EP1241150B1 - Verfahren zur Herstellung giessfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen oder Raketentreibstoffe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing pourable plastic bonded explosive charges or rocket fuels.
- Plastic-bonded explosive charges have a relatively high insensitivity despite a high active power on. They consist of reaction polymers in which crystalline before hardening Explosives, such as octogen, hexogen, pentaerythritol tetranitrate, etc., are incorporated. there the polymer content is about 10 to 20 wt .-%.
- a problem in the production of plastic-bound explosive charges is that with increasing Solid content, i. with increasing content of explosive, the viscosity of the mixture can increase so that a pouring of this mixture is impossible.
- the theoretical Limit for a flowable mixture is 92 wt .-%. However, it has been shown that the practical limit for flowable mixtures is about 90 wt .-%.
- There are also explosive charges with such a high solids content only pourable when the particle sizes of the for the Explosive charge used explosive crystals within a given diameter interval lie, so that a relatively expensive screening of grain fractions is required.
- the solids content and thus the performance increase plastic-bound explosive charges without increasing the viscosity, that 0.1 to 10 wt .-% of the solid when mixed with the curable plastic binder as the finest grain with a mean grain size less than 25 microns, preferably less than 8 microns added becomes.
- the invention is based on the object, a method for producing insensitive pourable plastic bonded explosive charges or rocket propellants with a high (e.g., 90%) solids content, with an increase the viscosity by polar deposited on the metal surface of the metal powder Groups is avoided.
- R organic radical
- the polar groups can no longer react with the isocyanates and the specific surface area of the respective metal powder decreases.
- the viscosity of the explosive charge decreases.
- Suitable organic radicals are all alkyl and aryl radicals, the alkyl radicals being more reactive.
- tungsten powder particles size between 3 and 5 microns
- a solution of 900 g of pentane and 20 g of trimethylchlorosilane were placed in a solution of 900 g of pentane and 20 g of trimethylchlorosilane and stirred for 5 minutes. Subsequently, the tungsten powder was filtered off and dried in a drying oven. While the specific surface before treatment with Me3SiCl was 0.1978 m 2 / g, after treatment it was only 0.1880 m 2 / g, which subsequently led to a reduction of the viscosity of the explosive mixture from approx. 600 - 800 Pas to approx 400 Pas led.
- the preparation of the explosive charges according to the invention can be carried out, for example, 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
- the grain size of the respective metal powder should be between 0.1 and 5 ⁇ m lie.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen
oder Raketentreibstoffe.
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.
Aus der DE-C-38 04 396 ist es bereits bekannt, den Feststoffanteil und damit die Leistung
kunststoffgebundener Sprengladungen ohne Zunahme der Viskosität dadurch zu erhöhen,
daß 0,1 bis 10 Gew.-% des Feststoffes beim Mischen mit dem aushärtbaren Kunststoffbinder
als Feinstkorn mit einer mittleren Korngröße kleiner 25 µm, vorzugsweise kleiner 8 µm, zugegeben
wird.
Die Anmelderin hat in der veröffentlichten Patentanmeldung EP-A-1211232 bereits vor
geschlagen, 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 ergeben.
Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß beim Einbringen der Metallpulver
in die kunststoffgebundenen Sprengladungen bzw. Raketentreibstoffe die Viskositätsverminderung
noch nicht optimal ist. Denn an der Oberfläche der Metallpulver
sind häufig polare Gruppen angelagert, die mit den Isocyanaten der kunststoffgebundenen
Sprengladungen bzw. mit den Raketentreibstoffen reagieren, was dann zu einem
Erhöhen der Viskosität der entsprechenden Mischung führen kann. Dieses gilt
insbesondere für die an der Oberfläche durch Einwirkung von Luftfeuchtigkeit angelagerten
OH-Gruppen. Aber auch andere an den Metalloberflächen angelagerte
polare Gruppen (z.B. Carboxyl-Gruppen) können zu einer Erhöhung der Viskosität
führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung unempfindlicher
gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen oder Raketentreibstoffe
mit einem hohen (z.B. 90 %-igen) Feststoffanteil anzugeben, mit dem eine Erhöhung
der Viskosität durch an der Metalloberfläche der Metallpulver angelagerte polare
Gruppen vermieden wird.
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, vor dem Einbringen des
Metallpulvers in die Sprengstoffmischung ein Absättigen der polaren Gruppen des
Metallpulvers durch SiR3-Gruppen (R = organischer Rest) vorzunehmen.
Dadurch können die polaren Gruppen nicht mehr mit den Isocyanaten reagieren und
die spezifische Oberfläche des jeweiligen Metallpulvers verringert sich. Ebenso sinkt
die Viskosität der Sprengladung. Als organische Reste kommen alle Alkyl- und
Arylreste in Betracht, wobei die Alkylreste reaktiver sind.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, zur Absättigung der polaren Gruppen
des Metallpulvers Trimethylchlorsilan (Me3SiCl) zu verwenden. Dieses reagiert sofort
mit den OH-Gruppen und bildet einen Silylether (-O-SiMe3).
Bei einem Ausführungsbeispiel wurden 100 g Wolframpulver (Korngröße zwischen
3 und 5 µm) in eine Lösung aus 900 g Pentan und 20 g Trimethylchlorsilan eingebracht
und 5 Minuten gerührt. Anschließend wurde das Wolframpulver abfiltriert
und im Trockenschrank getrocknet. Während die spezifische Oberfläche vor der Behandlung
mit Me3SiCl 0,1978 m2/g betrug, betrug sie nach der Behandlung lediglich
0,1880 m2/g, was anschließend zu einer Verringerung der Viskosität der Sprengstoffmischung
von ca. 600 - 800 Pas auf ca. 400 Pas führte.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sprengladungen kann beispielsweise mittels
der nachfolgenden typischen Rezepturen erfolgen:
| 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 |
Dabei sollte die Körngröße des jeweiligen Metallpulvers zwischen 0,1 und 5 µm
liegen.
Claims (4)
- Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen oder Raketentreibstoffen, wobeia) der Sprengladung ein Metallpulver zugesetzt wird, deren Pulverkörner eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen und eine Korngröße zwischen 0,1 bis 5 µm besitzen undb) vor dem Einbringen des Metallpulvers in die Sprengstoffmischung ein Absättigen der polaren Gruppen des Metallpulvers durch SiR3-Gruppen , in der R ein organischer Rest ist, erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem organischen Rest um einen Alkyl- oder Arylrest handelt.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absättigung der polaren Gruppen des Metallpulvers Trimethylchlorsilan (Me3SiCl) verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallpulver Pulver eines oder mehrerer der folgenden Metalle: Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän oder Wolfram zugesetzt wird.
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