WO1994006779A1 - Nitrotriazolone for detonation purposes - Google Patents

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WO1994006779A1
WO1994006779A1 PCT/EP1993/002549 EP9302549W WO9406779A1 WO 1994006779 A1 WO1994006779 A1 WO 1994006779A1 EP 9302549 W EP9302549 W EP 9302549W WO 9406779 A1 WO9406779 A1 WO 9406779A1
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nitrotriazolone
nto
normal
toluene
explosive
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PCT/EP1993/002549
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Winfried Pabst
Horst H. Jobelius
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Dynamit Nobel Aktiengesellschaft
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D249/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D249/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D249/08—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles
    • C07D249/10—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D249/12—Oxygen or sulfur atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/34—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being a nitrated acyclic, alicyclic or heterocyclic amine

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of finely crystalline nitrotriazolone, the finely crystalline nitrotriazolone itself, and the use thereof for ignition purposes.
  • NTO nitrotriazolone
  • NTO is said to be essentially in a spheroidal form.
  • NTO should have a grain size distribution that is between 300 and 100 ⁇ m with its essential proportions. The average grain size is approximately 200 to 230 ⁇ m.
  • a material which is also very little sensitive and which has arisen under special crystallization conditions has an average grain size of 52 ⁇ m and, with the essential proportions, is between 100 and 10 ⁇ m.
  • This grain also leads to the known properties: low ignition sensitivity and high critical diameter; it cannot be ignited with lead azide in the limit initial test.
  • the scanning electron micrographs of this material show spherical agglomerates similar to the shape of sea urchins. The primary crystals are a few ⁇ m long and form a firm bond.
  • the use of NTO in detonators, such as detonators, detonators or detonating cords has not hitherto been possible owing to the low sensitivity and the high critical diameter.
  • the resistance, the solubility and the low sensitivity to mechanical influences are properties of the nitrotriazolone which make it appear interesting also for uses outside of its main area of application.
  • the object of the present invention was therefore to provide a new use for nitrotriazolone.
  • This task was surprisingly achieved by using a new variant of nitrotriazolon's.
  • This new NTO according to the invention can be produced by a special precipitation process.
  • normal NTO is dissolved hot in lower alcohols, preferably in ethanol, until saturated. It is then collected with strong agitation, preferably in a high-speed stirrer at about 8,000-10,000 rpm, in a non-solvent such as toluene, xylene, benzene or petroleum spirit, preferably precipitated in petroleum spirit, and dried.
  • nitrotriazolone 7 g were dissolved in 100 ml of ethanol at the boiling point and precipitated in an Ultra-Turrax at 10,000 rpm with external cooling using 400 to 600 ml of petroleum spirit (40/60 or 80/140). After filtering and drying, 5 g of finely crystalline nitrotriazolone were obtained.
  • the average particle size of the material produced in this way was approximately 10 ⁇ m. Approximately 80% of the crystals had a size of ⁇ 20 ⁇ m, at least 10% had a size of ⁇ 1 ⁇ m.
  • the nitrotriazolone according to the invention can also be prepared mechanically from normal NTO.
  • Nitrotriazolone of this particle size can be produced, for example, in ultrasonic baths or in high-speed stirrers using the stator-rotor principle.
  • a stirrer operating according to this principle is commercially available under the name "Ultra-Turrax R ".
  • the crushing of the nitrotriazolon's usually takes place at room temperature or at a slightly elevated temperature. If necessary, cooling is carried out while stirring.
  • the desired grain size can be set by the stirring time and the stirring speed. A longer stirring time and an increase in the stirring speed result in a finer particle size distribution.
  • the NTO according to the invention shows only exceptionally spherical shapes in the SEM image which are in the range of 10 ⁇ m. The main part, however, are loose, irregular agglomerates. The primary crystals are in the ⁇ 5 ⁇ m range and are less regular. The grain size distribution is bimodal and shows a significant proportion between 1 and 2 ⁇ m, which, however, is also caused by the anisotropy of the crystal habit.
  • This finely crystalline nitrotriazolone according to the invention can surprisingly be ignited with lead azide, without a charge from another secondary explosive, and conducts the detonation even with small diameters.
  • this material is detonated with an amount of 50 mg of lead azide; the corresponding value for the reference explosive, tetryl, is 20 mg.
  • the detonation speed of normal NTO was determined with inclusion in the steel tube with tube inner diameters of 12 and 21 mm.
  • the measured detonation speed is 7012 m / sec with a standard deviation of 115 m / sec over 7 values for measurements on samples with a smaller diameter.
  • the detonation speed for the larger diameter was determined from 7 tests with an average value of 7505 m / sec and a standard deviation of 197 m / sec.
  • the press density of the press body was 1.65 g / ml.
  • a secondary explosive in detonators When using a secondary explosive in detonators, whether as an output charge in a detonator or as a filling for an ignition amplifier or transmitter, its sensitivity to a detonation shock wave is significant.
  • the sensitivity to the shock wave and the thermal energy of a pressed charge of lead azide is determined in a special test method of the limit initial.
  • the sensitivity to the radially from a cylindrical detonator, for example to a shock wave emanating from an explosive cord is also checked.
  • the effect of such a body, with the substance to be tested, on the flat surface of an ignition amplifier with standard explosive must also be examined. A special test procedure is used for these tests.
  • a metal body of cylindrical shape has a diameter of 16 mm and a length of 20 mm.
  • This sample holder has an axial and a radial bore.
  • the axial bore has a diameter of 5 mm and a depth of 10 mm.
  • the radial bore has a variable diameter; it penetrates the whole body. Both holes meet in the axis of the body.
  • fine-crystalline NTO was inserted into the axial bore of the metal body, which was pressed into a sleeve of 4.8 mm outside diameter. The case was open on the firing side. To detect a detonation, the loaded test specimen was placed with its open side on a lead plate of 5 mm thickness and detonated using an explosive cord inserted through the radial hole.
  • test explosive to an explosive cord
  • one with the explosive is inserted into the axial opening of the metal body charged sleeve, an ignition transformer, used.
  • a standard detonating cord with 12 g PETN / m is pulled through the radial hole and detonated with a detonator. If the test substance is sufficiently sensitive, the penetration of the lead plate indicates the detonation.
  • the ignition transformers required for the test were loaded with the test material. For this purpose, two loads of about 220 mg each were pressed into the capsule described. The pressure was around 1000 kp / cm 2 . The resulting density was 1.55-1.6 g / ml.
  • the standard detonating cord ignited the NTO according to the invention; there was a lead plate punch with a diameter of approx. 14.5 mm. Detonating cords with a lower degree of filling and lower performance also ignited the test material safely. Normal NTO was not ignited under these test conditions.
  • an explosive in the form of an explosive cord is also tested with the test specimen described above.
  • a standard explosive such as. B. Tetryl, loaded sleeve in the axial bore and exposed to the side effect of the test detonating cord.
  • Plastic tubes containing the explosives to be tested are also used for this test are used instead of a fully assembled detonating cord. If the transfer is successful, an underlying lead plate is perforated.
  • plastic tubes of sufficient length were first filled. Densities of 1.0-1.2 g / ml were achieved in this process. The samples detonated up to a minimum diameter of 3 mm. With the small diameters, the test specimen in the axial bore was not always ignited. A safe radial ignition transmission took place with diameters over 3.5 mm. A transfer to an ignition transmitter filled with the NTO according to the invention was also successful.
  • NTO Normal NTO was not fired under the standard gap test conditions, even if the donor igniter was placed on the acceptor igniter.
  • the NTO according to the invention showed a limit value of 16-18 mm distance. With lower compression, the limit was expected according to higher.
  • the density of the explosive was found to be 1.7 g / ml; the limit value of the tetryl with a density of 1.55 g / ml was also 18 mm apart.
  • the new variant of nitro triazolone according to the invention is surprisingly suitable for ignition purposes. If the NTO according to the invention is loaded as an underload in a detonator capsule, it can be ignited in a regular manner.
  • the NTO according to the invention is therefore suitable as a heat-resistant explosive, for example, to be used in special ignition means for oil and gas extraction. Because of the fact that it is waterless, the NTO according to the invention is particularly suitable for so-called “fluid-disabled" detonators (Versauf detonators) and for water-soluble detonating cords. This type of primer is used in deep holes where there is a risk of water ingress.
  • the waterlessness of the NTO according to the invention not only offers phlegmatization of the detonator in such a case, but also increases safety by completely dissolving the secondary explosive in the detonator and in the detonating cord.

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Abstract

A process is disclosed for preparing fine crystallised nitrotriazolone, as well as the fine crystalline nitrotriazolone itself and its use for detonation purposes.

Description

Nitrotriazolon für Zündmittelzwecke Nitrotriazolone for priming purposes
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von feinkristallinem Nitrotriazolon, das feinkristalline Nitrotriazolon selbst, sowie dessen Ver¬ wendung zu Zündmittelzwecken.The present invention relates to a process for the production of finely crystalline nitrotriazolone, the finely crystalline nitrotriazolone itself, and the use thereof for ignition purposes.
Das entscheidende Einsatzgebiet für Nitrotriazolon (3- Nitro-l,2,4-triazol-5-on; im folgenden auch NTO genannt) ist seine Verwendung als unempfindlicher Sprengstoff. Für die Verwendung in unempfindlicher Munition soll NTO im wesentlichen in sphäroidaler Form vorliegen. Außerdem soll NTO eine Korngrößenverteilung haben, die mit ihren wesentlichen Anteilen zwischen 300 und 100 μm liegt. Die mittlere Korngröße beträgt etwa 200 bis 230 μm. Ein eben¬ falls sehr wenig empfindliches Material, das unter beson¬ deren Kristallisationsbedingungen entstanden ist, hat ei¬ ne mittlere Korngröße von 52 μm und liegt mit den wesentlichen Anteilen zwischen 100 und 10 μm. Auch dieses Korn führt zu den bekannten Eigenschaften: niedrige Zünd¬ empfindlichkeit und hoher kritischer Durchmesser; es ist mit Bleiazid im Grenzinitial-Test nicht zu zünden. Die Raster-Elektronen-Mikroskopischen Aufnahmen dieses Mate¬ rials zeigen kugelige Agglomerate ähnlich der Gestalt von Seeigeln. Die Primärkristalle haben wenige μm Länge und bilden einen festen Verbund. Die Verwendung von NTO in Zündmitteln, wie zum Beispiel Detonatoren, Sprengkapseln oder Sprengschnüren ist bisher wegen der niedrigen Zünd¬ empfindlichkeit und des hohen kritischen Durchmessers nicht möglich. Die Beständigkeit, die asserlδslichkeit und die niedrige Empfindlichkeit gegen mechanische Einflüsse sind aber Eigenschaften des Nitrotriazolon's, die es auch für Verwendungen abseits seines Haupteinsatzgebietes interes¬ sant erscheinen läßt.The decisive area of application for nitrotriazolone (3-nitro-l, 2,4-triazol-5-one; hereinafter also referred to as NTO) is its use as an insensitive explosive. For use in insensitive ammunition, NTO is said to be essentially in a spheroidal form. In addition, NTO should have a grain size distribution that is between 300 and 100 μm with its essential proportions. The average grain size is approximately 200 to 230 μm. A material which is also very little sensitive and which has arisen under special crystallization conditions has an average grain size of 52 μm and, with the essential proportions, is between 100 and 10 μm. This grain also leads to the known properties: low ignition sensitivity and high critical diameter; it cannot be ignited with lead azide in the limit initial test. The scanning electron micrographs of this material show spherical agglomerates similar to the shape of sea urchins. The primary crystals are a few μm long and form a firm bond. The use of NTO in detonators, such as detonators, detonators or detonating cords, has not hitherto been possible owing to the low sensitivity and the high critical diameter. However, the resistance, the solubility and the low sensitivity to mechanical influences are properties of the nitrotriazolone which make it appear interesting also for uses outside of its main area of application.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, eine neue Verwendung für Nitrotriazolon bereitzustellen.The object of the present invention was therefore to provide a new use for nitrotriazolone.
Gelöst wurde diese Aufgabe überraschenderweise durch den Einsatz einer neuen Variante des Nitrotriazolon's. Dieses neue, erfindungsgemäße NTO kann nach einem speziellen Fällverfahren hergestellt werden. Hierzu wird Normal-NTO in niederen Alkoholen, vorzugsweise in Ethanol bis zur Sättigung heiß gelöst. Anschließend wird es unter starker Rührturbulenz, vorzugsweise in einem Hochgeschwindig- keitsrührer bei etwa 8.000 - 10.000 Upm in einem Nicht- Lösemittel wie beispielsweise Toluol, Xylol, Benzol oder Petrolbenzin, vorzugsweise in Petrolbenzin ausgefällt, gesammelt und getrocknet. Auf diese Weise wurden bei¬ spielsweise 7 g Nitrotriazolon in 100 ml Ethanol in der Siedehitze gelöst und in einem Ultra-Turrax bei 10.000 Upm unter äußerer Kühlung mit 400 bis 600 ml Petrolbenzin (40/60 oder 80/140) ausgefällt. Nach dem Filtrieren und Trocknen erhielt man 5 g feinkristallines Nitrotriazolon. Die durchschnittliche Partikelgröße des so hergestellten Materials betrug ca. 10 μm. Ca. 80 % der Kristalle wiesen eine Größe von < 20 μm, mindestens 10 % eine Größe von < 1 μm auf. Das erfindungsgemäße Nitrotriazolon läßt sich auch me¬ chanisch aus Normal-NTO herstellen. Entscheidend für die überraschenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Nitro¬ triazolon's ist eine mittlere Korngröße von etwa 10 μm. Nitrotriazolon dieser Korngröße läßt sich beispielsweise in Ultraschallbädern oder in Hochgeschwindigkeitsrührern nach dem Stator-Rotor-Prinzip herstellen. Ein nach diesem Prinzip arbeitender Rührer ist unter der Bezeichnung "Ultra-TurraxR " im Handel erhältlich. Die Zerkleinerung des Nitrotriazolon's findet üblicherweise bei Raumtempe¬ ratur oder leicht erhöhter Temperatur statt. Gegebenen¬ falls wird -während des Rührens gekühlt. Durch die Rühr¬ dauer und die Rührgeschwindigkeit kann die gewünschte Korngröße eingestellt werden. Eine verlängerte Rührzeit bewirkt dabei ebenso wie eine Erhöhung der Rührgeschwin¬ digkeit eine feinere Korngrößenverteilung. Auf diese Weise wurden 50 g Normal-NTO (Korngröße etwa 200 bis 300 μm) in 300 bis 500 ml Toluol aufgeschlämmt und in einem Ultra-Turrax bei Raumtemperatur und äußerer Kühlung des Rührers bei 10.000 Upm 10 Minuten lang gerührt. Man erhielt ein feinkristallines Nitrotriazolon mit einer mittleren Korngrößenverteilung von etwa 7 μm. Als Auf- schlämmungsmittel kann auch jedes andere Nicht-Lösemittel wie beispielsweise Benzol, Xylol und Petrolbenzin verwen¬ det werden.This task was surprisingly achieved by using a new variant of nitrotriazolon's. This new NTO according to the invention can be produced by a special precipitation process. For this purpose, normal NTO is dissolved hot in lower alcohols, preferably in ethanol, until saturated. It is then collected with strong agitation, preferably in a high-speed stirrer at about 8,000-10,000 rpm, in a non-solvent such as toluene, xylene, benzene or petroleum spirit, preferably precipitated in petroleum spirit, and dried. In this way, for example, 7 g of nitrotriazolone were dissolved in 100 ml of ethanol at the boiling point and precipitated in an Ultra-Turrax at 10,000 rpm with external cooling using 400 to 600 ml of petroleum spirit (40/60 or 80/140). After filtering and drying, 5 g of finely crystalline nitrotriazolone were obtained. The average particle size of the material produced in this way was approximately 10 μm. Approximately 80% of the crystals had a size of <20 μm, at least 10% had a size of <1 μm. The nitrotriazolone according to the invention can also be prepared mechanically from normal NTO. An average grain size of about 10 μm is decisive for the surprising properties of the nitro triazolone according to the invention. Nitrotriazolone of this particle size can be produced, for example, in ultrasonic baths or in high-speed stirrers using the stator-rotor principle. A stirrer operating according to this principle is commercially available under the name "Ultra-Turrax R ". The crushing of the nitrotriazolon's usually takes place at room temperature or at a slightly elevated temperature. If necessary, cooling is carried out while stirring. The desired grain size can be set by the stirring time and the stirring speed. A longer stirring time and an increase in the stirring speed result in a finer particle size distribution. In this way, 50 g of normal NTO (particle size about 200 to 300 μm) were slurried in 300 to 500 ml of toluene and stirred in an Ultra-Turrax at room temperature and with external cooling of the stirrer at 10,000 rpm for 10 minutes. A finely crystalline nitrotriazolone with an average grain size distribution of about 7 μm was obtained. Any other non-solvent such as benzene, xylene and petroleum ether can also be used as the slurry.
Röntgenstrukturuntersuchungen des so hergestellten Mate¬ rials zeigen kristallographische Übereinstimmung mit dem Normal-NTO. Es handelt sich daher offenbar nicht um Kristall-Modifikationen mit abweichenden Sprengstoffei- genschaften, wie sie vom HMX bekannt sind. Das erfin¬ dungsgemäße NTO zeigt in der REM-Aufnahme nur ausnahms¬ weise kugelige Formen, die im Bereich von 10 μm liegen. Der Hauptanteil sind jedoch lockere, unregelmäßige Agglo- merate. Die Primärkristalle liegen im Bereich < 5 μm und sind weniger regelmäßig ausgeprägt. Die Korngrößenver¬ teilung ist bimodal und zeigt zwischen 1 und 2 μm einen signifikanten Anteil, der jedoch auch durch die Aniso¬ tropie des Kristallhabitus hervorgerufen wird.X-ray structure investigations of the material thus produced show crystallographic agreement with the normal NTO. It is therefore obviously not a question of Crystal modifications with different explosive properties, as are known from the HMX. The NTO according to the invention shows only exceptionally spherical shapes in the SEM image which are in the range of 10 μm. The main part, however, are loose, irregular agglomerates. The primary crystals are in the <5 μm range and are less regular. The grain size distribution is bimodal and shows a significant proportion between 1 and 2 μm, which, however, is also caused by the anisotropy of the crystal habit.
Dieses feinkristalline, erfindungsgemäße Nitrotriazolon läßt sich überraschenderweise mit Bleiazid, ohne Ver¬ stärkungsladung aus einem anderen Sekundär-Sprengstoff, zünden und leitet die Detonation auch bei kleinen Durch¬ messern weiter. Im Grenzinitial-Test wird dieses Materi¬ al mit einer Menge von 50 mg Bleiazid zur Detonation ge¬ bracht; der entsprechende Wert für den Referenz-Spreng¬ stoff, Tetryl, liegt bei 20 mg.This finely crystalline nitrotriazolone according to the invention can surprisingly be ignited with lead azide, without a charge from another secondary explosive, and conducts the detonation even with small diameters. In the limit initial test, this material is detonated with an amount of 50 mg of lead azide; the corresponding value for the reference explosive, tetryl, is 20 mg.
Vergleichende Untersuchungen bestätigen den Unterschied der Empfindlichkeit zwischen dem erfindungsgemäßen NTO und dem in insensitiver Munition eingesetzten Normal-NTO.Comparative studies confirm the difference in sensitivity between the NTO according to the invention and the normal NTO used in insensitive ammunition.
Der Vergleich der Schlagempfindlichkeit nach BAM zeigt für die beiden Varianten deutlich verschiedene Werte. Bei dem Normal-NTO kommt es mit einem Fallgewicht von 2 kg ab einer Fallhöhe von 75 cm und niedriger nicht mehr zu Reaktionen. Das erfindungsgemäße NTO zeigt erst einen Grenzwert von 50 cm. Tetryl zeigt in dieser Versuchsreihe einen Wert von 25 cm. Für die Ermittlung der Detonationsgeschwindigkeit des er¬ findungsgemäßen Nitrotriazolon's wurden Preßkδrper von 12 mm Durchmesser und 10 mm Länge mehrfach aneinander- gelegt und mit einer Sprengkapsel und RDX-Booster glei¬ cher Größe ohne Einschluß gezündet. Dem NTO war 1% Graphit zur Verbesserung der Verpreßbarkeit zugesetzt worden. Die NTO-Preßkδrper hatten eine Dichte von 1,61 g/ml. Die ermittelte Detonationsgeschwindigkeit be¬ trug 6730 ± 90 m/s.The comparison of the impact sensitivity according to BAM shows clearly different values for the two variants. With the normal NTO, a drop weight of 2 kg from a drop height of 75 cm and lower no longer results in reactions. The NTO according to the invention only shows a limit of 50 cm. In this series of tests, Tetryl shows a value of 25 cm. In order to determine the detonation speed of the nitrotriazolon's according to the invention, pressed bodies of 12 mm in diameter and 10 mm in length were put together several times and ignited with a detonator and RDX booster of the same size without inclusion. 1% graphite had been added to the NTO to improve the compressibility. The NTO press body had a density of 1.61 g / ml. The determined detonation speed was 6730 ± 90 m / s.
Die Detonationsgeschwindigkeit von Normal-NTO wurde mit Einschluß im Stahlrohr bei Rohrinnendurchmessern von 12 und 21 mm ermittelt. Die gemessene Detonationsge¬ schwindigkeit liegt mit 7012 m/sec mit einer Standard- Abweichung von 115 m/sec über 7 Werte bei den Messungen an Proben im kleinerem Durchmesser. Die Detonationsge¬ schwindigkeit für den größeren Durchmesser wurde aus 7 Versuchen mit einem Mittelwert von 7505 m/sec und einer Standard-Abweichung von 197 m/sec festgestellt. Die Preßdichte der Preßkδrper lag bei 1,65 g/ml.The detonation speed of normal NTO was determined with inclusion in the steel tube with tube inner diameters of 12 and 21 mm. The measured detonation speed is 7012 m / sec with a standard deviation of 115 m / sec over 7 values for measurements on samples with a smaller diameter. The detonation speed for the larger diameter was determined from 7 tests with an average value of 7505 m / sec and a standard deviation of 197 m / sec. The press density of the press body was 1.65 g / ml.
Zur Verwendung eines Sekundärsprengstoffes in Zündmit¬ teln, sei es als Ausgangsladung in einem Detonator oder als Füllung eines Zündverstärkers oder -Übertragers, ist seine Zündempfindlichkeit gegen eine Detonationsstoßwelle bedeutsam. In einem speziellen Prüfverfahren der Grenz¬ initiale wird die Empfindlichkeit gegen die Stoßwelle und die Wärmeenergie einer aufgepreßten Ladung von Bleiazid ermittelt. Daneben wird auch die Empfindlichkeit gegen die radial von einem zylindrischen Detonator, z.B. gegen eine von einer Sprengschnur ausgehende Stoßwelle geprüft. Andererseits ist auch die Wirkung eines solchen Körpers, mit dem zu prüfenden Stoff, auf die ebene Fläche eine Zündverstärkers mit Normsprengstoff zu untersuchen. Fü diese Untersuchungen wird ein spezielles Prüfverfahre eingesetzt.When using a secondary explosive in detonators, whether as an output charge in a detonator or as a filling for an ignition amplifier or transmitter, its sensitivity to a detonation shock wave is significant. The sensitivity to the shock wave and the thermal energy of a pressed charge of lead azide is determined in a special test method of the limit initial. In addition, the sensitivity to the radially from a cylindrical detonator, for example to a shock wave emanating from an explosive cord, is also checked. On the other hand, the effect of such a body, with the substance to be tested, on the flat surface of an ignition amplifier with standard explosive must also be examined. A special test procedure is used for these tests.
PrüfaufbauTest setup
Ein Metallkörper von zylindrischer Form hat einen Durch messer von 16 mm und eine Länge von 20 mm. Dieser Proben halter hat eine axiale sowie eine radiale Bohrung. Di axiale Bohrung hat einen Durchmesser von 5 mm und ein Tiefe von 10 mm. Die radiale Bohrung hat einen variable Durchmesser; sie durchdringt den ganzen Körper. Beid Bohrungen treffen sich in der Achse des Körpers.A metal body of cylindrical shape has a diameter of 16 mm and a length of 20 mm. This sample holder has an axial and a radial bore. The axial bore has a diameter of 5 mm and a depth of 10 mm. The radial bore has a variable diameter; it penetrates the whole body. Both holes meet in the axis of the body.
Um die Eignung des erfindungsgemäßen Nitrotriazolon's z Zündmittelzwecken zu ermitteln, wurde in die Axial Bohrung des Metallkδrpers feinkristallines NTO einge setzt, das in eine Hülse von 4,8 mm Außendurchmesse eingepreßt war. Die Hülse war auf der Abfeuerungsseit offen. Zum Nachweis einer Detonation wurde der geladen Prüfkörper mit seiner offenen Seite auf eine Bleiplatt von 5 mm Stärke gesetzt und über eine durch die Radial Bohrung gesteckte Sprengschnur gezündet.In order to determine the suitability of the nitrotriazolon's z igniter purposes according to the invention, fine-crystalline NTO was inserted into the axial bore of the metal body, which was pressed into a sleeve of 4.8 mm outside diameter. The case was open on the firing side. To detect a detonation, the loaded test specimen was placed with its open side on a lead plate of 5 mm thickness and detonated using an explosive cord inserted through the radial hole.
Zündempfindlichkeit gegen die Seitenübertragung eine Normsprengschnu .Ignition sensitivity to the side transmission of a standard detonating cord.
Wird die Empfindlichkeit eines Test-Sprengstoffs gegen über einer Sprengschnur geprüft, so wird in die axial Öffnung des Metallkörpers eine mit dem Sprengstoff geladene Hülse, ein Zündübertrager, eingesetzt. Durch die Radial-Bohrung wird eine Standard-Sprengschnur mit 12 g PETN/m gezogen und mit einer Sprengkapsel gezündet. Ist der Teststoff ausreichend empfindlich, so zeigt der Durchschlag der Bleiplatte die Detonation an.If the sensitivity of a test explosive to an explosive cord is tested, one with the explosive is inserted into the axial opening of the metal body charged sleeve, an ignition transformer, used. A standard detonating cord with 12 g PETN / m is pulled through the radial hole and detonated with a detonator. If the test substance is sufficiently sensitive, the penetration of the lead plate indicates the detonation.
Die für die Prüfung benötigten Zündübertrager wurden mit dem Testmaterial geladen. Dazu wurden zwei Ladungen von je etwa 220 mg in die beschriebene Kapsel eingepreßt. Der Preßdruck lag bei etwa 1000 kp/cm2. Die resultierende Dichte betrug 1,55 - 1,6 g/ml.The ignition transformers required for the test were loaded with the test material. For this purpose, two loads of about 220 mg each were pressed into the capsule described. The pressure was around 1000 kp / cm 2 . The resulting density was 1.55-1.6 g / ml.
Überraschenderweise zündete die Normsprengschnur das er¬ findungsgemäße NTO; es entstand ein Bleiplatten-Durch- schlag von ca. 14,5 mm Durchmesser. Auch Sprengschnüre mit geringerem Füllungsgrad und geringerer Leistung zün¬ deten das Testmaterial sicher. Normal-NTO wurde unter diesen Versuchsbedingungen nicht gezündet.Surprisingly, the standard detonating cord ignited the NTO according to the invention; there was a lead plate punch with a diameter of approx. 14.5 mm. Detonating cords with a lower degree of filling and lower performance also ignited the test material safely. Normal NTO was not ignited under these test conditions.
Seitenübertragung einer Test-Sprengschnur auf Standard¬ sprengstoffSide transfer of a test detonating cord to standard explosive
Die Einsatzfähigkeit eines Sprengstoffes in Form einer Sprengschnur wird ebenfalls mit dem vorbeschriebenen Prüfkörper getestet. Dazu wird eine mit Standardspreng¬ stoff, wie z. B. Tetryl, geladene Hülse in die Axial-Boh- rung eingesetzt und der Seitenwirkung der Testspreng¬ schnur ausgesetzt. Für diese Prüfung werden auch Kunst¬ stoffröhrchen, die mit dem zu prüfenden Sprengstoff gefüllt sind anstatt einer vollkonfektionierten Spreng¬ schnur eingesetzt. Bei erfolgreicher Übertragung wird ei¬ ne untergelegte Bleiplatte perforiert.The usability of an explosive in the form of an explosive cord is also tested with the test specimen described above. For this, a standard explosive, such as. B. Tetryl, loaded sleeve in the axial bore and exposed to the side effect of the test detonating cord. Plastic tubes containing the explosives to be tested are also used for this test are used instead of a fully assembled detonating cord. If the transfer is successful, an underlying lead plate is perforated.
Für die Untersuchungen der Seitenübertragungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Nitrotriazolon's wurden zunächst Kunststoffrδhrchen ausreichender Länge gefüllt. Bei die¬ sem Verfahren wurden Dichten von 1,0 - 1,2 g/ml erreicht. Bis zu einem Minimal-Durchmesser von 3 mm detonierten die Proben durch. Bei den kleinen Durchmessern wurde der Prüfkörper in der Axialbohrung nicht immer gezündet. Eine sichere radiale Zündübertragung fand bei Durchmessern über 3,5 mm statt. Auch eine Übertragung auf einen mit dem erfindungsgemäßen NTO gefüllten Zündüberträger war erfolgreich.For the investigations of the side transfer capability of the nitrotriazolon's invention, plastic tubes of sufficient length were first filled. Densities of 1.0-1.2 g / ml were achieved in this process. The samples detonated up to a minimum diameter of 3 mm. With the small diameters, the test specimen in the axial bore was not always ignited. A safe radial ignition transmission took place with diameters over 3.5 mm. A transfer to an ignition transmitter filled with the NTO according to the invention was also successful.
Parallel durchgeführte Prüfungen an Normal-NTO führten weder beim Einsatz im Radial- noch im Axial-Versuch zu Zündungen. Die große Anzahl der Prüfungen an beiden NTO- Varianten läßt zuverlässige Aussagen zu.Tests carried out in parallel on normal NTO did not lead to ignition when used in radial or axial tests. The large number of tests on both NTO variants allows reliable statements.
Gap-TestergebnisseGap test results
Normal-NTO wurde unter den Standard-Bedingungen des Gap- Tests nicht gezündet, selbst wenn man den Donator-Zünder auf den Akzeptor-Zündübertrager aufsetzt. Das erfindungs¬ gemäße NTO zeigte einen Grenzwert von 16 - 18 mm Abstand. Bei geringerer Verdichtung war der Grenzwert erwartungs- gemäß höher. Die Dichte des Sprengstoffes wurde mit 1,7 g/ml ermittelt; der Grenzwert des Tetryls mit einer Dichte von 1,55 g/ml, lag ebenfalls bei 18 mm Abstand.Normal NTO was not fired under the standard gap test conditions, even if the donor igniter was placed on the acceptor igniter. The NTO according to the invention showed a limit value of 16-18 mm distance. With lower compression, the limit was expected according to higher. The density of the explosive was found to be 1.7 g / ml; the limit value of the tetryl with a density of 1.55 g / ml was also 18 mm apart.
Die durchgeführten Untersuchungen belegen zweifelsfrei, daß die neue, erfindungsgemäße Variante des Nitro¬ triazolon's überraschenderweise für Zündmittelzwecke ge¬ eignet ist. Lädt man das efindungsgemaße NTO als Unter¬ ladung in eine Zündersprengkapsel, so läßt sich diese re¬ gulär zünden. Das erfindungsgemäße NTO ist als wärmebe¬ ständiger Sprengstoff daher beispielsweise geeignet, in Spezial-Zündmitteln bei der öl- und Gasgewinnung einge¬ setzt zu werden. Aufgrund seiner Wasserloslichkeit ist das erfindungsgemäße NTO besonders geeignet für sog. "Fluid-disabled"-Zünder (Versauf-Zünder) und für wasser¬ lösliche Sprengschnüre. Diese Art Zündmittel werden in Tiefenbohrungen bei Gefahr eines Wassereinbruchs einge¬ setzt. Die Wasserloslichkeit des erfindungsgemäßen NTO bietet im Gegensatz zu herkömmlichen "Fluid-disabled"- Zündern in einem solchen Fall nicht nur eine Phlegmati- sierung des Zünders sondern durch das vollständige Auf¬ lösen des Sekundärsprengstoffes im Zünder und in der Sprengschnur eine erhöhte Sicherheit. The investigations carried out prove beyond any doubt that the new variant of nitro triazolone according to the invention is surprisingly suitable for ignition purposes. If the NTO according to the invention is loaded as an underload in a detonator capsule, it can be ignited in a regular manner. The NTO according to the invention is therefore suitable as a heat-resistant explosive, for example, to be used in special ignition means for oil and gas extraction. Because of the fact that it is waterless, the NTO according to the invention is particularly suitable for so-called "fluid-disabled" detonators (Versauf detonators) and for water-soluble detonating cords. This type of primer is used in deep holes where there is a risk of water ingress. In contrast to conventional "fluid-disabled" detonators, the waterlessness of the NTO according to the invention not only offers phlegmatization of the detonator in such a case, but also increases safety by completely dissolving the secondary explosive in the detonator and in the detonating cord.

Claims

Patentansprüche Claims
1.1.
Verfahren zur Herstellung von feinkristallinem Nitro¬ triazolon, dadurch gekennzeichnet, daß Normal-NTO in niederem Alkohol, vorzugsweise in Ethanol bis zur Sätti¬ gung heiß gelöst wird, anschließend das NTO unter starker Rührturbulenz, vorzugsweise bei 8.000 - 10.000 Upm mit einem Nicht-Lösemittel aus der Reihe Benzol, Toluol, Xylol oder Petrolbenzin, vorzugsweise mit Petrolbenzin ausgefällt, gesammelt und getrocknet wird.A process for the production of finely crystalline nitro triazolone, characterized in that normal NTO is dissolved hot in lower alcohol, preferably in ethanol, until saturation, then the NTO is stirred vigorously, preferably at 8,000-10,000 rpm with a non-solvent from the series of benzene, toluene, xylene or petroleum spirit, preferably precipitated with petroleum spirit, collected and dried.
2.Second
Verfahren zur Herstellung von feinkristallinem Nitro¬ triazolon, dadurch gekennzeichnet, daß Normal-NTO in einem Nicht-Lösemittel aus der Reihe Benzol, Toluol, Xylol oder Petrolbenzin, vorzugsweise Toluol aufge¬ schlämmt und in einem Hochgeschwindigkeitsrührer, vor¬ zugsweise in einem Ultra-Turrax bei 8.000 - 10.000 Upm mehrere Minuten gerührt und auf die gewünschte Korngröße zerkleinert wird.Process for the production of finely crystalline nitro triazolone, characterized in that normal NTO is slurried in a non-solvent from the series of benzene, toluene, xylene or petroleum ether, preferably toluene and in a high-speed stirrer, preferably in an Ultra-Turrax at 8,000 - 10,000 rpm for several minutes and crushed to the desired grain size.
3.3rd
Nitrotriazolon, herstellbar nach einem der Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2.Nitrotriazolone which can be prepared by one of the processes according to claim 1 or 2.
4.4th
Nitrotriazolon, dadurch gekennzeichnet, daß es eine mittlere Korngröße von etwa 10 μm aufweist. Nitrotriazolone, characterized in that it has an average grain size of about 10 microns.
5.5th
Verwendung des Nitrotriazolon's gemäß Anspruch 3 oder 4 zu Zündmittelzwecken.Use of the nitrotriazolon's according to claim 3 or 4 for ignition purposes.
6.6th
Verwendung des Nitrotriazolon's gemäß Anspruch 3 oder 4 in "Fluid-disabled"-Zündern.Use of the nitrotriazolone according to claim 3 or 4 in "fluid-disabled" igniters.
7.7.
Verwendung des Nitrotriazolon's gemäß Anspruch 3 oder 4 in wasserlöslichen Sprengschnüren.Use of the nitrotriazolon's according to claim 3 or 4 in water-soluble detonating cords.
8.8th.
Verwendung des Nitrotriazolon's gemäß Anspruch 3 oder 4 in wärmebeständigen Donatoren. Use of the nitrotriazolone according to claim 3 or 4 in heat-resistant donors.
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