DE1035030B - Verfahren zur Herstellung von Globularpulver - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Globularpulver

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DE1035030B
DE1035030B DEO4931A DEO0004931A DE1035030B DE 1035030 B DE1035030 B DE 1035030B DE O4931 A DEO4931 A DE O4931A DE O0004931 A DEO0004931 A DE O0004931A DE 1035030 B DE1035030 B DE 1035030B
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solvent
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ethyl acetate
powder
grains
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DEO4931A
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English (en)
Inventor
John J O'neill Jun
Gilbert R Cox
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Olin Corp
Original Assignee
Olin Corp
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033Shaping the mixture
    • C06B21/0066Shaping the mixture by granulation, e.g. flaking

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Globularpulver Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Herstellung von Globu larpulver, bei dem ein Grundstoff für rauchloses Pulver unter Bildung eines Lackes in einem Lösungsmittel gelöst und der Lack zerteilt und in einem Suspensionsmedium suspendiert wird, das mit dem Lack praktisch nicht mischbar ist.
  • Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Suspensionsmedium mit dem Lösungsmittel in einer Menge, d.ie ausreichend ist, um die Abwanderung des Lösungsmittels von dem Lack zu dem Suspensionsmedium zu verhindern, beladen und danach die zerlegte (unterteilte) Lackmasse dem beladenen Suspensionsmedium zugesetzt wird.
  • In der USA.-Patentschrift 2 027 114 ist ein Verfahren zur- Herstellung von rauchlosem Pulver beschrieben, bei dem Tröpfchen eines Lackes, der aus dem Grundstoff für rauchloses Pulver und Lösungsmittel besteht, während er in einem nicht lösenden Medium suspendiert ist, verfestigt werden. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Treibpulver ist dem Fachmann unter dem Namen »Globularpulververfahren« bekanntgeworden. Die Techniken zur Regelung des Globularpulververfahrens, so daß dabei Körner mit verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften erhalten werden, sind in den USA.-Patentschriften 2 160 626 (erteilt am 30. Mai 1939), 2 206 916 (erteilt am 9. Juli 1940), 2 213 255 (erteilt am 3. September 1940) und 2 375 175 (erteilt am 1. Mai 1945) beschrieben. Diese Patente beschreiben Veränderungen in der Grundtechnik zur Herstellung von Globularpulver, durch die der Charakter, die Gleichförmigkeit und die ballistischen Eigenschaften der erzeugten Pulver geregelt werden. Während sich das Globularpulververfahren zur Herstellung von Pulverkörnern für die Munition kleiner Waffen als äußerst geeignet erwiesen hat, d. h. wenn der Durchmesser der einzelnen, fast runden Pulverkörner etwa 0,25 bis 0,64 mm nicht überschreitet, war es nicht möglich, Globularpulverkörner mit größerem Durchmesser, d. h. mehr als 0,64 mm, in großem Umfang herzustellen.
  • Wälirend bisher gefunden wurde, daß beim Glö#bularpulververfahren die durchschnittliche Korngröße eines gegebenen Ansatzes in gewissem Umfange durch die Stärke des Rührens während der Zerteilungsphase des Verfahrens geregelt wird - je stärker gerührt wird, um so kleiner die Körner, und umgekehrt -, besitzt eine derartige Regelung sehr bestimmte Grenzen, und vor unserer Erfindung war es nicht möglich, Ansätze herzustellen, bei denen ein wesentlicher Prozentsatz dies Produktes sowohl gut geformt (d. h. praktisch rund) war als auch einen Durchmesser von mehr als 0,64 mm aufwies. Um (bei einem gegebenen Ansatz) die Bildung wesentlicher Mengen an Globularpulverkörnern mit einem Durchmesser von 0,76 mm oder mehr zu erreichen, wurde erwogen, einen Lack mit so hoher Viskosität zu benutzen, da,B die Teilchen nach den in den erwähnten Patenten beschriebenen Verfahren, wie sie früher durchgeführt wurden, sich nicht runden können.
  • Im Laufe unserer Untersuchungen mit Lacken derart hoher Viskosität zur Herstellung von großen Körnern entdeckten wir, daß äußere Anteile vieler erhaltener Körner von dien inneren Anteilen derselben physikalisch verschieden waren. Die Körner schienen eine Art Schalenhärtung erfahren zu haben, bevor sie vollständig gerundet oder verfestigt waren, und es ist das Ziel unserer Erfindung, dieses zu vermeiden bzw. zu überwinden.
  • Die Untersuchung derartiger in der Schale bzw. Hülle gehärteter Körner führte uns letztlich zu der Ansicht, da,ß das Suspensionsmedium den Lackkörpern sofort, wenn sie miteinander in Berührung kommen, Lösungsmittel entzieht. Bei Verfolgung dieser Ansicht entdeckten wir, daß, wenn die Suspensionsflüssigkeit vorher mit einer geringen Menge des gleichen Lösungsmittels, das zur Herstellung des Lackes benutzt wird, beladen wird, die Neigung zur Schalenhärtung verringert wird und da.ß dann, wenn der Punkt eirreicht wird, bei dem der Lösungsmittelgehalt der Suspensionsflüssigkeit so ist, daß die Kräfte, die Lösungsmittel aus dem Lack in die Suspems.ionsflüssigkeit ziehen, mit denen im Gleichgewicht stehen, die das Lösungsmittel aus der Suspension.sflüssigkeit in das Lackkügelchen zu ziehen bestrebt sind, die endgültig gehärteten kugeligen Körner aus homogenem Stoff bestehen.
  • Demgemäß schlägt diese Erfindung vor, die Suspensionsflüssigkeit, die beim Globularpulververfahren benutzt wird, mit Lösungsmittel zu beladen, bevor vorgeformter Lack mit der Suspensionsflüssigkeit in Berührung kommt. Das Lösungsmittel, mit dem die Suspensionsflüssigkeit beladen wird, ist vorzugsweise das gleiche wie das zum Lösen des Grundstoffes für rauchloses Pulver bei der Herstellung des Lackes angewandte. Wenn z. B. ein Lack, der aus 3 Teilen Äthy 1-acetat und 1 Teil Nitrocellulose besteht, in Wasser suspendiert wird, wird etwas Äthylacetat durch die Grenzfläche in das Wasser wandern, bis so viel Äthylacetat in dem Wasser gelöst ist, das ein Gleichgewicht erreicht ist; so wird den Lackkörpern Lösungsmittel entzogen, wenn nicht das Wasser, bevor es mit dem Lack in Berührung gebracht wird, mit Äthylacetat beladen wird. Wenn der Lack eine relativ große Lösungsmittelmenge enthält, kann der Verlust an Lösungsmittel, das in die Suspensionsflüssigkeit wandert, um ein Gleichgewicht zu erreichen, unwesentlich sein. Wenn aber aus wirtschaftlichen oder anderen Gründen (z. B. bei der Herstellung von Körnern mit +0,76 mm Durchmesser) der Lack eine relativ hohe Viskosität (d. h. geringen Lösungsmittelgehalt) aufweist, kann der Verlust an Lösungsmittel, das in die Suspensionsflüssigkeit wandert, um Gleichgewicht zu erreichen, so groß sein, daß die äußeren Anteile der Lackteilchen erhärten, so daß sie sich nicht runden.
  • Folglich schlägt die Erfindung vor, die Lösungsmittelmenge vorher festzulegen, die einer gegebenen Suspensionsflüssigkeit notwendigerweise zugesetzt werden muß, um ein Gleichgewicht mit einem gegebenen Lack zu erreichen, der in der Suspensionsflüssigkeit suspendiert werden soll. Im Hinblick auf die vielen veränderlichen Größen, die beim Globularpulververfahren auftreten, haben wir keine Formel aufgestellt, mit deren Hilfe der Gleichgewichtspunkt für alle Bedingungen, die bei der Durchführung auftreten können, berechnet werden kann: es genügt für unsere Zwecke völlig, den Gleichgewichtspunkt zu bestimmen, indem Proben des gegebenen Lackes und der Flüssigkeit untersucht werden. Demgemäß nimmt man bei gegebenen Bedingungen eine kleine Probe der zu benutzenden Suspensionsflüssigkeit und eine kleine Probe des zu verwendenden Lackes, setzt der Probe der Suspensionsflüssigkeit z. B. 2% Äthviacetat (oder irgendein anderes Lösungsmittel, das in dem Lack enthalten ist), zu, mischt den Lack mit der 1ösungsmittelbeladenen Flüssigkeitsprobe in den gleichen Verhältnissen wie Flüssigkeit und Lack bei dem betrachteten Verfahren, trennt nach etwa 1minütigem Mischen eine für die Analvse ausreichende Flüssigkeitsmenge ab und bestimmt den Äthylacetatgehalt derselben; ist dieser 2%, war die erste Abschätzung richtig; ist dieser 3%, wird die Untersuchung wiederholt und eine Probe Suspensionsflüssigkeit mit 3% (anstatt 2%) Lösungsmittel beladen und das Verfahren wiederholt, notfalls so lange, bis der Prozentsatz bestimmt ist, bei dem die Suspensionsflüssigkeit keinen Lösungsmittelzuwachs erfährt, wenn sie mit dem Lack gemischt wird. Wir haben festgestellt, daß - wenn einmal eine Bestimmung gemacht wurde -die gleiche Beladung Ansatz für Ansatz angewandt werden kann, solange die Zusammensetzung der Suspensionsflüssigkeit, die des Lackes und ihre relativen Mengen gleichbleiben. Wir haben ferner gefunden, daß 2% Äthylacetat in der Suspensionsflüssigkeit etwa die Mindestbeladung: darstellen, die nötig ist; um annähernd das Gleichgewicht zu erreichen. Beim Untersuchen der Proben ist es am besten, sich dem Gleichgewichtspunkt von unten zu nähern und so, wie beschrieben, die Mindestbeladung zu bestimmen, bei der die Suspensionsflüssigkeit keinen Lösungsmittelzucvachs beim Mischen mit dem Lack ergibt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß der Lösungsmittelgehalt der Suspensionsflüssigkeit, um ein derartiges Gleichgewicht zu erreichen, erheblich geringer als die Lösungsmittelmenge sein kann und gewöhnlich auch ist, die die Flüssigkeit theoretisch zu lösen vermag. Beladung über den Gleichgewichtswert hinaus ist insofern von Nachteil - besonders wenn große Körner hergestellt werden sollen -, als die Suspension ihre Beständigkeit verliert und die Lackkügelchen zum Zerfall neigen. In der Tat haben wir bei Versuchen, große Körner herzustellen, einen derartigen Zerfall fast unmittelbar beobachtet, wenn die vorgeformten Lackkörper mit Wasser in Berührung kommen, das 6% Äthylacetat enthält.
  • Obwohl die Erfindung für die Herstellung von großen Körnern nach dem Globularpulververfahren besonders wertvoll ist, ist sie auch vorteilhaft für die Herstellung kleinerer Körner außer bei solchen Globularpulververfahren, bei denen der Lack direkt in Gegenwart der Suspensionsflüssigkeit hergestellt wird, da bei dieser Art die Suspensionsflüssigkeit beim Verfahren zur Herstellung des Lackes aus suspendiertem Lösungsmittel und festem Grundpulver unumgänglich mit Lösungsmittel gesättigt ist. Da der Hauptnutzen der Erfindung auf ihrer Anwendung bei der Herstellung von großen. kugeligen Körnern beruht, erläutert das folgende besondere Beispiel die Verhältnisse und Verfahren. nach denen ein Ansatz Globularpulverkörner hergestellt wird, bei dem mehr als 70% der Körner einen Durchmesser von 0.86 bis 1,04 mm aufweisen und gut gerundet sind.
  • Der anzuwendende Lack besteht aus einem geeigneten Grundpulver, wie Nitrocellulose, das in einem Lösungsmittel gelöst ist, das mit der gewählten Suspensionsflüssigkeit praktisch nicht mischbar ist: soll die Suspensionsflüssigkeit Wasser sein. so ist Äthvlacetat ein geeignetes Lösungsmittel für das Grundpulvern So kann der Lack z. B. aus 135 Gewichtsteilen Äthvlacetat und 56 Teilen trockener Nitrocellulose (oder 80 Teilen wasserfeuchter :.\Titrocellulose) hergestellt werden. Zusätze, lösliche oder unlösliche, werden vorzugsweise zum Äthylacetat gegeben, bevor letzteres mit der Nitrocellulose gemischt wird. So können z. B. die 135 Teile Äthylacetat, 0,125 Teile Kreide und 0.5 Teile Diphenylamin enthalten. Das Lösungsmittel wird vorzugsweise auf eine Temperatur von 50° C erhitzt, bevor die Nitrocellulose zugegeben wird. Es ist zweckmäßig, die Nitrocellulose allmählich zum Lösungsmittel zu geben und während des Zusatzes weiterzurühren, bis ein homogener Lack entstanden ist.
  • Die mit dem oben beschriebenen Lack zu benutzende Suspensionsflüssigkei.t wird wie folgt hergestellt: 14 Teile Gummiarabikum werden zu 50 Teilen Wasser gegeben und so lange vermischt, bis das Gummiarabikum gelöst ist. Die Gummiarabikumlösung wird dann in 700 Teile Wasser filtriert, auf 50° C erhitzt und innig gemischt. Wenn Körner hergestellt werden sollen, die praktisch keine inneren Poren aufweisen, können 27 Teile Natriumsulfat in der Mischung gelöst werden, aber es muß darauf geachtet werden, daß das Natriumsulfat nicht am Mischgefäß festbackt.
  • Aus früheren Untersuchungen mit dem oben beschriebenen, Lack, und der Suspensionsflüssigkeit haben wir festgestellt, daß 15 Teile Äthylacetat der oben beschriebenen Suspensionsflüssigkeit zugesetzt werden müssen, damit das Lösungsmittelgleichgewicht erreicht wird, wenn der oben beschriebene Lack darin verteilt wird. Demgemäß werden also 15 Teile Äthylacetat der oben beschriebenen Suspensionsflüssigkeit zugesetzt.
  • Bevor sie miteinander in Berührung gebracht werden, werden der Lack und die Suspensionsflüssigkeit auf eine Temperatur von etwa 60° C erhitzt.
  • Der Lack wird z. B. durch Auspressen und Zerschneiden zu Körpern der gewünschten Größe zerteilt, so daß die Lackkörper in der Suspensionsflüssigkeit während des Verfahrens suspendiert bleiben.
  • -Nachdem der Lack zerteilt und die Körper suspendiert sind, wird die Mischung so gerührt, daß die Suspension erhalten bleibt, bis die suspendierten Lackkörper unter Einwirkung der Grenzflächenkräfte gerundet sind, und während dieses Formens kann die Viskosität des Lackes in den suspendierten Körpern, z. B. durch Erhöhung der Temperatur oder durch Zusatz von Lösungsmittel, herabgesetzt werden, um die suspendierten Körper den Grenzflächenkräften, die sie runden, zugänglicher zu machen. Nachdem die suspendierten Körper die gewünschte, nahezu runde Form erreicht haben, wird die Suspension aufrechterhalten, während sie durch Abtreiben des Lösungsmittels gehärtet werden. Beim Härten wird das Lösungsmittel verdampft, entweder durch Erhöhung der Temperatur innerhalb der Vorrichtung oder durch Verringerung des Druckes bis zu dem Punkt, an dem das Lösungsmittel, z. B Äthylacetat, aus dem System verdampft, während die Lackkörper in Suspension gehalten werden.
  • Obgleich die eben beschriebene Ausführungsform besonders geeignet ist, einen hohen Prozentsatz großer Körner zu ergeben, kann natürlich das beschriebene Verfahren, wenn die Lackteilchen vorher zu einer kleineren Größe zerteilt werden, auch zur Herstellung von Globularpulverkörnern mit einem Durchmesser von weniger als 0,64 mm angewandt werden. Wenn der Lack mit hoher Viskosität angewandt wird und das vorherige Zerteilen durch Auspressen und Zerschneiden erreicht wird, kann die Größe der endgültigen Körner innerhalb engerer Grenzen geregelt werden, als wenn die Zerteilung durch Rühren erfolgt, aber die Anwendung von Lacken mit hoher Viskosität erfordert Schutzmaßnahmen gegen den Entzug von Lösungsmittel aus dem Lack durch die Suspensionsflüssigkeit, und letzteres wird durch die vorliegende Erfindung erreicht.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung kann der Fachmann die Art des Verfahrens der Erfindung und die Verwirklichung ihrer Ziele ersehen. Da das Globularpulververfahren in der Praxis viele Veränderungen erfahren kann, dient die oben beschriebene Ausführungsform nur zur Erläuterung; es sind viele Veränderungen der Bestandteile, der Mengen oder der einzelnen Techniken möglich, ohne daß der Erfindungsbereich verlassen würde.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Globularpulver, bei dem ein Grundstoff für rauchloses Pulver unter Bildung eines Lackes in einem Lösungsmittel gelöst und der Lack zerteilt und in einem Suspensionsmedium suspendiert wird, das mit dam Lack praktisch nicht mischbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Suspensionsmedium mit dem Lösungsmittel in einer Menge, die ausreichend ist, um die Abwanderung des Lösungsmittels von dem Lack zu dem Suspensionsmedium zu verhindern, beladen und danach die zerlegte (unterteilte) Lackmasse dem beladenen Suspensionsmedium zugesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Suspensionsmedium vor der Suspendierung des Lackes so viel Lösungsmittel zugesetzt wird, daß ein Auswandern des Lösungsmittels aus dem Lack in das 1-Zedium, wenn beide in Berührung stehen, vermieden wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Suspensionsmedium im wesentlichen Wasser und das Lösungsmittel Äthylacetat ist und das Medium mit Äthylacetat im Verhältnis von 15 Teilen Äthylacetat zu 750 Teilen Wasser beladen wird.
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