DE10058705C1 - Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen, wobei ein kristalliner Explosivstoff in eine Polymermatrix aus einem Binder, einem Weichmacher und weiteren Hilfsstoffen eingebettet wird. DOLLAR A Um zu erreichen, daß die Sprengladung trotz eines hohen (z. B. 90%-igen) Feststoffanteils gießfähig bleibt und daher eine ausreichend niedrige Viskosität aufweist, ohne daß vorher ein Aussieben der Kornfraktion der Explosivstoffkristalle erforderlich ist, schlägt die Erfindung vor, der Sprengladung 0,1 bis 10 Gew.-% feinstkörniges Vanadin-, Niob-, Tantal-, Chrom-, Molybdän- oder Wolfram-Pulver oder eine Mischung aus zwei oder mehreren derartigen Pulvern zuzusetzen, wobei die Pulverkörner des jeweiligen Metallpulvers eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen sollen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß derartige Metallpulver wie flüssige Schmiermittel zwischen den grobkörnigeren Sprengstoffpartikeln wirken und eine Reduzierung der Viskosität der entsprechenden Sprengladung bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebunde­ ner Sprengladungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kunststoffgebundene Sprengladungen weisen trotz einer hohen Wirkleistung eine relativ hohe Unempfindlichkeit auf. Sie bestehen aus Reaktionspolymeren, in die vor der Aushärtung kristalline Explosivstoffe, wie Octogen, Hexogen, Pentaerythrittetra­ nitrat etc., eingearbeitet werden. Dabei beträgt der Polymeranteil etwa 10 bis 20 Gew.-%.

Ein Problem bei der Herstellung kunststoffgebundener Sprengladungen besteht darin, daß mit steigendem Feststoffanteil, d. h. mit zunehmendem Anteil an Explosivstoff, die Viskosität der Mischung so zunehmen kann, daß ein Gießen dieser Mischung unmöglich wird. Die theoretische Grenze für ein fließfähiges Gemisch liegt bei 92 Gew.-%. Es hat sich allerdings gezeigt, daß die praktische Grenze für fließfähige Gemische bei ca. 90 Gew.-% liegt. Außerdem sind Sprengladungen mit einem derart hohen Feststoffanteil nur dann gießbar, wenn die Korngrößen der für die Sprengla­ dung verwendeten Explosivstoffkristalle innerhalb eines vorgegebenen Durchmes­ serintervalles liegen, so daß ein relativ kostenintensives Aussieben von Kornfraktio­ nen erforderlich ist.

Es ist bereits bekannt, kunststoffgebundenen Sprengladungen Aluminiumpulver zuzusetzen (vgl. J. Köhler, R. Meyer "Explosivstoffe", 7. Auflage, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, VCH 1991, Seiten 9 und 185). Durch die hohe Bildungswärme von Aluminiumoxid kann man durch die­ se Beimischung einen erheblichen Zuwachs an Energie erreichen. Einen Hinweis auf eine Verbes­ serung der Viskosität der Sprengladung läßt sich der vorstehend erwähnten Literatur nicht entneh­ men.

Aus der DE 43 24 739 C1 ist eine gegossene kunststoffgebundene Sprengladung bekannt, de­ ren Sprengstoffanteil ohne Viskositätszunahme der Gießmischung erhöht werden soll. Dieses wird durch die Verwendung spezieller Weichmacher, insbesondere hydroxylterminiertes Po­ lybutadien (HTPB), erreicht. Außerdem offenbart diese Druckschrift, daß der Feststoff der Sprengladung bis zu 30 Gew.-% eines Metallpulvers, insbesondere Aluminiumpulvers, ent­ halten kann, um die Blastwirkung der Sprengladung zu erhöhen. Einen Hinweis, durch Zu­ mischung von Metallpulver die Viskosität einer (ansonsten an sich bekannten gießfähigen) Sprengladung zu verbessern, läßt sich dieser Schrift nicht entnehmen.

Aus der DE 38 04 396 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung kunststoffgebundener gießfähiger Sprengstoffe bekannt, bei dem zur Erhöhung des Feststoffanteiles ohne Viskositätszunahme 0,1 bis 10 Gew.-% des Feststoffes beim Mischen mit einem aushärtbaren Kunststoffbinder als Feinstkorn mit einer mittleren Korngröße von weniger als 25 µm zugegeben wird. Als Feinstkornanteil kann dabei der Explosivstoff selbst, ein Sauerstoffträger oder ein Brennstoff (Aluminiumpulver) verwendet werden.

Aus der US 4,747,892 ist es außerdem bekannt, zur Verminderung der Viskosität einer Sprengladung die Zumischung eines Emulgiermittels wie Lecithin zu verwenden.

Ferner offenbart die US 4,363,679 Sprengladungen oder pyrotechnische Mischungen, welche als Oxidationsmittel Zink/Peroxid und gegebenenfalls zusätzlich Metalle zur Erhöhung der Reaktivität, wie unter anderem auch Tantal, enthalten.

Aus der US 5,404,813 ist es bekannt, zur Erhöhung der Verbrennungstemperatur von z. B. Raketentreibstoffen anstatt feinkörniger Metallpartikel oder Metallstäube Metallfäden aus Niob von etwa 1 cm Länge und einem Durchmesser von 2 µm zu verwenden.

Schließlich offenbart die DE 196 16 627 A1 eine durch Laserlicht anzündbare Anzündmi­ schung, bei welcher als Abbrandmoderator u. a. Molybdän eingesetzt wird.

Dez Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung unempfindlicher gießfä­ higer kunststoffgebundener Sprengladungen mit einem hohen (z. B. 90%-igen) Feststoffanteil an­ zugeben, welche eine gegenüber vergleichbaren bekannten Sprengladungen (zum Gießen des Sprengstoffes ausreichend) niedrigere Viskosität aufweisen, ohne daß vorher ein Aussieben der Kornfraktion erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere be­ sonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung offenbart der Unteranspruch.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, der jeweiligen Sprengladung 0,1 bis 10 Gew.-% feinstkörniges Vanadin-, Niob-, Tantal-, Chrom-, Molybdän- oder Wolfram-Pulver oder eine Mischung aus zwei oder mehreren derartigen Pulvern zuzusetzen, wobei die Pulverkörner eine im wesentlichen sphärische Form und eine Korngröße von 0,1-5 µm aufweisen sollen. Bei Verwendung dieser Metallpulver, die auf­ grund der sphärischen Form der Pulverkörner eine sehr kleine spezifische Oberfläche aufweisen, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sie wie flüssige Schmiermittel zwischen den grobkörni­ geren Sprengstoffpartikeln wirken (Tribologischer Effekt), so daß sich relativ niedrige Viskositäten zwischen 400 und 1200 Pa.s bei 50°C ergeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich problemlos Sprengladungen herstellen, die trotz eines 90%-igen Feststoffanteiles eine Viskosität besitzen, die ohne Verwendung entsprechender Metallpulver bereits bei einem Feststoffanteil von 85% erreicht wird.

Die Verwendung von sphärischem Aluminiumpulver zur Verringerung der Viskosi­ tät hat sich in der Praxis hingegen nicht bewährt, weil derartiges Pulver einerseits sehr schwer erhältlich und andererseits sehr leicht entzündbar ist und es daher bei der Verarbeitung leicht zu Staubexplosionen kommen kann.

Ähnlich den Sprengladungen, denen Aluminiumpulver zugesetzt wird, zeigen auch die erfindungsgemäßen Sprengladungen eine durch die exotherme Reaktion des Me­ tallpulvers mit dem Luftsauerstoff bewirkte erhöhte Druckstoßwirkung (blast effect). Dieser Effekt trägt zur Zerstörung von Strukturen und Bauten durch Überdruck bei. Dia entstehenden Metalloxide sublimieren, d. h. sie gehen von der festen Phase direkt in die Gasphase über.

Der Prozentsatz des Metallpulvers ist abhängig von der speziellen Oberfläche des Metallpulvers und der Korngröße und liegt erfahrungsgemäß vorzugsweise zwischen 2 und 5 Gew.-%.

Als Explosivstoffe haben sich vorzugsweise Octogen (HMX), Hexogen (RDX) und Pentaerythrittetranitrat (PETRIN) als vorteilhaft erwiesen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sprengladungen erfolgt mittels der nachfol­ genden typischen Rezepturen:
80-88 Gew.-% Kristalliner Sprengstoff, z. B. RDX oder HMX
bis 20 Gew.-% Binder, z. B. HTPB
bis 10 Gew-% Weichmacher
0,01-02 Gew.-% Haftvermittler
0,05-05 Gew.-% Gießhilfen
0,1-1,0 Gew-% Antioxidans
0,1-10 Gew.-% Metallpulver

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen, wobei ein kri­ stalliner Explosivstoff in eine Polymermatrix aus einem Binder, einem Weichmacher und weiteren Hilfsstoffen eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Hilfsstoff der Sprengladung 0,1 bis 10 Gew.-% eines Metallpulvers eines oder mehrerer der folgenden Metalle: Vanadin, Ni­ ob, Tantal, Chrom, Molybdän oder Wolfram zugesetzt wird, wobei Metallpulver verwendet werden, deren Pulverkörner eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen und wobei die Korngröße des jeweiligen Metallpulvers derart gewählt wird, daß sie zwischen 0,1 bis 5 µm liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengladung 2 bis 5 Gew.-% Metallpulver zugesetzt wird.