EP1211232B1 - Verfahren zur Herstellung giessfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen - Google Patents

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EP1211232B1
EP1211232B1 EP01124918A EP01124918A EP1211232B1 EP 1211232 B1 EP1211232 B1 EP 1211232B1 EP 01124918 A EP01124918 A EP 01124918A EP 01124918 A EP01124918 A EP 01124918A EP 1211232 B1 EP1211232 B1 EP 1211232B1
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plastic
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bound
powder
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Paul Dr. Wanninger
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Rheinmetall Waffe Munition 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 process for producing pourable plastic bound Explosive charges according to the preamble of claim 1.
  • Plastic-bound explosive charges have a high active power despite a high relatively high insensitivity. They consist of reaction polymers in the pre curing crystalline explosives, such as octogen, hexogen, pentaerythritol tetranitrate etc., to be incorporated. The polymer content is about 10 to 20 Wt .-%.
  • a problem in the production of plastic-bound explosive charges is that that with increasing solids content, i. with increasing proportion of explosive, the viscosity of the mixture may 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 at about 90 wt .-% is.
  • explosives are with such a high solids content only pourable if the particle sizes of the explosive charge used explosive crystals within a given diameter interval lie, so that a relatively expensive screening of grain fractions is required.
  • From DE 38 04 396 C1 is a process for the production of plastic-bound Explosives known in which to increase the solids content without Viscosity increase of the pourable explosive charge is proposed to the mixture from explosive and other solids as well as the hardenable plastic before or during the mixing process, a proportion of the solid as Add finest grain.
  • the finest grain fraction should be 0.1 to 10%, based on the weight of all solids, and the mean grain size of the Feinstkorns less than 25 microns, preferably less than 8 microns, amount.
  • the Feinstkornanteil can be made of an explosive (Oktogen or Hexogeb), a Oxygen carriers (nitrates or chlorates) or fuels (aluminum powder) consist.
  • the invention is based on the object, a method for producing insensitive pourable plastic bonded explosive charges with a high (e.g. % solids), which is sufficient for casting the explosive have low viscosity, without previously screening the grain fraction is required.
  • the invention is based essentially on the idea of the respective explosive charge 0.1 to 10 wt .-% fine-grained vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum or Add tungsten powder or a mixture of two or more such powders, wherein the powder grains are to have a substantially spherical shape.
  • this metal powder due to the spherical shape of the powder grains have a very small specific surface, has surprisingly shown to be like liquid lubricants between the coarser-grained explosive particles act (tribological effect), so that relatively low viscosities between 400 and 1200 Pas at 50 ° C result.
  • the percentage of metal powder depends on the special surface of the Metal powder and the grain size and is according to experience preferably between 2 and 5 wt .-%, while the grain size is between 0.1 and 5 microns.
  • the explosives are preferably octogen (HMX), hexogen (RDX) and Pentaerythritol tetranitrate (PETRIN) has proved beneficial.
  • HMX octogen
  • RDX hexogen
  • PETRIN Pentaerythritol tetranitrate
  • the explosive charges according to the invention are produced by means of the following typical formulations: 80-88% by weight Crystalline explosive, eg RDX or HMX 10-20% by weight Binder, eg 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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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.
Aus der DE 38 04 396 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von kunststoffgebundenen Sprengstoffen bekannt, bei dem zur Erhöhung des Feststoffanteiles ohne Viskositätszunahme der gießfähigen Sprengladung vorgeschlagen wird, dem Gemisch aus Explosivstoff und weiteren Feststoffen sowie dem aushärtbaren Kunststoff vor oder während des Mischvorganges einen Anteil des Feststoffes als Feinstkorn zuzusetzen. Dabei sollte der Feinstkornanteil 0,1 bis 10%, bezogen auf das Gewicht sämtlicher Feststoffe, betragen und die mittlere Korngröße des Feinstkorns weniger als 25 µm, vorzugsweise weniger als 8 µm, betragen. Der Feinstkornanteil kann dabei aus einem Explosivstoff (Oktogen oder Hexogeb), einem Sauerstoffträger (Nitrate oder Chlorate) oder Brennstoffen (Aluminiumpulver) bestehen.
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 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 (2)

  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 zur Versicherung einer ausreichend niedrigen Viskosität zum Gießen des Sprengstoffes mit einem hohen Teststoffanteil der Sprengladung 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 und eine Korngröße zwischen 0,1 und 5 µm aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengladung 2 bis 5 Gew.-% Metallpulver zugesetzt wird.
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