DE3625412C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel­ lung eines kunststoffgebundenen Explosivstoffs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Herstellung kunststoffgebundener Explosivstoffe wird häufig das sogenannte "Slurry-Verfahren" angewendet. Dabei wird der Explosivstoff in wässriger Suspension vorgelegt und der in einem organischen Lösungsmittel gelöste Kunststoff zugegeben. Das Ganze wird vermischt, worauf das Lösungsmittel und das Wasser entfernt werden und die zurückbleibende Masse granuliert wird. Da die Explosiv­ stoffsuspension und die Kunststofflösung große Volumina einnehmen, sind größere Spezialgeräte erforderlich. Auch ist der Zeitaufwand, um den Kunststoff zu lösen und das Lösungsmittel und das Wasser zu entfernen, beträchtlich. Das Pressen des Granulats zu Explosivstoffladungen hat dann bei der Erweichungstemperatur des Kunststoffs, also bei relativ hoher Temperatur, zu erfolgen.

Ferner ist es bekannt, anstelle von Kunststoff Paraffin­ wachs als Bindemittel einzusetzen. Dabei wird ein Wachs- Explosivstoff-Gemisch oberhalb des Schmelzpunkts des Wachses von etwa 60 bis 100°C in einem Kneter gemischt. Zwar kann dadurch das Volumen des Gemischs auf ein Vielfaches, z. B. das 20-fache gegenüber dem Slurry-Ver­ fahren reduziert und ein handelsüblicher Kneter, wie ein Planetenmischer, eingesetzt werden, jedoch ist aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes des Wachses die Einsatztem­ peratur der daraus hergestellten Explosivstoffladungen begrenzt.

Auch gehört es zum Stand der Technik, zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen Explosivstoffen Spezialruße mit einer spezifischen Oberfläche über 20 m²/g zuzusetzen, die in Anteilen von bis zu 0,5% auf die Oberfläche der Explosivstoffe aufgebracht werden (DE-OS 14 46 875).

Aus der EP-PA 00 68 528 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dabei wird der trockene Explosivstoff mit einer wässrigen Dispersion aus Polyacrylsäurebutylester, Paraffinwachs, Graphit als anti­ statisches Mittel und Gleitmittel sowie Calciumsulfat als Füllstoff in einer Mischtrommel vermischt, worauf das Gemisch flach ausgebreitet und unter gelegentlichem Umwälzen mit einem warmen Luftstrom getrocknet wird. Das Entfernen des Wassers ist wiederum mit einem beträchtli­ chen Zeitaufwand verbunden. Zudem wird durch die Verwen­ dung des Paraffinwachses die Einsatztemperatur der daraus hergestellten Explosivstoffladungen herabgesetzt.

Um die Verarbeitung von Kautschuk zu vereinfachen, ist es bekannt, den Kautschuk in Pulverform überzuführen. Dem Problem der Eigenklebrigkeit und dem sogenannten "cold flow" des Kautschuks wird dabei dadurch begegnet, daß in dem Kautschuk ein Füllstoff dispergiert wird ("Füll­ stoffhaltiges Kautschukpulver BUNA EM", Hüls-Hauszeit­ schrift "Der Lichtbogen" Juni 1984 der Fa. Chemische Werke Hüls AG). Als Füllstoff wird dabei Ruß oder Kieselsäure verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustel­ len, mit dem die Herstellung kunststoffgebundener Explo­ sivstoffe, die auch für Explosionsladungen mit hoher Einsatztemperatur geeignet sind, hinsichtlich des appara­ tiven und zeitlichen Aufwandes vereinfacht wird.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekenn­ zeichneten Verfahren erreicht. D. h. erfindungsgemäß wird der Kunststoff als vorgefertigtes Pulver aus einem Gemisch aus Kunststoff und einem Material hoher spezifischer Oberfläche eingesetzt. Ein derartiges Pulver besitzt keine Eigenklebrigkeit und kann mit dem Explosivstoff nach Zugabe einer geringen Menge eines Lösungsmittels für den Kunststoff problemlos vermischt werden, d. h. es kann ein handelsüblicher Kneter oder ein sonstiger Zwangsmischer verwendet werden.

Als Kunststoff wird vorzugsweise ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, insbesondere ein Kautschuk, wie Styrol-Butadien-Kautschuk.

Das Material hoher spezifischer Oberfläche ist ein Material mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 5, vorzugsweise mindestens 20 m²/g. Die Teilchen des Kunststoffpulvers, in die dieses Material dispergiert ist, besitzen vorzugsweise eine Teilchengröße von weniger als 1000 µm, vorzugsweise weniger als 500 µm. Besonders bevorzugt ist eine eng begrenzte Teilchengrößenverteilung z. B. zwischen 50 und 500 µm.

Das Material hoher spezifischer Oberfläche führt zu einem schnellen Lösen des Kunststoffs und einer homogenen Verteilung desselben auf dem Explosivstoff.

Als Material hoher spezifischer Oberfläche wird vorzugs­ weise Ruß verwendet, da Ruß eine antistatische Wirkung besitzt. Auf den Einsatz weiterer Antistatika kann dann häufig verzichtet werden. Außerdem wirkt Ruß als Preß­ hilfsmittel, so daß trotz einer relativ hohen Erwei­ chungstemperatur des Kunststoffs von z. B. 130 bis 200°C der Explosivstoff bei einer relativ niedrigen Temperatur, d. h. einer Temperatur unterhalb 80°C und gegebenenfalls sogar bei Raumtemperatur verpreßt werden kann.

Das Material hoher spezifischer Oberfläche wirkt zugleich als Verfestigungsmittel in der gepreßten Ladung. D. h. es verhindert weitgehend ein Nachfedern, also eine Ausdehnung der Ladung durch Druckabbau nach dem Pressen sowie eine irreversible Quellung nach Temperaturbelastung oder bei Einfluß von Feuchtigkeit.

Neben Ruß kann das Material hoher spezifischer Oberfläche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine andere Art von Graphit oder z. B. Kieselsäure und dergleichen sein. Der Anteil des Materials hoher spezifischer Oberfläche in dem vorgefertigten Kunststoffpulver beträgt in der Regel mehr als 10 Gew.-%. Häufig sind jedoch auch mehr, z. B. 40 Gew.-% oder mehr dieses Materials erforderlich, um ein nichtklebriges, rieselfähiges Pulver guter Lagerbeständig­ keit zu erhalten.

Um die Leistung der Explosivstoffladung möglichst wenig zu beeinträchtigen, soll der Anteil des Kunststoffpulvers nicht zu groß sein. Demgemäß beträgt die Menge des vorgefertigten Kunststoffpulvers, bezogen auf das Gewicht des Explosivstoffs in der Regel 2 bis 15 Gew.-% und im allgemeinen 3 bis 8 Gew.-%.

Das Kneten erfolgt bei einer Temperatur, die zweckmäßiger­ weise unter der Siedetemperatur des Lösungsmittels liegt. D. h. das Kneten kann auch bei Raumtemperatur erfolgen.

Als Explosivstoffe können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche gängigen Explosivstoffe verwendet werden, also z. B. Nitramine, wie Oktogen oder Hexogen, Nitroverbindungen, wie Trinitrobenzol, oder Nitratester, wie Pentaerythrittetranitrat. Weiterhin kann der kunst­ stoffgebundene Explosivstoff Sauerstoffträger, wie Chlo­ rate oder Perchlorate sowie Metallpulver, wie Aluminium­ pulver, enthalten.

Das zum Vermischen erforderliche Lösungsmittel hat die Aufgabe das Kunststoffpulver anzulösen. Es ist also ein Nichtlösungsmittel für den Explosivstoff und ein gutes Lösungsmittel für den Kunststoff, um die Lösungsmittelmen­ ge so gering wie mögich zu halten. Bei Kautschuk als Kunststoff ist Toluol als Lösungsmittel besonders geeig­ net.

Das Lösungsmittel wird nach dem Mischen entfernt, z. B. durch Verdampfen, vorzugsweise in Vakuum. Um das Volumen beim Mischen nicht zu groß werden zu lassen, soll die Menge des eingesetzten Lösungsmittels höchstens 50 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Explosivstoffs bestragen.

Nach dem Entfernen des Lösungsmittels bleibt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren meist ein rieselfähiges Granu­ lat zurück, d. h. es kann von einem gesonderten Granulier­ vorgang abgesehen werden, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht wird. Falls jedoch eine kompakte Masse anfällt, kann dieselbe in üblicher Art und Weise granu­ liert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.

Beim diskontinuierlichen Verfahren kann ein handels­ üblicher Kneter, z. B. ein Planetenmischer oder ein anderer Zwangsmischer verwendet werden. Der Explosivstoff, das vorgefertigte Kunststoffpulver und das Lösungsmittel können dabei in beliebiger Reihenfolge in den Kneter gegeben werden.

Zur kontinuierlichen Herstellung kann ein Extruder einge­ setzt werden, z. B. ein Extruder mit zwei ineinander kämmenden Schnecken.

Vorzugsweise wird der Explosivstoff mit dem zum Lösen des Kunststoffs erforderlichen Lösungsmittel in einem vorge­ schalteten Arbeitsgang versetzt. Der mit dem Lösungsmittel phlegmatisierte Explosivstoff, das Kunststoffpulver sowie bei Bedarf weiteres Lösungsmittel können mit geeigneten Dosiervorrichtungen zugeführt werden. Durch Dosieren der Ausgangsstoffe wird die gewünschte Zusammensetzung des Explosivstoffgranulates gewährleistet. Das Lösungsmittel kann durch in den Verfahrensgang integrierte Evakuierein­ heiten bzw. durch Trocknen in einem nachgeschalteten Arbeitsgang entfernt werden.

Zugute kommt dem kontinuierlichen Verfahren also die hohe Dosiergenauigkeit des vorgefertigten Kunststoffpulvers sowie das schnelle Lösen des Kunststoffpulvers.

Das erfindungsgemäß hergestellte Explosivstoffgranulat ist zur Herstellung von Explosivstoffladungen hervorragend geeignet, da es bei einer Temperatur von weniger als 80°C; vorzugsweise weniger als 40°C verpreßbar ist. Der Druck beim Pressen beträgt dabei 500 bis 3500, vorzugsweise 1200 bis 2500 bar.

Dennoch ist die so hergestellte Ladung auch bei hohen Temperaturen einsetzbar, d. h. der thermische Einsatzbe­ reich der Ladungen wird von der Erweichungstemperatur des Kunststoffs bestimmt, welche bei 160°C und mehr liegen kann.

Beispiel

In einen Planetenmischer werden 95 Gewichtsteile Oktogen, 5 Gewichtsteile Ruß-Kautschuk-Pulver und 30 Gewichtsteile Toluol gegeben und bei 100 °C homogen vermischt. Nach Entfernen des Toluols durch Abdampfen im Vakuum erhält man ein rieselfähiges Granulat.

Das Granulat wird bei Raumtemperatur mit einem Druck von 2000 bar zu Ladungen gepreßt. Die Ladungen weisen eine Dichte auf, die mehr als 97% der theoretisch maximalen Dichte beträgt. Der Oberflächenwiderstand der Ladungen liegt bei ca. 10⁶ Ohm, also weit unterhalb der kritischen Grenze für die antistatische Aufladung.

Die Ladungen oder Formkörper werden wechselweise auf +150°C und -40°C temperiert. Nach Beendigung von 5 Zyklen und Temperieren der Körper auf Raumtemperatur sind deren Abmessungen um weniger als 0,1% verändert. Auch sind die Körper frei von Rissen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines kunststoffgebundenen Explosivstoffs, bei dem der Explosivstoff, der Kunst­ stoff und ein Lösungsmittel für den Kunststoff sowie ein Material mit hoher spezifischer Oberfläche ver­ mischt werden, worauf das Lösungsmittel entfernt und die zurückbleibende Masse gegebenenfalls granuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff als vorgefertigtes Pulver aus einem Gemisch aus dem Kunststoff und dem Material mit einer hohen spezifi­ schen Oberfläche, wobei diese mindestens 5 m²/g beträgt, eingesetzt wird und das Vermischen des Explosivstoffs, des Lösungsmittels und des vorgefertig­ ten Pulvers durch Kneten erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des vorgefertigten Kunststoffpulvers weniger als 1000 µm beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das vorgefertigte Kunststoffpulver mindestens 10 Gew.-% des Materials hoher spezifischer Oberfläche enthält.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material hoher spezifi­ scher Oberfläche Ruß verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, daß als Kunststoff ein Kautschuk verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk ein Styrol-Butadien-Kautschuk ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des eingesetzten Kunststoffpulvers 2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Explosivstoff, beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des eingesetzten Lösungsmittels höchstens 50 Gew.-%, bezogen auf den Explosivstoff, beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kneten ein Planetenmischer verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kneten ein Extruder verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosivstoff vor der Zufuhr zum Extruder zunächst mit wenigstens einem Teil des Lösungsmittels versetzt wird.

12.Verwendung des nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellten kunststoffgebundenen Explosivstoffs zum Pressen von Ladungen bei einer Temperatur unterhalb 80°C.