WO2003035581A2 - Herstellung wasserfreier nitrocellulose und explosivstoffe in sphäroider form - Google Patents

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WO2003035581A2
WO2003035581A2 PCT/EP2002/011850 EP0211850W WO03035581A2 WO 2003035581 A2 WO2003035581 A2 WO 2003035581A2 EP 0211850 W EP0211850 W EP 0211850W WO 03035581 A2 WO03035581 A2 WO 03035581A2
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
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    • C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/18—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of shaped nitrocellulose and explosives and fuels according to the preamble of claim 1, a process for the production of an essentially water-free explosive lacquer or an explosive lacquer with a defined water content according to the preamble of claim 8 an explosive paint according to the preamble of claim 10, and a nitrocellulose paint according to the preamble of claim 11.
  • explosive includes explosive and / or explosive, in particular solid, liquid and gelatinous substances and
  • Explosives are used for numerous applications, particularly in the ammunition sector. As a rule, it is for both efficient and effective
  • the explosives have a certain geometry, for example spherical.
  • explosive substances for example as propellant charges
  • a defined structure and a defined geometry thereof are required, the latter being achievable, for example, by the explosives being present in uniform sizes, preferably as spherical or spheroidal particles.
  • Nitrocellulose can be both the explosive described above and a raw material for paint production. Spherical nitrocellulose as a raw material for paint production offers the advantages that it is in this form is also desensitized without moistening agent, is easy to handle and additives may already have been incorporated.
  • a disadvantage of this process is that the spheroidal particles formed have a very wide size distribution. In some cases, the proportion of the size range that can be used for an application is only 1/3 of the total mass;
  • Another method for producing spherical nitrocellulose particles uses an underwater granulator for the formation of the particles.
  • the organic phase is pressed into the aqueous phase through a perforated disk, the strands emerging from the holes in the perforated disk being broken up into particles by a rotating knife on the outlet side. Classification of the spheres formed is also necessary in this method.
  • Further disadvantages of this process are that the organic phase for use in the underwater pelletizer has to have such a high consistency that the cylindrical particles which are formed no longer round in the normal stirring process. They must therefore be conveyed through long pipelines with a small cross-section, the rounding taking place through intensive contact with the pipe wall.
  • High throughput rates of the device require high rotational speeds of the knife. With the speed of the rotating knife, the hydraulic shear forces increase, which very quickly leads to a reduction in quality due to another cause uncontrolled comminution of the particles. The speed of the cutting knife, which is very limited as a result, considerably limits the performance of the device.
  • the particles are hardened by removing the solvent.
  • the particles produced by both processes still contain undefined quantities of dispersed water, which causes an undefined porosity in the finished grain.
  • this is a decisive quality feature of the product, since the porosity has a decisive influence on the burn-up of the product.
  • the object of the invention is accordingly to provide a method and a substance for the production of shaped explosives, by means of which the aforementioned disadvantages, in particular porosity, water and salt content, inconsistent grain size and the environmentally relevant aspects are avoided.
  • This object is achieved in each case by a method according to patent claims 1 and 8, by using an explosive lacquer according to patent claim 10 and by a nitrocellulose / explosive lacquer according to patent claim 11.
  • propellant charge powder such as spheroidal propellant charge powder, made from an explosive, in particular desensitized with water, has the following steps:
  • An essential point of the invention is that by removing the desensitizing substance, in particular water, from the mixture, it is possible to form the explosive particles without having to fear inclusion of a desensitizing substance.
  • the desensitizing substance in particular water
  • azeotropic distillation This allows the water to be removed from the explosive both efficiently and effectively and safely, particularly with the aid of pervaporation / vapor permeation.
  • the solvent is returned to the explosive during and / or after the distillation.
  • Suitable auxiliaries are, for example, surface-active substances, wetting agents or release agents.
  • the desensitizing substance is a solid, a salt or another substance which is difficult to distill, it is provided according to the invention that it is extracted with suitable solvents.
  • Solid phase extraction or precipitation for example, is also possible according to the invention, provided that this is compatible with the type of explosive, in particular its density and solubility. Sublimation is also possible, provided that this can be done safely.
  • the shaping of nitrocellulose and / or explosive particles is carried out or initiated by means of jet cutting, one jet, preferably a full jet, of an explosive-solvent mixture or one
  • Explosive-solvent solution in particular an explosive lacquer, is divided by means of a separating device into jet sections with a defined and / or adjustable length, which fall into a, preferably moving, fluid in which the explosive-solvent mixture, in particular lacquer, is poor and / or essentially insoluble.
  • This process is excellently suited for the production of spheroidal particles with approximately the same grain size for processing explosive-solvent mixtures.
  • the organic phase of the fluid to be processed, from which the particles are to be produced is pressed out of a nozzle at high speed in the form of a full jet.
  • a rotating cutting tool which consists of short, preferably held in a socket outwardly facing wires, which divides the fluid jet into cylindrical segments.
  • spherical particles form from these segments due to the surface tension of the fluid, and these particles are collected in a solvent, in particular in water.
  • the size of the particles produced is dependent on the nozzle diameter
  • One of the main advantages of the invention is that it is ensured by means of jet cutting that only particles with a desired size that can be adjusted by means of the aforementioned parameters can be produced, and also that the explosive particles produced essentially only contain explosive and solvent, however contain no or a precisely defined amount of a desensitizing substance.
  • the advantages of the jet cutting process are first discussed:
  • the cutting device runs in the air. This means that very high cutting frequencies and high throughputs are possible.
  • the cutting tool In contrast to the underwater pelletizer, the cutting tool has no contact with the outlet opening.
  • explosive particles with a defined porosity can be produced, the degree of porosity being set, for example, by the introduction of suitable substances, in particular water, into the explosive lacquer.
  • suitable substances in particular water
  • substances are preferably used which diffuse out of the explosive particle or can be detached and thus leave a cavity in the explosive particle.
  • salts or similarly inert substances which remain in solid form in the explosive particle.
  • water-containing nitrocellulose is used as the desensitizing explosive and ethyl acetate is used as the solvent.
  • This explosive-solvent system is ideal for the production of spherical, water and salt-free nitrocellulose particles, which are particularly suitable for the production of spheroidal propellant powder.
  • the object of the invention is achieved by a method for producing an essentially water-free explosive lacquer or an explosive lacquer with a defined water content, in particular nitrocellulose lacquers, from an explosive which has been desensitized, in particular with water, the method following the following Steps comprises:
  • the main advantage of this aspect of the invention is that an essentially water-free explosive varnish is suitable for the production of water-free and also salt-free explosive particles, since, according to the method, these consist of a matrix from which the particles are produced before the use of the explosive lacquer. have been removed.
  • the solvent for setting a predefined viscosity is returned to the explosive before and / or after the distillation.
  • auxiliaries such as, in particular, surface-active substances, wetting agents, release agents and agents for adjusting the viscosity can also be used to adjust the viscosity.
  • wetting and / or release agents makes it possible, for example, to optimally match the explosive varnish to the materials with which it comes into contact during the manufacturing process, so that, for example, contamination caused by the explosive sticking to the apparatus and equipment used is minimized is or is completely omitted. Due to the inherent energy content of an explosive, such measures contribute to handling and operational safety in the manufacture of explosives.
  • the object is achieved by using an essentially water-free explosive lacquer, in particular a nitrocellulose lacquer, for producing shaped, in particular spherical or spheroidal, explosive substances.
  • the object of the invention is achieved by a nitrocellulose lacquer which consists of at least nitrocellulose and a solvent, the nitrocellulose lacquer being essentially water-free.
  • the nitrocellulose lacquer has a viscosity which makes it possible, in particular by means of the jet cutting method, to have particles with a predefinable particle size in the range from 0.1 mm to 10 mm, preferably in the range from 0.2 mm to 2 mm and particularly preferably to form in the range of 0.5 mm to 1.0 mm.
  • the nitrocellulose lacquer preferably has auxiliaries, in particular surface-active substances, wetting agents or release agents, and agents for adjusting the viscosity.
  • the nitrocellulose lacquer is essentially salt-free.
  • nitrocellulose ceilulose nitrate with an N content of approx. 12.5%
  • 700 grams of nitrocellulose contains approx. 300 grams of water, is in one liter
  • the mixture is distilled azeotropically, the distilled azeotrope being dewatered and the ethyl acetate being continuously returned to the distillation.
  • the water After the water has been completely removed from the nitrocellulose-ethyl acetate solution, it is subjected to a jet cutting process using cutting wires with a thickness of 0.05 mm
  • nitrocellulose cellulose nitrate with an N content of approx. 13.2%
  • nitrocellulose cellulose nitrate with an N content of approx. 13.2%
  • the mixture is distilled azeotropically, the distilled azeotrope being dewatered and the ethyl acetate being continuously returned to the distillation.
  • 100 g of metriol trinitrate dissolved in 200 g of ethyl acetate are added to the mixture.
  • the resulting explosive varnish is then fed to the jet cutting process as described above and processed further.
  • nitrocellulose cellulose nitrate with an N content of approx. 12.2%
  • 700 grams of nitrocellulose contains approx. 300 grams of water in one liter
  • the mixture is distilled azeotropically, the distilled azeotrope being dewatered and the ethyl acetate being continuously returned to the distillation.
  • 20 g of dibutyl phthalate dissolved in 200 g of ethyl acetate are added to the mixture.
  • the resulting nitrocellulose varnish is then fed to the jet cutting process and further processed as previously described.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geformten Explosivstoffen, insbesondere eines Treibladungssubstrats, wie beispielsweise sphäroides Treibladungspulver aus einem phlegmatisierten Explosivstoff, wobei der phlegmatisierte Explosivstoff zunächst in einem Lösungsmittel aufgelöst, anschliessend der phlegmatisierende Stoff aus der Mischung entfernt und Partikel aus der resultierenden Mischung geformt werden. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen wasserfreien Explosivstoff-Lacks.

Description

Herstellung wasserfreier Nitrocellulose und Explosivstoffe in sphäroider Form
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geformter Nitrocellulose sowie von Explosiv- und Treibstoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen wasserfreien Explosivstoff-Lacks oder eines Explosivstoff- Lacks mit definiertem Wassergehalt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8, eine Verwendung eines Explosivstoff-Lacks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10, sowie einen Nitrocellulose-Lack gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
Im Rahmen dieser Erfindung sind unter dem Begriff „Explosivstoffe" explosionsgefährliche und/oder explosionsfähige, insbesondere feste, flüssige und gelatinöse, Stoffe und
Stoffgemische zu verstehen, die zur Verwendung als Sprengstoffe, Treibstoffe, Zündstoffe oder als pyrotechnische Sätze dienen oder zu deren Herstellung verwendet werden.
Explosivstoffe werden für zahlreiche Anwendungen, wie insbesondere im Munitionssektor eingesetzt. In der Regel ist es hierbei für eine sowohl effiziente als auch effektive
Anwendung notwendig, daß die Explosivstoffe in einer bestimmten Geometrie, beispielsweise in Kugelform vorliegen. Auf diese Weise ist es möglich, Explosivstoffe, beispielsweise als Treibladungen, in Geschoßhülsen einzufüllen. Um einen homogenen und gleichförmigen Abbrand der Explosivstoffe zu gewährleisten, sind ein definierter Aufbau sowie eine definierte Geometrie derselben von Nöten, wobei letztere beispielsweise dadurch erreichbar ist, daß die Explosivstoffe in einheitlichen Größen, vorzugsweise als kugelförmige bzw. sphäroide Partikel, vorliegen. Nitrocellulose kann sowohl den vorhergehend beschriebenen Explosivstoff als auch einen Rohstoff für die Lackherstellung darstellen. Kugelförmige Nitrocellulose als Rohstoff für die Lackherstellung bietet die Vorteile, daß sie in dieser Form auch ohne Anfeuchtungsmittel phlegmatisiert vorliegt, leicht zu Handhaben ist und bereits Additive eingearbeitet sein können.
Eine Anwendung im Explosivstoffbereich ist die Herstellung von sphäroidem Treibladungspulver. Bisher wurde die Formgebung dadurch erreicht, daß wasserfeuchte
Nitrocellulose in Ethylacetat gelöst und anschließend diese organische Phase durch intensives Rühren in einer wäßrigen Phase verteilt wurde. Bei diesem Vorgang werden grundsätzlich Partikel mit sehr unregelmäßigen Größen gebildet. Außerdem kommt es nach erfolgter Partikelbildung sehr leicht wieder zu einer Partikelvergrößerung durch Koaleszenz, da der Lack für diese Art der Partikelbildung nur eine geringe Viskosität aufweisen darf, die wiederum eine Koaleszenz begünstigt. Das Lösungsmittels wird nach der Partikelbildung unter Rühren verdampft, wobei die Nitrocellulose in Form gerundeter Partikel in der wäßrigen Phase zurückbleibt.
Aus der wäßrigen Phase können diese beispielsweise durch Filtern abgetrennt werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die entstehenden sphäroiden Partikel eine sehr breite Größenverteilung aufweisen. Teilweise liegt der Anteil des für eine Anwendung brauchbaren Größenbereichs nur bei 1/3 der Gesamtmasse, der durch aufwendige
Siebvorgänge abgetrennt werden muß.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Nitrocellulose-Partikeln setzt für die Bildung der Partikel einen Unterwassergranulator ein. Die organische Phase wird hierbei durch eine perforierte Scheibe in die wäßrige Phase gepreßt, wobei die aus den Löchern der perforierten Scheibe austretenden Stränge durch ein rotierendes Messer an der Austrittsseite in Partikel zerteilt werden. Auch bei diesem Verfahren ist eine Klassierung der gebildeten Kugeln noch erforderlich. Weiterere Nachteile dieses Verfahrens sind, daß die organische Phase für die Verwendung im Unterwassergranulator eine so hohe Konsistenz aufweisen muß, daß die primär entstehenden zylindrischen Partikel in dem normalen Rührprozeß nicht mehr runden. Sie müssen deshalb durch lange Rohrleitungen mit geringem Querschnitt gefördert werden, wobei das Runden durch den intensiven Kontakt mit der Rohrwandung erfolgt.
Hohe Durchsatzleistungen der Einrichtung erfordern hohe Rotationsgeschwindigkeiten des Messers. Mit der Geschwindigkeit des rotierenden Messers steigen auch die hydraulischen Scherkräfte, die sehr schnell eine Verminderung der Qualität durch eine weitere unkontrollierte Zerkleinerung der Partikel bewirken. Die dadurch nach oben sehr begrenzte Drehzahl des Schneidmessers limitiert die Leistung des Geräts erheblich.
Die Härtung der Partikel erfolgt, wie bereits in obigem Verfahren, durch das Abziehen des Lösungsmittels.
Bedingt durch den Herstellungsprozeß enthalten die nach beiden Verfahren hergestellten Partikel noch Undefinierte Mengen an dispergiertem Wasser, das im fertigen Korn eine Undefinierte Porosität bewirkt. Diese ist jedoch ein entscheidendes Qualitätsmerkmal des Produkts, da die Porosität maßgeblich den Abbrand des Produkts beeinflußt. Je nach
Verwendung können minimale Porositäten bis hohe Porositäten erwünscht sein, deren Grad jedoch genau definiert sein muß. Deshalb wurde in der Vergangenheit vor dem Härten der Partikel eine Einstellung des Wassergehalts durch eine Entwässerung vorgenommen. Dies geschah in aller Regel durch eine Ausnutzung des osmotischen Effekts, der durch die Zugabe von Natriumsulfat zu der wäßrigen Dispersion erzeugt wird. Das Ausmaß der Entwässerung wurde dabei über die Salzkonzentration, die Einwirkdauer und die Temperatur gesteuert. Dieser Entwässerungsprozeß ist sehr schwierig zu kontrollieren und führt zu unbefriedigenden Ergebnissen. Nachteilig hierbei ist ferner, daß zwangsläufig Salzreste, zumindest an den Partikeln verbleiben. Dadurch werden im Prozeß Waschschritte erforderlich. Verbleibende Salzreste können sich phlegmatisierend auf die Effektivität des Explosivstoffs auswirken.
Darüber hinaus bringt insbesondere die Menge des zur Wasserentfernung erforderlichen Natriumsulfalts erhebliche umweltrelevante Nachteile mit sich.
Somit ist es mit den gängigen Verfahren bisher nicht möglich, in einfacher und kostengünstiger Weise Explosivstoff-Partikel, insbesondere aus Nitrocellulose, mit einer kugelförmigen Geometrie mit einheitlicher Größe herzustellen, die eine definierte Porosität aufweisen, sowie weitgehend poren-, wasser- und salzfrei sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Verfahren sowie einen Stoff zur Herstellung von geformten Explosivstoffen aufzuzeigen, mittels derer die vorgenannten Nachteile, insbesondere Porosität, Wasser- und Salzgehalt, uneinheitliche Korngröße sowie die umweltrelevanten Aspekte vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch je ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 8, durch eine Verwendung eines Explosivstoff-Lacks gemäß Patentanspruch 10 sowie durch einen Ni- trocellulose/Explosivstoff-Lack gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Das Verfahren zur Herstellung von geformten Explosivstoffen, insbesondere von
Treibladungspulver, wie beispielsweise sphäroidem Treibladungspulver, aus einem insbesondere mit Wasser phlegmatisierten Explosivstoff weist erfindungsgemäß folgende Schritte auf:
- Auflösen des phlegmatisierten Explosivstoffs in einem Lösungsmittel;
Entfernen des phlegmatisierenden Stoffs, insbesondere Wasser, aus der Mischung; Formen von Explosivstoff-Partikeln; und Sammeln der Explosivstoff-Partikel.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß durch das Entfernen des phlegmatisierenden Stoffs, insbesondere Wasser, aus der Mischung ein Formen der Explosivstoff-Partikel möglich ist, ohne hierbei einen Einschluß eines phlegmatisierenden Stoffs befürchten zu müssen. Als phlegmatisierender Stoff ist hierbei beispielsweise Wasser, aber auch Salz sowie andere organische oder anorganische reaktionsträge bzw. inerte Substanzen, wie beispielsweise auch Alkohol oder Weichmacher zu verstehen.
Das Entfernen des phlegmatisierenden Stoffs, insbesondere Wasser, erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mittels azeotroper Destillation. Hiermit läßt sich, insbesondere unter Zuhilfenahme der Pervaporation/Dampfpermeation das Wasser sowohl effizient wie auch effektiv und gefahrlos aus dem Explosivstoff entfernen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Lösungsmittel während und/oder nach der Destillation zu dem Explosivstoff rückgeführt. Auf diese Weise ist es möglich einen Explosivstoff-Lack mit einer vordefinierten Viskosität herzustellen, wobei die Viskosität zum einen durch die Art und/oder Menge des Lösungsmittels, als auch anhand von Hilfsstoffen einstellbar ist. Als Hilfsstoffe kommen hier beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Netzmittel oder Trennmittel in Frage. Sofern es sich bei dem phlegmatisierenden Stoff um einen Feststoff, ein Salz oder einen anderen nur schwer destillierbaren Stoff handelt, ist erfϊndungsgemäß vorgesehen, daß dieser mit geeigneten Lösungsmitteln extrahiert wird. Ebenso ist erfindungsgemäß eine beispielsweise Festphasenextraktion oder Fällung möglich, sofern sich dies mit der Art des Explosivstoffs, insbesondere dessen Dichte und Löslichkeit vereinbaren läßt. Auch ein Absublimieren ist möglich, sofern dies gefahrlos erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Formen von Nitrocellulose- und/oder Explosivstoff-Partikeln mittels Strahlschneiden durchgeführt bzw. initiiert, wobei ein Strahl, vorzugsweise Vollstrahl, eines Explosivstoff-Lösungsmittel-Gemischs oder einer
Explosivstoff-Lösungsmittel-Lösung, insbesondere eines Explosivstoff-Lacks, mittels einer Trennvorrichtung in Strahlabschnitte mit definierter und/oder einstellbarer Länge unterteilt wird, die in ein, vorzugsweise bewegtes, Fluid fallen, in welchem die Explosivstoff- Lösungsmittel-Mischung, insbesondere -lack, schlecht und/oder im wesentlichen unlöslich ist.
Dieses Verfahren ist zur Herstellung von sphäroiden Partikeln mit einer in etwa gleichen Korngröße zur Verarbeitung von Explosivstoff-Lösungsmittel-Mischungen hervorragend geeignet.
Bei der Herstellung der sphäroiden Partikel wird hierbei die organische Phase des zu verarbeitenden Fluids, aus dem die Partikel hergestellt werden sollen, in Form eines Vollstrahls mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse gedrückt. Direkt unterhalb der Düse befindet sich ein rotierendes Schneidwerkzeug, das aus kurzen, vorzugsweise in einer Fassung gehaltenen nach außen weisenden Drähten besteht, das den Fluidstrahl in zylindrische Segmente zerteilt. Beim weiteren Fallen formen sich aus diesen Segmenten aufgrund der Oberflächenspannung des Fluids sphärische Partikel, die in einem Lösungsmittel, insbesondere in Wasser, aufgefangen werden.
Die Größe der hergestellten Partikel ist hierbei in Abhängigkeit des Düsendurchmessers, des
Volumenstroms durch die Düse, der Anzahl der Schneiddrähte und der Rotationsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs einstellbar und liegt erfindungsgemäß im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 mm bis 2 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm.
Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung liegt darin, daß es mittels des Strahlschneidens gewährleistet ist, daß nur Partikel mit einer gewünschten und mittels vorgenannter Parameter einstellbaren Größe hergestellt werden können, als auch darin, daß die hergestellten Explosivstoff-Partikel im wesentlichen nur Explosivstoff und Lösungsmittel, jedoch keinen oder eine genau definierte Menge einer phlegmatisierenden Substanz enthalten. Im folgenden wird zunächst auf die Vorteile des Strahlschneideverfahrens eingegangen:
Durch die Neigung der Schnittebene zur Strahlachse können aus dem bewegten Strahl weitgehend zylindrische Partikel geschnitten werden, die bereits nahe an der Kugelform sind.
Weiterhin läuft die Schneidvorrichtung in der Luft. Somit sind sehr hohe Schneidfrequenzen und damit hohe Durchsätze möglich.
Im Gegensatz zum Unterwassergranulator hat das Schneidwerkzeug keinen Kontakt zur Austrittsöffnung.
Im übrigen ist lediglich eine einfache und preisgünstige Konstruktion zur Durchführung des Strahlschneideverfahrens notwendig.
Unter Ausnutzung der Vorteile des Strahlschneideverfahrens und unter Verwendung entsprechend aufeinander abgestimmter Parameter können somit Verluste aufgrund einer inhomogenen Kornverteilung auf weniger als 3 %, insbesondere auf weniger als 2 % der eingesetzten Explosivstoff-Lösungsmittel-Mischung gesenkt werden.
Sofern es sich um einen ausreichend viskosen Explosivstoff handelt, der ohne Lösungsmittel gefahrlos handhabbar ist, kann dieser für das Strahlschneidverfahren auch direkt angewandt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß Explosivstoff-Partikel mit einer definierten Porosität hergestellt werden können, wobei der Porositätsgrad beispielsweise über einen Eintrag geeigneter Stoffe, insbesondere Wasser, in den Explosivstoff-Lack eingestellt wird. Vorzugsweise werden hierzu Substanzen benutzt, die aus dem Explosivstoff- Partikel ausdiffundieren oder herausgelöst werden können und so einen Hohlraum in dem Explosivstoff-Partikel hinterlassen. Ferner ist es möglich Salze oder ähnlich reaktionsträge Substanzen einzusetzen, die in fester Form in dem Explosivstoff-Partikel verbleiben.
Durch solch nicht explosionsfähige Rückstände und/oder Löcher bzw. Poren in den Explosivstoff-Partikeln ist es vorteilhafterweise möglich die Geschwindigkeit und Temperatur des Abbrandes und somit die Detonationsgeschwidigkeit des Explosivstoffs zu beeinflussen.
Entsprechend ist es ebenso möglich mehrschichtige Explosivstoff-Partikel zu erzeugen, wobei hierfür beim Strahlschneiden durch eine zentrale Düse und durch eine oder mehrere ringför- mige Düsen unterschiedliche Explosivstoff-Lacke eingesetzt werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich einen Explosivstoff mit einer nach innen zunehmenden Abbrandgeschwindigkeit zu erzeugen, wobei hierfür beispielsweise eine äußere Schicht eine entsprechende Menge eines phlegmatisierenden Stoffs oder einen langsamer abbrennenden Explosivstoff enthält.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird als phlegmatisierender Explosivstoff wasserhaltige Nitrocellulose und als Lösungsmittel Ethylacetat verwendet. Dieses Explosivstoff-Lösungsmittelsystem eignet sich hervorragend zur Herstellung kugelförmiger, wasser- und salzfreier Nitrocellulosepartikel, die insbesondere zur Herstellung von sphäroidem Treibladungspulver optimal geeignet sind.
Des weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen wasserfreien Explosivstoff-Lacks bzw. eines Explosivstoff-Lacks mit definiertem Wassergehalt, insbesondere Nitrocellulose-Lacks, aus einem, insbesondere mit Wasser, phlegmatisierten Explosivstoff gelöst, wobei das Verfahren die folgende Schritte aufweist:
Auflösen des phlegmatisierenden Explosivstoffs in einem Lösungsmittel; Entfemen des phlegmatisierenden Stoffs, insbesondere Wasser, aus der Mischung mittels azeotroper Destillation unter Einstellung eines definierten Wassergehaltes; und
Einstellen einer vorbestimmten Viskosität des Explosivstoff-Lacks.
Der wesentliche Vorteil dieses Erfindungsaspekts ist darin begründet, daß ein im wesentlichen wasserfreier Explosivstoff-Lack zur Herstellung wasserfreier und auch salzfreier Explosivstoff-Partikel geeignet ist, da diese verfahrensgemäß vor der Verwendung des Explosivstoff-Lacks aus einer Matrix, aus der die Partikel hergestellt werden, entfernt worden sind.
Gemäß einer Weiterbildung wird das Lösungsmittel zum Einstellen einer vordefinierten Viskosität vor und/oder nach der Destillation zu dem Explosivstoff zurückgeführt. Erfindungsgemäß können zum Einstellen der Viskosität weiterhin Hilfsstoffe, wie insbe- sondere oberflächenaktive Substanzen, Netzmittel, Trennmittel sowie Mittel zum Einstellen der Viskosität, verwendet werden.
Durch die Verwendung von Netz- und/oder Trennmitteln ist es beispielsweise möglich den Explosivstoff-Lack optimal auf die Materialien abzustimmen, mit denen er während des Herstellungsprozesses in Verbindung kommt, so daß beispielsweise Verschmutzungen durch ein Anhaften des Explosivstoffs an den verwendeten Apparaten und Apparaturen minimiert ist oder völlig unterbleibt. Aufgrund des inhärenten Energieinhalts eines Explosivstoffs tragen solche Maßnahmen zur Handhabungs- und Betriebssicherheit bei der Herstellung von Explosivstoffen bei.
Des weiteren wird die Aufgabe durch die Verwendung eines im wesentlichen wasserfreien Explosivstoff-Lacks, insbesondere eines Nitrocellulose-Lacks zur Herstellung von geformten, insbesondere kugelförmigen bzw. sphäroiden Explosivstoffen gelöst.
Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen Nitrocellulose-Lack gelöst, der aus zumindest Nitrocellulose und einem Lösungsmittel besteht, wobei der Nitrocellulose- Lack im wesentlichen wasserfrei ist. Erfindungsgemäß weist der Nitrocellulose-Lack hierbei eine Viskosität auf, die es ermöglicht, insbesondere mittels des Strahlschneidverfahrens, Partikel mit einer vordefinierbaren Korngröße im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 mm bis 2 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 1,0 mm zu formen.
5
Auf diese Weise ist es möglich, eine besondere bevorzugte Partikelgröße herzustellen.
Wie bereits oben erwähnt, weist der Nitrocellulose-Lack vorzugsweise Hilfsstoffe, insbesondere oberflächenaktive Substanzen, Netzmittel oder Trennmittel, sowie Mittel zum l o Einstellen der Viskosität auf.
Gemäß einer Weiterbildung ist der Nitrocellulose-Lack im wesentlichen salzfrei.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. 15 Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Ein Kilogramm Nitrocellulose (= Ceilulosenitrat mit einem N-Gehalt von ca. 12,5 %), das neben 700 Gramm Nitrocellulose ca. 300 Gramm Wasser aufweist, wird in einem Liter
20 Ethylacetat gelöst, wobei der Wasseranteil zum Teil gelöst und zum Teil dispergiert vorliegt.
Die Mischung wird azeotrop destilliert, wobei das abdestillierte Azeotrop entwässert wird und das Ethylacetat in die Destillation laufend rückgeführt wird. Nachdem das Wasser vollständig aus der Nitrocellulose-Ethylacetat-Lösung entfernt worden ist, wird diese einem Strahlschneideverfahren unter Verwendung von Trenndrähten mit einer Dicke von 0,05 mm
25 zugeführt. Die entstandenen Partikel werden in Wasser aufgefangen, wobei dieses ein
Trennmittel enthalten kann und mittels eines Rührers in Bewegung gehalten wird. Nachdem die vollständige Charge an Nitrocellulose das Strahlschneidverfahren durchlaufen hat, wird die Wasser-Partikelmischung unter gleichzeitiger Anlegung eines Unterdrucks soweit eingeengt, bis die Partikel im wesentlichen lösungsmittelfrei in dem Wasser vorliegen.
30 Aufgrund der Hydrophobie der Partikel ist ein Eindiffundieren von Wasser in die Partikel nicht zu befürchten. Im Anschluß an die destillative Einengung werden die entstandenen Partikel aus der Partikel-Wassermischung abgefiltert. Die erhaltene Partikelgröße beträgt 0,8 mm Durchmesser. Die Ausbeute beträgt in Bezug auf die eingesetzte Nitrocellulose 98,5 %. Beispiel 2
Ein Kilogramm Nitrocellulose (= Cellulosenitrat mit einem N-Gehalt von ca. 13,2 %), das neben 700 Gramm Nitrocellulose ca. 300 Gramm Wasser aufweist, wird in einem Liter Ethylacetat gelöst, wobei der Wasseranteil zum Teil gelöst und zum Teil dispergiert vorliegt.
Die Mischung wird azeotrop destilliert, wobei das abdestillierte Azeotrop entwässert wird und das Ethylacetat in die Destillation laufend rückgeführt wird. Nachdem das Wasser vollständig aus der Nitrocellulose-Ethylacetat-Lösung entfernt worden ist, werden der Mischung 100 g Metrioltrinitrat gelöst in 200g Ethylacetat zugesetzt. Der so enstandene Explosivstoff-Lack wird dann wie vorher beschrieben dem Strahlschneideverfahren zugeführt und weiterverarbeitet.
Beispiel 3
Ein Kilogramm Nitrocellulose (= Cellulosenitrat mit einem N-Gehalt von ca. 12,2 %), das neben 700 Gramm Nitrocellulose ca. 300 Gramm Wasser aufweist wird in einem Liter
Ethylacetat gelöst, wobei der Wasseranteil zum Teil gelöst und zum Teil dispergiert vorliegt.
Die Mischung wird azeotrop destilliert, wobei das abdestillierte Azeotrop entwässert wird und das Ethylacetat in die Destillation laufend rückgeführt wird. Nachdem das Wasser vollständig aus der Nitrocellulose-Ethylacetat-Lösung entfernt worden ist, werden der Mischung 20g Dibutylphthalat gelöst in 200 g Ethylacetat zugesetzt. Der so enstandene Nitrocellulose-Lack wird dann wie vorher beschrieben dem Strahlschneideverfahren zugeführt und weiterverarbeitet.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß alle oben beschriebenen Teile für sich allein gesehen und in jeder Kombination als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Verfahren zur Herstellung von geformter Nitrocellulose sowie von Explosiv- und
Treibstoffen, insbesondere Treibladungssubstrat, wie beispielsweise sphäroides Treibladungspulver, aus einem, insbesondere mit Wasser, phlegmatisierten Explosivstoff, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die folgenden Schritte:
Auflösen des phlegmatisierten Explosivstoffs in einem Lösungsmittel; Entfernen des phlegmatisierenden Stoffs, insbesondere Wasser, aus der Mischung; Formen von Explosivstoff-Partikeln; und Sammeln der Explosivstoff-Partikel.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t , d a ß das Entfernen des phlegmatisierenden Stoffs mittels azeotroper Destillation durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch
2, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, d a ß das Lösungsmittel während und/oder nach der Destillation zur Erzeugung eines Explosivstoff-Lacks mit einer vordefinierten Viskosität zu dem Explosivstoff zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, d a ß das Formen der Explosivstoff-Partikel mittels Strahlschneiden durchgeführt bzw. initiiert wird, wobei ein Strahl eines Explosivstoff-Lösungsmittel-Gemischs oder einer Explosivstoff-Lösungsmittel-Lösung, insbesondere Explosivstoff-Lacks, mittels einer Trennvorrichtung in Strahlabschnitte mit definierter und/oder einstellbarer Länge unterteilt wird, die in ein, vorzugsweise bewegtes, Fluid fallen, in welchem der Explosivstoff-Lack schlecht und/oder im wesentlichen unlöslich ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, d a ß
Explosivstoff-Partikel mit definierter Porosität hergestellt werden, wobei der Porositätsgrad über einen Eintrag und/oder ein Verbleiben von phlegmatisierenden Substanzen, insbesondere Wasser, in den Explosivstoff-Lack eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , d a ß Explosivstoff-Partikel mit definierter Korngröße hergestellt werden, im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 mm bis 2 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 1,0 mm liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , d a ß als phlegmatisierter Explosivstoff, wasserhaltige Nitrocellulose und als Lösungsmittel Ethylacetat verwendet wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Explosivstoff-Lacks mit definiertem Wassergehalt, insbesondere Nitrocellulose-Lacks, aus einem, insbesondere mit Wasser, phlegmatisierten Explosivstoff, g e ke n n z e i c h n et d u r c h die folgenden Schritte:
Auflösen des phlegmatisierten Explosivstoffs in einem Lösungsmittel; Entfernen des phlegmatisierenden Stoffs, insbesondere Wasser, aus der Mischung mittels azeotroper Destillation unter Einstellung eines definierten Wassergehalts; und Einstellen einer vorbestimmten Viskosität des Explosivstoff-Lacks.
Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , d a ß das Lösungsmittel während und/oder nach der Destillation zum Einstellen einer vordefinierten Viskosität zu dem Explosivstoff zurückgeführt wird.
10. Verwendung eines Explosivstoff-Lacks mit definiertem Wassergehalt, insbesondere Nitrocellulose-Lacks zur Herstellung von geformten, insbesondere kugelförmigen bzw. sphäroiden, Explosivstoffen.
11. Nitrocellulose-Lack, bestehend aus zumindest Nitrocellulose und einem Lösungsmittel, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, d a ß der Nitrocellulose-Lack einen definierten Wassergehalt aufweist.
12. Nitrocellulose-Lack nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitrocellulose-Lack im wesentlichen wasserfrei ist.
13. Nitrocellulose-Lack nach einem der Ansprüche 11 oder 12, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t , d a ß der Nitrocellulose-Lack eine Viskosität aufweist, die es ermöglicht, insbesondere mittels des Strahlschneideverfahrens, Partikel mit einer vordefinierbaren Korngröße im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 mm bis 2 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 1,0 mm zu formen.
14. Nitrocellulose-Lack nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11, 12 oder 13, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et, d a ß der Nitrocellulose-Lack Hilfsstoffe, insbesondere oberflächenaktive Substanzen,
Netzmittel oder Trennmittel sowie Mittel zum Einstellen der Viskosität, enthält.
15. Nitrocellulose-Lack nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, d a ß der Nitrocellulose-Lack im wesentlichen salzfrei ist.
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