DE1238368B - Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht auf durch Wasser zersetzbare Metallpulver, insbesondere Aluminiumpulver, die als Beimischung fuer Explosivgemische verwendetwerden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. CL:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

C06b

Deutsche Kl.: 78 c -18

F 26297 VI b/78 c
31. Juli 1958
6. April 1967
26. Oktober 1967

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Es ist bekannt, daß die Beimengung von feinzerteiltem Aluminium zu Explosivstoffen oder Explosivgemischen diesen eine Steigerung der Explosivkraft verleiht. Solche Explosivgemische haben sich jedoch häufig als unstabil herausgestellt und Unfälle, insbesondere durch das Krepieren geladener Munition, verursacht. Diese Unfälle sind wahrscheinlich auf die Entwicklung von Wasserstoff zurückzuführen, die dadurch hervorgerufen wird, daß das Aluminium oder die anderen Metalle von der Feuchtigkeit angegriffen werden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Gefahrenmomente auszuschalten und Explosivstoffe auf der Basis von Aluminium oder anderen ebenfalls zur Wasserstoffbildung neigenden Metallen oder Legierungen herzustellen, die eine große Stabilität besitzen und nicht die Gefahr von Zersetzungserscheinungen in sich bergen.

Es ist bekannt, daß der Aluminiumschliff, der für die Feuerwerkerei oder für Explosivstoffe verwendet werden soll, unter Zusatz geringer Mengen Öl poliert wird. Vor der Verarbeitung des Aluminiumpulvers für pyrotechnische Zwecke muß es durch Extraktion mit Äther auf den Fettgehalt gebracht werden, der 0,5 °/o nicht übersteigen soll (vgl. Uli mann, »Encyklopädie der technischen Chemie«, 2. Auflage, Bd. 5 (1930), S. 333, letzter Satz).

Weiterhin ist es bekannt, Bronzen unter Beimischung von Olivenöl vorzupolieren und mit Stearin nachzupolieren (vgl. a. ä. O., 2. Band, S. 698, erster Absatz). A. a. O. auf S. 699, dritter Absatz, sind die besonderen Gefahren bei der Herstellung und bei der Weiterverarbeitung von Al-Pulver beschrieben, wobei aus noch nicht völlig aufgeklärten Ursachen außerordentlich heftige Explosionen auftreten können.

In der schwedischen Patentschrift 133 926 wird auf S. 1 im Absatz 2 dieser Stand der Technik dahin gehend erläutert, daß der Umsetzungsneigung von Al-Pulver mit Wasser dadurch entgegengewirkt werden kann, daß man in das Al-Pulver ein Schutzmittel einarbeitet. Als Schutzmittel werden dort neben Vaseline; Stearinsäure, Ölsäure und Linolsäure noch Paraffin genannt. Eine sichere Ergebnisse liefernde Arbeitsvorschrift wird nicht angegeben. ......

Weiterhin wird in der italienischen Patentschrift 386 975 ein Verfahren für die vorbeugende Behandlung von Aluminium oder anderen Metallen beschrieben, die in Explosivstoffen, Sprengstoffen oder Minen angewandt werden, um so die Explosionstemperatur zu erhöhen, wobei man etwa 13 g eines an Kohlenstoff reichen und keinen oder praktisch keinen Sauerstoff enthaltenden verbrennbaren Stoff, wie Bitumen, Teer Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht
auf durch Wasser zersetzbare Metallpulver,
insbesondere Aluminiumpulver, die als
Beimischung für Explosivgemische verwendet
werden

Patentiert für:

Der Französische Staat,

vertreten durch den Ministre des Armees

— Direction des Poudres —, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:
Paul-Marcel Aubertein, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 2. August 1957 (744 779)

oder Naphthalin, zusammen mit etwa 3 g Fichtenharz oder anderem Harz in etwa 200 g Methylalkohol oder anderen Lösungsmitteln bei einer konstanten Temperatur von etwa 30° C vollständig löst und sodann g eines Plastifizierungsmittels etwa 30 Minuten einmischt, anschließend mit etwa 75 g feinstem Aluminiumpulver im Gemisch mit etwa 5 g reinem metallischem Magnesium oder anderen äquivalenten Metallen, ebenfalls in-feinster Pulververteilung, vermischt, wobei man nach dem Trocknen das Produkt erhält, das wieder pulverisiert werden muß.

Wie besondere ,Vergleichsversuche gezeigt haben, ist dieses Produkt bei Berührung mit Feuchtigkeit nicht hinreichend stabil.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer aus Paraffin, synthetischen Harzen, mineralischen, tierischen, pflanzlichen oder synthetischen Wachsen oder deren Gemischen bestehenden Schutzschicht auf durch Wasser zersetzbare Metallpulver, besonders Aluminiumpulver, die für Explosivgemische verwendet werden, mit dem Kennzeichen, daß das pulverförmige oder körnige Metall in einer höhere Temperatur aufweisenden Lösung oder

709 703/228

Emulsion des Schutzstoffs suspendiert wird, worauf durch Abkühlen und/oder Verdünnen der Lösung bzw. Emulsion auf den Metallteilchen 2 bis 8°/₀ des Schutzstoffs ausgefällt und die umhüllten Partikeln anschließend von der flüssigen Phase abgetrennt werden.

Das Verhältnis von Umhüllungsstoff zu Aluminium od. dgl. kann sich in Grenzen von 2 bis 8 °/₀ ändern und ist von den erwünschten Eigenschaften des Verfahrensproduktes und den Eigenschaften des Schutzstoffes abhängig.

Das so eingehüllte Metallpulver bildet einen Bestandteil von in an sich bekannter Weise herzustellenden Sprengstoffgemischen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein erheblicher technischer Fortschritt erzielt, da die erfindungsgemäßenProdukteeineausgezeichneteSicherheit bei der Beimischung zu Explosivgemischen bieten, wie die folgenden Vergleiche zeigen. Bei den Vergleichsversuchen wurde berücksichtigt, daß das umhüllte Aluminiumgranulat durch heißes Wasser nicht angegriffen werden darf, da die Explosigemische, die Aluminium enthalten, in heißem Wasser hergestellt werden, wie dies in den Beispielen 5 und 6 verdeutlicht wird. Wenn in dieser Verarbeitungsstufe durch das heiße Wasser ein Angriff auf das Aluminium erfolgen könnte, würde der entwickelte Wasserstoff unzulässig

ίο große Gefahren für die industrielle Herstellung der Explosivgemische mit sich bringen. Unter Berücksichtigung dieser Sicherheitsforderungen an das in den Sprengstoff einzuarbeitende Aluminiumgranulat besteht die Prüfung darin, daß man 1 g Aluminium- pulver des zu prüfenden Musters mit 15 cm³ destilliertem Wasser (pH 6,2 bis 6,4) bei 90⁰C 2 Stunden lang behandelt und den dabei entwickelten Wasserstoff mißt. Die Tabelle zeigt die erhaltenen Meßergebnisse.

Geprüftes Muster	2	Umhüllung in °/n	Entwickelter Wasserstoff* in 2 Stunden in 9O0C heißem Wasser in Kubikzentimeter pro Gramm Aluminium
Muster gemäß erfindungsgemäßem Beispiel	3	8,0	0,7
Muster gemäß erfindungsgemäßem Beispiel	4	2,2	0,8
Muster gemäß erfindungsgemäßem Beispiel	386975**	3,2	0,7
Muster gemäß der italienischen Patentschrift	386975**	20 fest und gepulvert	. 0,7
Muster gemäß der italienischen Patentschrift	386975**	3 fest und gepulvert	8,5
Muster gemäß der italienischen Patentschrift		8	3,1
Aluminium nicht umhüllt	Ö	45

* Die maximal zulässige entwickelte Wasserstoffmenge beträgt bei dieser Prüfmethode Aluminium.

lern³

** Die Muster gemäß der italienischen Patentschrift 386 975 wurden wie folgt hergestellt:

In einen 750-cm³-Kolben gibt man 200 cm³ Benzol. Man rührt und fügt 13 g zerkleinertes Bitumen und 3 g Fichtenharz hinzu. Man erhitzt auf 30⁰C, und nach Eintreten vollständiger Lösung fügt man 4 g Triacetin hinzu. Man rührt bei 30⁰C 30 Minuten lang und fügt 80 g feines Aluminiumgranulat (50 °/₀ gehen durch ein 0,15-mm-Maschensieb) zu. Man rührt noch 30 Minuten bei 30° C zur vollständigen Durchmischung.

Unter weiterem Rühren wird das Lösungsmittel mit 3O⁰C warmer Luft vertrieben. Wenn der Rührer sich nicht mehr dreht auf Grund der großen Viskosität des Produktes, wird dieses in eine Kristallisierschale gegeben, und man setzt das Vertreiben des Lösungsmittels mit 30⁰C warmer Luft fort. Es bildet sich eine oberflächliche undurchlässige Haut, und man muß laufend die Masse mit einem Spaten durchkneten, um die Verdampfung des Lösungsmittels zu bewirken. Nach 12 Tagen ist das Lösungsmittel verdunstet, und man hat eine kompakte Masse, die sehr hart ist, erhalten.

In gleicher Weise wird ein zweiter Ansatz aus 1,85 g Bitumen, 0,45 g Fichtenharz, 0,6 g Triacetin und 97 g Aluminium hergestellt. Das erhaltene Produkt trocknet viel schneller, und das agglomerierte Produkt ist mehr frei fließend.

Iti gleicher Weise wird ein dritter Ansatz gemäß der italienischen Patentschrift 386 975 aus 5,2 g Bitumen, 1,2 g Kolophonium, 1,6 g Triacetin und 92 g Aluminiumpulver hergestellt, wobei ein Aluminiumprodukt mit 8% Umhüllung erhalten wird. Dieses Produkt liefert bei der Prüfung mit heißem Wasser, die in der Tabelle beschrieben ist, 3,1 cm³ Wasserstoff pro Gramm Aluminium.

Aus diesen Vergleichsversuchen ist ersichtlich, daß man gemäß der italienischen Patentschrift 386 975 20 °/₀ Umhüllungsstoff auf das Aluminium aufbringen muß, um ein Aluminium zu erhalten, das den Prüfungsanforderungen genügt. Da die Explosiveigenschaften der Aluminium enthaltenden Sprengstoffe von den gewünschten Eigenschaften bei erhöhten Mengen an Umhüllungsstoffen abweichen, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein beträchtlicher Fortschritt erzielt, da bei diesem bereits sehr zuverlässig bei einer Umhüllung von 2 bis 3% die gewünschten Effekte erzielt werden.

Nachstehend werden Beispiele der Herstellung von umhülltem Aluminium angegeben.

Beispiel 1
(Umhüllung)

In eine Apparatur mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer und einem aufsteigenden Kühler füllt man 3001 absoluten Äthylalkohol mit Raumtemperatur ein. Man gibt unter Rühren 15 kg Paraffin (Schmelzpunkt 52° C), dann 100 kg feine Aluminiumkörnchen (50°/₀ der Körnchen fallen durch ein Sieb mit 0,15 mm Maschenweite). Man erhitzt auf 66⁰C

und hält für 10 Minuten die Temperatur auf 64 bis 66⁰C. Man läßt langsam abkühlen von 65 auf 5O⁰C in 30 Minuten und 5O⁰C auf 25⁰C in 30 Minuten. Während der Behandlungsdauer wird sorgfältig gerührt, damit die Suspension homogen ist, aber zu starkes Rühren ist zu vermeiden.

Die auf 25⁰C abgekühlte Suspension wird auf ein Schnellfilter gegeben. Wenn die Filtration beendet ist, wäscht man auf dem Filter mit 50 1 absolutem Äthylalkohol und führt erneut eine Schnellfiltration durch.

Man läßt das äthanolhaltige umhüllte Aluminium in einem Trockenschrank bei 35 bis 4O⁰C trocknen. Man erhält hierdurch ohne weitere Behandlung ein umhülltes granuliertes Aluminium.

Die alkoholischen Mutterlösungen werden für den nächsten Ansatz verwendet.

Beispiel 2
(Umhüllung)

In eine Apparatur mit einem mechanischen Rührwerk, einem Thermometer und einem aufsteigenden Kühler gibt man 2001 Benzol von Raumtemperatur. Man führt 30 kg Bienenwachs (Schmelzpunkt 63°C) und dann 100 kg feine Aluminiumgranalien (50 °/₀ gehen durch das Sieb mit der Maschenweite 0,15 mm). Man erhitzt auf 70⁰C. Dann hält man noch die Temperatur auf 68 bis 70⁰C während 5 Minuten. Man kühlt langsam von 68 auf 26⁰C innerhalb 70 Minuten und dann von 26 auf 22° C in 5 Minuten ab.

Während des ganzen Arbeitsganges wird die Mischung sorgfältig gerührt, damit die Suspension homogen vorliegt, aber zu schnelles Rühren ist zu vermeiden.

Die auf 22⁰C abgekühlte Suspension wird auf ein Schnellfilter gegeben. Wenn die Filtration beendet ist, wäscht man auf dem Filter mit 60 1 Benzol, dann mit 501 Äthanol und filtriert erneut schnell.

Die Mutterlösungen werden für den nächsten Ansatz wieder verwendet, wobei man die-Lösung auf den erforderlichen Bienenwachsgehalt einstellt.

Dann läßt man das umhüllte Aluminium in einem Trockenschrank bei 40 bis 45⁰C trocknen und erhält ein granuliertes Produkt, welches als frei fließendes Agglomerat vorliegt.

Beispiel 3
(Umhüllung durch Ausfällung)

In eine Apparatur mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer und einem aufsteigenden Kühler füllt man 801 Benzol. Man rührt und gibt 5,5 kg Bienenwachs (Schmelzpunkt ist 63 ⁰C) und 100 kg feine Aluminiumgranalien (50°/₀ der Körnchen fallen durch ein Sieb mit 0,5 mm Maschenweite). Man erhitzt auf 50⁰C, und man gibt 801 95%igen Äthylalkohol in kaltem Zustand (etwa 20⁰C) in 30 Minuten hinzu. Am Ende der Zugabe beträgt die Temperatur 30°C. Man kühlt von 30 auf 20°C in 30 Minuten. Man filtriert und wäscht nach mit 501 95%igem Äthylalkohol.

Nach Trocknung des umhüllten Aluminiums in einem Trockenschrank bei 40 bis 45⁰C erhält man ohne weitere Behandlung umhülltes Aluminiumgranulat.
Beispiel 4

(Umhüllung durch Emulsion)

In eine Apparatur mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer und einem aufsteigenden Kühler

ίο füllt man 901 sekundären Butylalkohol. Man rührt und gibt 5,5 kg Montanwachs (Schmelzpunkt ist 81 bis 82° C), 0,5 kg Bienenwachs (Schmelzpunkt 62 bis 63 ⁰C) und 100 kg feines Aluminiumgranulat (50% der Körnchen fallen durch ein Sieb mit 0,15 mm Maschenweite). Man erhitzt auf 86⁰C und hält bei -dieser Temperatur 10 Minuten lang. Dann stürzt man sehr schnell (in weniger als einer Minute) 601 kalten (etwa 20⁰C) sekundären Butylalkohol in diesen Ansatz. Die Temperatur, beträgt dann 70⁰C. Man kühlt von 70 auf 2O⁰C innerhalb 40 Minuten ab, man rührt dann noch 10 Minuten bei 20⁰C, filtriert und wäscht mit 501 sekundärem Butylalkohol nach.

Nach der Trocknung des umhüllten Aluminiums bei 50 bis 55⁰C erhält man ohne weitere Behandlung ein umhülltes granuliertes Aluminium.

Das nach den vorstehenden Beispielen hergestellte umhüllte Aluminiumpulver eignet sich für die an sich bekannte Herstellung metallpulverhaltiger Explosivstoffe.

Gegebenenfalls kann die Erfindung auch auf andere Metalle der gleichen Serie, wie Magnesium, Bor, Silicium, Beryllium usw., oder auf Legierungen dieser Metalle angewendet werden, sofern sie dazu neigen, in Gegenwart von Feuchtigkeit Wasserstoff zu entwickeln, und sofern diese Metalle und Legierungen als Zusätze zu Sprengstoffen geeignet sind.

Claims (2)

1. Patentanspruch;

   Verfahren zum Aufbringen einer aus Paraffin, synthetischen Harzen, mineralischen, tierischen, pflanzlichen oder synthetischen Wachsen oder deren Gemischen bestehenden Schutzschicht auf durch Wasser zersetzbare Metallpulver, besonders Aluminiumpulver, die Bestandteile von Explosivgemischen bilden, dadurchgekennzeichn e t, daß das pulverförmige oder körnige Metall in einer höhere Temperatur aufweisenden Lösung oder Emulsion des Schutzstoffs suspendiert wird, worauf durch Abkühlen und/oder Verdünnen der Lösung bzw. Emulsion auf den Metallteilchen 2 bis 8% des Schutzstoffs ausgefällt und die umhüllten Partikeln anschließend von der flüssigen Phase abgetrennt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Schwedische Patentschrift Nr. 133 926;
   italienische Patentschrift Nr. 386 975;
   U 11 m a η η , »Encyklopädie der technischen Chemie«, 2. Aufläge, Bd.
2. 2, S. 698/699; Bd. 5, S. 333.

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