DE1095179B - Verfahren zur Herstellung von Treibmittelpulverkoernern mit poroesem Kern und dichter Aussenhuelle - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Treibmittelpulverkoernern mit poroesem Kern und dichter Aussenhuelle

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DE1095179B
DE1095179B DEO6414A DEO0006414A DE1095179B DE 1095179 B DE1095179 B DE 1095179B DE O6414 A DEO6414 A DE O6414A DE O0006414 A DEO0006414 A DE O0006414A DE 1095179 B DE1095179 B DE 1095179B
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DE
Germany
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solvent
grains
nonsolvent
powder
suspension
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DEO6414A
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Inventor
Raymond Harry Maag
Jack Jett Foster
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Olin Corp
Original Assignee
Olin Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0083Treatment of solid structures, e.g. for coating or impregnating with a modifier

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Treibmittelpulverkörnern mit porösem Kern und dichter Außenhülle Verschiedene Arten von Patronen, einschließlich Geschoßhülsenpatronen, verlangen eine schnell abbrennende Treibmittelladung. Diese Verbrennungsgeschwindigkeit kann erzielt werden, indem man die Körner so herstellt, daß sie eine große Menge eines Beschleunigers, wie Nitroglycerin, enthalten, oder vorzugsweise indem man eine Ladung verwendet, die teilweise oder vollständig aus Treibmittelkörnern von poröser Struktur besteht. Derartige poröse Pulver und verschiedene Verfahren zur Herstellung derselben sind an sich bekannt. Ein derartiges bekanntes Verfahren besteht darin, daß die Treibpulverkörner in einem Nichtlösungsmittel suspendiert und in Anwesenheit eines Schutzkolloids unter ständigem Rühren mit einem Lösungsmittel, das seinerseits in dem mit dem Lösungsmittel nur teilweise mischbaren Nichtlösungsmittel suspendiert ist, behandelt werden, worauf nach Erweichen der Körner das Lösungsmittel durch Temperatursteigerung abgetrieben und das Treibpulver aus der verbleibenden Suspension abgeschieden wird. Bei dem bekannten Verfahren kann z. B., wenn die Treibmittelkörner aus Nitrocellulose bestehen, als Nichtlösungsmittel Wasser und als Lösungsmittel Äthylacetat verwendet werden.
  • Derart hergestellte, vollständig poröse Treibmittelkörner bringen jedoch zahlreiche Schwierigkeiten mit sich. So zeigen poröse Treibmittelpulverkörner eine ausgesprochene Neigung zur Absorption der zur Behandlung der Patronenhülsen verwendeten Wachse und Öle und auch Wasser. Derartige absorbierte Stoffe haben einen nachteiligen Einfluß auf die ballistischen Eigenschaften des Pulvers. Außerdem muß man in diesem Falle eine beträchtliche Anzahl verschiedener Arten von Pulvern herstellen und auf Lager halten.
  • Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Treibmittelpulverkörnern mit porösem Kern und dichter Außenhülle, wodurch die obenerwähnten Nachteile vermieden werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Treibmittelpulverkörnern mit porösem Kern und dichter Außenhülle durch Suspendieren von Treibmittelpulverkörnern in einem Nichtlösungsmittel in Gegenwart eines Schutzkolloids, Erweichen der Körner durch allmählichen Zusatz eines mit dem Nichtlösungsmittel nur teilweise mischbaren Lösungsmittels für die Körner zu der Suspension und Abtreiben des Lösungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst nur einen Teil des Lösungsmittels abtreibt, dann einen in dem Nichtlösungsmittel löslichen, in dem Lösungsmittel dagegen schwerlöslichen Stoff zu der Suspension zusetzt und schließlich den Rest des Lösungsmittels abtreibt.
  • Es hat sich herausgestellt, daß der Zusatz eines in dem Nichtlösungsmittel löslichen, in dem Lösungsmittel jedoch schwerlöslichen Stoffes zu dem Nichtlösungsmittel während der Destillation zur Bildung von Treibmittelpulverkörnen mit porösem Kern und dichter Außenschicht führt und daß die relative Größe des porösen Kerns sich dadurch beeinflussen läßt, daß man den in dem Nichtlösungsmittel löslichen Stoff in einem bestimmten Stadium der Abtreibung des Lösungsmittels zusetzt. Setzt man z. B. den in dem Nichtlösungsmittel löslichen Stoff zu der Suspension zu, wenn erst ein kleiner Teil des Lösungsmittels aus den Körnern abgetrieben ist, so erhält man Körner mit einem kleinen porösen Kern, der von einer verhältnismäßig dicken, dichten Schicht umgeben ist. Pulverkörner, die praktisch vollständig porös sind und nur eine verhältnismäßig dünne Hülle oder Außenschicht aus dichtem, undurchlässigem Material besitzen, erhält man durch Zusatz des in dem Nichtlösungsmittel löslichen Stoffes zu den suspendierten Pulverkörnern nach Abtreibung einer beträchtlichen Menge des Lösungsmittels von den Körnern. Die Erfindung umfaßt auch die weitere Abänderung, daß die Pulverkörner vor der Entfernung des Lösungsmittels. von den suspendierten Körnern mit Modifizierungsmitteln, wie Nitroglycerin, Dinitrotoluol u. dgl., getränkt oder überzogen werden. Gewöhnlich ist Wasser das einfachste Nichtlösungsmittel; man kann jedoch auch andere Flüssigkeiten verwenden, in denen das Pulver unlöslich ist, wie Glycerin, Benzol, chlorierte Kohlenwasserstoffe u. dgl. Die Menge an Wasser öder sonstigem Nichtlösungsmittel muß immer ausreichen, um eine Aufschlämmung oder Suspension der Pulverkörner in dem Medium ohne übermäßig dichte Aneinanderdrängung der suspendierten Pulverkörner zu erzielen. So wird es in den meisten Fällen als wesentlich angesehen, daß das Gewichtsverhältnis von Nichtlösungsmittel zu Pulver mindestens 5:1 beträgt. Verwendet man Wasser als Suspendierungsmittel, so hat es sich für die Zwecke der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, ein Schutzkolloid, wie tierischen Leim oder Stärke, in Mengen von etwa 0,3 bis 1 a/o zuzusetzen.
  • Das im Rahmen der Erfindung anwendbare Lösungsmittel richtet sich nach der Zusammensetzung des zu behandelnden Pulvers und nach dem jeweiligen Nichtlösungsmittel. Meistenteils enthält das Pulver Nitrocellulose, und das Suspendierungsmittel ist Wasser. Daher wird Äthylacetat als Lösungsmittel für das Treibmittelpulver bevorzugt. Man kann natürlich auch andere Lösungsmittel, wie Methylacetat, Isopropylacetat, Methylisobutylketon, Methyläthylketon u. dgl., verwenden. Jedenfalls ist es wesentlich, daß das ausgewählte Lösungsmittel mit dem als Suspendierungsmittel dienenden Nichtlösungsmittel nur teilweise, d. h. in Mengen von etwa 3 bis 25%, mischbar ist und daß der Siedepunkt des Lösungsmittels unter demjenigen des Nichtlösungsmittels liegt, damit das Lösungsmittel sich leicht aus dem System entfernen läßt.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muß das Lösungsmittel zu der Suspension der Pulverkörner mit solcher Geschwindigkeit zugesetzt werden, daß die örtliche Ausbildung von Lösungsmittelkonzentrationen vermieden wird, die ausreichen würden, um die Körner zu Lösen oder zu verzerren. In der Praxis setzt man das Lösungsmittel nach und nach mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit im Verlaufe eines solchen Zeitraums zu, daß das Lösungsmittel von der Suspension aufgenommen wird, ohne daß sich ein flüssiges Zweiphasensystecn bildet. Der erste Teil des Lösungsmittels sättigt das Nichtlösungsmittel, und das zu dem Suspendierungsmittel nach dessen Sättigung zugesetzte weitere Lösungsmittel wird von dem Suspendierungsmittel unmittelbar in die Pulverkörner hineingetragen, ohne daß sich eine merkliche Suspension des Lösungsmittels in dein Suspendierungsmittel bildet. Dies ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung; denn wenn große Lösungsmitteltropfen in der Suspension vorhanden sind, können sie einen Teil der suspendierten Körner vollständig in den flüssigen Zustand überführen oder vielleicht eine Zusammenballung der Körner verursachen.
  • Wenn es sich um ein Pulver auf Grundlage von Nitrocellulose handelt und Äthylacetat als Lösungsmittel verwendet wird, muß das Gewichtsverhältnis von Äthylacetat zu Pulver zwischen etwa 2,2:1 und 3,2:1 gehalten werden. Ein höheres Verhältnis führt zur Verformung der Körner selbst dann, wenn man mit der geringstmöglichen Rührgeschwindigkeit arbeitet, um die Körner gerade noch in dem Nichtlösungsmittel in Suspension zu halten. Äthylacetatmengen von weniger als 1,2 Teilen je Teil Pulver haben keine ausreichende Weichmachungswirkung auf die Körner, wie sie erforderlich ist, damit der spätere Zusatz des in dem Nichtlösungsmittel löslichen Stoffes einen nennenswerten Einfluß auf die suspendierten Pulverkörner ausübt. Dieses Verhältnis von Lösungsmittel zu Pulver ändert sich, wenn man mit anderen Lösungsmitteln arbeitet, und richtet sich nach dem Lösungsvermögen des jeweiligen Lösungsmittels. Ähnliche Änderungen des Mengenverhältnisses können auch durch andere Zusammensetzungen der Körner bedingt werden.
  • Der in dem Suspendierungsmittel lösliche Stoff darf keine nennenswerte Löslichkeit in dem Lösungsmittel für das Pulver besitzen. Verwendet man Wasser als Suspendierungsmittel, so kann man viele verschiedene Stoffe als lösliche Stoffe vertuenden. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung arbeitet man aus Gründen der Wirtschaftlichkeit mit Natriumsulfat; ebenso geeignet sind jedoch andere Stoffe, wie Bariumnitrat, Kaliumnitrat, Ainmonsulfat, Zucker u. dgl. Verwendet man Wasser als Suspendierungsmittel, so wird die Konzentration des darin löslichen Stoffes, wie Natriumsulfat, zwischen etwa 0,6 und 3 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge der Suspension, gehalten. Konzentrationen oberhalb und unterhalb dieser Grenzen erschweren die Erzielung gleichmäßiger Ergebnisse.
  • Das folgende Beispiel, in welchem die Teile, falls nichts anderes angegeben ist, sich auf Gewichtsmengen beziehen, dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
  • 50 Teile gelatinierte kugelförmige Körner eines Treibmittelpulvers auf Nitrocellulosegrundlage mit einer Dichte von etwa 0,95 g/ccm, hergestellt nach der USA.-Patentschrift 2 160 626, wurden in 450 Teilen Wasser suspendiert, die 3 Teile tierischen Leim enthielten. Die Körner waren im wesentlichen nicht porös und zeigten in ihrem Querschnitt keinen Dichteunterschied. Die Aufschlämmung von Pulver in Wasser wurde gerührt, um die Pulverkörner gleichmäßig in der Wasserphase zu verteilen. Die Suspension wurde auf ungefähr 50° C erhitzt. Dann wurden allmählich im Verlaufe einer Stunde 100 Teile Äthylacetat zugesetzt, und die Lösung wurde weitere 3 Stunden unter Rühren auf einer Temperatur von etwa 50° C gehalten. Hierauf wurden, ebenfalls bei 50° C, im Verlaufe einer Stunde 25 Teile einer Lösung von gleichen Mengen Nitroglycerin und Äthylacetat allmählich zu dem System zugesetzt. Das Gemisch wurde dann weitere 3 Stunden gerührt, wobei die Temperatur auf 72° C gesteigert wurde. Hierauf wurde die Suspension weitererhitzt, um die Abtreibung des Lösungsmittels durch Destillation bei Atmosphärendruck bei konstanter Geschwindigkeit einzuleiten. Sobald die Temperatur 76° C erreichte, wurde sie auf dieser Höhe gehalten, und es wurden 9 Teile körniges Natriumsulfat zu der Aufschlämmung zugesetzt. Nach dem Zusatz der ganzen Salzmenge wurde die Aufschlämmung allmählich auf 99° C erhitzt, um das Lösungsmittel vollständig aus dem System zu entfernen. Die Gesamtdauer der Destillation betrug ungefähr 5 oder 6 Stunden. Dann wurde die Aufschlämmung erkalten gelassen, und die Pulverkörner wurden von dem Wasser abfiltriert. Die Körner waren ebenso kugelförmig, wie sie ursprünglich gewesen waren, besaßen jedoch ein poröses Inneres, welches aus einer Anzahl winziger Hohlräume bestand und von einer undurchlässigen Außenschicht bedeckt war. Die Körner besaßen eine Dichte von 0,85 g/ccm und waren im Gegensatz zu dem Ausgangsmaterial völlig geeignet zur Herstellung von Treibmittelladungen für Geschoßhülsen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herabsetzung des spezifischen Gewichts des Innenteiles aller Arten handelsüblicher Treibmittelpulverkörner angewandt werden. So kann man als Ausgangsstoffe kugelförmige Körner von gelatiniertern Treibmittelpulver gemäß den USA.-Patentschriften 2 027 114 und 2 160 626 sowie auch ausgepreßte Pulverkörner, scheibenförmige Pulverkörner oder Körner von beliebiger anderer Gestalt verwenden. In sämtlichen Fällen findet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine unbedeutende oder gar keine geometrische Änderung der Kornform statt. Die behandelten Körner besitzen daher im wesentlichen die gleiche Größe und Gestalt wie das Ausgangsgut, haben jedoch ein poröses Inneres, welches in eine undurchlässige Schicht der Treibmittelpulvergrundlage eingehüllt ist. Das Verfahren ist auch auf Treibmittelpulver auf Grundlage verschiedenartiger Verbindungen anwendbar, wie Nitrocellulose mit oder ohne Nitroglycerin, Nitrostärke, Polyvinylnitrat oder anderen gelatinierbaren Polynitrokörpern.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Treibmittelpulverkörnern mit porösem Kern und dichter Außenhülle durch Suspendieren von Treibmittelpulverkörnern in einem Nichtlösungsmittel in Gegenwart eines Schutzkolloids, Erweichen der Körner durch allmählichen Zusatz eines mit dem Nichtlösungsmittel nur teilweise mischbaren Lösungsmittels für die Körner zu der Suspension und Abtreiben des Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst nur einen Teil des Lösungsmittels abtreibt, dann einen in dem Nichtlösungsmittel löslichen, in dem Lösungsmittel dagegen schwerlöslichen Stoff zu der Suspension zusetzt und schließlich den Rest des Lösungsmittels abtreibt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Nitrocellulose-Treibmittelkörnern als im Nichtlösungsmittel löslicher Stoff I\Tatriumsulfat, besonders in Mengen von 0,6 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gewichtsmenge der Suspension, und als Lösungsmittel Äthylacetat, besonders in Mengen von etwa 1,2 bis 2,2 Gewichtsteilen je Gewichtsteil der T reibmittelkörner, verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 107 047.
DEO6414A 1957-11-06 1958-10-21 Verfahren zur Herstellung von Treibmittelpulverkoernern mit poroesem Kern und dichter Aussenhuelle Pending DE1095179B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1107047A (fr) * 1953-09-30 1955-12-27 Olin Ind Perfectionnements à un procédé de réduction de la densité des grains des poudres propulsives

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1107047A (fr) * 1953-09-30 1955-12-27 Olin Ind Perfectionnements à un procédé de réduction de la densité des grains des poudres propulsives

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