DE3605634A1

DE3605634A1 - Verfahren zur behandlung kristalliner sprengstoffe fuer hochleistungssprengladungen

Info

Publication number: DE3605634A1
Application number: DE19863605634
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Wanninger; Andrea Mohs
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: TDW GESELLSCHAFT FUER VERTEIDIGUNGSTECHNISCHE WIRKS
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1987-08-27
Also published as: DE3605634C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung kristalliner Sprengstoffe für Hochleistungssprengladungen.

Bei Hochleistungssprengladungen, wie Hohlladungen, hat die Dichte der Ladung einen wesentlichen Einfluß auf die Sprengleistung. Demgemäß wird eine Vielzahl von Maßnahmen durchgeführt, um die Dichte solcher Ladungen zu erhöhen. Dazu gehört auch die Behandlung der im Handel in kristalliner Form erhältlichen hochbrisanten Sprengstoffe, also vor allem Oktogen und Hexogen. So werden sie beispielsweise gemahlen, um eine definiertere, feinere Korngrößenverteilung zu erhalten oder es werden im Hinblick auf einen höheren Raumerfüllungsgrad sogenannte bi-, tri- oder multimodale Gemische aus Sprengstoffen mit 2, 3 oder mehreren unterschiedlichen Korngrößen hergestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Dichte einer Sprengladung weiter erhöht werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren gekennzeichnet.

Die Teilchen des im Handel erhältlichen, durch Umkristallisieren gereinigten, kristallisierten Sprengstoffs weisen, wie rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, eine bizarre Form mit scharfen Kanten, Ecken und Spitzen auf. Dies gilt insbesondere für Oktogen. Dadurch ist eine relativ geringe Packungsdichte oder Raumerfüllungsgrad erzielbar, zumal sich die bizarren Teilchen beim Pressen und Gießen verzahnen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die kristallinen Sprengstoffteilchen mit einem Lösungsmittel behandelt und dadurch angelöst, d. h. die scharfen Kanten, Ecken und Spitzen der Teilchen gehen bevorzugt in Lösung, werden also abgerundet, so daß runde, sphäroidförmige Teilchen gebildet werden.

Der erfindungsgemäß behandelte Sprengstoff unterscheidet sich dabei wesentlich von einem sogenannten Kugelpulver, also einem Treibladungspulver, das im Hinblick auf eine regelmäßige Verbrennung aus kugelförmigen Teilchen besteht, die dadurch gebildet werden, daß eine Nitrocelluloselösung in einem mit Wasser nicht lösbaren Lösungsmittel in Wasser so verteilt wird, daß sich schwimmende Kugeln ausbilden (vgl. z. B. DE-AS 10 67 719).

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Sprengstoff ist zur Herstellung gepreßter, extrudierter oder gegossener Ladungen geeignet. Diese Verfahren können nach unterschiedlichen Methoden durchgeführt werden, so kann z. B. das Gießen als Sedimentations-, Druck- oder Schleuderguß erfolgen, d. h. mittels Gießverfahren, bei denen der kristalline hochbrisante Sprengstoff, also insbesondere Oktogen oder Hexogen, mit einem flüssigen Bindemittel, wie geschmolzenem Trinitrotoluol (TNT) oder einem Kunststoffbinder in eine gießfähige Masse übergeführt wird, worauf der hochbrisante Sprengstoff verdichtet und das Bindemittel anschließend verfestigt wird.

Durch die runde Form der erfindungsgemäß behandelten Sprengstoffteilchen weist eine daraus hergestellte gießfähige Masse eine geringere Viskosität auf, als wenn sie mit einem handelsüblichen, kristallinen Sprengstoff ohne die erfindungsgemäße Behandlung hergestellt wird. Es ist daher möglich, von vorneherein eine gießfähige Masse mit einem höheren Anteil an dem hochbrisanten Sprengstoff herzustellen, wenn dieser erfindungsgemäß behandelt worden ist.

Auch können erfindungsgemäß bi-, tri- oder multimodale Sprengstoffgemische hergestellt werden. Dazu werden in getrennten Ansätzen Sprengstoffe unterschiedlicher Teilchengröße der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen, wonach die so behandelten Sprengstoffe im Hinblick auf einen maximalen Raumerfüllungsgrad miteinander vermischt werden. Die optimale Teilchengröße der einzelnen Sprengstoffe solcher Gemische kann dabei nach bekannten mathematischen Methoden ermittelt werden.

Als erfindungsgemäß zu behandelnde Sprengstoffe kommen insbesondere Oktogen und Hexogen in Frage. Als Lösungsmittel sind insbesondere solche Lösungsmittel geeignet, die sich zum Umkristallisieren des Sprengstoffs eignen, also für Oktogen und Hexogen beispielsweise Aceton, Aceton/Wasser- Gemische oder Cyclohexanon. Daneben sind jedoch auch andere organische polare Lösungsmittel geeignet, z. B. Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder Tetrahydrofuran.

Der durch Anlösen des kristallinen Sprengstoffs in Lösung gegangene Sprengstoff kann zurückgewonnen werden. Da als Lösungsmittel vorzugsweise ein Lösungsmittel verwendet wird, das sich zum Umkristallisieren des Sprengstoffs eignet, braucht bei einem solchen Lösungsmittel lediglich ein Teil abgedampft zu werden, um den in Lösung gegangenen Sprengstoff auszukristallisieren.

Durch das Anlösen mit einem Lösungsmittel wird bei Oktogen der zusätzliche Vorteil erzielt, daß CCD, ein Dimeres des bei der Oktogenherstellung verwendeten Cyclohexanons, von dem bei im Handel erhältlichen Oktogen ca. 0,5 bis 1,5% an der Oberfläche der Teilchen haften, in Lösung geht und damit entfernt wird. Dieses Dimere kann nämlich aufgrund seiner klebrigen Konsistenz zu Störungen beim Gießen einer Ladung führen.

Bei Oktogen hat sich ein Gemisch aus Aceton und Wasser zum Anlösen der Teilchen als besonders geeignet erwiesen, und zwar vorzugsweise ein Gemisch aus 70 bis 95 Vol.-% Aceton und 30 bis 5 Vol.-% Wasser, insbesondere aus 10 Volumenteilen Aceton und 1 Volumenteil Wasser.

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterungen der Erfindung.

Beispiel 1

700 g eines handelsüblichen Oktogens der Firma Dyno (Teilchengröße 160 bis 630 µm) wurden in 1800 ml eines Gemischs aus 1500 ml Aceton und 150 ml Wasser bei Raumtemperatur 2 Stunden mit einem Flügelrührer mit einer Rührgeschwindigkeit von 400 Umdrehungen/Minute behandelt. Anschließend wurde das Lösungsmittel zusammen mit dem darin gelösten Oktogen abfiltriert und das nicht in Lösung gegangene, feste Oktogen getrocknet.

In Fig. 1 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des eingesetzten handelsüblichen kristallinen Oktogens und in Fig. 2 eine Aufnahme des so behandelten Oktogens gezeigt, und zwar jeweils mit 100facher Vergrößerung. Es ist ersichtlich, daß die eingesetzte Oktogenteilchen scharfe Kanten, Ecken und Spitzen aufweisen, welche durch die erfindungsgemäße Behandlung abgerundet werden, so daß ein Oktogen erhalten wird, dessen Teilchen eine im wesentlichen runde, sphäroide Form besitzen.

Von dem eingesetzten Oktogen und dem so behandelten Oktogen wurden nach DIN 52 110 die Schüttdichte und nach DIN 53 194 die Stampfdichte ermittelt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 1

Vergleich der Schütt- und Stampfdichte des in Versuch 3 gerundeten n des ungerundeten Oktogens

Es ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäß behandelte, abgerundete Oktogen eine erheblich bessereSchütt- und Stampfdichte und damit eine erheblich bessere Verpreßbarkeit und Gießfähigkeit bei der Herstellung von Sprengladungen durch Pressen bzw. Gießen besitzt.

Beispiele 2 bis 7

Handelsübliches Oktogen der gleichen Firma mit gleicher Teilchengröße jedoch von einem anderen Los wurde in Aceton und Cyclohexanon bei verschiedenen Temperaturen einer unterschiedlich langen Behandlungsdauer bei einer Rührgeschwindigkeit von 400 Umdrehungen/Minute unterworfen. Das Lösungsmittel mit dem darin gelösten Oktogen wurde anschließend jeweils abfiltriert und der Oktogenrückstand getrocknet.

Die Verfahrensparameter und die Schütt- sowie Stampfdichte der so behandelten Oktogenproben sind in der nachstehenden Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2

In Fig. 3 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme mit 200facher Vergrößerung des nach dem Beispiel 3 erhaltenen Oktogens wiedergegeben. Die sphäroide Form der Teilchen ist dabei deutlich erkennbar.

Beispiel 8

550 g des handelsüblichen Oktogens der gleichen Firma mit gleicher Teilchegröße, jedoch eines anderen Loses wie in den Beispielen 1 bis 7 wurden in einer Kolloid mühle in 3,5 l Wasser 5 Minuten mit einer Mahlgeschwindigkeit von einer Umdrehung/Minute gemahlen.

Das gemahlene Material wurde 3 1/2 Stunden bei Raumtemperatur mit einem Gemisch aus 10 Volumenteilen Aceton und einem Volumenteil Wasser behandelt. Die Schütt- und Stampfdichte des eingesetzten und des behandelten Materials sind in der nachstehenden Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3

In Fig. 4 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäß behandelten Probe wiedergegeben. Die Teilchen weisen dabei eine annähernd kugelige Form auf.

Beispiel 9

1000 g sehr feines Oktogen der Firma Dyno mit einer Schüttdichte von 0,71 g/cm³ und einer Stampfdichte von 0,96 g/cm³ wurden bei Raumtemperatur 4 Stunden in einem Gemisch aus 10 Volumenteilen Aceton und einem Volumenteil Wasser mit einer Geschwindigkeit von 400 Umdrehungen/Minute gerührt.

Die Schüttdichte des so behandelten Materials betrug 0,77 g/cm³, und die Stampfdichte 1,03 g/cm³.

Die nach der BET-Methode ermittelte spezifische Oberfläche des eingesetzten Oktogens betrug 0,170 m²/g und die des so behandelten, gerundeten Oktogens 0,155 m²/g.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung kristalliner Sprengstoffe für Hochleistungssprengladungen, dadurch gekennzeichnet, daß der kristalline Sprengstoff zur Bildung runder Teilchen mit einem Lösungsmittel behandelt und anschließend von dem Lösungsmittel und dem darin gelösten Sprengstoffanteil getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kristalline Sprengstoff in dem Lösungsmittel bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff 1 bis 30 Stunden mit dem Lösungsmittel behandelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Sprengstoffs bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und dem Siedepunkt des Lösungsmittels erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff vor der Behandlung gemahlen wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Sprengstoffanteil aus dem Lösungsmittel zurückgewonnen wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein zum Umkristallisieren des Sprengstoffs geeignetes Lösungsmittel verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein Nichtlösungsmittel für den Sprengstoff enthält.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung, für die der Sprengstoff verwendet wird, eine gegossene extrudierte oder gepreßte Sprengladung ist.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff Oktogen oder Hexogen oder Nitropenta ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Aceton oder Cyclohexanon verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein Gemisch aus 70 bis 95 Vol.-% Aceton und 30 bis 5 Vol.-% Wasser verwendet wird.