DE2323709C3

DE2323709C3 - Verfahren zur Herstellung gehäusefreier Treibsätze

Info

Publication number: DE2323709C3
Application number: DE2323709A
Authority: DE
Inventors: James Littlejohn Kilmarnock Dunlop; Robert Reid Saltcoats Stevely
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1969-04-10
Filing date: 1973-05-10
Publication date: 1978-06-29
Also published as: FR2184724B1; AU5462773A; FR2074832A5; NL7306083A; CA1017574A; GB1365445A; LU60501A1; DE2323709A1; GB1307606A; NL7003973A; US3954062A; BE799220A; DE2323709B2; BE748161A; FR2184724A1; JPS4961310A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gehäusefreier Treibsätze aus einem porösen, verdichteten Treibmittel durch Formen einer Mischung aus einer Treibsatzzusammensetzung, Lösungsmittel für diese Treibsatzzusammensetzung und einem entfernbaren Füllstoff, Entfernen des Lösungsmittels, Auslaugen des Füllstoffs und Trocknen der geformten Mischung.

Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt, das zu einem gebrauchsfertigen Treibsatz führt. Ein solcher Treibsatz, dessen Porosität durch Auslaugen eines Füllstoffs herbeigeführt worden ist, hat eine sehr hohe Festigkeit und kann starken Belastungen wesentlich höherer Größenordnung als Treibsätze widerstehen, die durch Verpressen eines Granulats hergestellt worden sind. Der Nachteil des porösen, durch Auslaugen hergestellten Treibsatzes besteht jedoch darin, daß er wesentlich schwieriger durch eine Zündladung zu zerkleinern ist und daher zu langsam abbrennt und Rückstände hinterläßt, während demgegenüber die aus einem Granulat als Ausgangsmaterial hergestellten Treibsätze unter der Wirkung einer Zündladung leichter zerfallen und daher eine bessere Brennkraftcharakteristik zeigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mit dem Treibsätze hergestellt werden können, die einerseits die Festigkeit eines durch Auslaugen porös gemachten Treibsatzes und andererseits die Sprödigkeit eines Treibsatzes auf Granulatbasis haben. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die durch das eingangs beschriebene Verfahren erhaltenen Treibsätze in einer Form bei einem Druck von mindestens 70,3 kg/cm² verdichtet und geformt werden. Durch diesen Schritt des Verdichtens wird die dem porösen Treibsatz eigene Festigkeit nicht beeinträchtigt, hingegen überraschenderweise die Sprödigkeit so verändert, daß ein wesentlich besseres Zerfallen und schnelleres und sauberes Abbrennen als bei unverdichteten porösen Treibsätzen erreicht wird. ''5 Die Festigkeit eines erfindungsgemäßen Treibsatzes ist durch die Fähigkeit zum Widerstand gegen hohe statische Belastung besser und liegt weit über der Festigkeit, die durch irgendeine trockenverpreßte Ladung erreichbar ist.

Bevorzugt liegt der Verdichtungsdruck im Bereich von 703 bis 2810 kg/cm², bevorzugt im Bereich von 141 bis 1410 kg/cm². Die Volumenminderung sollte dabei mindestens 20% und bevorzugt mindestens 40% gegenüber dem ursprünglichen Volumen betragen.

Obgleich die poröse Treibsatzzusainmensetzung leicht massig oder in Bahnen oder in Folienform verpreßt oder verdichtet werden kann, erfolgt bevorzugt ein Teilen in Einzelmengen, die dann verdichtet und in ihre endgültige Form gebracht werden.

Beim Gebrauch erfordern die Treibsätze nur einen kleinen Zündmittelsatz und es ist vorteilhaft, hierfür eine Vertiefung in dem Treibsatz während der Verdichtung und des Formens zu bilden.

Die Treibsätze werden zweckdienlich hergestellt, indem man eine extrudierbare Mischung der Treibsatzzusammensetzung, ein Lösungsmittel für die Treibsatzzusammensetzung und einen entfernbaren Füllstoff durch eine Düse extrudiert, das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt, die extrudierte Zusammensetzung in Längen schneidet, die für einen einzelnen Treibsatz geeignet sind, den Füllstoff auslaugt, wobei in der Zusammensetzung Hohl- oder Leerstellen gebildet werden, und dann die Treibsätze individuell in einer Form bei einem Druck von mindestens 703 kg/cm² verformt, so daß die Treibsätze die gewünschte Gestalt erhalten. Die Zusammensetzung kann gewünschtenfalls durch eine Düse mit mehreren Stiften bzw. Dornen extrudiert werden, wobei Längsdurchgänge gebildet werden, die die Brenngeschwindigkeit von einigen Zusammensetzungen erhöhen.

Als Füllstoff verwendet man bevorzugt ein wasserlösliches Salz, beispielsweise Kaliumnitrat, das entfernt werden kann, indem man den Treibsatz mit Wasser wäscht. Die Porosität kann so stark variiert werden. Die Menge an Füllstoff kann beispielsweise zweckdienlich im Bereich von 1 bis 4 Teile für jeden Gewichtsteil an Gesamttreibsatzzusammensetzung liegen.

Bevorzugte Lösungsmittel zur Herstellung der extrudierbaren Mischungen sind beispielsweise Diäthyläther, Äthylalkohol und Aceton, die eine schnellbrennende kolloidale Nitrocellulose ergeben.

Die Treibsatzzusammensetzung kann aus einem der gut bekannten einbasigen Treibsätze, die hauptsächlich Nitrocellulose mit 12,9 bis 13,4 Gew.-% Stickstoff enthalten, der zweibasigen Treibsätze, die Nitroglycerin zusätzlich zu der Nitrocellulose enthalten, oder dreibasigen Treibsätze, die Nitroguanidin zusammen mit Nitrocellulose und Nitroglycerin enthalten, bestehen. Die Zusammensetzungen können zusätzlich irgendwelche Stabilisatoren und Modifizierungsmittel, die üblicherweise in solchen Zusammensetzungen verwendet werden, enthalten.

Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls gehäusefreie Einheitstreibsätze, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, und solche Treibsätze, die Zündmittelzmsammensetzungen betriebsfähig damit verbunden enthalten.

Geeignete Zündmittelzusammensetzungen sind beispielsweise Bleiazid, Bleistyphnat, Tetrazin, Cyclotrimethylentnnttramin, Pentaerythrit-tetranitrat. Wenn in der vorliegenden Anmeldung von Zündmitteln gesprochen wird, werden darunter auch Initialsprengstoffe und Priinärsprengstoffe verstanden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. In den Beispielen sind alle Teile und

Nitrocellulose	99%
Diphenylamin	1%
Kaliumnitrat	1%

10

Prozentgehalte, wenn nicht anders angegeben, durch das Gewicht ausgedrückt

Beispiel 1

99 Teile (bezogen auf das Trockengewicht) Nitrocellulose mit einem durchschnittlichen Stickstoffgehalt von 13,1% N, befeuchtet mit 50 Teilen Äthylalkohol, 1 Teil Diphenylamin, 200 Teile Kaliumnitrat (alle Verbindungen besitzen eine Größe, die dem Durchgang durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,09 mm entspricht) und 100 Teile Diäthyläther werden vermischt, wobei man einen extrudierten Teig erhält Der Teig wird durch eine runde Düse mit einem Durchmesser von 10,5 mm und 7 Stiften extrudiert, wobei ein Stift zentral und die sechs anderen Stifte kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 13 mm haben und in gleichem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, wobei ihre Achsen 23 mm von der Achse der Düse entfernt sind. Man erhält einen Strang mit sieben Durchgängen. Der Strang wird dann in Luft getrocknet und in einzelne Treibsatzlängen von 9,5 mm geschnitten. Die Treibsätze werden dann progressiv in heißes Wasser (60"C) eingetaucht, um die Hauptmenge des Kaliumnitrats zu entfernen, und in heißer Luft getrocknet Die entstehenden Treibsätze, die auf einen Durchmesser und eine Länge von 8,4 mm geschrumpft waren, wurden in einer Form bei einem Druck von 422 kg/cm² verdichtet, wobei zylindrische Treibsätze mit einem Durchmesser von 3,7 mm und einer Länge von 9,0 (60%ige Volumenverminderung) und einer zylindrischen Zündmittelvertiefung mit einem Durchmesser von 4,5 mm und einer Tiefe von 2,0 mm an einem Ende jedes Treibsatzes hergestellt wurden. Das durchschnittliche Gewicht der Treibsätze betrug 0,26 g.

Die Zusammensetzung des einbasigen Treibsatzes war die folgende:

40

Eine Zündmittelzusammensetzung, die 88 Teile Bleistyphnat und 12 Teile vermahlenes Glas enthielt, wurde mit einer wäßrigen Gummiarabikumlösung vermischt, wobei man eine dicke Aufschlämmung erhielt, die tropfenweise in die Vertiefung für das Zündmittel gegeben wurde und dann trocknen konnte.

Der gehäusefreie Treibsatz dieses Beispiels wurde in einer sprengsatzbetätigten Nagelpistole untersucht, und er brannte sauber und hatte ballistische Eigenschaften, die mit denen eines lockeren, granulären Treibsatzes vergleichbar waren. Er hielt übliches, wenig vorsichtiges Handhaben ohne Brechen aus.

Beispiel 2

99 Teile (bezogen auf das Trockengewicht) Nitrocellulose mit einem durchschnittlichen Stickstoffgehalt von 13,1% und befeuchtet mit 58 Teilen Äthylalkohol, 1 Teil

55 Diphenylamin, 200 Teile Kaliumnitrat (alle gingen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,09 mm) und 92 Teile Diäthyläther wurden vermischt, wobei man einen extrudierbaren Teig herstellte. Der Teig wurde durch eine Düse bzw. Matrize mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem Durchmesser von 10,5 mm sxtrudiert Der Strang, den man erhielt, wurde in einzelne Treibsatzlängen von 9,5 mm geschnitten. Die Treibsätze wurden progressiv in heißes Wasser (6O⁰C) getaucht, bis der restliche Kaliumnitrat-Gehalt geringer war als 1,0%, und dann wurden sie in einem Strom heißer Luft getrocknet

Die Treibsätze wogen nun ungefähr 0,28 g, die Länge und der Durchmesser betrugen 8,4 mm. Sie wurden in einer Form bei einem Druck von 562 kg/cm², wie in Beispiel 1 beschrieben, verdichtet

0,020 g einer Bleiazid-Zündmittelzusammensetzung wurden in die Zündmittel vertiefung eingepreßt, und der Treibsatz wurde dann in einer sprengsatzbetätigten Nagelpistole untersucht, wo er sauber brannte und ballistische Eigenschaften hatte, die mit denen eines losen, granulären Treibsatzes vergleichbar waren.

Beispiel 3

60 Teile Nitrocellulose mit einem durchschnittlichen Stickstoffgehalt von 13,1% N und 1 Teil Äthylcentralit wurden mit 600 Teilen Wasser aufgeschlämmt. 39 Teile Nitroglycerin wurden mit der Aufschlämmung vermischt, wobei eine Paste gebildet wurde. Die Paste wurde in heißer Luft getrocknet und mit 200 Teilen Kaliumnitrat (alle Bestandteile gingen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,09 mm), 30 Teilen Aceton und 30 Teilen Äthylalkohol vermischt, wobei man einen Teig erhielt, der durch eine Matrize mit sieben Stiften wie in Beispiel 1 beschrieben extrudiert wurde. Der Strang mit vielen Röhren wurde getrocknet, geschnitten und in Wasser eingetaucht, getrocknet und bei einem Druck von 633 kg/cm² wie in Beispiel 1 beschrieben verdichtet, wobei man Treibsätze mit dem gleichen Gewicht und den gleichen Dimensionen erhielt, wie sie die Treibsätze von Beispiel 1 hatten.

Die Zusammensetzung des doppeibasigen Treibsatzes, den man so erhielt, war die folgende:

Nitrocellulose	60 Teile
Nitroglycerin	39 Teile
Äthylcentralit	ITei:
Kaliumnitrat	1 Teil

Die Zündmittelvertiefung wurde mit einer Auischlämmung aus Tetrazin in Nitrocelluloselösung gefüllt und mit einer Schutzschicht aus Collodium überzogen.

Wurden die Treibsätze in einer Nagelpistole untersucht, so brannten sie sauber und hatten ballistische Eigenschaften, die mit denen der entsprechenden losen Treibsätze vergleichbar waren. Sie konnten wenig sorgfältig bzw. roh gehandhabt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung gehäusefreier Treibsätze aus einem porösen, verdichteten Treibmittel durch Formen einer Mischung aus einer Treibsatzzusammensetzung, Lösungsmittel für diese Treibsatzzusammensetzung und einem entfernbaren Füllstoff, Entfernen des Lösungsmittels, Auslaugen des Füllstoffs und Trocknen der Treibsaizzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die so erhaltenen Treibsätze in einer Form bei einem Druck von mindestens 70,3 kg/cm² verdichtet und geformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsdruck im Bereich von 70,3 bis 2810 kg/cm², bevorzugt im Bereich von 141 bis 1410 kg/cm² liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vertiefung für einen Zündmittelsatz in dem Treibsatz während der Verdichtung und des Formens gebildet wird.