AT390787B - Verfahren zur herstellung eines sprengund/oder festtreibstoffes - Google Patents

Description

Nr. 390 787

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spreng-/ und bzw. oder Festtreibstoffes, bestehend aus einem Sprengmittel, Perchloraten und einem Metall bzw. Metallgemisch von hoher Sauerstoffaffinität und insb. niedrigem Atomgewicht, z. B. Aluminium.

Es ist bereits bekannt (z. B. aus den FR-PS 1250 (Zusatz zum Patent 326 037), 346 813,394 833,465 082, 472 371 und der US-PS 3 299 811), bei der Herstellung von Sprengstoffen, Perchlorate, Sprengmittel und Metalle in unterschiedlichsten Mischungsverhältnissen zu verwenden. Die Beimischung von Aluminiumpulver in konventionellen Sprengstoffen führt im Hinblick auf die meist schon eine negative Sauerstoffbilanz aufweisenden Sprengstoffe zu einer ungenügenden Verbrennung und bewirkt daher eine sekundäre Detonation mit dem Luftsauerstoff.

Mischen von Ammoniumnitrat mit Aluminium (eventuell auch noch unter Zusatz anderer Sprengstoffe) ergibt infolge der trägen Detonationsgeschwindigkeit des Ammoniumnitrats keine überragenden Leistungen. Weiters reagiert Ammoniumnitrat sehr heftig mit Kupfer und anderen Metallen, ist sehr hygroskopisch und daher kaum mit der nötigen Sicherheit verwendbar. Wird wie dies bei üblichen Sprengstoffen der Fall ist, das Oxidationsmittel für das Sprengmittel in stöchiometrischem Überschuß angewendet, so wird für die Zersetzung des überschüssigen Oxidationsmittels Energie verbraucht Erst bei der Nachreaktion kann dann der freiwerdende Sauerstoff mit dem Metall reagieren. Damit liegt aber eine mehrstufige Reaktion vor, die keine optimalen Ergebnisse erzielen läßt

Bei der Herstellung von Treibmittel für Feuerwerkszwecke wurden Mischverfahren bekannt gemäß welchen (FR-PS 1 363 136) etwa Ammoniumperchlorat Nitroguanidin und Aluminium gemeinsam in einem Mischer gemischt werden und nach Sieben und erneutem Einführen in den Mischer dort mit Silikonöl vermengt werden, wonach ein Härter zugesetzt wird.

Gemäß der GB-PS 1 427 697 wurde bei der Herstellung eines Treibmittels so vorgegangen, daß in einem Mischer ein Plastifizierungsmittel mit Nitrozellulose, Perchlorat und Metall zu einem Schlamm gemischt wurde, der dann aushärten gelassen wurde, was vier Tage bzw. 10 Tage, je nach der Temperatur, bei der das Aushärten erfolgte, dauern konnte. Die bekannten Verfahren waren gefährlich, da bei Auftreten einer direkten Reaktion zwischen dem Metall und dem Perchlorat es zur Explosion kam.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Übelstand abzuhelfen und einen Spreng- und/oder Festtreibstoff zu schaffen, der pro Gewichtseinheit eine hohe Energie bei der Verbrennung erzielen läßt, weiters hohes spezifisches Gewicht besitzt und eine extrem hohe Metallverdampfung erzielen läßt Erreicht wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch, daß das Sprengmittel, wie TNT, Hexogen oder Nitropenta mit dem bzw. den Perchloraten zu einer Basismischung verschmolzen oder durch ein Lösungsmittel verbunden wird, wobei das Mischungsverhältnis aus Sprengmittel und dem bzw. den Perchloraten so angesetzt wird, daß die Reaktion zu CO2 und H2O vollständig ablaufen kann, und daß die Basismischung, gegebenenfalls unter Zusetzen von Phlegmatisierungsmitteln, mit dem Metallstaub verschmolzen oder verklebt wird, wobei der Metallanteil so hoch angesetzt wird, daß das bei der Verbrennung des Gemisches aus dem Sprengmittel und dem Perchlorat bzw. den Perchloraten entstehende Wasser, zu Wasserstoff und das Kohlendioxid zumindest zu Kohlenmonoxid, bevorzugt zu Kohlenstoff reduziert wird. Durch die erfmdungsgemäße Verfahrensführung wird sichergestellt, daß das Metall bei der Herstellung des Spreng- und/oder Festtreibstoffes mit dem Perchlorat nicht reagiert Hingegen kann bei der Verwendung das Sprengmittel auf höchster Stufe mit Perchlorat reagieren, wodurch das Metall - bedingt durch die erzeugte hohe Temperatur - schneller verdampft und die Sprenggase reduziert. Eine hohe Energie pro Gewichtseinheit wird durch die Verbrennung von Metallen mit hoher Sauerstoffaffinität und niedrigem Atomgewicht erreicht. Hier kommt in erster Linie Aluminium in Frage, aber auch Calcium, Silizium und Magnesium sind brauchbar. Der Sauerstoffträger soll einen hohen Anteil an Sauerstoff haben, wie dies bei Perchloraten wie Ammoniumperchlorat, Calciumperchlorat der Fall ist. Weiters sind Perchlorate wesentlich weniger sensibel und stabiler als Nitrate und Chlorate. Ein hohes spezifisches Gewicht wird durch die Verwendung von Metallen und Perchloraten erzielt. Sprengstoffe mit hoher Energiedichte und hohem spezifischem Gewicht besitzen eine sehr hohe Detonationsgeschwindigkeit Um Metalle zu verdampfen, ist eine hohe Energie erforderlich, da die Verdampfungswärme von Aluminium, Calcium, Silizium usw. sehr hoch ist und es für ein explosionsartiges Verbrennen von Metallen erforderlich ist, die Metalle zuerst zu verdampfen. Werden nun Metalle in üblicher Weise Sprengmitteln beigemischt, so reicht meist die relativ geringe Explosionswärme, die beim Verbrennen des Sprengmittel/Perchloratgemisches erzielt wird, kaum aus, das Metall schnell und vollständig zu verdampfen. Auch wird dabei die Explosionswärme im Sinne einer Temperaturverminderung stark belastet so daß die Temperatur vor der Metallverbrennung niedriger ist, wodurch sich eine Verzögerung der Reaktion ergibt. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung, bei der das Mischungsverhältnis aus Sprengmittel und dem bzw. den Perchloraten so angesetzt wird, daß die Reaktion zu CO2 und H2O vollständig ablaufen kann, wird eine vollständige Verbrennung mit ausgeglichener Sauerstoff-Bilanz erreicht, womit für die Metallverbrennung Wärme in ausreichendem Maß optimal zur Verfügung steht Im besonderen ist es dabei zweckmäßig, wenn 2 Mol TNT und 11 Mol NH4CIO4 zur Basismischung verschmolzen oder durch ein Lösungsmittel verbunden werden. Die Basismischungen können auch andere Sprengmittel enthalten, es ist jedoch darauf zu achten, daß die Sauerstoffbilanz ausgeglichen ist, daß heißt, daß das Mischungsverhältnis aus Sprengmittel und dem bzw. den Perchloraten so angesetzt wird, daß die Reaktion zu -2-

Claims (4)

1. Nr. 390 787 CC>2 und H2O vollständig ablaufen kann. Die durch Verschmelzen oder durch Verbinden mittels eines Lösungsmittels hergestellte Basismischung aus dem Sprengmittel und dem bzw. den Perchlorat(en) wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem Metallstaub innig vermischt und verschmolzen oder verklebt. Der Metallanteil soll mindestens so hoch sein, daß das Wasser zu Wasserstoff und die Kohlensäure zu Kohlenmonoxyd reduziert wird. Bei weiterer Reduktion erhöht sich die Energie, das Sprenggasvolumen nimmt jedoch ab, da das Kohlenmonoxyd zu Kohlenstoff reduziert wird. Die Energiemengen, die dadurch entstehen, und zwar ohne Nachverbrennung mit dem Luftsauerstoff, sind sehr hoch. Bei einem Mischungsverhältnis in Gewichtsprozent ergeben z. B.: 18,2 % TNT, 51,5 % NH4CIO4, 30,3 % Al, 19,4 MJ/dnA Wird der Al-Anteil noch bis zur vollständigen Reduktion des CO erhöht, dann erhöht sich die Energie auf 23,7 MJ/dnr*. Eine Mischung, die zum Beimischen zu obig erwähnten Mischungen energieerhöhend wirkt, ist beispielsweise in Gewichtsprozent: 37,6 % Al, 62,4 % Ca (¢104)2, we^he bei einem spezifischen Gewicht von 2,67 eine Energie von 31,4 MJ/dm^ liefern kann, wobei allerdings das Sprenggasvolumen sehr niedrig ist und die Hitzewirkung im Vordergrund steht. Durch Phlegmatisieren von insbes. ammoniumperchlorathaltiger Mischungen lassen sich sehr energiehaltige Raketenfesttreibstoffe erzeugen. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Spreng- und/oder Festtreibstoffes, bestehend aus einem Sprengmittel, Perchloraten und einem Metall bzw. Metallgemisch von hoher Sauerstoffaffinität und insb. niedrigem Atomgewicht, z. B. Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengmittel, wie TNT, Hexogen oder Nitropenta mit dem bzw. den Perchloraten zu einer Basismischung verschmolzen oder durch ein Lösungsmittel verbunden wird, wobei das Mischungsverhältnis aus Sprengmittel und dem bzw. den Perchloraten so angesetzt wird, daß die Reaktion zu CO2 und H2O vollständig ablaufen kann, und daß die Basismischung, gegebenenfalls unter Zusetzen von Phlegmatisierungsmitteln, mit dem Metallstaub verschmolzen oder verklebt wird, wobei der Metallanteil so hoch angesetzt wird, daß das bei der Verbrennung des Gemisches aus dem Sprengmittel und dem Perchlorat bzw. den Perchloraten entstehende Wasser zu Wasserstoff und das Kohlendioxid zumindest zu Kohlenmonoxid, bevorzugt zu Kohlenstoff reduziert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Perchlorat eine Perchloratmischung zugesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 2 Mol TNT und 11 Mol NH4CIO4 zur Basismischung verschmolzen oder durch ein Lösungsmittel verbunden werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 18,2 Gew.-% TNT und 51,5 Gew.-% Ammoniumchlorat zur Basismischung verschmolzen oder durch ein Lösungsmittel verbunden werden und daß der Basismischung 30,3 Gew.-% Aluminiumstaub zugesetzt wird. -3-