DE2122441C - Verfahren zur Herstellung eines ver formten Hochleistungssprengstoffs - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verformten Hochleistungssprengstolfs von hoher Beschußsicherheit, Dichte, Festigkeit und Detonationsgeschwindigkeit auf Basij von mit einem Kunststoff aus der Gruppe der halogenierten Polyathylene überzogenen, hochschmelzenden und leistungsstarken Komponenten wie Cyclotetramethylentetranitramin und Cyclotrimethylentrinitramin unter Zusatz einer nicht über 105° C schmelzenden, sprengkräftigen Komponente, mit einer höheren Bleiblock-Ausbauchung als der des Trinitrotoluols.

Die Chemie der Explosivstoffe umfaßt insbesondere in der Reihe der aliphatischen Nitramine Stoffe mit sehr hohen Leistungszahlen, weiche gleichwohl relativ handhabungssicher sind und eine gute ehemische Stabilität aufweisen. An der Spitze steht wohl unumstritten das Cyclotetramethylentetranitramin (»Oktogen«, HMX«), dessen /Msomeres (Höchstdichte 1,92; im Vergleich hierzu Trinitro-•o.üol »TNT«: 1,64) mit einer über 9000 m7sec (bei Dichte 1,90) liegenden Detonationsgeschwindigkeit detoniert. Ähnlich günstige Leislungszahlen weist das verwandte Cyclotrimethylentrinitramin (»Hexogen«, »RDX«) mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 8400m/sec (bei Dichte 1,70) und einer Höchstdichte von 1,82 auf. Im Gegensatz zum Standard-Sprengstoff für militärische Zwecke, dem Trinitrotoluol (»TNT«), sind die genannten Stoffe nicht direkt laborierbar, die Schmelzpunkte liegen so hoch (Oktogen 182° C, Hexogen 203° C), daß sich die Stoffe bereits während des S»:hmelzens zersetzen; durch Pressen sind die genannten Stoffe ebenfalls nicht ohne Zusätze verformbar, da kein Bindungs- vermögen von Kristall zu Kristall vorliegt und bei Anwendung sehr hoher Preßdrücke die Gefahr einer Explosion gegeben ist.' Dagegen kann TNT ohne Zusätze gegossen (Schmelzpunkt 80' C) oder gepreßt werden.

Die Laborierung der hochschmelzenden und leistungsfähigen Sprengstolfe ist seit langem auf verschiedene Weise gelöst worden. Man hat die Stoffe »phlegmatisiert«, d. h. mit einem Wachszusatz versehen und in dieser Form durch Pressen verformt und verdichtet; hierbei dient da.s Wachs sowohl zur merklichen Herabsetzung der Schlagempfindlichkeit als auch als Bindemittel zwischen den Sprengstoffkristallen in der durch das Pressen entstandenen Struktur. Nach einer anderen Methode werden die hochschmelzenden Sprengstoffkomponenten in die Schmelze eines niedrigerschmelzenden Sprengstoffs, vorzugsweise Trinitrotoluol, eingetragen und in dieser breiigen Form durch Gießen verformt. Endlich gelangen formgebende Laborierungen dadurch, daß der hochschmelzende Sprengstoff in noch nicht vernetzen flüssigen Kunststoff eingetragen und der Kunststoffbinder unter Anwendung von Härtern und Katalysatoren ausgehärtet wird. Nach der deutschen Patentschrift 1 172 590 wurde such Kautschuk als Binder benutzt und nach Einverleiben des Sprengstoffs vulkanisiert.

Allen Einbettung^- und Verformungsverfahren Kr gemeinsam: Mit steigendem Bindemittelgehalt ninin· die Leistung ab, auch dann, wenn der Binder ai^ dem sprengkräftigen Trinitrotoluol (»TNT«) besteh Da die Binder eine geringere Dichte aufweisen aider einzubettende Hoclileistungssprengstoff und iner¹ oder minder sprengkräftige Zusätze darstellen, müssen mit steigenden Bindergehalten wachsende Einbußen in der Dichte und den sprengtechnische!: Leistungszahlen hingenommen werden. Deswegen is; bei gießbaren Mischungen mit TNT viel Mühe darauf verwandt worden, den Gehalt an hochschmelzendeM Material mittels besonderer Gießmethoden (ζ. Β durch Anwendung länger andauernder Sedimentation durch Vorbehandlung der Schmelze im Vakuum und Gießen unter Druck, durch Verwenden von Zwangs kräften wie Schleudern oder Pressen mit Siebflächen) möglichst hoch zu treiben und somit hohe Dichten und hohe Detonationsgeschwindigkeiten zu erzielen. Die USA.-Patentschrift 3 496 041 beschreibt formbeständige, durch Gießen oder Pressen hergestellte Sprengstoffkörper aus Brisanzsprengstoffen mit einem unter 100⁰C schmelzenden Gemisch von sprengkräftigen Komponenten höherer Brisanz als der des TNT.

Es ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, die Hochbrisanzsprengstoffe mit halogenierten Kohlenwasserstoffen zu überziehen (z. B. belgische Patentschrift 684485 und französische Patentschrift 389 200).

Die Anwendung von nicht sprengkräftigen Bindemitteln wirkt nicht immer gleichzeitig phlegmatisierend; überraschend wurde an gewissen kunststoffgebundenen Hexogen- und Oktogen-Laborierungen eine ziemlich hohe Schlag- und Beschußempfindlichkeit festgestellt.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines verformten Hochleistungssprengstoffs vorzuschlagen, wobei die obengenannten Nachteile vermieden werden, die sprengtechnischen Daten, insbesondere Dichte und Detnn.i-

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tionsgeschwindigkek der hochleistungsstarken Basis- 5 ⁰O) gemischt und bei 95° C (etwas über dem

Sprengstoffe in voller oder fast voller Höhe be- Schmelzpunkt des Trinitrophenyläthylnitramins) mit

stehenbleiben, aber gleichwohl die Empfindlichkeits- 1600 kp/cm² gepreßt. Der Preßdruck wird so lange

kennzahlen merklich herabgesetzt werden, wobei ein aufrechterhalten (mittels Presse oder mit Druckfedern

verformter Sprengstoff mit überraschend guter 5 versehener verriegelter Matrize), bis das in Schmelz-

mechanisc'iier Festigkeit entsteht. Muß übergegangene Trinitrophenylüthylnitramin wie-

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der kristal- der erstarrt ist. Die dabei erzielten Dichten gehen lin vorliegende, in an sich bekannter Weise mit 2 über 99.5⁰Ai möglicher Raumerfüllung hinaus. Nach bis S" η eines Kunststoffs aus der Gruppe der halo- dem Ausstoßen wird ein Preßling erhalten, dessen genierten Polyäthylene durch Behandeln in wäßriger io Dichte 1,88 g/cm·¹, Detonationsgeschwindigkeit Dispersion überzogene und getrocknete Basis-Spreng- 8850 m/sec. Brinellhärte 32 bis 34 und Druckfestigstoff in Mischung mit weiteren 8 bis 2". ο der nicht keit 46 kg/cm² beträgt; bei Ermittlung der Beschußüber 105" C schmelzenden, sprengkräftigen Kompo- empfindlichkeit wird bei mehreren Schüssen mit nente als Bindemittel bei Temperaturen oberhalb des 6.5 · 57 mm Munition Teilmantel - S (?pitz) ohne Schmelzpunktes der zugesetzten sprengkräftigen 15 Sprengladung und mit einer V_n von 1OUO m/sec keine Komponente einem Preßdruck von mindestens Explosion erhalten. 700 kp/cm- ausgesetzt wird, der während der folgen- Beispiel 2 clen A^kühlungs_r riode so lange aufrechterhalten

Meibt, bis die zugesetzte niedrigerschmelzende Korn- 900 g Cyclotrimethylentrinitramin (»Hexogen«)

ponente von der flüssigen in die feste Phase über- ao von gleicher Korngröße wie im Beispiel 1 werden

gegangen ist. Dadurch wird eine über 99.5" oige in gleicher Weise mit 3 1 einer l,8°/oigen wäßrigen

Raumerfüllung und damit größtmögliche Dichte Dispersion von Polytetrafluoräthylen behandelt. Das

erreicht, was wiederum die Vorbedingung für eine so mit 6°Ό Kunststoff imprägnierte Hexogen wird

hohe Detonationsgeschwindigkeit darstellt. Die abgenutscht, getrocknet und mit 36 g (4⁰Zo ent-

sprengkräftige Komponente besitzt in diesem Zu- 25 sprechen.!) feinkristallinem Gemisch aus 30⁰Zo Tri-

sammenhang die Eigenschaft eines »akti\en« Bin- nitrophenylmethylnitramin und 70°/u Trinitrophenyl-

ders; hierfür können auch z.B. stickstoff reiche äthylnitramin gemischt und bei 103° C (etwas ober-

Nitrate wie Hydrazinnitrat und als Kunststoffbinder halb des Schmelzpunktes des Gemisches) mit

ein sol.her mit hoher Dichte wie Polytetrafluor- 1200 kp/cm- gepreßt und wieder der Preßdruck bis

äthylen oder Polych'ortrifluoräthylen eingesetzt 30 zum Erstarren des Gemisches aufrechterhalten. Der

werden gewonnene Preßling weist eine Dichte 1,81, eine

Dir Beschußempfindlic'ikeit des wie vorgeschlagen Detonationsgeschwindigkeit von 8600 m/sec (Litera-

verfcrmten Sprengstoffs (es wurde mit 6/2 · 54 mm turwert für reines Hexogen - 8^O m/sec), eine Bri-

Munition mit K₀ 1000 m/sec beschossen) ist über- . uellhärte 32 bis 34 und eine Druckfestigkeit

raschend gering; dabei ließen sich glatte Durch- 35 45 kg/cm² auf. Bei Ermittlung der Beschußempfind-

schüsse ohne merkliche Reaktion erhalten, obgleich lichkeit tritt bei mehreren Schüssen mit 6,5 · 57 mm

nach sonstigen Erfahrungen mit kunststoffgebunde- Munition ohne Sprengladung und mit einer V_n von

nen Sprengstoff-Strukturen positive Beschußempnnd- 1000 m/sec keine Explosion auf.

lichkeiten zu erwarten sind. Bei reiner Kunststoff- _R · "Il

bindung im Gieß- und Vernetzungsverfahren wird 40 ' "

das schlagempfindliche Korn des Hochleistungs- 900 g Oktogen werden in gleicher Korngröße wie Sprengstoffs (Oktogen, Hexogen) in unschmelzbarer im Beispiel 1 mit 4°/o Polychloitrifluoräthylen imBindung eingebettet. Nach dem erfindungsgemäßen prägniert, mit 56 g (entsprechend 6°/o) Hydrazin-Verfahren ist das Korn jedoch zuerst mit Kunststoff nitrat gemischt und bei 73" C (etwas oberhalb des umhüllt und im Preßvorgang mit einem schmelzbaren 45 Schmelzpunktes des Hydrazinnitrats) mit 900 kp/cm² »aktiven« Binder verpreßt worden; die Aufschlag- bis zum Erkalten gepreßt. Folgende Daten werden energie des Geschosses wird also zumindest teilweise ermittelt: Dichte 1,79, Detonationsgeschwindigkeit in Schmelzwärme des »aktiven« Binders umgesetzt 8900 m/sec, Brinellhärte 26 bis 28, Druckfestigkeit und durch Anschmelzen des »aktiven« Binders eine 38 kg/cm². Bei in gleicher Weise wie oben beschriegleitende Auswcichbarkeit der schlagempfindlichen 50 ben ausgeführten Beschußprobe mit 6,5 · 57 mm Hochleistungssprengstoff-Partikeln erreicht. Munition wird bei mehreren Schüssen keine Explo-

Die Erfindung wird durch die folgenden Ausfüh- sion erhalten,

rungsbeispiele erläutert. Beispiel 4

B e 1 s ρ ι e I 1 _J5 ^qq ^ Hexogen von gleicher Korngröße wie im 900 g Cyclotetramethylentetranitramin (»Okto- Beispiel 1 werden in der im Beispiel 1 beschriebenen

gen«) mit einer Korngröße von 40 bis 800 μ werden Weise mit 7% Polytetrafluoräthylen präpanert und

in 3 1 einer l'/iVoigen wäßrigen Dispersion von Poly- mit 27 g (entsprechend. 3%) Trinitroch'orbenzol

chlortrifiuoräthylen eingetragen und so lange intensiv (F. 82° C) gemischt und bei 84° C mit 1500 kp/cm²

gerührt, bis das Dispersionswasser klar geworden ist 60 bis zum Erkalten gepreßt. Ermittelte Daten: Dichte und sich das Kunststoffmaterial auf die Kristall- 1,82, Detonationsgeschwindigkeit 8600 m/sec, Brioberflächen des Oktogens niedergeschlagen hat. Das nellhärte 28 bis 30, Druckfestigkeit 48 kg/cm². Bei

so mit 5°/o Kunststoff imprägnierte Oktogen wird der Ermittlung der Schußempfindlichkeit in der angeabgenutscht, getrocknet und mit 45 g feinkristal- gebenen Weise sind weder Explosion noch Verpuf-

linem Trinitrophenyläthylnitramin (cnsprechend 65 fungen zu beobachten.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines verformten Hochleistungssprengstoffs von hoher Beschüß-.Sicherheit, Dichte, Festigkeit und Detonationsgeschwindigkeit auf Basis von mit einem Kunststoff aus der Gruppe der halogenierten Polyäthylene überzogenen, hochschmelzenden und leistungsstarken Komponenten wie Cycloietramethylentetranitramin und Cyclotrimethylen-Irinitramin unter Zusatz einer nicht über 105 C schmelzenden, sprengkräftigen Komponente, mit einer höheren Bleiblockausbauchung als der des Trinitrotoluols, dadurch gekennzeichnet, daß der kristallin vorliegende, in an sich bekannter Weise mit 2 bis 8° 0 eines Kunststoffs aus der Gruppe der halogenierten Polyäthylene durch Behandeln in wäßriger Dispersion überzogene und getrocknete Basis-Sprengstoff in Mischung mit weiteren 8 bis 2" Ό der nicht über 105 C schmelzenden, sprengkräftigen Komponente als Bindemittel bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der zugesetzten sprengkräftigen Komponente einem Preßdruck vcn mindestens 700 kp/cm-' ausgesetzt wird, der während der folgenden Abkühlungsperiode so lange aufrechterhalten bleibt, bis die zugesetzte niedrigerschmelzende Komponente von der flüssigen in die feste Phase übergegangen ist.