DE3635296C2 - Verfahren zum Herstellen von Treibladungspulver - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Treibladungspulver, insbesondere von zweibasigem POL-Pulver aus wasserfeuchter Pulverrohmasse, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der "klassischen" Pulverherstellung wird zur Homogenisie­ rung und Gelatinierung ein Kalanderwalzwerk eingesetzt. Es hat zwei glatte, gegebenenfalls mit Friktion betreibbare Wal­ zen, die über ihre ganze Länge mit dem Ausgangs-Material be­ schickt werden und das Material zu einem Fall auf einem der beiden Walzen werden lassen. Das Fell muß erst zu Ende gekne­ tet und dann vollständig abgenommen werden, bevor neues Mate­ rial zugeführt werden kann. Dementsprechend ist mit dem Ka­ landerwalzwerk nur eine batchweise Verarbeitung möglich. We­ gen der offenen Bauweise und der glatten Walzenoberfläche gelten Kalanderwalzwerke in der Explosivstoffherstellung als sehr sicher.

Es ist auch bekannt, den Knetvorgang kontinuierlich zu füh­ ren, und zwar mittels eines Extruders, der Knetelemente ent­ hält. Hierbei kann sich ggf. sogar innerhalb des gleichen Extruders der Preßvorgang nahtlos anschließen. Die Pulverroh­ masse wird also in einem Zuge in Pulverstränge überführt. Es ist jedoch schwierig, den Extruder mit insbesondere wasser­ feuchter Rohmasse in der richtigen Dosierung zu beschicken. Besonders kritisch ist es jedoch, daß die Pulvermasse beim Kneten im Extruder in einem geschlossenen Raum hohen thermi­ schen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt wird. Dies bedeutet ein erhebliches Sicherheitsrisiko. Bei einer Selbst­ entzündung kommt es zwangsläufig zur Explosion.

Die CH-PS 398 060 offenbart ein Verfahren zur Pulverherstel­ lung, bei welchem zur Homogenisierung und Gelatinierung eine teiloffene sog. Verdampferschnecke eingesetzt wird. Es han­ delt sich hierbei um eine an sich bekannte Maschine (DE-OS 16 79 880) mit mindestens zwei parallelen Schnecken, die gleich schnell laufen und miteinander kämmen. Das Pulvermate­ rial wird in den Schneckengängen geknetet und dabei aufgrund der Schneckenwirkung in Längsrichtung der Schnecken transpor­ tiert. Es bildet sich hierbei kein Fell aus. Voraussetzung für den Eintritt der Knetwirkung ist auch, daß beide Schnec­ ken zum mindesten in einem großen Teil ihres Umfangs von dem Gehäuse dicht umgeben sind. Die genannten Verdampferschnecken haben sich in der Praxis für die Zwecke der Homogenisierung und Gelatinierung bei der Pulverherstellung nie durchgesetzt. Zwar haben sie theoretisch den Vorteil einer kontinuierlichen Arbeitsweise, in Wirklichkeit allerdings nur beschränkt, weil die Abfuhr des Materials - es fehlt ein Fell - Schwierigkei­ ten macht. Insbesondere aber ist das Sicherheitsrisiko von der Fachwelt als sehr hoch eingestuft worden. Es ist nämlich praktisch unvermeidlich, daß Pulvermaterialreste in den Schneckengängen haften bleiben, dort antrocknen und sich schließlich entzünden. Die Folgen sind eine Explosion und nicht nur ein offener Abbrand, weil die Schnecken eben doch zum Großteil von einem Gehäuse umschlossen sind. Der Vor­ schlag der Schweizer Patentschrift hat die klassische batch­ weise Arbeitsweise mit Kalanderwalzwerken nicht verändert.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches sich einerseits kontinuierlich, andererseits aber in sehr be­ triebssicherer Weise durchführen läßt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit dem in Anspruch 1 und bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen in den Unteransprü­ chen gekennzeichneten Verfahren gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zum kneten eine offene, als solche an sich bekannte Scherwalze (EP-OS 0 148 966) ver­ wendet. Auf dieser läuft der Knetvorgang kontinuierlich ab. Die Pulverrohmasse wird im Bereich des einen Stirnendes der Schwerwalze kontinuierlich zugegeben und dann im Zuge der Knetung allmählich zum anderen Stirnende der Scherwalze transportiert. Hierbei entsteht auf der einen der beiden Wal­ zen der Scherwalze ein Fell, das am anderen Stirnende z. B. durch fortlaufendes Abschneiden eines Streifens kontinuier­ lich abgenommen werden kann. Da die Scherwalze offen ist, kann es im Falle einer Selbstentzündung der Pulvermasse höch­ stens zum Abbrennen des Falls, nicht jedoch zur Explosion kommen. Dosierungsschwierigkeiten beim Beschicken der Scher­ walze insbesondere mit wasserfeuchter Pulverrohmasse gibt es ebenfalls nicht. Der Knetvorgang läuft trotzdem kontinuier­ lich ab. Dies ermöglicht eine Fernbedienung und -beobachtung, was ebenfalls die Sicherheit der Verarbeitung bedeutend er­ höht. Schließlich bereitet das Abführen des Wassers aus der in der Scherwalze gekneteten Rohmasse, im Gegensatz zu einer Knetung im geschlossenen Extruder, keinerlei Schwierigkeiten.

Vorzugsweise wird man gemäß Anspruch 2 den Granulier­ vorgang unmittelbar an den Knetvorgang anschließen. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß mittels eines Granulierkopfes am Abnahmeende der Scherwalze unmittelbar aus dem dort ankommenden Fell Granulat herausgestanzt und abtransportiert wird.

Zum Pressen des Granulats verwendet man in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise einen Extruder. In diesem kann das entstehende Granulat fort­ laufend eingegeben werden. Dann hat man eine Fertigung, die von der Zugabe der Pulverrohmasse bis zum Entstehen der Pulverstränge gänzlich kontinuierlich abläuft. Da in dem für die Pressung verwendeten Extruder keine Knetung mit ihrer hohen thermischen und mechanischen Belastung der Pulvermasse stattzufinden braucht oder auch nicht stattfinden sollte, gibt es auch hier keine ungewöhnlichen Sicherheitsprobleme.

Es empfiehlt sich, insbesondere bei Verwendung eines Extruders zum Pressen, das Verfahren an der Scherwalze gemäß Anspruch 5 so zu führen, daß das gelatinierte Fell beim Abnehmen von der Scherwalze praktisch trocken ist. Dann ist nicht nur das Granulieren besonders ein­ fach, sondern es gibt auch keine Probleme beim Beschic­ ken des Extruders und mit dem Abführen von Wasser aus dem Extruder.

Insgesamt läßt sich nach den Lehren der Erfindung, Treibladungspulver in praktisch idealer Weise herstel­ len. Das Verfahren kann voll ständig kontinuierlich ablaufen, läßt sich in der Durchführung fernsteuern und beobachten, ist weit überdurchschnittlich sicher, auch weil sich auf der Scherwalze jeweils immer nur eine relativ kleine Produktmenge befindet, und führt schließlich noch zu einer besonders hohen Pulverquali­ tät, inbesondere hinsichtlich der Stabilität.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand einer Zeich­ nung noch näher erläutert. Die einzige Figur der Zeich­ nung zeigt schematisch eine Scherwalze bzw. ein Scher­ walzen-Werk und einen nachgeschalteten Extruder zum Herstellen von zweibasigem POL-Pulver.

Die an sich bekannte Scherwalze bzw. das Scherwalzen­ werk 1 umfaßt zwei horizontal nebeneinander angeord­ nete Walzen 2 und 3, die gegenläufig in Richtung der Pfeile 4 angetrieben werden. Jede Walze 2 und 3 hat ihren eigenen Antrieb, der eine stufenlose Drehzahl­ regelung erlaubt, so daß das Arbeit mit Friktion über den gesamten Drehzahlbereich möglich ist. Es kommen hydrostatische Antriebe für den explosionsgefährdeten Bereich zum Einsatz.

Die in der Figur hintere Walze 2 wird hydraulisch gegen die vordere Walze 3 angestellt. Der Walzenspalt ist über die vordere Walze 3 auf eine Weite zwischen 0,5 und 5 mm einstellbar. Beide Walzen 2 und 3 können mit­ tels eines Wärmeträgers von innen auf eine Temperatur zwischen 20 und 120°C temperiert werden.

Die Walzen 2 und 3 sind mit spiralig verlaufenden Scher­ nuten 5 versehen, die eine produktspezifische Geometrie haben, die in Nutbreite, Nuttiefe, Steigungswinkel und Anzahl der Schernuten zum Ausdruck kommt. Die Scher­ nuten 5 sind so angelegt, daß das bearbeitete Produkt kontinuierlich von dem in der Figur vorderen Stirnende, dem Aufgabeende 5, zum hinteren Abgabeende 7 transpor­ tiert wird.

Über dem Aufgabeende 6 ist ein Dosierwerk 9 angeordnet, aus welchem wasserfeuchte Pulverrohmasse zur Herstel­ lung von zweibasigem POL-Pulver, die eine Feuchte von ca. 30% hat, auf die Scherwalze gegeben wird. Dort wird die Pulverrohmasse im Walzenspalt geknetet. Es bildet sich auf der vorderen Walze 3 ein Fell aus Pul­ verrohmasse über die gesamte Walzenlänge. Mittels des Wärmeträgers werden die beiden Walzen auf ca. 90° tem­ periert. Über dem Walzenspalt sammelt sich ein geknete­ ter Produktvorrat an, aus dem das Wasser herausgepreßt wird. Aufgrund der intensiven Knet- und Transport-Wir­ kung der Scherwalze 2, 3 zeigt sich schon nach dem Durchwandern von etwa einem Drittel der Walzenlänge der Beginn der Gelatinierung mit einer Grau-Weißfärbung der Pulvermasse an. Nach zwei Drittel der Walzenlänge hat sich das Massefell bereits in einen dunklen Grauton verfärbt. Am Abgabeende 7 schließlich ist das Masse­ fell durchgelatiniert und erscheint transparent schwarz. Die Temperatur, die Spaltweite des Walzenspal­ tes und damit auch der Spaltdruck und die Drehzahlen der beiden Walzen 2 und 3 sind so gewählt, daß das gelatinierte Pulverfell am Abgabeende noch eine Rest­ feuchte von ca. 1% hat.

In der Figur nicht erkennbar, befindet sich unterhalb der beiden Walzen 2 und 3 am Abgabeende 7 ein Granulier­ aggregat, mittels welchem die am Abgabeende 7 konti­ nuierlich nachkommende, gelatinierte Pulvermasse in einem Arbeitsgang kontinuierlich von der Walze 3 abge­ nommen und im gleichen Arbeitsgang granuliert wird.

Das Granulat 8 fällt in den Aufnahmetrichter 11 eines Extruders 10, in welchem das Granulat durch eine Matri­ ze 12 zu Pulversträngen verpreßt wird. Der Extruder 10 hat im inneren nur eine Förderschnecke 13 und keine Knetelemente. Der Extruder ist nur schematisch gezeigt; in der Praxis kann es sich durchaus um einen Zweiwellen­ extruder handeln. Die aus der Matrize bzw. Formgebungs­ düse 12 kontinuierlich austretenden Pulverstränge wer­ den in nicht weitergezeigter Weise per Laufband in einen Schneidraum transportiert und dort kontinuierlich zum eigentlichen Pulver geschnitten, das dann ggf. noch einer Nachbehandlung unterzogen wird. Der Extruder sollte eine Länge von mindestens 20 cm haben und heiz- sowie kühlbar sein.

Auf der Scherwalze 1 befinden sich immer nur 2-3 kg Pulvermasse. Dies ist sehr günstig für die Sicherheit. Außerdem sind die beiden Walzen 2 und 3 selbstreini­ gend, so daß ein rascher Produktwechsel möglich ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen von Treibladungspulver, insbesondere von zweibasigem POL-Pulver, bei welchem feuchte, insbesondere wasserfeuchte Pulverrohmasse durch Kneten bei erhöhter Tempe­ ratur homogenisiert und gelatiniert wird, anschließend die gelatinierte Masse granuliert und dann das Granulat durch Pressen in Pulverstränge überführt wird, die durch Schneiden und ggf. eine Endbehandlung zum fertigen Pulver verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kneten eine offene, mit Friktion betreibbare Scher­ walze verwendet wird, wobei im Bereich des einen Stirnendes der Scherwalze die Pulverrohmasse kontinuierlich zugegeben und am anderen Stirnende von der einen der beiden Walzen der Scherwalze ein Fell der gelatinierten Masse kontinuierlich abgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die gelatinierte Masse beim Abnehmen kontinuierlich granuliert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Pressen des Granulats einen ohne Knetwirkung ar­ beitenden Extruder verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das entstehende Granulat unmittelbar dem Extruder zu führt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur, die Spaltweite und/oder die Drehzah­ len der Scherwalze so einstellt, daß die gelatinierte Masse beim Abnehmen einen Restwassergehalt von weniger als 3%, vorzugsweise von ca. 1% hat.