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Die Erfindung betrifft neuartige Sprengstoffe. Bislang hat man Ammoniumnitrat
mit flüssigem Nitromethan sensibilisiert, doch aufgrund von Verdampfungsverlusten
und einer eintretenden Auftrennung besitzen derartige Gemische nur eine sehr kurze
Lagerzeit. Ferner ist gelförmiges Nitromethan bekannt, wobei die Gelierung üblicherweise
durch Mischen des Nitromethans mit Nitrocellulose oder anderen Geliermitteln gemäss
der USA-Patentschrift 2 954 350 erreicht wird0 Aus der USA Patentschrift 3 338 165
ergibt sich, daß man seinerzeit angenommen hat, daß man einen Sprengstoff aus gelförmigem
Nitromethan dadurch stabilisieren könne, daß man "Kunstharzballoons" oder "-microballoons"
einarbeitet; diese Arbeitsweise ist insbesondere in der USA-Patentschrift 3 101
288 näher beschrieben. Bei Verwendung von derartigem gelförmigem Nitromethan mit
Kunstharzballoons wurde Ammoniumnitrat dem Sprengstoff nur in geringen Mengen als
Hilfastoff, und zwar nur als Oxydationsmittel zugesetzt.
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Es wurde nun gefunden, daß gelförmiges Nitromethan mit Kunstharzballoons
tatsächlich eine geringe Lagerfähigkeit besitzt, da eine merkliche Trennung bereits
innerhalb von 30 bis 50 Tagen auftritt. Sobald eine derartige Auftrennung stattgefunden
hat, kann der Sprengstoff normalerweise nicht mehr zur Detonation gebracht werden.
es komit hinzu, daß die Kunstharzballoons rUr einen Sprengstoft aehr teuer sind
und es ist in erster Linie hierauf zurückzuführen, daß die bislang bekannten Sprengstoffe
auf Basis von gelförmigem Nitroparaffin nur eine sehr begrenzte Anwendung gefunden
haben,
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger Spreng
stoff vorgeschlagen, der praktisch unbegrenzt haltbar ist, da eine Auftrennung in
die Einzelbestandteile nicht stattfindet, so daß eine sich Uber Jahre erstreckende
Lagerfähig-Keit erhalten wird. Vollkommen überraschend wurde gefunden, daß man die
erforderliche Stabilität erreichen kann, wenn Man Nitrate, wie pulverförmiges ober
gekörntes Ammoniummitrat mit gelförmigen Nitroparaffinen, wie Nitromethan, sensibilisiert,
und daß weiterhin Kunstharzballoons nicht erforderlich sind, um aus diesen Bestandteilen
hochbrisante Sprengstoffe herzustellen. Da Ammoniummitrat verglichen mit Kunstharzballoons
sehr preiswert ist, ist auch der erfindungsgemässe e Sprengstoff bemerkenswert billig.
Weiterhin war es überraschend festzustallen, daß hochbrisante Sprengstoffe mit einem
Unterschuß an gelförmigem oder flüssigem Nitromethan gegentiber dem Nitrat erhalten
werden können, während bislang stets mindestens gleiche Mengen dieser Be standteile
eingesetzt wurden. Da Ammoniumnitrat weit preiswerter ist als gelförmiges Nitromethan,
ist der ertindungsgemässe Sprengstoff äußerst wirtschaftlich, obgleich es sich um
einen hochbrisanten Sprengstoff handelt.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sollen einige bevorzugte Ausführungsbeispiele
sowie die bei liegende Zeichnung dienen. Letztere zeigt die Abhängigkeit des Energieniveaus
von der Zusammensetzung des erfindungsgemässen Sprengstoffes hinsichtlich der beiden
Hauptbestandteils (jeweils in % ausgedrückt).
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Im wesentlichen besteht der Sprengstoff gemäss Erfindung aus einem
Gemisch von gelförmigem Nitroparaffin mit einem oder mehreren Nitraten Das Nitroparaffin
und das Nitrat
werden in irgendeiner bekannten Mischvorrichtung,
z.B. in einem Bandmischer, einer Flügelmühle oder einer ähnlichen Vorrichtung miteinander
vermischt, um das gelförmige Nitroparaffin gleichförmig mit dem Nitrat zu dispergieren
und dadurch eine im wesentlichen peanente Mischung mit langer Lagerzeit herzustellen,
die wirtschsftlich ist, die mittels eines Zündkäppchens geztindet werden kann und
die bei der Detonation hohe Brisanz aufweist.
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Der im vorliegenden Zusammenhang verwendete Ausdruck "Nitroparaffin"
schließt Nitromethan, Nitroäthan, 1-Nitropropan und 2-Nitropropan ein. Jedes dieser
Nitroparaffine wird mittels eines Geliermittels, wie Nitrocellulose, geliert.
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Ein anderes geeignetes Geliermittel ist unter der Handelsbezeichnung
"Gantrez" (Ganeral Aniline and Film Company) im Handel, wobei es sich chemisch um
Methylvinyläther handelt.
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Weitere geeignete Geliermittel sind in der USA-Patentschrift 2 954
350 beschrieben und in der USA-Patentschrift 2 338 165 erwähnt. Der Prozentgehalt
an Geliermittel kann zwar schwanken, doch sollte das Gel so viskos sein, daß es
sich nicht leicht gießen läßt, doch sollte es andererseits ohne Schwierigkeiten
möglich sein, das Ammoniumnitrat oder das andere zur Herstellung des erfindungsgemässen
Sprengstoffes verwendete Nitrat in dem Gel zu verteilen. Bei Verwendung von Nitrocellulose
zum Gelioren von Nitromethan liegt der Prozentanteil an Nitrocellulose bezogen auf
das Nitromethan zwischen etwa 1 und 10 Gew.%. Dieselben relativen Anteile können
bei Einsatz anderer Nitroparaffine Anwendung finden.
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Bei Ermittlung der in der grafischen Darstellung enthaltenen Zahlenwerte
bestand das gelförmige Nitroparaffin aus einer Mischung von 4 % Nitrocellulose mit
96 % Nitromethan. Die erfinudngsgemässe Sprengstoffmischung wurde auch aus einem
gelförmigen
Nitroparaffin hergestellt, bei dem Nitromethan mit ungefähr 2 Gew% Nitrocellulose
versetzt war, und ein weiterer Versuch wurde durchgeführt, bei dem der Anteil an
Nitrocellulose etwa 8 man und der Anteil an Nitromethan etwa 92 Gew% betrugen. Es
ist bevorzugt,für die Gelierung des Nitromethans und anderen Nitroparaffins ungefähr
2 G Nitrocellulose einzusetzen, obwohl, wie oben bereits aus geführt, der genaue
frozentgehalt und das jeweils verwendete Geliermittel in der Jedem Fachmann geläufigen
Weise derart abgewandelt werden Können, daß man ein gelförmiges Nitroparaffin geeigneter
Konsistenz erhält, daß sich mit dem Ammoniumnitrat oder anderem Nitrat gründlich
vermischen läßt.
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Obgleich Ammoniumnitrat bei der Herstellung des erfindungsgemässen
Sprengstoffes bevorzugt int, können anstelle des Ammoniumnitrats entweder Natriumnitrat
oder Lithiumnitrat oder Mischungen von jeweils zwei oder mehreren derartigen Nitraten
Verwendung finden. Im allgemeinen werden die Nitrate vom Hersteller in gekörnter
Form bezogen, wobei die Korngröße im Drrcbmesser etwa 1,59 bis 3,18 mm beträgt.
Es wurde gehenden, daß Ammoniumnitrat und die anderen Nitrate in derart gekörnter
Form hoohbrisante Sprengstoffe ergeben, doch durch Überführen des Nitrate oder der
Nitrate in pulverige Form alt einer Teilchengröße von etwa 500 µ wird ein leichter
detonierender Sprengstoff erhalten, der darüber hinaus bei der Detonation ein höheres
Energieniveau erreicht. Der Ausdruck "pulverförmig" beschreibt im vorliegenden Zusammenhang
ein verhältnismässig feinteiliges oder pulverförmiges Nitrat zum Unterschied von
einem gekörnten Produkt. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß die oben angegebenen
Nitrate die einzigen sind, die sich für den erfindungzgemässen Sprengstoff als brauchbar
erwiesen haben,
doch ist es selbstverständlich, daß äquivalente
Verbindungen ebenfalls unter die Erfindung fallen.
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Der in der Zeichnung wiodergegebenen Kurve entspricht eine Verzuchsreihe,
bei der verschiedene Prozentanteile an gelförmigem Nitromethan und Ammoniumnitrat
Verwendung fanden.
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Die Zahlenwerte der oberen Reihe beziehen sich auf den ßewichtsprozentanteil
an gelförmigem Nitromethan, während die untere Zahlenreihe den Gewichtsprozentanteil
an Ammoniumnitrat wiedergibt. Auf der Ordinate ist der Energiefaktor aufgetragen,
und zwar mit Zahlenwerten von 1 bis 8. Bei dem Energiefaktor handelt es sich um
eine reine Vergleichsskala, bei der der Zahlenwert 4 dem Energieniveau von 60%igem
Dynamit entspricht, bei de es ich um einen Sprengstoft hoher Energie handelt.
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Mit jeder Probe entsprechend einem Zahlenpaar der Kurve, beginnend
mit 95 % gelförmigem Nitromethan und 5 % Ammoniumnitrat und endend mit einem Gemisch
aus 5 % gelförmigem Nitromethan und 95 % Ammoniumnitrat wurde ein Versuch durohgeführt.
Jede der Versuchsproben bestand aus 50 g des Gemisches in einem Papier- oder Kunststoffbecher
von 5 cm Durchmesser.
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Die Versuche wurden unter unterschiedlichen Bedingungen durohgeführt,
unter anderem auch durch Explodieren der Proben hinter Sicherheitsblenden, auf offenem
Feld und unter Wasser.
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Bei allen diesen Bedingungen waren die Ergebnisse praktisch die gleichen
und das Energieniveau wurde jeweils in der grafischen Darstellung aufgetragen. Bei
einer Versuchsreihe lag das Ammoniumnitrat in gekörnter Form vor, bei einer weiteren
Versuchsreihe in pulveriger Form mit einer Teilchangröße von ungefähr 500 /u, wobei
der Gehalt an Ammoniumnitrat zwischen 5 und 95 Gew% lag. Die an diesen Testproben
erhaltenen Ergebnisse ergaben die aus der Zeichnung ersichtliche Kurve.
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Das überraschende Ergebnis ist aus der grafischen Darstellung eraichtlich,
die zeigt, daß ein verhältnismässig hches Energieniveau erreicht wird, wenn die
Zusasmensetzung der Grundmischung aus Nitroparaffin und Nttrat oder Nitraten im
Bereich von etwa 10 bis 30 Gew% Nitroparaffin und von etwa 90 bis 70 Gew% Ammoniumnitrat
oder anderen Nitraten liegt. Die dabei erreichte Energie ist der von Gemischen mit
einem wesentlich höheren Prosentgehalt an Nitroparaffin vergleichbar und liegt soger
höher als bei einer Grundmischung, die ungefähr 40 Gew% Nitroparaffin und 60 Gew%
Ammoniumnitrat anthält. Es ist darüber hinaus noch überraschender festzustellen,
daß das Explosionsenergieniveau bei einem Gemisch aus 20 Gew% Nitroparaffin und
80 Gew% trat höher ist als bei einem Gemisch aus gleichen Gewichtsteilen. Aufgrund
der im Vergleich zu den Nitroparaffinen niedrigen Kosten für Ammoniumnitrat ist
dieses Ergebnis wirtschaftlich von großer Bedeutung, da auf diese Weise ein Sprengatoff
mit hohem Energieniveau in äußerst wirtschaftlicher Weise erhalten werden kann.
Wenn das Nitroparaffin gelförmig vorliegt, dann wird ein Sprengstoff von praktisch
undegranzter Lagerfähigkeit erhalten.
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Bei Einsatz von flüssigem Nitroparaffin anstelle von gelförmigem Nitroperaffin
werden die in der grafischen Darstellung wiedergegebenen Ergebnisse ebenfalls erreicht,
doch fehlt es dann an der unbegrenzten Lagerfähigkeit.
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Es wurden verschiedene Kombinationen von Nitraten mit Nitroparaffin
untersuoflt, wobei jeweils die gleiche Kurve wie in der Zeichnung erhalten wurde,
obgleich das Energieniveau bei anderen Nitraten als Ammoniumnitrat niedriger lag.
Die Kurve bezieht sich auf das Energieniveau bei Verwendung von Ammoniumnitrat als
Nitrat und Nitromethan als Nitroparaffin, doch werden im wesentlichen die gleiche
Kurve und dieselben Ergebnisse erhalten, wenn man anders Nitroparaffine und andere
Nitrate
einsetzt, nur daß das Energieniveau abhängig von den jeweils eingesetzten Kompononten
etwas erniedrigt wird So wird beispielsweise bei Verwendung von Natriumnitrat oder
Lithiumnitrat anstelle von Ammoniumnitrat zwar die gleiche Kurve erhalten, doch
liegen die einzelnen Punkte jeweils etwas niedriger, wobei die Kurve für Lithiumnitrat
noch unter der für Natriumnitrat verläuft. Verschiedene Kombinationen von Nitraten
wurden ebenfalls wie oben beschrieben untersucht. So wurden beispielsweise Proben
aus Ammoniumnitrat und Natriumnitrat, die sich jeweils um 10 % voneinander unterschieden,
beginnend mit 100 % Natriumnitrat und endend mit 100 % Ammoniumnitrat hergestellt,
Jede dieser Proben wurden im Gemisch mit Nitromethan und den enderen Nitroparaffinen
bei unterschiedlichen Prozentgehalten antsprechend der grafischen Derstellung untersucht,
wobei die gleiche Kurve erhalten wurde, die jedoch auf einem niedrigeren Energieniveau
verlief.
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Bei einem anderen Versuoh wurden die in der USA-Patentschrift 3 338
165 beschriebenen Kunstharzballoons oder -m@roballoons der Grundmischung aus gelförmigem
Nitromethan und Ammoniumnitrat zugesetzt, doch wurde hierdurch keine Verbesserung
bezüglich der Explosionsenergie er reicht und die Ergebnisse der Explosionsversuche
bei verschiedener prozentualer Zusammensetzung der Proben zeigten den selben Kurvenverlauf
wie in der beiliegenden Zeichnung.
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Als spezielles Beispiel wurden die Mioroballoons in einer Menge von
2 bis 6 % mit einem Intervall von jeweils 1 ffi der Crundmischung zugefügt, wobei
kein Anstieg der Expiosionsenergie erhalten und keine Veränderung der in der grafischen
Darstellung wiedergegebenen Kurve beobachtet wurde.
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Der erfindungsgemässe Sprengstorr kann in verschiedener Form, z .3.
als geformte Ladung, als gepreßter Booster, in Form von Pellets, Stäben oder in
Behältern vorliegen.
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Die Pellets werden in herkömmlicher Weise mittels Druckformen hergestellt
und derartige Pellets können für Bomben oder ähnliche Anwendungszwecke Verwendung
finden. In Stabftrm kann der erfindungsgemässe Sprengstoff mit Hilfe eines Zündkäppchons
herkömmlichen Aufbaus gezündet werden, das in ein vorgeformtes Loch in dem Sprengstoff
eingesetzt ist, Wenn der erfindungsgemässe Sprengstoff sich in einem Behälter befindet,
kann eine Ztindsohnur dazu dienen, um den Sprengstoff zur Explosion zu bringen,
z.B. bei Anwendungen im Bergbau.