PT94013A - Processo e maquina para a fabricacao de uma polvora tribasica - Google Patents

Description

Descrição referente a patente de invenção de WNC-Nitrochemie GmbH, alemã* industriai e comer, ciei· com sede em D-8261 Aschaut Republica Federal Alemã, (inveja toresi Dr. Wolfgang Hienhling e Sr. Kalus-Bieter Mogendorf, residentes na Alemanha Ocidental) para "PROCESSO E HÍOUIKA PARA A FABRICACãO DE UMA PÕL-YORA TRIBÂSICA*·

BESCRICAO A presente invenção refere-se ao pro. cesso para a fabricação de pólvora tribãsica para cargas de propulsão a partir de nitrocelulose» óleo explosivo e um terceiro portador de energia bem como aditivos» com utilização de um dissolvente# A invenção também se refere a uma máquina para disfectuar este processo·

As pólvoras de cargas de propulsão tribásicas sao também conhecidas como pólvoras "frias*· Elas tim a vantagem de realizar uma melhor protecção do cano em comparação com as pólvoras convencionais "quentes*, que não contêm um terceiro portador de energia cristalino·

Na preparação de pólvoras para cargas de propulsão com um óleo explosivo, este óleo explosivo age como um agente de gelatinização da nitrocelulose. No caso de pólvoras tribásicas para cargas de propulsão, a quantidade do óleo explosivo muitas vezes não é suficiente para geiatinji zar completamente a nitrocelulose e para firme e homogeneamen. te o terceiro portador de energia cristalino com a mistura de pólvora, eapecialmente no caso de a proporção do portador de energia cristalino ser grande* Reste caso, as pólvoras tribá-sicas para cargaa de propulsão são preparadas com utilização de ua dissolvente orgânico como agente auxiliar de gelatiniza, ção* 0 dissolvente, tal como uma mistura de acetona e álcool, á adicionado quando se mistura a massa de pólvora de partida e e retirado no final da polvora acabada» A maneira de proceder usual consiste em preparar as pólvoras para cargas de propulsão conjuntamente com o dissolvente são misturados ate se obter uma massa de pólvora, que ê humedecida pelo dissolvente· A massa de pólvora á amassada num dispositivo de aaassamento ata que fica bem homogeneizada e gelatinizada. A massa de pólvora gelatinizada e então comprimida em uma prensa do tipo panela para produzir eordõea de pólvora em seguida são cortados em compartimentos adequados e das quais o dissolvente e removido por secagem» Por causa da frequenta manipulação manual da massa de pólvora, este processo é muito dispendioso» É também conhecido um processo reali zável continuamente para a produção de pólvoras tribáaicaa pa ra cargaa de propulsão com dissolventes (memórias descritivas das patentes alema BE 24 61 646 e norte-americana US 4 051 207)· Naate processo, uma mistura húmida coa dissolventes de todos os componentes da pólvora para cargas de propulsão é pre-plastifiçada nua dispositivo amassado aberto de funcionamento continuo, quer dizer é parcialmente gelatinizada* Nor-aalmente, a massa passa através do dispositivo de aaassamento várias vezes» Então a substância pré-plastifiçada e contendo dissolvente á sujeita ã gelatinização final numa máquina de extrusão e transformada em granular* Rormalmente, a máquina de extrusão também tem de ser percorrida várias vezes» Em seguida, o material granular é comprimido numa outra máquina de extrusão para se obterem os cordões de pólvora pretendidos os quais são cortados no sentido do comprimento e secos* Este processo I muito caro considerando o equipamento necessário e os controlos necessários para a regulação e a supervisão dos parâmetros» £ o ohjectivo da presente invenção

proporcionar um processo melhorado do tipo acima especificado, realizável contínuamente e com menos custos do que até agora e cuja realização é fácil de regular e controlar. i  partir do processo anteriormente mencionado, © objectivo da presente invenção ê atingido por meio dua processo caracterizado pelo facto de se gelatinizar uma massa bruta humifiçada com água obtida por prá-raistura de nitrocelulose, húmida com água, e um óleo explosivo num disp& sitivo de amassamento aberto, que funciona de modo continuo, e ou e secada ao mesmo tempo. 0 processo de amassamento ê regulado de tal maneira que a massa bruta, ao sair do dispositi, vo de amassar está completamente transformada em um produto intermediário inteiramente gelatinizado com um teor residual de água menor do que 3%. Depois de sair do dispositivo de amas, sarnento o produto intermediário á granulado, este produto intermédio granulado (material granular) e o terceiro produtor de energia cristalino bem como o dissolvente sao alimentados a uma máquina de extrusão fechada funcionando de modo continuo na qual eles sao homogeneizados por amassamento e submeti, dos a extrusão de modo a obterem-se cordões de pólvora que es tão húmidos com dissolvente. Os cordões de pólvora húmidos com dissolvente são cortados com os comprimentos pretendidos e secos.

J óleos explosivos no contexto áa presente memória descritiva são os óleos explosivos líquidos con, vencionaia usados na produção de pólvora para cargas de propul, são, incluindo especialmente nitroglicerina e de dinitrato di. glicol e misturas dos mesmos. 0 terceiro portador de energia cristalino aormalmente á nitroguanidina (NigujNQ). Também podem ser usados hexógeno (RBX) ou octõgeno (HMX) ou nitropenta (PETN) bem como outros portadores de energia cristalinos e misturas dos mesmos·

No caso dos aditivos, trata-se dos aditivos aormalmente usados na preparação de pós, especialaen te agentes plastificantes e estabilizantes que geralmente se encontram presentes na mistura de pólvoras em proporções em 3 peso relativamente pequenas, A secagem dos cordões de pólvoras re fere-se a qualquer medida convencional aa produção de pólvoras para expelir o dissolvente o mais perfeitamente possível dos cordões de po. 0 processo de acordo com a presente invenção caracteriza-se pelo facto de que nem todos os componentes tribãsicos da pólvora para cargas de propulsão sao mis. turadas desde o início* Pelo contrário, inicialmente faz-se um produto intermediário totalmente gelatinizado somente a partir de nitrocelulose e de óleo explosivo, os quais são pré -misturados e então formam uma massa bruta húmida com água* Isto consegue-se numa só passagem através dum dispositivo de amassamento aberto, sem o uso de dissolventes. 0 produto inter. mediérlo gelatinizado e por conseguinte seco e granulado, e o material granulado ê alimentado em conjunto com o terceiro portador de energia cristalino ã maquina de extrusao fechada* AÍ o dissolvente é também adicionado* A operação de amassamento naquela máquina de extrusao transforma o material numa massa homogénea pastoso, na qual o portador de energia cristalino se encontra distribuído uniforme e finamente. Esta massa que esta húmida eom dissolvente é sub. metida a extrusao na mesma maquina de extrusao com obtenção de cordões de pólvora que são cortados em comprimentos preteja didos e secos de acordo com a maneira de proceder corrente* 0 processo de acordo com a presente invenção pode no total ser efectuado eontinuaaente* Essencial, mente, só são necessárias duas máquinas para realizar o processo, nomeadamente o dispositivo de amassamento aberto e a máquina de extrusao fechada* Além disso, utiliza também um dispositivo de granular colocado depois da máquina de amassamento bem como meios de transporte para transportar o material granular até ã máquina de extrusao* 0 controlo do processo Ó fácil* Cada máquina precisa de ser atravessada uma única vez*

Mesmo uma alteração frequente das receitas não causa problemas do reajuste ou aa adaptação dos respectivos parâmetros bem como na sua supervisão» Neste contexto, é vantajoso o facto de que a primeira parte do processo, o tratamento da matéria prima, quase não seja diferente do curso usual da produção de pólvoras dibãsicas para propulsão, de maneira a poderem ser aplicadas as roturas e a periãneia desta produção* Alem disso, desta forma também se assegura um alto nível de segurança» 0 perigo de autoignição da mistura pulvérea é maior em qualquer outro processo de produção ate a nitrocelalose estar completa mente gelatlnizada pelo Óleo explosivo, por exemplo, por causa de o óleo explosivo se separar da matéria prima. Durante es ta fase, porém, no processo de acordo com a presente invenção, trabalha—se exclusivamente num dispositivo de amassamento em que as consequências duma auto-ignição são muito menos graves de que numa maquina fechada, tal como uma maquina de extrusão* Na maquina de extrusão, por outro lado, o perigo de explosão ê essencialmente diminuído no caso do processo de acordo com a invenção por causa da adição do dissolvente* Por fim, p prc» cesso da presente invenção realiza-se com uma quantidade muito menor de dissolvente, em relação ã quantidade de produção, do que o processo convencional. Por conseguinte, as perdas de dissolvente na secagem dos cordões de pólvora também são meno res tornando o processo mais económico e contribuindo para a protecção do meio ambiente. Pela mesma razão» os custos de S£ cagem são consideravelmente reduzidos em comparação com o pro cesso usual» 0 dispositivo aberto de amassamento usado» preferencialmente é um dispositivo de rolos de elevado corte aberto» que c em si conhecido para homogeneizar a plastificar matérias primas termoplásticas não explosivas» como exemplo plásticos (Patente Europeia EP-Â 0 148 966 e Patente Norte-Americana OS 4 605 309). Referimo-nos especialmente a estas duas patentes para uma descrição mais detalhada de um dispositivo de rolos do tipo em questão* 0 dispositivo de rolos compreende dois cilindros adequados para serem accionados independentemente um do outro e que possuem uma folga ajustã-vel entre si* Nos cilindros 3Õo formadas ranhuras com a forma de espirais, assegurando que o material tratado é alimentado seguramente no interior da folga e, ao mesmo tempo, criam um - 5 - /1¾

'ΛνίνΤΝνν k'\*; /) j i movimento de transporte axial na folga de asna extremidade do par dos cilindros para a outra. So processo de acordo com a invenção» a matéria prima húmida com água é alimentada contí-nuamente aos dois cilindros num ponto numa extremidade dos mesmos e depois é transportada pouco a pouco ate Õ outra extra midade, sendo ao mesmo tempo submetida a uma acção de amassa-mento e de corte. Λ matéria prima» quando chega a outra extre^ midade» esta totalmente gelatinizada para possibilitar esta gelatinizaçao* a agua tem de ser expelida da matéria prima. Isto consegue-se por esmagamento na folga entre os cilindros e também pela evaporação da ãgua visto que os cilindros são aquecidos* A matéria prima em po alimentada ao amassador de corte prefereaeialmente tem um teor de humidade de ãgua compreendido entre 20% e 30% * A eliminação desta agua e a gelafc,i nização progressiva da massa bruta correspondente realiza-se pouco a pouco enquanto a matéria prima se desloca ao longo dos cilindros. Pela regulação áa folga entre os cilindros e do número de rotação entre os cilindros» o processo pode ser controlado de tal modo que a matéria prima na extremidade de saída dos cilindros estã praticamente seca e» por conseguinte» completamente gelatinizada. Isto significa que o teor de ãgua residual é menor do que 3%» sendo de preferência menor do que 3%» sendo áe preferência menor do que 1%, por exemplo Q»5%» A matéria prima totalmente gelatinizada encontra-se em um dos dais cilindros» do qual pode ser removida continuamente» sendo granulada ao mesmo tempo» por exemplo» por meio de uma cabeça de granulação* 0 processo de acordo com a presente invenção te® também a vantagem de que as receitas podem ser rigorasamente mantidas» de modo que a produção de vãrios tipos de polvoras para cargas de propulsão é reprodutível exactamen_ te* porque tanto o produto intermediário em virtude da sua forma granulada como também o terceiro portador de energia cristalino podem ser ambos alimentados ã maquina de extrusão em quantidades exactamente desejadas» por meio de dispositivos adequados* Existem várias possibilidades para a alimentação da máquina de extrusão. Se, no sentido de trabalho da mâ- - 6 -

i quina de extrusão, primeiramente se alimenta o material grani» lado e o portador de energia cristalino em conjunto e depois o dissolvente, a máquina de extrusão pode ser duma construção extremamente simples, porque uma sS abertura basta para a a*» bastecimento conjunto do material granular e do portador de energia cristalino, á formação de pontes e os comprimentos da abertura de entrada para o material granular e o portador de energia sao evitadas porque o dissolvente e adicionado mais adiante do lugar de alimentação destas substâncias* Foi cons-tactado que a homogeneidade do cordão de polvora I ainda ligel ramente melhor se em primeiro lugar for alimentado o material granulado, depois o dissolvente e subsequentemente o portador de energia cristalino, no sentido de trabalho da máquina de extrusão. Para tal fim, a máquina de extrusão precisa de uma primeira abertura de alimentação, no sentido de trabalho, para introduzir o material granular, depois uma abertura para alimentar o dissolvente e subsequentemente uma abertura para alimentar o portador de energia cristalino sob pressão, um arranjo que no total e um pouco mais complicado tecnicamente. i

Os aditivos podem ser introduzidos no dispositivo de amassamanto juntamente com a matéria prima pré-misturada, húmida com água# âlternativaaente, os aditivos podem ser alimentados ã máquina de extrusão conjuntaaeate co» o material granular e/ou com o portador de energia cristalino. la casos específicos dependendo da formulação, por exemplo, pode ser conveniente usar as duas possibilidades numa combinação que consiste em alimentar o dispositivo de amaasa-mento com determinados aditivos e a máquina de extrusão com as restantes* A matéria prima alimentada aos cilin dros de aplicação de corte aormalmente corresponde a 40% ate 60%, de preferência, 45% atl 55% de nitroeelulose. 0 portador de energia cristalino I introduzido na máquina de extrusão em quantidades compreendidas entre 10% e 55%, preferencialmente de 40% ate 55% na base do material granular introduzido antes* A quantidade de dissolvente alimenta - 7 - do a maquina de extrusão conveaientemente é de $0 ate 130 gramas por quilograma de matéria sólida alimentada (material granular + portador de energia cristalino)· Isto significa uma economia compreendida entre 30% e 60% em comparação com os processos convencionais· São dissolventes adequados entre outros álcool e acetona, λ selecçao depende entre outros fac-tores do grau de nitração da nitrocelulose empregada· Quanto mais elevado for o grau de nitração, maior ã a quantidade de dissolvente necessária ou mais forte e o dissolvente neeessá-rio·

Uma máquina para efectuar o processo de acordo com a presente invenção caracteriza-se pelo facto de possuir um par de cilindros aberto, um dispositivo montado em seguida, meios de transporte e usa máquina de extrusão fechada· A invenção será descrita mais deta-lhadamente em seguida com referência ao desenho anexo» no qual a única figura e uma apresentação esquemática de uma maquina para preparar pólvoras trihásicas para cargas de propulsão· 0 dispositivo apresentado no desenbo compreende um par de cilindros misturador de corte aberto 1 do tipo conhecido, por exemplo» da patente norte-americana US 4 605 309· 0 misturador compreende dois cilindros accioná-veia independentemente um do outro e delimitando uma folga eja tre si* Matéria prima de pólvora húmida com água e pré-mistu-rada formada por nitrocelulose» húmida com água» e um óleo ex, plosivo é alimentada a uma extremidade dos dois cilindros da mistura· A alimentação é representada no desenho por um funil e uma recta· No misturador a matéria prima é amassada e assim gelatinisada com eliminação de água. Durante o tratamento» a matéria prima desloca-se para a outra extremidade dos dois ci. lindros e» quando aí chega» está completamente gelatinizada.

Um dispositivo de granulação 2 está montado nesta extremidade dos cilindros de laminação. Ele retira a matéria prima gelati, nizada ou o produto intermediário de um dos dois cilindros do misturador e ao mesmo tempo granula o produto intermediário. Meios de transporte 3 transportam o produto intermediário gra. - 8 -

% Ú.VÍS yj nulado (material granular) ate ama bota de alimentação 5 de uma maquina de extrusão 4 fechada. 0 terceira portador de ener gia cristalino é alimentado através da mesma boca 5* 0 material granular e o terceiro portador de energia são convenien-temente introduzidos através dum dispositivo de doseamento (não representado). Depois da boca de alimentação 5* no senti, do do trabalho» a máquina de extrusão 4 está dotada com um dispositivo de adiclonamento 6 para introduzir o dissolvente. Alteraativamente, uma outra abertura de alimentação 7 pode ser prevista a seguir ao dispositivo de adiclonamento 6 para assim introduzir na máquina de extrusão 4 o portador de energia cristalino separadamente do material granular. Nesta even, tualidade, a alimentação deve efectuar-se sob pressão» visto que já existe pressão no interior da máquina de extrusão na zona da abertura de alimentação 7. A máquina de extrusão 4 está dotada geralmente de um ou dois parafusos δ que se apoiam de maneira a poder rodar numa caixa da maquina de extrusão 4 e representados somente esquematicamente na figura» Uma matriz (não representado) está posicionada na zona de salda 9 da máquina de extrusão. 0 material ê obrigado a passar através desta matriz, a qual tem a configuração de cordões de pólvora, Á acção de amassamento dentro da máquina de extrusão transforma o material granular e o terceiro portador de energia em conjunto com o dissolvente» por exemplo» álcool» em uma massa pastosa na qual o terceiro portador de energia cristalino se encontra finamente distribuido homogeneamente* Esta massa que contém um dissolvente I submetida ã extrusão através da matriz da má quina de extrusão quepossui 7 tubos de maneira a obter-se um cordão de pólvora* Os cordões de pólvora que saem da máquina de extrusão sae cortados em comprimentos de maneira conhecida (nao representada), e o dissolvente é removido de modo adequa, do» por exemplo» num secador*

Os dois cilindros do misturador podem ser aquecidos até uma temperatura compreendida entre 80°C e 120®C, 0 intervalo da velocidade de rotação dos dois cilindros e de 4Ô até 70 rotações por minuto. A folga entre os ci- 9

ϊ lindros normalmente I regulada para um valor menor do que o diapositivo de granulação 2 origina um granulado com o tamanho de 3 ate 6 mm* A maquina de extrusão 4 tipicamente ê de um construção em que a relação entre comprimento e diâmetro e de 20 ate 24· A temperatura na máquina de extrusão varia entre 20°C e 50°C, 0 numero de rotações do parafuso e regulável en- tre 30 e 80 r*p,m. i i

Na preparação de uma pólvora para cargas de propulsão, matéria prima pré-misturada constituída por 46% de nitrocelulose (N2 * 13,1%), 46% de nitroglicerina, 8% de centralita I e 0,7% de crlolita, é tratada no misturador de roloa 1 a uma temperatura de um dos cilindros de 90°C e a uma velocidade de rotação igual a 68 r.p»m·* A temperatura do outro cilindro ê 80°C e a sua velocidade de rotaçao e igual a 58 r»p*m·· A produção média de um misturador de cilin dros é 52 quilogramas por hora de massa húmida com água* A massa bruta quando completamente gelatinizada, qner dizer o produto intermediário no dispositivo de granulação 2 tem um teor de água inferior a 0,5%· 0 material granular seco e ni-troguanidina, como terceiro portador de energia, são doseados para dentro da máquina de extrusão numa propulsão em peso de 45% do material granular e 55% de nltroguaniáina· Na maquina de extrusão o material I homogeneizado com o auxílio do dissol, vente e depois submetido a extrusão através de uma matriz de 7 furos» A produção i igual a 40 quilogramas por hora com uma velocidade de rotação do parafuso igual a 60 r»p*m« e uma por, ção na cabeça da máquina de extrusão igual a 23 bar·

Para a preparação de outra pólvora tribásica para cargas de propulsão, matéria prima prl-mistura. da composta por 52% de nitrocelulose, 37% de nitroglicerina, 0,3% de centralite, 0,5% de arcadita, 0,1% de óxido de magnésio e 0,1% de grafite, com um teor inicial de agua de 28%, é

tratada no misturador 1« A temperatura do primeiro cilindro é 110 0 e a sua velocidade de rotaçao e igual a 50 r.p*m.» A temperatura do segundo cilindro e 9Ô°C e a sua velocidade de rotação 45 r«p*m·· A capacidade de produção resultante é 42 quilogramas por hora de massa seca com um teor de agua de a- 10

Claims (1)

1. proximadamente 0*7% ao dispositivo granulados*« 0 material gra, nular e nitroguanidina são introduzidos dentro da maquina de extrusão com uma proporção em peso igual a 60% j 4Ô%S Ha máquina de extrusão estas substâncias são tratadas com acetona* como dissolvente sendo a quantidade usada a 3 litros por hora. 0 material & submetido a extrusão para se obter uma polvo, ra solta a granel de 7 furos, á velocidade de rotação do para, fuso é 40 r.p,m,t a pressão da cabeça 27 bar e a temperatura na cabeça 48°C, á capacidade de produção ê 30 quilogramas por hora· REIVXHBICAGgSS - ls - Processo para a fabricação de uma pólvora tribásica a partir de nitrocelulose, óleo explosivo e um terceiro portador de energia cristalino bem como aditivos, com utilização de um dissolvente, caraeterízado por compreender as seguintes operações? (a) gelatiniza-se urna massa bruta humifieada com água obtida por pré-mistura de nitrocelulose, húmida com agua, com um óleo explosivo num dispositivo de amassarnento aberto, tra balhando de modo contínuo e ai ê secada, sendo o referido ajustado de maneira que a massa ã saída está transformada em um produto intermédio totalmente gelatinizado com um teor de água residual iaenor do que 3%; (b) o produto intermédio é granulado depois de sair do mija turadorj (c) o produto intermédio granulado (material granular) e o terceiro portador de energia cristalino assim como o solvente são alimentados a uma máquina de extrusão fechada, de funcionamento contínuo na qual eles são homogeneizados por amassamento e submetidos a extrusão de modo a obterem —se cordoes de pólvora que estão húmidos com dissolveste; - 11 - i

   (d) os cordoes do polvora húmidos com o dissolvente são corta^ dos com os comprimentos pretendidos e secos· - 2* - Processo de acordo com a reivindica ção 1, caracterizado pelo facto de o dispositivo de amassameii to usado ser um misturador de corte com cilindros» aberto· - 3* - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2* caracterizado pelo facto de* em primeiro lugar* o material granular e o portador de energia cristalino serem alimentados conjuntameate â maquina de extrusão e, em segundo lugar* no sentido de funcionamento da mesma* se adicionar o dissolvente* — 4a — Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2* caracterizado pelo facto de* no sentido de tra, balho da maquina de extrusão* se alimentar em primeiro lugar o material granular* depois o dissolvente e depois o portador de energia cristalino* - 5a - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de os aditivos serem alimentados ao dispositivo de amassamento conjuntamente com a massa bruta pré-aisturada* que esta húmida com água* - 6» - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de que os aditi. 12 vos serem alimentados â máquina de extrusao conjuntemente com o material granular e/ou com o portador de energia cristalino* - 73 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de que a massa bruta alimentada ao dispositivo de amassamento compreender 40% ate 60% de nitrocelulose. ** 8* ** Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de que a massa bruta alimentada ao dispositivo de amassaaentq conter 20% até 30% de humidade de água. - 9a - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo facto de o portador de energia cristalino ser alimentado â máquina de extrusão na ma quantidade de 10% até 55% em relação ao material granular alimentado* - 10* - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9» caracterizado pelo facto de que o dissol, vente ser alimentado ã máquina de extrusao numa quantidade de 60 até 130 gramas por quilograma dos sólidos alimentados (material granular + portador de energia cristalino). 11* - Máquina para a realização do proces, so de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, earacteri zada pelo facto de compreender sucessivamente um dispositivo de amassamento aberto, um dispositivo de granulação, um dispo sitivo de transporte e um dispositivo de extrusão fechado· - 12* - Máquina de acordo com a reivindica** ção 11, caracteriza pelo facto de o dispositivo de extrusão possuir, no sentido de funcionamento, uma primeira abertura para a alimentação do material granular, depois uma abertura para a alimentação do dissolvente e finalmente uma abertura para alimentação do portador de energia cristalino sob pressão, de do ηβ. P A requerente reivindica a priorida» pedido alemão apresentado em 11 de Maio de 1989, sob o 39 15 437.8. Lisboa, 11 de Maio de 1990* i

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