DE3044577A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von treibladungspulver - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von treibladungspulverInfo
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Description
30U577
DR. INC. HANS LICHTI · DIPL.-1NG. HEINER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT
PATENTANWÄLTE
TELEFON (0721) 40511
j Fraunhofer-Gesellschaft
zur Förderung der
angewandten Forschung e.V.
angewandten Forschung e.V.
ladungspulver
Öle Erfindung betrifft ein Verfehren stur kontinuierlichen Herstellung von
Treibladungspulver In Strengform mittel« eines Extruders, wobei Nitrocellulose
mit Alkohol angefeuchtet, mit Stabilisatoren und Zuschlagsstoffen gemischt und zu dar Mischung Lösungsmittel, z.B. Ketone,
Äther, Chlorkohlenwasserstoffe, Gemische derselben oder Gemische mit Alkohol,zugesetzt werden·
Zur Herstellung etnbesiger Treibladungspulver (Nitrocellulose), zwei»
basiger (Nitrocellulose + Nitroglyzerinoder ander· Sprengöle), wie auch dreibesiger Trtlbtadungepufer (Nitrocellulose ♦ Nitroglyzerin ♦ Nltroguonldln)
verwendet man gegebenenfalls therrnopfastieche Formverfahren
oder eine Formgebung unter Verwendung flüchtiger Lösungsmittel
-2-ORIGINAL INSPECTED
30AA577
(DE-OS 24 46 021), webet die letztere Methode bevorzugt wird. Ais
Lösungs- und Geliermittel werden in Ow Regel Ketone, Alkohole,
Äther oder deren Gemisch· verwendet. Dies* Methode hat gegenüber der
thermoplastischen Formgebung den slchorheitstochnlschon Vorteil , daö
eufQrund des Zusätze· der Lösungsmittel dl· Vererb©! tungstemperetur
relativ niedrig gehalten werden kenn. Auf diese Woiea cmgoteigte
Nitrocellulose IABt sich In einer Schneckenpresse zu einem Streng
extrudieren (DE-AS 28 25 567), der je nech Anwendungszwock mit
einem, sieben oder neunzehn Kenälen versehen Ist, die anläfllich
dee Extrudierens eingeforrnt werden.
Bei diesem Fbrmverfshten entehe Innerhalb der Schneckenpresse
erhfihte Temperturen, die durch eine überproportionale Zugabe von Lösungsmittel auf einem sicheren Wert gehalten werden. Diese Überdosierung
an Lösungsmittel führt jedoch dazu, daß dw die Schneckenpresse
verlassende Streng sehr weich ist und zunächst einem Vortrocknungsprozeß
unterworfen werden muß, um dann weiterverarbeitet, beispielsweise ebgelSngt werden zu kernen. Dies erfordert einen entsprechenden
Verfahrenstechnischen Aufwand. Hinzu kommt, daß die Qualität dos
Strang« (Dichte, Homogenitat etc.) sehr stark schwankt, so das dieses
Verfahren tetztendllch nicht befriedigen kenn.
Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, ein Verfahren und eine zu
seiner Durchführung geeignet· Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe Treibt adungppulver in Strangform erhalten wird, ds3 einerseits
einer Vortrocknung nicht bedarf, andererseits eine bessere und reproduzierbare
Qualität besitzt.
Ausgehend von dem eingangs genennten, mfft einer Schneckenpresse»
arbeitenden Verfahren wird diese Aufgabe dadurch golüst, daß zunächst
.3-
3 O A 4 5 7
die alkcholfreuchte Nitrocellulose zumindest mit den Zugschlagstoffen
und stromabwärts davon das Lösungsmittel, gegebenenfalls mit den
Stabilisatoren, auf den Extruder aufgegeben werden und daß vor dem
Austritt aus dem Extruder die FlleSbewegung des Strangs fotooptisch
aufgezeichnet und In Abhängigkeit von dieser Aufzeichnung die Zugebe
! des Lösungsmittels gesteuert wird.
Die Anfeuchtung dar Nitrocellulose mit Alkohol dient in erster Linie der
slcherheitstechnlschen Vorkehrung. Dabei kann der Alkoholgehalt, der
1A bei den bekannten Verfahren (DS-OS 24 46 021) in der Regel bei 30%
' liegt, auf bis asu 20 # herabgesetzt bzw. in diesem Bereich variiert werden,
[ ohne daß es zu bearbeitungstechnischen Schwierigkeiten oder sicher-
\ heitstechnisehen Risiken kommt. Dabei können mit dar Nitrocellulose
* die Zuschlagstoffe, gegebenenfalls auch die Stabilisatoren zugegeben
i werden, die jedoch fn gleich vorteilhafter Weise euch erst mit dem
!^ Lösungsmittel zugeführt werden können. Ebenso Ist ea möglich, Nitrocellulose,
Zugschiegsstoffe und Stabilisatoren getrennt oder In vorgei
mi echtem Zustand auf dl« Schneckenpresse aufzugeben« Mit der ge-
j In Abhängigkeit von dem fotooptisch registrierten Rleßverhaiten des
i φ ProSstranga nahe dem Austrittsend· der Schneckenpress· erfolgt. Mit
. dieser fotooptischen Aufzeichnung läßt sich praktisch dl· Viskosität
ι des Produktes feststellen, dl· wiederum von der Lösungsmittel zugab·
1 abhängig ist« Dadurch kann sichergesteift werden, daS stets nur soviel
ι Lösungsmittel zugegeben wird, defl der Strang bei höchst«- Viskosität
! «Ich gerade noch fortbewegt, also «In WSnlmum mn Lösungsmittel ent-
i hält. Praktische Versuch« heben gezeigt, de3 auf dies· Weise ein Strang
i erhalten werden kann, der keiner Vortrocknung mehr bedarf und insbeson
dere unmittelbar hinter der Schneckenpresse v/eiterverarbeitet, beispielsweise
zu Treibladungspulverkörpem maßhaltig geschnitten, granuliert
oder In anderer Weis· verarbeitet werden kenn. SchiIeSIich lassen sich
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ORIGiNALiNSPECTED
mit Hilfe der fotooptischen Aufzeichnung in kürzester Frist Störungen,
z.B. ein zu schnelles Abfließen des Pro8gut<>3 oder sfoer dor Aufbau von
Staus feststellen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten.
Zur Durchführung des Verfahrene geht die Erfindung von «iinor bekannten
Vorrichtung in Fbrm efnea Extrudere oua (DE-AS 28 25 567), dor zwei
gegenJfiufigo Schneckenwellen mit einander cbwechselnden Föra'er- und
Knetabschnltton eowie zwei oder mehr Zugeboöffnungen für dl© dss Treibiadungepulver
bildenden Komponenten aufweist. Ein solcher Extruder
wird in erster Linie als Gleichüufer beschrieben und Insbesondere zur
Verarbeitung von Slurries (Sprengschlämme} eingesetzt* Soweit dieser
Extruder bisher bei der Herstellung von Trelbfadungspulvom im praktischen
Einsetz gewesen ist, wurden Ihm sSmtiiche komponenten in vorgömi echtem
Zustand zugeführt. Der Gleichlauf er stellt etwas geringere Anforderungen
en des Bedienungspersonal, allerdings wird ciio F-roduktqualität hinsichtlich
Dichte und Lösungsmittel gehalt des Stranges bol Verlassen ctea
Extruders, wie auch hinsichtlich der Maßhaltigkeit (Schrumpfung) nicht
in dem Maße erreicht wie beim Gegenläufer· Der Einsatz von gegenläufigen Extrudern ist bisher für den mit der Erfindung verfolgten Anwendungszweck
nicht gewagt worden.
ErfindungsgemSe wird der Einsatz eines Gegonläufors dadurch mdgiich,
defi das Gehäuse des Extruders nahe dem Austrittsonde ein® Aussparung
aufweist, Ober der «ins mit einem Monitor verbundene Kamera angeordnet
Ist, und daß eins Zugabeoffnung mit einer Doslereinrichtung für das
mittel verbunden ist.
Durch diese vorrlchtungstechnieche Maßnahme Ist es möglich, den hinsichtlich
der Homogenität (keine NitroceMulosonester, keim Lufiofnschlüsse
etc.) und Dichte günstigeren GogonlSufer einzusetzen, ohns
dad dadurch des sicherheitstechnische Risiko erhöht wird. Über die
fotocptische Beobachtungsöffnung erfolgt zugleich die Entgasung dor
Masse bzw. de« Abdampfen von Lösungsmittel. Of e Masse verJäGt df ο
Matrize des Extruders In Strsngform bei einer Strangtemperatur zwischen
SO und 70°C. Zugleich kam aber euch sichergestellt werden, daß die
Strengtemperatur nicht über den oberen Grenzwert ansteigt. Beim Gegen
läufer bewegt »ich die Änderung der chemischen Zusammensetzung des
Treibladungspqf verstrengs Ober die Zeit im Rahmen der Aneiysenge-
' neuigkeit. Ais Untersuchungamethode wir die HPLC-Meihod© (Hoch*
> drucK-Fiussigkelts-Cnromatographl·) herangezogen.
■ Cemfiö einer bevorzugten Ausführungsform der vorgenannten Vorrichtung
weisen die beiden Schneckenwellen Im Bereich der Aussparung einen mehr-
! gängigen FcYderabschnltt auf, der - in Verbindung mtt der Optimierung
' der Lösungsmittelzugabe - verhindert, dsB das Produkt In diese öff
nung ausweicht.
j Während bei dm bekannten Vorrichtung (DE-aS 28 25 567) die Schnecken·
weilen au« unter sich jeweils gleichen FCrder- und Knotabschnitten zusammengesetzt
sind, wobei sich nw deren Lung· und deren Folge den
ί jeweiligen Gegebenheiten anpassen faßt» hat sich bei dor erfindungege-
' A m&Bm Vorrlchiung zur Optimierung der Endqual itfit des Strangs eine
] Schneckengeometrie als optima} erwiesen, bei der die beiden Schneckenwellen
Im Bereich der Zugabeöffnung für dl· Nitrocellulose eingängige»
' Im Bereich der Zugebeöffnung für das Lösungsmittel mehrgängige For-
\ derabschnltte, daran anschlle6end Knetebschnltte, daraufhin - vor der
radlaien Beobachtungs- und Entgasungsöffnung beginnend - dem mehrgängigen
Förderabachnitt und schlle0iich hinter dieser Öffnung wieder
einen Knetebeehnitt aufweisen«
: Der Ganosprung, z.B. von einem auf drei Gango, zwischen dem Ein
zugsbereich für di» Nitrocellulose und dm Zugsfee&ffhung für das LBsunga-
mltt·! trägt der Tatsach· Rechnung, daß bei der Lösungsmittel zugabe
ein· erheblich· Volumenecfirurnpfung eintritt, dieb·! gleichbleibendem
Gang (DE-AS 28 25 567) zu vermehrten Urfteinschlüssen und
damit zu Inhomogenitäten führen würde. In dom an den mehrgängigen
Förderabschnitt anschließenden Knetsbochnitt wird die maßgeblich»
Vermischunga- und Hornogenfslerungsarbeit geleistet, während, wie
bereft« zuvor angedeutet, dor deren anschließend© mohrgängige Fördorabachnitt
unterhalb <Sm Beobechtungs- und Entgasungsöffnung ©in Austreten
des Produktes an dieser Stolle verhindert, in dem daren anschließenden
Knetabschnitt erfolgt die cbschHeGenda Verdichtungserbett,
so daß ein homogener Strang gleichbleibender Dichte (bis zu
1,7 g/cm } erzeugt wird·
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dom
ersten Knetabechnitt und dem mehrgängigen Forderabschnitt an dar
Aussparung dea Extruder« eine Stauscheibe angeordnet, die in dom bis
dahin reichenden Abschnitt der SchneckenwoUen zu einem erhöhten
Staudruck und damit zu einer teil weisen Röckströmung und besseren Ver
mischung führt.
GemSfl einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwischen jedem
ein- und mehrgängigen Förder abschnitt en oov/ia zwischen dioden und
den Knetebschnitten jeweils Abschnitte ohne Verdrängungsetornenta angeordnet.
In diesen Abschnitten, in denen dl*s Schneckenwollen
weiae auf ihren'Kerndurchmesser reduziert sind, worden
gebildet, df· einerseiU zum Abbau eines zu hohen Staudrucks führen,
andererseits unverarbeitete Nitrocelfulose-Ntaster bzw. Knötchen zurückhalten
und aufgrund der dadurch erhöhten Verweil seit auch deren Auflösung
bewirken. Gleichzeitig wird hierdurch die üsufruhe cfoa Extruders
verbessert.
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! ■ -AO-
Dem gleichen Zweck dient bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
die Maßnahme* daß der im Bereich der Zugabeöffnung für das Ldsungs-
\ -' mittel ansetzend« mehrgängige, z.B. dreigängige Förderebschnitt in
zwei Förderabschnitte unterteilt und zwischen diesen wiederum ein von
' Verdrängungselementen freier Abschnitt vorgesehen ist.
Praktische Versuche mit dieser Vorrichtung haben gezeigt, daß sich
ein Strang mit glatter und glänzender Oberfläche «reichen läßt, bei
dem auch die Kruchflache glatt ist. Pas Gofügs des Strangs ist gleich-
£fy mäßig, lunker- und stippenfrei (frei von NC- Einschlüssen). Darüber
, hinaus ist dor Strang, <1er keiner Vortrocknung mehr bedarf, noch
jj elastisch genug , um ihn gut handhaben, andererseits aber mechanisch
] trennen zu können. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Dosierung
; des Lösungsmittels, aber euch durch Variation desselben, durch Änderung
i Bedarf auch ein Strang herstellen, der eine noch leicht faserige Struktur
und eine nicht glänzende Oberfläch· und nicht glänzende bzw. fasrigo
Bruchfleche aufweist. DI· vcgenannfen Vorteile lassen sich nicht nur
J bei elnbasigen, eondem auch bei zweibeeigen Treibladungspulvern
* erreichen.
i · ■
j Nachstehend let die Erfindung anhand eines in der Zeichnung darge-
1 stellen Ausführungsbelspiels beschrieben, in der Zeichnung zeigen:
* Figur 1 einenKchematlschen Längsschnitt durch einen Extruder;
' Figur 2 ein« Seitenansicht der verschiedenen Abschnitte der
bis Schneckenwellen des Extruders in einer gegenüber
; Der In Figur 1 schematisch gezeigte Extruder 1 weist ein aus .mehreren
ι Segmenten 2 zusammengesetztes Gehäuse auf, die durch stirnseitige
'.,.,.- ■, original;.inspected- .. . ..ν. ...
Endflensche 3 miteinander verspennt werden. An der AntriobsseSte 4
sind In das Gehäuse zwei parallel liegende Schnockenv/elien 5 hinein«
Geführt, die bfe zum vorderen Endflansch 3 reichen. Dcftt weist das Gehaus·
einen nicht dargestellten Fbrmkopf mit Matrize zur Formgebung
auf.
Das erete antriobeeeltiQe GehSusesegment 2 Ist mit einer Zugafooöffnung
für die Featstoffkomporteten, nSmllch Nitrocellulose und Zuschlagstoffs,
versehen. Gegebenenfalls kennen hler auch die Stabilisatoren zugsgohsn
werden, tfcobol die Zugebe eiler Komponenten einzeln oder in einer Vormischung
geschieht. Dos stromabwärts folgfinde Segment 2 ist mit einem Döeenkanal 7 versehen, durch den das Lösungemittel, gegebenenfalls in
Mischung mit den Steuiliseioren, dosiert zugeführt wird. Schließlich
weist das In R5rderr(£htung vorletzte GenSuaesegment 2 eine Aussparung
auf, öi· einerseits zum Entgasen de» Produktes, andererseits zur fotooptischen
Aufzeichnung des en der Aussparung β vorbei laufenden Produktes
dient. Zu diesem Zw«dk ist oberhalb ti» öffnung 8 eine Kamera 9 angeordnet,
die mit einem Monitor 10 In Verbindung steht. Anhand der Aufzeichnung
am Monitor 10 wird das Ober όβη DCsenkenet! 7 zugegebene
Lösungsmittel dosiert.
Öle beiden absolut symmetrisch aufgebauten Schneckenwollon 5 weieon
antrlebsseitig zunächst «inen FcVdorabschnHt 11 auft der eingängig auisge~
bildet ist. Im Anschluß hieran und im Bereich des Dusonkonals 7 für das
Lösungsmittel Ist ein weiterar Förcterebschnitt 12 vorgesehen, ö&r rmhrgangig,
beim gezeigten Ausführungsbelspiel dreigängig ausgebildet tot
und aus zwei Abschnitten 12a und 12b besteht. An diesen mehrgängigen
FSrderabschnitt schließt sich darm ein Knetabschnitt 13 soufe ein weiterer
Knetabschnitt 14 und hieran schließlich eine Stauscheibe 15 an. Der
Knetabachnltt 14 kann dabei euch durch einen dreigängigen Förderabschnitt
ersetzt oder auch eine Verlängerung dee vorgängigen Knotsbschnl
13 sein.
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$ % . · 3044577
' Förderabschnitt 12 vorgesehen, der schließlich zum Formkopf hin durch
j «inen weiterer» Knetabschnitt 13 abgeschlossen wird» Die zuvor beschriebe-
; ""' nm Knetobschnitt· sind durch entsprechend· Formgebung der Kneteiemente,
\ : z.B. als Schraub·, auch zuglslch Förderelemant·.
■i ■ ■'" ·■ -
] Zwischen den »Inzefnen Forderbschnitten 12 sowie zwischen diesen und
äen Knetabachnitten 13, wl· auch tSetr Stauschelbe 15 sind Beruhigungs-
i Ok. zonsn 16 vorgesehen, in denen sich auf am Schneckenweiten kein· Ver-
i V · '
, drSngungsslemsnt· befinden.
Ois «Inzelnen Abschnitt« 11 bis 16 sind hohl ausgebildet und werden auf
dl· Schneckenwelien 5 aufgezogen. Zu diesem Zweck kam dlsse belspislsweise
ein Nut- oder KsI!profil aufweisen« so daß die einzelnen Abschnitt·
leicht montiert werden kervten.
DI· Abschnitte? 11 bis 15 sind in de"» Figuren 2 bis 6 näher der gaste! it.
] So zeigt Figur 2 eins gegenüber Figtf 1 vergrößert· Ansicht des eingängigen Ffird«rabschnittss 11 Im Bereich der Zugabeöffnung 6. Hierbei
φ handelt es sich um sine einfache Schweckenschraube. Figur 3 zeigt
ι den Förderebschnitt 12 hinter der Zugaboöffnung 7 für des Lösungsmittel
i bzw. im Bereich der Entgasungs- und Beobachtungsöffnung 8. Er ist
1 mehrgängig, beim gezeigten AusfOhrungsbeispfei dreigängig.ausge
bildet·
$ Figur 4 zeigt <ton mittleren Knetabschnitt 13rpder aus einem Schnscken-
j gang mit w^cijaelnder ProfiIhfih· 17, 18, 19 bzw. Qurchmessarstufon
\ lediglich zwei extrem Iwreite SchnockengSSnge 20 aufweist. Schließlich
j Ist in Figur 6 die Steuachefb« 15 gezeigt, dl» zu beiden Selten hü I sen-
förmlg© Ansatzs 16 aufweist· Dies«» bilden in Verbindung mit den
- 10 ORIGINAL INSPECTED
anschließenden Abschnitten dl· dort vorgesehenen BeruhiQungszoncn 16.
Gegebenenfalls können dio Beruhlgungszonen 16 euch durch einfach©
Ringe gebildet »ein·
Di« Länge der einzelnen Abschnitte tnd deren Kombination laßt
sich den jeweiligen Bedürfnissen durch einfache Umrüstung anpassen.
Claims (1)
- DR. ING. HANS LICHTI · DIPL."INC. HEINER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERTPATENTANWÄLTED-7500 KARLSRUHE 41 (C ROTZ! N C E N ) · DURLAC H ER STR. 31 (HOCHHAUS)TELEFON (0721) 46511Fraunhofer-Gesel I schaft
zur Forderung der
engewandten Forschung e.V.Lecnrodetr. 54 24'D-8000 München 19 5824/60-LJPatentansprüche1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Treibtedungspulver In Strangform mittels eines Extruders, wobei Nitrocellulose mit Alkohol angefeuchtet mit Stabilisatoren und Zuschlagstoffen gemischt und zu der Mischung Lösungsmittel, wie Ketone, Äther, Chlorkohlenwasserstoffe» Gemische derselben oder Gemische mit Alkohol) zugesetzt werden,
dadurch gekennzeichnet, daS zunächst die alkoholfeuchte Nitrocellulose zumindest mit öm Zuschlagstoffen und stromabwärts davon das Lösungsmittel, gegebenenfalls mit den Stabilisatoren, euf den Extruder aufgegeben werden und daß vor dem Austritt aus dem Extruder die Fließbewegung des Strangs fotooptisch aufgezeichnet und in Abhängigkeit von dieser Aufzeichnung die Zugab» des Lösungsmittels gesteuert wird.-2-ORlGINAL INSPECTED2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mittels eines Extruders, d» zwei gegenläufige Schneckenwollon mit einander abwechselnden RJrder- und Knetabechnitten sowie zwei oder mehr Zugabeöffnungen für die das TrelbladungspuJver bildenden Komponenten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) öoa Extruders Ci) nahe dem Austrittsande (3) eine Aussparung (8) aufweist, über dar el no mit einem Monitor (10) verbundene Kamera (9) angeordnet ist, und daß eine Zugabeöffnung (7) mit einer Dosiereinrichting für das Lösungsmittel verbunden ist.I 3« Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beidenj Schneckenweifen (5) im Bereich der Aussparung (8) einen mehr-j gängigen RSrderebschnitt (12) aufweisen. ;i 'J 4. Vorrichtung nach - 'Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Schneckenwefian (5) fm Bereich der ZugabeSffnung (6)f für die Nitrocellulose eingängige (11), Im Bereich der Zugabe«I öffnung (T) für das Lösungsmittel mehrgängige FpVderabschnitteI (12a, 12b), daran anschließend Knetabeehnltte (13, 14), daraufhin-. vor der Aussparung (8) beginnend - den mehrgängigen FSrderab-j V schnitt (12) und schließlich hinter dieser Aussparung wieder einenKnetabachnitt (13) aufweisen.5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn-, zeichnet, daß zwischen dem ersten Knetabschnitt (13, 14) und t dem mehrgängigen Förderabschnitt (12) an iUa Aussparung (8)'. das Extruders (1) mirm Stauecheibe (15) angeordnet ist.6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daS zwischen jedem der ein- und mehrgängigen FSrder--3-ORIGINAL INSPECTED30U577 }abschnitte (11, 12) eowie zwischen diesen und <3&n Knotebschnitten (13, 14) jeweils Abschnitte (16) ohne Verdränguneseiemente angeordnet sind»7» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dar im Bereich der Zugaboöffnung (7) für das Lösungsmittel ansetzende mehrgängige Föderebschnitt (12) In zwei RJrderabschnltte (12a, 12b) unterteilt und zwischen diesen ein von VerdrSngungseiementen freier Abschnitt (16) vorgesehen ist.
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DE19803044577 DE3044577C2 (de) | 1980-11-26 | 1980-11-26 | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Treibladungspulver |
EP19810109181 EP0052797B1 (de) | 1980-11-26 | 1981-10-29 | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Treibladungspulver |
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DE (1) | DE3044577C2 (de) |
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- 1981-10-29 EP EP19810109181 patent/EP0052797B1/de not_active Expired
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D2 | Grant after examination | ||
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