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Nitrocellulosemasse zur Herstellung von Sprengstoffen Die Erfindung
bezieht sich auf neue und verbesserte Nitrocellulosemassen zur Herstellung von Sprengstoffen.
Hierbei findet eine gelatinöse Lösung von Nitrocellulose in .einem flüssigen explosiven
Salpetersäureester Anwendung und eine gewisse Menge von Ammoniumnitrat mit anderen
Stoffen.
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Wenn trockene Nitrocellulose als einer der Rohstoffe zur Herstellung
von Sprengstoffen Verwendung findet, müssen besonders kostspielige Sicherheitsmaßnahmen
beim Trocknen, Handhaben und Lagern der trockenen Nitrocellulose Anwendung finden.
Nitrocellulose findet bei der Herstellung von Bergwerkssprengstoffen häufig in wasserhaltiger
Form Anwendung, wobei das Wasser in Mengen zugegen ist, die durch die Herstellung
der Nitrocellulose gegeben sind. Hierbei dient die Nitrocellulose zum Verdicken
eines flüssigen Salpetersäureesters, beispielsweise von Nitroglycerin. Die Wassermenge,
welche etwa 25 bis 33 Gewichtsprozent der feuchten Nitrocellulose ausmacht, hat
aber eine umempfindlich machende Wirkung auf den entstehenden Sprengstoff. Darüber
hinaus ist es hierbei erforderlich, die Mischung länger als sonst zu bearbeiten,
um eine Lösung der Nitrocellulose in dem flüssigen explosiven Salpetersäureester
herbeizuführen. Wenn Ammoniumnitrat als Sprengstoffbestandteil Anwendung findet,
wird durch die Anwesenheit von Wasser auch die Möglichkeit geschaffen, daß die Mischung
sich absetzt. Es ist auch bekannt, spiritusbefeuchtete Nitrocellulose zu verwenden,
die dadurch erhalten wird, daß das Wasser aus der wasserhaltigen Nitrocellulose
mit
etwas verdünntem Alkohol versetzt wird. Bei der Anwendung derarbiger spiritushaltiger
Nitrocellulose löst jedoch der flüssige Salpetersäureester die I"?itrocellulose
unter Bildung einer Lösung auf, die insbesondere, wenn sie frisch hergestellt ist,
eine sich ausdehnende und klebrige Mischung ergibt. Diese Eigenschaften bringen
aber Schwierigkeiten mit sich bei der Mischbehandlung und dem folgenden Auspressen
der Masse.
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Gemäß der Erfindung wird die Nitrocellulosemasse zur Herstellung von
Sprengstoffen, gekennzeichnet durch eine Mischung von nichtkolloidaler, Alkohol
enthaltender, in flüssigem Salpetersäureester löslicher Nitrocellulose mit mindestens
3o Gewichtsprozent einer Lösung eines im wesentlichen binären eutektischen Gemisches
von Ammoniumnitrat und Harnstoff in Wasser, wobei die gesamte Wassermenge weniger
als ao Gewichtsprozent der Nitrocellulose beträgt und der Alkoholgehalt größer ist
als der Wassergehalt.
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Unter dem Ausdruck ein 4m wesentlichen binäres eutektisches Gemisch
von Ammoniurnnitrat und Harnstoff werden Gemische verstanden, bei denen der Anteil
.an Ammoniumnitrat und Harnstoff nur etwa den tatsächlichen binären eutektisc@hen
Verhältnissen entspricht.
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Das Gewicht dieser Lösung kann beispielsweise ,das o,9- bis i,3fache
des Gewichtes dar nichtkolloidalen Nitrocellulose betragen, und von dieser Lösung
macht die Mischung von Ammoniumnitrat und Harnstoff .in etwa binärer eutektischer
Zusammensetzung vorzugsweise etwa 35 bis 5o%, aus.
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Die binäre eutektische Mischung besteht aus 53 0/0 Ammoniumnitrat
und ¢7%. Harnstoff. Diese Mischung schmilzt bei q.4,7° und erfordert die Hinzufügung
von ungefähr io% Wasser, um sie bei Zimmertemperatur in die Form einer viskosen
Lösung zu bringen. Nitrocellulose, welche mit dieser Lösung befeuchtet wird, löst
sich zu langsam in explosiven flüssigen Salpetersäureestern, um für die Herstellung
von explosiven Mischungen brauchbar zu sein. Diese Lösung kann jedoch mit Industriespiritus
weiter verdünnt werden, ohne daß eine Ausfällung eines der festen Stoffe stattfindet.
Nichtkolloidale Nitrocellulose, welche in der angegebenen Weise benetzt wird, löst
sich rasch in flüssigen explosiven Salpetersäureestern, ohne daß es zur Bildung
von klebrigen Lösungen kommt, die sich schwer mischen und auspressen lassen. Bai
dieser Arbeitsweise werden auch die Schwierigkeiten hinsichtlich der Unempfindlichkeit
und des Absetzens vermieden, die sonst eintreten, wenn Wasser als Befeuchtungsmittel
für Nitrocellulose Anwendung findet. Es ist möglich, den verbesserten Nitrocellulosesprengstoff
direkt aus wasserfeuchter Nitrocellulose herzustellen, wenn die letztere mit einer
stark alkoholisch wäßrigen Lösung von Ammoniumnitrat und Harnstoff unter solchen
Bedingungen hergestellt wird, daß der Ersatz des Wassers nahezu vollkommen ist.
Dies erfordert gewöhnlich die Einführung einer alkoholischen Lösung von Anmoniumnitrat
und Harnstoff von einem so niedrigen Wassergehalt als Ersatzflüssigkeit, daß bei
Temperaturen, die wesentlich oberhalb der Normaltemperaturen liegen, keine Kristallisation
eintritt. Es ist jedoch zweckmäßiger, das Produkt aus der wasserfeuchten Nitrocellulose
indirekt herzustellen, d. h. aus mit Spiritus befeuchteter hTitrocellulose. Es ist
sogar möglich, die gewünschte Mischung dadurch zu erreichen, daß die mit Spiritus
befeuchtete Nitrocellulose mit einer starken wäßrigen Lösung von Ammoniumnitrat
und Harnstoff behandelt wird, die in diesem Fall kennen Alkohol benötigt. Hierbei
findet überhaupt kein Verlust an Flüssigkeit statt, denn bei diesem Verfahren wird
die gesamte Menge,des Spiritus aus der diesen enthaltenden Nitrocellulose zurückgehalten,
und dieser mischt sich mit der zugegebenen Flüssigkeit. Gleichgültig, ob die endgültige
Mischung durch Verdünnung allein oder durch eine Kombination einer Verdünnung und
eines Ersatzes des Spiritus in der spiritushaltigen Nitrocellulose erhalten wird,
ist es einfach, das Verfahren so zu leiten, daß die Flüssigkeit, welche hinzugefügt
wird, genügend Wasser enthält, um eine Kristallisation bei gewöhnlicher Temperatur
auszuschließen.
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Die Arbeitsweise kann z. B. so durchgeführt werden, daß spiritushaltige
Nitrocellulose mit der im wesentlichen eutektischen Mischung der genannten Stoffe,
die in einer begrenzten Wassermenge gelöst sind, besprüht wird oder durch Waschen
.der spiritushaltigen Nitrocellulose in einer Zentrifuge mit einer Lösung der eutektischen
Mischung in einer Wasser-Alkohol-Mischung etwa to- bis 7o%iger Stärke, wobei eine
bestimmte Menge der Flüssigkeit abzentrifugiert wird.
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In den folgenden Beispielen sind einige Ausführungsformen gemäß der
Erfindung und ihre Anwendung zur Herstellung von Sprengstoffen beschrieben. Die
Mengenangaben sind Gewichtsteile. Beispiel i Es wird zunächst eine wäßri.ge Lösung
folgender Stoffe hergestellt: Ammoniumnitrat i2,Teile, Harnstoff io,5 Teile, Wasser
a,5 Teile. Dabei wird zunächst das Ammoniumnitrat und der Harnstoff in den angeführten
Mengen in Wasser eingegeben, und diese Stoffe werden auf einem heißen Wasserbad
bei ungefähr go° aufgelöst. 9,5 Teile dieser wäßrigen Lösung werden dann
gleichmäßig auf i2 Teile (Trockengewicht) nichtkolloidaler Nitrocellulose mit einem
Stickstoffgehalt von ia,i % gleichmäßig verteilt, wobei die Nitrocellulose vorher
in einer Zentrifuge bis zu einem Alkohol-Wasser-Gehalt von 38% entwässert wurde.
In dieser Alkohol-Wasser-Mischung beträgt die Menge an Alkohol 860/0. Die Nitrocellulose,
welche 32,5 Teilen Naßgewicht entspricht, wird gleichmäßig in einem Gefäß mit einer
Fläche von o,9 m2 verteilt, um hierdurch eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit
auf einer großen Fläche der Nitrocellulose zu erreichen. Die Masse wird besprüht
und zwischendurch von Hand umgewendet, um eine möglichst gleichmäßige Benetzung
dar Nitrocellulose sicherzustellen.
2,5 Teile des so hergestellten
Gemisches, 2,7 Teile gewachstes Holzmehl, o,5 Teile Holzmehl, 28 Teile einer 8o:2o-Mischung
von Nitroglycerin und Äthylenglykoldinitrat und i,8 Teile einer flüssigen Dinitrotoluol-Trinitrotoluol-Mischung
werden dann in einer Mischmaschine etwa 3 Minuten lang gemischt, wodurch die Nitrocellulose
aufgelöst -wird und so eine Lösung von gelatinösem Charakter entsteht. Dann werden
42 Teile Ammoniumnitrat, i9 Teile Natriumnitrat, 3 Teile Schwefel, i Teil Stärke
und o,5 Teile Kalk in die Mischung eingearbeitet, indem der Mischer weitere 5 Minuten
läuft. Die entstehende, nicht klebrige gelatinöse explosive Mischung wird aus dem
Mischer entfernt, ausgepreßt und in bekannter Weise zu Ladungen verarbeitet, ohne
daß dabei irgendwelche Schwierigkeiten entstehen. Diese Mischung ist genügend empfindlich
gegenüber einem handelsüblichen Zünder Nr. 6. In einem doppelt ausgeführten Prüfversuch,
bei dem zwei Ladungen von 2,2 cm Durchmesser mit ihren Enden gegeneinanderliegen,
getrennt voneinander durch einen Zwischenraum, beträgt der maximale Zwischenraum
zwischen diesen Ladungen, bei dem eine Detonation der zweiten Ladung eintritt, 7,6
bis io cm, wenn die Ladungen frisch hergestellt worden sind, und beträgt von 6,7
bis io cm nach dreimonatigem trockenem Lagern bei 35°.
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Beispiel e Eine Mischung enthält folgende Stoffe: Nitrocellulose gemäß
Beispiel 1 51,5 %, Alkohol 27,5 0/0, Wasser 6 %" Ammoniumnitrat 8 %, Harnstoff 7
0/0. Die Masse wird in der gleichen Weise hergestellt, wie im Beispiel i beschrieben,
mit der Ausnahme, daß 6,5 Teile der wäßrigen Lösung von Amrnoniumnitrat und Harnstoff
gleichmäßig auf 2o Teile (Trockengewicht) der nichtkolloidalen Nitrocellulose versprüht
werden, bei der der Alkohol-Wasser-Gehalt 35 % beträgt, und wobei in der Alkohol-Wasser-Mischung
die Menge an Alkohol 86 % ausmacht.
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6 Teile dieser Mischung und 61 Teile einer 80: 2o-Mischung von Nitroglycerin
und Äthylenglykoldinitrat werden zusammen in einer Mischvorrichtung ungefähr 5 bis
io Minuten lang gemischt, wodurch eine ziemlich steife, geleeartige Masse entsteht.
In diese geleeartige Masse werden durch eine weitere, 5 Minuten andauernde Behanlung
6,5 Teile Holzmehl, 26,2 Teile Natriumnitrat und 0,3 Teile Kalk eingearbeitet.
Die entstehende, nicht klebrige explosive Mischung wird entfernt, ausgepreßt und
in bokannter Weise zu Patronen verarbeitet, ohne daß dabei irgendwelche Schwierigkeiten
auftreten. Diese Mischung ist genügend empfindlich .gegenüber einem handelsüblichen
Zünder Nr. 6. Bei einem Prüfversuch, bei dem zwei Ladungen mit einem Durchmesser
von 2,2 cm mit ihren Enden gegeneinander angeordnet und voneinander durch einen
Zwischenraum getrennt sind, beträgt der größte Zwischenraum zwischen diesen beiden
Ladungen, über den eine Detonation der zweiten Patrone stattfindet, 27,9 bis
30 cm, wenn die Patronen frisch hergestellt worden sind, und 2o,3 bis 22,8
cm nach einer Lagerung von einem Monat bei gewöhnlicher Temperatur.
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Ein Sprengstoff, der nicht nach den Regeln der Erfindung hergestellt
-worden ist und der in seiner Zusammensetzung dem nach Beispiel 2 hergestellten
ähnlich ist, mit derAusnahme, daß 5,5 Teile wasserfeuchter Nitrocellulose (die 3,5
Teile trockene Nitrocellulose enthält) angewandt werden an Stelle von 6 Teilen des
in der angegebenen Weise hergestellten Sprengstoffs, und wobei der Betrag an Ammoniumnitrat
um o,5 Teile gesteigert worden ist, ergibt eine Abstandsprüfung von nur 6,7 bis
io cm, wenn die Patronen frisch hergestellt worden sind, und eine solche von 5 bis
7 cm nach einer Lagerung von einem Monat bei gewöhnlicher Temperatur.