DE2461646C2

DE2461646C2 - Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulvern

Info

Publication number: DE2461646C2
Application number: DE2461646A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Chem. Dr. 5210 Troisdorf Brachert; Joachim 3073 Liebenau Kleiß
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1974-12-27
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1984-01-05
Also published as: US4051207A; NO754026L; SE7514522L; GB1533391A; BE837053A; DE2461646A1; SE425163B; NO143701C; IT1060512B; FR2295932A1; NO143701B; NL7515082A; FR2295932B1

Description

Gegenstand der Erfindung Ist ein Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulvern, und zwar Iösemittelhaltigen ein- und mehrbasigen Trelbladungspu'/ern, insbesondere Nitroguanidln-Pulvera, auf der Basis von Nitrocellulose bzw. Nitrocellulose und Diglukoldinitrat oder Nitroglycerin sowie Nitroguanldin, bei dem die Iösemittelhaltige bzw. die gegebenenfalls wasserhaltige Rohmasse aus Nitrocellulose bzw'. Nitrocellulose und DIgIykoldinitrat oder Nitroglycerin mit den weiteren Komponenten des Treibladungspulvers gut gemischt, dann, wenn nötig, entwässert und das Lösemittel eingearbeitet, anschließend plastifiziert und schließlich zur Pulverendform verpreßt wird.

Es wurde bereits vorgeschlagen, lösemittelfreie dreibasige Trelbladungspulver, auch Gudol-Pulver genannt, nach einem verbesserten Verfahren dadurch herzustellen, daß eine wasserhaltige Rohmasse aus Nitrocellulose und Diglykoldinitrat mit Nltroguanidin und Zuschlagstoffen vorgemischt, der Wassergehalt in einer ersten Trockenstufe herabgesetzt und dann diese Vormischung mittels einer kontinuierlich arbeitenden Knotvorrichtung homogenisiert und vorplastlfiziert und anschließend der Wassergehalt dieser Masse in einer zweiten Trocknungsstufe noch weiter herabgesetzt wurde, worauf die Masse mittels einer kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse plastifiziert und in Granulatform überführt, dann die Feuchtigkeit des Granulats auf die Preßfeuchtigkeit eingestellt und schließlich das Granulat mittels einer kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse zur Pulverendform verpreßt wurde. Bei diesem früher vorgeschlagenen Verfahren erfolgte die Zugabe der einzelnen Komponenten kontinuierlich über Dosiereinrichtungen zu der Misch- und/oder Knetvorrichtung, wobei die vorgemischten Komponenten diese Knetvorrichtung mehrmals durchlaufen konnten. Auch war es möglich, das Granulat mehrfach durch die Schneckenpresse hindurchzuführen, um eine weitere Plastlfizierung zu erreichen, bevor das endgültige Verpressen des Granulats zur Pulverendform erfolgte. Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen In erster Linie darin, daß Im Gegensatz zu den früher bekannten Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulvern das Fellewalzen und Herstellen von in einer Topfpresse zu /erarbeitenden Follenwlckeln entfiel, die im allgemeinen nur unter manueller Bedienung der jeweiligen Vorrichtungen durchgeführt werden konnten und bei denen infolge einer mehr oder weniger sorgfältigen Bearbeitung meist erhebliche Unterschiede In der Qualität des erhaltenen Treibladungspulvers unvermeidlich waren, da beispielsweise der Walzvorgang chargenweise durchgeführt werden mußte und auch durch ein aufwendiges manuelles Sortleren der schließlich stranggepreßten, qualitativ unterschiedlichen Pulverröhren kein vor allem bezüglich der Innenballistischen Eigenschaften gleichmäßiges Treibladungspulver herzustellen war. Alle diese Nachtelle konnten durch den erwähnten, sich mit lösemittelfreien Pulvern beschäftigenden früheren Vorschlag ausgeschaltet werden.

Bei der Beschäftigung mit diesem Im Zusammenhang mit Gudol-Pulvern beschriebenen, von einer wasserhaltigen Rohmasse ausgehenden Verfahren wurden auch Überlegungen dahingehend ausgelöst, ob es möglich sein würde, auch lösemittelhaltlge Rohmassen nach dem

Schneckenpreßverfahren zu verarbeiten und auf diese Weise beispielsweise Treibladungspulver auch mit. einem höheren Anteil an Nitroguanidin von beispielsweise 50 bis 60 Gew.-% und andere lösemittelhaltige Pulver, beispielsweise einbasige Pulver, herstellen zu können. Es wurde gefunden, daß es mit einer gewissen Variation der Verfahrensbedingungen tatsächlich gelingt, auch lösemittelhaltige Ansätze für Treibladungspulver, und zwar solche mit sehr hohem Nitroguanidinanteil und auch solche, die kein ode; nur bis zu 5% Nitroguanidin enthalten, einwandfrei weiter zu Granulat zu verarbeiten und dieses Granulat schließlich in einer Schneckenpresse zur Pulverendform zu pressen.

Das Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulvern aus lösemlttelhaltigen Mischungen auf der Basis von Nitrocellulose bzw. von Nitrocellulose und Diglykoldinitrat oder Nitroglycerin sowie Nitroguanidin und weiteren Zuschlagstoffen Ist dadurch gekennzeichnet, daß man die lösemittelhaltige bzw. die gegebenenfalls wasserhaltige Rohmasse auf der Basis von Nitrocellulose mit den weiteren Komponenten des Trcibladungspulvers vormischt, dann entweder, wenn nötig, zunächst die Masse trocknet und dann das Lösemittel einarbeitet und die lösemittelhaltige Vormischung der Komponenten in einer kontinuierlich arbeitenden Knetvorrichtung, beispielsweise einem Schelbenkneter, homogenisiert und vorplastifiziert, oder zunächst die wasserhaltige Vormischung der Komponenten in der kontinuierlich arbeitenden Knetvorrichtung homogenisiert und vorplastifiziert und dann erst die Masse durch Trocknen entwässert und mit Lösemittel versetzt, dann die lösemittelhaltige Masse in einer kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse plastifiziert und in Granulatform Oberführt und dieses Granulat schließlich in einer kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse zur Pulverendform extrudiert und hieraus das Lösemittel verdampft.

Bei dem als kontinuierlich arbeitende Knetvorrichtung eingesetzten Scheibenkneter sind auf einer waagerecht liegenden Drehachse Scheiben exzentrisch angeordnet, die die zu verarbeitende Masse gegen die die Drehachse und die Scheioen umhüllende Zylinderwand drücken und auf diese Welse deren Vorplastifizierung bewirken. Für das Plastifizieren und Granulieren sowie das Pressen des Granulats zur Pulverendform, beispielsweise zu Röhren von etwa 1 bis 2 mm Innendurchmesser und 3 bis ■»·> 5 mm Außendurchmesser, können ühllche Schneckenpressen verwendet werden, beispielsweise Doppelschnekkenextruder mit zwei gleichsinnig umlaufenden Schnekken.

Der besondere Vorteil des soeben beschriebenen Ver- "><> fahrens besteht vor allem darin, daß die einmal hergestellt Vormischung kontinuierlich bis zur Pulverendform weiterverarbeitet und damit jeglicher manueller Einfluß auf die Pulverqualität ausgeschaltet werden kann. Da alle wesentlichen Stufen des Verfahrens über geeignete Regeleinrichtungen automatisch gesteuert werden können. Ist Im Gegensatz zu den bisher üblichen Verfahren weitaus weniger Personal für die Verfahrensdurchführung erforderlich, da lediglich die Regeleinrichtungen überwacht werden müssen und der dauernde Aufenthalt des Bedienungspersonals In der Nähe der Anlage und damit In der unmittelbaren Gefahrenzone entfällt.

Selbstverständlich Ist es möglich, sowohl die Knetvorrichtung als auch die Strangpresse für das Plastifizieren der Masse und die Granulatherstellung mehrmals von der Vormischung durchlaufen zu lassen oder mehrere dieser Knelvorrlchtungen bzw. mehrere Strangpressen hintereinander zu schalten, die die Vormischung nacheinander durchläuft. Hierdurch kann, falls gewünscht und erforderlich, eine noch gleichmäßigere Qualität des Endproduktes erzielt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Schema der Verfahrensführung näher erläutert, wobei beispielsweise Treibladungspulver folgender Zusammensetzung hergestellt wurde:

1) 98,2 Gew.-ft, Nitrocellulose

1,0 Gew.-% Dlphenylamin als Stabilisator 0,8 Gew.-% Kaliumsulfat

Dieses Pulver wurden dann noch in an sich bekannter Weise mit 1,0 Gew.-% Dibutylphthalat oder Diäthyldiphenylharnstoff zum weiteren Verdichten und Härten der Oberfläche nachbehandelt.

2) 72,2 Gew.-% Nitrocellulose
21,7 Gew.-% Dlglykoldlnitrat

4,6 Gew.-% Nitroguanidin

0,8 Gew.-* Methyldiphenylharnstoff 0,7 Gew.-% Kaliumsulfat

Dieses Pulver wurde mit bis zn 2 Gew.-<fe Dibutylphthalat nachbehandelt.

3) 19 Gew.-% Nitrocellulose
18,7 Gew.-& Nitroglycerin
55 Gew.-% Nitroguanidin

7,3 Gew.-% Diäthyldiphenylharnstoff Dieses Pulver wurde mit 0,3 Gew.-% Kaliumsulfat, das eine flammhemmende Wirkung besitzt und das Mündungsfeuer dämpft, nachbehandeln

Als Ausgangsstoff wurde entweder eine lösemittelhaltige Nitrocellulose eingesetzt, die 30 Gew.-% Alkohol, beispielsweise Äthanol oder Isopropanol enthielt, oder es wurde aus einer wasserhaltigen Nitrocellulose das Wasser durch Zugabe entsprechender Mengen Alkohol verdrängt. Diese Nitrocellulose wurd in dem Mischkneter M mit den weiteren Komponenten unter Zugabe von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 20 Gew.■■% eines leichtflüchtigen Lösemittels, wie beispielsweise Aceton, Äther oder Essigsäureäthylester, zu einer Pulverrohmasse chargenweise vermischt. Im Mischkneter M waren auf 2 parallel angeordneten Wellen je zwei gekrümmte Schaufeln befestigt, die für ein intensives Durchmischen der Komponenten sorgten. Die hierbei ernaltene Vormischung wurden dann direkt In den kontinuierlich arbeitenden Scheibenkneter λ' gegeben, in dem sie ohne Druckanwendung bei Temperaturen bis 80° C unter Abquetschen von gegebenenfalls Wasser und von Lösungsmittel eine krümelige Masse ergab, die in der Strangpresse 5"i bei Temperaturen der Heizzone im Bereich zwischen 60° und 90° C z'i einem Granulat geformt und dieses dann in der Strangpresse Si zur Pulverendform verpreßt wurde.

Er ist zwar grundsätzlich auch möglich, die Komponenten des Treibladungspulvers lediglich im Mischkneter Λ/ zu mischen und nach einer Zwischentrocknung direkt In den Extruder S, zu geben, wobei das Mischen 4 bis 5 Stunden erfordert und eine lange Reifezelt von mehreren Tagen unerläßlich ist. um das Im Extruder S₁ gebildete Granulat anschließend zur Pulverendform im Extruder Si pressen zu können. Vorteilhafter ist es In jedem Fall, die Komponenten nur Im Mlschkneler M zu mischen und dann etwa 3 mal 5 Minuten Im Scheibenkneter zu plastifizieren, um sowohl im Extruder S, als auch im Extruder S₁ ein leichteres und vor allem kontinuierlicheres Pressen der Pulvermasse durchführen zu können. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, zur weiteren V'erbessserung der beiden kontinuierlichen Strangpieß-

vorgänge an das Plastifizieren im Scheibenkneter eine Reifezeit der Masse von etwa 24 Stunden einzuschieben. Bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung können somit auch aus lösemittelhaltigcn Rohmassen Treibladungspulver In der gewünschten Pulverendform kontinuierlich hergestellt werden, was für den Fachmann auf diesem Gebiet außerordentlich überraschend ist, da ja die Lösemittel beim Extrudieren der Pulvermasse Im Extruder eine Entzündung hätten auslösen können bzw. die Lösemittel hätten aus dem Extruder unkontrolliert entweichen können, was die Eigenschaften

der Pulverstränge in unerwünschter und vor allem in nicht überprüfbarer Welse verändern würde. Weiterhin Ist es überraschend, dall auch Pulvermassen mit sehr hohen Anteilen an energiereichem kristallinem Feststoff, als an Nitroguanldin, das ganz oder teilweise durch Nitropenta (Nltropentaerytrii) und/oder Hexogen (Cyclotrimethylentrinllramln) ersetzt sein kann, in der Größenordnung von 50 bis 60 Gew.-Λ, im Extruder ohne Schwierigkeit verarbeitet werden können, wenn unter den Bedingungen des Verfahrens gemäß der Erfindung gearbeitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulvern aus Iösemittelhaltigen Mischungen auf der Basis von Nitrocellulose bzw. von Nitrocellulose und Diglykoldinitrat oder Nitroglycerin sowie Nltroguanldln, das ganz oder teilweise durch Nitropenta und/oder Hexogen ersetzt sein kann, und weiteren Zuschlagstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man die lösemlttelhaltige bzw. die gegebenenfalls wasserhaltige Rohmasse auf der Basis von Nitrocellulose mit den weiteren Komponenten des Treibladungspulvers vormischt, dann entweder, wenn nötig, zunächst die Masse trocknet und dann das Lösemittel einarbeitet und die lösemittelhaltlge Vormischung der Komponenten In einer kontinuierlich arbeitenden Knetvorrichtung homogenisiert und vorplastlfiziert, oder zunächst die wasserhaltige Vormischung der Komponenten in der kontinuierlich arbeitenden Knetvorrichtung homogenisiert und vorplastifizlert und dann erst die Masse durch Trocknen entwässert und mit Lösemittel versetzt, dann die lösemittelhaltlge Masse in einer kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse plastifiziert und In Granulatform überführt und dieses Granulat schließlich in einer kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse zur Pulverform extrudiert und hieraus das Lösemittel verdampft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als kontinuierlich arbeitende Knetvorrichtung einen Scheibenkneter verwendet.

3. Verfahre.! nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß raan In der Knetvorrichtung ohne Druckanwendung ,hei Temperaturen bis 80° C arbeitet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vormischung 3x5 Minuten In der Knetvorrichtung vorplastifizlert.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pulvermasse nach dem Vorplastlfizleren In der Knetvorrichtung etwa 24 Stunden reifen läßt und dann erst extrudiert.

■ 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurci? gekennzeichnet, daß man eine Vormischung für ein einbasiges Treibladungspulver herstellt und diese welterverarbeitet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Vormischung für ein drelbasiges Treibladungspulver mit bis zu 5 Gew.-% Nltroguanldln herstellt und diese dann welterverarbel- setet.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Vormischung für ein drelbasiges Trelbladungspulver mit 50 bis 60 Gew.-96 Nltroguanldln herstellt und diese dann welterverarbeltet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine lösemittelhaltlge Nitrocellulose verwendet, die 30 Gew.-% Alkohol enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß man die lösemittelhaltlge Nitrocellulose mit den weiteren Komponenten unter Zugabe von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 20 Gew.-% eines leichtflüchtigen Lösemittels, insbesondere Aceton, vermischt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wasserhaltige Pulverrohmasse verwendet, aus dieser das Wasser durch Trocknen entfernt und die Masse mit einem leichtflüchtigen Lösemittel, vorzugsweise Aceton versetzt.