DE1244632B - Verfahren zur Herstellung von gerundeten Treibpulverkoernchen aus Nitrocellulose - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

C06b

Deutsche Kl.: 78 c-10

1244 632
O6624VIb/78c
20. Februar 1959
13. Juli 1967
25.Januar 1968

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung kugelförmiger oder nahezu kugelförmiger Treibpulverkörnchen aus Nitrocellulose bekannt. Nach diesen Verfahren gelingt es zwar, Treibpulverkörnchen mit einem mittleren Durchmesser bis etwa 0,5 mm in ziemlich zufriedenstellender Weise herzustellen, die Verfahren erweisen sich jedoch als ungeeignet, wenn man versucht, mit ihrer Hilfe Treibpulverkörnchen mit einem mittleren Durchmesser von mindestens 1,78 mm herzustellen.

Treibpulverkörnchen aus Nitrocellulose werden üblicherweise hergestellt, indem man einen Nitrocelluloselack in Wasser suspendiert und das Lösungsmittel von den suspendierten Lackteilchen abdampft.

Ein typisches Verfahren dieser Art ist in der USA.-Patentschrift 2 027114 beschrieben. Derartige Verfahren sind zwangläufig auf die Erzeugung verhältnismäßig kleiner Treibpulverkörnchen beschränkt. Versucht man, nach diesen Verfahren verhältnismäßig große gerundete Treibpulverkörnchen herzustellen, so stellt sich heraus, daß man, um die Lackteilchen in Suspension zu halten, so stark rühren muß, daß die Lackteilchen dadurch zerkleinert werden und man wiederum verhältnismäßig kleine Körnchen erhält. Verwendet man andererseits einen konzentrierteren Lack, der der Zerkleinerungs- und Verzerrungswirkung des Rührens Widerstand leistet, so ist der Lack zu starr zur Überführung in die Kugelform. Obwohl das Bedürfnis nach einem einfachen Verfahren zur Herstellung verhältnismäßig großer gerundeter Treibpulverkörnchen aus Nitrocellulose bereits seit langem erkannt worden ist, konnten solche Erzeugnisse nach den bisher bekannten Verfahren nicht hergestellt werden.

Aus der deutschen Patentschrift 701493 ist ein Verfahren zur Herstellung eines als Treibmittel dienenden rauchlosen Pulvers aus Nitrocellulose in Kugelform bekannt. Nach diesem Verfahren kann man Korngrößen bis etwa 0,6mm herstellen; es bietet jedoch nicht die Möglichkeit, den Teilchendurchmesser der Körnchen zu vergrößern. Nach diesem Verfahren wird die Nitrocelluloselösung in einer mit dem Lösungsmittel nicht mischbaren Flüssigkeit wie Wasser dispergiert und dann das Lösungsmittel aus den dispergierten Kügelchen ausgetrieben, indem man das Bad vorzugsweise allmählich erhitzt und dabei das Bad in Bewegung hält. Nach der Zerteilung der Nitrocelluloselösung kann man dem Bad den Dampfdruck erniedrigende Stoffe, insbesondere Kalisalpeter und/oder Natriumsulfat und/oder Bariumnitrat, zusetzen. Diese Maßnahme bewirkt, daß das Wasser innerhalb der Körnchen sehr viel schneller

Verfahren zur Herstellung von gerundeten
Treibpulverkörnchen aus Nitrocellulose

Patentiert für:

Olin Mathieson Chemical Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Jung und Dr. V. Vossius, Patentanwälte,

München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Ralph E. Coffee, Berkeley, Mo. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 4. März 1958 (718 976) - -

verdampft als das um die Körnchen herum befindliche Wasser.

as Das Verfahren zur Herstellung von Globulartreibpulver durch Entfernen des Lösungsmittels, nachdem die Teilchen in Suspension in einem wäßrigen Medium in die Kugelform übergeführt worden sind, wurde dadurch erheblich verbessert, daß man die Teilchen vor oder bei ihrer Einführung in das Suspendiermittel einer Vorsichtung unterzog. Dieses Verfahren ist in der USA.-Patentschrift 2740 704 beschrieben. Obwohl diese Abwandlung es gestattet, etwas größere kugelförmige oder nahezu kugelförmige Treibmittelkörnchen herzustellen, unterliegt sie immer noch der gleichen Beschränkung, die den ursprünglichen Verfahren eigen ist. Auch hier ist die Teilchengröße begrenzt, weil man bei der Herstellung großer Teilchen, um sie in Suspension zu halten, so stark rühren muß, daß die Teilchen dadurch zerkleinert oder verzerrt werden.

Die Erfindung überwindet die vorstehenden Nachteile und gestattet es, Treibpulverkörnchen in gleichmäßiger Größe und mit einem mittleren Mindestdurchmesser von 1,78 mm herzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von gerundeten Treibpulverkörnchen aus Nitrocellulose mit einem Mindestdurchmesser von etwa 1,78 mm, wobei die Nitrocellulose in einem mit Wasser praktisch nicht mischbaren Lösungsmittel zu einem Lack gelöst wird, Teilchen dieses Lackes in einer wäßrigen Suspendierlauge, die Salze gelöst

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enthält, suspendiert und so lange durch Bewegung in Die Lackteilchen, die in der dichten wäßrigen Sus-Suspension gehalten werden, bis sie kugelförmige pendierlauge suspendiert und in Kugelform überGestalt angenommen haben, das Lösungsmittel dann geführt und anschließend durch Entfernen des von den suspendierten Lackteilchen entfernt wird und Lösungsmittels verfestigt werden, können dadurch schließlich die Teilchen von der Suspendierlauge ab- 5 gebildet werden, daß man eine bestimmte Menge des getrennt werden. Das Verfahren ist dadurch gekenn- Lackes in der Suspendierlauge derart in Bewegung zeichnet, daß man eine Suspendierlauge verwendet, hält, daß der Lack in eine Vielzahl von Lackteilchen die durch Auflösen eines löslichen Salzes auf die der gewünschten Größe zerteilt wird. Andernfalls gleiche Dichte wie der Lack eingestellt ist, und daß kann man Lackteilchen in die Suspendierlauge einman während der Entfernung des Lösungsmittels die io führen, welche zuvor auf die gewünschte Größe ge-Suspendierlauge mit weiteren Mengen des Salzes ver- bracht worden sind. In jedem Fall soll die zur Besetzt, daß die Dichte der Suspendierlauge gleich der wegung der Suspension aufgewandte Kraft mäßig Dichte des Lackes ist. sein und gerade ausreichen, um die Teilchen in Sus-

In der Praxis läßt sich eine gleiche Dichte der sus- pension zu halten; sie soll jedoch nicht so stark sein,

pendierten Lackteilchen und der Suspendierlauge 15 daß die suspendierten Lackteilchen dadurch zer-

allerdings nicht dauernd innehalten, da die Dichte kleinert werden. Wenn die Lackteilchen dadurch ge-

des Lackes bei der Entfernung des Lösungsmittels bildet werden, daß man ein verhältnismäßig großes

erheblich zunimmt. Deshalb wird die Dichte der Volumen des in der Suspendierlauge suspendierten

Suspendierlauge nach und nach vergrößert, sobald Lackes zerkleinert, so hat es sich als vorteilhaft her-

die suspendierten Kügelchen die Neigung zeigen, sich 20 ausgestellt, das Salz der Suspendierlauge erst zuzu-

abzusetzen. setzen, nachdem sich die Lackkügelchen gebildet

Die Dichte der Suspendierlauge wird so eingestellt, haben. Auf diese Weise erzielt man eine wirtschaftdaß sie sich derjenigen der suspendierten Lackteil- liehe Ausnutzung der anfänglich für die Bewegung chen annähert, indem man der Suspendierlauge ein der Suspension aufgewandten Kraft, um die Lacklösliches Salz zusetzt. Das lösliche Salz kann in einer 25 kügelchen auf die richtige Größe zu bringen, und geringen Menge Wasser gelöst und der Suspendier- man erzielt gleichzeitig die erfindungsgemäßen Vorlauge in Form einer konzentrierten Lösung zugesetzt teile, indem die Lackteilchen in Kugelform überwerden. In den meisten Fällen hat es sich jedoch als geführt und von Lösungsmittel befreit werden, wähvorteilhafter erwiesen, das lösliche Salz der in Bewe- rend sie sich in Suspension in einer Suspendierlauge gung befindlichen wäßrigen Suspendierlauge zuzu- 30 befinden, deren Dichte praktisch gleich der Dichte setzen. der Kügelchen ist.

Geeignete lösliche Salze sind z. B. Natriumsulfat, Das zur Herstellung des Lackes verwendete

Bariumnitrat, Kaliumnitrat, Aluminiumsulfat, Ma- Lösungsmittel darf mit Wasser praktisch nicht misch-

gnesiumsulfat, Natriumchlorid, Natriumnitrat und bar sein und kann eine einzige Verbindung oder ein

Kaliumsulfat. Auch Rohrzucker kann verwendet 35 Lösungsmittelgemisch sein. Die Wahl des jeweiligen

werden, obwohl er im herkömmlichen Sinn kein Lösungsmittels richtet sich bis zu einem gewissen

Salz ist. Ausmaß nach der jeweiligen Methode der Entfernung

Um die erfindungsgemäßen Vorteile zu erzielen, des Lösungsmittels. In den meisten Fällen liat es sich muß die Dichte der Suspendierlauge während der als zweckmäßiger erwiesen, das Lösungsmittel durch Bildung der gerundeten Lackteilchen und der Ent- 40 Destillation zu entfernen. Zu diesem Zweck muß das fernung des Lösungsmittels im allgemeinen zwischen Lösungsmittel einen niedrigeren Siedepunkt als etwa 0,03 und l,25g/ccm liegen. Wenn die Dichte der Wasser haben. Wird das Lösungsmittel durch Dekan-Suspendierlauge geringer als etwa 1,03 g/cem ist, muß tieren oder auf ähnliche Weise entfernt, so kann man die Suspension stärker gerührt werden, so daß eine auch weniger flüchtige Lösungsmittel oder Lösungs-Zerteilung und Verzerrung der Lackteilchen eintritt. 45 mittelgemische verwenden.

Arbeitet man andererseits mit Suspendierlaugen mit Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient das einer Dichte von mehr als etwa 1,25 g/cem, so be- nachfolgende Beispiel, welches eine bevorzugte Ausnötigt man zum Rühren des Systems eine zu große führungsform beschreibt. Falls nichts anderes anEnergie, die erforderliche Menge an löslichem Salz gegeben ist, beziehen sich die angegebenen Mengen wird zu hoch, und die Eigenschaften der Treibpulver- 50 auf Gewichtsteile,
körnchen werden dadurch nicht verbessert. _R · · 1

Nachdem die in der wäßrigen Suspendierlauge sus-

pendierten Lackteilchen Kugelform angenommen Etwa 80 Teile faserige Nitrocellulose, befeuchtet

haben, werden sie durch Abtrennung des Lösungs- mit etwa 40 Teilen Wasser, wurden in etwa 180 Teilen

mittels verfestigt. Dies kann erfolgen, indem man die 55 Äthylacetat gelöst, wobei etwa 300 Teile eines

Suspension auf die Temperatur des Siedepunktes des schweren Nitrocelluloselackes erhalten wurden. Der

Lösungsmittels oder eine etwas niedrigere Tempe- ' Lack enthielt außerdem etwa 1 % Diphenylamin, be-

ratur erhitzt und sie bei dieser Temperatur hält, bis zogen auf das Trockengewicht der Nitrocellulose,

praktisch das ganze Lösungsmittel abgetrieben ist. und etwa 0,25% Kreide, ebenfalls bezogen auf das

Anderenfalls kann man das Lösungsmittel z. B. auch 60 Trockengewicht der Nitrocellulose. Dieser schwere

durch Dekantieren oder Abtreiben mit Luft ent- Lack wurde durch eine Öffnung von 2,032 mm

fernen. Durchmesser stranggepreßt und in einer in Bewegung

Um das Aneinanderstoßen und die Agglomeration befindlichen flüssigen Suspendierlauge in Stücke einer

der suspendierten Lackkügelchen zu verhindern, ent- Größe zerschnitten, deren Länge etwa gleich ihrem

hält die wäßrige Suspendierlauge außerdem ein 65 Durchmesser war.

Schutzkolloid. Geeignete Schutzkolloide sind z. B. Die Suspendierlauge, welche bei etwa 60° C ge-

Knochejileim, Gummiarabikum, Tragantgummi und halten wurde, enthielt etwa 750 Teile Wasser, in

Stärke. welchem etwa 14 Teile Knochenleim als Schutz-

kolloid und etwa 27 Teile Natriumsulfat gelöst waren. Femer waren der Suspendierlauge zuvor etwa 15 Teile Äthylacetat zugesetzt worden, um den Übergang des Lösungsmittels aus dem Lack in die Suspendierlauge möglichst zu beschränken.

Nachdem der gesamte Lack zu der Suspendierlauge zugesetzt worden war, wurde die Suspension 30 Minuten auf etwa 65° C erhitzt. Während des Erhitzens wurden in Zeitabständen von 5 Minuten nach Bedarf jeweils Mengenanteile von 0,9 kg Natriumsulfat zugesetzt, um die Lackteilchen am Absetzen zu hindern. Die Suspension wurde 6 bis 7 Stunden bei 65° C gehalten, bis die suspendierten Lackteilchen Kugelform angenommen hatten. Während die Suspension bei 65° C gehalten wurde, wurden weitere Anteile von jeweils 0,9 kg Natriumsulfat zugesetzt, sobald die Lackteilchen die Neigung zeigten, sich abzusetzen.

Nachdem die suspendierten Lackteilchen Kugelform angenommen hatten, wurde die Suspension auf etwa 55° C gekühlt, um die Viskosität der suspendierten Lackteilchen zu erhöhen und so die Beibehaltung ihrer Kugelform zu gewährleisten. Durch diese Kühlung nahmen die suspendierten Lackteilchen auch eine höhere Dichte an, und es wurden daher dem wäßrigen Medium etwa 1,8 bis 3,6 kg Natriumsulfat zugesetzt, um die Lackkügelchen am Absetzen und Agglomerieren zu hindern.

Die Suspension wurde weitere 5 bis 6 Stunden bei etwa 55° C gehalten, worauf das Lösungsmittel von den Lackkügelchen mit Hilfe eines Luftstromes abgetrieben wurde. Während des Abtreibens mit Luft wurde die Temperatur der Suspension allmählich von 55 auf 70° C gesteigert.

Die erhaltenen Treibpulverkörnchen waren praktisch kugelförmig und besaßen zu etwa 62°/» einen Durchmesser im Bereich von 2,3876 bis 1,9812 mm. Diese Art von Treibpulver, die sich nach den bekannten Verfahren nicht herstellen läßt, eignet sich besonders zur Verwendung für Munition großen Kalibers.

Wenn der stranggepreßte Lack, wie oben angegeben, Wasser enthält, müssen die Lackteilchen in der Suspendierlauge etwa 3 bis 4 Stunden in mäßiger Bewegung gehalten werden, um ihre Rundung zu gewährleisten. Falls der stranggepreßte Lack praktisch wasserfrei ist, findet die Rundung der stranggepreßten Zylinder in der Suspendierlauge praktisch augenblicklich statt.

In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel war der Suspendierlauge zuvor das gleiche Lösungsmittel zugesetzt worden, welches zur Herstellung des Lackes diente. Diese Maßnahme ist zwar zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unbedingt erforderlich; sie wird jedoch in allen denjenigen Fällen bevorzugt, wo eine Neigung des Lösungsmittels zum Übergang aus den suspendierten Lackteilchen in die Suspendierlauge bestehen kann. Diese Maßnahme verhindert, daß die Lackteilchen an ihrer Oberfläche •erhärten, bevor sie Kugelform angenommen haben.

ίο In dem vorstehenden Beispiel beträgt das Verhältnis von Lösungsmittel zu Nitrocellulose ungefähr 2,25 :1 und das Verhältnis von Suspendierlauge zu Lack etwa 2,5 :1. Es ist jedoch klar, daß diese Mengenverhältnisse nicht kritisch sind, sondern nach Maßgabe der jeweiligen Komponenten des Systems und der Art der verwendeten Vorrichtung innerhalb weiter Grenzen abgeändert werden können. Obwohl die nach dem vorstehenden Beispiel hergestellten Treibpulverkörnchen einen Durchmesser von ungefähr 2,16 mm hatten, gelingt es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres, auch etwa doppelt so große Körnchen herzustellen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von gerundeten Treibpulverkörnchen aus Nitrocellulose mit einem Mindestdurchmesser von etwa 1,78 mm, wobei die Nitrocellulose in einem mit Wasser praktisch nicht mischbaren Lösungsmittel zu einem Lack gelöst wird, Teilchen dieses Lackes in einer wäßrigen Suspendierlauge, die Salze gelöst enthält, suspendiert und so lange durch Bewegung in Suspension gehalten werden, bis sie kugelförmige Gestalt angenommen haben, das Lösungsmittel dann von den suspendierten Lackteilchen entfernt wird und schließlich die Teilchen von der Suspendierlauge abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Suspendierlauge verwendet, die durch Auflösen eines löslichen Salzes auf die gleiche Dichte wie der Lack eingestellt ist, und daß man während der Entfernung des Lösungsmittels die Suspendierlauge mit weiteren Mengen des Salzes versetzt, daß die Dichte der Suspendierlauge gleich der Dichte des Lackes ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 963 939, 701 493;
   schweizerische Patentschrift Nr. 314 333.

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