fettsäureester mit drei bis acht Kohlenstoffatomen ist. Beispiele derartiger ungesättigter Verbindungen sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Alkylester der Acryl- und Methacrylsäure, Hydroxyäthyl-Methacrylat, Vinylacetat und Vinylpropionat. Ein bevorzugtes Copolymer enthält zwischen 7 und 30 Gew.-% des genannten Comono-mers.

Durch das klebrig machende Kunstharz wird die Klebkraft des geschmolzenen Adhäsivmaterials auf den Wickellagen verbessert. Geeignete Kunstharze sind beispielsweise Cumaron-Inden, Terpen- und Phenolkunstharze, jedoch stammen bevorzugte Kunstharze aus der Rosinfamilie bzw. der Familie der Terpentin- oder Kolophoniumharze. Besonders brauchbare Rosin-Abkömmlinge sind hydrierte Rosinharze und hydrierte Rosinharze, die beispielsweise mit Gly-

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cerin oder Pentaerythrit verestert sind.

Das warmschmelzende Adhäsivmaterial kann ferner Wachs enthalten, beispielsweise Erdölwachs, um seine Fliesseigenschaften zu verbessern.

Die Schmelztemperatur des warmschmelzenden Adhäsivmaterials sollte grösser sein als die Temperatur, der die Zündschnur bei normaler Verwendung standhalten muss, und sollte vorzugsweise den Schmelzpunkt des Sprengstoffmaterials in dem Kern der Zündschnur nicht wesentlich übersteigen. Bei Pentaerythrit-Tetranitrat-(PETN)-Kernen sollte das warmschmelzende Adhäsivmaterial vorzugsweise eine Schmelztemperatur im Bereich von 80 bis 155°C aufweisen.

Das Wickelmaterial ist zweckmässigerweise Papier, synthetischer Kunststoff, Baumwolle oder Jute. Ein vorzuziehendes Material ist fibrilliertes Kunststoffband, beispielsweise fibrilliertes Polypropylen.

In den langsam brennenden Sicherheitszündschnüren ist das Sprengstoff-Kernmaterial zweckmässigerweise aus Schwarzpulver und in Sprengschnüren aus PETN. Sprengschnüre nach der Erfindung haben vorzugsweise eine dünne Folienumhüllung unmittelbar um den Kern herum, wobei die Hülle eine der durch das warmschmelzende Adhäsivmaterial verbundenen Wickellagen bilden kann. Zur Unterstützung des Flusses des Sprengstoffmaterials und zur Kernbildung kann wie in herkömmlichen Sprengschnüren ein zentrales Textilgarn mit einbezogen werden.

Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung von Zündschnüren geschaffen, wobei kontinuierlich ein Zündkern aus Sprengstoffmaterial geformt wird, dieser Kern mit wenigstens zwei Lagen Wickelmaterial umgeben wird und diese Lagen mittels einer Schicht warmschmelzendem Adhäsivmaterial miteinander verbunden werden.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird eine erste Lage aus faserförmigem Textilmaterial schraubenförmig um den Kern herumgewickelt, diese erste Lage mit einer geschmolzenen Schicht aus warmschmelzendem Adhäsivmaterial bedeckt und schraubenförmig um diese Schicht herum eine zweite Schicht aus faserförmigem Textilmaterial herumgewickelt, wobei beim Abkühlen des Adhäsivmaterials die erste und zweite Lage aus Textilmaterial miteinander verbunden werden. Die zweite Textillage ist vorzugsweise im Drehsinn entgegen der ersten Lage gewickelt.

Das warmschmelzende Adhäsivmaterial kann auf jede zweckmässige Art und Weise aufgebracht werden. Es kann somit als ein gesondertes festes Material auf die erste Wickellage aufgebracht und vor dem Aufbringen der zweiten Wik-kellage geschmolzen werden. Es ist jedoch zweckmässiger, das warmschmelzende Adhäsivmaterial in geschmolzenem Zustand auf die erste Wickellage und die zweite Wickellage um die immer noch geschmolzene Adhäsivmateriallage herum aufzubringen. Das geschmolzene Adhäsivmaterial kann beispielsweise dadurch aufgebracht werden, dass das erste Wickelband, das nur eine der den Kern umgebenden Wickellagen bildet, durch einen Behälter mit geschmolzenem Adhäsivmaterial, über eine heisse Benetzungsrolle, die mit geschmolzenem Adhäsivmaterial bedeckt ist, oder durch einen Sprühnebel aus geschmolzenem Adhäsivmaterial geleitet wird. Welches Verfahren auch immer für die Aufbringung des warmschmelzenden Adhäsivmaterials verwendet wird, das geschmolzene Adhäsivmaterial breitet sich zwischen den Wickellagen aus und bildet beim Abkühlen zwischen den Lagen eine feste Verbindung. Enthalten die Wikkellagen Gewebefäden, dann werden auch aneinandergren-zende Fäden fest miteinander verbunden. Der Sprengstoffkern ist auf diese Weise durch eine feste, wasserundurchlässige Schutzhülle umgeben, die den Kern in seinem ursprünglich gepressten Zustand hält.

Zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von

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Sprengstoff-Zündschnüren wird ferner eine Vorrichtung geschaffen mit einer Sprengstoffzuführeinrichtung für die Zuführung eines Stromes Sprengstoffmaterial, einer Spreng-stoffkern-Formungseinrichtung für das Verdichten bzw. Verfestigen dieses Stromes, so dass ein kontinuierlich vorrük-kender Sprengstoffkern gebildet wird, einer Einrichtung zum Aufbringen einer Lage Wickel- bzw. Hüllmaterial um den Kern herum, einer Auftragseinrichtung für warmschmelzendes Adhäsivmaterial, mit der eine geschmolzene Schicht aus warmschmelzendem Adhäsivmaterial um die Aussenseite' der Wickellage herum aufgebracht wird, und einer Einrichtung für das Aufbringen einer weiteren Lage Hüll- bzw. Wik-kelmaterial um die warmschmelzende Adhäsivmaterial-schicht herum.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung für die Herstellung einer Zündschnur;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer fertiggestellten Zündschnur.

Die Bildung eines Sprengstoffkerns einer Zündschnur aus Sprengstoffteilchen, die innerhalb einer dünnen Schlauchhülle zusammengepresst werden, und die Aufbringung von Verstärkungsschichten aus um die Schlauchhülle in einer Richtung und in Gegenrichtung gewickelten Gewebefäden geschieht auf bei der Zündschnurherstellung übliche Weise. Die Vorrichtung hat einen Trichter 11 mit einer Auslassöffnung 12 für die Aufnahme und die Abgabe eines pulverför-migen Sprengstoffmaterials 13 durch eine Matrize 14 hindurch, die axial unterhalb der Auslassöffnung 12 angeordnet ist. Der Trichter 11 ist von einem Führungstrichter 15 umgeben, wobei die Trichter 11 und 15 und die Matrize relativ zueinander so angeordnet sind, dass ein der Länge nach durch den ringförmigen Spalt zwischen den Trichtern 11 und 15 und durch die Matrize 14 hindurchgezogenes Band 16 der Länge nach aufgewickelt wird und einen Schlauch um das Sprengstoffmaterial 13 herum formt, der aus der Auslassöffnung 12 austritt und durch die Matrize 14 hindurchgeführt wird.

Unterhalb der Matrize 14 sind aufeinanderfolgend zwei Drehplattformen 17 und 18 angeordnet, die zum Aufbringen jeweils einer ersten Gewebelage in einer Drehrichtung und einer zweiten Gewebelage in Gegendrehrichtung um die erste Lage herum in entgegengesetzten Richtungen drehbar sind. Die Plattformen haben mittige Naben 19 und 20; jede Nabe hat eine Mittelöffnung 21 und 22, durch die die Zündschnur während ihrer Herstellung hindurchgeführt und zusammengepresst wird. Jede Plattform trägt mehrere frei drehbare Spindeln 23 mit Gewebefäden 24, von denen Fäden abgezogen und durch die Öffnungen 21 und 22 geführt werden, wodurch die Fäden schraubenförmig um die nach unten vorrückende Zündschnur herum gewickelt werden.

Unterhalb der Nabe 19 ist eine Pressmatrize 25 und zwischen der Matrize 25 und der Nabe 20 eine Sprühdüse 26 angeordnet. Ein Adhäsivmaterial-Schmelzbehälter 27 ist über eine geheizte Leitung 28 mit der Düse 26 verbunden; der Behälter 27 hat eine Luftzufuhr-Einlassöffnung 29, durch die das Innere des Behälters 27 unter Druck gesetzt werden kann.

Bei der Zündschnurherstellung mit der beschriebenen Vorrichtung wird ein zentraler Transportfaden 30 kontinuierlich von einer nicht gezeigten Spindel nach unten durch den Trichter 11, die Auslassöffnung 12, die Matrize 14, und die Öffnung 21, die Matrize 25 und die Öffnung 22 hindurch abgezogen. Der Trichter 11 ist teilweise mit dem Sprengstoffpulver 13 gefüllt und der sich bewegende Faden 30 stellt sicher, dass ein konstanter Strom Sprengstoffpulver 13 durch

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die Auslassöffnung 12 hindurchgefühlt wird; der Trichter 11 wird bei Bedarf nachgefüllt. Das Band 16 aus Papier- oder Kunststoffolie wird durch den Spalt zwischen den Trichtern 11 und 15, durch die Matrize 14, wo es zu einem Schlauch um den nach unten vorrückenden Strom aus Sprengstoffpulver

13 herumgewickelt wird, und anschliessend durch die Öffnung 21, die Matrize 25 und die Öffnung 22 gezogen. Der Sprengstoffpulverstrom 13 wird innerhalb des schlauchförmigen Bandes 16 während seiner Passage durch die Matrize

14 zusammengepresst und bildet mit einen verdichteten bzw. einen verfestigten Sprengstoffkern 31 für die Zündschnur.

Von jeder Spindel 23 auf der Plattform 17 wird durch die Öffnung 21 ein Faden abgezogen und aufgrund der Drehung der Plattform 17 und der Nabe 19 werden mehrere Fäden schraubenförmig um die Aussenseite des nach unten vorrük-kenden schlauchförmigen Bandes 16 herumgewunden und bilden eine kontinuierliche Gewebelage 32. Die nach unten vorrückende Zündschnur geht anschliessend durch die Matrize 25 hindurch, wo das Sprengstoffpulver 13 weiterhin verdichtet und zusammengedrückt wird; anschliessend wird die Zündschnur an der Sprühdüse 26 vorbeigeführt. In dem Behälter 27 wird warmschmelzendes Adhäsivmaterial 33 geschmolzen, der Behälter durch Druckluft unter Druck gesetzt und das geschmolzene Adhäsivmaterial durch die Düse 26 hindurchgepresst, so dass um die Gewebelage 32 herum eine kontinuierliche Schicht aus Adhäsivmaterial 33 gebildet wird. In Fig. 1 ist nur eine Sprühdüse 26 gezeigt; normalerweise sind zwei oder drei Sprühdüsen um den Weg der nach unten vorrückenden Zündschnur herum verteilt. Um das noch immer geschmolzene Adhäsivmaterial 33 herum wird in Gegenrichtung zur Lage 32 eine zweite Gewebelage 34 aufgebracht, indem ein Faden von jeder Spindel auf der Plattform 18 durch die Öffnung 22 beim Drehen der Plattform 18 in Gegenrichtung zur Plattform 17 abgezogen wird. Die Adhäsivmaterialschicht 32 imprägniert die Gewebelagen 32 und 34 und wird sehr schnell fest, so dass zwischen anein-andergrenzenden Fäden in jeder Lage und zwischen den zwei Lagen eine Verbindung gebildet wird. Die Lage 32 wird ferner mit dem schlauchförmigen Band 16 verbunden.

Die mit diesem Verfahren hergestellte Sprengschnur ist für die meisten industriellen Anwendungsfälle ausreichend fest und wasserundurchlässig. Die Sprengschnur ist für die Verwendung als Seismikwellenerzeuger in der Lagerstättenseismik ausserordentlich gut geeignet, bei der eine Zündschnurlänge vergraben wird, indem sie durch eine Leitung in den Erdboden hinuntergeleitet wird, wenn die Leitung hinter einer Pflugschar durch die obere Erdbodenschicht geführt wird. Das durch die erfindungsgemässe Sprengschnur erzeugte seismische Zeichen ist bei jeder gegebenen Spreng-stoffüllung stärker als das von einer herkömmlichen Sprengschnur erzeugte, da die thermoplastische Schicht der herkömmlichen Sprengschnur einen Teil der durch die Detonation des Sprengstoffkerns erzeugten Energie absorbiert. Die mechanische Festigkeit der Sprengschnur kann erforderlichenfalls durch zusätzliche Hüllmaterialien, beispielsweise eine oder mehrere zusätzliche Gewebelagen, erhöht werden.

Beispiel

Die Erfindung wird weiterhin durch das folgende besondere Zündschnurherstellungsbeispiel erläutert.

Der Sprengstoffkern 31 war kristallines PETN (13) der normalerweise für Spreng-Zündschnüre verwendeten Art und wurde mit einer Füllrate von lOg/m gefüllt. Das Band 16 war 0,08 mm dickes Glanzkraftpapier und die Gewebelagen 32 und 34 bestanden aus Fäden mit 2,5 mm Breite, 1000 denier aus Polypropylen-Band, das Stiftrollen-fibrilliert mit fünf langgestreckten parallelen Linien aus 1 mm langen Schlitzen mit 0,1 mm Abstand in Längsrichtung zwischen den Schlitzen war, wobei die Schlitze in aneinandergren-zenden Reihen um 0,55 mm versetzt sind. Die Lage 32 bestand aus zehn Fäden, die mit 26 Umdrehungen/m aufgewickelt wurde; die Lage 34 bestand aus acht Fäden, die mit 39 Umdrehungen/m zur Zündschnur aufgewickelt wurde.

Das warmschmelzende Adhäsivmaterial war ein handelsübliches Bindemittel «Flexibond» MBX (eingetragenes Warenzeichen) der Firma Borden Limited, Grossbritannien, Southampton. Es basierte auf einem Gemisch aus Äthylen/ Vinylacetatcopolymer und einem Terpentin- bzw. Kolophoniumharzester. Dieses Bindemittel wurde durch Druckluft mit einem Druck von 2,11 kg/cm2 bei 150°C durch zwei Düsen versprüht, von denen jede eine Mündungsöffnung von 0,125 mm aufwies; die aufgebrachte Bindemittelmenge betrug 0,375 g/m. Der Durchmesser der Öffnung 22, der den Aussendurchmesser der fertiggestellten Zündschnur festlegte, betrug 4 mm. Eine herkömmliche Sprengschnur mit der gleichen Sprengstoffkernladung und Gewebehülle hat 6,3 g/m thermoplastisches Material in der äusseren extru-dierten Schicht und der Aussendurchmesser beträgt 5 mm. Die Zündschnur dieses Beispiels ist aus diesem Grund ausserordentlich kostengünstiger als eine herkömmliche Zündschnur und hat ein wesentlich geringeres Volumen und Gewicht pro Längeneinheit für jede gegebene Sprengstoffül-lung.

Die Zündschnur dieses Beispiels widerstand dem Eindringen von Wasser von der Seite her bei 70 kg/cm2 hydrostatischem Druck für 24 Stunden; dies entspricht den meisten Anwendungsfällen. Die Sprengstoffeigenschaften waren die gleichen wie bei herkömmlichen Sprengschnüren mit der gleichen Füllung. Der Abstand der Detonationsfortpflanzung von einer Seite zur anderen betrug 2,5 cm, verglichen mit 1,8 cm bei herkömmlichen Sprengschnüren. Dies ist dem geringeren Volumen bzw. der geringeren Masse des trägen Hüllmaterials zuzuschreiben und zeigt die Erzeugung einer stärkeren seitlichen Druckwelle an, die ein wichtiger Vorteil bei der Verwendung der Schnur als Seismikwellenerzeuger bedeutet.

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1 Blatt Zeichnungen

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632980 PATENTANSPRÜCHE

1. Sprengstoff-Zündschnur mit einem Kern aus Sprengstoffmaterial, der von mindestens zwei Lagen verstärkendem Wickelmaterial umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aneinandergrenzende Wickellagen (32,34) mittels einer Zwischenschicht aus einem wasserundurchlässigen, warmschmelzenden Adhäsivmaterial (33), das eine Mischung von einem Folien bildenden Polymer und einem klebrig machenden Kunstharz ist, miteinander verbunden sind.

2. Zündschnur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelmaterial zwei Lagen eines fadenförmigen Gewebematerials hat, von denen eine Lage (32) schraubenförmig den Sprengstoffkern (31) und die zweite Lage (34) schraubenförmig um die erste Lage herum gewickelt ist.

3. Zündschnur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das folienbildende Material ein Copolymer aufweist, der Äthylen enthält, das zu einem Comonomer copolymerisiert ist, das eine äthylenisch ungesättigte Fettsäure mit drei bis acht Kohlenstoffatomen oder ein äthylenisch ungesättigter Fettsäureester mit drei bis acht Kohlenstoffatomen ist.

4. Zündschnur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Comonomer Acrylsäure, Methacrylsäure, ein Alkyl-ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, Hydroxyäthyl-methacrylat, Vinylacetat oder Vinylpropionat enthält.

5. Zündschnur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz ein Cumaron-Inden-Harz, ein Terpentinharz, ein Phenolharz oder ein Kolophoniumharz-Derivat enthält.

6. Zündschnur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz hydriertes Kolophoniumharz oder einen hydrierten Kolophoniumharzester, vorzugsweise ein Gly-cerin- oder Pentaerythritester ist.

7. Zündschnur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das warmschmelzende Adhäsivmaterial eine Schmelztemperatur im Bereich von 80 bis 155°C hat.

8. Zündschnur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelmaterial Papier, synthetischen Kunststoff, Baumwolle oder Jute, vorzugsweise fibrilliertes Kunststoffband, insbesondere fibrilliertes Polypropylen, enthält.

9. Verfahren zur Herstellung einer Sprengstoff-Zünd-schnur nach Anspruch 1, wobei kontinuierlich ein Brennkern aus Sprengstoffmaterial geformt und dieser Kern mit mindestens zwei Lagen Wickelmaterial umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Lagen mit einer Schicht aus dem warmschmelzenden Adhäsivmaterial (33) verbunden werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lage aus fadenförmigem Gewebematerial (32) schraubenförmig um den Kern gewickelt, diese erste Lage mit einer geschmolzenen Schicht aus dem warmschmelzenden Adhäsivmaterial (33) bedeckt und eine zweite Lage aus fadenförmigem Gewebematerial (34) schraubenförmig, vorzugsweise in Gegenrichtung zur ersten Lage, um die Schicht aus geschmolzenem Adhäsivmaterial herumgewickelt wird, wobei beim Abkühlen des Adhäsivmaterials die erste und zweite Lage aus Gewebematerial miteinander verbunden werden.