NO126608B - - Google Patents

Description

Dynamittblanding.

Oppfinnelsen vedrører en forbedret dynamittblanding.

De dynamittblandihger som har størst økonomisk betydning, består i det vesentlige av et høy-eksplosivt følsomt stoff og en blanding av anorganiske oksyderende salter, samt kull-stoffholdige1 brennstoffer. Det eksplosive føl-somme stoff, vanligvis en flytende eksplosiv salpetersyre-ester, som f. eks. nitroglyserin, letter initieringen av blandingen og gir eksplosiv styrke. Oksydasjonsmidlene, samt de brennbare stoffer bidrar til den eksplosive blandings styrke og gir også midler for å regu-lere forbrenningens gassprodukter, slik at uheld-ige gasser kan elimineres eller reduseres. Andre tilsetningsstoffer, som f. eks. nøytraliserings-midler, geldannende eller plastifiserende midler m. v., inngår ofte i dynamittblandinger.

Følsomheten eller forplantningskraften for dynamittblandingen henger nøye sammen med blandingens tetthet, idet forholdet er det at økende tetthet minsker følsomheten, forutsatt at alle de øvrige forhold er de samme. Av foran-nevnte grunn har mange typer av stoffer med lav tetthet vært foreslått og vurdert for anvendelse i dynamittblandinger. Slike stoffer med lav tetthet skal fortrinnsvis bidra til styrken eller ytelsen av blandingen og skal selvsagt ikke medføre uønskede egenskaper for blandingen. Tettheten for nitroglyserinester kan ikke i vesentlig grad forandres, og bare små for-andringer i tetthet kan oppnås for de anorganiske oksyderende salter. Hovedmengden av tetthetsjustering må således tilveiebringes ved valg av forbrenningsstoffene, om det ønskede resultat skal kunne oppnås.

Kullstoff holdige materialer, som f. eks. tremasse eller forskjellige plantefibrer, har en relativt lav tetthet i tørr tilstand, men er så absorberende at nitroglyserinen trekkes inn i massen eller fibrene i så stor utstrekning at resultatet er en blanding som ikke bare forblir ved høy tetthet, men også blir tørr og vanskelig å lade (f. eks. å lade inn i en hylse). Ekspanderte cereal-produkter har vist seg å være mindre absorberende enn masser og fibrer, slik at redusert tetthet kan oppnås og de nødvendige egenskaper for ladning kan opprettholdes. Ved lagring forekommer imidlertid en gradvis absorbsjon av nitroglyserinen, selv i tilfelle av at man anvender ekspanderte cerealprodukter, hvorved effektiviteten av stoffene med lav tetthet minskes. I tillegg til dette vil utsettelse for fuktighet under lagringen, samt forekom-mende betydelig trykk på blandingen under neddykning i vann, resultere i absorbsjon av vann i de brennbare stoffer i en så stor utstrekning at forplantningskraften i høy grad reduseres.

En hensikt med oppfinnelsen er følgelig å tilveiebringe en dynamittblanding som ikke mister sin forplantningskraft når den utsettes for neddykning i vann, selv under stort trykk.

Ifølge oppfinnelsen består en dynamittblanding av et følsomt nitroglyserin, som nedenfor definert, karakteristisk ved at den inneholder et stoff med lav tetthet, i det minste 0,25 vektsprosent av vann- og nitroglyserin-uoppløselig varmeherdende syntetisk harpiks i form av hule sfæriske kuler med en diameter i området fra 2—360 mikron, idet massetettheten for disse kuler er mindre enn 0,3 g pr. cm<3>. Ytterligere forbrenningsstoffer vil vanligvis inngå i blandingen, idet mengden og be-skaffenheten bestemmes ved de krav som stilles til blandingen.

Det følsomme stoffet er fortrinnsvis en nitrert blanding av glyserin og etylenglykol. Slike nitrerte blandinger og andre nitrerte blandinger av glyserin og forbindelser, som f. eks. sukker, polyglyserin, polyetylenglykol etc, er kjent innenfor dette fagområdet under den generelle betegnelse «nitroglyserin». Det vil forstås at uttrykket «nitroglyserin», slik det anvendes i dette krav, skal tolkes overens-stemmende hermed. (Blandingen ifølge oppfinnelsen vil vanligvis inneholde fra 20—80 vektsprosent nitroglyserin.) Mange typer av brennbare stoffer med høy tetthet (0,6 g eller mere pr. cm<3>) er kjent på dette området. Typiske forbrenningsstoffer med høy tetthet er stivelse, elfenbensnøttemel, aprikosmargmel, valnøtt-skallmel, soyabønnemel og hvetemel. Brennbare stoffer med lav tetthet, som gjerne brukes i dynamitter, omfatter i tillegg til ekspanderte cerealprodukter tremasse, malt kork og bagasse-marg. Ifølge oppfinnelsen inngår det i blandingen både brennbare stoffer med høy tetthet og lav tetthet i tillegg til harpikskuler. Dette mulig-gjør tilpasning av surstoffmengden for flamme-kontroll og eksplosiv styrke uten å forlange store mengder av disse harpikskuler. Dette er viktig, sett fra både et økonomisk standpunkt og for regulering av tettheten. Dynamittbland^ ingen skal fortrinnsvis ha en tetthet større enn 1 for at den lett skal kunne nedsenkes i vann. Innholdet av brennbart materiale i blandingen ifølge oppfinnelsen vil vanligvis være fra 5—20 vektsprosent.

Blandingen ifølge oppfinnelsen vil vanligvis inneholde fra 10—70 vektsprosent av et anor-ganisk oksyderende salt. De salter som vanligvis anvendes i eksplosive blandinger, er ammonium-nitrat og natrium-nitrat, da de er billige og gir den ønskede reaksjon med brennstoffene. Tilsetningsstoffer, som eksempelvis nøytraliser-ingsmiddel eller kalk og gelmidler, som f. eks. nitrocellulose, vil være tilstede i mengder svarende til det ønskede resultat.

Oppfinnelsen er spesielt egnet for gelatin-dynamittblandinger, da disse blandinger er mest utsatt for tap av forplantningskraft under lagring og fordi gelatin-blandinger oftere anvendes, hvor vannmotstandsdyktighet er en viktig faktor. Gelatin-dynamittblandinger inneholder vanligvis fra 0,5—6 vektsprosent nitrocellulose som gelmiddel for å gelatinere nitroglyserinen.

Blandingen ifølge oppfinnelsen er beregnet på å tilberedes ved vanlig blandeanlegg og å lades ved hjelp av vanlige ladeinnretninger. Harpikskulene har til tross for sine meget tynne vegger en meget stor motstand mot knusning og vil ikke brytes ned under blandings- og ladeoperasjonen. På grunn av sin jevne kuleform kan de bli meget grundig blandet inn i dynamittblandingen.

Harpikskulene kan med fordel fremstilles av en fenolformaldehyd-blanding, slik som

belyst ved de etterfølgende eksempler. «Mikrokuler» fremstilt av the Carlton Company i Cleveland, Ohio, av karbamid-formaldehydhar-piks kan også brukes og har stort sett samme fysiske trekk og egenskaper. Slike mikrokuler fremstilles kommersielt for anvendelse som et flytende tak over flyktig petroleum for å redu-sere fordampningstap. Det vil forstås at hverken harpiksblandingen eller fremgangsmåten for fremstillingen av disse kuler ligger innenfor oppfinnelsesrammen, idet det kun forutsettes at harpiksen er vann- og nitroglyserin-uopp-løselig. Partikkelstørrelsen og massetettheten er imidlertid kritisk. Partikler større enn omkring 360 mikron kan ikke utstå knusevirk-ningen som følger med såvel fremstillingen som undervannsbruk av dynamitten, unntagen hvis kulene har relativt tykke vegger. Ettersom kuleveggene blir tykkere, vil massetettheten øke og hulrommene i kulene blir mindre effek-tive som lokaliserte varmepunkter på grunn av kompresjon.av en gass når dynamitten initieres. Harpikskuler mindre enn omkring 2 mikron i diameter inneholder utilstrekkelig innesluttet gass for å oppnå den ønskede opprettholdelse av forplantningskraften. Kravet til en massetetthet mindre enn 0,3 g pr. cm<3> er en kontroll på veggtykkelsen og derfor på mengden av hulrom i kulene.

Mengden av harpikskuler som brukes må være minst 0,25 vektsprosent basert på den totale blanding for å gi forbedring i forplantningskraft for blandingen. Da harpiksen selv er brennbar, kan meget store mengder anvendes uten skadelig innvirkning på dynamittens styrke. Da imidlertid harpikskulene er meget kostbarere enn andre velkjente brennstoffer, og da man ikke oppnår noe gunstigere resultat ved bruk av mere enn 4 vektsprosent av den totale blanding, vil den foretrukne blanding inneholde mellom 0,25 og 4 vektsprosent harpikskuler.

For å beskrive oppfinnelsen nærmere skal der nå henvises til noen eksempler. Disse repre-senterer spesielle utførelsesformer for oppfinnelsen, men denne er ikke begrenset til de mengdesforhold og stoffer som der er nevnt.

Den gelatin-dynamittblanding som er be-skrevet i den etterfølgende tabell, ble fremstilt på vanlig måte på standard dynamittmaskineri og pakket i hylser med 57 cm i diameter og om-trent 61 cm i lengde, idet hylsene besto av skrueviklede parafinbelagte rør. Vekten av hver patron var omkring 2,27 kg.

En nitrert blanding av 80 % glyserin og 20% etylenglykol. Harpikskulene som ble anvendt, var solgt kommersielt under varemerket «Micro-ballons» til Standard Oil i Ohio og ble fremstilt av The Bakelite Company, en avdeling av Union Carbide and Carbon Corporation. Kulene var fremstilt av en Bakelite Company fenolformaldehyd-blanding og hadde følgende data: Massetethet — 0,14 kg. pr. dm<3>. Partikkeltetthet — 0,15 kg pr. dm<3> i olje.

Gjennomsnittlig partikkelstørrelse — 0,33 mm.

Størrelsesområde 0,005—0,09 mm.

Trykk og hastighetsprøveresultater ble oppnådd ved å forbinde to patroner med endene mot hverandre ved hjelp av et kartongrør, inn-føringen av en elektrisk detonator i den ytre ende av den ene patron, befestigelse av to registreringsskiver (små kapsler beregnet på å slutte en krets når de trykkes sammen) på en på forhånd bestemt avstand på den annen patron, samt innføring av den beskrevne an-ordning i et stålrør med 10,16 cm i diameter. Enden av røret ble pakket og tettet, idet trådene som førte til detonatoren og registreringsskivene, ble ført ut mellom de to pakninger. Røret ble fylt med vann og neddykket i prøvekarret, hvorpå ytterligere vann ble pumpet inn i røret inntil det angitte trykk ble oppnådd. Ledningene for registreringsskiven ble koblet til en registre-rende kronograf, og detonatorledningene ble tilkoblet en energikilde. Etter neddykningen ved det angitte trykk for den spesielle periode ble detonatoren initiert og registreringen foretatt. Resultatene var som følger: Blanding A. En frisk prøve detonert med en hastighet på 2 400 m pr. sek. etter 15 min. neddykning ved 17 575 kg pr. cm<2> (250 pounds per square inch).

En prøve som hadde vært lagret i en måned ved 37,78° C i fuktig atmosfære forplantet ikke

detonasjonen etter 15 min. neddykning ved bare 10 545 kg pr. cm<2> (150 pounds per square inch)

og detonerte med en hastighet på 4 880 m pr.

sek. etter 15 min. neddykning ved 7,13 kg. pr. cm2.

Blanding B. En frisk prøve detonerte med en hastighet på 6 350 m pr. sek. etter 15 min. neddykning ved 17 575 kg pr. cm<2> (250 pounds per square inch), og med 5 600 m pr. sek. under de samme betingelser etter en måneds lagring ved 37,78° C i fuktig atmosfære.

Blanding C. En frisk prøve detonerte med en hastighet på 5 900 m pr. sek. etter 15 min. neddykning ved 17 575 kg pr. cm<2>, og med 5 200 m pr. sek. under de samme betingelser etter en måneds lagring ved 37,78° C i fuktig atmosfære.

Blanding D. En frisk prøve detonerte med en hastighet på 6 680 m pr. sek. etter 15 min. neddykning ved 17 575 kg pr. cm<2>, og med 5 640 m pr. sek. under de samme betingelser etter en måneds lagring ved 37,78° C i fuktig atmosfære. Etter 18 timers neddykning ved 17 575 kg. pr. cm<2> detonerte en prøve som hadde vært lagrét i en måned ved 37,78° C i fuktig atmosfære, med en hastighet på 6 190 m. pr. sek.

Blanding E. En frisk prøve detonerte med en hastighet på 5 520 m pr. sek. etter 15 min. neddykning ved 17 575 kg pr. cm<2>. En prøve, lagret i en måned ved 37,78° C i fuktig atmosfære detonerte med en hastighet på 6 040 m pr. sek. etter 18 timers neddykning ved 17 575 kg. pr. cm2.

Blanding F. Den friske prøven detonerte med en hastighet på 5 900 m pr. sek etter 15 min. neddykning ved 17,575 kg pr. cm<2>. Etter lagring i en måned ved 37,78°C i fuktig atmosfære forplantet ikke blandingen detonasjon ved et trykk av 17,575 kg. pr. cm<2>.

Blanding G. Den friske prøven forplantet ikke detonasjon etter 15 min. neddykning selv bare ved 10,545 kg pr. cm<2>. En tilfredsstillende detonasjon ble oppnådd når trykket var 6,1172 kg.

pr. cm<2> (87 pounds per square inch).

Blanding H. En frisk prøve detonerte med en

hastighet på 5,640 m pr. sek. etter 15 min. neddykning ved 17,575 kg. pr. cm<2>. En prøve, lagret

i en måned ved 37,78 ° Ci fuktig atmosfære

detonerte med en hastighet på 6,680 m pr. sek.

under de samme betingelser.

De foregående eksempler viser tydelig for-bedrede lagringsegenskaper for blandingen ved

relativt små mengder av harpikskuler. Blanding

A er representativ for en typisk gelatin-dynamittblanding, som anvender stoffer med lav

tetthet av tidligere kjent type i et tilstrekkelig

mengdeforhold til å gi ønsket forplantningskraft selv for høye trykk. Lagringsprøven viser

at forplantningskraften er alvorlig nedsatt etter

en måneds lagring. Blandingene B og C er helt

ekvivalente med den for blandingen A, bortsett

fra tilstedeværelsen av harpikskulene. Allikevel

viser lagringsprøven at en utmerket opprettholdelse av forplantningskraften blir oppnådd.

Blandingene D, E, F og G er representative for

såkalte «ammonia gelatin»-dynamitter. Blandingen F er representativ for en velkjent type, og

forplantningskraftprøven, selv for en frisk

prøve, viser at følsomheten etter neddykning

under trykk, er uønsket lav. Innblandingen av

harpikskuler ikke bare øker den initiale forplantningskraft, men den hye følsomhet opprettholdes selv etter lagring.

Claims (8)

1. Dynamittblanding, karakterisert ved at]

den består av nitroglyserin og i det minste 0,25 vektprosent av hele blandingen av en vann- og nitroglyserin-uoppløselig varmeherdende harpiks i form av hule sfæriske kuler, idet disse kuler har en massetetthet mindre enn 0,3 g pr. cm<3> og en diameter mellom 2 og 260 mikron.

2. Blanding som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den også omfatter nitrocellulose.

3. Blanding som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at nitroglyserinen utgjør fra 20 til 80 vektsprosent av hele blandingen.

4. Blanding som angitt i påstand 2, karakterisert ved at den omfatter nitrocellulose i en mengde mellom 0,5 og 6 vektsprosent av blandingens totale vekt.

5. Blanding som angitt i noen av de foregående påstander, karakterisert ved at de varmeherdende harpikskuler utgjør mellom 0,25 og 4 vektsprosent av blandingens totale vekt.

6. Blanding som angitt i noen av de foregående påstander, karakterisert ved at den omfatter fra 10 til 70 vektsprosent av anorganiske oksyderende salter.

7. Blanding som angitt i noen av de foregående påstander, karakterisert ved at den har en tetthet større enn 1.

8. Blanding som angitt i noen av de foregående påstander, karakterisert ved at innholdet av brennbare stoffer ligger mellom 5 og 20 vektsprosent av den totale blanding.