EP0404853A1 - Verfahren zur herstellung von explosiven ladungen aus nicht giessfähigen mischungen. - Google Patents

Verfahren zur herstellung von explosiven ladungen aus nicht giessfähigen mischungen.

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EP0404853A1
EP0404853A1 EP19890907738 EP89907738A EP0404853A1 EP 0404853 A1 EP0404853 A1 EP 0404853A1 EP 19890907738 EP19890907738 EP 19890907738 EP 89907738 A EP89907738 A EP 89907738A EP 0404853 A1 EP0404853 A1 EP 0404853A1
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tnt
mixture
meltable
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Benjamin Furch
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Rheinmetall Industrie AG
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Rheinmetall GmbH
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    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/0041—Shaping the mixture by compression
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C06B21/0033—Shaping the mixture
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0083—Treatment of solid structures, e.g. for coating or impregnating with a modifier

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
  • DE-PS 21 31 282 is the combination of a casting and printing process for the production of explosive
  • the invention has for its object to provide a method for producing explosive charges of high explosive power from non-pourable explosive mixtures.
  • the charges produced according to the invention are technically at the upper limit of performance
  • the cargo owes this performance to the high proportion of highly explosive HE explosives (HMX, BDX, PETN).
  • HMX highly explosive HE explosives
  • BDX highly explosive HE explosives
  • PETN highly explosive HE explosives
  • the load In order to use die casting technology, the load must contain at least 7.5% TNT, TNB or TNCB.
  • the load to reduce the vulnerability must contain care-enhancing additives in order to guarantee safe processing and the load property against
  • a plastic content of 0.5 to 2.5% improves the nourishing properties, since it surpasses the TNT's workability. This plastic content in particular reduces the sensitivity to shock and sensitivity to shards.
  • the commercially available explosive mixture used as the starting substance, the z. B. consists of 90% HMX as a solid component and 10% TNT as a fusible component, is first in a heatable mixer to the processing temperature of about 80 ° C
  • TNB or TNCB used, with the weight ratios: RDX / TNT: 85/12; 90/10; 92.5 / 7.5,
  • detonation speed is selected as a measure of the performance, particularly high values for RDX / TNT: 90/10 (detonation speed: 8620 m / s) and 92.5 / 7.5 (detonation speed: 8660 m / s) ) reached.
  • the explosive mixture is heated just below the melting point of the meltable component, so that the mixture remains free-flowing.
  • This procedure has the advantage that the free-flowing explosive mixture can be metered very easily, so that it can be reproduced in a simple manner
  • the individual HE explosive grains are first coated directly with the thermoplastic binder and only then is the fusible component (e.g. TNT) added.
  • the fusible component e.g. TNT
  • the layering of the HE grains with the binder can be carried out, for example, using the so-called slurry process.
  • an aqueous suspension of the HE particles is prepared by vigorous stirring.
  • a polymer solution is metered into this suspension.
  • the polymers are coated by affinity forces for the solid particles.
  • the solvent is then stripped off by dilution.
  • the entire suspension (slurry) has to
  • the suspension is filtered and the residue is dried in vacuo at temperatures of 40 ° C. Particles of any grain size can be coated.
  • a corresponding grain is shown in Fig. 2a.
  • the grain of the solid explosive component e is denoted by 5 and the shell of the thermoplastic binder (polymer) by 6.
  • HMX explosive granules suspended in distilled water with stirring. This suspension was called
  • Solvent content can be kept low since a sufficiently good solvation is achieved quickly. After evaporation of the solvent, the
  • the HE particles were first coated with TNT in an upstream process step.
  • a suspension of the HE particles in water was created.
  • the TNT amount of 1 to 2% based on the explosive is dissolved in a solvent.
  • the solvent should not or only slightly dissolve the solid explosive particles.
  • This TNT solution is added to the suspension and the solvent removed again by heating the slurry to 80 ° C and distilling.
  • the TNT covers it
  • the coated material is then cooled and filtered.
  • This pretreated, TNT-coated explosive material is then - as described above - further treated and provided with a binder layer.
  • a corresponding layer structure of such particles is shown in Fig. 2b.
  • the HE grain is denoted by 5, the TNT coating by 7 and the binder layer by 8.
  • the particular advantage of the particle structure shown in Fig. 2b is that the TNT explosive component is initially liquefied by the processing temperature. Due to its ease of movement, all cracks, gaps, holes etc. on the solid HE explosive are completely filled with material. This effect is desirable because an explosive charge structure that is as compact as possible makes a decisive contribution to reducing the sensitivity to dangerous external influences.
  • Made polymer solution Processing takes place by preparing the polymer solution in which the desired TNT content (1 to 2%) is introduced and dissolved. The further procedure from the start takes place according to the example in FIG. 2a.

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Description

Verfahren zur Herstellung von explosiven Ladungen aus nicht gießfähigen Mischungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bereits bekannt, explosive Ladungen durch Gießen oder Pressen herzustellen, übliche Gießvorgänge führen in der Regel infolge von Sedimentationsvorgängen zu einer inhomogenen Zusammensetzung der explosiven Ladung. Durch die stets erforderliche mechanische Nachbearbeitung entstehen vergleichsweise hohe Herstellungskosten; schließlieh muß mit Verlusten an Sprengstoff durch den verlorenen Kopf gerechnet werden.
Bekannte Preßverfahren haben eine relativ geringe Dichte der explosiven Ladung zur Folge, die eine maximal erreichbare Leistung ausschließt. Zur Vergrößerung der mechanischen Stabilität der explosiven Ladung ist es bei Preßverfahren weiterhin notwenig, einen bestimmten Prozentsatz inerter Stoffe zuzusetzen, wodurch ebenfalls die Leistung reduziert wird.
Aus der DE-PS 21 31 282 ist die Kombination eines Gußund Druckverfahrens zur Herstellung von explosiven
Ladungen bekannt, das die beiden vorgenannten Nachteile vermeidet. Dieses Verfahren wurde bisher jedoch nur für gießfähige Sprengs to ffmi schungen angewendet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von explosiven Ladungen hoher Sprengleistung aus nicht gießfähigen Sprengstoffmischungen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen zur Durchführung des Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäß hergestellten Ladungen liegen hinsichtlich der Sprengleistüng und der Ladungsdichte an der oberen Grenze der Leistungsfähigkeit technisch
herstellbarer Sprengstoffe. Die Ladung verdankt diese Leistung dem hohen Anteil an hochbrisantem HE-Sprengstoff (HMX, BDX, PETN). Um die Druckgußtechnologie durchführen zu können, muß die Ladung mindestens 7,5 % TNT, TNB oder TNCB enthalten. Außerdem muß die Ladung zur Reduzierung der Verwundbarkeit pflegmatisierende Zusätze enthalten, um eine sichere Verarbeitung garantieren zu können und die Ladungseigenschaft gegen
äußere Einwirkungen gefährlicher Art verbessern zu können. Diese pflegmatisierende Eigenschaft weist
beispielsweise TNT auf. Ein Zusatz von etwa 7,5 %
setzt die Empfindlichkeit der Ladung entscheidend
herab. Ein Kunststoffanteil von beispielsweise 0,5 bis 2,5 % verbessert die pflegmatisierenden Eigenschaften no chma l s , d a es di e Wi rks amke i t de s TNT üb er tr i f f t . Durch diesen Kunststoffanteil wird insbesondere eine Verringerung der Schockempfindlichkeit und Beschußempfindlichkeit gegen Splitter erreicht. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1: anhand eines Blockdiagramms den Verfahrensablauf;
Fig. 2a:
und 2b: die Umschichtung des hochexplosiven (HE-)
Fes tkorns
Die als Ausgangssubstanz verwendete handelsübliche Sprengstoffmischung, die z. B. aus 90 % HMX als feste Komponente und 10 % TNT als schmelzbare Komponente besteht, wird zunächst in einem beheizbaren Mischer auf die Verarbei tungs temper atur von ca. 80ºC
gebracht (Block 1 in Fig. 1). Da die Masse eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit hat, wird zur Verbesserung der Wärmeübertragung und damit auch zur Verkürzung der Aufheizzeit Wasser hinzugefügt, wodurch gleichzeitig eine Passivierung oder Phlegmat is ierung der Sprengstoffmischung erzielt wird. In dieser Verarbeitungsphase können - falls erforderlich - noch Zusätze, wie z. B. Nitroguanidin oder plastifizierendes Kunststoffgranulat als Binder bzw. Phlegmat isierungs- und Plastifizierungsmitt el hinzugefügt werden.
Das für die weiteren Verarbeitungsstufen nicht mehr notwendige Wasser entweicht in kurzer Zeit leicht wieder (Block 2), so daß anschließend die temperierte und gleichmäßig durchmischte Sprengstoffmischung in ein beheiztes Preßwerkzeug eingefüllt (Block 3), evakuiert und unter einen so hohen Druck gesetzt wird, daß die s chmel zb ar e Komponente augenblicklich erstarrt (Block 4). Nach dem Abkühlen unter den Erstarrungspunkt kann dann der Sprengstoffkörper entformt werden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wurden als feste
Komponenten statt HMX Hexogen (RDX) und statt TNT
TNB oder TNCB verwendet, und zwar mit den Gewichtsverhältnissen: RDX/TNT: 85/12; 90/10; 92,5/7,5,
RDX/TNCB: 90/10.
Wählt man als Maß für das Leistungsvermögen die Detonationsges chwindigkeit so werden besonders hohe Werte für RDX/TNT: 90/10 (De tonat ions ges chwindigkeit: 8620 m/s) und 92,5/7,5 (Detonationsgeschwindigkeit: 8660 m/s) erreicht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des er findungs gemäßen Verfahrens wird die Spreng Stoffmischung knapp unter dem Schmelzpunkt der schmelzbaren Komponente aufgeheizt, so daß die Mischung gerade rieselfähig bleibt.
Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, daß die noch rieselfähige Sprengstoffmischung sehr leicht dosierbar ist, so daß sich auf einfache Weise reproduzierbare
Ladungsgewichte (große Forngenauigkeit und Formstabilität) herstellen lassen. Die für das Pressen notwendige weitere Aufheizung erfolgt dann im beheizten Preßwerkzeug selbst.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zunächst die einzelnen HE-Sprengstoffkörner direkt mit dem thermoplastischen Binder umhüllt werden und erst dann anschließend die schmelzbare Komponente (z. B. TNT) zugegeben wird.
Die Umschichtung der HE-Körner mit dem Binder kann beispielsweise mit Hilfe des sogenannten Slurry-Verfahrens durchgeführt werden. Hierzu wird eine wässrige Suspension der HE-Partikel durch kräftiges Rühren hergestellt. Dieser Suspension wird eine Polymerlösung dosiert zugefügt. Durch Affinitätskräfte der Polymere zum Festpartikel erfolgt deren Umhüllung. Anschließend wird durch D es t i l l at ion das Lösungsmittel abgezogen. Zu diesem Zweck muß die gesamte Suspension (Slurry) auf
> 80ºC gebracht werden. Nach Abzug des Lösungsmittels und damit Beendigung des Kornbeschichtungsvor ganges wird die Suspension filtriert und der Rückstand im Vakuum bei Temperaturen von 40ºC getrocknet. Es können Partikel jeder Korngröße beschichtet werden. Ein entsprechendes Korn zeigt Fig. 2a. Dabei ist das Korn der festen Sprengstoffkomponent e mit 5 und die Hülle des thermoplastisehen Binders (Polymer) mit 6 bezeichnet.
Bei einem praktischen Ausführungsbei spie 1 wurde ein
HMX-Sprengsto ffgranulat in destilliertem Wasser unter Rühren suspendiert. Dieser Suspension wurde als
Polymer lösung ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomer, in Cyclohexanon solvertisiert, zugeführt. Der
Lösungsmittelanteil kann gering gehalten werden, da eine hinreichend gute Solvatation schnell erreicht wird. Nach der Verdampfung des Lösungsmittels, der
Filtration und der Trocknung ergab sich ein Sprengstoffgranulat, das gleichmäßig mit Polyurethan überzogen war.
Bei einem weiteren Aus führungsbeispie 1 wurden die HE- Partikel in einem vorgeschalteten Verfahrenssehritt zunächst mit TNT umhüllt. Dazu wurde eine Suspension der HE-Partikel in Wasser erzeugt. Die auf den Sprengstoff bezogene TNT-Menge von 1 bis 2 % wird in einem Lösungsmittel gelöst. Das Lösungsmittel soll die festen Sprengstoffpartikel nicht oder nur wenig lösen. Diese TNT-Lösung wird der Suspension zugegeben und dasLösungsmittel wieder abgezogen, indem der Slurry auf 80 ºC erwärmt und destilliert wird. Dabei umhüllt das TNT das
Festkorn. Anschließend wird das beschichtete Material gekühlt und filtriert. Dieses vorbehandelte, mit TNT beschichtete Sprengstoffmaterial wird anschließend - wieoben beschrieben - weiterbehandelt und mit einer Binderschicht versehen. Ein entsprechender Schicht aufbau derartiger Partikel ist in Fig. 2b wiedergegeben. Dabei i s t das HE-Korn mit 5, die TNT-Umhüllung mit 7 und die Binderschicht mit 8 bezeichnet.
Der besondere Vorteil des in Fig. 2b dargestellten Partikel aufbaues besteht darin, daß der TNT-Sprengstoffanteil durch die Ver arb eitungstemperatur zunächst verflüssigt wird Durch seine Leichtbeweglichkeit werden alle Risse, Lücken, Löcher etc. am festen HE-Sprengs tof fkörn vollständig ausgefüllt. Dieser Effekt ist erwünscht, weil eine möglichst kompakte Sprengladungsstruktur entscheidend zur Reduzierung der Empfindlichkeit gegen gefährliche äußere Einwirkungen beiträgt.
Schließlich ist es auch denkbar, eine sogenannte Mischbeschichtung von TNT und Polymer um das HE-Korn vorzunehmen.
Hierzu wird eine gemeinsame Verarbeitung von TNT und
Polymerlösung vorgenommen. Die Verarbeitung erfolgt durch Ansetzen der Polymerlösung, in der der gewünschte TNT- Anteil (1 bis 2 %) eingebracht und aufgelöst wird. Der weitere Verfahrens ab lauf erfolgt gemäß dem Beispiel zu Fig. 2a.

Claims

Pa t e n t ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von explosiven Ladungen aus nicht gießfähigen Mischungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Sprengstoffmischung aus 85 - 92,5 % einer festen Komponente und 7,5 - 15 % einer schmelzbaren Komponente auf eine um den Schmelzpunkt der schmelzbaren Komponente liegende Verarbeitungstemperatur gebracht wird, daß die temperierte und gleichmäßig durchmischte Sprengs toffmis chung anschließend in ein beheiztes Preßwerkzeug eingefüllt, unter Vakuum gesetzt und dann unter einen so hohen Preßdruck gesetzt wird, daß die schmelzbare Komponente augenblicklich erstarrt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als feste Komponente ein sehr explosiver Sprengstoff, wie HMX, NQ , PETN, RDX, TATB und als schmelzbare Komponente TNT, TNB oder TNCB verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gewichtsverhältnis RDX/TNT = 90/10 oder 92,5/7,5 beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gewichtsverhältnis HMX/TNT = 85/15 beträgt.
5. Verfahren nach einen der Anspruch 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der
Sprengstoffmischung Kunststoffe als Binder, Phlegmatisierungsmittel, Piastifizierungsmittel und/oder Wandhaftungsmittel beigefügt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die
Sprengstoffmischung lediglich auf eine knapp unter dem Schmelzpunkt der schmelzbaren Komponenten liegende Temperatur aufgeheizt wird, daß die Spreng- Stoffmischung anschließend vermittels einer Dosiervorrichtung in ein beheiztes Preßwerkzeug eingefüllt, dort auf eine um den Schmelzpunkt der schmelzbaren Komponente liegende Verarbeitungstemperatur aufgeheizt und anschließend verpreßt wird.
7. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das einzelne Korn (5) der festen Sprengstoffkomponente zunächst mit einer dünnen Hülle (6) eines thermoplastisehen oder reaktiven Binders umhüllt wird, und daß dann dieses Korn mit dem schmelzfähigen Sprengstoff umhüllt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t, daß das einzelne Korn (5) der festen Sprengs tof fkomponent e zunächst mit einer dünnen Hülle (7) des schmelzfähigen Sprengstoffes versehen wird, daß dann der Binder (8) aufgebracht wird und anschließend dieses Korn mit dem schmelzfähigen Sprengstoff umhüllt wird.
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