DE2345070B2

DE2345070B2 - Verkapseltes, leicht handhabbar gemachtes sprengmittel

Info

Publication number: DE2345070B2
Application number: DE19732345070
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Aichi; Sato Hiroshi Susono Shizuoka; Matsui Fumio Aichi; Inoue (Japan)
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1972-09-09
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1977-02-17
Also published as: JPS4947512A; US3977922A; GB1423876A; DE2345070A1; JPS5535359B2

Description

Die Erfindung betrifft ein verkapseltes, leicht handhabbar gemachtes Sprengmittel, bestehend aus mindestens einer flüssigen Verbindung als Kern und einer die Hülle bildenden hochmolekularen Verbindung.

Die Verwendung von explosiven flüssigen Verbindungen allein, wie Glycerintrinitrat, Äthylenglykoldinitrat u. dgl., ist mit Schwierigkeiten verbunden, weil sie eine große Sprengkraft 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 Hochleistungssprenggelatine im Jahre 1875 durch Absorbieren von Glycerintrinitrat in Nitrocellulose, das Wetterdynamit im Jahre 1876 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.

Andererseits ist es aus »Verfahrenstechnik« 4 (1970), Nr. 9 ganz allgemein bekannt, daß Sprengstoffe oder auch Flüssigkeiten eingekapselt werden können, jedoch wird hier die besondere Problematik, die sich bei hochexplosiven flüssigen Verbindungen, wie Nitraten, Nitroverbindungen u.dgl., ergibt, weder angesprochen noch einer Lösung nähergeführt. Auch hat man schon verdampfbare flüssige Treibstoffe (DT-AS 11 51 784) sowie Diazoverbindungen (DT-OS 15 42 260) eingekapselt, aber auch derartige Kernmaterialien sind von ihren Eigenschaften her grundlegend anders geartet als hochexplosive Flüssigkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, ein Sprengmittel mit sehr guter Stabilität und leichter Handhabbarkeit zu schaffen. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß diese Aufgabe, d. h. das Fixieren von hochexplosiven flüssigen Verbindungen, erfindungsgemäß durch gezielte Auswahl von ganz bestimmten Hüllenmaterialien höchst zufriedenstellend gelöst werden kann.

Die verkapselten, leicht handhabbar gemachten Sprengmittel der eingangs genannten Art zeichnen steh deshalb erfindungsgemäß dadurch aus, daß die flüssige Verbindung eine explosive flüssige Verbindung der Gruppe

Glycerintrinitrat, Glycerindinitrat,
Äthylenglykoldinitrat, Diäthylenglykoldinitrat,
Triäthylenglykoldinitrat, Trimethylenglykoldinitrat,
Diglycerintetranitrat, Monochlorhydrindinitrat,
Acetylglycerindinitrat, 1 «2,3-Butantrioltrinitrat,

ίο 2-Nitro-2-oxymethyl-13-pΓopand^oltrinitΓat,
2-Methyl-2-oxymethyl-13-propandioltrinitrat,
Nitrobenzol, Tetranitromethan oder eines ihrer mit Nitrocellulose gelatinierten Produkte und die hochmolekulare Verbindung Polyurethan, Polyharnstoff, Epoxidharz oder Polystyrol ist

Bei diesen erfindungsgemäßen Sprengmitteln beträgt die Menge an Sprengstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels, vorzugsweise 80 bis 95 Gew.-%.
Durch das erfindungsgemaße Einkapseln von Glycerintrinitrat oder anderen flüssigen Sprengstoffverbindungen, die in flüssigem oder gelatiniertem Zustand hochempfindlich sind und deren Handhabung extrem gefährlich ist, oder der gelatinierten Produkte dieser flüssigen Sprengstoffverbindungen mit spezifisch begrenzten synthetischen Harzen, wie sie vorstehend genannt sind, kann die Empfindlichkeit der flüssigen Sprengstoffverbindungen in nicht vorhersehbarer Weise herabgesetzt werden, so daß größtmögliche Sicherheit und einfache Handhabbarkeit erzielt werden.

Außerdem kann durch den Erfindungsgegenstand die Sprengkraft von Sprengmitteln beträchtlich erhöht werden, da der Gehalt an flüssigen Sprengstoffverbindungen oder ihren gelatinierten Produkten als Sprengstoffkomponente in den Sprengmitteln gegenüber den bekannten Produkten erheblich erhöht werden kann, ohne daß dies eine erhöhte Gefährdung bei der Handhabung bedeutet.

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 nicht bei der Herstellung von Sprengstoffen, insbesondere aus explosiven flüssigen Verbindungen oder ihren gelatinierten Produkten.

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.

Narh diesem Verfahren ist es möglich, Mikrokapseln zu erzeugen, die eine explosive flüssige Verbindung in einer Menge von etwa 80 bis 95 Gew.-i'o 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.

Bei den konventionellen Sprengmitteln liegt die obere Grenze des Mischungsverhältnisses von explosiven flüssigen Verbindungen zu festem Stoff bei etwa 50 :50 (bezogen auf das Gewicht). Wenn dagegen die mikroverkapselten Sprengmittel gemäß der Erfindung an anderen festen Stoffen zur Erzeugung von Sprengmitteln vermischt werden, ist es möglich, ein Mischungsverhältnis (gewichtsmäßig) von explosiver flüssiger Verbindung zu festem Stoff von 80:20 bis 95 :5 vorzusehen. Dadurch können Treibmittel für Geschosse und Raketen und hochexplosive Sprengmittel mit höherer Energie je Volumeneinheit erhalten werdea

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 ist 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.

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 Warmebeständigkeitsprüfung (65° C) und einer Sprengkraftprüfung gemäß den in JIS K 4818-1968- Prüfungsbestimmungen (»Test Method of Performances of Explosives«) unterzogen.

Beispiel 1

40 Teile Glycerintrinitrat wurden in 100 Teilen wäßriger Lösung, die 0,1 Teil Methylcellulose enthielt, dispergiert. Danach wurde ein Gemisch von 6,4 Teilen Toluoldiisocyanat und 10 Teilen Xylol dem Dispersionssystem zugesetzt; das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt. Als das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden 4 Teile Diäthylenglykol zugesetzt, und es wurden weitere 4 bis 5 Stunden gerührt, wobei die Reaktion stattfand und sich Kapseln mit einer Korngröße von etwa 300 μ bildeten. Diese Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Empfindlichkeits- und die Stabilitätsprüfung dieser Kapseln hatten folgende Ergebnisse:

65 Fallhammerempfindlichkeit:

8. Grad (Die Fallhöhe eines Hammers, der nach 6malieem Herabfallen eine einmalige Explosion auslöst, beträgt nicht weniger als 50 cm).
Wärmebeständigkeit bei 65°C:

langer als 50 Minuten.
Verpuffungstemperatur:

240⁰C

Die Sprengkraftprüfung des Endproduktes ergab, daß das Sprengmittel eine Sprengkraft von 140, bezogen auf die Sprengkraft 100 von TNT, hatte.

Beispiel 2

40 Teile Äthylenglykoldinitrat wurden in 100 Teilen einer 0,! 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 Kaumtemperatur gerührt. Als das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden 3 Teile Äthylenglykol zugesetzt, und zur Durchführung der Reaktion und Bildung feinkörniger Kapseln wurden noch weitere 4 bis 5 Stunden gerührt. Die erhaltenen Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Die kapseln hatten folgende Eigenschaften:

Fallhammerempfindlichkeit:

8. Grad.
Wärmeoesiändigkeit bei 65° C:

länger als 50 Minuten.
Dampfdruck bei 25°C:

0.0001 mm Hg.

Beispiel 3

24 Teile Glycerintrinitrat und 16 Teile Äthylenglykoldinitrat wurden in 100 Teilen einer 0.1 Teil Methylcellulose enthaltenden wäßrigen Lösung dispergiert und dann wurde ein Gemisch von 6,4 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:

länger als 50 Minuten.

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

Die Fallhammerempfindlichkeit 2. Grades ist wie folgt definiert: Die Fallhohe des Hammers, der nach ömaligem 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 4

Ein Gemisch von 40 Teilen Glycerintrinitrat und 0,1 Teil Nitrocellulose wurde in 100 Teilen einer 0,1 Teil Methylcellulose enthaltenden wäßrigen Lösung dispergiert. Es wurden 6,4 Teile Toluoldiisocyanat zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur

gerührt Nachdem das Gemisch eine Emulsion gebildet hatte, wurden 4 Teile Diäthylenglykol zugesetzt und zur Bildung feinkörniger Kapsein wurde noch weiter gerührt Die so gebildeten Kapseln wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet s

Diese Kapseln hatten folgende Eigenschaften:

Fallhammerempfindlichkeit:

8. Grad.
Wärmeheständigkeitbei65°C:

langer als 50 Minuten.

Beispiel 5

Ein Gemisch von 40 Teilen 2-Nitro-2-oxymethyl-13-propandiol-trinitrat und 10 Teilen Styrol wurde zu 100 Teilen einer 0,1 Teil Msthylcellulose 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 65° C:

langer als 50 Minuten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verkapselte^ lefciit handhabbar gemachtes Sprengmittel, bestehend aus mindestens einer flüssigen Verbindung als Kern und einer die Hülle bildenden hochmolekularen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Verbindung eine explosive flüssige Verbindung der Gruppe Glycerintrinitrat, Glycerindinitrat, Äthylenglykoldinitrat, Diäthylenglykoldinitrat, Triäthylenglykoldin; trat, Trimethylenglykoldinitrat Diglycerintetranitrat, Monochlorhydrindinitrat, Acetylglycerindinitrat, 1,23-Butantrioltrinitrat, 2-Nitro-2-oxymethyl-1,3-propandioltrinitrat, 2-Methyl-2-oxymethyl-1,3-propandioltrinitrat, Nitrobenzol, Tetranitromethan oder eines ihrer mit Nitrocellulose gelatinierten Produkte und die hochmolekulare Verbindung Polyurethan, Polyharnstoff, Epoxidharz oder Polystyrol ist.

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