DE1930503A1 - Sprengschaum - Google Patents

Description

Troisdorf, den 12. Juni 196$ 69 076 (1613)

DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln

¹¹ Sprengschaum"

Vorliegende Erfindung behandelt Sprengschaum, der aus "bekannten Explosivstoffen "besteht, die in einem, aus einer Schaumerzeugerlösung hergestellten, Schaum feinverteilt sind.

Sprengstoffgemische, die eine "breiige, schlammige oder flüssige Konsistenz "besitzen, sind "bereits "bekannt. Will man mit diesen Sprengstoffen jedoch auf porösem oder kluften- und spaltenreichen Grund Sprengungen vornehmen, dann dringen diese Sprengstoffe in eventuell vorhandene Spalten oder Poren des Untergrundes ein; gegebenenfalls können sie sich auch in Vertiefungen ansammeln oder vor Unebenheiten aufhäufen. Es besteht damit bei Verwendung dieser Sprengstoffe die Gefahr, daß die Detonation nach Durchlaufen einer bestimmten Strecke abreißt oder gar nicht zustande kommt, da der Sprengstoff in Spalten verlief Oders die fcritische Schichtdicke ujiterschritten wurde _t 4te

die Aufrechterhaltung der Detonation notwendig ist. Die kritische Schichtdicke von Sprengstoffen kann je nach ihrer Sensibilität einige Millimeter oder mehrere Zentimeter betragen.

Diese. genannten Nachteile der bekannten schlammigen oder flüssigen Sprengstoffgemische werden durch den erfindungsgemäßen Sprengschaum beseitigt, der aus wasserlöslichen und/oder wasserunlöslichen, festen und/oder flüssigen Explosivstoffen be-P steht, die in einem Schaum, der aus Schaumbildner, Wasser und Gas besteht, fein verteilt sind.

Sprengschaum zeichnet sich im Entstehungszustand durch eine große Fließfähigkeit und geringe Dichte aus. Hit Sprengschaum ist man in der Lage, große Flächen gleichmäßig über lange Strecken und über Unebenheiten hinweg, diese ausgleichend oder umhüllend, einzudecken und anzusprengen.

Die Herstellung dieser Sprengschäume erfolgt in der Weise, daß ™ man den Schaumbildner zu der lösung von wasserlöslichen Explosivstoffen oder zu einer Suspension eines wasserunlöslichen, festen Explosivstoffes und/oder einer Emulsion eines wasserunlöslichen, flüssigen Explosivstoffes hinzufügt und durch Einleiten von Gas^ vorzugsweise von Luft, Schaum erzeugt.

Die Lösung des Explosivstoffes in dem Wasser soll möglichst konzentriert s*in. Bevorzugt wird eine 30 - 50 gew.?ίige Lo--■ung des wasserlöslichen Explosivstoff« im Waeser. Den was-

serunlöslichen, festen Explosivstoff dispergiert man,im Fall von gleichzeitiger Verwendung von wasserlöslichen und wasserunlöslichen Explosivstoffen, in der wäßrigen lösung des wasserlöslichen Explosivstoffes, In diesem Fall soll der Gesamtgehalt an festen Explosivstoffen im Wasser möglichst mehr als 80 #, vorzugsweise zwischen 100 und 150 ?S, der Wassermenge betragen.

Bei Verwendung von Emulsionen flüssiger Explosivstoffe im Wasser, in der gegebenenfalls noch andere Explosivstoffe gelöst oder dispergiert sein können, kann der Gesamtgehalt an Explosivstoffen in einem erheblich weiteren Bereich variiert werden und z.B. 600 Gew.# des Wassergehaltes betragen.

Die Menge des Schaumbildners hängt von der Art des Schaumbildners und von den verwendeten Explosivstoffen ab. Es können bereits Mengen von 0,005 - 0,5 # der Wassermenge genügen, um einen Schaum zu erzeugen, jedoch verwendet man im allgemeinen Mengen zwischen 0,5 und 5 # der Wassermenge.

Die Sprengschaumdichte nimmt mit der Verschäumungszahl ab; sie liegt z.B. bei Verschäumungszahlen von 5-17 im Bereich von 0,3 - 0,09 g/cm⁵. Dabei soll unter der Verschäumungszahl das Verhältnis von Schaumvolumen zu Flüssigkeitsvolumen verstanden werden. Selbstverständlich hängt auch die Detonationsgeschwindigkeit des entsprechenden Sprengschaumes von der Verschäumungszahl ab: je größer die Verschäumungszahl, um so kleiner ist die Detonationsgeschwindigkeit des entsprechenden Sprengschaumes.

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Als Schaumbildner können alle zur Schaumbildung geeigneten Substanzen, sofern sie die chemische Stabilität der Explosivstoffe nicht beeinträchtigen, verwendet werden, z.B. Seifen und Syndets· Dabei sollen unter Seifen die Natrium- und Kaliumsalze höherer Fettsäuren mit einer Kohlenstoffkette von 12 - 22 C-Atomen, vorzugsweise 16-20 C-Atomen verstanden werden.

Unter Syndets sollen waschaktive Substanzen verstanden werden, die sowohl anionen-aktiv als auch kationen-aktiv sein können; auch nicht-ionogene Verbindungen werden darunter verstanden.

Als anionen-aktive Syndets seien genannt: Fettalkoholsulfate und Fettalkoholsulfonate der allgemeinen Formeln R.CHp-SO₅Na und R.CHgOSO₂ONa, wobei R einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 8 -» 18, vorzugsweise 10 - 16, C-Atomen bedeutet, wie z.B. Natriumlaurylsulfat, Natriumglycerylmonolauratsulfat und Dioctylnatriumsulfosuccinat.

Weiterhin seien als anionen-aktive Syndets Arylalkylnatriumsulfonate der allgemeinen Formel R.Ar.SO~Na genannt, wobei R die gleiche Bedeutung wie oben hat und Ar für einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest steht, z.B. Natriumstearylphenylsulfonat.

Ale katinonen-aktive Syndets, bei denen der organische Rest positiv geladen ist, seien Kondensationsprodukte eines ungesättigten Fettsäurechlorids (z.B. ölsäurechlorid) mit Dimethyläthylen- diamin oder Diäthyläthylendiamin genannt. Diese Produkte sind

f _

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auch unter der Bezeichung Sapamine bekannt. Als Beispiele seien .folgende Verbindungen genannt: C₁₇ H₅₅ CONH.CH₂-CH₂.N (CH₅J₅L S0₄ ⁼ oder Fc₁₇ H₅₅ CONH.OH₂-OH₂.N,(C₂Hj)₂I . CH₅COO".

Weiterhin eignen sich als Schaumbildner auch noch Eiweißabbauprodukte und Mischungen von Eiweißabbauprodukten mit Syndets.

Es ist günstig, den Schaum durch geeignete, an sich bekannte Schaumstabilitsatoren, die den Schaumbildnern hinzugefügt werden, zu stabilisieren. Als Beispiele für Schaumstabilisatoren seien genannt:

Kondensationsprodukte von Fettsäuren mit Alkylolaminen, PoIyacrylsäuren, Harnstoff, Thioharnstoff, Guanidin oder Eisen(Il)-salze.

Auch bekannte Quellmittel und Gerüstbildner eignen sich als Schaumstabilisatoren, z.B. Guarmehl oder Aerosil.

Weiterhin können der Schaumerzeugerlösung noch bekannte flüssige Gefrierschutzmittel, wie z.B. Glycerin oder Glycol, hinzugefügt werden.

Als Explosivstoffkomponente für den .Sprengschaum können sowohl wasserlösliche als auch wasserunlösliche, feste Explosivstoffe verwendet werden. Auch wasserunlösliche, flüssige Explosivstoffe, wie z.B. Glycerintrinitrat, Glycoldinitrat oder Nitroparaffine^ können verwendet werden. —

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Als wasserlösliche, feste Explosivstoffe seien die Alkylaminnitrate und -perchlorate, z.B. Methyl- oder Äthylendiamindiperchlorat und Methyl- oder Äthylendiamindinitrat, genannt. Feste, wasserunlösliche Explosivstoffe umfassen feste, explosible Salpetersäureester (z.B. Nitromannit, Pentaerythrittetranitrat), aromatische und aliphatische Nitrokörper, Nitramine und Nitrosamine .

Beispiele für Nitrokörper sind: Trinitrotoluol, Pikrinsäure, Trinitrokresol oder das unter dem Namen Trinitroäthyl-Alkohol "bekannte Additionsprodukt aus Trinitromethan und Formaldehyd.

Beispiele für Nitramine sind: Cyclotrimethylentrinitramin, Cyclotetramethylentetranitramin, Trinitrophenylmethylnitramin (Te-. tryl) oder Äthylendinitramin.

Als Beispiel für ein Nitrosamin sei das Guanyl-nitrosaminoguanyltetrazen genannt.

Der erfindungsgemäße Sprengschaum hat gegenüber den bekannten breiigen, schlammigen oder flüssigen Sprengstoffgemischen noch folgende Torteile :-

Da Schaum von geringerer Dichte als die Flüssigkeit ist, kann z.B. bei einer Verschäumungszahl von IO eine Fläche anstatt mit einer Schicht von 5 cm flüssigem Sprengstoff mit einer solchen von 50 ca, bei Verwendung der gleichen Sprengstoff menge, belegt werden. Der Vorteil von Schaum wird noch dadurch offen-

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sichtlich, daß man nicht nur Flüssigkeiten, sondern auch Sus- . Pensionen und Emulsionen von festen und flüssigen, feinverteilten Sprengstoffen verschäumen kann und die flüssigen und festen Sprengstoffe sich im Schaumgerüst gleichmäßig verteilen und in diesem keiner Trennung in die einzelnen Komponenten unterliegen.

So setzt sich z.B. Nitropenta aus einer Suspension in einer Schaumerzeugerlösung nach wenigen Minuten ab; in dem entsprechenden Schaum dagegen bildet Nitropenta ein Peststoffgerüst und bleibt somit im Volumen über einen längeren Zeitraum hinweg gleichmäßig verteilt. Das bedeutet, daß der Schaum seine Sensibilität über das ganze Volumen erhält.

Es ist auch möglich, dem Sprengschaum feinverteiltes Aluminium oder Magnesium hinzuzufügen. Der Zusatz, der 0-40 Gew.^, vorzugsweise 5-15 Gew.?S, bezogen auf den Sprengschaum, betragen kann, erfolgt zweckmäßigerweise gleichzeitig mit dem Zusatz der Explosivstoffbestandteile vor dem Aufschäumen der Lösung bzw. Emulsion oder Dispersion.

Der Vorteil der Verwendung von Aluminium liegt darin, daß die Energie des Sprengschaumes bedeutend erhöht wird und daß es gleichzeitig den Schaum als Gerüstbildner stabilisiert.

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Beispiele

Die in der Tabelle 1 aufgeführten Sprengschäume wurden folgendermaßen hergestellt:

In·dem Wasser wurden zuerst die in diesem löslichen Bestandteile aufgelöst, daraufhin die unlöslichen Bestandteile hinzugefügt und luft in der Weise hindurchgeleitet, daß die unlöslichen Bestandteile über das gesamte Flüssigkeitsvolumen hindurch verteilt sind. Dies wird am "besten dadurch erreicht, daß man die Luft vom Boden des Gefäßes durch mehrere kleine Öffnungen durch die Flüssigkeit hindurchperlen läßt und gleichzeitig mechanisch rührt. Sobald der Schaum das gewünschte Volumen ausgefüllt hat, wird die Zuführung von Luft abgebrochen und der entstandene Schaum auf seine Sprengstoffeigenschaften untersucht.

	£	ml	Tabelle 1	2	3	4	VJl	6	7
		ml		100	100	100	100	100	100
•			15	15	15	15	15	15
Beispiel	g	Jprengschaumzusammensetzungen
Wasser	g		50	50	50	50	50	50
Glycol	g	1	50	50	-	-	-	-
Me thylaminp e r-	g	100	-	-	75	-	-	-
chlorat	g	-	-	-	-	40	-	-
Nitropenta	g		-	-	-	-	40 '	-
Tetryl	g	50	1	1	1	1	1	Γ
Nitroglycerin	g	50	-	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Nitroglycol		■ -	_					30
Schaumbildner *	-
Guarmehl	-
Aluminium	1
	-
_

0 0 9883/0963 -9-

* Gemisch aus etwa 50 Gew.$ Natriumlaurylbenzolsulfonat und etwa 50 Gew.$ Natriummyristylbenzolsulfonat.

Die Herstellung der in Tabelle 2 aufgeführten Schäume erfolgte analog der in Tabelle 1 genannten Schäume. Die Schäume (Beispiel 8, 9 und 10) unterscheiden sich von den Schäumen der vorangegangenen Beispiele durch das Fehlen eines wasserlöslichen ' Explosivstoffes .und durch einen hohen Gehalt an flüssigen, wasserunlöslichen Explosivstoffen.«Vor dem Aufschäumen wurde deshalb der Flüssigkeit noch Calciumstearat als Emulsionshilfsmittel hinzugefügt. Anstelle von Calciumstearat können auch andere Erdalkalistearate verwendet werden.

Tabelle 2

	Sprengschaumzusammensetzungen	8	9	10
		25	25	25
Beispiel		75	-"	65
Wasser	ml	- ■	75
Nitroglycerin	ml	-	• -	10
Nitroglycol	ml	2,5	2,5	2,5
Nitropenta	g	0,15	0,15	0,15
Schaumbildner *	ml	0,5.	0,5	0,5
Guarmehl	β
Calciumstearat	g

* Gemisch mehrerer Fettalkoholätheraulfate mit überwiegendem - Anteil des Sulfats eines äthoxylierten Lauiylalkehols.

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Einige Sprengstoffeigenschaften eines Sprengschaumes gemäß Beispiel 2 sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Die Detonationsfähigkeit wurde folgendermaßen gemessen:

Der Sprengschaum wurde in Papierhülsen von 30 mm Durchmesser und ca. 700 mm Höhe gefüllt und auf eine Bleiplatte gestellt. Die Zündung des Schaumes erfolgte mit einer Sprengkapsel Nr. 8 von oben her. Die Einkerbung auf der Bleiplatte wurde zur Beurteilung der Detonationsfähigkeit herangezogen.

Die Detonationsgeschwindigkeit wurde auf bekannte Weise mit Hilfe von Sonden und einem Counter bestimmt.

Tabelle 3

Sprengschaumeiffenschaften	Detonationsge schwindigkeit	Detonations fähigkeit
	2300 m/sec	3a
Verschäumungs- zahl	2100 m/sec	3a
\ 5-6	-	3a
7-8	■ -	3a
9-10		nein
12 - 13
16-17

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Claims (10)

1. Pat enta-nsprüch.e

   My Sprengschaum bestehend aus wasserlöslichen und/oder wasserunlöslichen, festen und flüssigen Explosivstoffen, die in einem Schaum, der aus einem Schaumbildner, Wasser und Gas besteht, fein verteilt sind.
2. 2. Sprengschaura gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum bekannte Schaumstabilisatoren enthält.
3. 3. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schaumbildner Eiweißabbauprodukte verwendet.
4. 4. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schaumbildner Seifen und/oder Syndets verwendet.
5. 5. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als wasserlösliche Explosivstoffe Alkylaminperchlorate und -nitrate verwendet.
6. 6. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als wasserlöslichen Explosivstoff Methylaminperchlorat verwendet.

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7. 7. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als wasserunlösliche, feste Explosivstoffe feste, explosible Ester der Salpetersäure und/oder Nitramine, und/oder Nitrosamine und/oder Nitrokörper verwendet.
8. 8. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssige Explosivstoffe Glycerintrinitrat und/oder Glycoldinitrat verwendet.
9. 9. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich fein verteiltes Aluminium oder Magnesium in Anteilen von 0-40 Gew.^, bezogen auf den Sprengschaum, enthält. .
10. 10. Sprengschaum gemäß Ansprüchen 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß man dem Wasser flüssige Gefrierschutzmittel hinzufügt.

    Dr.Sk/Ko

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