NO152429B - Skytevaapen av oppbrekkingstypen. - Google Patents

Description

Sprengstoffblanding, og fremgangsmåte for framstilling av denne.

Foreliggende oppfinnelse angår spreng-stoffblandinger, som er særlig anvendelige for fremstilling av slike sprengstoffplater som f. eks. anvendes for å herde metall-overflater og til å forme, tildanne eller sprenge gjenstander av metall.

Sprengstoffblandingen ifølge oppfinnelsen kan anvendes for fremstilling av sprengstoffplater med tilstrekkelig mekanisk styrke til å bibeholde en tildelt form eller fasong uten noe bærende underlag, og de er tilstrekkelig bøyelige til å bøyes i spisse vinkler uten at det opptrer noen særlig sprekk- eller brudd-dannelse. Videre trenger disse sprengstoffplatene ikke noe overtrekk, hverken for å gi styrke eller for å nedsette overflateklebrighet.

Det særegne ved en sprengstoffblanding i henhold til oppfinnelsen og som eg-ner seg for fremstilling av sprengstoffplater, er at den omfatter mellom 85 og 90 vektprosent av et krystallinsk høyeksplosivt stoff, som f. eks. R.D.X. (cyklisk trimethy-len-trinitramin), H.M.X. (cyklisk tetrame-thylen-tetranitramin), P.E.T.N. (pentaerytritol-tetranitrat) eller tetryl (2,4,6-trini-trofenylmetyl-nitramin), i en finfordelt form med en bimodal partikkelstørrelses-fordeling (kurven for partikkelstørrelses-fordelingen fremviser to maksima) som er innleiret i et visko-elastisk bindemiddel, hvorav mellom 3 og 25 vektprosent utgjøres av en høyt fluorert, polymer fluorkarbonforbindelse, som eventuelt også kan inneholde et annet halogen enn fluor, i en ekstremt finfordelt form. Betegnelsen «høyt fluorert» i beskrivelse og påstander inkluderer også «fullstendig fluorert». Hvis der er mindre enn 85 vektprosent av eksplosivstoffet, er det en økende mulighet (spesielt ved tynnere plater) for at platen ikke kan videreføre en detonasjon. Hvis der er mere enn 90 vektprosent av eksplosivstoffet, er platen sprø, og savner mekanisk styrke. Andelen av eksplosivstoffet er fortrinnsvis mellom 87 og 90 vektprosent.

For å fremstille en sprengstoffblanding inneholdende slike høye andeler av eksplo-sivstoff i pulverform og som ennå har passende reologiske egenskaper, må eksplosivstoffet foreligge i form av et fint pulver (dvs. at minst 95 pst. avtiklene er mindre enn 10 mikron i diameter) med en bimodal partikkelstørrelsesfordeling, (med to topp-konsentrasjoner for partikler med forskjel-lig partikkelstørrelse) slik at en høy grad av partikkelsammenpakking kan oppnås ved adskilte partikler i bindemiddelmatri-sen. Den målte partikkelstørrelsesfordeling av et passende eksplosivstoffpulver, viste en topp mellom 20 og 25 mikroner, og en an-nen topp mellom 8 og 10 mikroner, mens praktisk alt pulveret hadde en partikkel-størrelse mindre enn omtrent 50 mikron.

Det visko-elastiske bindemiddel som anvendes i sprengstoffblandingen, er et (Bingham)materiale hvis oppførsel under påkjenning svarer til oppstilling på hverandre av elementer som lyder Hooks elastiske lov og elementer som følger Newtons viskositetslov. Visko-elastiske stoffer som fortrinnsvis anvendes som hovedbestand-delen (dvs. omfattende mer enn 50 vektprosent av det visko-elastiske bindemidlet) er alifatiske hydrokarbonpolymerer, som f. eks. polyisobutylen eller polypropylen, med en i det vesentlige lineær polymerkjede med sidegrupper, bestående av lavere alkyl. Polyisobutylen er et tilfredsstillende bindemiddel når dets molekylvekt er av størrel-sesordenen minst 5000 (målt ved Staudin-gers metode). En for lav molekylvekt resul-terer i en klebrig sprengstoffblanding som savner mekanisk styrke. Når bindemidlet har en relativt høy molekylvekt, kan det være for viskost for en grei innkorporering med eksplosivstoffbestanddelen, selv i en vannholdig tykk oppslemming, i hvilket til-felle viskositeten kan reduseres ved inn-blanding av en passende mengde av enten en polymer med lavere molekylvekt eller et mykningsmiddel. Det er f. eks. funnet at polyisobutylen med en molekylvekt på ca. 1500 (Staudinger), trenger tilsetting av ca. 20 pst. av et mykningsmiddel før det greit lar seg inkorporere med eksplosivstoffbestanddelen.

Passende mykningsmidler er alifatiske

estere, inneholdende minst 15 karbonatomer og esterne av tobasiske syrer, idet f. eks. sebacinsyre og fthaisyre er særlig anvendelige. Eksempler på passende mykningsmidler inkluderer etyl-oleat, di-bu-tyl-fthalat og di(2-etylheksyl)sebacat.

Nærværet av ekstremt fine partikler (dvs. partikler med mindre enn en mikron i diameter) av den polymere, høyt fluorerte fluorkarbonforbindelse i bindemidlet i sprengstoffblandingen, forbedrer evnen for sprengstoff platene fremstilt av blandingen, til å forbli i kontakt med en overflate uten samtidig å ha for stor overflateklebrighet, og forbedrer generelt deres mekaniske og bøyelighetsegenskaper. Spesielt økes mot-standsevnen mot avslitning, og sjansene for sprekkdannelser under bøyning reduseres.

Passende fluorkarbonpolymerer er alifatiske polymere fluorkarboner som ikke inneholder noe hydrogen, men som eventuelt også ineholder et annet halogen, f. eks. klor, og som fremstilles ved en suspen-sjonsfremgangsmåte, slik at de kan foreligge separat i form av ekstremt fine partikler i blandingen. Slike forbindelser ei f. eks. polytetrafluoretylen, polyheksa-fluorpropylen og polytrifluorkloretylen.

Den foretrukne fluorholdige polymei er polytetrafluoretylen (P.T.F.E.), som fåes i handelen (f. eks. kvaliteten «CD3» som leveres av I.C.I. Ltd.) som et pulver bestående av aggregater (omkring 500 til 60C mikron i diameter) bestående av indivi-duelle, separate partikler, hver ca. 0,1 mikron i diameter, slik at aggregatene er brutt ned i den endelige fremstilte sprengstoffblanding.

Hvis den fluorholdige polymer foreligger i bare en forholdsvis liten mengde (minst 3 pst.) av det visko-elastiske bindemiddel, er der noen forbedring i egenskapene av sprengstoffblandingen, men for-holdsvise mengder av mellom 5 og 20 vektprosent, og fortrinnsvis mellom 7 og 15 vektprosent, må tilsettes for å oppnå de beste resultater.

Det skjer ingen generell forbedring av egenskapene for blandingen når den for-holdsvise mengde av fluorpolymeren økes utover 20 vektprosent av bindemidlet, og da blandingen og valsingen av produktet under fremstillingen blir mer og mer vanskelig etter som den mengdevise andelen øker utover 20 pst., bør denne andel ikke overstige 25 pst.

Videre gjør fluorpolymeren produktet stivere, slik at det bør tas hensyn til dette når viskositeten for bindemidlet skal fast-legges, spesielt for tilsetninger på over 10 pst. En passende alminnelig viskositetsver-di for bindemidlet hvori fluorpolymeren er tilsatt, er mellom 40 000 og 200 000 poise be-stemt ved ekstruderingsmetoden under be-nyttelse av Nooneys ligning med skjær-kraftfaktor på 5 sek-i ved 25° C.

Krystallinske høyeksplosivstoffer fremstilles ikke i form av så fine partikler som trenges for den foreliggende sprengstoffblanding, og enhver behandling som f. eks. knusing av det rene høyeksplosivstoff, for å fremstille fine partikler, unngås fortrinnsvis. En sprengstoffblanding som beskrevet i det foregående, kan imidlertid lett fremstilles ved å tildanne en blanding av bestanddelene i det nødvendige mengde-forhold og deretter gjentatte ganger å føre blandingen mellom differensialvalser som har et gap mindre enn 0,25 mm og fortrinnsvis mellom 0,05 til 0,08, og oppfinnelsen omfatter derfor også en fremgangsmåte for fremstilling av en sprengstoffblanding av den foreliggende type, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at en sammensetning inneholdende 85 til 90 vektprosent av et kry-■ stallinsk høyeksplosivstoff sammenblandes med et visko-elastisk bindemiddel som inneholder mellom 3 og 25 vektprosent av den ' høyt fluorerte, polymere fluorkarbonfor-: bindelse, i form av ekstremt fine partikler i fremstilt ved en suspensjonsprosess, hvor-etter blandingen gjentatte ganger føres gjennom differensialvalser med et gap på mindre enn 0,25 mm, hvorved høyeksplo-sivstoffet males til fine partikler med en bimodal størrelsesfordeling, og den polymere fluorkarbonforbindelse dispergeres i bindemidlet.

Det er vanligvis upraktisk, spesielt ved prosesser i stor skala, å innkorporere eksplosivstoffet i bindemidlet etter at fluorkarbonpolymeren er blitt tilsatt, og eksplosivstoffet innkorporeres da i det med mykningsmiddel tilsatte bindemiddel før fluorkarbonpolymeren tilsettes. I praksis blandes en vandig oppslemming av høyeksplo-sivstoffet med bindemidlet, idet vannet deretter fjernes fra denne blanding før fluorkarbonpolymeren tilsettes.

I praksis bør differensialvalsene være forsynt med en ru overflate, da det ellers er vanskelig å føre den fuktige blandingen gjennom det trange gapet. Antallet av passeringer som behøves for å oppdele eksplo-sivstoffpartiklene til den nødvendige stør-relse, minskes ved å gjøre gapet mellom valsene mindre og ved å øke forskjellen mellom periferihastighetene av valsene hvilket bevirker større skjærpåkjenning på partiklene. Melom 10 og 30 passeringer vil være tilstrekkelig hvis det anvendes et gap på mellom 0,05 og 0,08 mm med en dif-ferensial periferihastighet for valsene av størrelsesorden 90 cm/sek. Differensialvalsene bryter også i stykker aggregatene av fluorkarbonpolymer-partiklene og disper-gerer partiklene i blandingen.

Sprengstoffblandingen tørres deretter og kan tildanne til en sprengstoffplate ved å foreta en enkel sluttvalsing mellom valser som er skilt fra hverandre ved den ønskede tykkelse av platen som i praksis kan være så tynn som ca. 2 mm.

Spfengstoffblandinger i samsvar med oppfinnelsen har i hovedsaken den følgen-de sammensetning:

Eksempelvis er en typisk alminnelig sprengstoff sammensetning den følgende:

Høyeksplosivstoffet kan være R.D.X., H.M.X., P.E.T.N. eler tetryl. En spesifikk sammensetning A som tilsvarer den gene-relle sammensetning er den følgende:

En alternativ sammensetning B hvor det anvendes en mindre viskos polyisobutylen, er den følgende:

Alle de ovenfor angitte prosentvise for-hold er vektprosenter. Ved hjelp av eksempler skal nå fremstillingen av en sprengstoffblanding med den spesifikke sammensetning A og fremstillingen av sprengstoffplater fra denne blandingen be-skrives.

Polyisobutylen (70 vektdeler) omrøres og oppvarmes i en innkorporeringsblander til en temperatur mellom 90 og 100° C. Di(2-etylheksyl)-sebacat (20 vektdeler) tilsettes, og blandingen omrøres inntil det fås en blanding med ensartet sammensetning. En tykk oppslemning av R.D.X. (40 kg) og vann (227 kg) oppvarmes til en temperatur av omtrent 95° C og omrøres ved 200 r.p.m. i en blandebeholder. Det plas-tiserte polyisobutylen (4,9 kg) tilsettes og røringen fortsettes en time, og ved slutten av denne perioden er partiklene av R.D.X. ensartet belagt. Suspensjonen filtreres gjennom et batistfilter for å fjerne over-skudd av vann, og det filtrerte materialet som inneholder 20 pst. vann, blandes grun-dig med P.T.F.E. (0,55 kg) i en «Werner & Pfleiderer» innkorporatorblander i kald til-stand i en time. Sprengstoffblandingen fø-res deretter gjentatte ganger gjennom en differensialvalsemaskin med knudrete valser som roterer med forskjellige periferi - hastigheter, slik at det blir en kraftig skjærvirkning på blandingen mens den passerer gjennom gapet mellom valsene.

En passende maskin er en «Torrance» trommelmatevalse som er innstilt på en minimum adskillelse mellom den ru valse på 0,08 mm og med en valse med 30 cm i diameter som roterer med omtrent 15 r.p.m. og en valse med 37,5 cm i diameter som roterer med omtrent 60 r.p.m. Periferihastighetene for de to valser er således omkring 15 og 75 m-min, hvilket gir en dif-ferensialhastighet på omkring 60 m-min. Under disse betingelser føres blandingen gjentatte ganger gjennom valsene ved hjelp av den sirkulerende trommelmatin-gen i omtrent 5 min. idet dette teoretisk tilsvarer omtrent 25 gjennomføringer.

Sprengstoffblandingen tørres deretter endelig i en .passende tørringsinnretning. En «Werner & Pfleiderer» innkorporator kan anvendes, f. eks., idet behandlingen varer i omtrent 4 timer i 95° C, eller blandingen kan etterlates som tynne plater

og enkelt tørres i en tørreovn.

Da bindemiddelsammensetningen blir

mer viskos ved tilsetningen av P.T.F.E., er

det lettere å innkorporere R.D.X. før inn-blandingen av P.T.F.E., på den måte som

allerede beskrevet. Imidlertid, i mindre

målestokk, (omkring 2 kg), er også innkorporering av R.D.X. med den fullstendige

visko-elastiske bindemiddelsammenset-ning inneholdende P.T.F.E., praktiserbar.

Differensialvalsemaskinen kan da være en

«Torrance» laboratorievalse hvorigjennom

sprengstoffblandingen føres 10 ganger med

en minste valseadskillelse på omtrent

0,08 mm.

Sprengstoffplatene fremstilles tilslutt

ved å føre den tørrede sprengstoffblanding

gjennom en valsemaskin med to glatte stål-valser med den samme diameter, som roterer med like hastigheter, med gapet innstilt til å gi den ønskede platetykkelse ned

til omtrent 2 mm.

Claims (9)

1. Sprengstoffblanding, karakte-terisert ved at den omfatter mellom 85 og 90 vektprosent av et krystallinsk høyeksplosivstoff i finfordelt form med en bimodal partikkelstørrelsesfordeling (kurven for partikkelstørrelsesfordelingen fremviser to maksima) som er innleiret i et visko-elastisk bindemiddel, hvorav mellom 3 og 25 vektprosent utgjøres av en høyt fluorert, polymer fluorkarbonforbindelse, som eventuelt også kan inneholde et annet halogen enn fluor, i en ekstremt finfordelt form.

2. Sprengstoffblanding som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den høyt fluorerte, polymere fluorkarbonforbindelse er polytetrafluoretylen, fortrinnsvis i en mengde av fra 5 til 20 pst. basert på vekten av det visko-elastiske bindemiddel.

3. Sprengstoffblanding som angitt i påstand 2, karakterisert ved at po-lytetrafluoretylenet foreligger i form av partikler av størrelsesorden 0,1 mikron i diameter og i en mengde av fra 7 til 15 pst. basert på vekten av det visko-elastiske bindemiddel.

4. Sprengstoffblanding som angitt i hvilke som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at høyeksplo-sivstoffet er enten syklisk-trimetylen-tri-nitramin eller syklisk-tetrametylen-tetra-nitramin.

5. Sprengstoffblanding som angitt i hvilke som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at høyeksplo-sivstoffet er pentaerytritol-tetranitrat eller 2,4,6-trinitrofenylmetylnitramin.

6. Sprengstoffblanding som angitt i hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at mer enn 50 pst., basert på vekten av det visko-elastiske bindemiddel, er en alifatisk hy-drokarbon-polymer med lavere-alkyl side-kjeder, som f. eks. polyisobutylen.

7. Sprengstoffblanding som angitt i påstand 6, karakterisert ved at det visko-elastiske bindemiddel ytterligere inneholder et mykningsmiddel i form av en ester med minst 15 karbonatomer.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av en sprengstoffblanding som angitt i påstan-dene 1—7, karakterisert ved at en sammensetning inneholdende 85—90 vektprosent av et krystallinsk høyeksplosivstoff sammenblandes med et visko-elastisk bindemiddel som inneholder mellom 3 og 25 vektprosent av en høyt fluorert, polymer fluorkarbonforbindelse, som eventuelt også kan inneholde et annet halogen enn fluor, i form av ekstremt fine partikler fremstilt ved hjelp av en suspensjonsprosess, hvor-etter blandingen gjentatte ganger føres gjennom differensialvalser med et gap på mindre enn. 0,25 mm, hvorved høyeksplosiv-stoffet males til fine partikler med en bimodal størrelsesfordeling og den polymere fluorkarbonforbindelse dispergeres i bindemidlet.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av en sprengstoffblanding som angitt i påstand 8, i form av sprengstoffplater, karakterisert ved at differensialvalsin-gen etterfølges av en sluttvalsing av blandingen mellom valser som er skilt fra hverandre i en avstand tilsvarende den ønskede tykkelse av sprengstoffplaten.