DE2335926C3 - Herstellung von Hochleistungssprengkörpern - Google Patents

Description

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 hohen Erweichungspunkten von beispielsweise bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß, bei Verwen- 150° C und mehr wegen der Gefahr, daß die Sprengdung eines Phlegmatisierungsmittels, dieses durch stoffe verpuffen, nicht mehr bei den Temperaturen Abscheiden aus einer Dispersion oder Lösung in verpreßt oder nachgesintert werden können, die ereinem flüssigen, vorzugsweise leichtflüchtigen 40 forderlich wären, um Hochleistungssprengkörper mit und/oder den Hochleistungssprengstoff nicht oder hohem, in eine ausreichende Druckfestigkeit gewährallenfalls schlecht lösenden, inerten Dispersions- leistende Bindemittelmatrix eingebettetem Hochmedium und nachfolgendes praktisch vollständi- leistungssprengstoffgehalt zu erhalten.

ges Entfernen des Dispersionsmediums auf den Stellt man Hochleistungssprengkörper, die statt der

Hochleistungssprengstoff aufgezogen wird. 45 für diesen Zweck schon länger gebräuchlichen Phleg

matisierungsmittel, wie Wachse oder Stearate, Thermoplaste mit relativ niedrigen Schmelz- oder Erweichungspunkten enthalten, durch Verpressen bei einer unterhalb des Sicherheitsrisikobereichs liegenden 50 Temperatur her, so erhält man Produkte, die hinsichtlich ihrer Druckfestigkeit — die in etwa derjeni-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- gen von gegossenen Sprengkörpern aus TNT und lung von Hochleistungssprengkörpern durch Herstel- Hexogen entspricht und somit in einem Bereich von len eines Gemisches aus 85 bis 95 °/o gekörntem etwa 50 bis 160 kp/cm² liegt — und meist auch be-Hochleistungssprengstoff, auf den gegebenenfalls 55 züglich anderer wesentlicher anwendungstechnischer vorher, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ge- Gütewerte nicht befriedigen können, misches, bis zu 13°/o Phlegmatisierungsmittel aufge- Schließlich waren auch alle bisherigen Versuche,

zogen wurden, und 2 bis 15% eines flüssigen, bei auf Hochleistungssprengstoff pulver nicht oder nur Temperaturen von weniger als 100° C zu einem Harz- unvollständig ausgehärtete Harzvorprodukte durch bindemittel aushärtbaren Kunststoffvorproduktgemi- 60 Abscheiden aus einer Dispersion in einem flüssigen, sches, Ausformen des Gemisches zu Formkörpern in der Regel wäßrigen Dispersionsmedium und an- und Aushärten dieser Formkörper bei Temperaturen schließende Trocknung aufzuziehen, die so behanvon höchstens 100° C. delten Hochleistungssprengstoffe dann zu verpressen

Hochleistungssprengkörper der vorstehend be- und die dabei erhaltenen Sprengkörper auszuhärten zeichneten Zusammensetzung und ein Verfahren zu 65 (deutsche Offenlegungsschriften 15 71 277 und ihrer Herstellung sind bekannt (deutsche Offen- 17 96 095), erfolglos, da sich zeigte, daß auf diese legungsschrift 2117 854). Diese bekannten Hoch- Weise erhaltene Hochleistungssprengkörper bezüglich leistungssprengkörper vermögen jedoch den ständig ihrer durch die Detonationsgeschwindigkeit charak-

terisierten Brisanz bzw. Leistung und/oder ihrer Druckfestigkeit, sowie häufig auch hinsichtlich anderer wesentlicher anwendungstechnischer Eigenschaften den gestellten Anforderungen nicht genügten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Hochleistungssprengkörper der eingangs bezeichneten Art zur Verfügung zu stellen, die außer einer hohen Energie bzw. Leistung und einer hohen Temperaturstabilität eine bei nach herkömmlichen Ver-

körper nicht nur bei Raumtemperatur, sondern auch bei höheren Temperaturen noch ausreichend druckfest sind, sollen die in ihnen enthaltensn Harzbindemittel einen Erweichungspunkt von mindestens 80, vorzugsweise mindestens 100 und insbesondere mindestens 140° C aufweisen.

Beispiele für erfindungsgemäße Hochleistungssprengkörper geeigneter Harzbindemittel sind:

Polyester, vorzugsweise Polyester ungesättigter

fahren hergestellten Hochleistungssprengkörpeni xo Carbonsäuren mit aliphatischen oder aromatischen nicht erreichbare Druckfestigkeit aufweisen und zu- Alkoholen, wie Polyacryl- und Polymethacrylsäuredem optimal sicher sind, sowie ein Verfahren zur ester, Ester mehrwertiger Carbonsäuren mit mehr-Herstellung solcher Hochleistungssprengkörper zu wertigen gesättigten oder ungesättigten, vorzugsweise schaffen. aliphatischen Alkoholen, wie Polyäthylenterephthalat,

Es wurde gefunden, daß man überraschenderweise 15 Epoxyharze mit sauren Hartem, vorzugsweise Didie der Erfindung zagrunde liegende Aufgabe lösen carbonsäuren, Polyamide, Elastomere, wie PoIy- und Hochleistungssprengkörper mit den gewünschten
Eigenschaften, d.h. Hochleistungssprengkörper entsprechender Zusammensetzung erhalten kann, die
eine nach DIN 53454, jedoch mit einer Prüfgeschwindigkeit von 6 mm pro Minute bestimmte
Druckfestigkeit von mindestens 300 kp/cm² aufweisen, wenn man ein Gemisch aus 85 bis 95 °/o gekörntem Hochleistungssprengstoff, auf den gegebenenfalls
vorher, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, bis zu 13°/o Phlegmatisierungsmittel aufgezogen wurden, und 2 bis 15 Vo eines flüssigen, bei
Temperaturen von weniger als 100° C zu einem Harzbindemittel aushärtbaren Kunststoffvorproduktgemisch in an sich bekannter Weise zu entsprechenden 30 schußsicher, sind. Formkörpern verpreßt und diese dann bei Tempera- Als Hochleistungssprengstoff(e) türen von höchstens 100° C aushärtet.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das auszuformende Gemisch mit einem Preßdruck von 500 bis 5000 kp/cm² verpreßt wird.

Bevorzugte erfindungsgemäßeHochleistungssprengkörper enthalten höchsten 8 und insbesondere höchstens 6 °/o Harzbindemittel. 4° körper bis 2U einem gewissen Grad von der Körnung Besonders günstige anwendungstechnische Eigen- des verwendeten Hochleistungssprengstoffs abhängen und daß man Hochleistungssprengkörper mit besonders günstigen anwendungstechnischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Dichte und Druck-45 festigkeit, erhält, wenn man beim Verfahren der Erfindung einen Hochleistungssprengstoff mit einer Korngröße von höchstens etwa 150 μΐη und insbesondere etwa 20 bis 80 μΐη einsetzt. Ferner wurde festgestellt, daß sich die Eigenschaften der Hochleidungsgemäße Hochleistungssprengkörper mit einem 50 stungssprengkörper beim Verfahren der Erfindung Gehalt von 88 bis 94 °/o Hochleistungssprengstoff (en) dadurch günstig beeinflussen lassen, daß man als

urethane und Butadienhomo- oder -mischpolymere, und von Halogenkohlenwasserstoffen abgeleitete Polymere, wie Polyvinylchlorid.

Erfindungsgemäße Hochleistungssprengkörper enthalten vorzugsweise Sprengstoffkörnchen, die vor dem Vermischen mit dem flüssigen, aushärtbaren Kunststoffvorproduktgemisch mit Wachs(en) und/ oder Salz(en) höherer Fettsäuren, insbesondere Stearat(en), überzogen wurden, da solche Hochleistungssprengköroer -»elbst dann, wenn sie ein extrem hartes und damit besondere Druckfestigkeit verleihendes Harzbindemittel enthalten, außerordentlich schlagunempfindlich, d. h. beispielsweise besonders beenthalten erfindungsgemäße Hochleistungssprengkörper vorzugsweise Hexogen, Oktogen und/oder Nitropenta. Die Druckfestigkeit erfindungsgemäßer Hochleistungssprengkörper soll vorzugsweise mindestens 350 kp/cm² bei 2O⁰C und mindestens 250 kp/cm² bei 70° C betragen.

Bei Versuchen wurde festgestellt, daß die Eigenschaften erfindungsgemäßer Hochleistungsspreng-

schaften weisen erfindungsgemäße Hochleistungssprengkörper auf, die 2 bis 11 und insbesondere solche, die 3 bis 6°/o Phlegmatisierungsmittel enthalten.

Im Hinblick auf eine möglichst hohe Brisanz bzw. Leistung bei gleichzeitig hervorragender Druckfestigkeit und ausgezeichneten anderen wesentlichen anwendungstechnischen Eigenschaften stellen erfin-

eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung dar.

Als Harzbindemittel sind in erfindungsgemäßen Hochleistungssprengkörpen zähharte bis zähelastische Harze und insbesondere Elastomere bevorzugt, da sich gezeigt hat, daß mit sprödharten Harzbindemitteln zwar unter Umständen besonders druckfeste Hochleistungssprengkörper erhalten werden

Ausgangsmaterial Hochleistungssprengstoffe verwendet, deren Korngrößenverteilung einer Fullerkurve entspricht. Noch günstiger ist, wie festgestellt wurde, die Verwendung von Hochleistungssprengstoffen, die vorwiegend, d. h. zu mehr als 50 °/o und vorzugsweise zu etwa 70 bis 90 °/o, aus einem verhältnismäßig grob gekörnten Anteil mit einer vorzugsweise möglichst einheitlichen Korngröße im Bereich von etwa 200 bis

können, die dann aber in der Regel entweder recht ⁶° 500 μΐη und im übrigen aus einem feinkörnigen Anschlagempfindlich sind, oder, wenn man zur Ver- teil bestehen, dessen Korngröße höchstens etwa Vj₀ besserung der Beschußsicherheit verhältnismäßig viel bis V_? derjenigen des Grobkornanteils entspricht. Die Phlegmatisierungsmittel einarbeitet, bezüglich des günstigen Eigenschaften unter Beachtung dieser AusGehalts an Hochleistungssprengstoff und damit auch wahlregeln hergestellter erfindungsgemäßer Hochihrer Brisanz bzw. Leistung nur knapp über dem er- 65 leistungssprengkörper sind vermutlich darauf zurückfindungsgemäß als gerade noch ausreichend ange- zuführen, daß bei Verwendung von Hochleistungssehenen unteren Grenzwert liegen. sprengstoffen, deren Körnung und/oder Korngrößen-Damit die erfindungsgemäßen Hochleistungsspreng- verteilung den vorstehenden Auswahlregeln genügt,

5 ^T 6

tane besonders dichte Packung des Sprengstoffs in Das nachfolgende Beispiel und die Vergleichsver-

den Hochleistungssprengköipern erreicht werden suche erläutern die Erfindung.

Die Verpressung des Gemisches aus Hochleistungs- Beispiel

sprengstoffen) und Kunststoffvorproduktgemisch so- 5

wie gegebenenfalls Phlegmatisierungsmittel kann in Aus mit einer Kolloidmühle gemahlenem und an-

beüebiger an sich bekannter Weise durchgeführt wer- schließend getrocknetem Oktogen mit einer Korn-

den, wobei m?n vorzugsweise mit einem Preßdruck größe von 20 bis 150 μτη (Durchschnittskorngröße

von etwa 1500 bis 3500 kp/cm¹ arbeitet. 80 μτη) wurden unter Verwendung der nachstehend

Wenn ein klassisches Phlegmatisierungsmittel ent- ίο angegebenen Binde- und Phlegmatisierungsmittel wie

haltende erfindungsgemäße Hochleistungssprengkör- folgt drei Gemische (Gemisch 1,2 bzw. 3) hergestellt:

per hergestellt werden sollen, so empfiehlt es sich, Das Oktogen wurde wie es war in einem Gewichts-

dieses auf die Sprengstoffkörnchen aufzuziehen, in- verhältnis von 9:1 (Gemische 1 und 2) bzw. nach

dem man es aus einer Lösung oder einer Dispersion in an sich bekannter Weise durchgeführter Phleg-

von möglichst fein zerteiltem Phlegmatisierungsmittel 15 matisierung mit 4 Gewichtsteilen Paraffinwachs auf

in einem flüssigen, vorzugsweise leicht-flüchtigen 94 Gewichtsteile Oktogenpulver in einem Gewichts-

und/oder den Hochleistungssprengstoff nicht oder verhältnis von 98:2 (Gemisch 3) innig mit einem

allenfalls schlecht tosenden inerten Dispersions- bereits mit Härter und Beschleuniger vermischten,

medium, ζ. B. einem Alkohol, wie Methanol, Äthanol flüssigen, ungesättigten Polyesterharz (Gemische 1

oder Propanol, Ester einer aliphatischen Carbonsäure ao und 3) bzw. Polyurethan mit einer Viskosität von

mit einem aliphatischen Alkohol, wie Methyl- oder etwa 100 cP (Gemisch 2) vermischt, einige Stunden

Äthylacetat, Keton, wie Aceton, Methyläthylketon stehengelassen und dann durch ein Sieb mit einer

oder Cyclohexanon, aliphatischen oder aromatischen lichten Maschenweite von 315 μΐη gedrückt.

Halogenkohlenwasserstoff, wie Methylenchlorid, Tri- Die so erhaltenen Gemische wurden 24 Stunden

chloräthylen oder Chlorbenzol, oder substituierten as stehengelassen und jeweils in zwei Proben aufgeteilt,

Olefin, wie Styrol, oder einer Nitroverbindung, wie die wie folgt zu Probesprengkörpern verarbeitet wur-

Nitromethan oder Nitrobenzol, auf dem Hoch- den:

leistungssprengstoff abscheidet und dann das Disper- ^ _Erfmdungsgemäße Probesprengkörper
sionsmedram möglichst vollständig, z. B. ourch Verdampfen unter vermindertem Druck, entfernt. 30 In eine 12,5-mm-Form wurden jeweils 5,5 g aus-

AIs Kunststoffvorproduktgemisch verwendet man zuformendes Gemisch 1, 2 oder 3 gefüllt und mit

erfindungsgemäß vorzugsweise solche Reaktionsge- einem Preßdruck von 3 t/cm² zu einem zylindrischen,

mische, die in Masse bei verhältnismäßig niederen etwa 25 mm hohen Probesprengkörper mit einem

Temperaturen von weniger als 80 und insbesondere Durchmesser von 12,5 mm (Sprengkörper E1, E 2

weniger als 6O⁰C relativ rasch und vorzugsweise in 35 bzw. E 3) verpreßt, der jeweils bei Raumtemperatur

längstens 3 Tagen zu einem Harzbindemittel ausge- über Nacht aushärtete,
härtet werden können. In diesem Zusammenhang sei

darauf hingewiesen, daß festgestellt wurde, daß U) Vergleichssprengkörper
Kunststoffvorproduktgemische, die nach dem Aufziehen auf den Hochleistungssprengstoff stunden- 40 In eine 12,5-mm-Form wurden jeweils 5,5 g aus- oder sogar tagelang nicht soweit aushärten, daß das zuformendes Gemisch 1, 2 oder 3 gefüllt und nach betreffende Gemisch nicht mehr zu erfindungsgemä- dem Vibrationsgußverfahren bei 95° C und mit einer ßen Hochleistungssprengkörpern verpreßbar ist, nach Auflast von 200 kp/cm² zu einem zylindrischen, etwa dem Verpressen auch dann ziemlich rasch auszuhär- 25 mm hohen Vergleichssprengkörper mit einem ten beginnen, wenn man die Preßlinge nicht anwärmt, 45 Durchmesser von 12,5 mm (Sprengkörper Vl, V 2 um die Härtungsreaktion in Gang zu setzen oder zu bzw. V 3) ausgeformt, der jeweils über Nacht ausbeschleunigen, härtete.

Eine besonders zweckmäßige Ausfuhrungsform der Von allen wie vorstehend beschrieben hergesteU-

Erfindung stellen Hochleistungssprengknrper aus ten Probe- bzw. Vergleichssprengkörpern wurden

etwa 94 «/0 Hochleistungssprengstoff, etwa 2 % Harz- 50 dann die Dichte, Druckfestigkeit, Schlagempfindlich-

binderaittel und etwa 4°/o Phlegmatisierungsmittel keit, Reibungsempfindlichkeit und Detonationsge-

dar, deren Verhalten gegenüber Reibung, Schlag und schwindigkeit wie folgt bestimmt:

Stoßwellen bzw. Beschüß demjenigen herkömmlicher . ,

Comp.-B-Sprengkörper entspricht, obwohl sie eine ^a> ir ^ _,.„ .. . I₁₇₀. ... „_ _{A T} ,_lft weitaus höhere BriSnz als diese bekannten Spreng- 55 ^D _Ä ^ur* ^T^⁸™^{6 m} ***** ^{Wd Luft} körper besitzen, die der von bekannten Sprengkör- (Auftriebsmethode),
pern aus 95 »/β Hexogen und 5 °/o Wachs entspricht, b) Druckfestigkeit: ...
die diese bevorzugten erfindungsgemäßen Hoch- Nach DIN 53 454, jedoch nut einer Prufgeleistungssprengkörper hinsichtlich der Wirksamkeit schwindigkeit von 6 mm pro Minute,
wegen ihrer durch das Herstellungsverfahren beding- 60 c) Schlagempfindlichkeit:
ten hohen Homogenität im Sprengkörperaufbau sogar Nach Vorschrift der BAM.
noch übertreffen. Ein weiterer und entscheidender d) Reibungsempfindlichkeit:
Vorteil dieser bevorzugten erfindungsgemäßen Hoch- Nach Vorschrift der BAM.
leistungssprengkörper ist ihre enorme Druckfestig- ^ Detonationsgeschwindigkeit:
keit, die mit 300 bis 400 kp/cm² weitaus höher ist als 65 Durch Hochgeschwindigkeitsphotographie.
diejenige aller herkömmlichen Hochleistungssprengkörper, die in der Regel in einem Bereich von etwa Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse 25 bis 150 kp/cm« liegt. sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

Eigenschaft Sprengkörper Nr.

El Vl E2 V2 E3 V3

Dichte, g/cm3	1,790	1,501	1,680	1,567	1,780	1,446
Druckfestigkeit, kp/cm2	710	48	387	50	350	44
Schlagempfindlichkeit, kp · m	0,5	1,0	0,75	1,0	1,5	1,0
Reibungsempfindlichkeit, kp	24	>36	>36	>36	>36	>36
Detonationsgeschwindigkeit, m/s	8520	6710	8400	6700	8690	6400

Aus den in der vorstehenden Tabelle aufgeführ- ihrer Zusammensetzung nur wenig oder überhaupi

ten Werten ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäßen nicht unterscheiden und auch zwischen den Verfah

bzw. erfindungsgemäß hergestellten Hochleistungs- 15 ren, nach denen die untersuchten Sprengkörper her

Sprengkörper allen zum Vergleich untersuchten gestellt sind, scheinbar keine erheblichen Unter

Hochleistungssprengkörpern nach dem Stand der schiede bestehen.
Technik eindeutig überlegen sind, obwohl sie sich in

Claims (4)

wachsenden Anforderungen hinsichtlich der anPatentansprüche: wenduiigstechnischen Güteeigenschaften, insbesondere bezüglich hoher Brisanz bei gleichzeitig hoher

1. Verfahren zur Herstellung von Hochlei- Druckfestigkeit, geringer Schlagempfindlichkeit und stungssprengkörpern durch Herstellen eines Ge- 5 Rißanfälligkeit, hoher Dichte und Homogenität, misches aus 85 bis 95% gekörntem Hoch- sowie geringer Temperaturempfindlichkeit, ebensoleistungssprengstoff, auf den gegebenenfalls vor- wenig zu genügen, wie nach modernen Vibrationsher, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemi- gußverfahren (deutsche Patentschriften 1101246 sches, bis zu 13 % Phlegmatisierungsmittel aufge- und 1207 842) hergestellte Hochleistungssprengzogen wurden, und 2 bis 15 % eines flüssigen, bei io körper, die als Bindemittel TNT enthalten, oder nach Temperaturen von weniger als 100° C zu einem anderen bekannten Verfahren gepreßte, harzbinde-Harzbindemittel aushärtbaren Kunststoffvorpro- mittelhaltige Hochleistungssprengkörper mit geringeduktgenüsches, Ausformen des Gemisches zu rem oder höherem Bindemittelgehalt (deutsche Offen-Formkörpern und Aushärten dieser Formkörper legungsschriften 15 71 277 und 17 96 095). bei Temperaturen von höchstens 100⁰C, da- 15 So kann man beispielsweise nach dem Vibrationsdurchgekennzeichnet, daß das auszufor- gußverfahren zwar Hexogen-TNT-Sprengkörper mit mende Gemisch mit einem Preßdruck von 500 einem Hexogengehalt von bis zu 85 % erhalten, deren bis 5000 kp/cm² verpreßt wird. Brisanz bzw. Sprengenergie etwa derjenigen gepreß-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ter Ladungen aus 95% Hexogen und 5 Vo inerten kennzeichnet, daß das auszuformende Gemisch ao Binde- und/oder Phlegmatisierungsmitteln entspricht, mit einem Preßdruck von etwa 1500 bis 3500 kp/ jedoch sind beide genannten Arten bekannter Hochcm² verpreßt wird. leistungssprengkörper mit dem Nachteil behaftet, daß

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ihre Druckfestigkeit bereits bei normalen Temperagekennzeichnet, daß Hochleistungssprengstoff türen nicht voll befriedigen kann und zudem wegen mit einer Korngröße von höchstens etwa 150 μΐη, 25 der in der Regel ziemlich niedrig liegenden Schmelzvorzugsweise etwa 20 bis 80 μΐη, verwendet wird. bzw. Erweichungspunkte der in ihnen enthaltenen

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Binde- und/oder Phlegmatisierungsmittel bereits bei gekennzeichnet, daß Hochleistungssprengstoffe Temperaturerhöhungen, die im Einsatz, z. B. in Raverwendet werden, die überwiegend, vorzugsweise ketenköpfen, nur schwer oder überhaupt nicht zu zu etwa 70 bis 9O°/o, aus einem Grobkornanteil 30 vermeiden sind, erheblich weiter abfällt. Diesbezügmit einer vorzugsweise möglichst einheitlichen lieh konnte bislang auch durch die Verwendung Korngröße im Bereich von etwa 200 bis 500 μΐη höher als die bekannten Phlegmatisierungsmittel, wie und im übrigen einem Feinkomanteil bestehen, Wachse oder Stearate, schmelzender thermoplastidessen Korngröße höchstens etwa V₁₀ bis V₃ der scher Kunststoffe keine entscheidende Verbesserung des Grobkornanteils entspricht. 35 erzielt werden, da Thermoplaste mit ausreichend