NO329572B1

NO329572B1 - Halvkontinuerlig tokomponentsprosess for fremstilling av en kompositt eksplosiv ladning omfattende en polyuretan grunnmasse

Info

Publication number: NO329572B1
Application number: NO20030488A
Authority: NO
Inventors: Alain Bonnel; Jean-Paul Augier; Bernard Mahe
Original assignee: Eurenco France
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2010-11-15
Also published as: CA2418319A1; AU2003200305A1; ES2333948T3; TW200302815A; NO20030488D0; TW593213B; JP3740128B2; FR2835519A1; IL153983A; BR0300166A; NO20030488L; US20050115652A1; AU2003200305B2; BR0300166B1; JP2004035390A; ATE447545T1; SG105568A1; DK1333015T3; ZA200300557B; DE60329878D1

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår det militære området, mer spesielt angår den eksplosivt krigsmateriell, slik som bomber og granater.

Mere spesifikt vedrører oppfinnelsen en ny halvkontinuerlig fremgangsmåte for å fremstille kompositt eksplosive ladninger omfattende en fast grunnmasse av polyuretan.

Uttrykket "kompositt eksplosiv" oppfattes vanligvis til å bety en funksjonell detonerbar pyroteknisk sammensetning omfattende en fast polymerisk grunnmasse med tilsetning, vanligvis en grunnmasse av polyuretan, og nevnte tilsetning er pulver og omfatter en nitroorganisk eksplosiv ladning, for eksempel heksogen, oktogen, ONTA (oksynitrotriazol) eller en blanding av i det minste to av disse komponentene.

Kompositt eksplosive ladninger og måten å oppnå dem på er for eksempel beskrevet av I Quinchon, "Powders, propellants and explosives", Volum 1, "Explosives", Technique et Documentation, 1982, sidene 190-192. Pulvertilsetningen blandes i en blander med en flytende polymeriserbar harpiks, for eksempel en prepolymer omfattende hydroksylender. En pasta oppnås, pastaen kan støpes i en form og deretter polymeriseres ved herding. Etter valg av og justering av midlene for tverrbinding av harpiksen, katalysatorene og andre additiver, er det mulig å oppnå støpte deler med forskjellige egenskaper.

Der er ulemper og begrensninger med disse vanlige fremgangsmåtene for blanding av alle bestanddelene, som introduseres og blandes i en blander i henhold til en definert rekkefølge.

Når blandingen er fullført, må pastaen anvendes innenfor en relativt kort tidsperiode (brukstid ("pot life")). Utvidelse av brukstiden ved å redusere nivået av tverrbindingskatalysator fører til en økning i polymeriseringstiden, idet temperaturen begrenses, blant annet av den pyrotekniske naturen til noen bestanddeler.

Denne måten å operere på krever dermed et teknisk kompromiss mellom brukstiden og herdetiden, i tillegg til en nødvendig kobling av rekkefølgene for blanding og støping av pastaen.

Det er også nødvendig med et kompromiss mht. økonomi mellom størrelsen på blanderen og størrelsen på den støpte gjenstand.

Mens denne satsvise prosessen viser seg å være relativt godt egnet for fremstillingen av større gjenstander, slik som undervannsminer, torpedoer og bomber, viser den seg på den annen side å være veldig ufordelaktig og dyr ved fremstillingen av store mengder av små, støpte gjenstander ved en høy hastighet, for eksempel i fremstillingen av flere hundre granater med en diameter i området 50 til 100 mm som hver omfatter flere hundre gram til flere kilo av kompositt eksplosiv, fra en blanding på 1 til 3 tonn pasta.

I denne situasjonen er det nødvendig å ha en lang brukstid for å kunne lade mye krigsmateriell med den samme blanding, som i motsetning har en spesielt lang tid for tverrbinding av pastaen og en meget høy kostnad for fremstillingssyklusen på grunn av tiden der utstyr og personell er opptatt.

Hvis størrelsen av blanderen reduseres, reduseres antallet krigsmateriell som kan fylles pr. blanding, noe som er økonomisk ufordelaktig.

Fagfolk har prøvd å unngå denne koblingen mellom brukstid og herdetid og denne nødvendige og presise koblingen av blande- og støpeoperasjonene.

For å løse dette problemet foreslo J.M. Tauzia i en rapport med tittel "Some Comments on Processing Energetic Materials" ved konferansen "Compatibility and Processing" arrangert av the American Defense Preparedness Association (ADPA) 23.-25. oktober 1989 i Virginia Beach (U.S.A.), en tokomponent prosess hvor 2 kjemisk stabile polymeriske komponenter som utviser så godt som det samme nivået av tilsetning og de samme viskositetene, først fremstilles diskontinuerlig fra bestanddelene i blandere.

Disse 2 pastakomponentene blandes deretter kontinuerlig i et masseforhold på omtrent 1.

Denne tokomponent prosessen, som gjør det mulig å eliminere brukstid/herdetid kompromisset og gjør det mulig å lagre de 2 komponentene i flere uker, har flere ulemper.

En første ulempe er at det viser seg å være veldig vanskelig å kontinuerlig blande de 2 pastakomponentene for å oppnå et homogent produkt.

En annen ulempe er at de 2 komponentene er pyroteknisk aktive (tilstedeværelse av eksplosive tilsetninger) og at de derfor både må dannes og deretter lagres i sikre anlegg.

En tredje ulempe er at den faste polymeriske grunnmassen til kompositt eksplosivet som oppnås til slutt er forskjellig fra den som oppnås, med de samme bestanddelene i de samme forholdene, i henhold til den vanlige satsvise prosessen. Dette er fordi isocyanatkomponenten, i henhold til Tauzia, er polymerisk. Fremstilling, som et mellomprodukt, av en isocyanatprepolymer fra den opprinnelige isocyanatmonomeren, fører til fremstilling av en fast grunnmasse av polyuretan som er forskjellig fra den som oppnås i henhold til den satsvise prosessen ved å direkte blande all isocyanatmonomeren og all hydroksylprepolymeren.

Denne forskjellen i struktur i den faste polyuretangrunnmassen fører til uønskede forskjeller i mekaniske og/eller detonerings-egenskaper, som krever veldig dyr og ufordelaktig rekvalifisering av sluttproduktet.

Tokomponent prosessen beskrevet av J.M. Tauzia er derfor ikke fullstendig tilfredsstillende.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er forbedring av denne tokomponent prosessen og den foreliggende oppfinnelsen angår en halvkontinuerlig tokomponent prosess for fremstilling av en kompositt eksplosiv ladning omfattende en grunnmasse av polyuretan som hverken oppviser ulempene til den vanlige satsvise prosessen eller de ovennevnte ulempene til den halvkontinuerlige tokomponent prosessen som beskrevet av J.M. Tauzia.

Det har uventet blitt funnet ut at det er mulig å oppnå en kompositt eksplosiv ladning omfattende en grunnmasse av polyuretan i henhold til en enkel og ikke kostbar halvkontinuerlig tokomponent prosess som ikke krever rekvalifisering av sluttproduktet, grunnet en veldig presis kombinasjon av tekniske egenskaper relatert til fordelingen av bestanddelene i de 2 komponentene og til masseforholdet av blandingen av de 2 komponentene.

Mer spesielt angår den foreliggende oppfinnelsen en halvkontinuerlig prosess for fremstilling av en kompositt eksplosiv ladning sammensatt av en fast grunnmasse av polyuretan med tilsetning, idet tilsetningen er fast og pulverformet og omfatter i det minste ett nitroorganisk eksplosiv, ved innføring i støpeformer av en pastaaktig eksplosiv sammensetning og deretter termisk tverrbinding av denne sammensetningen, idet nevnte pastaaktige eksplosive sammensetning oppnås ved blanding av bestanddeler som hovedsakelig omfatter en polyolprepolymer, et plastlfiseringsmiddel, en polyisocyanatmonomer og en pulverformet fast tilsetning omfattende i det minste ett nitroorganisk eksplosiv,

som er kjennetegnet ved at:

- to komponenter først tilberedes under satsvise forhold fra de kombinerte bestand delene ved enkel homogen blanding av: en pastaaktig komponent A omfattende all polyolprepolymer og all pulverformet

fast tilsetning,

en flytende komponent B omfattende all polyisocyanatmonomer,

idet plastifiseringsmiddelet fordeles mellom de to komponentene A og B,

- komponentene A og B blandes deretter under kontinuerlige forhold i en statisk blander slik at masseforholdet mellom komponentene A og B er konstant og utgjør

mellom 95/5 og 99,5/0,5; - at blandingen av komponentene A og B innføres ved utløpet fra den statiske blanderen i en rekke støpeformer; og - at innholdet av nitroorganisk eksplosiv i de eksplosive ladninger er mellom 15 og 90 vekt-% og innholdet av pulverformet fast tilsetning er mellom 75 og 90 vekt-%.

Det bør legges merke til at i henhold til oppfinnelsen, i tillegg til det veldig spesifikke masseforholdet mellom komponent A og komponent B, har ikke komponentene A og B samme viskositet, idet én er pastaaktig og omfatter all tilsetning og polyolprepolymer, og den andre er flytende og omfatter all polyisocyanatmonomer som er uten kjemisk modifikasjon og spesielt uten prepolymerisering ved anvendelse av en polyol.

Denne kombinasjonen av distinktive tekniske kjennetegn har sammenlignet med den kjente halvkontinuerlige tokomponent prosessen, den tekniske effekten av å unngå alle ovennevnte ulemper og gjør prosessen spesielt enkel og lite kostbar.

Kun komponenten A er pyroteknisk aktiv, noe som i betydelig grad begrenser sikker-hetskravene, og blandingen av komponentene A og B er enkel å homogenisere.

Videre er de fysiokjemiske, mekaniske, detonerende og sårbarhetsegenskapene til sluttproduktet identiske med dem til produktet oppnådd i henhold til den vanlige satsvise prosessen fra de samme bestanddelene i de samme forholdene, noe som gjør at en ufordelaktig rekvalifisering av produktet unngås.

Fremstillingsoperasjonene for komponentene A og B er fullstendig uavhengige av operasjonene for å blande komponentene A og B og av støpingen, og kan utføres parallelt. Disse komponentene A og B kan om nødvendig lagres i flere uker før de blandes.

Videre er prosessen i henhold til oppfinnelsen fullstendig uavhengig av brukstiden på grunn av at små mengder av komponentene A og B raskt og kontinuerlig blandes, noe som gjør det mulig å øke prosenten av tverrbindingskatalysator og dermed redusere tiden for tverrbinding av den pastaaktige eksplosive sammensetningen i formen og/ eller å utføre denne tverrbindingen ved en lavere temperatur.

Tverrbinding ved omgivelsestemperatur (20°C) er også mulig, noe som er spesielt fordelaktig.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen oppnås den pastaaktige eksplosive sammensetningen fra de vanlige bestanddelene anvendt i henhold til prosesser i den kjente teknikk og som er godt kjent av fagfolk.

Disse bestanddelene omfatter hovedsakelig en polyolprepolymer, et plastifiseringsmiddel, en polyisocyanatmonomer og en pulverformet tilsetning omfattende i det minste ett nitroorganisk eksplosiv.

Uttrykket "hovedsakelig" skal forstås slik at de ovennevnte bestanddeler alltid er tilstede og representerer i alt mer enn 90 vekt% med hensyn på den totale vekt av den pastaaktige eksplosive sammensetningen.

Fortrinnsvis representerer summen av innholdene, uttrykt i vekt, av polyolprepolymer, plastifiseringsmiddel, polyisocyanatmonomer og pulverformet tilsetning mellom 98% og 100% av alle bestanddelene.

Generelt skal de fysiske tilstandene, fast, flytende eller pastaaktig, av bestanddelene og av sammensetningene i den foreliggende beskrivelse forstås som de fysiske tilstandene ved omgivelsestemperatur (omtrent 20°C) og ved atmosfæretrykk (omtrent 0,1 MPa).

Uttrykket "nitroorganisk eksplosiv" skal vanligvis forstås til å bety et eksplosiv valgt fra gruppen omfattende nitroaromatiske eksplosiver (omfattende i det minste en C-N02-gruppe, hvor karbonatomet danner en del av en aromatisk ring), salpetersyreester eksplosiver (omfattende i det minste en C-0-N02-gruppe) og nitramineksplosiver (omfattende i det minste en C-N-N02-gruppe).

Fortrinnsvis velges det nitroorganiske eksplosivet fra gruppen omfattende heksogen, oktogen, pentritt, 5-okso-3-nitro-l,2,4-triazol (ONTA), triaminotrinitrobenzen, nitro-guanidin og deres blandinger, dvs. alle blandingene av i det minste to av de ovennevnte forbindelsene.

Særlig foretrukket velges det nitroorganiske eksplosivet fra gruppen omfattende heksogen, oktogen, ONTA og deres blandinger.

Innholdet av nitrooganisk eksplosiv er mellom 15 vekt% og 90 vekt% med hensyn på kompositt eksplosivet og innholdet av pulverformet fast tilsetning er mellom 75 vekt% og 90 vekt% med hensyn på kompositteksplosivet.

I henhold til en alternativ utforming består den pulverformede faste tilsetning sammensatt av kun nitroorganisk eksplosiv.

I henhold til en annen alternativ utforming omfatter den pulverformede faste tilsetningen også i det minste en annen bestanddel enn det nitroorganiske eksplosivet.

Den kan f.eks. omfatte et reduksjonsmetall fortrinnsvis valgt fra gruppen omfattende aluminium, zirkonium, magnesium, wolfram, bor og deres blandinger. Spesielt foretrukket er reduksjonsmetallet aluminium.

Innholdet av reduksjonsmetall kan f.eks. være mellom 0 vekt% og 35 vekt% med hensyn på kompositt eksplosivet.

Den pulverformede tilsetningen kan også omfatte, eventuelt i kombinasjon med et reduksjonsmetall, et uorganisk oksydasjonsmiddel fortrinnsvis valgt fra gruppen omfattende ammoniumperklorat, som er spesielt foretrukket, kaliumperklorat, ammoniumnitrat, natriumnitrat og deres blandinger.

Innholdet av uorganisk oksydasjonsmiddel kan f.eks. være mellom 0 vekt% og 45 vekt% med hensyn på kompositt eksplosivet.

Når den pulverformede faste tilsetningen omfatter i det minste en annen bestanddel enn det nitroorganiske eksplosivet, er den andre bestanddelen foretrukket valgt fra gruppen omfattende ammoniumperklorat, aluminium og deres blandinger.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen er polyolprepolymeren en mer eller mindre viskøs væske. Dens. tallmessige gjennomsnittlige molekylmasse (Mn) er fortrinnsvis mellom 500 og 10.000 og er fortrinnsvis valgt fra gruppen omfattende polyisobutylenpolyoler, polybutadienpolyoler, polyeterpolyoler, polyesterpolyoler og polysiloksanpolyoler. Spesielt foretrukket anvendes en polybutadien omfattende hydroksylender.

Polyisocyanatmonomeren er en væske som fortrinnsvis er valgt fra gruppen omfattende toluendiisocyanat (TDI), isoforondiisocyanat (IPDI), dicykloheksylmetylendiisocyanat (MDCI), heksametylendiisocyanat (HMDI), biurettriheksanisocyanat (BTHI), 3,5,5-trimetyl-l,6-heksametylendiisocyanat, og deres blandinger.

Spesielt foretrukket anvendes IPDI eller MDCI.

Plastifiseringsmiddelet er også en væske, fortrinnsvis en monoester, slik som isodecyl-pelargonat (IDP), eller en polyester valgt fra gruppen omfattende ftalater, adipater, azelater og acetater. Blant polyestere er triacetin, alkylftalater, slik som dioktylftalat (DOP), alkylazelater, slik som dioktylazelat (DOZ), og alkyladipater, slik som dioktyladipat (DOA), spesielt foretrukket.

I tillegg til de ovennevnte essensielle bestanddelene kan de kombinerte bestanddelene også omfatte i det minste et additiv valgt fra gruppen omfattende tverrbindingskatalysatorer (katalysatorer av NCO/OH reaksjonen), fuktemidler, antioksydanter og midler for bindemiddel-tilsetningsadhesjon.

Som tverrbindingskatalysator anvendes fortrinnsvis dibutyltinndilaurat (DBTL), men det kan også anvendes andre katalysatorer som er velkjent for fagfolk, spesielt andre organotinnkomponenter, slik som et tinnsalt av en karboksylsyre, et trialkyltinnoksyd, et dialkyltinndihalid eller et dialkyltinnoksyd. Det kan også nevnes f.eks. dibutyltinn-diacetat, dietyltinndiacetat, dioktyltinndioksyd og tinnoktoat.

Som katalysator kan det også anvendes et tertiært amin, spesielt et trialkylamin, eller også en organovismutforbindelse, slik som trifenylvismut.

Som fuktemiddel anvendes fortrinnsvis et lecitin, slik som soyabønnelecitin, eller et siloksan.

Som antioksydant anvendes fortrinnsvis di-tert-butyl-para-kresol (Ionol) eller 2,2'-metylenbis(4-metyl-6-(tert-butyl)fenol) (MBP5).

Som middel for bindemiddel-tilsetningsadhesjon er det foretrukket anvendt trietylen-pentaminakrylnitril (TEPAN) eller visse forbindelser utviklet fra silanoler, slik som (3-(trietoksysilyl)propyl) ravsyreanhydrid (C13H2406Si).

Bestanddelene kan også omfatte en komponent for utvidelse av polyuretanpolymer-kjeden.

Denne forbindelsen er vanligvis en polyolmonomer med liten masse, mindre enn omtrent 300, fortrinnsvis en triol, slik som trimetylolpropan (TMP), eller en diol, slik som dipropylenglykol.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen fremstilles først 2 komponenter under satsvise forhold fra alle bestanddelene ved enkel homogen blanding: - en pastaaktig komponent A omfattende all polyolprepolymeren og all pulverformet fast tilsetning,

- en flytende komponent B omfattende all polyisocyanatmonomeren,

idet plastifiseringsmiddelet fordeles uten forskjell mellom de to komponentene A og

B.

Fortrinnsvis omfatter komponenten A alt plastifiseringsmiddelet.

I en spesielt foretrukket utforming er komponenten B kun dannet av polyisocyanatmonomeren.

Når bestanddelene omfatter en kjedeutvidende forbindelse er det essensielt for sist-nevnte å være fullstendig inkludert i komponenten A.

Når bestanddelene omfatter i det minste et additiv valgt fra gruppen omfattende tverrbindingskatalysatorer, fuktighetsmidler, antioksydanter og midler for bindemiddel-tilsetningsadhesjon, kan dette additivet fordeles uten forskjell mellom de to komponentene A og B, men det er foretrukket at det fullstendig inkluderes i komponent A.

I henhold til en foretrukket alternativ utforming, velges bestanddelene andre enn polyolprepolymeren, plastifiseringsmiddelet, polyisocyanatmonomeren og den pulverformede faste tilsetningen, utelukkende fra gruppen omfattende kjedeutvidende forbindelser, tverrbindingskatalysatorer, fuktemidler, antioksydanter og midler for bindemiddel-tilsetningsadhesjon, idet de kjedeutvidende forbindelsene er fullstendig inkludert i komponenten A, noe som gjør det mulig for tverrbindingskatalysatorene, fuktemidlene, antioksydantene og midlene for bindemiddel-tilsetningsadhesjon å distribueres uten forskjell mellom de to komponentene A og B. Imidlertid er de fortrinnsvis inkludert i komponenten A.

Komponentene A og B er fremstilt uavhengig under satsvise forhold ved enkel homogen blanding, f.eks. i en blander, og er kjemisk stabile, dvs. at der er ingen kjemisk reaksjon mellom de blandede bestanddelene i hver komponent og at alle bestanddelene beholder deres strukturelle identitet, både under blanding og under etterfølgende lagring og uavhengig av komponentene A og B.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen, for å oppnå en pastaaktig eksplosiv sammensetning, blandes komponenten A og komponenten B deretter under kontinuerlige forhold slik at masseforholdet mellom komponenten A og komponenten B er konstant og mellom 95/5 og 99,5/0,5, fortrinnsvis mellom 98/2 og 99,2/0,8, f.eks. i området 99.

Den kontinuerlige blandingen mellom komponenten A og komponenten B utføres i en statisk blander. En statisk blander er godt kjent blant fagfolk, og kan være i form av et rør omfattende krysstykker som tvinger produktet som passerer derigjennom å separeres og deretter gjenblandes.

I henhold til en foretrukket alternativ utforming er komponentene A og B hver tilstede i en beholder utstyrt med et stempel, idet bevegelsen av dette ved hjelp av en motor gjør det mulig å mate, med komponentene A og B, et blanderhode anbragt oppstrøms for den statiske blanderen, slik at innholdet i blanderhodet strømmer inn i den statiske blanderen.

Trykket på blandingen av komponentene A og B i blanderhodet er fortrinnsvis mellom 1 MPa og 10 MPa og de 2 stemplene er fortrinnsvis drevet av den samme motoren.

Med tanke på det høye masseforholdet mellom komponent A og komponent B, er det på sin plass å nevne at en slik sammenstilling gir mulighet til å koble sammen flere beholdere av komponenten A med samme beholder for komponent B, uten å forstyrre den kontinuerlige prosessen.

Den statiske blanderen er fortrinnsvis sammensatt av flere elementer montert i serie, i form av et rør med en diameter som fortrinnsvis er mellom 15 mm og 60 mm.

Det anvendes f. eks. mellom 6 og 15 blandeelementer, slik som dem som er handels-vare og godt kjent av fagfolk. I henhold til en annen foretrukket alternativ utforming oppnås den pastaaktige eksplosive sammensetningen med en volumetrisk mengde på mellom 0,1 l/min. og 5 l/min., enda bedre mellom 0,3 l/min. og 1 l/min, f.eks. i området 0,5 l/min.

Den ovennevnte foretrukkede alternative utformingen, i henhold til hvilken komponentene A og B hver er tilstede i en beholder utstyrt med et stempel, muliggjør en meget presis dosering og en veldig regelmessig mating, men det er også mulig f.eks. å mate den statiske blanderen ved anvendelse av doseringspumper koblet til tankene for lagring av komponentene A og B.

Den statiske blanderen er vanligvis utstyrt med en dobbelt mantel for å gjøre det mulig å justere temperaturen.

Hvert element kan justeres til en forskjellig temperatur. Det siste elementet kan f.eks. justeres til den valgte temperaturen for den etterfølgende tverrbindingen av den eksplosive pastaen i støpeformene, idet de andre elementene anbragt oppstrøms justeres til en lavere temperatur.

Beholderne eller tankene som inneholder komponentene A og B kan også utstyres med et varmesystem.

I henhold til en foretrukket alternativ utforming, blandes komponenten A og komponenten B ved en temperatur mellom 40°C og 80°C.

Den pastaaktige eksplosive sammensetningen oppnådd etter blandingen av komponentene A og B innføres i støpeformer i hvilken den deretter utsettes for termisk tverrbinding, f.eks. i en ovn.

Denne tverrbindingen skyldes dannelsen av uretanbroer som et resultat av reaksjonen til de hydroksylfunksjonelle grupper i polyolprepolymerene og evt. den kjedeutvidende forbindelsen med de isocyanatfunksjonelle gruppene i polyisocyanatmonomeren. Tverrbindingsraten øker med temperaturen og innholdet av katalysator.

I henhold til en foretrukket alternativ utforming er støpeformen dannet av hylsen, vanligvis metallhylse, til et krigsmateriell, f.eks. en granat.

Fortrinnsvis, og spesielt når en statisk blander anvendes for å blande komponentene A og B under kontinuerlige forhold, introduseres den pastaaktige eksplosive sammensetningen som kommer fra blanderen på en automatisert måte inn i en stor rekke av støpeformer, f.eks. flere hundre granathylser.

I henhold til en foretrukket alternativ utforming av oppfinnelsen ligger temperaturen for tverrbinding av den pastaaktige eksplosive sammensetningen innføre i støpe-formene mellom 15°C og 80°C.

Tverrbindingen kan spesielt utføres ved omgivelsestemperatur (omtrent 20°C), noe som er spesielt fordelaktig.

I henhold til en annen foretrukket alternativ utforming, er tverrbindingstemperaturen identisk med eller ligner den ved hvilken komponenten A og komponenten B blandes.

Det følgende eksempel illustrerer oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

Fremstilling av en kompositt eksplosiv ladning omfattende en grunnmasse av polyuretan tilsatt heksogen

Pastaaktig komponent A

En homogen pastaaktig komponent A tilberedes, i en vertikal rustfri stålblander med en kapasitet på 35 I, ved blanding av følgende bestanddeler, i de nevnte forholds-messige mengdeandeler ved 60°C i 4 timer: - 7,49 vektdeler av polybutadien omfattende hydroksylender med en tallmessig gjennomsnittlig molekylmasse på omtrent 2.500 og med en funksjonalitet av

hydroksylfunksjonelle grupper på omtrent 2,2 solgt av firmaet Atochem under navnet R45HT (polyolprepolymer)

- 0,08 vektdeler trimetylolpropan (kjedeutvidende forbindelse)

- 3,37 vektdeler av dioktyladipat (plastifiseringsmiddel)

- 0,12 vektdeler av MBP5 (antioksydant)

- 0,12 vektdeler av soya bøn nelecitin (fuktemiddel)

- 0,06 vektdeler av TEPAN (middel for bindemiddel-tilsetningsadhesjon)

- 0,0001 vektdeler av dibutyltinndilaurat (tverrbindingskatalysator)

- 88,76 vektdeler av pulverformet heksogen (tilsetning laget av nitroorganisk eksplosiv).

Væskekomponent B

Komponenten B er sammensatt kun av isoforondiisocyanat (IPDI), dvs. av polyisocyanatmonomeren.

Fremstilling av en pastaaktig eksplosiv sammensetning ved blanding av komponenten A og B under kontinuerlige forhold

Den kontinuerlige blandingen av komponenten A og komponenten B utføres i en statisk blander satt sammen av 13 elementer montert i serie med en lengde på 32 mm og en diameter på 32 mm, etter overføring av hver av komponentene A og B inn i en beholder utstyrt med et stempel. Beholderen omfattende komponenten A har en diameter på 300 mm og en høyde på 250 mm. Beholderen omfattende komponenten B har en diameter på 40 mm og en høyde på 250 mm.

Bevegelse av de 2 stemplene ved hjelp av den samme motor gjør det mulig å mate komponentene A og B til et blanderhode anbragt oppstrøms for den statiske blanderen, slik at, på den ene siden, er masseforholdet mellom komponent A og komponent B konstant og lik 99,14/0,86 og, på den andre siden, strømmer innholdet i blanderhodet inn i den statiske blanderen.

Trykket på blandingen av komponentene A og B i blanderhodet er 2,5 MPa.

Hele innretningen, dvs. spesielt de 2 beholderne omfattende komponentene A og B, blanderhodet og de 13 elementene i den statiske blanderen, er termostatisk regulert til 60°C.

Ved utløpet av den statiske blanderen oppnås den pastaaktige eksplosive sammensetningen i en mengde på 0,35 l/min.

Denne pastaaktige eksplosive sammensetningen er homogen og har følgende sammensetning etter vekt:

- polyolprepolymer: 7,42%

- kjedeutvider: 0,07%

- polyisocyanatmonomer: 0,86%

- plastifiseringsmiddel: 3,35%

- antioksydant: 0,12%

- fuktemiddel: 0,12%

- middel for bindemiddel-tilsetningsadhesjon: 0,06%

- tverrbindingskatalysator: 0,0001%

- heksogen: 88,0%.

Dannelse av den kompositt eksplosive ladningen ved støping i en støpeform og deretter tverrbinding av den eksplosive sammensetning

Den pastaaktige eksplosive sammensetningen som kommer ut fra den statiske blanderen støpes ved omgivelsestemperatur, omtrent 20°C, i metallformer, med et tverrsnitt på 80 mm x 80 mm og en høyde på 120 mm, anbragt på forhånd i et støpe-kammer forbundet med en ventil anbragt i utløpet til den statiske blanderen, idet lekkasjetetningen til kammerventilen bevirkes av en gummiring.

Den dynamiske viskositeten til den pastaaktige eksplosive sammensetningen ved utløpet av den statiske blanderen er 5.800 poise.

Denne operasjonen med å fylle støpeformene utføres ved et undertrykk på rundt

15 mmHg i støpekammeret.

Etter fylling innføres støpeformene i en ovn med 60°C i 7 døgn, noe som gjør det mulig å tverrbinde bindemiddelet i den eksplosive sammensetningen og til slutt oppnå en kompositt eksplosiv ladning sammensatt av 12 vekt% polyuretangrunnmasse og 88 vekt% heksogen, idet tettheten er 1,62 g/cm<3>.

I løpet av tverrbindingen ved 60°C av blandingen i støpeformene, overvåkes forandringen i den dynamiske viskositeten til denne blandingen som en funksjon av tiden:

etter 2 timer: 6.900 poise

etter 4 timer: 7.900 poise

etter 6 timer: 9.100 poise.

De mekaniske strekkegenskapene til det oppnådde, blandede eksplosivet bestemmes ved anvendelse av en vanlig strekkprøvemaskin ved 20°C med en trekkhastighet på 50 mm/min., ut fra standardiserte monodimensjonale testprøvestykker, i henhold til en fremgangsmåte velkjent for fagfolk (gjennomsnitt av 6 målinger):

Maksimal strekkbelastning (MS): 0,8 MPa

Elastisitetsmodul (E): 15 MPa

Forlengelse ved maksimal strekkbelastning (em): 9%

Bruddbelastning (BS): 0,8 MPa

Bruddforlengelse (eb): 10%.

Disse mekaniske egenskapene er tilfredsstillende for denne ladningstypen.

Videre bestemmes sensitiviteten overfor friksjon og sensitiviteten overfor støt for kompositt eksplosivet i henhold til Julius Peters fremgangsmåter og anordninger som er velkjent for fagfolk.

Sensitiviteten overfor støt er 25 joule.

For sensitiviteten overfor friksjon, ble 20 positive tester av 30 funnet ved 353 N, som er den maksimale grensen for utstyret.

Sammenligningseksempel

Dette sammenligningseksempel er ikke en del av oppfinnelsen. Det ble utført kun for å vise at de fysiokjemiske og mekaniske egenskapene til kompositt eksplosivet oppnådd i henhold til den halvkontinuerlige tokomponentsprosessen i henhold til oppfinnelsen er identiske med dem til kompositt eksplosivet oppnådd fra de samme bestanddelene, i de samme mengdeandelene, i henhold til den vanlige satsvise prosessen anvendt frem til nå av fagfolk.

I henhold til dette sammenlignende eksempel innføres det følgende i en vertikal blander på 135 I:

- 7,42 vektdeler av polyolprepolymeren anvendt i eksempel 1

- 0,07 vektdeler av trimetylolpropan

- 3,35 vektdeler av dioktyladipat

- 0,12 vektdeler av MBP5

- 0,12 vektdeler av soyabønnelecitin

- 0,06 vektdeler av TEPAN

- 0,0001 vektdeler av dibutyltinndilaurat

- 88,00 vektdeler av pulverformet heksogen.

Alle disse bestanddelene er identiske med dem anvendt i eksempel l (samme kilde og samme egenskaper).

Etter blanding i 4 t ved 60°C, dannes et undertrykk på rundt 15 mm Hg i blanderen og omrøringen fortsettes deretter i 4 t ved 60°C.

Den dynamiske viskositeten til pastaen er deretter 4.800 poise.

0,86 vektdeler av IPDI (samme kilde og samme egenskaper som den anvendt i eksempel 1) tilsettes og deretter blandes blandingen i 30 min. ved 60°C under et undertrykk på omtrent 15 mm Hg.

Den oppnådde pastaaktige eksplosive blandingen har samme sammensetning etter vekt som den oppnådd i eksempel 1.

Denne sammensetningen støpes deretter i støpeformer som er identiske med dem anvendt i eksempel 1 og tverrbindes deretter i 7 døgn ved 60°C i en ovn.

I løpet av tverrbindingen av sammensetningen ved 60°C, overvåkes forandringen i viskositeten som en funksjon av tiden, idet startpunktet for tiden er det øyeblikket IPDI innføres i blanderen:

etter 2 timer: 7.300 poise

etter 4 timer: 9.900 poise

etter 6 timer: 12.500 poise.

Det er funnet at forandringen i viskositeten av den pastaaktige sammensetningen ikke er betydelig forskjellig fra den som ble målt i eksempel 1.

Kompositt eksplosivet oppnådd etter tverrbinding i 7 døgn ved 60°C har en tetthet på 1,62 g/cm<3>, med andre ord den samme verdien som kompositt eksplosivet oppnådd i eksempel 1.

De mekaniske egenskapene til kompositt eksplosivet oppnådd i henhold til dette sammenligningseksempelet bestemmes under de samme forholdene som beskrevet i eksempel 1:

Maksimal strekkbelastning (MS): 1,0 MPa

Elastisitetsmodul (E): 18 MPa

Forlengelse ved maksimal strekkbelastning (em): 10%

Bruddbelastning (BS): 1,0 MPa

Bruddforlengelse (eb): 11%.

Ingen av disse verdiene er betydelig forskjellig fra dem oppnådd for kompositt eksplosivet i eksempel 1.

Den oppnådde sensitiviteten overfor friksjon og sensitiviteten overfor støt for kompositt eksplosivet ble også bestemt i henhold til de samme fremgangsmåtene som anvendt i eksempel 1.

Sensitiviteten overfor støt er 21 joule.

For sensitiviteten overfor friksjon, ble 16 positive tester av 30 funnet ved 353 N, som er den maksimale grensen for utstyret.

Disse verdiene er ikke betydelig forskjellige fra dem oppnådd for kompositt eksplosivet i eksempel 1.

Claims

1. Halvkontinuerlig fremgangsmåte for fremstilling av kompositt eksplosive ladninger sammensatt av en fast grunnmasse av polyuretan med tilsetning, idet tilsetningen er pulverformet og omfatter i det minste ett nitroorganisk eksplosiv, ved innføring i støpeformer av en pastaaktig eksplosiv sammensetning og deretter termisk tverrbinding av denne sammensetningen, idet nevnte pastaaktige eksplosive sammensetning oppnås ved blanding av bestanddeler som hovedsakelig omfatter en polyolprepolymer, et plastifiseringsmiddel, en polyisocyanatmonomer og en pulverformet fast tilsetning omfattende i det minste ett nitroorganisk eksplosiv, karakterisert ved at: - to komponenter først tilberedes under satsvise forhold fra de kombinerte bestand delene ved enkel homogen blanding av: en pastaaktig komponent A omfattende all polyolprepolymer og all pulverformet fast tilsetning, en flytende komponent B omfattende all polyisocyanatmonomer, idet plastifiseringsmiddelet fordeles mellom de to komponentene A og B, - komponentene A og B blandes deretter under kontinuerlige forhold i en statisk blander slik at masseforholdet mellom komponentene A og B er konstant og utgjør mellom 95/5 og 99,5/0,5; - at blandingen av komponentene A og B innføres ved utløpet fra den statiske blanderen i en rekke støpeformer; og - at innholdet av nitroorganisk eksplosiv i de eksplosive ladninger er mellom 15 og 90 vekt-% og innholdet av pulverformet fast tilsetning er mellom 75 og 90 vekt-%.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at summen av innholdene, uttrykt i vekt, av polyolprepolymer, plastifiseringsmiddel, polyisocyanatmonomer og pulverformet fast tilsetning representerer mellom 98% og 100% av alle bestanddelene.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at bestanddelene også omfatter en kjedeutvidende forbindelse og at denne forbindelsen er fullstendig inkludert i komponent A.

4. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-3, karakterisert ved at bestanddelene også omfatter i det minste ett additiv valgt fra gruppen omfattende tverrbindingskatalysatorer, fuktemidler, antioksydanter og midler for bindemiddel-tilsetningsadhesjon, idet disse additivene fordeles uten forskjell mellom de to komponentene A og B.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved at additivet er fullstendig inkludert i komponent A.

6. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1 - 5, karakterisert ved at de andre bestanddelene velges utelukkende fra gruppen omfattende kjedeutvidende forbindelser, tverrbindende katalysatorer, fuktemidler, antioksydanter og midler for bindemiddel-tilsetningsadhesjon, idet de kjedeutvidende forbindelsene er fullstendig inkludert i komponent A, og tverrbindingskatalysatorene, fuktemidlene, antioksydantene og midlene for bindemiddel-tilsetningsadhesjon fordeles uten forskjell mellom de to komponentene A og B.

7. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-6, karakterisert ved at komponenten B kun består av polyisocyanatmonomer.

8. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert ved at masseforholdet mellom komponentene A og B er mellom 98/2 og 99,2/0,8.

9. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1 - 8, karakterisert ved at den pastaaktige eksplosive sammensetningen oppnås med en volumetrisk mengde mellom 0,1 og 5 l/min.

10. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1 - 9, karakterisert ved at komponentene A og B hver befinner seg i en beholder utstyrt med et stempel, idet bevegelsen av dette, som utføres ved hjelp av en motor, gjør det mulig å mate, med komponentene A og B, et konvergerende blanderhode anbragt oppstrøms for den statiske blanderen.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 10, karakterisert ved at trykket på blandingen av komponentene A og B i blanderhodet er mellom 1 MPa og 10 MPa.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 10 eller 11, karakterisert ved at de to stemplene drives av samme motor.

13. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1 -12, karakterisert ved at den statiske blanderen er satt sammen av flere blandeelementer montert i serie.

14. Fremgangsmåte i henhold et av kravene 1 - 13, karakterisert ved at temperaturen for tverrbinding av den pastaaktige eksplosive sammensetningen er mellom 15°C og 80°C.

15. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-14, karakterisert ved at komponentene A og B blandes ved en temperatur på mellom 40°C og 80°C.

16. Fremgangsmåte i henhold til krav 15, karakterisert ved at temperaturen for tverrbinding av den pastaaktige eksplosive sammensetningen er identisk med eller ligner den ved hvilken komponentene A og B blandes.

17. Fremgangsmåte i henhold til krav 15 eller 16, karakterisert ved at tverrbindingen av den pastaaktige eksplosive sammensetningen utføres ved omgivelsestemperatur.

18. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1 - 17, karakterisert ved at polyolprepolymeren har en tallmessig gjennomsnittlig molekylmasse (Mn) på mellom 500 og 10.000 og er valgt fra gruppen omfattende polyisobutylenpolyoler, polybutadienpolyoler, polyeterpolyoler, polyesterpolyoler og polysiloksanpolyoler.

19. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1 - 18, karakterisert ved at polyisocyanatmonomeren velges fra gruppen omfattende toluendiisocyanat, isoforondiisocyanat, dicykloheksylmetylendiisocyanat, heksametylendiisocyanat, biurettriheksanisocyanat, 3,5,5-trimetyl-l,6-heksametylendiisocyanat, og blandinger av disse.

20. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1 - 19, karakterisert ved at blandingen av komponentene A og B ved utløpet fra den statiske blanderen innføres i en rekke former på en automatisert måte.