DE2361879C3

DE2361879C3 - Pulver auf Nitrozellulose-Polyvinylnitrat-Basis

Info

Publication number: DE2361879C3
Application number: DE19732361879
Authority: DE
Inventors: Louis Jean Jacques Pont De Buis Leneveu (Frankreich)
Original assignee: Societe Nationale Des Poudres Et Explosifs, Paris
Priority date: 1972-12-14
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1976-11-25

Description

Polyvinylnitrat und die Nitrozellulose in einem Kneter mit einem für die sogenannten einbasigen Pulver bekannten Lösungsmittel vermischt, wobei der dabei verwendete Stabilisator Nitro-2-diphenylamin ist. Das Herstellverfahren der Pulver mit Polyvinylnitrat ist von dieser Stufe an dem Herstellverfahren der sogenannten einbasigen Pulver analog und kann ein Glätten oder Ausziehen mit verschiedenen Plastifizjerungsmitteln der Keton- oder Estertypen und eine Graphitisierung umfassen.

Es sollen indessen noch folgende Bemerkungen hinsichtlich des Herstell Verfahrens gemacht werden: Bei der Dehydratisierung des Polyvinylnitrats in der Presse muß man den Boden der Presse mit Fasern nichtnitrierter Baumwolle garnieren, um einen Verlust au Polyvinylnitrat zu vermeiden, da die Fasern des letzteren kürzer sind. Andererseits soll die Ziehgeschwindigkeit der Nitrozeltulose-Polyvinylnitrat-Paste relativ gering (etwa 2 m/min) sein, und die Anfeuchtung des Pulvers soll vorzugsweise kalt erfolgen, um eine zu große Erweichung des Polyvinylnitrats zu vermeiden, wozu in jedem Fall eine Temperatur unter 60⁰C zu wählen ist. Es sei noch darauf hingewiesen, daß man ein um so größeres Interesse an der Durchführung der Anfeuchtung im Kalten oder wenigstens bei niedriger Temperatur hat, je höher der Gehalt an Polyvinylnitrat ist.

Das Polyvinylnitrat ermöglicht, da es mit einem erhöhten Stickstoffgehalt verwendet werden kann und das Potential erniedrigt, das Erhalten von Sprengstoffpulvern, die im Vergleich mit bekannten Pulvern auf Nitrozellulosebasis bei gleichem Volumen eine stärkere Gasabgabe (und somit eine größere Schubkraft) und eine geringere erosive Wirkung liefern. Diese Pulver finden eine vorzugsweise Anwendung bei den Munitionen für Waffen mit großer Abschußfrequenz.

Die für die Nitrozellulose und das Polyvinylnitrat gegebenen Gewichte sind die Gewichte des trockenen Stoffes ohne Lösungsmittel.

Die Dauer der Verknetung beträgt 3 Stunden Nach der Knetvennischung wird die Paste in der Presse extrudiert und in Form von kleinen Zylindern von 2,6 mm Höhe und 2,6 mm Durchmesser und mit 7 Löchern von 0,3 mm Durchmesser abgeschnitten. Die Extrusionsgeschwindigkeit ist 2 m/min.

ίο Die so abgeschnittenen zylinderfönnigen Strangstücke werden SO Stunden in kaltem Wasser angefeuchtet und in einem Heizschrank bei 45° C 24 Stunden getrocknet Man stellt eine erhebliche Schrumpfung der Pulverkörner fest

Die Pulverkörnet erfahren anschließend ein Putzen mit Graphit 0,05 Gewichtsprozent Graphit) während 10 Minuten bei 45° C und werden dann mit Kampfer geglättet. Der Glättvorgang erfolgt bei 50° C mit Hilfe von zwei Glättungslösungen nacheinander,

ao die folgende Zusammensetzungen aufweisen:

Erste Lösung

Kampfer 72 g

85gradiger Alkohol 270 g

Zweite Lösung

Kampfer 27 g

85gradiger Alkohol 180 g

Die Pulverkörner werden dann in Wasser bei 40° C während 10 Stunden angefeuchtet und bei 50° C während 6 Stunden getrocknet. Sie erfahren zum Schluß eine Graphitisierung, wobei die verwendete Kohlenstoffmenge 0,20 Gewichtsprozent des Pulvers beträgt.

Di". Pulverkörner haben sodann die folgende Gewichtszusammensetzung:

Beispiel

Es folgt ein Beispiel zur Herstellung von Sprengstoffpulver gemäß der Erfindung, bei dem das Gewichtsverhältnis des Polyvinylnitrats zur Nitrozellulose 0,5 beträgt.

Das verwendete Polyvinylnitrat enthält nach Analyse 15,4 % Stickstoff und wird in Form von Flocken in Wasser geliefert. Es wird in der Presse mit Hilfe eines Isopropanol-Äthanol-Gemisches dehydratisiert, und man erhält so sehr harte Polyvinylnitratgebilde, die man in einem Hammerbrecher zerkleinert. Dieser Zerkleinerungsvorgang dauert 20 Minuten in einem Hammerbrecher mit einer Drehzahl von 3600 U/min und mit Löchern von 3 mm Durchmesser. Das so zerkleinerte Polyvinylnitrat hat einen Lösungsmittelgehalt von etwa 18 °/o. Die Nitrozellulose wird getrennt in der Presse mit einem Äthanol-Isopropanol-Gemisch dehydratisiert und enthält 13,2 °/o Stickstoff. Man vermischt dann in einem Knetmischer des Typs WERNER folgende Bestandteile:

Nitrozellulose 1,666 kg

Polyvinylnitrat 0,833 kg

Nitro-2-diphenylamin 0,057 kg

Kaliumsulfat 0,043 kg

Aceton 1,020 kg

Äthanol 0,640 kg

Isopropanol 0,308 kg

Nitrozellulose 63,56 °/o

Polyvinylnitrat 31,77 %>

Wasser 1,35 «/ο

Aceton 0,12°/o

Isopropanol 0,03 °/o

Kampfer l,O6°/o

Nitro-2-diphenylamin 1,92°/o

Graphit 0,19»/₀

Das Potential dieses Pulvers ist 920cal/g, und seine anscheinende Voiumenmasse beträgt 0,888 g/cm³.

Dieses Pulver wird in einer 20-mm-Kanone mit einer Granate von 90 g abgeschlossen. Die folgende Tabelle gibt den Vergleich zwischen den Abschußergebnissen mit dem erfindungsgemäßen Pulver und denen mit einem bekannten, nur Nitrozellulose enthaltenden Pulver, das in gleicher Weise wie das erfindungsgemäße Pulver extrudiert wurde und dessen Zusammensetzung die folgende ist:

Nitrozellulose

(Stickstoffgehalt 13,3Vo) 94,68 °/o

Wasser l,10»/o

Alkohol 0,24°/o

Äther O,46^e/o

Kampfer 2,02%

Nitro-2-diphenylamin 1,05 °/o

Kaliumsulfat 0,40%>

Graphit 0,15 »/ο

56,5

1200 3000

Bekanntes Pulver

Erfindungsgemäßes Pulver 47,7 920 1216 3800

Vu: Geschwindigkeit der Granate in 25 ro von der Kanone.

Diese Ergebnisse zeigen, daß für gleiche Abschußergebnisse und gleichwertige Potentiale die erforderliche Ladungsmenge an Pulver gemäß der Erfindung

Erfindung und ^™^Ζ^«™Γή^-

10

Claims

% \ der Feuchtigkeit, und andererseits wird so aufgrund

; * Patentansprüche: ihrer plastifizierenden und gelatinierenden Eigen

schaften hinsichtlich der Nitrozellulose der Zusatz

■'«■■> 1. Pulver auf Nitrozellulose-Polyvinylnitrat- einer stark nitrierten Verbindung zu dieser ermög-"i Basis mit einem Stabilisator und wenigstens einem 5 licht, wodurch trotz Absenkung des Potentials des üblichen Verbrennungsinhibitor, dadurch Pulvers ein Schubkraftgewinn durch Erhöhung des ^wgekennzeichnet, daß das Gewichtsverhält- beim Verbrennen des Pulvers freigesetzten Gasvolunis des Polyvinylnitrats zur Nitrozellulose zwi- mens erreichbar ist. Es ist in diesem Zusammenhang sehen 0,10 und 0,66 liegt. sehr bemerkenswert festzustellen, daß, während sich

'"' 2. Pulver nach Anspruch 1, dadurch gekenn- io die Nitrozellulose mit hohem Stickstoffgehalt (über ' zeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Poly- 13,8 %) sehr schlecht gelatiniert und eine schlechte vinylnitrats zur Nitrozellulose zwischen 0,20 und Stabilität aufweist, was den Stickstoffgehalt der so-0,50 liegt. genannten einbasigen Pulver auf einen Wert nahe

*3. Pulver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 13,2 »/0 begrenzt, das Polyvinylnitrat auch bei starkem gekennzeichnet, daß das Polyvinylnitrat einen 15 Nitrierungsgrad seine gelatinierenden Eigenschaften Stickstoffgehalt über 14 % aufweist. und eine ausreichende Stabilität behält, um die Er

zeugung von Pulver mit starkem Stickstoffgehalt zu ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Spreng-

ao stoffpulver auf Nitrozellulose-Polyvinylnitrat-Basis

mit einem Stabilisator und wenigstens einem üblichen Verbrennungsinhibitor, mit dem Kennzeichen, daß das Gewichtsverhältnis des Polyvinylnitrats zur Ni-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pulver auf trozellulose zwischen 0,10 und 0,66 liegt.
Nitrozellulose-Polyvinylnitrat-Basis mit einem Stabi- 25 Der untere Wert dieses Verhältnisses entspricht lisator und wenigstens einem üblichen Verbrennungs- praktisch den bekannten Pulvern auf einfacher Basis inhibitor. von Nitrozellulose. Der obere Grenzwert dieses Ver-

Es ist bereits bekannt, das Polyvinylnitrat in Ex- hältnisses ergibt sich durch die schlechten mechaniplosivstoffsn zu verwenden: Die FR-PS 21 06 179 sehen Eigenschaften des Polyvinylnitrats, die erforbeschreibt einen Explosivstoff auf Basis von Poly- 30 dem, daß man, wenn man eine gewisse mechanische vinylnitrat und zyklischen Nitramines Es ist gleich- Haltbarkeit des Korns beibehalten möchte, gezwunfalls bekannt, Polyvinylnitrat gewissen zusammenge- gen ist, eine gewisse Mindestmenge von Nitrozellulose setzten Pulvern zuzusetzen; so erwähnt die FR-PS vorzusehen. Tatsächlich verformen sich bei einem 20 17 366 die Verwendung von Polyvinylnitrat in eini- Verhältnis des Polyvinylnitrats zur Nitrozellulose von gen Pulverladungen; die US-PS 29 90 263 beschreibt 35 mehr als 0,66 die Pulverkörner und verschmieren ein Verfahren zur Herstellung eines Pulverblocks auf sich, falls sie Löcher enthalten.
Basis von Ammoniumperchlorat, Zellulosenitrat und Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

PoIyvinylnitrat, und die FR-PS 2133 011 und die findung liegt das Gewichtsverhältnis des Polyvinyl-FR-PS 21 82 662 beschreiben eine Mehrstoffpulver- nitrats zur Nitrozellulose zwischen 0,2 und 0,5, da zusammensetzung auf Basis von Ammoniumnitrat 4° unter diesem Verhältnisbereich die Eigenschaften des und Nitrozellulose, in der ein Teil von Nitrozellulose Polyvinylnitrats nicht sehr zur Geltung kommen und durch Polyvinylnitrat ersetzt sein kann. Schließlich über diesem Verhältnisbereich die mechanische Haltsind aus der DT-PS 9 77 865 Pulvertreibstoffe be- barkeit des Pulverkorns sich zu verschlechtern bekannt, die dadurch hergestellt werden, daß man Poly- ginnt. Andererseits besteht ein besonderes Interesse, vinylnitrat mit etwa 10 bis 40% Nitrozellulose ver- 45 so hoch wie möglich nitrierte Bestandteile zu verwenmischt und nach Zugabe eines Stabilisators und eines den, da die Zahl der während der Verbrennung freiüblichen Verbrennungsinhibitors die Nitrozellulose in gesetzten Gasmoleküle proportional dem Stickstoffdem Gemisch durch Druckeinwirkung bei 80 bis gehalt der Pulverbestandteile ist. Deshalb verwendet 100° C im Polyvinylnitrat löst, wobei gleichzeitig der man vorzugsweise eine Nitrozellulose mit erhöhtem Treibsatz in die gewünschte Form gepreßt wird. Hier- 5° Stickstoffgehalt (oberhalb 12.8 ⁰Zo), jedoch insbesonmit soll erreicht werden, einen Treibstoff mit einem dere ein Polyvinylnitrat mit hohem Stickstoffgehalt gegenüber Polyvinylnitrat ohne Nitrozellulosezusatz (oberhalb 14%). Es ist in diesem Zusammenhang zu nach höheren Temperaturen verschobenen Erwei- erwähnen, daß, welches Polyvinylnitrat auch immer chungsbereich zu schaffen. der Nitrozellulose zugesetzt wird, nur der Zusatz eines

Der Erfindung Hegt hingegen die Aufgabe zu- 55 Polyvinylnitrats mit möglichst hohem Stickstoffgehalt gründe, ausgehend von einem Pulver der eingangs von besonderem Interesse ist. Da der theoretische genannten Art, ein Sprengstoffpulver zu entwickeln, Maximalgehalt an Stickstoff für ein durch Nitrieren das eine größere Schubkraft als die bekannten Spreng- eines üblichen Polyvinylalkohole erhaltenen PoIystoffpulvcr aufweist und eine geringere Erosionswir- vinylnitrats 15,72% ist, richtet sich also das Interkung ausübt. 60 esse darauf, sich diesem theoretischen Maximum des

Es wurde gefunden, daß man einem Pulver auf Stickstoffanteils möglichst zu nähern,
einfacher Nitrozellulosebasis, das lediglich einen Sta- Das Pulver gemäß der Erfindung wird folgender-

bilisator und einen oder mehrere bekannte Verbren- maßen hergestellt: Die Nitrozellulose und das PoIynungsinhibitoren enthält, zu diesem Zweck Polyvinyl- vinylnitrat sind zwei instabile und leicht entflammnitrat zusetzen kann. Das Interesse, Polyvinylnitrat 65 bare Stoffe und werden daher getrennt in der Presse einem bekannten Nitrozellulosepulver zusetzen zu mit Hilfe eines niederen Alkohols (Äthanol oder können, ist ein doppeltes: Einerseits verbessert diese Isopropanol) dehydratisiert, das Polyvinylnitrat er-Zueabe die Beständigkeit des Pulverkorns gegenüber fährt eine erste Zerkleinerung, und dünn werden das