DE10316997B4 - Verfahren zur Herstellung von pressbaren, insensitiven Hexogen-Sprengstoffmischungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von pressbaren, insensitiven Hexogen-Sprengstoffmischungen Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von pressbaren, insensitiven Hexogen-Sprengstoffmischungen unter Verwendung von „insensitivem" Hexogen bei einem 4 Gew.-% oder 8 Gew.-% Bindersystem bestehend aus DOA und HYTEMP®:
1. Die in den Binderkomponenten enthaltenen Kristalle von Hexogen und Oktogen werden zusammen mit einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylacetat und Aceton in einem evakuierten Mischer bei 40 °C etwa eine Stunde gerührt, wobei sich der Kristallanteil aus 95 Gew.-% Hexogen und 5 Gew.-% Oktogen zusammensetzt.
2. Absaugen des Lösungsmittelgemisches bei konstant 40 °C bis ein Unterdruck von etwa 240 mbar erreicht ist.
3. Vollständiges Evakuieren bis < 1 mbar bei 60 bis 70 °C.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von pressbaren, insensitiven Hexogen-Sprengstoffmischungen.
  • Aus der DE 43 24 739 C1 ist ein kunststoffgebundener Sprengstoff bekannt. Dieser Sprengstoff ist gießbar und weist einen relativen großen Anteil eines Kunststoffbinders auf. Eine thermische Unempfindlichkeit ist nicht beschrieben.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Treibladungspulvers geht aus der DE 41 11 752 C1 hervor. Brauchbare Presslinge sind daraus nicht herstellbar. Es geht auch nicht hervor, dass die Mischung aus kunststoffgebundenen Sprengstoffen ausreichend thermisch unempfindlich ist.
  • Aus der DE 691 15 995 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von polymergebundenen Explosivkörpern bekannt. Ein Hinweis, wie Hexogen insensitiv gemacht wird, geht aus dieser Schrift nicht hervor.
  • Ein neuer Hexogentyp (insensitives RDX) weist einen Kristallaufbau auf, der nahe dem Idealzustand liegt. Dessen Stoßwellenempfindlichkeit und die thermische Empfindlichkeit sind geringer als beim bisher bekannten Hexogen als auch bei den bekannten Standard-Improved-Typen des Hexogen. Allerdings erfüllen die vorgenannten reinen Hexogene nicht die Bedingungen für die thermische Unempfindlichkeit entsprechend der Technischen Lieferbedingungen des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung in Deutschland, TL 1376-0800, STANAG 4170. Diese Lieferbedingungen fordern, dass ein, in einem Behältnis, wie Geschosskörper, eingeschlossener Sprengstoff bei Beschuss oder thermischer Einwirkung das Behältnis nicht aufreißt. Zugelassen ist als maximale Reaktion nur das Abbrennen des Sprengstoffes, wobei der zylindrische Behälter ganz bleiben muss. Risse in der Behälterwand dürfen nicht auftreten.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu runde, ein Verfahren zur Herstellung eines insensitiven Hexogen vorzuschlagen, das die genannten Bedingungen erfüllt.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den Patentansprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist das Hexogen in überraschender Weise insgesamt unempfindlicher, jedoch leistungsstärker.
  • Durch eine Zugabe von Oktogen zu dem reinen, insensitiven Hexogen von wenigstens 4 % wird erreicht, dass aufgrund der Phasenänderung des Oktogens ab etwa einer Temperatur von etwa 190 °C aufgrund der abnehmenden Dichte eine schlagartige Volumenvergrößerung statt findet und das Behältnis etwa bei einer Temperatur von 200 °C durch Abdrücken der stirnseitigen Deckel geöffnet wird. Dabei werden die Gewindeverbindungen gelockert. Entstehende Gase können dadurch entweichen. Als weitere maximale Folge brennt der Sprengstoff ruhig ab. Es wird vermieden, dass der Sprengstoff zu einer starken Reaktion kommt.
  • Die erfindungsgemäße Wirkung setzt bereits bei einem Oktogen-Anteil von 4 % ein, wobei der Anteil sich bis maximal 15 % erstrecken kann. Der optimale wirtschaftiche und technische Anteil beträgt 5 %.
  • Definition:
    • DOA
    Acycl. Dicarbonsäureester
    HYTEMP®
    Polymer auf Acrylbasis
  • Zur Durchführung des Paste-Verfahrens oder des Slurry-Verfahren wird folgendes Kristallverhältnis von Hexogen und Oktogen gewählt:
    95 Gew.-% Hexogen und 5 Gew.-% Oktogen.
  • Entsprechend einem 8 %igen Bindersystem werden folgende Mengen verwendet:
    87,4 Gew.-% Hexogen,
    4,6 Gew.-% Oktogen,
    6 Gew.-% DOA,
    2 Gew.-% HYTEMP®
  • Bei einem 4 %igen Bindersystem lauten die Mengen:
    91,2 Gew.-% Hexogen,
    4,8 Gew.-% Oktogen,
    3 Gew.-% DOA,
    1 Gew.-% HYTEMP®
  • Bei beiden Mischungen beträgt die Bandbreite für das Oktogen 1,0 Gew.-%, d. h. das optimierte Ziel der Erfindung wird erreicht mit einem Oktogengehalt von 4,8/4,6 Gew.-%, bezogen auf die genannten Bindersysteme.
  • Die Verfahrensschritte beim Paste-Verfahren sind wie folgt für die beiden Mischungen:
    • 1. Die in den Binderkomponenten enthaltenen Kristalle von Hexogen und Oktogen werden zusammen mit einem Lösungsmittelgemisch aus Äthylacetat und Aceton in einem evakuierten Mischer bei 40 °C etwa 1 Stunde gerührt.
    • 2. Danach erfolgt das Absaugen des Lösungsmittelgemisches unter Zuführung von Wärme bei konstanten 40 °C, bis ein Unterdruck von etwa 240 mbar erreicht ist.
    • 3. Dann erfolgt ein weiteres Evakuieren unter Zuführung von Wärme bei einer Temperatur von 60 bis 70 °C bis zum vollständigen Evakuieren bei < 1 mbar.
  • Die Verfahrensschritte nach dem Slurry-Verfahren sind wie folgt für die beiden Mischungen:
    • 1. Die Kristalle von Hexogen und Oktogen werden in einem Mischer bei Umgebungsluftdruck und bei einer Wassertemperatur von 40 C° ca. eine Stunde gerührt, wobei
    • 2. während des Rührvorganges in Äthylacetat und Aceton gelöstes DOA und HYTEMP® in den Mischer getropft wird. Danach erfolgt
    • 3. das Entfernen des Wassers durch Abdampfen.
  • Vorteilhaft ist beim Paste-Verfahren, dass ein Euteutikum von Hexogen- und Oktogenkristallen absolut vermieden wird. Vielmehr sind die Kristalle durch das Bindersystem von einander separiert.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, dass bei bereits vergleichsweise niedrigen Pressdrücken die Dichte mehr als 98 % der TMD (Theoretische Maximale Dichte) beträgt.
  • Schließlich wird beim Pressen unter Vakuum des nach dem Paste-Verfahren hergestellten Hexogen eine erhebliche Kosteneinsparung dadurch erzielt, dass die Pressdrücke bei 30 bis 50 % der bisherigen Pressdrücke liegen. Üblich sind bei einem Ladungsquerschnitt von 100 mm nach dem Stand der Technik ein Pressdruck von 1,5 kbar. Erfindungsgemäß ist bei einem derartigen Ladungsdurchmesser nur noch ein Pressdruck von etwa 0,5 kbar erforderlich.
  • Es sind daher keine schweren und damit teueren Presswerkzeuge erforderlich. Vielmehr reichen dünnwandige Presswerkzeuge. Bei entsprechender Dimensionierung der Sprengladungshülle ist keine seitliche Unterstützung der Sprengladungshülle erforderlich.
  • Ein wesentlicher Vorteil ist auch dadurch gegeben, dass die nach dem Paste-Verfahren hergestellte Sprengladung nahezu vollständig aus der Munition herausgelöst und anschließend nahezu vollständig wieder verwendet werden kann und zwar ohne aufwendige Aufbereitungs-Prozesse. Denn bei Standard-Sprengladungen nach dem Stand der Technik auf der Basis von Hexogen wird beim mechanischen Entfernen der Sprengladung die Kristallstruktur von Hexogen und Oktogen zerstört und somit das Pressverhalten verändert.
  • Ein weiterer Vorteil ist beim Paste-Verfahren die Wiederverwendbarkeit des Lösungsmittels bzw. seine vollständige Recycelfähigkeit.
  • Beim Paste-Verfahren werden Mikrostruktur-Fehler an den Kristalloberflächen der Sprengstoffkristalle geglättet. Auch werden sonst auf der Oberfläche der Kristalle anhaftende kleine Kristalle entfernt infolge Lösungsmitteleinwirkung.
    •

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung von pressbaren, insensitiven Hexogen-Sprengstoffmischungen unter Verwendung von „insensitivem" Hexogen bei einem 4 Gew.-% oder 8 Gew.-% Bindersystem bestehend aus DOA und HYTEMP®: 1. Die in den Binderkomponenten enthaltenen Kristalle von Hexogen und Oktogen werden zusammen mit einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylacetat und Aceton in einem evakuierten Mischer bei 40 °C etwa eine Stunde gerührt, wobei sich der Kristallanteil aus 95 Gew.-% Hexogen und 5 Gew.-% Oktogen zusammensetzt. 2. Absaugen des Lösungsmittelgemisches bei konstant 40 °C bis ein Unterdruck von etwa 240 mbar erreicht ist. 3. Vollständiges Evakuieren bis < 1 mbar bei 60 bis 70 °C.
  2. Verfahren zur Herstellung von pressbaren, insensitiven Hexogen-Sprengstoffmischungen unter Verwendung von „insensitivem" Hexogen bei einem 4 Gew.-% oder 8 Gew.-% Bindersystem bestehend aus DOA und HYTEMP®. 1. Die in den Binderkomponenten enthaltenen Kristalle von Hexogen und Oktogen werden zusammen mit einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylacetat und Aceton bei Umgebungsluftdruck in einen Mischer mit Wasser gegeben und auf eine Wassertemperatur von 70 °C gebracht 2. Während des Rührvorgangs wird in Ethylacetat gelöstes DOA und HYTEMP® zugegeben. 3. Entfernen des Wassers durch Abfiltern und Abdampfen.
  3. Insensitive Hexogen-Sprengstoffmischung hergestellt nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von „insensitivem" Hexogen der Sprengstoff 4,8 oder 4,6 Gew.-% % Oktogen enthält.
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