DE1646283C3

DE1646283C3 - Verfahren zur Herstellung von Sprengstofformkörpern hoher Festigkeit mit wählbarer definierter Detonationsgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE1646283C3
Application number: DE1646283A
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr. 5090 Leverkusen Berthmann; Maximilian Dr. 5670 Opladen Kluensch; Gerhard Dr. 5210 Troisdorf Martin
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1967-09-13
Filing date: 1967-09-13
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE1646283B2; NL6813037A; LU56858A1; DE1646283A1; US3619306A; BE720588A; CA919435A; NO119717B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung homogener Sprengstoffkörper mit hoher Festigkeit in beliebiger Form, bei denen sich die Detonationsgeschwindigkeit wählbar auf Werte zwischen 150 m/s und der maximalen Detonationsgeschwindigkeit des betreffenden Sprengstoffes einstellen läßt.

Es isl bekannt, die Detonationsgeschwindigkeit von Sprengstoffen durch Zusatz inerter Stoffe zu verringern. Dieses Verfahren läßt sich nur begrenzt anwenden, da die Sensibilität durch größere Zusätze von Inertstoffen so stark verringert wird, daß die Sprengstoffe nicht mehr detonationsfähig sind. Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der Detonationsgeschwindigkeit nicht gelatinierter Sprengstoffe ist die Herabsetzung der Dichte der Sprengstoffkörper durch Lufteinschlüsse. Dieses erfolgt z. B. bcimVerpressenderSprengstorfe mit verschiedenem Preßdruck. Hierbei erreicht man zwar eine Verringerung der Dichte, gleichzeitig findet aber auch eine Abnahme der mechanischen Festigkeit statt, so daß die Dichte auf diese Weise nur bis zu einem bestimmten Grenzwert vermindert werden kann. Dies stellt ebenfalls einen ziemlichen Nachteil dar.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Sprengstofformkörpcrs mit verringerter Dichte und damit verringerter Detonationsgeschwindigkeit, der trotzdem überdieerforderlichemechanische Festigkeit verfügt. Erreicht wird dies durch Verwendung von lufthaltigen, porösen oder voluminösen Stoffen bei der Herstellung der Sprengstüfformkörper, die im Sinne der Erfindung in vorbestimmbarer Weise im Sprengstofformkörpcr fixiert werden, so daß unei
wünschte Entmischungsvorgänge später nicht mehr auftreten können.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von Sprengstofformkörpern hoher Festigkeit mit wählbarer definierter Detonationsgeschwindigkeit, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Sprengstoffe unter Zusatz von lufthaltigen, porösen oder voluminösen Stoffen durch Sintern oder durch Zusatz von Bindemitteln verfestigt.

Die Formkörper lassen sich mit der erforderlichen Festigkeit und Homogenität erfindungsgemäß ohne die Gefahr einer Entmischung herstellen, wenn man die homogene Mischung der Bestandteile bis nahe an den Schmelzpunkt des Sprengstoffanteil ;s erwärmt. Bei nicht sinterbaren Sprengstoffen oder bei zu hoch liegender Sintertemperatur kann man durch Zusatz einer sinterfähigen Substanz, die auch Sprengstoffcharakter haben kann, eine geeignete Sinte.rU-mperatur wählen.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Formkörpern gemäß der Erfindung besteht darin, daß an Stelle des Sinterverfahrens ein Zusatz von härtbaren Kunststoffen oder Klebemitteln erfolgt.

Die Dichte der erfindungsgemäßen Formkörper läßt sich wie folgt variieren:

1. durch die zugesetzte Menge an lufthaltigen, porösen oder voluminösen Stoffen,
2. durch den Arbeitsdruck und

3. im Falle des Sinterns zusätzlich durch die Höhe der Temperatur und durch die Dauer des Erwärmens.

Die Herstellung der Formkörper erfolgt beispielsweise in der Weise, daß man die lufthaltigen, porösen oder voluminösen Substanzen, das Bindemittel und den feinpulverisierten Sprengstoff homogen mischt, wobei es zweckmäßig ist, daß die Korngröße des Spreng-Stoffes der Korngröße der anderen Bestandteile angeglichen ist, da sonst die Gefahr einer Entmischung besteht. Das Gemisch wird dann in eine Form gefüllt, die mit einem Stempel geschlossen und belastet wird. Der Druck liegt vorzugsweise zwischen 0,1 bis 1 kp/cm², kann aber auch geringer oder höher sein. Um Körper gleichen Volumens und damit gleicher Dichte zu erzielen, kann die Bewegung des Druckstempels bei gleicher Mengeneinwaage begrenzt werden.

Beim Sinterverfahren, bei dem sich der Zusatz des Bindemittels erübrigen kann, wenn der Sprengstoff selbst die Rolle des Bindemittels übernimmt, werden die gefüllten Formen auf eine Temperatur gebracht, die nahe unter der Schmelztemperatur des Sprengstoffes liegt, wenn dieser die Rolle des Bindemittels selbst übernimmt. Die Sintertemperatur ist hierbei von der Reinheit der verwendeten schmelzbaren Sprengstoffkomponente bzw. dem Schmelzpunkt des Eutektikums bei Anwendung von Stoffgemischen abhängig. Die Sintertemperatur kann aber auch über den Schmelzpunkt erhöht werden, wenn cer Anteil der schmelzenden Komponente (schmelzbares Substanzgemisch oder Sprengstoff) so gering ist, daß eine Entmischung nicht stattfindet. Als sinternder Sprengstoff kommt in erster Linie Trinitrotoluol (TNT) in Frage.

Außerdem können aber auch solche Sprengstoffe oder Sprengstoffgemische Verwendung finden, die bei ihrer Schmelztemperatur noch genügend stabil sind und nicht zu Ausseigerungen neigen. Der Druck beim Sintern beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1 kp/cm², kann aber auch geringer oder höher sein. Nach dem Abbinden bzw. Abkühlen beim Sintern werden die Körper, die bis dahin unter Druck standen, aus der Form genommen.

Zu den erfindungsgemäß verwendeten Sprengstoffen gehören beispielsweise:

a) aromatische Nitrnkörper, z. B.Trinitrobenzol,Trinitrotoluol, Trinitroanisol, Trinitrokresol, Trinitrophenol (Pikrinsäure), Trinitrophenetol, Trinitforesorcin, Trinitromethylanilin, Trinitrophloroglucin, Hexanitrodiphenylamin, (Hexyl) Hexanitrodiphenyl, Hexanitrodiphenylsulfid, Hexanitrodiphenylsulfon, Hexanitroazobenzol;

b) Nitramine, z.B. Cyclo-trimethylentrinitramin (Hexogen), Trinitrophenylmethylnitramin (Tetryl), Cyclü-tetramethylentetranitramin (Oktcgen), Äthylendinitramin;

c) Nitrosamine, z. B. Cyclotrimethylentrinitrosamin;

d) Salpetersäureester, z. B. Pentaerythrittetranitrat; s) Ammonsalpeter iin Gemisch mit einer verbrennbaren Substanz.

Unter lufthaltigen Stoffen sind solche zu verstehen, die aus einzelnen mit Gasen gefüllten Hohlkörpern bestehen, z. B. Microballons (Hohlkügelchen aus Phenoloder Harnstoffharz). Schaumkunststoff mit geschlossenen Poren.

Poröse Stoffe sind solche StcTe, die mit feinen Hohlräumen durchsetzt sind, deren Öffnungen zu der Obeifläche der Teilchen bin aber so klein sind, daß viskose Flüssigkeiten (z. B. Kleber) nicht nennenswert eindringen könren.

Voluminöse Stoffe sind Stoffe mit großer Oberfläche und geringem Schüttgewicht, ζ B. Holzmehl und Korkmehl.

Unter Bindemittel versteht man:

a) In Wasser oder einem organischen Lösungsmittel gelöste Klebstoffe, bei denen das Erhärten durch Verdampfen des Lösemittels erfolgt, z. B. Leim, Dextrin, Polychlorbutadien, Polyvinylacetat und ähnliche Verbindungen.

b) Anorganische Bindemittel, denen Wasser hinzugefügt wird und die infolge des Wasseraisatzes aushärten, z. B. Gips, Zement, Magnesiunizement, Mennige-Glycerin-Kitt und ähnliche Mischungen.

Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren erhal- +5 tenen Sprengstofformkörper besitzen eine so große Festigkeit, daß sie nachträglich einer mechanischen Bearbeitung unterzogen werden können.

Durch Kombination von Sprengstofformkörpern mit verschiedenen Detonationsgeschwindigkeiten lassen sich Systeme bilden, die bei ihrer Detonation eine Stoßwellenfront gewünschter Form ausbilden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken.

55

B e i s ρ i e 1 e 1 bis 4

Diese Beispiele zeigen die Herstellung der Sprengstofformkörper mittels des vorstehend beschriebenen Sinterverfahrens, wobei der Sprengstoff selbst die Aufgäbe des Bindemittels übernimmt. Als Sprengstoff wird Trinitrotoluol eingesetzt. Zur Herabsetzung der Dichte dienen aus Phenolharz bestehende Mikroballons mit einem Durchmesser von 0,005 bis 0,15 mm oder Korkmeliil. Die Mengen, in denen die jeweiligen Komponenten gemischt werden, die Herstellungsbedingungen sowie die Detonationsgeschwindigkeiten gehen aus der folgenden Zusammenfassung hervor:

	•	Beispiele	89	73	4

TNT, gemahlen	100		11	η	90
(Gewichtsprozent)
Mikroballons	0
(Gewichtsprozent)		0,74	0,3
Korkmehl		0,2	0,4	10
(Gewichtsprozent)	1,1	79	79	0,7
Dichte ß/cm³	0,5	5	5	03
Sinterdrucl. kp/cm²	79			80
Sintertemperatur" C	5			5
Sinterzeit Std.		3360	1500
Dei.'jf<ations-
geschwindigkeit	5700		2710
m/s

Beispiele 5 bis 7

Diese Beispiele zeigen ebenfalls die Herstellung der Sprengstofformkörper an Hand des Sinterverfahrens, allerdings dient der Sprengstoff selbst nicht als Bindemittel, sondern ein in geringen Mengen zusätzlich verwendeter Sprengstoff (TNT). Zur Verminderung der Dichte wurden die in den Beivpiekn 1 bis 4 verwendeten Mikroballons, Hob.- bzw. Korkmehl zugesetzt. Die Mengen, in denen die jeweiligen Komponenten gemischt werden, die Herstellungsbedingungen sowie die Detonationsgeschwindigkeiten gehen aus der folgenden Zusammenfassung hervor:

	5	Beispiele 6	7
Ammonsalpeter
(Gewichtsprozent)	85	77	74
TNT, gemahlen
(Gewichtsprozent)	10	14	13
Mikroballons
(Gewichtsprozent)	5
Holzmehl (Gewichtsprozent)		9
Pflanzerümehi
(Gewichtsprozent)			13
Dichte e/m³	08	0 85	1,1
Sinterdruck kp/cm²	0,3	0,3	0,3
Sintertemperatur⁰ C	80	80	80
Sinterzeit Std. .	5	6	6
Detonationsgeschwindigkeit
m/s	2350	2290	3670

B e i s ρ i e 1 e 8 bis 20

Die Beispiele 8 bis 10 sowie 14 bis 20 zeigen die Herstellung der Sprengstofformkörper unter Verwendung eines ohne Erwärmen abbindenden Mittels. Zu diesen Mitteln gehören Klebestoffe der Handelsbezeichnun-gen »Araldit«, »Adhesin«, »Pattex« und »UHU« sowie Gips und Zement. In der folgenden Zusammenfassung werden diese Handelsbezeichnungen näher definiert.

Die Beispiele 11 bis 13 zeigen die Herstellung dei Sprengstofformkörper unter Anwendung des Sinterverfahrens, wobei als Bindemittel eine inerte Verbindung ohne Sprengstoffcharakter fungiert.

Die in den Beispielen 8 bis 20 eingesetzten Mengen der jeweiligen Komponenten, die Herstellungsbedingungen sowie die Detonationsgeschwindigkeiten gehen aus der folgenden Zusammenfassung hervor, Die eingesetzten Mikroballons entsprechen den in den Beispielen 1 bis 4 verwendeten.

1 C46 283

Nitropenta (Gewichtsprozent)
Miktüballons

(Gewichtsprozent)

Centralit ! (Gewichtsprozent)
AniLlit" (Gewichtsprozent)
Adhesin¹¹ (Gewichtsprozent)
Patle.x" (Gewichtsprozent)
UHU'¹ (Gewichtsprozent)

Dichte g/cm³

Preüdruck kp/cm²

Sintertcnipcratur ^CC

Sinterzeit Std

Detonationsgcsch windigkeit

m/s

Beispiele

4
20

0,87 0,1

4710

72

20

0,78 0,1

4280

56 24 20

0,58 0,1

3220

4185

	l.i	14	56,6	16 ,	17
85	75	63,2	10	81	81
10	15	3,4		10	10
5	10		33,4
		33,4
				9
			0,57		9
0,51	0,48	0,87	0,1	0,71	0,67
0,2	0,2	0,1		0,1	0,1
86	86
5	5		3220
3370	3215	4730	4226	4300

Ccntralii I DiathyldiphenylharnstofT,

Araldii KunslstoflTklcbcr aus Äthcxylinharzcn (kalthärtendcr Zweikompor.enten-KunststolT),

Adhcsin Polyvinylacetat,

Pattcx Komaktkleber aus Polychlorbutadien mit Zusätzen an Harzen und organischen Lösungsmitteln,

I'HU Alleskleber (Polyvinylharz + Lösungsmittel).

Beispiele

Gewichtsprozent

20

Nitropenta

Mikroballons

Gips

Zement

Wasserzusatz auf 100-g-Mi-

schungcm³

Dichte g/cm³

Preßdruck kp/cm²

Detonationsgeschwindigkeit

m/s

2110 65

15
20

60
0,42
0,1

3440

60 20

20

60 0,46 0,1

3610

Claims

I 646 Il Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Sprengstoff-Formkörpern hoher Festigkeit mit wählbarer definierter Detonationsgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, aaß man Sprengstoffe unter Zusatz von lufthaltigen, porösen oder voluminösen Stoffen durch Sintern oder durch Zusatz von Bindemitteln verfestigt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengstoff komponente selbst zum Sintern gebracht wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel einen härtbaren Kunststoff verwendet.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel einen Klebstoff verwende!.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel ein durch Zusatz von Wasser aushärtbares anorganisches Bindemittel verwendet.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch *5 gekennzeichnet, daß man den Formkörper unter Anwendung eines variierbaren Druckes herstellt.