DE884170C

DE884170C - Gas Generating Charge

Info

Publication number: DE884170C
Application number: DEP1030A
Authority: DE
Inventors: Alexander Cantlay Hutchinson; James Taylor
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1946-11-08
Filing date: 1948-12-24
Publication date: 1953-07-23

Description

Gaserzeugende Ladung Die Erfindung bezieht sich auf neue bzw. verbesserte gaserzeugende Ladungen, die einer sich durch die Ladung ausbreitenden, sich selbst unterhaltenden, gaserzeugenden Zersetzung ohne Detonation fähig sind, wenn sie mittels eines begrenzten, nicht detonierenden Zündelements lokal erhitzt werden, d. h. einem Zündelement, welches einen kleinen Teil der Ladung auf eine hohe Temperatur zu erhitzen vermag, jedoch selbst nicht fähig ist, eine beträchtliche allgemeine Erhöhung der Temperatur der Ladung zu bewirken.Gas Generating Charge The invention relates to new and improved gas-generating charges that propagate through the charge, themselves entertaining, gas-generating decomposition without detonation when by means of a localized, non-detonating ignition element, d. H. one Ignition element, which heats a small part of the charge to a high temperature capable, but not itself capable, of a considerable general increase in To effect temperature of the cargo.

Je nach der Geschwindigkeit, mit welcher sich die gaserzeugende Zersetzung unter ansteigenden Druckbedingungen durch die Ladung ausbreitet, je nach der Art des erzeugten Gases, der Menge und der Beschaffenheit irgendwelcher fester Reaktionsprodukte und je nach dem Vorhanden- oder Nichtvorhandensein einerFlammefinden solcheLadungen für mannigfaltige Zwecke Anwendung, einschließlich beispielsweise für die Entwicklung eines Gasdruckes, um pneumatisch betriebene mechanische Einrichtungen in Gang zu bringen, und für Sprengungen, wenn eine langsam sich steigernde Wirkung erforderlich ist, wie im Bergbau bei der Gewinnung von Würfelkohle.Depending on the speed with which the gas-producing decomposition occurs spreads through the cargo under increasing pressure conditions, depending on the species of the gas generated, the amount and nature of any solid reaction products and depending on the presence or absence of a flame, such charges are found used for a variety of purposes including, for example, development a gas pressure to activate pneumatically operated mechanical devices bring, and for blasting, when a slowly increasing effect is required is like mining coal.

Es ist bekannt, daß Guanidinnitrat und Nitroguanidin durch starke Erhitzung zersetzt werden können und eine gute Ausbeute an permanenten Gasen ergeben, die für die vorstehend genannten Zwecke geeignet sind und einen gewissen Anteil an festem Rückstand hinterlassen.It is known that guanidine nitrate and nitroguanidine are strong Heating can be decomposed and give a good yield of permanent gases, which are suitable for the purposes mentioned above and a certain proportion left in solid residue.

In der amerikanischen Patentschrift 2 159 234 ist offenbart, daß man als nicht detonierendes gaserzeugendes Gemisch, das einer sich selbst unterhaltenden Zersetzung ohne Detonation fähig ist, ein Gemisch verwenden kann, das wenigstens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ammoniumnitrat, Guani-dinnitrat, Harnstoffnitrat und Dicyandiamidnitrat besteht; ferner enthält das Gemisch ein kohlenstoffhaltiges Material und I bis 2o % eines Sensibilisators, der wenigstens ein Glied der Gruppe enthält, die aus Chromsäureanhydrid, Alkalichromaten, Ammoniumchromat, Ammoniumbichromat und Alkalipolychromaten besteht; wenn außerdem das Gemisch ein Kühlsalz enthält, kann :das Gemisch für Gebläsezwecke in einer -druckbetätigten Vorrichtung verwendet werden, die einen druckfesten und auf Druck ansprechenden Behälter, deflagrierendeZündmittel und die vorstehend genannte Mischung vereinigt. Wenn Guanidinnitrat,durch Anwesenheit eines geeigneten Anteils eines Chromats oder Bichromats sensibilisiert ist, dann unterhält sich die Zersetzung einer nicht vorerhitzten Ladung des Gemisches selbst durch die ganze Ladung, nachdem sie einmal erregt ist durch zeitweise Erhitzung eines örtlichen Anteiles der Ladung etwa mittels eines begrenzten erhitzten Elements, wie ein elektrischer Pulverzünder oder ein rotglühender Stift, sogar bei gewöhnlichem Druck.In the American patent specification 2,159,234 is disclosed that as detonating gas generating mixture, the self-sustaining decomposition is one capable without detonation can not use a mixture containing at least one substance which is selected from the group consisting of ammonium nitrate , Guani din nitrate, urea nitrate and dicyandiamide nitrate; the mixture further contains a carbonaceous material and 1 to 20% of a sensitizer which contains at least one member of the group consisting of chromic anhydride, alkali chromates, ammonium chromate, ammonium dichromate and alkali polychromates; in addition, if the mixture contains a cooling salt, the mixture can be used for blower purposes in a pressure-actuated device incorporating a pressure-resistant and pressure-responsive container, deflagrant ignition means and the aforesaid mixture. If guanidine nitrate is sensitized by the presence of a suitable proportion of a chromate or bichromate, then the decomposition of a charge of the mixture that has not been preheated is sustained by the whole charge, once it has been excited by temporarily heating a local portion of the charge, for example by means of a limited heated one Elements, such as an electric powder igniter or a red-hot pen, even with ordinary pressure.

Die in der amerikanischen Patentschrift a 159 a34 offenbarte Mischung, die aus Guanidinnitrat, einem kohlenstoffhaltigen Material und I bis 2o °/o Chromat oder Bichromat besteht, hat den Nachteil, daß ein verhältnismäßig großer Anteil von Chromat oder Bichromat erforderlich ist, um ein Gemisch zu erzeugen, das mit höher Geschwindigkeit verbrennt und noch unter hohem Druck ein Gas erzeugt. Der Zusatz von einem hohen Prozentsatz von Chromat oder Bichromat verdünnt den gaserzeugenden Bestandteil, das Guanidinnitrat, in solchem Maße, daß eine große Menge von Rückstand nach der Verbrennung des Gemisches verbleibt. Wenn beispielsweise ein solches Gemisch zur thermischen Verdampfung eines Schädlingsbekämpfungsmittels gebraucht würde, dann würde unverbrannte Asche; die auf die Anwesenheit des Chromats oder Bichromats zurückzuführen ist, vorhanden sein, was ersichtlich unerwünscht wäre. Ferner ergibt die Verwendung eines Chromats oder Bichromats als Sensibilisätors für Guanidinnitrat kein Gemisch, das eine ausreichende hohe Verbrennungsgeschwindigkeit besitzt, um beispielsweise ein Schädlingsbekämpfungsmittel in kurzer Zeit zu verdampfen, wie es zum Verräuchern offener Ackerflächen erforderlich wäre. Wenn das Schädlingsgift in diesem Fälle nicht schnell verdampft würde, dann würde augenscheinlich das Schädlingsbekämpfungsmittel durch den Wind oder andere Einflüsse früher auseinandergetrieben werden, als bis eine ausreichende Konzentration des verdampften Schädlingsgiftes erreicht wäre, um seinen Zweck zu erfüllen. Andere Anwendungsfälle, für die höhere Verbrennungsgeschwindigkeiten bei höheren Drucken erforderlich wären, haben weitere Forschungen durch die Erfinder notwendig gemacht. Als Ergebnis derselben wurde die vorliegende Erfindung gemacht.The mixture disclosed in American patent specification a 1 59 a34, which consists of guanidine nitrate, a carbonaceous material and 1 to 20% chromate or bichromate, has the disadvantage that a relatively large proportion of chromate or bichromate is required to form a mixture to produce, which burns at high speed and generates a gas under high pressure. The addition of a high percentage of chromate or bichromate dilutes the gas generating component, guanidine nitrate, to such an extent that a large amount of residue remains after the mixture is burned. For example, if such a mixture were used for thermal evaporation of a pesticide, then unburned ash would; which is due to the presence of the chromate or bichromate may be present, which would obviously be undesirable. Furthermore, the use of a chromate or bichromate as a sensitizer to guanidine nitrate does not result in a mixture which has a sufficiently high combustion rate to evaporate, for example, a pesticide in a short time, as would be required for smoking open arable land. In this instance, if the pest toxin were not rapidly evaporated, then apparently the pesticide would be dispersed by the wind or other influences sooner than until a sufficient concentration of the evaporated pest toxin was reached to serve its purpose. Other applications requiring higher combustion rates at higher pressures have required further research by the inventors. As a result of the same, the present invention has been made.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung von verbesserten Ladungen für gas druckbetätigte Vorrichtungen, welche Ladungen solche Mischungen umfassen, die imstande sind; eine sich selbst unterhaltende, gaserzeugende, nicht detonierende Zersetzung zu erfahren, wenn sie mittels eines an einer Stelle wirkenden begrenzten Heizelements entzündet werden.It is therefore an object of the present invention to provide of improved charges for gas pressure actuated devices, which charges include those mixtures which are capable; a self-sustaining, gas-generating, non-detonating decomposition experience when using one at one point acting limited heating element are ignited.

-' - -Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladung mit den vorstehend genannten Merkmalen herzustellen, die eine verhältnIsmäßig hohe Verbrennungsgeschwindigkeit besitzt, verglichen mit denjenigen Gemischen, die bisher nach dem Stande der Technik hergestellt wurden.- '- Another object of the present invention is to provide a Charge with the above characteristics to produce a proportionate has a high burning rate compared to the mixtures containing up to now have been manufactured according to the state of the art.

Ein anderer Gegenstand dieser Erfindung ist es, ein Gemisch herzustellen, das nicht nur eine relativ höhere Verbrennungsgeschwindigkeit besitzt, sondern auch bei seiner Zersetzung eine höhere Ausbeute an permanenten Gasen ergibt, als es bei der Zersetzung der bekannten Gemische möglich wäre, und das diese höhere Gasausbeute ergibt, ohne einen großen Rückstandanteil zu hinterlassen, wie es die bekannten Gemische tun.Another object of this invention is to prepare a mixture which not only has a relatively higher combustion rate, but also when it decomposes it gives a higher yield of permanent gases than it does with the decomposition of the known mixtures would be possible, and this higher gas yield without leaving a large amount of residue, as is the case with the known Mixtures do.

Weitere Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung. Es wurzle gefunden, daß Kupferpulver und pulverförmige Kupferverbindungen- als Sensibilisato,ren für die thermische Zersetzung von Nitroguanidin und Guanidinnitrat wirken und daß sie hierdurch die Herstellung von neuen oder verbesserten Ladungen ermöglichen, die für die vorstehend genannten Zwecke geeignet und imstande sind, sich unter Entwicklung einer hohen Ausbeute an permanenten Gasen zu zersetzen bei einer höheren Entwicklungsgeschwindigkeit und sogar bei niederen Drucken, ohne einen Rückstand von unerwünschten, unverbrannten Bestandteilen der Sensibilisatoren zu hinterlassen, wenn sie durch nicht detonierende Elemente örtlich erhitzt werden bei niederen Drucken, als es sonst der Fall wäre.Further objects of the invention emerge from the following Description of the invention. It was found that copper powder and powdery Copper compounds as sensitizers for the thermal decomposition of nitroguanidine and guanidine nitrate act and that they thereby the production of new or improved Allow charges that are suitable and capable of the aforementioned purposes are to decompose to evolve a high yield of permanent gases at a higher development speed and even at lower pressures, without a residue of unwanted, unburned components of the sensitizers if they are locally heated by non-detonating elements at lower pressures than would otherwise be the case.

Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen daher gaserzeugende Ladungen der hier gekennzeichneten Art aus Gemischen, deren überwiegender Bestandteil Nitroguanidin und/oder Guanidinnitrat ist und die als weiteren Mischungsbestandteil einen pulverförmigen Sensibilisator für ihre thermische Zersetzung enthalten, der Kupferpulver oder eine Kupferverbindung enthält.According to the present invention, therefore, there are gas generating charges of the type identified here from mixtures, the predominant component of which is nitroguanidine and / or guanidine nitrate and which is a powdery as a further component of the mixture Sensitizer for their thermal decomposition contain the copper powder or a Contains copper compound.

Beispiele für Kupfer-Verbindungs-Sensibilisatoren sind: Cuprioxyd, Cuprochlorid und Cuprooxalat.Examples of copper compound sensitizers are: Cuprioxyd, Cuprous chloride and cuprous oxalate.

Erfindungsgemäß hergestellteLadungen zersetzen sich unter sanfter Druckentwicklung, wenn sie entzündet werden, und in gepreßtem Zustand erfahren sie keine ungleichmäßigen Volumenveränderungen bei Temperaturen, denen sie üblicherweise bei der Lagerung ausgesetzt sind.Charges made in accordance with the present invention decompose more gently They develop pressure when ignited and when pressed no uneven volume changes at temperatures they usually encounter exposed during storage.

Es ist gemäß der Erfindung auch möglich, Ladungen zu erhalten, die sich ohne Flamme zersetzen, wenn sie lokal erhitzt werden, und die daher für Sprengungen in feuergefährlichen oder staubigen Schächten geeignet sind. Für Sprengzwecke ist es oft empfehlenswert, das Gemisch einzuschließen, damit der Druck in befriedigender Weise entstehen kann, und zu diesem Zweck kann eine zusammengesetzte Sprengvorrichtung verwendet werden, die eine gaserzeugende Ladung enthält, die in einem druckfesten Behälter eingeschlossen ist, dessen Verschluß derart eingerichtet ist, daß er bei einem bestimmten Druck nachgibt.It is also possible according to the invention to obtain charges that decompose without a flame if locally heated, and therefore suitable for demolition are suitable in flammable or dusty shafts. For explosive purposes it is it is often advisable to include the mixture in order to keep the pressure in more satisfactory Wise arise can, and for this purpose can be a compound Explosive device can be used, which contains a gas generating charge, which in a pressure-tight container is included, the closure of which is set up in such a way is that he gives way under a certain pressure.

Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen erläutert, worin die Teile Gewichtsteile bedeuten. Beispiel i 98 Teile Guanidinnitrat und 2 Teile Cuprochlorid. werden miteinander vermischt. Das erhaltene Gemisch wird gepreßt, und das entstandene gepreßte Produkt wird zu Körnern gebrochen, die durch ein Sieb einer Maschenweite von 3,3 mm hindurchgehen und durch ein solches einer Maschenweite von o,6 mm zurückgehalten wenden. Werden :20o g dieser Körner in einer Sprengvorrichtung aus Stahlrohr von 91,4 cm Länge und 3i,8 mm lichter Weite entzündet, so wird eine Stahlscheibe von 2.78 mm Dicke durchschlagen. Ein elektrischer Pulverzünder, der 3,8 g Schwarzpulver enthält, wird zur Erregung der Zersetzung verwendet. Beispiel e Ein Gemisch aus 97 Teilen Guanidinnitrat und 3 Teilen Cuprochlorid wird durch Mahlen in einer Kugelmühle bereitet, bis eine innige Mischung erhalten wird. Eine gewisse Menge dieses Gemisches wird in einer hydraulischen Presse zu einem kleinen Zylinder verpreßt. Die so geformte sensibilisierte Ladung ist imstande, sich selbst unterhaltend zu zersetzen, wenn sie durch Zuführung von Hitze entzündet wird, und sie hat eine Verbrennungsgeschwindigkeit von o,965 mm/Sek. bei einem Druck von 8,78 kg/cm2.The invention is illustrated in the following examples, in which the Parts mean parts by weight. Example i 98 parts of guanidine nitrate and 2 parts of cuprous chloride. are mixed together. The mixture obtained is pressed and the resulting one Pressed product is broken into grains that pass through a sieve of one mesh size 3.3 mm and retained by such a mesh size of 0.6 mm turn around. Are: 20o g of these grains in a sprinkler made of steel pipe from 91.4 cm in length and 3i, 8 mm inside width ignited, a steel disk of Pierce 2.78 mm thick. An electric powder detonator that holds 3.8 g of black powder is used to induce decomposition. Example e A mixture of 97 parts of guanidine nitrate and 3 parts of cuprous chloride are made by grinding in a ball mill prepared until an intimate mixture is obtained. A certain amount of this mixture is pressed into a small cylinder in a hydraulic press. The one so shaped sensitized cargo is able to self-sustainably decompose if it is ignited by the application of heat and it has a burning rate of o.965 mm / sec. at a pressure of 8.78 kg / cm2.

Der Zusatz eines kleinen Prozentsatzes von Vanadiumpentoxyd (i °/o) zu dem obigen Gemisch von Guanidinnitrat und Cuprochlorid als Sensibilisator bewirkt eine beträchtliche Steigerung der Verbrennungsgeschwindigkeit. Beispiel 3 2o Teile Cuprochlorid und 8o Teile Guanidinnitrat werden vermischt. Werden 2ooa g dieses Gemisches in einem Stahlrohr von 91,4 cm Länge und 3i,8 mm lichter Weite zur Zersetzung gebracht, so wird eine Stahlscheibe von 2,78 mm Stärke durchschlagen. ZurZündung wird ein elektrisch bedienter Pulverzünder verwendet, welcher i,9 g Schwarzpulver enthält. Beispiel 4 Gemische aus 95 % Nitroguanidin und 5 % eines der vier genannten Kupfersensibilisatoren, die sämtlich nicht hygroskopisch sind, entwickeln bei der Zersetzung Gase mit einer Temperatur von 140o°. Die Zersetzungsgeschwindigkeit bei einem Druck von 7,03 kg/cm2 beträgt o;72, 0,88, 0,8i und o,66 mm/Sek.The addition of a small percentage of vanadium pentoxide (i%) to the above mixture of guanidine nitrate and cuprous chloride as a sensitizer causes a considerable increase in the rate of combustion. Example 3 20 parts of cuprous chloride and 80 parts of guanidine nitrate are mixed. If 2ooa g of this mixture is caused to decompose in a steel tube 91.4 cm long and 3i, 8 mm inside diameter, a steel disk 2.78 mm thick is punctured. An electrically operated powder igniter is used for ignition, which contains 1.9 g of black powder. EXAMPLE 4 Mixtures of 95% nitroguanidine and 5% of one of the four copper sensitizers mentioned, none of which are hygroscopic, develop gases with a temperature of 140 ° on decomposition. The decomposition rate at a pressure of 7.03 kg / cm2 is o; 72, 0.88, 0.8i and o.66 mm / sec.

Es ist zu bemerken, daß bei diesem Beispiel ein viel höherer Prozentsatz von Cuprochlorid als Sensibilisator für Guanidinnitrat anwesend ist als im Beispiel i. Die Durchschlagskraft für eine Scheibe ist bei beiden Beispielen :die gleiche. Indessen ist bei Beispiel i das bevorzugte Verhältnis von Cuprochlorid zu Guanidinnitrat verwendet, und als Ergebnis ist relativ kein Rückstand nach der Zersetzung des Gemisches in Beispiel i vorhanden, verglichen mit dem Rückstand, der nach der Zersetzung des Gemisches dieses Beispiels vorhanden ist.It should be noted that in this example a much higher percentage of cuprous chloride is present as a sensitizer for guanidine nitrate than in the example i. The penetration force for a disc is in both examples: the same. However, in Example i, the preferred ratio of cuprous chloride to guanidine nitrate is is used, and as a result, there is relatively no residue after the decomposition of the mixture present in example i, compared to the residue after the decomposition of the Mixture of this example is available.

In Anbetracht dessen, daß angegeben wurde, daß sowohl Nitroguanidin als auch Guanidinnitrat durch einen geringen Anteil einer Kupferverbindung sensibilisiert werden kann, bestehen in besonderen Fällen Vorteile beim Gebrauch von Nitroguanidin gegenüber Guanidinnitrat und in anderen Fällen beim Gebrauch von Guanidinnitrat gegenüber Nitroguanidin. Guanidinnitrat ist billiger als Nitroguanidin, es ist nicht explosiv und hat bessere Preßeigenschaften. Indessen sind Nitroguanidingemische relativ nicht hygroskopisch, verglichen mit Guanidinnitratgemischen. Sensibilisierte Nitroguani-dingemische erzeugen im allgemeinen heißere Gase als Guanidinnitratgemische. Wenn es daher erwünscht ist, daß ein Gemisch relativ weniger hygroskopisch ist, oder wenn es erwünscht ist, ein Gemisch zu haben, das heißere Gase entwickelt, dann ist Nitroguanidin als sensibilisierender Stoff vorzuziehen. In allen anderen Fällen, wenn man die Kosten, die nicht explosive Beschaffenheit und die besseren Preßeigenschaften in Betracht zieht, ist es vorteilhafter, Guanidinnitrat zu verwenden.In view of the fact that it was stated that both nitroguanidine as well as guanidine nitrate sensitized by a small amount of a copper compound there are advantages in the use of nitroguanidine in special cases versus guanidine nitrate and in other cases when using guanidine nitrate versus nitroguanidine. Guanidine nitrate is cheaper than nitroguanidine, it isn't explosive and has better compression properties. Meanwhile, are nitroguanidine mixtures relatively non-hygroscopic compared to guanidine nitrate mixtures. Sensitized Mixtures of nitroguani din generally produce hotter gases than mixtures of guanidine nitrate. Therefore, when it is desired that a mixture be relatively less hygroscopic, or if it is desired to have a mixture that evolves hotter gases, then Nitroguanidine is preferable as a sensitizing substance. In all other cases, when you consider the cost, the non-explosive nature and the better compression properties considering it is more beneficial to use guanidine nitrate.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Gas generating charge, the nitroguanid, in and / or Contains guanidine nitrate as the main ingredient, characterized by the addition of a powdered sensitizer made from copper, cuprioxide, cuprochloride or cuprooxalate consists.

2. Gas-generating charge according to claim i, characterized in that the Sensitizer consists of 2 to 2o percent by weight of cuprous chloride.

3. Gas generators Load according to claim i, characterized by a small percentage of vanadium pentoxide.

4. Gas-generating charge according to claim 3, characterized in that the sensitizer consists of a to 20 percent by weight of cuprous chloride and that i percent by weight of vanadium pentoxide is available.