DE2446021A1

DE2446021A1 - Verfahren zum formen von pulver, insbesondere von schiess- oder sprengpulver

Info

Publication number: DE2446021A1
Application number: DE19742446021
Authority: DE
Inventors: Mats Juergen Martin Dip Olsson; Bror Torsten Alexis Persson
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1973-09-26
Filing date: 1974-09-26
Publication date: 1975-04-03
Also published as: GB1483536A; NL7412650A; YU259174A; JPS5813517B2; SE7313076L; IT1019388B; NL181726C; JPS5112912A; BE820369A; FI61864C; DE2446021C2; SE424545B; FI61864B; FI278674A; NL181726B; CH576919A5; CA1046219A

Description

AB BOFORS
S-690 20 BOFORS
Schweden

Verfahren zum Formen von Pulver, insbesondere von Schieß- .·

oder Sprengpulver

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Pulver, insbesondere von Schieß- oder Sprengpulver, wobei das Pulver eine komplexe, zusammengesetzte Gestalt erhalten kann. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren zum Erzeugen eines Pulverfadens. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in besonders vorteilhafter Weise auf eine kontinuierliche Fertigung anwenden_{6098U/037 5}

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Es wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um dem Pulver eine bestimmte Außenform zu verleihen. Der jeweils eingeschlagene Weg hing von der Art des Pulvers ab, und zwar wendete man" entweder thermoplastische Formverfahren oder eine Formgebung unter Verwendung flüchtiger Lösungsmittel an. Man kann Pulver nach verschiedenen Gesichtspunkten klassifizieren. Geht man von seinen Hauptbestandteilen aus, so unterscheidet man einbasiges, zweibasiges und dreibasiges Pulver. Betrachtet man Pulver unter dem Gesichtspunkt, ob zusätzliche Geliermittel vorhanden sind, so unterscheidet

mittel ' mittel

man lösungshaltiges und lös^ungsfreies Pulver. Schließlich besteht noch die Möglichkeit einer Klassifizierung nach der geometrischen Form des fertigen Pulvers.

Einbasiges Pulver enthält im wesentlichen Nitrozellulose, während bei zweibasigem Pulver als zweiter Hauptbestandteil noch Nitroglyzerin dazutritt. Dreibasiges Pulver besteht im wesentlichen aus Nitrozellulose, Nitroglyzerin und Nitro-Guanidin. Als zusätzliches Geliermittel für lösungshaltiges Pulver wird in der Regel Äther, Alkohol oder Aceton verwendet. Dabei kommen Äther und Alkohol normalerweise für die Herstellung von einbasigem Pulver in Frage, während man bei der Herstellung von zweibasigem und dreibasigem Pulver auf Aceton zurückgreift. Das Lösungsmittel wird zugesetzt, um das Gelieren der Nitrozellulose zu erleichtern, so daß dieser Vorgang bei niedrigeren Temperaturen und mit geringerem Verfahrensaufwand durchgeführt werden kann. Die Herstellung von löstungshaltigem Pulver wird daher für ungefährlicher gehalten als die Herstellung von lösungsmittelfreiem Pulver. Ein Nachteil des lösungsmittel-

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haltigen Pulvers liegt jedoch darin, daß sich beim Trocknen Schwierigkeiten ergeben. Sofern die Wandstärke geringer als etwa 1 mm ist, kann man den Gehalt an Äther oder Alkohol durch Trocknen und Auswaschen soweit absenken, daß die ballistische Stabilität nicht beeinträchtigt wird. Den Gehalt an Aceton ebensoweit abzusenken, ist in der Praxis schwieriger. Lösungsmittelrückstände von 0', 5 bis 1 % im fertigen Pulver sind durchaus üblich. Daraus resultiert, daß acetonhaltiges Pulver hinsichtlich seiner ballistischen Stabilität minderwertiger ist als acetonfreies Pulver. Darüberhinaus stellt die Herstellung von acetonhaltigem Pulver ein aufwendigeres Verfahren dar, und zwar sowohl hinsichtlich der Anzahl der Verfahrensschritte, als auch hinsichtlich der benötigten Zeit.

Bei der Herstellung von einbasigem Pulver wird das in der feuchten Nitrozellulose enthaltene Wasser durch Ethanol verdrängt. Man verwendet beispielsweise Pressen oder Zentrifugen und erhält Nitrozellulose, die zu etwa 30 % mit Ethanol getränkt ist. Die Nitrozellulose wird anschließend einer Knetvorrichtung zugeführt, und während des Knetvorganges erfolgt die Zugabe von Stabilisierungsmittel und anderen Additiven, gelöst in Äther. Nach dem Kneten ist der stickstoffhaltigere Anteil der Nitrozellulose völlig unberührt in Gelatine eingebettet, die von dem stickstofffreieren Anteil der Nitrozellulose gebildet wird. Anschließend preßt man das Pulver durch Düsen, um ihm seine endgültige Gestalt zu verleihen. Hieran kann sich ein Vortrocknen in Form von langen Stangen oder großen Gebinden erfolgen, wobei der Hauptanteil des Äthers verdunstet. Sodann kann das Pulver geschnitten werden, während es noch

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weich ist, und zwar aufgrund seines Alkoholgehaltes. Schließlich wird es gesiebt, getrocknet etc.

Zwei- und dreibasiges Pulver wird in etwas unterschiedlicher Weise hergestellt. Die Nitrozellulose wird in Wasser suspendiert. Anschließend setzt man Nitroglyzerin und andere Additive zu, die von der Nitrozellulose absorbiert werden. Deren Form verändert sich dabei nicht in wesentlichem Ausmaß. Sie behält vielmehr im wesentlichen ihre ursprüngliche Struktur, bestehend aus einzelnen Fasern, bei. Die auf diese Weise hergestellte Pulvermasse wird bis auf einen Wassergehalt von etwa 30 % zentrifugiert.

Um beispielsweise acetonfreies zwei- und dreibasiges Pulver zu erhalten, werden die Additive, die man in der Verfahrensstufe des nassen Mischens picht zusetzen kann, erst in der Knetvorrichtung zugeführt. Es handelt sich hier beispielsweise um Kohlenstoff, Dunkelöl und Nitro-Guanedin. Nach dem Kneten wird die Masse in mehreren Verfahrensschritten zwischen beheizten Rollen behandelt und dabei unter dem Einfluß des Druckes und der Wärme geliert. Aus dem faserigen, weichen Pulver entsteht eine kohärente, homogene Masse. Gleichzeitig ergibt sich ein Trockenvorgang, und zwar anfänglich durch das Herauspressen des Wassers und anschließend durch Verdampfen aus der heißen Masse. Beim nächsten Bearbeitungsschritt erhält das Pulver seine endgültige geometrische Form. Handelt es sich um runde Stifte, so wird das Pulver durch eine Anzahl ringförmiger Öffnungen gedruckt, um Fäden zu bilden, die anschließend auf die gewünschte Länge geschnitten werden. Bei

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der Herstellung von flocken- oder streifenförmigem Pulver rollt man einen Film aus, der sodann zerschnitten wird. Nach der endgültigen Formgebung wird das Pulver üblicherweise in einem Heißluftstrom behandelt, um den erwähnten Feuchtigkeitsgehalt zu erzielen.

Diese Art der Herstellung besitzt etliche Nachteile. Die diskontinuierliche Arbeitsweise erfordert viel Personal. Aus Sicherheitsgründen werden in einer Anzahl von Walzwerken immer nur kleine Mengen gleichzeitig bearbeitet» was außerdem die Schwierigkeit mit sich bringt, ein gleichförmiges Produkt zu erhalten. Bei der Großherstellung sammeln sich erhebliche Mengen an trockenem Pulver an, womit Brandgefahr verbunden ist. Brände in den Walzwerken sind nicht selten, und es kommt auch Vor, daß sich das Pulver während des Pressens entzündet.

Weiterhin ist es schwierig, eine annehmbare Arbeitsatmosphäre zu schaffen, wenn Pulver nach den gebräuchlichen Verfahren hergestellt wird. Nitroglyzerin ist tatsächlich nicht stark flüchtig, jedoch reicht seine Flüchtigkeit durchaus dazu, die aus hygienischen Gründen gebotenen, zulässigen Grenzwerte für den Nitroglyzeringehalt der Luft zu überschreiten, wenn die Arbeitsräume nicht extrem gut ventiliert werden. Bei der Pulverherstelluhg nach dem bisherigen Verfahren läß„t es sich darüberhinaus nicht vermeiden, daß das Personal mit seinen Händen das heiße. Pulver direkt berührt. Das Nitroglyzerin dringt dann durch die Haut hindurch, sofern nicht Schutzhänd-

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schuhe getragen werden» Schutzhandschuhe hin wiederum behindern die Durchführung der Arbeitsvorgänge.

Die Erfindung richtet sich vor allem darauf, diese Nachteile zu vermeiden.

Hierzu ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermasse in Form einer Wassersuspension oder als mit Wasser gemischtes Granulat einer Schneckenpresse zugeführt wird.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für eine kontinuierliche Arbeitsweise. Gleichzeitig wird die Sicherheit am Arbeitsplatz erhöht₈ und zwar aufgrund der Tatsache, daß, bezogen auf die Produktionskapazität, kleine Pulvermengen bearbeitet werden und daß sich das Verfahren ohne weiteres unter Fernsteuerung durchführen läßt. Eine weitere wesentliche Erhöhung der Sicherheit beruht darauf, daß das gesamte Pulver einschließlich der Pulvermasse während der Behandlung unter Wasser gehalten wird. Dadurch sinkt die Brandgefahr in den Arbeitsräumen. Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich außerdem mit geringerem Personalaufwand durchführen, wobei gleichzeitig die Tätigkeit des Personals erleichtert wird, da sich eine direkte Berührung des heißen Pulvers vermeiden läßt. Schließlich bietet das Verfahren nach der Erfindung die Möglichkeit, das Pulver in kompliziertere Formen zu pressen.

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Unter anderem aus der FR-PS 1 596 363 ist es bekannt, Schneckenpressen beim Extrudieren von Pulver zu verwenden. Jedoch fehlt dort der wesentliche Vorteil, daß die Pulvermasse der Schneckenpresse in Form einer Wassersuspension oder eines mit Wasser gemischten Granulates zugeführt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1

in vertikaler Ansicht als Prinzipdarstellung eine Anordnung

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens}

Fig. 2 in vertikaler Ansicht als Prinzipdarstellung eine Zusatzeinrichtung für die Anordnung nach Fig. 2}

Fdg. 3 eine teils geschnittene Vertikalansicht einer geeigneten Schneckenpresse.

Fig. 1 zeigt die Umrisse einer Schneckenpresse 1, die mit einem Ende an einem Gestell 2 befestigt ist, welches seinerseits auf einem Fundament 3 sitzt. Ein Antrieb 4 für die Schneckenpresse ist ebenfalls auf dem Fundament angeordnet. Irn oberen Bereich trägt das Gestell 2 einen Zuführbehälter 5, der in seinem Inneren eine nicht dargestellte Förderschnecke aufweist. Diese wird von einem Antrieb 6 betätigt, der oben auf dem Zuführbehälter 5 sitzt.

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An seinem Boden ist der Zuführbehälter 5 über eine Förderleitung 7 an mindestens einen Einlaß der Schneckenpresse angeschlossen.

Aus einem nur teilweise dargestellten Behälter 8 wird Pulvermasse in Form einer Wassersuspension oder eines mit Wasser gemischten Granulates in den Zuführbehälter 5 ausgestoßen, und zwar über eine Leitung 9 und eine Düse 10. Die Wassersuspension bzw. das mit Wasser gemischte Granulat gelangt dann durch die Vorderleitung 7 direkt zum Einlaß der Schnackenpresse.

Um die Schnecke in günstiger Weise arbeiten zu lassen ist es vorteilhaft, wenn die Korngröße der Wassersuspension etwas über der gebräuchlicher Pulvermassen liegt. Dies kann man erzielen, indem man die Suspension erhitzt, und zwar zusammen mit einem Lösungsmittel für Nitrozellulose, das nur begrenzt in Wasser löslich ist, beispielsweise mit Methyl- Ethyl-Keton- oder Ethyl-Acetat. Die Fasern kleben dann zusammen und bilden Körner, wobei man diesen Vorgang vorzugsweise so weit gehen läßt, daß eine Korngröße von etwa 1 mm erreicht wird. Die prozentuale Menge an Lösungsmittel und die hierfür erforderliche Heizzeit hängen von der Zusammensetzung des Pulvers ab und müssen in jedem einzelnen Fall durch Testversuche bestimmt werden. Sofern es für die herzustellende Pulverart erforderlich oder günstig ist, wird das in der Pulvermasse enthaltene Lösungsmittel ganz oder teilweise ausgetrieben, bevor man die Suspension in den Zuführbehälter eingibt. Die Wassersuspension muß dann nicht zentrifugiert

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werden, sondern kann ohne diesen Zwischenschritt direkt im Anschluß an das Abkühlen in den Zuführbehälter 5 gelangen.

Wird das oben erwähnte Lösungsmittel vollständig entfernt, so kann dies aufgrund der porösen Struktur der Körner während einer Zeitspanne von zwei bis vier Stunden erfolgen, wobei sich ein Lösungsmittelsrest von weniger als 0,1 % ergibt.

Das Produkt ist dann vergleichbar mit einem lösungsmittelfreien Pulver, das in gebräuchlicher Weise hergestellt wurde.

Um die Beschickungsgeschwindigkeit der Schneckenpresse zu erhöhen, sollte die Schneckenpresse vorzugsweise ein nicht im einzelnen dargestelltes Sieb oder Filter aufweisen, das mit einer Saugdüse 11 zum Abziehen des Hauptanteils des Wasser versehen ist. Der Saugeffekt ergibt sich unter der Wirkung einer Pumpe 12, die das Wasser über eine Leitung in den Zuführbehälter 5 zurückfördert.

An ihrem freien Ende besitzt die Schneckenpresse ein Austrittswerkzeug, aus der das Pulver in Form eines Fadens 15 herausgepreßt wird. Entsprechend Fig. 1 wandert der Faden über ein spezielles Führungselement 15 in eine Schneidvorrichtung 16.«' Der Transport zwischen dem Austrittswerkzeug und der Schneidmaschine findet bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel unter warmem Wasser in nicht dargestellten speziellen Rinnen statt. Am Einlaß der Schneidvorrichtung ist ein Wasserabscheider 17 vorgesehen, von dem aus das abgeschiedene Wasser durch einen Trichter 18 zu einem geeigneten Punkt der Verfahrenskette zurückgelangt. In der Schneidvorrichtung wird das fadenförmige

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Pulver auf die gewünschte Länge geschnitten, woraufhin es in einem Heißluftstrom getrocknet werden kann.

In bestimmten Fällen, in denen an das Pulver besonders hohe Anforderungen hinsichtlich seiner Porenfreiheit gestellt wird, beispielsweise bei Raketenbrennstoff, kann man den Preßvorgang mehr als einmal,' beispielsweise zweimal, durchführen. Dabei werden dann zwei einander entsprechende Schneckenpressen gemäß Fig. 1 verwendet, von denen die eine hinter der anderen angeordnet ist. Wie es anhand von Fig. beschrieben wurde, wird die erste Schneckenpresse mit dem beispielsweise als Pulverschlamm ausgebildeten Pulver beschickt, Entsprechend Fig. 2 ist diese erste Schneckenpresse mit ihrem Auslaßwerkzeug direkt an eine Schneidvorrichtung 19 angeschlossen, welche ein umlaufendes Messer aufweist. Dieses Messer schneidet das aus der ersten Schneckenpresse kommende Pulver in kleine Stücke und fördert es in einen Zuführbehälter 20, wo die Pulverstücke mit Wasser gemischt werden. Letzteres kann beispielsweise durch eine Leitung 21 zufließen.

Der Inhalt des Zuführbehälters 20 kann sodann in den Zuführbehälter 5 der zweiten Schneckenpresse gelangen. Letztere ist, wie erwähnt, in der Prozeßkett hinter der ersten Schneckenpresse angeordnet. Zum Transport dieses Materials dient eine Leitung 22. Das fadenförmige Pulver, das aus der Zweiten Schneckenpresse austritt, wird der Schneidvorrichtung 16 zugegeführt.

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Die Vorteile, die durch das Ausstoßen des Pulvers in Wasser erzielt werden, liegen beispielsweise für Nitroglyzerin-Pulver, welches geschnitten und anschließend behandelt werden soll, darin, daß man eine Kühlung erhält. Im Zusammenhang mit Nitrozellulose-Pulver, welches direkt am Werkzeug geschnitten wird, erhöht sich die Sicherheit.

Fig.- 3 bringt eine genauere Darstellung einer Schneckenpresse, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Diese Schneckenpresse besitzt eine Schnecke 23, die drehbar in einem Zylindergehäuse 24 angeordnet ist. Die Schnecke ]äuft an einem Ende in Kugellagern 25 und liegt mit ihrem anderen Ende vor einem Auslaßwerkzeug der Schneckenpresse.

Die Schnecke einschließlich ihres Zylindergehäuses kann durch zirkulierendes Wasser auf geeigneter Temperatur gehalten werden. Hierzu dienen Kühlkanäle, deren Auslaß- und Einlaßleitungen 27 und 28 in Fig. 3 angedeutet sind.

An verschiedenen Punkten entlang der Schneckenpresse kann man unter Verwendung geeigneter Meßfühler den Druck und die Temperatur messen. Diese Meßfühler können direkt an einer Einrichtung zum Überwachen des Verfahrensablaufes angeschlossen sein. Sie tragen in Fig.· 3 das Bezugszeichen 29.

Die Schneckenpresse besitzt über dem Umfang angeordnete Werk-

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zeuge und weist einen speziellen Mittelauslaß für zweitklassiges Pulver mit hohem Wassergehalt auf. Dieses Wasser hat sich an der Schnecke gesammelt und verläßt deren Spitze in Form eines Tropfens mitten im Pulverstrom. Das zweitklassige Pulver wird in Granulat umgewandelt und in den Prozeß zurückgegeben.

Diejenigen Bestandteile der Einrichtung, die oben nicht näher erläutert worden sind, können beliebig ausgebildet und an sich bekannt sein.

Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eingeschränkt sein soll.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Formen von Pulver, insbesondere von Schieö- oder Sprengpulver, beispielsweise zum Erzeugen eines Pulverfadens,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Pulvermasse in Form einer Wassersuspension oder als mit Wasser gemischtes Granulat einer Strangpresse zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, .^

daß die Wassersuspension bzw. das mit Wassengemischte Granulat mindestens einem Einlaß der Schneckenpresse zugeführt wird und daß das Wasser aus der Schneckenpresse über eine mit einem Filter versehene Düse am Einlaß abgezogen wi rd.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Wassersuspension verwendet wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Wassersuspension, nach dem etwaiges Lösungsmittel ganz oder vollständig ausgetrieben worden ist, ohne zwischengeschaltetes Zentrifugieren direkt der Schneckenpresse zugeführt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Körner in der Pulvermasse relativ groß ausbildet, beispielsweise etwa 1 mm groß.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem AuslaS der Schneckenpresse austretende Pulver in lauwarmem Wasser, welches eine Kühlung bewirkt, zu einer Schneidvorrichtung transportiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersuspension bzw. das mit Wasser gemischte Granulat einer ersten Schneckenpresse zugefihrt wird, an deren Auslaßwerkzeug sich eine weitere Schneidvorrichtung anschließt, und daß das aus diesem Auslaßwerkzeug austretende Pulver in der Schneidvorrichtung in kleine Stücke geschnitten wird, die zusammen mit Wasser einer zweiten Schneckenpresse zugeführt werden.

7_:. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß das in kleine Stücke geschnittene Pulver getrocknet wird, bevor man es in einer Wassersuspension der zweiten Schnecken-, presse zuführt.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß das abschließend behandelte, aus der Schneckenpresse erhaltene Pulver auf die gewünschte Länge geschnitten und in einem Heißluftstrom getrocknet wird.

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