EP1211232A2 - Verfahren zur Herstellung giessfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen - Google Patents

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EP1211232A2 EP01124918A EP01124918A EP1211232A2 EP 1211232 A2 EP1211232 A2 EP 1211232A2 EP 01124918 A EP01124918 A EP 01124918A EP 01124918 A EP01124918 A EP 01124918A EP 1211232 A2 EP1211232 A2 EP 1211232A2
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plastic
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metal powder
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Paul Dr. Wanninger
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Rheinmetall W&M GmbH
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    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
    • C06B33/08—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide with a nitrated organic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • 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
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/0058—Shaping the mixture by casting a curable composition, e.g. of the plastisol type

Definitions

  • the invention relates to a method for producing castable plastic-bound Explosive charges according to the preamble of claim 1.
  • Plastic-bound explosive charges have a high active power relatively high insensitivity. They consist of reaction polymers in the front curing crystalline explosives, such as octogen, hexogen, pentaerythritol tetranitrate etc., can be incorporated. The polymer content is about 10 to 20 Wt .-%.
  • a problem with the manufacture of plastic explosive charges is that with increasing solids content, i.e. with increasing proportion of explosive, the viscosity of the mixture can increase so that pouring of this mixture becomes impossible.
  • the theoretical limit for a flowable mixture is 92 Wt .-%.
  • the practical limit for flowable Mixtures is approx. 90% by weight.
  • explosive charges with one high solid content can only be poured if the grain sizes are suitable for the explosive charge explosive crystals used within a predetermined diameter interval lie, so that a relatively costly screening of grain fractions is required.
  • the invention has for its object a method for producing less sensitive pourable plastic-bound explosive charges with a high (e.g. Specify 90%) solid content, which one for casting the explosives have a sufficiently low viscosity without first screening out the grain fraction is required.
  • a high (e.g. Specify 90%) solid content which one for casting the explosives have a sufficiently low viscosity without first screening out the grain fraction is required.
  • the invention is essentially based on the idea of the respective explosive charge 0.1 to 10% by weight of very fine-grained vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum or tungsten powder or a mixture of two or more of these
  • the powder grains having an essentially spherical shape should have.
  • the shape of the powder grains has a very small specific surface Surprisingly shown that they are like liquid lubricants between the coarser ones Explosive particles act (tribological effect) so that they are relative low viscosities between 400 and 1200 Pas at 50 ° C result.
  • Explosive charges can be easily produced with the method according to the invention, which, despite a 90% solids content, have a viscosity without Use of appropriate metal powder with a solids content of 85% is achieved.
  • the percentage of the metal powder depends on the special surface of the Metal powder and the grain size and experience has shown that it is preferably between 2 and 5 wt .-%, while the grain size is preferably between 0.1 and 5 microns.
  • HMX octogen
  • RDX hexogen
  • PETRIN Pentaerythritol tetranitrate
  • the explosive charges according to the invention are produced using the following typical recipes: 80-88% by weight Crystalline explosives, e.g. RDX or HMX 10-20% by weight Binder, e.g. HTPB 5-10% by weight softener 0.01-02% by weight bonding agent 0.05-05% by weight coating aids 0.1-1.0% by weight antioxidant 0.1-10% by weight metal powder

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen, wobei ein kristalliner Explosivstoff in eine Polymermatrix aus einem Binder, einem Weichmacher und weiteren Hilfsstoffen eingebettet wird. Um zu erreichen, daß die Sprengladung trotz eines hohen (z.B. 90 %-igen) Feststoffanteils gießfähig bleibt und daher eine ausreichend niedrige Viskosität aufweist, ohne daß vorher ein Aussieben der Kornfraktion der Explosivstoffkristalle erforderlich ist, schlägt die Erfindung vor, der Sprengladung 0,1 bis 10 Gew.-% feinstkörniges Vanadin-, Niob-, Tantal-, Chrom-, Molybdän- oder Wolfram-Pulver oder eine Mischung aus zwei oder mehreren derartigen Pulvern zuzusetzen, wobei die Pulverkörner des jeweiligen Metallpulvers eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen sollen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß derartige Metallpulver wie flüssige Schmiermittel zwischen den grobkörnigeren Sprengstoffpartikeln wirken und eine Reduzierung der Viskosität der entsprechenden Sprengladung bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kunststoffgebundene Sprengladungen weisen trotz einer hohen Wirkleistung eine relativ hohe Unempfindlichkeit auf. Sie bestehen aus Reaktionspolymeren, in die vor der Aushärtung kristalline Explosivstoffe, wie Octogen, Hexogen, Pentaerythrittetranitrat etc., eingearbeitet werden. Dabei beträgt der Polymeranteil etwa 10 bis 20 Gew.-%.
Ein Problem bei der Herstellung kunststoffgebundener Sprengladungen besteht darin, daß mit steigendem Feststoffanteil, d.h. mit zunehmendem Anteil an Explosivstoff, die Viskosität der Mischung so zunehmen kann, daß ein Gießen dieser Mischung unmöglich wird. Die theoretische Grenze für ein fließfähiges Gemisch liegt bei 92 Gew.-%. Es hat sich allerdings gezeigt, daß die praktische Grenze für fließfähige Gemische bei ca. 90 Gew.-% liegt. Außerdem sind Sprengladungen mit einem derart hohen Feststoffanteil nur dann gießbar, wenn die Korngrößen der für die Sprengladung verwendeten Explosivstoffkristalle innerhalb eines vorgegebenen Durchmesserintervalles liegen, so daß ein relativ kostenintensives Aussieben von Kornfraktionen erforderlich ist.
Es ist bereits bekannt, kunststoffgebundenen Sprengladungen Aluminiumpulver zuzusetzen (vgl. J. Köhler, R. Meyer "Explosivstoffe", 7. Auflage, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, VCH 1991, Seiten 9 und 185). Durch die hohe Bildungswärme von Aluminiumoxid kann man durch diese Beimischung einen erheblichen Zuwachs an Kalorien erreichen. Einen Hinweis auf eine Verbesserung der Viskosität der Sprengladung läßt sich der vorstehend erwähnten Literatur nicht entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung unempfindlicher gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen mit einem hohen (z.B. 90 %-igen) Feststoffanteil anzugeben, welche eine zum Gießen des Sprengstoffes ausreichend niedrige Viskosität aufweisen, ohne daß vorher ein Aussieben der Kornfraktion erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, der jeweiligen Sprengladung 0,1 bis 10 Gew.-% feinstkörniges Vanadin-, Niob-, Tantal-, Chrom-, Molybdän- oder Wolfram-Pulver oder eine Mischung aus zwei oder mehreren derartigen Pulvern zuzusetzen, wobei die Pulverkörner eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen sollen. Bei Verwendung dieser Metallpulver, die aufgrund der sphärischen Form der Pulverkörner eine sehr kleine spezifische Oberfläche aufweisen, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sie wie flüssige Schmiermittel zwischen den grobkörnigeren Sprengstoffpartikeln wirken (Tribologischer Effekt), so daß sich relativ niedrige Viskositäten zwischen 400 und 1200 Pas bei 50°C ergeben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich problemlos Sprengladungen herstellen, die trotz eines 90 %-igen Feststoffanteiles eine Viskosität besitzen, die ohne Verwendung entsprechender Metallpulver bereits bei einem Feststoffanteil von 85 % erreicht wird.
Die Verwendung von sphärischem Aluminiumpulver zur Verringerung der Viskosität hat sich in der Praxis hingegen nicht bewährt, weil derartiges Pulver einerseits sehr schwer erhältlich und andererseits sehr leicht entzündbar ist und es daher bei der Verarbeitung leicht zu Staubexplosionen kommen kann.
Ähnlich den Sprengladungen, denen Aluminiumpulver zugesetzt wird, zeigen auch die erfindungsgemäßen Sprengladungen eine durch die exotherme Reaktion des Metallpulvers mit dem Luftsauerstoff bewirkte erhöhte Druckstoßwirkung (blast effect). Dieser Effekt trägt zur Zerstörung von Strukturen und Bauten durch Überdruck bei. Die entstehenden Metalloxide sublimieren, d.h. sie gehen von der festen Phase direkt in die Gasphase über.
Der Prozentsatz des Metallpulvers ist abhängig von der speziellen Oberfläche des Metallpulvers und der Korngröße und liegt erfahrungsgemäß vorzugsweise zwischen 2 und 5 Gew.-%, während die Korngröße vorzugsweise zwischen 0,1 und 5 µm liegt.
Als Explosivstoffe haben sich vorzugsweise Octogen (HMX), Hexogen (RDX) und Pentaerythrittetranitrat (PETRIN) als vorteilhaft erwiesen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sprengladungen erfolgt mittels der nachfolgenden typischen Rezepturen:
80-88 Gew.-% Kristalliner Sprengstoff, z.B. RDX oder HMX
10-20 Gew.-% Binder, z.B. HTPB
5-10 Gew.-% Weichmacher
0,01-02 Gew.-% Haftvermittler
0,05-05 Gew.-% Gießhilfen
0,1-1,0 Gew.-% Antioxidans
0,1-10 Gew.-% Metallpulver

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen, wobei ein kristalliner Explosivstoff in eine Polymermatrix aus einem Binder, einem Weichmacher und weiteren Hilfsstoffen eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Hilfsstoff der Sprengladung 0,1 bis 10 Gew.-% eines Metallpulvers eines oder mehrerer der folgenden Metalle: Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän oder Wolfram zugesetzt wird, wobei Metallpulver verwendet werden, deren Pulverkörner eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengladung 2 bis 5 Gew.-% Metallpulver zugesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des jeweiligen Metallpulvers derart gewählt wird, daß sie zwischen 0,1 bis 5 µm liegt.
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