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"Schmelzbares Sprengstoffgemisch hoher Leistung Die Erfindung betrifft
ein unter 1000C schmelzbares Sprengstoffgemisch hoher Energie und Brisanz auf der
Basis von Trinitrophenyläthanolnitraminnitrat (Pentryl), Trinitrophenylmethylnitramin
(Tetryl) und Cyclotrimethylentrinitramin (Hexogen). Es kann zur Herstellung von
gegossenen oder gepreßten Sprengkörpern verwendet werden, gegebenenfalls in Mischungen
mit Sprengstoffen wie Pentaerythrittetranitrat, Cyclotetramethylentetranitramin
oder weiterem, in der Schmelze nicht mehr auflösbarem Hexogen.
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Es wurde schon mehrfach vorgeschlagen, das als Schmelzkomponente in
Gußsprengstofwen dienende Trinitrotoluol durch brisantere und energiereichere schmelzbare
Sprengstoffgemische zu ersetzen. Insbesondere wurden untersucht die unter 7000C
schmelzenden Systeme Trinitrotoluol/Tetryl, Trinitrobenzol/Tetryl und Athyltetryl/Tetryl.
Der Ersatz des Trinitrotoluols durch diese Sprengstoffmischungen war insbesondere
dann von Bedeutung, wenn für die Verwendung der Sprengkörper ein hoher Detonationsdruck
en.mnscht war. Da der Detonationsdruck im allgemeinen der Dichte und dem Quadrat
der Detonationsgeschwindigkeit proportional
ist, und da der Ersatz
des Trinitrotoluols durch die erwähnten schmelzbaren Sprengstoffmischungen zu höheren
Dichten und Detonationsgeschwindigkeiten führte, konnte der Detonationsdruck in
der Tat gesteigert werden.
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Es wurde nun gefunden, daß die Energie, die Brisanz, die Dichte und
damit der Detonationsdruck von Sprengkörpern noch erheblich gesteigert werden können,
wenn ein unter 1000C schmelzendes Sprengstoffgemisch auf der Basis von Pentryl,
Tetryl und Hexogen eingesetzt wird. Ein Gemisch aus Pentryl und Tetryl besitzt einen
eutektischen Punkt oberhalb lOO0C. tiberraschend zeigte sich, daß in dieser Schmelze
das im allgemeinen schwer lösliche Hexogen aufgelöst werden kann. Beispielsweise
kann eine Schmelze aus z.B. gleichen Gewichtsteilen Pentryl und Tetryl im Temperaturbereich
von 95 bis 1000C bis zu ca. 8 Gew.% Hexogen gelöst enthalten. Hierdurch sinkt der
eutektische Punkt auf eine Temperatur von etwa 950C. Erfindungsgemäß setzt sich
die Sprengstoffschmelze hoher Leistung aus 3 bis 10-Gew.% Hexogen, 20 bis 80 Gew.%
Pentryl und 12 bis 72 Gew.% Tetryl zusammen.
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Zur Erleichterung des Schmelzvorganges können dem Gemisch aus Pentryl,
Tetryl und Hexogen erfindungsgemäß auch andere Sprengstoffkomponenten zugesetzt
werden wie aromatische Nitroverbindungen (z.B. Trinitrotoluol oder Trinitrobenzol)
und/oder bei Zimmertemperatur nicht flüssige Salpetersäureester (z.B. Pentaerythrittetranitrat)
und/oder Nitramine (z.B. Trinitrophenylathylnitramin oder Nitroguanidin). Um die
Vorteile der Erfindung,
hohe Dichte und hohe Detonationsgeschwindigkeit
der Sprengladungen zu erhalten, ist es Jedoch nötig, daß mindestens 60 Gew.% der
schmelzbaren Komponente aus Pentryl, Tetryl und Hexogen in dem angegebenen Prozentbereich
bestehen.
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Die erfindungsgemäßen unter 1000C schmelzenden Mischungen neigen zur
Unterktihlung. Die Schmelzen verfestigen sich beim Abkühlen nur langsam. Auf diese
Weise wird die Neigung zur Rißbildung in gegossenen Sprengkörpern weitgehend herabgesetzt.
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Verläuft die Verfestigung der Schmelze für manche Zwecke zu langsam,
so kann sie durch bestimmte Zusätze beschleunigt werden. Uberraschend wurde nämlich
zusätzlich noch gefunden, daß die Erstarrungsgeschwindigkeit der Schmelze schon
durch geringe Zusätze von Bleidioxid in feinverteilter Form erheblich erhöht werden
kann. Erfindungsgemäß können den Schmelzen aus Pentryl, Tetryl und Hexogen daher
0,01 bis 30 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.%, Bleidioxid zugesetzt werden.
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Die erfindungsgemäßen schmelzbaren Sprengstoffgemische werden vorteilhaft
als Bindemittel in gepreßten oder.als Schmelzkomponente in gegossenen Sprengladungen
eingesetzt. Als GuBfüllungen können sie für sich allein anstelle von Trinitrotoluol
oder von Mischungen aus Tetryl und Äthyltetryl verwendet werden. Ihre hohe Brisanz
und Energie kommen Jedoch besonders vorteilhaft in Gußmischungen mit festen körnigen
Sprengstoffbestandteilen, wie z.B. Oktogen, Hexogen oder Pentaerythrittetranitrat
zur Geltung. Die erfindungsgemäßen Sprengstoffgemische sind in allen bekannten Gießverfahren,
wie z.B. Vibrationsguß, Vakuumguß, Sedimentationsgu
B oder Vibrations/Sedimentationsguß
einsetzbar.
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Wenn die erfindungsgemäßen schmelzbaren Sprengstoffgemische auf der
Basis von Pentryl, Tetryl und Hexogen als Bindemittel zur Herstellung von.Preßkörpern
in Verbindung mit Hexogen, Oktogen oder Pentaerythrittetranitrat als feste körnige
Sprengstoffbestandteile eingesetzt werden, so sind auch hier alle bekannten Preßverfahren,
wie z.B. Vakuumpreßverfahren, Warmpreßverfahren oder Vakuum/Warmpreßverfahren anwendbar.
Wegen der Neigung zur Unterkühlung der Schmelze der erfindungsgemäßen Sprengstoffgemische
lassen sie sich auch günstig kalt verpressen.
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Die gießfähigen oder verpreßbaren Sprengstoffmischungen auf der Basis
der erfindungsgemäßen Schmelzkomponente können auch für bestimmte Zwecke weitere
Zusätze enthalten. Zur Erhöhung der Energie können z.B. in bekannter Weise metallische
Brennstoffe wie Aluminium, Magnesium bzw. deren Legierungen zugesetzt werden. Die
mechanische Festigkeit der Sprengkörper kann durch Zusätze von Hochpolymeren, wie
z.B. Nitrocellulose oder Polymethylisopropenylketon verbessert werden. Weiterhin
können den Sprengstoffmischungen in bekannter Weise Mittel zur Homogenisierung (z.B.
Lecithin, Salze und Amide langkettiger, mindestens 10 Kohlenstoffatome enthaltender
Fettsäuren, langkettige, mindestens 10 Kohlenstoffatome enthaltende Alkohole) und/oder
Mittel zur Phlegmatisierung (z.B. Wachse) und/oder Gleitmittel (Graphit oder Molybdändisulfid)
zugesetzt werden. Zur Herabsetzung der Sedimentation in Gußmischungen können auch
kleine Mengen
fein verteilter Inertstoffe, wie z.B. Kieselsäure,
Silikate, Tonerde, Calciumcarbonat oder Calciumphosphat zugesetzt werden.
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Die Erfindung und die Vorteile der Erfindung sollen durch die folgenden
Beispiele erläutert, Jedoch nicht eingeschränkt werden.
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Beispiel 1 In diesem Beispiel werden drei bekannte Sprengstoffschmelzen
(Versuche Nr. 1 bis 3) zwei erfindungsgemäßen (Versuche Nr 4 und 5) gegenübergestellt.
Die einzelnen Komponenten lagen feinverteilt vor. Sie wurden entsprechend der Zusammensetzung
gemischt, aufgeschmolzen und vergossen. Die Zusammensetzung und die sprengtechnischen
Eigenschaften, die sich auf die Energie und die Brisanz beziehen, sind in der Tabelle
1 aufgeführt.
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Aus der Tabelle 1 ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäßen Gußladungen
die bekannten in bezug auf die Dichte, die Detonationsgeschwindigkeit und die Bleiblockausbauchung
deutlich übertreffen. Die erhöhte Detonationsgeschwindigkeit ist hierbei von besonderem
Interesse, da das Quadrat der Detonationsgeschwindigkeit proportional dem Detonationsdruck
ist, d.h.
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eine relativ geringe Erhöhung der Detonationsgeschwindigkeit führt
schon zu einer erheblichen Steigerung des Detonationsdruckes.
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Tabelle 1 Ver- Zusammen- Dichte Detonations- Bleiblockaussuch setzung
g/cm3 geschwindig- bauchung Nr. keit cm m/s 1 100 Gew.% Trinitrotoluol 1,60 6900
300 2 60 Gew.% Tetryl 40 Gew.% Trinitrobenzol 1,63 7100 360 3 50 Gew.% Tetryl 50
Gew.% Äthyltetryl 1,64 7150 360 4 46 Gew.% Pentryl 46 Gew.% Tetryl 8 Gew.% Hexogen
1,71 7500 410 5 70 Gew.% Pentryl 24 Gew.% Tetryl 6 Gew.% Hexogen 1,72 7730 420
Beispiel
2 In diesem Beispiel werden zwei Sprengstoffe zum Füllen von Seeminen bzw. Torpedoköpfen
miteinander verglichen. Zur Herstellung der Gußladungen wird im Versuch Nr. 6 eine
bekannte Schmelzkomponente und im Versuch Nr. 7 eine erfindungsgemäße verwendet.
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Versuch Nr. 6 20,5 Gew.-Teile Tetryl und 20,5 Gew.-Teile Trinitrobenzol
werden in feinverteiltem Zustand miteinander gemischt und anschließend aufgeschmolzen.
In dieser bekannten Schmelzkomponente werden 4,7 Gew.-Teile Polychlornaphthalin
+) und 0,05 Gew.-Teile Polymethylisopropenylketon unter Rühren aufgelöst. Nach Zusatz
von 0,01 Gew.-Teilen Lecithin und 0,04 Gew.-Teilen feinverteiltem Calciumcarbonat
werden langsam und unter Rühren 30,4 Gew.-Teile Hexogen und 23,8 Gew.-Teile Aluminiumpulver
beigefügt.
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Die fertige Mischung wird im Temperaturbereich von 85 bis 95 0C vergossen.
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Unter dem Handelsnamen Nibrenwachs D 130 zu der Firma Bayer AG, Leverkusen,
erhältlich.
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Versuch Nr. 7 24,6 Gew.-Teile Pentryl, 13,5 Gew.-Teile Tetryl und
2,9 Gew.-Teile Hexogen werden in feinverteiltem Zustand miteinander gemischt und
anschließend aufgeschmolzen. In dieser erfindungsgemäßen Schmelzkomponente werden
4,7 Gew.-Teile Polychlornaphthalin und 0,05 Gew.-Teile Polymethylisopropenylketon
unter
Rühren aufgelöst. Nach Zusatz von 0,01 Gew.-Teilen Lecithin
und 0,04 Gew.-Teilen feinverteiltem Calciumcarbonat werden langsam und unter Rühren
30,4 Gew.-Teile Hexogen, 23,3 Gew.-Teile Aluminiumpulver und 0,5 Gew.-Teile Bleidioxid
beigefügt. Die fertige Mischung wird im Temperaturbereich von 93 bis 980C vergossen.
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Die sprengtechnischen Eigenschaften, die die Energie und Brisanz betreffen,
sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
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Tabelle 2 Ver- Dichte Detonationsge- Bleiblockaussuch g/cm3 schwindigkeit
bauchung Nr. m/s cm3 6 1,76 7270 405 7 1,78 7550 430 Aus der Tabelle 2 ist zu ersehen,
daß die erfindungsgemäße Mischung in bezug auf Dichte, Detonationsgeschwindigkeit
und Bleiblockausbauchung wiederum die bekannte deutlich übertrifft.
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Beispiel 3 In diesem Beispiel werden zwei gepreßte Sprengstoffe mit
einem
bekannten (Versuch Nr. 8) und einem erfindungsgemäßen (Versuch
Nur,9) Bindemittel gegenüberstellt. Die Schmelzkomponente bestand im Versuch Nr.
8 aus gleichen Gew.-Teilen Tetryl und Trinitrobenzol und im Versuch Nr. 9 aus 60
Gew.-Teilen Pentryl, 32 Gew.-Teilen Tetryl und 8 Gew.-Teilen Hexogen. Als fester
Sprengstoffbestandteil wurde Hexogen verwendet. Es wurden zwei Körnungen eingesetzt.
70 Gew.% des Hexogens besapen eine durchschnittliche Korngröße von 0,4 mm und 30
Gew.% des Hexogens eine solche von 0,05 n.
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Die Sprengstoffmischungen wurden auf folgende Weise hergestellt: 94,5
Gew.-Teile Hexogen und 0,5 Gew.-Teile Graphit wurden unter ständigem Mischen in
einem beheizten Gerät auf eine Temperatur von 950C gebracht. Anschließend wurden
5 Gew.-Teile der Jeweiligen Schmelzkomponente unter weiterem Mischen langsam zugesetzt.
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Nach beendeter Zugabe wurde noch 45 Minuten lang bei 950C weitergemischt.
Der Sprengstoff wurde dann aus dem Mischgerät entfernt und zum Abkühlen auf Zimmertemperatur
flach ausgebreitet.
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Anschließend wurde er sofort verpreßt. Das Verpressen konnte.
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bei Zimmertemperatur geschehen, da Proben der beiden Schmelzkomponenten
sich bei Zimmertemperatur nach 24 Stunden noch nicht restlos verfestigt hatten.
Der Preßdruck betrug 1,2 t/cm2.
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Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgefuhrt.
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Tabelle 3 Ver- Dichte Detonationsgeschwindigkeit such g/cm3 mis Nr.
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8 1,69 8230 9 1,71 8410 Aus der Tabelle 3 ist zu ersehen, daß Preßkörper
mit der erfindungsgemäßen Schmelzkomponente (Versuch Nr. 9) unter gleichen Herstelluligsbedingungen
eine höhere Dichte und eine höhere Detonationsgeschwindigkeit aufweisen als Preßkörper
mit bekannten Schmelzkomponenten (Versuch Nr. 8).