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Verfahren zur Herstellung von Schmelzen für die Erzeugung von Treibmitteln
Bei der Herstellung von Treibmitteln, wie Geschütz- und Gewehrpulver, und Treibsätzen
für Raketen geht man bisher in der Weise vor, daß man ein Gemisch von Nitrocellulose,
Nitroglycerin oder einem oder mehreren ähnlichen nitrierten mehrwertigen Alkoholen
.und Wasser auf beheizten Walzen entwässert und dabei durch. die nitrierten mehrwertigen
Alkohole eine Gelatinierwng der Nitrocellulose bewirkt. Die zu dünnen Fellen ausgewalzten
gelatinierten Mischungen werden mit Hilfe einer Schneidvorrichtung in Streifen-
oder Blättchenform übergeführt, während man zur Erzeugung von Röhrenpulver die gelatinierte
Masse mittels einer Presse m@i.i entsprechend geformter Düse in die gewünschte Form
bringt. Dieses Verfahren zur Erzeugung von Treibmitteln weist den Nachteil auf,
daß die Walzarbeit zum Entwässern der Pulvermischungen nicht nur sehr viel Zeit
und Energie in Anspruch nimmt, :sondern auch ein großes Gefahrenmoment in sich schließt,
weil die Massen be-i. erhöhter Temperatur reibungsempfindlich sind und deshalb leicht
zünden. Auch haben die beim Walzvorgang von den nitrierten Alkoholen entwickelten
Dämpfe.eine sehr starke Belästigung dier das Wallwerk bedienenden Personen zur Folge.
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Auf dem Gebiet der Herstellung von Sprengstoffen, d. h. von rasch
reagierenden explosiblen Gemischen chemischer. Verbindungen mit zertrümmernd und
zersprengend wirkender Gasentw
icklung ist es bereits gelungen,
die mit der Entwässerung des zu verarbeitenden Gemisches durch Walzen verbundenen
Übelstände in einfacher Weise dadurch zu vermeiden, daß man die Sprengstoffbestandteile
in geschmolzenem Zustand mischt und dann diese Schmelze in die Formen, z. B. für
die Granaten oder Bomben, gießt. Die Übertragung dieses Arbeitsprinzips auf die
Erzeugung von Treibmitteln, d. h. von langsam reagierenden explosiblen Gemischen
chemischer Verbindungen mit aus Gewehr-, Geschütz- oder Raketenrohren ein Gesch.oß
hinaustreibender Gasentwicklung begegnet, insbesondere bei mit Nitrocellulose und
nitrierten mehrwertigen Alkoholen gebildeten Treibladungen in der Praxis Schwierigkeiten,
da beim Eintragen der in üblicher Weise bereiteten wasserhaltigen Mischung, z. B.
aus Nitrocellulose und Diglykoldinitrat, .in geschmolzenes Trinitrotoluol oder einen
anderen geschmolzenen Nitrokörper nur ein Teil der Nitrocellulose gelatiniert, ohne
daß dabei die gewünschte homogen:-, Lösung entsteht.
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Man hat auch schon zur Herstellung von Treibmittelputvern mit verzögerter
anfänglicher Verbrennungsgeschwindigkeit vorgeschlagen, einen Hemmkörper, wie Diamyl-
oder D.i:butylphthalat oder Mono-, D.i- oder Trinitrotoluol, in Methyl-oder Äthylalkohol
oder Benzol in eine Lösung überzuführen und mit dieser die Körnermasse des Pulvers,
z. B, von Nitrocellulose-Nitroglycerin-Pulver, zwecks oberflächlicher Behandlung
unter Zugabe von Wasser zu mischen, sowie dann das Gemengte zur Verdampfung des
Lösemittels' und des Wassers zu erhitzen. Dieses Verfahren arbeitet mit einem gelösten
Gemisch mit nachträglicher Austreibung und Wiedergewinnung dies Lösemittels aus
diesem und ist daher umständlich und kostspielig.
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Auf Grund eingehender Versuche hat sich nun gezeigt, daß bei der Herstellung
von geschmolzenen, h'dtrocellulose und nitrierte mehrwertige Alkohole sowie Nitroverbindungen
enthaltenden Pulvermischungen die Erzielung homogener Lösungen voraussetzt, daß
die mit den nitrierten mehrwertigen Alkoholen angereicherte Nitrocellulose beim
Einbringen in die geschmolzene Nitroverbindung einen ganz bestimmten Wassergehalt
aufweist, der mindestens i8%, vorzugsweise 2o bis 230/0, beträgt, da bei zu geringem
Wassergehalt die Nitrocellulose nicht vollkommen in Lösung geht und sich auf die
Ballistik des Pulvers sehr ungünstig auswirkende Klümpchen zurückbleiben und bei
zu hohem Wassergehalt sich für den. Schmelzvoargang eine zu lange, für die Stabilität
des Endproduktes nachteilige Dauer ergibt.
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Ferner haben die Versuche erwiesen, daß die beim Vermischen der Nitrocellulose
mit dem nitrierten mehrwertigen Alkohol einzuhaltende Temperatur, um ein. Angelatinieren
vor dem Einbringen der Nitrocellulose in die Schmelze zu verhindern und die bei
zu hoher Temperatur auftretende unerwünschte Klümpchenbildung zu vermeiden, möglichst
niedrig bemessen werden muß und dieser Bedingung nur genügt, wenn sie 18° C auf
keinen Fall überschreitet.
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Auf Grund dieser Feststellungen wird nach der Erfindung zur Herstellung
von Schmelzen für die Erzeugung von Treibmitteln so verfahren, daß ein mindestens
ioo/o Wasser enthaltendes, bei einer Temperatur von unter io° C erstelltes Gemisch
von Nitrocellulose und einem nitrierten Polyalkohol in eine geschmolzene Nitroverbindung
eingetragen wird. Auf diese wird nicht nur die sonst bei der Herstellung von Treibmittedn
zum Entwässern der Pulvermischungen übliche Wälzarbeit vermieden, sondern auch eine
leicht vergießbare, vollkommen gleichmäßige Schmelze ohne jede Klümpchenbildung
erzielt. Auch wird erfindungsgemäß kein Lösemittel; verwendet, was das ganze Verfahren
vereinfacht und verbilligt.
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Vorteilhaft ist es, dabei eine Nitrocellulose mit einem Stickstoffgehalt
von unter 12,4% zu verwenden, da eine mehr Stickstoff aufweisende N-itrocellulose,
wie sich- gezeigt hat, Schmelzen .ergibt, die selbst bei geringer Viskosität der
Nitrocellulose sehr zähflüssig sind und daher nicht oder nur schwer in die gewünschte
Form übergeführt und entlüftet werden können. Weiterhin erweist es sich als günstig,
die Verdampfung des Wassers während des Lösevorganges mit einer solchen Geschwindigkeit
durchzuführen, daß eine restlose Auflösung .der Nitrocellulose in der Schmelze erfolgt.
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Für den Nitrokörper, der in geschmolzenem Zustand zur Auflösung der
mit einem nitrierten Polyalkohol gemischten Ni.trocellulose dient und dessen. Schmelzpunkt
daher unter der Zersetzungstemperatur der Nitrocellulose, d. h. unter 13o° C, liegen
muß, eignen sich insbesondere aromatische und aliphatische Nitroverbindungen. -
Beispielsweise verwendet man als aromatische Nitrokörper Di- oder Trindtrotoluol,
Di- oder Trinitroben.zol, Di- oder Trinitrophenol, Di- oder Trinitrophenylglykolätbernitrat,
Tetranitromethylanilin, Mononit.ronaphthalin, Trinitronaphthalin, D.initrooxytoluol,
Pentanitrodiphenylamin, Trinitrophenylglycin, Trinitrophenyläthanolamin und. als
aliphatische Nitrokörper D:initrodiäthanolnitratoxamid, Tetranitropentäryt.rit,
Dioxyäthyls.ulfodinitrat. Auch Gemische dieser aliphatischen und aromatischen Nitrokörper
und dieser Nitrate können erfindungsgemäß für die Gelatinierung der Nitrocellulose
benutzt werden. Als nitrierte mehrwertige Alkohole sind z. B. Nitroglycerin, D.iglykoldinitrat
und ähnliche Alkoholnitrate und deren Gemische geeignet. Ein Teil des mit der Nitrocellulose
zu mischenden nitrierten mehrwertig gen Alkohols kann auch durch Weichmacher ersetzt
werden.
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Für die praktische Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, eine Nitrocellulose zu verwenden, welche
.durch Autoklavbehandlung eine Viskositätserniedrigung erfahret, hat. Die Druckkoch:ung
wird unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß die Viskosität 15 bis 25 Sekunden
beträgt. Die Viskosität wird dabei dadurch bestimmt, daß eine
io%ige
Lösung der zu messenden Nitrocellulose in einem Gemisch von Butanol, Butylacetat
und Toluol im Verhältnis 3 : 4 : 5 im Coch.insviskosimeter (7 mm-) bei 18° C gemessen
wird..
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Beispiel 53 kg Trinitroluol werden in einem mit Heizmantel versehenen
Kessel geschmolzen, und außer-, dem werden 28 kg Nitrocellulose mit einem Stickstoffgehalt
von i2,io/o und einer Viskosität von 2o Sekunden, gemessen in 3°/oiger acetonischer
Lösung nach C o c h i. u s , innig bei WC mit i8 kg Diglykoldinitrat in wäßriger
Emulsion vermischt. Dieses Gemisch wird in einer Zentrifuge so weit .vom überschüssigen
Wasser befreit, daß es noch eine Feuchtigkeit von 22% besitzt. Die so mit nitriertem
mehrwertigem Alkohol angereicherte Nitrocellulose wird nun in .üblicher Weise vorzerkleinert
und dann in das geschmolzene Trinitrotoluol langsam unter kräftigem Durchmischen
.einsgerührt. Hierauf wird der Schmelzkessel geschlossen und -unter Vakuum gesetzt.
so daß das Wasser allmählich verdampft. Der Entwässerungsvorgang muß dabei so geleitet
werden, daß mit der Verdampfung des Wassers die Gelatinierung parallel geht, da
eine zu schnelle Verdampfung des Wassers für die Gelatinierung hinderlich ist. Die
gewonnene homogene, leicht vergießbare Schmelze wird in üblicher Weise in die gewünschte
Pulverkörperform übergeführt.