DK142808B - Drivkrudt. - Google Patents

Description

(li) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142808 (qjm) I »V i \fia^ DANMARK (»i. int. ci.3 c 06 f(21) Ansøgning nr. 6744/73 (22) indleveret døn 13· dec. 1973 (24) Lebedag 15- dOC. 1 $73 (44) Ansøgningen fremlagt og , q.

fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 2. let). I yOl

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

14. dec. 1972, 7244469, FR

(71) SOCIETE NATIONALE DES POUDRES ET EXFLOSIFS S.A., 12, Quai Henri IV,.

F-75181 Taris Cedex 04, FR.

(72) Opfinder: Louis Jean Jacques Leneveu, 2, Rue des Ecoles - 29S - Pont de Buis, FR.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Patentagentfirmaet Magnus Jensens Eftf.

(54) Drivkrudt.

Opfindelsen angår et drivkrudt på enkeltbasis, dvs. med nitrocellulose indeholdende en stabilisator og i det mindste én klassisk forbrandingsmoderator og som er ejendommeligt ved, at det i hovedsagen udgøres af polyvinylnitrat og nitrocellulose i et vægtforhold mellem 0,10 og 0,66.

Det er kendt i forvejen at benytte polyvinylnitrat i sprængstoffer. Fransk patentskrift 2.106.179 beskriver et sprængstof på basis af polyvinylnitrat og et organisk nitrat af typen hexogen eller octogen. Det er ligeledes kendt at Inkorporere polyvinylnitrat i visse sammensatte krudtarter. Således nævner fransk patentskrift 2.017.366 anvendelsen af polyvinylnitrat i visse krudtladninger, U.S, patentskrift 2.990.263 beskriver en fremgangsmåde til fremstil- 2 142808 ling af krudtblokke på basis af ammoniumperchlorat, cellulosenitrat og polyvinylnitrat, og endelig beskriver fransk patentansøgning 71.12028 og fransk tillægspatentansøgning 72.15677 et sammensat krudt på basis af ammoniumnitrat og nitrocellulose, hvor en del af nitrocellulosen kan erstattes med polyvinylchlorid.

Medens hovedbestanddelen i krudt på enkeltbasis er nitrocellulose, består sammensat krudt dels af organiske nitrerede baser, dels af uorganiske oxiderende ladninger. Deres "styrke" er knyttet til tilstedeværelsen af en uorganisk oxiderende ladning som ammoniumperchlorat, og man kan i sådant krudt benytte lidet nitrerede organiske baser, idet man samtidig har et meget energirigt krudt.

I et krudt på enkeltbasis af nitrocellulose afhænger styrken af krudtet derimod udelukkende af indholdet af nitrogen i nitrocellulose, og jo mere nitrocellulosen er nitreret, desto "stærkere" er krudtet. Imidlertid gelatineres en stærk nitreret nitrocellulose dårligt og giver et lidet stabilt og derfor farligt krudt.

Det har nu vist sig, at i et krudt på enkeltbasis med nitrocellulose indeholdende alene en stabilisator og en eller flere klassiske forbrændingsmoderatorer kan man til nitrocellulosen sætte polyvinylnitrat. Interessen for at inkorporere polyvinylnitrat i et klassisk nitrocellulosekrudt har to sider: på den ene side forbedrer polyvinylnitratet krudtkornenes modstandsevne mod fugtighed, på den anden side tillader polyvinylnitratet på grund af sine plastificerende og gelatinerende egenskaber over for nitrocel-.lusen inkorporeringen i denne af en stærkt nitreret forbindelse, som, alt medens den nedsætter krudtets potential, gør det muligt at opnå en kraftforøgeIse ved forøgelse af det gasrumfang, som frigøres under forbrændingen af krudtet. Det er i denne forbindelse helt bemærkelsesværdigt at konstatere, at medens nitrocellulose med stort nitrogenindhold, nemlig over 13,8$, gelatineres meget dårligt og har en dårlig stabilitet, hvad der begrænser nitrogenindholdet i kr.udt på såkaldt enkeltbasis til en værdi i nærheden af 13,2$, bevarer polyvinylnitrat, selv i stærkt nitreret tilstand, sine gelatinerende egenskaber samt en tilstrækkelig stabilitet til at tillade opnåelsen af krudt med højt nitrogenindhold.

Inkorporeringen af polyvinylnitrat i et krudt på enkeltbasis af nitrocellulose gør det altså muligt at forøge styrken af 3 1A2808 dette krudt under "bibeholdelee af en tils^reikkelig stabilitet.

Ifølge opfindelsen ligger vægtforholdet mellem polyvinyl-nitrat og nitrocellulose mellem 0,10 og 0,66. Den laveste verdi for dette forhold svarer praktisk taget til krudt på enkeltbasis med nitrocellulose af den klassiske slags. Den øverste værdi for dette forhold er fastlagt ved de dårlige mekaniske egenskaber af polyvinylnitrat, som bevirker, at hvis man vil bevare en vis mekanisk styrke hos krudtkomene, er man nødt til at beholde en vis minimal mængde nitrocellulose. Ved et forhold mellem polyvinylnitrat og nitrocellulose over 0,66 vil krudtkornene i virkeligheden deformeres, og i det tilfælde, hvor kornene indeholder huller, vil disse tilstoppes.

Ifølge en foretrukket udførelsesform for opfindelsen ligger vægtforholdet mellem polyvinylnitrat og nitrocellulose mellem 0,2 og 0,5, under dette forhold gør polyvinylnitratets egenskaber sig ikke tilstrækkeligt gældende, og over dette forhold begynder den mekaniske styrke af krudtkomene at modificeres. Desuden har man en interesse i at have så nitrerede bestanddele som muligt, idet antallet af mol af gas, som frigøres under forbrændingen, er proportionalt med nitrogenindholdet af krudtets bestanddele. Følgelig anvender man fortrinsvis en nitrocellulose med højt nitrogenindhold, nemlig over 12,8$, men især et polyvinylnitrat med stort nitrogenindhold, nemlig over 14^. Det skal i denne forbindelse bemærkes, at et vilkårligt polyvinylnitrat kan inkorporeres i nitrocellulosen, men at alene inkorporeringen af et polyvinylnitrat med højt nitrogenindhold frembyder interesse. Det teoretisk maksimale nitrogenindhold ligger på 15,7296 for et polyvinylnitrat opnået ved nitre-ring af en almindelig polyvinylalkohol, og man har interesse i at nærme sig så meget som muligt til denne teoretiske værdi.

Krudtet ifølge opfindelsen fremstilles på følgende måde.

Idet nitrocellulosen og polyvinylnitratet er to ustabile og let antændelige stoffer, dehydratiseres disse to stoffer separat i en presse ved hjælp af en lavmolekylær alkohol såsom ethanol eller isopropanol. Polyvinylnitratet undergår en første formaling, og derefter blandes polyvinylnitratet og nitrocellulosen i en blandemaskine med et klassisk opløsningsmiddel for krudt på såkaldt enkeltbasis, idet den benyttede stabilisator er 2-nitrodiphenyl-amin. Fremgangsmåden til fremstilling af krudt med polyvinylnitrat er fra dette stadium at regne analog med fremgangsmåden til frem- 4 142808 stilling af krudt på såkaldt enkeltbasis og kan omfatte en polering med forskellige plastifieeringsmidler af typen ketoner eller estere samt en grafitering.

Der skal imidlertid gøres følgende bemærkning vedrørende fremgangsmåden ved fremstillingen: under dehydratiseringen af po-lyvinylnitratet i pressen er det nødvendigt at forsyne pressens bund med unitrerede bomuldsfibre til undgåelse af tab af polyvinylnitrat, idet fibrene af dette er kortere. Desuden bør stræk-kehastigheden for pastaen af nitrocellulose og polyvinylnitrat være forholdsvis lav, nemlig 2 meter pr, min., og hærdningen af krudtet bør fortrinsvis udføres i kulden til undgåelse af for stor blødgøring af polyvinylnitrat og i hvert fald ved en temperatur under 60°C. Det skal bemærkes, at Jo større indholdet af polyvinylnitrat er, des vigtigere er det at udføre en hærdning i kulden eller i det mindste ved en lav temperatur.

Da polyvinylnitratet kan benyttes med et højt nitrogen-indhold, og da det nedsætter potentialet, tillader det en opnåelse af krudt, som i sammenligning med klassisk nitrocellulosekrudt frembyder - ved ens rumfang - en større gasudvikling og følgelig en større kraft samt en mindre erosionsvirkning. Sådant krudt finder fortrinsvis anvendelse i ammunition til våben med stor skudhastighed , 5 U?80a

Eksempel X det følgende gives et eksempel på fremstillingen af krudt ifølge opfindelsen, hvor vægtforholdet mellem polyvinylnitrat og nitrocellulose er 0,5.

Det benyttede polyvinylnitrat har et nitrogenindhold på 15,4# og leveres i form af trævler eller totter i vand. Det dehydrati-seres i presse ved hjælp af en blandig af isopropanol og ethanol, og nan får således meget hårde tabletter af polyvinylnitrat, som man formaler i en hammermølle. Denne formaling varer 20 min. i en hammermølle ved 3600 omdrejninger pr. min. og med huller med 3 mm diameter. Det således formalede polyvinylnitrat har et indhold af opløsningsmiddel i nærheden af 1.8#. Nitrocellulosen dehydratiseres separat i presse med en blanding af ethanol og isopropanol. Den har et nitrogenindhold på 13»2#. Man blander derefter følgende bestanddele i et blandeapparat af Werner-typen; - nitrocellulose 1,666 kg - polyvinylnitrat 0,833 kg - 2-nitrodiphenylamin 0,057 kg - kaliumsulfat 0,043 kg - acetone 1,020 kg - ethanol 0,640 kg - isopropanol 0,308 kg

De angivne vægtmængder for nitrocellulose og polyvinylnitrat er produkternes vægt i tør tilstand uden opløsningsmiddel.

Blandingen varer 3 timer.

Efter blandingen ekstruderes pastaen i presse og ituskæres i form af små cylindre med 2,6 mm højde, 2,6 mm diameter og med 7 huller med 0,3 mm diameter, Ekstruderingshastigheden er 2 meter pr. min.

De således udskårne krudtlegemer hærdes i 50 timer i koldt vand og tørres i varmeskab ved 45°C i 24 timer. Man iagttager en betydelig sammentrækning af krudtkomerte.

Krudtkornene undergår derefter en grafitbehandling med 0,05 vægtprocent grafit i 10 min. ved 45°C og poleres derefter med camphor. Poleringen udføres ved 50°C ved hjælp af to på hinanden følgende poleringsopløsninger, som har følgende sammensætning: 14280 8 6 1. opløsning·: Camphor 72 g &5%Ts ethanol 270 g 2. opløsning: Camphor 27 g 8596’s ethanol 180 g

Krudtkornene hærdes derefter i vand ved 40°C i 10 timer og tørres ved 50eC i 6 timer. De undergår endelig en grafitbehandling, idet den benyttede mængde carbon udgør 0,20% af krudtets vægt.

Krudtkornene har derefter følgende sammensætning, idet de angivne procentværdier er vægtprocent.

- nitrocellulose 63,56% - polyvinylnitrat 31,77% - vand 1,35% - acetone 0,12% - isopropanol 0,03% - camphor 1,06% - 2-nitrodiphenylamin 1,92% - grafit 0,19%

Potentialet af dette krudt er 920 cal/g, og dets tilsyneladende rumvægt er 0,888 g/cm^.

Dette krudt affyres i en 20 mm kanon med en 90 g granat. Nedenstående tabel giver en sammenligning mellem skudresultaterne med krudtet ifølge opfindelsen og et klassisk krudt med nitrocellulose alene, ekstruderet i samme form som krudtet ifølge opfindelsen og med følgende sammensætning: - nitrocellulose (nitrogenindhold 13,3%) 94,68% - vand 1,10% - ethanol 0,14% - ether 0,46% - can^jhor 2,02% - 2-iiitrodiphenylamin 1,05% - kaliumsulfat 0,40% - grafit 0,15% 7 142808

Krudt Ladning Potential V 25 Tryk

Klassisk B-krudt 56,5 g 924 cal/g 1200 m/s 3000 bar

Krudt iflg. opfindelsen 47,7 g 920 cal/g 1216 m/s 3800 bar V 25: granatens hastighed 25 meter fra kanonen.

Disse resultater viser, at ved identiske skudresultater og ækvivalente potentialer er den fornødne ladning af krudtet ifølge opfindelsen klart mindre end ladningen af det klassiske nitrocellulosekrudt, hvorfor erosionen af våbenet følgelig er mindre.

Dette eksempel er blot vist som illustration, og det vil være klart, at dette krudt kan fremstilles efter forskellige fremgangsmåder til fremstilling af krudt på enkeltbasis, og at man især i blandingstrinnet kan tilføje et vandopløseligt salt såsom kaliumnitrat, som vil blive elimineret ved hærdningen til opnåelse af porøst krudt.