WO2012028288A2 - Plastic-bonded explosive formulation - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a plastic-bonded explosive formulation that consists of an explosive or explosive mixture, graphite, a chlorinated rubber, a plasticiser or plasticiser mixture and optionally a further bonding agent. The explosive formulation can additionally contain an inorganic fuel or a fuel mixture and/or an inorganic oxidising agent or an oxidising agent mixture. Alternatively, the explosive formulation can additionally contain a heavy metal and/or an inorganic compound and/or an inorganic oxidising agent or oxidising agent mixture.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Kunststoffgebundene Sprengstoffformulierung Plastic-bound explosive formulation
Die vorliegende Erfindung betrifft kunststoffgebundene Sprengstoffformulierungen auf der Basis von Chlorkautschuk- Matrices sowie deren Anwendung in Munitionen, insbesondere Handgranaten. The present invention relates to plastic-bonded explosive formulations based on chlorinated rubber matrices and their use in ammunition, in particular hand grenades.
Aufgrund der aktuellen Einsatzszenarien (MOUT, Room- to- Room- Combat) ergibt sich im Bereich der infanteristischen Wirkmittel u. a. ein erhöhter Bedarf an Offensivhandgranaten (OHG) mit unterschiedlichen Leistungsparametern. Due to the current usage scenarios (MOUT, Room-to-Room-Combat), in the area of infantry agents u. a. an increased demand for offensive grenades (OHG) with different performance parameters.
Neben der Nutzung vorhandener OHG- Applikationen werden auch entsprechend notwendige Anpassungen hinsichtlich Größe (Diversifizierung der verfügbaren Applikationen: von ca. 20 g Nettoexplosivstoffmasse (NEM) bis mehrere hundert Gramm NEM), klimatischer Bedingungen (Substitution plastischer Sprengstoffe durch Verpressbare) und zu verarbeitender Materialien (Substitution von z. B. giftigen Füllstoffen in Hüllenmaterialien etc.) durchgeführt. In addition to the use of existing OHG applications also necessary adjustments in size (diversification of available applications: from about 20 g net explosive mass (NEM) to several hundred grams NEM), climatic conditions (substitution of plastic explosives by compressible) and materials to be processed ( Substitution of, for example, toxic fillers in shell materials, etc.).
Generell werden seitens der Einsatzkräfte leistungsstarke Systeme mit einem hohen Verhältnis von Nettoexplosivstoffmasse zur Gesamtmasse einer Applikation gewünscht. Dies gilt insbesondere für infanteristische Systeme, deren Gewicht unter Einsatzbedingungen für die Soldaten eine zusätzliche Last darstellt. The task forces generally demand high-performance systems with a high ratio of net explosive mass to the total mass of an application. This is especially true of infantry systems, whose weight under conditions of service for the soldiers represents an additional burden.
Im Bereich der Handgranaten liegt das Verhältnis von Nettoexplosivstoffmasse (NEM) zur Gesamtmasse je nach Größe der Applikation in etwa zwischen 0,15 (kleine OHG) und maximal 0,7 (große OHG), entsprechend einem Sprengstoffanteil von ca. 15 Gew.-% bis 70 Gew.-%. Insbesondere bei den kleineren Handgranaten ist das Verhältnis von Nettoexplosivstoffmasse zur Gesamtmasse ungünstig, da hier aus Gründen der Handhabbarkeit das Gewicht der Kipphebelzünderbaugruppe mit Anzündverzögerungs- und Detonatoreinheit nicht reduziert werden kann. Prinzipiell ließe sich das Verhältnis von NEM zu Gesamtmasse durch die Verringerung der Wandstärke der Handgranatenkörper vergrößern. Bei Defensiv- Handgranaten mit im Granatkörper eingesetzter Splittereinlage lässt sich für die entsprechende OHG- Variante die NEM zusätzlich durch Weglassen der meist gängigen splitterfreien„Blindeinlage" erhöhen. Beiden zuvor angeführten Möglichkeiten zur Erhöhung der Nettoexplosivstoffmasse sind jedoch konstruktiv enge Grenzen gesetzt. In the range of hand grenades, the ratio of net explosive mass (NEM) to total mass, depending on the size of the application, is approximately between 0.15 (small OHG) and a maximum of 0.7 (large OHG), corresponding to an explosive content of about 15% by weight. to 70% by weight. In particular, in the smaller hand grenades, the ratio of net explosive mass to the total mass is unfavorable, since here for reasons of manageability, the weight of Kipphebelzünderbaugruppe with Anzündverzögerungs- and detonator can not be reduced. In principle, the ratio of NEM to total mass could be increased by reducing the wall thickness of the hand grenade body. In the case of defensive hand grenades with a fragment insert inserted in the garnet body, the NEM can be additionally increased by omitting the most common splinter-free "blind insert" For the corresponding OHG variant, however, the aforementioned possibilities for increasing the net explosive mass are structurally narrow limits.
Die DE 36 25 412 C2 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kunststoffgebundenen Explosivstoffs und dessen Verwendung. Hierbei werden der Explosivstoff, der Kunststoff, ein Lösungsmittel für den Kunststoff und ein Material mit hoher spezifischer Oberfläche miteinander vermischt. Der Kunststoff besteht als vorgefertigtes Pulver aus einem Gemisch aus dem Kunststoff und dem Material mit der hohen spezifischen Oberfläche, wobei das Vermischen aller Komponenten durch Kneten erfolgt. DE 36 25 412 C2 relates to a method for producing a plastic-bound explosive and its use. Here, the explosive, the plastic, a solvent for the plastic and a material having a high specific surface area are mixed together. The plastic consists of a prefabricated powder of a mixture of the plastic and the material with the high specific surface, wherein the mixing of all components is carried out by kneading.
Die WO 2010/ 023450 A1 offenbart ein explosives Gemisch, das als Binder unter anderem einen Chlorkautschuk vorsieht. WO 2010/023450 A1 discloses an explosive mixture which comprises, among other things, a chlorinated rubber as binder.
Die DE 100 58 705 C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen. Dabei ist ein kristalliner Explosivstoff in eine Polymermatrix aus einem Binder, einem Weichmacher und weiteren Hilfsstoffen eingebettet. Über ein vorgegebenes Mischungsverhältnis wird die Gießfähigkeit trotz eines hohen Feststoffanteils beibehalten. DE 100 58 705 C1 describes a process for producing pourable plastic-bound explosive charges. Here, a crystalline explosive is embedded in a polymer matrix of a binder, a plasticizer and other excipients. Over a given mixing ratio, the pourability is maintained despite a high solids content.
Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur Gewichtseinsparung bei einer Handgranate, einem Wurfkörper, einer Munition etc. aufzuzeigen. Here, the invention has the object to show a structurally simple way to save weight in a hand grenade, a projectile, ammunition, etc.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch die Verwendung von Chlorkautschuk- Matrices, kunststoffgebundene Sprengstoffformulierungen bereitzustellen, die, aufgrund der hohen Wasser- sowie Wasserdampfbeständigkeit von Chlorkautschuk, die Fertigung von funktionstüchtigen hüllenlosen Handgranaten oder Handgranaten und Munitionen mit einer auf das Gesamtgewicht bezogenen, stark reduzierten Umhüllung ermöglichen. The invention is based on the idea, through the use of chlorinated rubber matrices, to provide plastic-bound explosive formulations which, due to the high water and water vapor resistance of chlorinated rubber, the production of functional shellless hand grenades or hand grenades and ammunitions with a greatly reduced on the total weight Envelop allow.
Im Vergleich zu Sprengstoffformulierungen mit gängigen Bindermatrices könnten bei den hier vorgeschlagenen auf Chlorkautschuk basierten Sprengstoffformulierungen massebezogene Leistungseinbußen auftreten. Die auf eine OHG- Applikation bezogene Leistungssteigerung ergibt sich jedoch aus dem deutlich verbesserten Verhältnis von Nettoexplosivstoffmasse zur Gesamtmasse der jeweiligen Applikation. Neben einer zu erwartenden Leistungs- Steigerung bei gleichem Gesamtgewicht wird zudem eine bessere Fragmentbildung aufgrund der stark reduzierten oder nicht vorhandenen Umhüllung gesehen. Dies ist gerade im Nahkampf zum Schutz des Anwenders von Vorteil. Derartige Kunststoffgranatkörper können im Nahbereich bis zu 2 m Splitter bilden, welche in der Lage sind, Aluminiumplatten von bis zu 1 mm Stärke zu durchschlagen. Compared to explosive formulations with common binder matrices, mass-related power losses could occur in the case of the chlorinated rubber-based explosive formulations proposed here. However, the performance increase related to an OHG application results from the significantly improved ratio of net explosive mass to the total mass of the respective application. In addition to an expected performance Increase at the same total weight is also seen a better fragmentation due to the greatly reduced or non-existent wrapping. This is especially in close combat for the protection of the user advantage. Such plastic garnet body can form up to 2 m splitter in the vicinity, which are able to penetrate aluminum plates of up to 1 mm thickness.
Die Chlorkautschuk- Matrix weist zudem gegenüber anderen bei Sprengstoffformulierungen üblichen Bindermatrices den Vorteil auf, dass sie z. B. auch eine Reihe polybromierter organischer Verbindungen flammendämpfende Eigenschaften hat. Mit Blick auf die Insensivität der hier vorgeschlagenen Chlorkautschuk- basierten Sprengstoffformulierungen ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Reaktivität bei Cook- Off- Tests. In addition, the chloro rubber matrix has the advantage over other binder matrices customary in explosive formulations that they have, for example, B. has a number of polybrominated organic compounds flame retardant properties. In view of the insensitivity of the chloro-rubber-based explosive formulations proposed here, there are advantages in terms of reactivity in cook-off tests.
Die hier vorgeschlagenen kunststoffgebundenen Sprengstoffformulierungen weisen für die Herstellung von hüllenlos zu verwendenden Sprengstoffpresslingen Matrices aus einem Chlorkautschuk, einem Weichmacher oder Weichmachergemisch sowie gegebenenfalls einem weiteren Bindemittel von in Summe über 20 Gew.-% auf. Der Kunststoffmatrixanteil von über 20 Gew.-% gewährleistet, dass die Sensitivität der hüllenlosen Applikationen (Handgranaten oder z. B. pioniertechnische Sprengmittel) vergleichbar oder besser als die von entsprechenden umhüllten Applikationen ist. The plastic-bound explosive formulations proposed here have matrices of a chlorinated rubber, a plasticizer or plasticizer mixture and, if appropriate, a further binder of more than 20% by weight in total for the production of explosive compacts to be used without casing. The plastic matrix content of more than 20% by weight ensures that the sensitivity of the shellless applications (hand grenades or, for example, pioneer-type explosive agents) is comparable or better than that of corresponding enveloped applications.
Eine Sprengstoffformulierung mit den vorstehenden Merkmalen enthält beispielsweise An explosive formulation having the above features includes, for example
74,5 Gew.-% Hexogen 74.5% by weight hexogen
1 ,0 Gew.-% Graphit  1, 0 wt .-% graphite
15,0 Gew.-% Chlorkautschuk  15.0% by weight of chlorinated rubber
9,5 Gew.-% Weichmacher.  9.5% by weight of plasticizer.
Der Anteil der Kunststoffmatrix aus Chlorkautschuk, Weichmacher oder Weichmachergemisch sowie gegebenenfalls einem weiteren Bindemittel der hier vorgeschlagenen kunststoffgebundenen Sprengstoffformulierungen beschränkt sich auf ausdrücklich nicht auf in Summe über 20 Gew.-%. Für Anwendungen in umhüllten Munitionen kann der Anteil der Kunststoffmatrix deutlich unter 20 Gew.-% liegen. Darüber hinaus können die Eigenschaften und die Leistung der Sprengstoffformulierung durch Zuschläge von anorganischen Oxidati- onsmitteln oder Oxidationsmittelgemischen und / oder anorganischen Brennstoffen oder Brennstoffgemischen in Pulver- oder Granulatform oder durch Zuschläge von Schwermetallen und / oder anorganischen Verbindungen und / oder Salzen variiert werden. The proportion of the plastic matrix of chlorinated rubber, plasticizer or plasticizer mixture and optionally a further binder of the plastic-bound explosive formulations proposed here is expressly not limited to a total of more than 20% by weight. For coated ammunition applications, the proportion of plastic matrix may be well below 20% by weight. In addition, the properties and performance of the explosive formulation can be varied by additions of inorganic oxidizing agents or oxidizing agent mixtures and / or inorganic fuels or fuel mixtures in powder or granular form or by additions of heavy metals and / or inorganic compounds and / or salts.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kunststoffgebundene Sprengstoffformulierung, bestehend aus einem Sprengstoff oder Sprengstoffgemisch von 35,0 Gew.-% bis 91 ,0 Gew.-%, Graphit von 0,5 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%, einem Chlorkautschuk von 3,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-%, einem Weichmacher oder einem Weichmachergemisch von 2,5 Gew.-% bis 13 Gew.-% sowie gegebenenfalls einem weiteren Bindemittel von 0,5 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%. 1. A plastic-bound explosive formulation consisting of an explosive or explosive mixture of 35.0 wt .-% to 91, 0 wt .-%, graphite of 0.5 wt .-% to 2.0 wt .-%, a chlorinated rubber of 3 From 0% by weight to 20.0% by weight, a plasticizer or a plasticizer mixture of from 2.5% by weight to 13% by weight, and optionally a further binder of from 0.5% by weight to 2, 0% by weight.
2. Sprengstoffformulierung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sprengstoff Hexogen oder Oktogen ist oder das Sprengstoffgemisch aus einer Mischung von Hexogen und Oktogen besteht und der Chlorkautschuk Polychlorisopren ist. 2. Explosive formulation according to claim 1, characterized in that the explosive is hexogen or octogen or the explosive mixture consists of a mixture of hexogen and octogen and the chlorinated rubber is polychloroisoprene.
3. Sprengstoffformulierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese zusätzlich ein anorganisches Oxidationsmittel oder ein Oxidationsmit- telgemisch aus der Gruppe der Perchlorate, Nitrate oder Oxide in Mengen bis zu 40 Gew.-% enthalten. 3. explosive formulation according to any one of claims 1 or 2, characterized in that they additionally contain an inorganic oxidizing agent or a Oxidationsmit- telgemisch from the group of perchlorates, nitrates or oxides in amounts up to 40 wt .-%.
4. Sprengstoffformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese zusätzlich einen anorganischen Brennstoff oder ein anorganisches Brennstoffgranulat oder ein anorganisches Brennstoffgemisch oder ein Granulat eines anorganischen Brennstoffgemisches in Mengen bis zu 40 Gew.-% enthalten. 4. explosive formulation according to one of claims 1 to 3, characterized in that they additionally contain an inorganic fuel or an inorganic fuel granules or an inorganic fuel mixture or granules of an inorganic fuel mixture in amounts up to 40 wt .-%.
5. Sprengstoffformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese zusätzlich ein Schwermetall und / oder eine anorganische Verbindung und / oder ein Salz in Mengen bis zu 40 Gew.-% enthalten. 5. Explosive formulation according to one of claims 1 to 3, characterized in that they additionally contain a heavy metal and / or an inorganic compound and / or a salt in amounts up to 40 wt .-%.
6. Sprengstoffformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher oder das Weichmachergemisch eine organische Substanz oder ein Substanzgemisch aus der Gruppe der Adipate, Citrate oder Phthalate ist. 6. explosive formulation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plasticizer or the plasticizer mixture is an organic substance or a substance mixture from the group of adipates, citrates or phthalates.
7. Sprengstoffformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher oder das Weichmachergemisch ein organischer Phosphorsäureester oder ein Phosphorsäureestergemisch ist. 7. Explosive formulation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plasticizer or the plasticizer mixture is an organic phosphoric acid ester or a phosphoric acid ester mixture.
8. Kunststoffgebundene Sprengstoffformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Bindemittel ein organisches Titanat oder ein organisches Titanatgemisch ist. 8. A plastic-bound explosive formulation according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the additional binder is an organic titanate or an organic titanate mixture.
9. Hüllenlose sowie umhüllte Wurfkörper, Handgranaten oder sonstige Munitionen, dadurch gekennzeichnet, dass eine kunststoffgebundene Sprengstoffformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingebunden ist. 9. hullless as well as wrapped projectile, hand grenades or other ammunition, characterized in that a plastic-bound explosive formulation according to one of claims 1 to 8 is incorporated.
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