EP1478608B1

EP1478608B1 - Plastische sprengstoffzusammensetzung, insbondere für eine kleinkalibrige initialzündung für den tunnelbau, und ein verfahren zu dessen herstellung und einen booster zu dessen anwendung

Info

Publication number: EP1478608B1
Application number: EP02740286A
Authority: EP
Inventors: Thomas Mann; Christian Heinze
Original assignee: MAXAM DEUTSCHLAND GmbH
Current assignee: MaxamCorp Holding SL
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: ATE482917T1; WO2003064352A1; EP1478608A1; NO20042674L; DE50214691D1; ES2353738T3; DE10218222A1; NO333107B1; HRP20040650A2

Description

Die Erfindung betrifft eine plastische Sprengstoffzusammensetzung, insbesondere für eine kleinkalibrige Initialzündung für den Tunnelbau, mit Substanzen, die nicht giftig sind, gute Handhabungssicherheit und Detonationsfähigkeit haben, mit mindestens einem hochbrisanten Explosivstoff und einem Plastifiziermittel; und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des einzigen Verfahrensanspruches; sowie einen Booster für eine vorgenannte plastische Sprengstoffzusammensetzung, insbesondere für Ladeschläuche für Bohrlöcher und eine kleinkalibrige Initialzündung, also Verstärkungsladung für den Tunnelbau, mit einer rohrförmigen Hülse mit Stopfen aus Kunststoff an beiden Endabschnitten, von denen mindestens einer durchlässig für einen Zünder des Sprengstoffes in der Hülse ist.
Der weltweite Trend zu größeren Sprenganlagen bei der Rohstoffgewinnung hat zur Mechanisierung der Ladearbeiten geführt. Explosivstofffreie Sprengstoffe, wie ANFO(Ammonium Nitrate Fuel Oil)-Sprengstoffe und Emulsionssprengstoffe werden auf Mischladefahrzeugen hergestellt und mittels Austragevorrichtungen direkt in die Bohrlöcher gefüllt bzw. gepumpt. Derartige Sprengstoffe besitzen gute sprengtechnische Parameter, sind aber in den meisten Fällen nicht sprengkapselempfindlich und bedürfen einer kräftigen Initiierung. Häufig wird dafür eine sogenannte Schlagpatrone verwendet, die sich mit einem herkömmlichen sprengkräftigen Zündmittel sicher initiieren lässt. In den letzten Jahren hat sich anstelle von Schlagpatronen der Einsatz von Boostern oder Zündverstärkern verstärkt. Diese bestehen meistens aus hochbrisanten Sprengstoffen wie Pentaerythrittetranitrat (Nitropenta) und/oder Trinitrotoluen (TNT). Bei übertägigen Anwendungen beträgt der Durchmesser solcher Booster meist 65 mm.
Nun werden lose Sprengstoffe, pulverförmig oder als Emulsionen auch in stärkerem Maße im untertägigen Bereich, vor allem im Tunnelbau, eingesetzt. Die Bohrlochdurchmesser im Tunnelbau sind jedoch wesentlich kleiner als bei übertägigen Sprengarbeiten, um gezielte Sprengungen durchführen zu können. Meist liegen sie im Bereich von 36 bis 50 mm. Die losen Sprengstoffe werden mit einem Ladeschlauch in die Bohrlöcher geblasen oder gepumpt. Der Ladeschlauch besitzt verständlicherweise einen kleineren Durchmesser als das Bohrloch, damit es beim Einführen des Ladeschlauches in das Bohrloch nicht zum Verklemmen/Verstopfen kommt. Meist beträgt der Außendurchmesser des Ladeschlauches zwischen 25 und 27 mm, der Innendurchmesser 19 mm. Bei der Ladetechnologie im Tunnelbau wird der Booster mit dem sprengkräftigen Zündmittel versehen, in den Ladeschlauch gesteckt und auf diese Weise mit dem Ladeschlauch in das Bohrloch gebracht. Der Durchmesser des Boosters muss also kleiner als der Innendurchmesser des Ladeschlauches sein.
Der Booster muß eine kleinkalibrige Initialzündung bewirken, also eine kleinkalibrige Verstärkungsladung darstellen.
Bekannte Booster bestehen aus einer rohrförmigen Hülse, deren Enden mit Stopfen verschlossen sind, wobei einer der Stopfen Öffnungen, etwa einen Schlitz zum leichteren Einführen des Sprengstoffes und eines Zünders, aufweist. Aus diesen Öffnungen können Sprengstoffbestandteile austreten und Flüssigkeit eintreten, wodurch Sprengstoff an die Innenwände der Verpackungen, also die inneren Wände von Beuteln oder Kartons für Booster gelangen kann, was aus sicherheitstechnischer und arbeitshygenischer Sicht zu Problemen führen kann. Der Schlitz dient auch dem Einführen des Zünders in die Sprengstoffmasse im Booster, der lediglich lose, jedenfalls ohne jegliche weitere Befestigung und Positionierung in die Sprengstoffmischung hineinragt. Im Fall einer festen Sprengstoffmischung ist in der Regel sogar ein vorgeformter Hohlraum für den Zünder in die Sprengstoffmischung einzuarbeiten, der jedoch die Gefahr mit sich bringt, dass der Zünder im Hohlraum zu lose sitzt oder es umgekehrt zum Verklemmen beim Einführen des Zünders in den Hohlraum der Booster kommt. Beim Einbringen des Zünders quillt überdies die Sprengstoffmischung aus dem Booster heraus, was ebenfalls zu ungewünschten Verschmutzungen führt. Der so vorbereitete Booster ist auch nur von einer Seite mit einem Zünder zu bestücken und führt folglich zu einer aufwendigen, weil nur aufrechten Handhabung, die die Gefahr des Verlustes des Zünders und/oder der Sprengstoffmischung enthält. Eine exakte, weil äußerst effektive, zentrische Ausrichtung der je Hersteller im Durchmesser leicht variierenden Zünder ist nur durch sorgfältige Handhabung und Ausrichtung während des Einführens des Zünders individuell möglich. D. h., der Sprengberechtigte kann dies nur von Hand justieren.
In der Literatur sind mehrere Zusammensetzungen für derartige Booster bekannt. Bereits 1929 beschrieb Stettbacher (Urbanski, T., Chemie und Technologie der Explosivstoffe, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1964, Band III, Seite 239) Sprengstoffe, die nur aus Nitropenta und Nitroglyzerin bestehen und von ihm als Pentrinite bezeichnet wurden. Je nach Qualität des Nitropentas (Kristallgröße) und der Zusammensetzung kann ein plastisches Gemisch erhalten werden, ansonsten läuft nach einigen Tagen Nitroglyzerin aus dem Gemisch heraus. Ein Austritt von Nitroglyzerin aus einem Sprengstoffgemisch stellt immer einen gravierenden Qualitäts- und Sicherheitsmangel dar, da Nitroglyzerin eine Schlagenergie von 0,2 J aufweist. Nach den z. B. gültigen deutschen und auch europäischen Transportbestimmungen darf ein explosiver Stoff nur befördert werden, wenn seine Schlagenergie größer als 2 J und seine Reibenergie größer als 80 N beträgt.
Stettbacher schlug weiterhin einen Ersatz für Dynamit vor, der nur aus Nitroglyzerin, Nitrocellulose und Nitropenta besteht. Untersuchungen haben ergeben, dass sich dieser Sprengstoff einerseits durch eine sehr hohe Detonationsgeschwindigkeit (>8000 m/s) auszeichnet, andererseits beträgt die zur Explosionsauslösung erforderliche Schlagenergie nur 7,5 J (bei Zusatz von Kaliumnitrat sogar 5 J), die erforderliche Reibenergie nur 180 N.
Auch gelatinöse Ammonsalpetersprengstoffe mit hohem Nitroglyzerin- und/oder Nitroglykolgehalt können für Booster verwendet werden. Da der kritische Durchmesser für gelatinöse Ammonsalpetersprengstoffe je nach Zusammensetzung zwischen 15 und 16 mm (ohne Einschluss) liegt, werden gelatinöse Ammonsalpetersprengstoffe für solche Anwendungen zusätzlich mit hochbrisanten Explosivstoffen versehen, um die erforderliche Sprengkapselempfindlichkeit zu erhalten. Auch diese Sprengstoffzusammensetzungen sind gegenüber Schlageinwirkung sehr empfindlich. Die zur Detonationsauslösung erforderliche Schlagempfindlichkeit beträgt 7,5 J. Ein weiterer Nachteil dieser Sprengstoffmischungen ist der Effekt der "Alterung". Bei längerer Lagerung verschwinden die durch den Herstellungsprozess eingebrachten feinen Luftbläschen. Die innere Oberfläche der Sprengstoffzusammensetzung verringert sich und somit auch ihre Empfindlichkeit (vgl. Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie GmbH, Weinheim, Band 21).
Auch gegossene oder gepresste Sprengstoffzusammensetzungen aus TNT oder Nitropenta oder Gemischen beider Stoffe werden für Booster eingesetzt.
Neuere plastische Sprengstoffe wie zum Beispiel aus FR-A-947052 bekannt, enthalten Hexogen/Octogen-/Nitropenta-Gemische und ein Plastifiziermittel (z. B. Styren-Butadien-Copolymerisat).
Viele der aufgeführten Sprengstoffzusammensetzungen enthalten Nitroglyzerin und/oder Nitroglykol als Komponente. Diese Stoffe werden nach geltendem Gefahrstoffrecht als "sehr giftig" eingestuft. Auch die Komponente TNT wird als "giftig" bewertet. Die Verwendung dieser Stoffe vor allem im untertägigen Bereich wird als problematisch angesehen. Die bekannten Sprengstoffzusammensetzungen sind daher wenig geeignet, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung befriedigend zu lösen.
Wie bereits erwähnt, sind die bekannten Booster nicht dicht und aufwendig zu handhaben und werden stark von den physikalischen Eigenschaften der Sprengstoffmischungen beeinflußt, mit der Folge, dass auch Hohlräume für die Zünder bei Veränderungen der Sprengstoffmischungen schwer kalkulierbare Veränderungen erfahren. Auch die bekannten Booster sind folglich wenig geeignet, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung befriedigend zu lösen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine plastische Sprengstoffzusammensetzung, insbesondere für eine kleinkalibrige Initialzündung, also Verstärkungsladung im Tunnelbau zu schaffen, die keine giftigen Substanzen enthält, einen kleinen kritischen Durchmesser aufweist und trotzdem eine verbesserte Handhabungssicherheit (höhere Schlag- und Reibenergie) aufweist als bisher bekannte Sprengstoffzusammensetzungen und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Booster für eine plastische Sprengstoffzusammensetzung, insbesondere für Ladeschläuche für Bohrlöcher und eine kleinkalibrige Initialzündung, also Verstärkungsladung im Tunnelbau zu schaffen, der keine der im Stand der Technik genannten Nachteile aufweist, im Zusammenhang mit der anmeldungsgemäßen plastischen Sprengstoffzusammensetzung transport- und anwendungssicher, wie auch einfach anzuwenden ist, und eine optimale und gesicherte Positionierung des Zünders im Booster sicherstellt. Die Aufgabe hinsichtlich der plastischen Sprengstoffzusammensetzung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zusammensetzung aus

50 - 80 Gew.-% Pentaerythrittetranitrat und/oder Hexogen und/oder Octogen als hochbrisantem Explosivstoff,
15 - 30 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat als Plastifiziermittel,
0,5 - 3 Gew.-% Nitrocellulose,
bis zu 10 Gew.-% anorganischen Nitraten, wie Natrium- und/oder Kaliumnitrat, und
geringen Beimengungen an Farb- und Inertstoffen

Die Aufgabe hinsichtlich des Boosters wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des den Booster betreffenden unabhängigen Anspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß besteht die Zusammensetzung aus 50 bis 80 Gewichtsanteilen eines hochbrisanten Explosivstoffes wie Pentaerythrittetranitrat und/oder Hexogen und/oder Octogen, 15 bis 30 Gewichtsanteilen eines Plastifiziermittels wie Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat, Nitrocellulose in der Größenordnung von 0,5 bis 3 %, anorganischen Nitraten wie Natrium- und/oder Kaliumnitrat bis zu 10 % und geringen Mengen an Farb- und Inertstoffen.
Die Sprengstoffzusammensetzung ist vorrangig vorgesehen als kleinkalibrige Initialladung (Durchmesser 15 mm), auch Zündverstärker oder Booster genannt, zur sicheren Zündung von losen Sprengstoffen. Auch pulverförmigen oder Emulsionen.
Dibutylphtalat und Diamylphtalat werden in der Explosivstoffindustrie vor allem in der Herstellung rauchloser Pulver als Weichmacher verwendet (vgl. Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie GmbH, Weinheim, Band 20, S. 102). Diese Stoffe tragen daher überraschenderweise zur erfindungsgemäßen Zusammensetzung wesentlich bei. Die Verwendung von Dibutylphtalat ist weiterhin aus US-A-3311513 bekannt.
Die Detonationsfähigkeit eines Sprengstoffes hängt grundsätzlich von seiner Zündbarkeit und der Fähigkeit ab, die Detonation weiterzuleiten.
Als Zündbarkeit wird gemäß DIN 20163 "Sprengtechnik, Ausgabe November 1994", eine Vergleichsgröße für die Zündempfindlichkeit eines Sprengstoffes definiert, die die erforderliche Sprengkapselstärke oder die Sprengstoffmenge eines Zündverstärkers erfasst. Der "kritische Durchmesser" ist nach DIN 20163 "Sprengtechnik", der Durchmesser einer Ladesäule, unterhalb dessen die Detonation nicht mehr zuverlässig weitergeleitet wird. Ein Sprengstoff hoher Detonationsfähigkeit erfordert deshalb im allgemeinen eine geringe Sprengkapselstärke und besitzt einen kleinen kritischen Durchmesser. Zur Prüfung wird allgemein z. B. wie folgt vorgegangen: Eine Sprengkapsel oder ein elektrischer Zünder enthalten 0,6 g Nitropenta als Sekundärladung. Gemäß geltenden (u. a. deutschen) Vorschriften wird die Prüfung eines Sprengstoffes auf Sprengkapselempfindlichkeit mit einem Prüfzünder durchgeführt, der eine geringere Sekundärladung besitzt. Solche Prüfzünder enthalten 0,375 g oder nur 0,250 g Nitropenta. International werden auch Prüfzünder mit 0,450 g Nitropenta eingesetzt.
Erfindungsgemäß werden Dibutylphtalat und Diamylphtalat als ausgezeichneter Ersatz für Nitroglyzerin/Nitroglykol eingesetzt, um die bereits genannten Nachteile - toxikologische (sehr giftige) und sicherheitstechnische Eigenschaften - zu überwinden. Beide Stoffe sind nach geltendem Gefahrstoffrecht zwar als "gesundheitsschädlich", jedoch nicht als "sehr giftig" oder "giftig" eingestuft. Das in der Anmeldung erfindungsgemäß zur Anwendung kommende ungiftige, jedenfalls als nicht "sehr giftig" oder "giftig" eingestufte Dibutylphtalat wird auch als Diisobutylphtalat bezeichnet und ist gemäß Gefahrstoffrecht als nur "umweltgefährlich" eingestuft.
Anmeldungsgemäß wird vorteilhaft vorgeschlagen, dass zur Erzielung einer gewünschten hohen Detonationsgeschwindigkeit von wenigstens 6260 m/s, einer Schlagenergie von mindestens 15 J und einer Reibenergie von mindestens 360 N und einem kritischen Durchmesser von mindestens 15 mm und für Ladeschläuche weniger als deren Innendurchmesser, jeweils anmeldungsgemäße Rezepturen der nachstehenden Tabelle
zu einer Gelatine gemischt werden. Beispiel 4 ist als Vergleichsbeispiel zu betrachten, da hier kein Alkalimetallnitrat eingesetzt wird. Dibutylphtalat und Diamylphtalat besitzen, wie bereits ausgeführt, eine phlegmatisierende Wirkung für die Sprengstoffzusammensetzung. Die Handhabungssicherheit wird bei den vorstehenden anmeldungsgemäßen Rezepturen und der erfindungsgemäßen Rezeptur deutlich verbessert. Schlag- und Reibenergie sind höher als bei bekannten Sprengstoffzusammensetzungen. Andererseits weist die Sprengstoffzusammensetzung einen kleinen kritischen Durchmesser auf, der für sogenannte Booster gewünscht wird.
Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass die Bestandteile von Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat durch Vermischung eine Gelatine mit Nitrocellulose bilden, die zusammen mit Nitropenta und/oder Hexogen und/oder Octogen und Natriumnitrat und/oder Kaliumnitrat und den Farb- und Inertstoffen eine plastische homogene Masse ist. Die Sprengstoffmischung ist hierdurch besonders gut zu handhaben und läßt sich gut in auch äußerst dünne Kunststoffhülsen füllen, die im dünnen Ladeschlauch von vielleicht nur bis zu 19 mm Innendurchmesser gut beweglich sind. Die Sprengstoffmischung wird hauptsächlich in starre, zylinderförmige Kunststoffhülsen gefüllt, die beiderseitig mit Kunststoffstopfen verschlossen sind. Die Kunststoffstopfen weisen eine sternförmige Sollbruchstelle auf, womit das Einführen des Zünders sehr einfach und leicht erfolgen kann.
Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass die Sprengstoffmischung eine Konsistenz mit einer Plastizität hat, die ein einfaches Einführen in beidseitig verschließbare Kunststoffhülsen bewirkt, wie auch das Einführen eines Zünders in diesen Zündverstärker erleichtert und den Halt des Zünders darin sicherstellt. Die Sprengstoffzusammensetzung weist somit eine plastische Konsistenz auf, wodurch das Einführen des Zünders erleichtert wird. Auch der Halt des Zünders in der Kunststoffhülse (dem Booster) ist bei einer plastischen Sprengstoffzusammensetzung wesentlich besser als bei gegossenen oder gepressten Sprengstoffzusammensetzungen (TNT/Nitropenta).
Das erfindungsgemäße Verfahren, wonach eine Zusammensetzung aus

15 - 30 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat als Plastifiziermittel, und
0,5 - 3 Gew.-% Nitrocellulose,

50 - 80 Gew.-% Pentaerythrittetranitrat (Nitropenta) und/oder Hexogen und/oder Octogen als hochbrisantem Explosivstoff, und
bis zu 10 Gew.-% anorganische Nitrate, wie Natrium- und/oder Kalciumnitrat, und
geringe Mengen an Farb- und Inertstoffen

zugegeben werden bis sich durch Vermischung eine plastische homogene Masse bildet, unterstützt insbesondere die Mechanisierung der Ladearbeiten vor Ort, gewährleistet einen hohen Sicherheitsstandard und führt zu einer langzeitstabilen
Sprengstoffzusammensetzung, neben den Vorteilen, die bereits im Zusammenhang mit der Zusammensetzung beschrieben worden sind.
Die Aufgabe hinsichtlich des Boosters für eine anmeldungsgemäße plastische Sprengstoffzusammensetzung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stopfen die Hülse fest und dicht verschließen und mindestens ein Stopfen eine zentrale, individuell zu öffnende Durchgangsöffnung für einen Zünder hat, die den Zünder zentriert, arretiert und dichtend umschließt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Zünder trotz zunächst verschlossenem Stopfen besonders leicht und präzise in eine plastische Sprengstoffmasse eingeführt werden kann. Eine Kombination der plastischen Sprengstoffmasse mit dem erfindungsgemäßen Booster gewährleistet quasi automatisch den sicheren und zentrischen Sitz des Zünders in der Hülse bei weitgehender Dichtigkeit auch mit eingefügtem Zünder. D. h., die plastische Sprengstoffmasse ist in der Hülse aufgrund der beiderseitigen Stopfen sicher und dicht verpackt, so dass weder Sprengstoff bzw. Sprengstoffbestandteile nach außen und Luftfeuchtigkeit nach innen gelangen können. Wie bereits ausgeführt, weisen bekannte Stopfen Öffnungen auf, z. B. Schlitze zum leichteren Einfügen des Zünders, aus denen Sprengstoff und/oder Flüssigkeit austreten/eintreten kann und die Umgebung dabei verschmutzt wird. Dies führt auch zu sicherheitstechnischen Problemen.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Sprengstoffmischung das innere Volumen der verschlossenen Hülse nur unvollständig ausfüllt. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Herausquellen von plastischer Sprengstoffmasse beim Einfügen des zweiten Stopfens und auch des Zünders sicher ausgeschlossen.
Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass das freibleibende Volumen in der verschlossenen Hülse mindestens dem Volumen des einzuführenden Zünders und eines Stopfens entspricht. Hierdurch kann verschiedenen Effekten vorgebeugt werden. Es hat sich gezeigt, dass dadurch ein Herausdrücken des gegenüberliegenden Stopfens beim Einfügen des zweiten Stopfens ebenso verhindert werden kann, wie beim Einfügen des Zünders in einen der Stopfen. Erfahrungsgemäß genügen bereits einige Prozent des Füllvolumens als freibleibender Hohlraum.
Anmeldungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Hülse starr und kreiszylindrisch ist und die Stopfen dicht und fest mit einem Abschnitt ins Innere der Hülse ragen und einen außen verbleibenden Flansch haben, deren äußerer Durchmesser dem der Hülse entspricht. Hierdurch ist eine sichere und planbare Handhabung der Stopfen auch im robusten Betrieb vor Ort möglich. Denn durch den Flansch kann jeder Stopfen nur bis zu einer vorgegebenen Tiefe in die Hülse gedrückt werden. Die Stopfen sind entweder leicht einzupressen o. dgl. und/oder mit Klebstoff o. dgl. versehen und dichten somit quasi automatisch die Hülse ab. Da der Flansch den gleichen Außendurchmesser wie die Hülse hat, ist auch die Beweglichkeit des Boosters im Ladeschlauch nicht eingeschränkt.
Anmeldungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß jeder Stopfen elastisch und kreissymmetrisch ist und der äußere Flansch zusammen mit einem zentralen, in die Hülse ragenden Abschnitt eine Ausformung ähnlich einem Fingerhut hat, mit einem in die Hülse ragenden Boden, der die Durchgangsöffnung für den Zünder bildet. Mit dieser einfachen Maßnahme wird die Handhabbarkeit besonders beim Einfügen eines Zünders wesentlich erleichtert. Der Fingerhut bildet sozusagen einen Zieltrichter für den Zünder, der den Zünder sicher zur Durchgangsöffnung führt.
Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass der Boden des Stopfens orthogonal zur Längserstreckung der Hülse ausgerichtet ist und eine geringere Wandstärke mit einer aus der Mitte strahlenförmig angelegten Sollbruchstelle hat. Die ansich verschlossene Durchgangsöffnung kann hierdurch immer im Zentrum beginnend aufgebrochen werden, ohne dass dazu eine besondere Fingerfertigkeit oder Kraftaufwendung nötig ist. Anmeldungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass eine oder beide Oberflächen des Bodens strahlenförmig mit geraden Linien verringerten Querschnittes versehen sind, die die Sollbruchstelle(n) und ähnlich einem Kuchen mindestens drei gleiche Laschen (Stücke) bilden. Hierdurch ist der fertigungstechnische Aufwand gering zu halten, da die Sollbruchstelle selbst aus radial verlaufenden Linien geringeren Querschnittes zu fertigen sind und bereits drei kuchenstückförmige Laschen genügen, um eine sternförmige Durchgangsöffnung zu bilden und alle anmeldungsgemäßen Vorteile erzielen zu können.
Anmeldungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Laschen der sternförmigen Durchgangsöffnung den eingeschobenen Zünder aufgrund ihrer vorgebbaren Elastizität zentrieren, festsetzen und die Hülse gleichzeitig abdichten. Hierdurch wird der eingefügte Zünder immer mittig in die Hülse eingefügt und gleichzeitig durch die sich bildenden Laschen gegen Herausziehen gesichert. Die sternförmige Durchgangsöffnung wird auch nur so weit wie nötig, also entsprechend dem Durchmesser des Zünders aufgebrochen. Die sich bildenden Laschen schmiegen sich eng anliegend und damit dicht an den Zünder an. Die Hülse ist anmeldungsgemäß mit und ohne Zünder dicht verschlossen. Auch kann ein versehentlich eingefügter Zünder wieder entnommen werden, weil die Elastizität der Laschen dies zulassen und sie sich nach Entnahme entspannen und die Durchgangsöffnung wieder verschließen.
Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Hülse und die Stopfen aus Polyethylen oder Polypropylen bestehen. Hierdurch können die Materialien zum Einsatz kommen, die gut zu verarbeiten sind, ein sicheres Zusammenspiel miteinander gewährleisten und die Gleiterfordernisse im Ladeschlauch optimal erfüllen, bei einem äußeren Durchmesser entsprechend dem kritischen Durchmesser und erforderlichenfalls kleiner als der innere Ladeschlauchdurchmesser.
Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass die Hülse den Anforderungen eines Extrusionsverfahrens und der Stopfen denen eines Spritz-Gieß-Verfahrens genügt. Hierdurch ist es möglich, den anmeldungsgemäßen Booster wirtschaftlich attraktiv zu fertigen.

Beispiel 1

Es werden bei veranschlagten 100 Gewichtsteilen 28, 3 % Dibutylphtalat und 1,7 % Nitrocellulose gemischt bis sich eine Gelatine bildet. Nun werden 65 % Nitropenta, 5 % Kaliumnitrat und geringe Mengen an Farb- und Inertstoffen zugegeben, bis sich eine homogene plastische Masse bildet.

Sprengtechnische Parameter:
Initiierfähigkeit:	Prüfzünder PETN 0,450 g
	(Durchmesser: 15 mm)
Detonationsgeschwindigkeit:	6400 m/s
	(Durchmesser: 15 mm)
Schlagenergie:	20 J
Reibenergie:	360 N

Beispiel 2

Es werden bei veranschlagten 100 Gewichtsanteilen 25 % Dibutylphtalat und 1 % Nitrocellulose gemischt bis sich eine Gelatine bildet. Nun werden 65 % Nitropenta, 9 % Kaliumnitrat und geringe Mengen an Farb- und Inertstoffen zugegeben bis sich eine homogene plastische Masse bildet.

Sprengtechnische Parameter:
Initiierfähigkeit:	Prüfzünder PETN 0,250 g
	(Durchmesser: 15 mm)
Detonationsgeschwindigkeit:	6260 m/s
	(Durchmesser: 15 mm)
Schlagenergie:	20 J
Reibenergie:	360 N

Beispiel 3

Es werden bei veranschlagten 100 Gewichtsanteilen 20 % Dibutylphtalat und 1 % Nitrocellulose gemischt bis sich eine Gelatine bildet. Nun werden 75 % Nitropenta, 4 % Kaliumnitrat und geringe Mengen an Farb- und Inertstoffen zugegeben bis sich eine homogene plastische Masse bildet.

Sprengtechnische Parameter:
Initiierfähigkeit:	Prüfzünder PETN 0,250 g
	(Durchmesser: 15 mm)
Detonationsgeschwindigkeit:	6430 m/s
	(Durchmesser: 15 mm)
Schlagenergie:	15 J
Reibenergie:	>360 N

Vergleichsbeispiel 4

Es werden bei veranschlagten 100 Gewichtsteilen 20 % Dibutylphtalat und 1 % Nitrocellulose gemischt bis sich eine Gelatine bildet. Nun werden 79 % Nitropenta, 0 % Kaliumnitrat und geringe Mengen an Farb- und Inertstoffen zugegeben bis sich eine homogene plastische Masse bildet.

Sprengtechnische Parameter:
Initiierfähigkeit:	Prüfzünder PETN 0,250 g
	(Durchmesser: 15 mm)
Detonationsgeschwindigkeit:	6900 m/s
	(Durchmesser: 15 mm)
Schlagenergie:	17,5 J
Reibenergie:	>360 N

Beispiel 5

Es werden bei veranschlagten 100 Gewichtsteilen 21 % Dibutylphtalat und 1,5 % Nitrocellulose gemischt bis sich eine Gelatine bildet. Nun werden 68,5 % Nitropenta, 9 % Kaliumnitrat und geringe Mengen an Farb- und Inertstoffen zugegeben bis sich eine homogene plastische Masse bildet.

Sprengtechnische Parameter:
Initiierfähigkeit:	Prüfzünder PETN 0,250 g
	(Durchmesser: 15 mm)
Detonationsgeschwindigkeit:	6475 m/s
	(Durchmesser: 15 mm)
Schlagenergie:	15 J
Reibenergie:	360 N

Beispiel 6

Es werden bei veranschlagten 100 Gewichtsteilen 21 % Dibutylphtalat und 1,0 % Nitrocellulose gemischt bis sich eine Gelatine bildet. Nun werden 70,0 % Nitropenta, 8 % Kaliumnitrat und geringe Mengen an Farb- und Inertstoffen zugegeben bis sich eine homogene plastische Masse bildet.

Sprengtechnische Parameter:
Initiierfähigkeit:	Prüfzünder PETN 0,250 g
	(Durchmesser: 15 mm)
Detonationsgeschwindigkeit:	6750 m/s
	(Durchmesser: 15 mm)
Schlagenergie:	17,5 J
Reibenergie:	>360 N

Die Rezepturen zeichnen sich bei sprengtechnischen Eigenschaften, die denen der mit giftigen Stoffen gebildeten, entsprechen, durch eine äußerst hohe Schlagenergie und die weiteren bereits genannten Vorteile aus.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, insbesondere hinsichtlich des Boosters für eine plastische Sprengstoffzusammensetzung, insbesondere für Ladeschläuche für Bohrlöcher und eine kleinkalibrige Initialzündung für den Tunnelbau wird anhand einer Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1: eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Booster, teilweise geschnitten,
Fig. 2: eine Draufsicht des Boosters gem. Fig. 1 entsprechend der Linie A-A,
Fig. 3: einen schematisch dargestellten Stopfen des Boosters in Seitenansicht, und
Fig. 4: eine Draufsicht des Boosters gem. Fig. 1 entsprechend der Linie B-B mit aufgebrochener Durchgangsöffnung.

Fig. 1 zeigt teilweise geschnitten eine Ansicht eines anmeldungsgemäßen Boosters 10, der eine Hülse 11 aus Kunststoff und zwei Stopfen 12, ebenfalls aus Kunststoff hat. Die Stopfen 12 haben einen äußeren Flansch 13 mit einem äußeren Durchmesser, der dem der Hülse 11 entspricht. Die Hülse 11 und die Stopfen 12 haben eine kreiszylindrische Grundform und sind miteinander fest und dicht verbunden. Diese Verbindung erfolgt über einen kreiszylindrischen Abschnitt 14, der einstückig mit dem Flansch 13 des Stopfens 12 verbunden ist und z. B. einige Millimeter in die Hülse 11 hineinragt und mit der Innenwandung 15 der Hülse 11 fest und dicht in Eingriff steht. Diese Verbindung kann kraftschlüssig erfolgen und/oder durch Zuhilfenahme von Klebstoff oder Hitze. Wenngleich dies die bevorzugten Verbindungen sind, so sind selbstverständlich auch geschraubte oder sonstige Verbindungen, wie Schnapp- und Rastverbindungen möglich. Hinsichtlich des in Fig. 1 unten geschnitten dargestellten Stopfens 12 hat der Flansch 13 einen zentral angeordneten, in die Hülse 11 hineinragenden fingerhutförmigen (zylindrischen) Abschnitt 16 mit einem Boden 17 und einer in der Fig. 1 angedeuteten strahlenförmigen Sollbruchstelle 18. Der Flansch 13 ist im Bereich des fingerhutförmigen Abschnittes 16 offen, so dass ein nur als Querschnittsfläche in Fig. 4 dargestellter Zünder 21 mit seiner Stirnseite gegen den Boden 17 und damit gegen die Sollbruchstelle 18 gepresst werden kann und diese in vorgebbarer Weise durchbricht. Der Zünder kann auch die ganze sternförmig dargestellte Durchgangsöffnung 19, also den Boden 17 ausfüllen. Die Sollbruchstelle(n) 18 werden durch vom Zentrum radial (strahlenförmig) verlaufende Linien mit Querschnittsverringerung gebildet, die in eine der Oberflächen, z. B. die äußere Oberfläche des Bodens 17 eingebracht ist. Der Flansch 13 verhindert überdies ein Hereindrücken des Stopfens 12 während des Durchbrechens der Durchgangsöffnung 19.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht entsprechend Linie A-A in Fig. 1. Ersichtlich sind die kreissymmetrische Form des Stopfens 12 und der Flansch 13 wie auch der Boden 17 mit strahlenförmig, radial verlaufenden Sollbruchstellen 18 versehen, von denen zwei dargestellt sind. Diese bilden insgesamt sechs kuchenstückförmige Abschnitte, besser Laschen 20 genannt. Die so gebildete, sternförmige Durchgangsöffnung 19 ist tief im fingerhutförmigen Abschnitt 16 angeordnet und erleichtert somit quasi trichterförmig das Einfädeln des Zünders 21. Im übrigen wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Stopfens 12 mit Flansch 13, zylindrischem Abschnitt 14 zur Befestigung des Stopfens 12 in der Hülse 11 und dem gestrichelt dargestellten fingerhutförmigen Abschnitt 16. Um diesen Stopfen 12 mit noch verschlossener Durchgangsöffnung 19 in die Hülse 11 einfügen zu können, ohne dass der, das anderen Ende der Hülse 11 verschließende, weitere Stopfen 12 wieder herausgedrückt wird, ist anmeldungsgemäß vorgesehen, dass die Hülse 11 nur zum Teil mit plastischem Sprengstoff gefüllt ist. Erfindungsgemäß ist die Hülse 11 auch nur so weit mit plastischem Sprengstoff aufzufüllen, dass auch ein Herausdrücken von Sprengstoff während des Einführens des Zünders 21 sicher ausbleibt. Versuche haben ergeben, dass bei normalem Zünder das freibleibende Volumen etwa 1 cm bei einem z. B. 15 mm durchmessenden Booster 10 entspricht, oder etwa einer Füllung von nur 90 bis 95 % des Boosters 10.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht von Fig. 3 entlang der Linie B-B. Die Darstellung entspricht ansich der gem. Fig. 2 auf deren Beschreibung insoweit auch Bezug genommen wird. Allerdings ist die Durchgangsöffnung 19 aufgebrochen und deshalb sternförmig dargestellt, mit einem inneren Querschnitt, der dem eines Zünders 21 entsprechen kann. Der Zünder 21 kann größeren und kleineren Querschnitt haben. Die strahlenförmig angeordneten Linien der Sollbruchstellen 18 haben elastische Laschen 20 gebildet, die mit ihren kantigen Spitzen den zur Verfügung stehenden freien Durchmesser der Durchgangsöffnung 19 bestimmen und aufgrund ihrer elastischen Materialspannung den Zünder 21 mittig halten und gegen Herausziehen sichern. Bei geeigneter Wahl des Materials reißen die Sollbruchstellen kaum weiter auf, als unbedingt nötig und die Laschen 20 schmiegen sich an den Zünder 21 an, so dass auch im Fall des eingefügten Zünders 21 die Durchgangsöffnung 19 quasi dicht verschlossen ist.
Zusammengefasst kann festgestellt werden, dass die strahlenförmige Sollbruchstelle 18 des Stopfens 12 so ausgeführt ist, dass sie einerseits dicht ist und somit ein Austreten von Sprengstoff bzw. Bestandteilen davon verhindert, andererseits dünn ist und eine besondere Konstruktion aufweist, die ein leichtes Einführen des Zünders 21 ermöglicht. Beim Einführen des Zünders 21 werden die Sollbruchstellen 18, Laschen 20 bildend, aufgebrochen. Der Zünder 21 kann leicht in die erfindungsgemäß plastische Sprengstoffmasse eingeführt werden und wird somit durch die Kombination der elastischen Sprengstoffmasse mit den Kunststofflaschen 20 sicher und zentrisch in der Hülse 11 fixiert. Durch die Laschen 20 ist weiterhin ein Herausrutschen des Zünders 21 erschwert. Da der Stopfen 12 an beiden Seiten baugleich ist, kann der Zünder 21 von jeder Seite in die Hülse 11 eingeführt werden. Der Booster 10 muss vom Sprengberechtigten also nicht in einer bestimmten Richtung in die Hand genommen werden, um den Zünder 21 einführen zu können.
Der Vorteil einer plastischen Sprengstoffmasse bei einem solchen Booster 12 gegenüber einer gegossenen, festen Sprengstoffmischung besteht weiterhin darin, dass für das Einführen des Zünders 21 kein vorgeformter Hohlraum im Sprengstoff vorhanden sein muss. Ein vorgeformter Hohlraum bietet immer die Gefahr, dass der Zünder 21 zu lose sitzt, oder es kommt zum Klemmen beim Einführen des Zünders 21. Das Volumen der Hülse 11 wird nur zu 90 bis 95 % mit der plastischen Sprengstoffmasse gefüllt (an einer Seite der Hülse 11 bleiben ca. 10 Millimeter leer, bei einem Durchmesser der Hülse 11 im Zentimeterbereich). Dieser Hohlraum ist u. a. für das Einführen des Zünders 21 ausreichend, ohne dass der auf der gegenüberliegenden Seite der Hülse 11 angeordnete Stopfen 12 aus der Hülse 11 herausgerückt wird. Die Hülse 11 und der Stopfen 12 werden aus Kunststoffen, wie Polyethylen und Polypropylen hergestellt. Die Hülse 11 vorzugsweise im Extrusionsverfahren und der Stopfen 12 im Spritz-Gieß-Verfahren, was zu einem guten wirtschaftlichen Preis-Leistungsverhältnis führt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Fig. 1, 2, 3 und 4 sowie den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Plastische Sprengstoffzusammensetzung, insbesondere für eine kleinkalibrige Initialzündung für den Tunnelbau und/oder untertägige Sprengarbeiten, mit Substanzen, die nicht giftig sind, gute Handhabungssicherheit und Detonationsfähigkeit haben, mit mindestens einem hochbrisanten Explosivstoff und einem Plastifiziermittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus
- 50-80 Gew.-% Pentaerythrittetranitrat und/oder Hexogen und/oder Octogen als hochbrisantem Explosivstoff,

- 15-30 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat als Plastifiziermittel,

- 0,5 - 3 Gew.-% Nitrocellulose,

- bis zu 10 Gew.-% anorganischen Nitraten, wie Natrium- und/oder Kaliumnitrat, und

- geringen Beimengungen an Farb- und Inertstoffen besteht,
die Bestandteile von Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat durch Vermischung eine Gelatine mit Nitrocellulose bilden, die zusammen mit Nitropenta und/oder Hexogen und/oder Octogen und Natriumnitrat und/oder Kaliumnitrat und den Farb- und Inertstoffen eine plastische homogene Masse ist.
Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kritischen Durchmesser von mindestens 15 mm, eine Detonationsgeschwindigkeit von mindestens 6260 m/s, eine Schlagenergie von mindestens 15 J und eine Reibenergie von mindestens 360 N.
Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
- 65 Gew. -% Nitropenta und/oder Hexogen und/oder Octogen,

- 28,3 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat,

- 1,7 Gew.-% Nitrocellulose,

- 5 Gew. -% Natrium-und/oder Kaliumnitrat, und

- geringen Beimengungen an Farb-und Inertstoffen.
Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
- 65 Gew.-% Nitropenta und/oder Hexogen und/oder Octogen,

- 25 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat,

- 1,0 Gew.-% Nitrocellulose,

- 9 Gew. -% Natrium-und/oder Kaliumnitrat, und

- geringen Beimengungen an Farb-und Inertstoffen.
Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
- 75 Gew.-% Nitropenta und/oder Hexogen und/oder Octogen,

- 20 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat,

- 1,0 Gew.-% Nitrocellulose,

- 4 Gew. -% Natrium-und/oder Kaliumnitrat, und

- geringen Beimengungen an Farb-und Inertstoffen.
Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
- 68, 5Gew.-% Nitropenta und/oder Hexogen und/oder Octogen,

- 21 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat,

- 1, 5 Gew.-% Nitrocellulose,

- 9 Gew. -% Natrium-und/oder Kaliumnitrat, und

- geringen Beimengungen an Farb- und Inertstoffen.
Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
- 70 Gew.-% Nitropenta und/oder Hexogen und/oder Octogen,

- 21 Gew.-% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat,

- 1, 0Gew.-% Nitrocellulose,

- 8 Gew.-% Natrium-und/oder Kaliumnitrat, und

- geringen Beimengungen an Farb-und Inertstoffen.
Sprengstoffzusammensetzung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Konsistenz mit einer Plastizität, die ein einfaches Einführen in beidseitig verschliessbare Kunststoffhülsen bewirkt, wie auch das Einführen eines Zünders in diesen Zündverstärker erleichtert und den Halt des Zünders darin sicherstellt.
Verfahren zur Herstellung der plastischen Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, insbesondere für eine kleinkalibrige Inititalzündung für den Tunnelbau, mit Substanzen, die nicht giftig sind, gute Handhabungssicherheit und Detonationsfähigkeit haben, mit mindestens einem hochbrisanten Explosivstoff und einem Plastifiziermittel, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusammensetzung aus
- 15-30 Gew. -% Dibutylphtalat und/oder Diamylphtalat als Plastifiziermittel, und

- 0,5 - 3 Gew.-% Nitrocellulose gemischt wird, bis sich eine Gelatine bildet und anschliessend in diese Gelatine

- 50-80 Gew.-% Pentaerythrittetranitrat (Nitropenta) und/oder Hexogen und/oder Octogen als hochbrisantem Explosivstoff, und

- bis zu 10 Gew.-% anorganische Nitrate, wie Natrium- und/oder Kalciumnitrat, und

- geringe Mengen an Farb-und Inertstoffen zugegeben werden bis sich durch Vermischung eine plastische homogene Masse bildet.
Booster, der eine plastische Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 1 enthält, insbesondere für Ladeschläuche für Bohrlöcher und eine kleinkalibrige Initialzündung, also Verstärkungsladung für den Tunnelbau, mit einer rohrförmigen Hülse (11) mit Stopfen (12) aus Kunststoff an beiden Endabschnitten, von denen mindestens einer durchlässig für einen Zünder (21) des Sprengstoffes in der Hülse (11) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfen (12) die Hülse (11) fest und dicht verschliessen und mindestens ein Stopfen (12) eine zentrale, individuell zu öffnende Durchgangs- öffnung (19) für einen Zünder (21) hat, die den Zünder (21) zentriert, arretiert und dichtend umschliesst.
Booster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengstoffmischung das innere Volumen der verschlossenen Hülse (11) mit einem Durchmesser entsprechend dem kritischen Durchmesser nur unvollständig ausfüllt.
Booster nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das freibleibende Volumen in der verschlossenen Hülse (11) mindestens dem Volumen des einzuführenden Zünders (21) und eines Stopfens (12) entspricht.
Booster nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (11) starr und kreiszylindrisch ist und die Stopfen (12) dicht und fest mit einem Ab- schnitt (14) ins Innere der Hülse (11) ragen und einen aussen verbleibenden Flansch (13) haben, deren äusserer Durchmesser dem der Hülse (11) entspricht.
Booster nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stopfen (12) elastisch und kreissymmetrisch ist und der äussere Flansch (13) zusammen mit einem zentralen, in die Hülse (11) ragenden Abschnitt (16) eine Ausformung ähnlich einem Fingerhut hat, mit einem in die Hülse (11) ragenden Boden (17), der die Durchgangsöffnung (19) für den Zünder (21) bildet.
Booster nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (17) des Stopfens (12) orthogonal zur Längserstreckung der Hülse (11) ausgerichtet ist und eine geringere Wandstärke mit einer aus der Mitte strahlenförmig angelegten Sollbruchstelle (18) hat.
Booster nach Anspurch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Oberflächen des Bodens (17) strahlenförmig mit geraden Linien verringerten Querschnittes versehen sind, die die Sollbruchstelle (n) (18) und ähnlich einem Kuchen, mindestens drei gleiche Laschen (20) (Stücke) bilden.
Booster nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (20) der sternförmigen Durchgangsöffnung (19) den eingeschobenen Zünder (21) aufgrund ihrer vorgebbaren Elastizität zentrieren, festsetzen und die Hülse (11) gleichzeitig abdichten.
Booster nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (11) und die Stopfen (12) aus Polyethylen oder Polypropylen bestehen.
Booster nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (11) den Anforderungen eines Extrusionsverfahrens und der Stopfen (12) denen eines Spritzgiess-Verfahrens genügt.