DE2345070A1

DE2345070A1 - Verkapselte sprengmittel

Info

Publication number: DE2345070A1
Application number: DE19732345070
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Inoue; Fumio Matsui; Hiroshi Sato
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1972-09-09
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS5535359B2; DE2345070B2; US3977922A; GB1423876A; JPS4947512A

Description

Die Erfindung betrifft mikroverkapselte Sprengmittel.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf durch Mikroverkapseln explosiver flüssiger Verbindungen, wie Glycerintrinitrat, Äthylenglykoldinitrat u.dgl., erhaltene Sprengmittel oder mit Nitrocellulose gelatinierter Produkte dieser Verbindungen mit hochmolekularen Verbindungen, wie Polyurethan u.dgl.

Die Verwendung von explosiven flüssigen Verbindungen allein, wie Glycerintrinitrat, Äthylenglykoldinitrat u.dgl., ist mit Schwierigkeiten verbunden, weil sie eine grosse Sprengkraft

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haben und gegenüber Schlag und Reibung hochempfindlich sind» Um diese Nachteile auszuschalten, entwickelte A. Nobel im Jahre 1866 das Gurdynamit durch Absorbieren von Glycerintrinitrat in Kieselgur, die Hochleitungssprenggelatine im Jahre 1875 durch Absorbieren von Glycerintrinitrat in Nitrocellulose, das Wetterdynamit im Jahre I876 durch Verwendung eines Gemisches von Glycerintrinitrat und Äthylenglykoldinitrat und das Ammongelatinedynamit im Jahre 1879 durch Anwendung von Ammoniumnitrat·

Bei diesen Verfahren werden Glycerintrinitrat, Äthylenglykoldinitrat u.dgl. in einem festen Stoff absorbiert, um einen Sicherheitssprengstoff zu erhalten«

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines eine äusserst gute Stabilität aufweisenden und sich durch eine leichte Handhabbarkeit auszeichnenden Sprengmittels durch Fixieren einer explosiven flüssigen Verbindung oder ihres gelatinierten Produkts nach einem Verfahren, das sich von den bekannten grundlegend unterscheidet.

Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass, wenn eine explosive flüssige Verbindung oder ihr gelatiniertes Produkt mit einer hochmolekularen Verbindung mikroverkapselt wird, die explosive flüssige Verbindung fixiert und ein Sprengmittel mit geringer Empfindlichkeit und hoher chemischer Stabilität, das leicht handhabbar ist, erhalten werden kann.

Das Mikroverkapselungsverfahren ist an sich bekannt; es findet bereits beispielsweise Anwendung auf dem Gebiet der Herstellung druckempfindlicher Kopierpapiere, von Magnetaufzeichnungsmaterialien, von Arzneimitteln, Pestiziden, Düngemitteln u.dgl., bisher jedoch noch nicht bei der Her-

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stellung von Sprengstoffen, insbesondere aus explosiven flüssigen Verbindungen oder ihren gelatinierten Produkten.

Nach dee erfindungsgemässen Vorschlag kann ein mikroverkapseltes Sprengmittel in einfacher Weise durch Mikroverkapseln und Fixieren eines gefährlichen Sprengstoffes erhalten werden, weshalb ihm in der Sprengtechnik eine besondere Stellung zukommt· Ausserdem eröffnen sich ihm durch seine ausgezeichneten Eigenschaften und seine günstige Form neue Anwendungsbereiche, an die bisher nicht gedacht worden ist«

Explosive flüssige Verbindungen, die erfindungsgemäss mikroverkapselt werden können, sind Glycerintrinitrat, Glycerindinitrat, Äthylenglykoldinitrat, Diäthylenglykoldinitrat, Triäthylenglykoldinitrat, Trimethylenglykoldinitrat, Diglycerintetranitrat, Monochlorhydrindinitrat, Acetylglycerindinitrat, 1 ₉2₉ 3-Butantrioltrinitrat, 2-Nitro-2-oxymethyl-1,3-propandioltrinitrat, 2-Methyl-2-oxymethyl-1,3-propandioltrinitrat, Nitrobenzol, Tetranitromethan u.dgl. und ihre Gemische.

Weiterhin können mit gelatinierenden Mitteln, wie Nitrocellulose u.dgl., erhaltene gelatinierte Produkte dieser explosiven flüssigen Verbindungen für die Herstellung der mikroverkapselten Sprengmittel nach der Erfindung herangezogen werden, wie z.B. gelatinierte Produkte, die durch Absorbieren von Glycerintrinitrat, Glycerindinitrat, Äthylenglykoldinitrat u.dgl. in Nitrocellulose erhalten worden sind.

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-k-

Als hochmolekulare Verbindungen können bei der Herstellung der erfindungsgemässen Mikrokapseln wärmeaushärtende Harze, wie Polyurethan, Polyharnstoff, Epoxyharze u.dgl., und thermoplastische Harze, wie Polystyrol, Polyvinylalkohol u.dgl., verwendet werden.

Die Mikrokapseln nach der Erfindung werden wie folgt hergestellt:

Eine explosive flüssige Verbindung wird zusammen mit Methylcellulose, einem grenzflächenaktiven Mittel u.dgl., in Wasser dispergiert, das Monomere der hochmolekularen Verbindung, die die Kapselwände bzw. -hülle bilden soll, wird dem Dispersionssystem zugesetzt und erforderlichenfalls wird noch ein Polymerisationsinitiator und gegebenenfalls -beschleuniger oder ein reaktionsfähiges Monomeres dazugegeben, und das erhaltene Gemisch der Polymerisationsreaktion unterworfen.

Nach diesem Verfahren ist es möglich, Mikrokapseln zu erzeugen, die eine explosive flüssige Verbindung in einer Menge von etwa 80 bis 95 Gew.-% enthalten.

Die gemäss der Erfindung hergestellten mikroverkapselten Sprengmittel haben folgende sie besonders auszeichnende Eigenschaften: 1. eine hohe Sprengkraft, 2, eine geringe Empfindlichkeit und 3· einen niedrigen Dampfdruck. Ausserdem können die Mikrokapseln leicht gewogen, abgefüllt und transportiert werden, weil sie äusserst fest sind.

Die Mikrokapseln sind besonders vorteilhaft als Treibmittel von Geschossen leichter Waffen oder von Geschützen sowie von Raketen und weiterhin als hochexplosives Sprengmittel für spezielle Anwendungsgebiete verwendbar.

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Bei den konventionellen Sprengmitteln liegt die obere Grenze des Mischungsverhältnisses von explosiven flüssigen Verbindungen zu festem Stoff bei etva 50:50 (bezogen auf das Gewicht)· Wenn dagegen die mikroverkapselten Sprengmittel gemäss der Erfindung mit anderen festen Stoffen zur Erzeugung von Sprengmitteln vermischt werden, ist es möglich, ein Mischungsverhältnis (gewichtsmässig)von explosiver flüssiger Verbindung zu festem Stoff von 8Ot2O bis 95*5 vorzusehen* Dadurch können Treibmittel für Geschosse und Raketen und hochexplosive Sprengmittel mit höherer Energie je Volumeneinheit erhalten werden·

Wenn Glycerintrinitrat, Äthylenglykoldinitrat u.dgl. zur Herstellung von Sprengmitteln mit anderen Stoffen vermischt werden, ist das Mischen im allgemeinen gefährlich. Wenn dagegen die mikroverkapselten Sprengmittel nach der Erfindung mit anderen Stoffen vermischt werden, ist dies ungefährlich und sicher, weil die explosive flüssige Verbindung durch eine Schutzhülle aus einer hochmolekularen Verbindung abgeschirmt ist.

Wie zuvor erläutert, können die mikroverkapselten Sprengmittel nach der Erfindung vorteilhaft zusammen mit anderen Materialien eingesetzt werden» Das Sprengmittel als solches kann jedoch auch allein als Treibmittel für Geschosse von leichten Waffen und Artillerie und als Raketentreibmittel verwendet werden·

Ausserdem ist das Sprengmittel als hochexplosiver Sprengstoff verwendbar* Beispielsweise 1st es bei Unterwasser- und Gebäude- od.dgl» Sprengungen anwendbar} ausserdem kann es bei verschiedenen Munitions- und Sprengkörpern eingesetzt werden« Deshalb ist das mikroverkapselte Sprengmittel für die Industrielle Anwendung sehr vorteilhaft«

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In den folgenden Beispielen ist der Gegenstand der Erfindung im einzelnen näher erläutert· In den Beispielen sind die genannten Teile sämtlichst Gewichtsteile·

Die nach den Beispielen erhaltenen Produkte wurden einer Fallhammerempfindlichkeitsprüfung, einer Värmebeständigkeit sprüfung (65 C) und einer Sprengkraftprüfung gemäss den in JIS K 4818-1968-Prüfungsbestimmungen ("Test Method of Performances of Explosives") unterzogen«

Beispiel 1

^O Teile Glycerintrinitrat wurden in 100 Teilen wässriger Lösung, die 0,1 Teil Methylcellulose enthielt, dispergiert. Danach wurde ein Gemisch von 6,k Teilen Toluoldiisocyanat und 10 Teilen Xylol dem Dispersionssystem zugesetzt; das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt. Als das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden k Teile Diäthylenglykol zugesetzt, und es wurde weitere k bis 5 Stunden gerührt, wobei die Reaktion stattfand und sich Kapseln mit einer Korngrösse von etwa 3OO/U bildeten« Diese Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Die Empfindlichkeits- und die Stabilitätsprüfung dieser Kapseln hatten folgende Ergebnisse:

Fallhammerempfindlichkeit: 8. Grad (Die Fallhöhe eines Hammers,

der nach 6-maligem Herabfallen eine einmalige Explosion auslöst, beträgi nicht weniger als 50 cm)·

Wärmebeständigkeit bei

65⁰ C t langer als 50 Minuten«

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Verpuffungstemperatur : 2kO C.

Die Sprengkraftprüfung des Bndproduktes ergab, dass das Sprengmittel eine Sprengkraft von 14O, bezogen auf die Sprengkraft 1OO von TNT, hatte.

Beispiel 2

kO Teile Äthylenglykoldinitrat wurden in 100 Teilen einer 0,1 Teil Methylcellulose enthaltenden wässrigen Lösung dispergiert, und dann wurde ein Gemisch von 5 Teilen 1,5-Naphthalindiisocyanat und 5 Teilen Xylol dem Dispersionssystem zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt. Als das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden 3 Teile Äthylenglykol zugesetzt, und zur Durchführung der Reaktion und Bildung feinkörniger Kapseln wurde noch weitere k bis 5 Stunden gerührt. Die erhaltenen Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Die Kapseln hatten folgende Eigenschaften: Fallhammerempfindlichkeit: 8. Grad.

Wärmebeständigkeit bei

65° C t länger als 50 Minuten.

Dampfdruck bei 25° C : Ο,ΟΟΟΙ mm Hg. Beispiel 3

2k Teile Glycerintrinitrat und 16 Teile Äthylenglykoldinitrat wurden in 100 Teilen einer 0,1 Teil Methylcellulose

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enthaltenden wässrigen Lösung dispergiert, und dann wurde ein Gemisch von 6_tk Teilen Toluoldiisocyanat und 5 Teilen Xylol dem Dispersionssystem zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt« Nachdem das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden 7»6 Teile Diäthylentriamin zugesetzt, und zur Durchführung der Reaktion und der Bildung feinkörniger Kapseln wurde noch weitere 4 bis 5 Stunden gerührt. Die auf diese Weise gebildeten Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Diese Kapseln hatten folgende Eigenschaften:. Fallhammerempfindlichkeit: 8. Grad.

Wärmebeständigkeit bei

65° C : langer als 50 Minuten.

Zum Vergleich wurde Glycerintrinitrat geprüft. Es hatte eine Fallhammerempfindlichkeit 2. bis 3· Grades und eine Wärmebeständigkeit bei 65⁰ C von 20 Minuten.

Die Fallhammerempfindlichkeit 2. Grades ist wie folgt definiert s Die Fallhöhe des Hammers, der nach 6-maligem Herabfallen eine einmalige Explosion auslöst, beträgt zwischen 5 cm und 10 cm.

Bei einer Fallhammerempfindlichkeit 3. Grades beträgt die Fallhöhe des Hammers zwischen 10 cm und 15 cm,

Beispiel k

Ein Gemisch von 40 Teilen Glycerintrinitrat und 0,1 Teil Nitrocellulose wurde in 1OO Teilen einer O_t1 Teil Methyl-

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cellulose enthaltenden wässrigen Lösung dispergiert. Es wurden 6_tk Teile Toluoldiisocyanat zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt· Nachdem das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden h Teile Diäthylenglykol zugesetzt_y und zur Bildung feinkörniger Kapseln wurde noch weiter gerührt« Die so gebildeten Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet«

Diese Kapseln hatten folgende Eigenschaften: Fallhammerempfindlichkeitι 8« Grad«

¥ärmebeständigkeit bei

65° C χ langer als 50 Minuten«

Beispiel 5

Ein Gemisch von 4O Teilen 2-Hitro-2-oxymethyl-1,3-propandiol· trinitrat und 10 Teilen Styrol wurde zu 100 Teilen einer 0,1 Teil Methylcellulose enthaltenden wässrigen Lösung zugesetzt« und das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt« Nachdem das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden 0,1 Teil Kobaltnaphthenat und 1 Teil Methyläthylketonperoxid zugesetzt, und zur Bildung von Kapseln wurde weiter gerührt« Die so gebildeten Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet«

Diese Kapseln hatten folgende Eigenschaften!

Fallhammerempfindlichkeit: 8« Grad«

Wärmeempfindlichkeit bei

65⁰ C : länger als 50 Minuten.

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Claims

Ansprüche

Verkapseltes Sprengmittel aus einem die Kerne bildenden Sprengstoff und einer die Kapselwände bildenden hochmolekularen Verbindung.

2« Sprengmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprengstoff wenigstens eine explosive flüssige Verbindung der Gruppe Glycerintrinitrat, Glycerindinitrat, Äthylenglykoldinitrat, Diäthylenglykoldinitrat, Triäthylenglykoldinitrat, Trimethylenglykoldinitrat, Diglycerintetranitrat, Monochlorhydrindinitrat, Acetylglycerindinitrat, 1,2,3-Butantrioltrinitrat, 2-Nitro-2-oxymethyl-1,3-propandioltrinitrat, 2-Methyl-2-oxymethyl- 1,3-propandioltrinitrat, Nitrobenzol oder Tetranitromethan ist»

3· Sprengmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprengstoff ein gelatiniertes Produkt der explosiven flüssigen Verbindung mit Nitrocellulose ist.

4· Sprengmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Sprengstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels, 80 bis 95 Gew.-% beträgt.

5· Sprengmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochmolekulare Verbindung ein wärmeaushärtendes Harz der Gruppe Polyurethan, Polyharnstoff und Ep oxyharζ ist«

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6. Sprengmittel nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochmolekulare Verbindung ein thermoplastisches Harz der Gruppe Polystyrol und Polyvinylalkohol ist.

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