Phlegmatisierter Sprengstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen phlegmatisierten, hochenerge­tischen Sprengstoff, z. B. Hexogen (RDX), Oktogen (HMX) oder dergleichen, als Bestandteil von NC- oder kunststoff­gebundenen Treibladungspulvern (Lova-TLP) oder von kunst­stoffgebundenen Sprengstoffen (PBX) sowie Verfahren zu dessen Herstellung.

[0002] Bei Treibladungspulvern, wie auch bei kunststoffgebundenen Sprengstoffen ist es bekannt, als wesentliche Komponente hochenergetische Sprengstoffe, wie Hexogen, Oktogen oder dergleichen, beizumischen. Hexogen und Oktogen zeichnen sich durch eine für ihren Einsatz bestimmende hohe Energie tzw. Brisanz aus, die jedoch für die Verarbeitung erhebliche Probleme mit sich bringt. Die hohe Reib- und Schlagempfind­lichkeit führt zu einem entsprechend hohen Sicherheitsrisiko. Dieses Sicherheitsrisiko ist um so höher, je breiter die Kornverteilung und je größer der Grobkornanteil ist, da es dann beispielsweise in einem Treibladungspulver zu Einzel­korn-Detonationen kommen kann. Solche Einzelkorn-Detona­tionen sind auch in der Anwendung, insbesondere bei Einsatz in Lova-TLP unerwünscht. Der Grobkornanteil führt beispiels­weise bei TLP-Abbrandunterbrechungen zu Lochbrand, wodurch sich die Geometrie des Treibladungskörpers unkontrolliert verändert und somit das Abbrandverhalten und die Ballistik negativ beeinflußt werden.

[0003] Um das sicherheitstechnische Risiko bei der Verarbeitung und die anwendungstechnischen Nachteile zu reduzieren, ist es bekannt, diese hochenergetischen Sprengstoffe zu phleg­matisieren (DE-OS 37 11 995). Zu diesem Zweck wird der Sprengstoff angefeuchtet und beispielsweise in einem Zwangs­mischer unter gleichzeitiger Erwärmung mit Wachs überzogen. Ferner ist es bekannt, den körnigen Sprengstoff in einem Kneter oder Mischer mit einem in flüssiger Phase vorliegen­den Phlegmatisator zu überziehen. Zu diesem Zweck wird der eigentliche Phlegmatisator mit einem Lösungsmittel gelöst, gegenüber welchem der Sprengstoff nicht oder nur wenig löslich ist. Der körnige Sprengstoff wird in die Lösung nahe deren Siedetemperatur eingemischt.

[0004] Nach dem Abzug des Lösungsmittels und der eventuell noch vorhandenen Wasserfeuchtigkeit wird im gleichen Mischer granuliert. Dies geschieht im Rahmen einer sogenannten Aufbaugranulierung, indem bei einer Kornverteilung zwischen 1 und 100 µm der Kornanteil bis 50 µm gesondert granuliert und agglomeriert sowie mit einer gemeinsamen Phlegmatisat­schicht überzogen wird, während gröberes Korn einzeln mit dem Phlegmatisator überzogen werden. Im Falle von Hexogen (RDX) wird als Phlegmatisator ein Wachs vorgeschlagen, das in Perchlorethylen gelöst wird. Ferner wird Graphitpulver zugegeben, das gleichfalls eine phlegmatisierende Wirkung hat, insbesondere elektrostatischen Aufladungen vorbeugt.

[0005] Ein solchermaßen hergestellter hochenergetischer Spreng­stoff weist eine breite Kornverteilung mit einem hohen Anteil von Grobkorn auf, das die vorgenannten Nachteile bei der Verarbeitung und der Anwendung zeigt. Die auf diese bekannte Weise hergestellten Sprengstoffe lassen sich ins­besondere nicht bei der ansonsten sehr vorteilhaften Ver­arbeitung von Treibladungspulvern und Sprengstoffmischungen in Extrudern, insbesondere Doppelschnecken-Extrudern (twin screw extruder) zusetzen, da das Sicherheitsrisiko zu groß ist.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sprengstoffe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die sich bei einem erheblich reduzierten Sicherheitsrisiko, insbesondere auch in einem Extruderprozeß verarbeiten lassen und die ferner zu einem besseren Abbrandverhalten, vor allem auch nach Abbrandunterbrechung, führen. Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Spreng­stoffe geschaffen werden.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sprengstoff eine Korngröße bis zu 5 µm aufweist und daß der Phlegmatisator in das Sprengstoffkern eingebaut ist.

[0008] Praktisch Versuche haben gezeigt, daß ein solchermaßen aufgebauter Sprengstoff sich ohne weiteres als eine Kompo­nente in der Formulierung von Sprengstoffmischungen bzw. Lova-TLP im Extruderverfahren einziehen läßt, ohne daß es beim Extrudieren zu Gefährdungen oder Schäden kommt. Auch zeigen PBX bzw. Lova-TLP mit einem im Korngrößen­spektrum derart eingeengten hochenergetischen Sprengstoff eine geringere Reib- und Schlagempfindlichkeit sowie ein wesentlich gleichmäßigeres Abbrandverhalten.

[0009] Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Sprengstoff eine Korn­größe zwischen 3 und 5 µm aufweist. Der Phlegmatisator kann mit einem Anteil bis zu 6 %, vorzugsweise mit einem solchen zwischen 0,3 und 2 % vorliegen.

[0010] In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der Phlegmatisator zugleich eine der Komponenten der For­mulierung des TLP oder PBX, z. B. ein Weichmacher für den in dieser Formulierung enthaltenen Kunststoffbinder, ist.

[0011] Durch diese Maßnahme wird die Formulierung bzw. deren Eigen­schaft durch den Phlegmatisator nicht ungünstig beeinflußt, indem der Phlegmatisator-Anteil in den Gesamtanteil dieses Zusatzes an der Formulierung einbezogen werden kann.

[0012] Als Phlegmatisator kommt beispielsweise Dibutylphthalat (DBP) in Frage, vorzugsweise jedoch wird als Phlegmatisator Di-(2-ethylhexyl)-adipat (DOA) eingesetzt.

[0013] Zur Herstellung des vorgenannten Sprengstoffs geht die Erfindung von dem bekannten Verfahren (DE-OS 37 11 995) aus, in dem die Sprengstoffpartikel (RDX oder HMX) mit einem Phlegmatisator in flüssiger Phase phlegmatisiert werden. Der phlegmatisierte Sprengstoff kann dann mit den übrigen Komponenten zu der Formulierung des Lova-TLP bzw. PBX gemischt werden. Zur Lösung der Erfindungsaufgabe wird vorgeschlagen, daß der Sprengstoff in gelöstem Zustand und mit dem Phlegmatisator in flüssiger Phase mit einem Anteil bis zu ca. 6 % gemischt und die Mischung durch Sprühtrocknen in die feste Phase mit einer Korngröße bis zu 5 µm über­geführt wird.

[0014] Praktische Versuche haben gezeigt, daß die Umsetzung des Sprengstoffs und des Phlegmatisators in die flüssige Phase und durch anschließendes Sprühtrocknen einerseits eine relativ enge Kornverteilung bei kleiner Korngröße, anderer­seits eine einwandfreie Phlegmatisierung des Einzelkorns erzielt werden kann, wobei die phlegmatisierende Komponente sich nicht nur außen auf dem Korn bildet, sondern auch in die Kornhohlräume eingebaut und damit besonders wirksam ist. Die Einengung der Kornverteilung läßt sich problemlos durch entsprechende Temperaturführung und Mengenregelung sowie unter Verwendung geeigneter Geometrien für die Zerstäubungs­düse erreichen. Durchsatz, Produkt- und Transportgas-Tempe­ratur sowie die Düsengeometrie sind entsprechend aufeinander abzustimmen, was durch einfache Versuche problemlos möglich ist. Außer den erzielbaren positiven Produkteigenschaften hat dieses Verfahren den großen Vorteil, daß es eine konti­nuierliche Herstellung des phlegmatisierten Sprengstoffs ermöglicht. In Verbindung mit einem daran anschließenden Extrudieren in einem Doppelschnecken-Extruder, das erst durch die Erfindung gefahrlos möglich ist, kann sich an die kontinuierliche Herstellung auch eine kontinuierliche Ver­arbeitung anschließen.

[0015] Vorzugsweise wird der Sprengstoff mit Dimethylformamid (DMF) oder Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst, während als Phlegmatisator, wie bereits angedeutet, eine Komponente der Formulierung des Lova-TLP bzw. PBX, z. B. ein Weichmacher für den Kunststoffbinder dieser Formulierung, zugegeben wird.

[0016] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt ein zusätz­liches Befeuchten des Sprengstoffs mit Wasser und infolge­dessen auch das anschließend notwendige Austreiben von Wasser. Die Lösungsmittel für den Sprengstoff und für den Phlegmatisator lassen sich bei der Zerstäubungstrocknung problemlos zurückgewinnen, so daß auch eine Umweltbelastung entfällt.

[0017] Auf die bevorzugten Phlegmatisatoren und deren Anteil sowie das bevorzugte Korngrößenspektrum ist bereits hingewiesen worden. Im übrigen erfolgt das Sprühtrocknen bei den ge­nannten Lösungsmitteln vorteilhafterweise bei einer Produkt-­ Temperatur über 100 Grad Celsius, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur der angesprochenen Sprengstoffe. Die Temperatur der bei der Zerstäubungstrocknung eingesetzten Transportluft kann höher liegen, z. B. im Bereich von 150 Grad Celsius.

[0018] Die Korngröße und Kornverteilung läßt sich verfahrenstech­nisch besonders gut steuern, wenn die Mischung mittels einer Zwei- oder Mehrstoffdüse zusammen mit Druckluft, Druckgas oder einer gegenüber der Mischung inerten Flüssig­keit versprüht wird.

[0019] Es wurden folgende Versuche durchgeführt:

Probe 1:

[0020] Hexogen (RDX) wurde in Dimethylformamid (DMF) gelöst und mit 5 % Dibutylphthalat (DBP) versetzt und die Mischung bei einer Temperatur im Bereich von 110 Grad Celsius ver­sprüht.

Probe 2:

[0021] Es wurde Hexogen (RDX) wiederum mit Dimethylformamid (DMF) gelöst und mit 5 % Di-(2-ethylhexyl)-adipat (DOA) bei wie­derum 110 Grad Celsius versprüht.

Probe 3:

[0022] Es wurde wieder Hexogen (RDX) in Dimethylformamid (DMF) gelöst, jedoch kein Phlegmatisator zugegeben und die Spreng­stofflösung unter gleichen Bedingungen versprüht.

[0023] In allen vorgenannten Fällen konnte ein Produkt in einem Korngrößenbereich zwischen 3 und 5 µm erhalten werden.

[0024] Nachstehend sind die mit den vorgenannten Proben sowie einer herkömmlichen Hexogen-Probe gemessenen Sicherheits­kenndaten aufgeführt.

Reibempfindlichkeit:
	Korngröße	Reaktion bei
Probe 1 (mit DBP)	3 - 5 µm	14,4 kg
Probe 2 (mit DOA)	3 - 5 µm	20,0 kg
Probe 3 (ohne Zusatz)	3 - 5 µm	12,0 kg
Hexogen gemahlen (ohne Zusatz)	10 µm	13,0 kg

Schlagempfindlichkeit:
	Reaktion bei
Probe 1	< 0,2 kgm
Probe 2	< 0,2 kgm
Probe 3	< 0,2 kgm
Hexogen gemahlen (10 µm)	0,20 kgm
Hexogen gemahlen (größer 300 µm)	0,30 kgm

[0025] Die Reib- und Schlagempfindlichkeit wurde nach der BAM-­Methode (Bundesanstalt für Materialprüfung) gemessen (R. Meyer "Explosivstoffe" 6. Auflage, Seite 247/248 und Seite 254/255, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Wein­heim, ISBN 3-527-26297-0 und R. Meyer "Explosives" 3rd edition VCH Publishers, New York/N.Y. 10010-406 (USA) ISBN 0-89573-600-4).

[0026] Die Tabellen lassen erkennen, daß hinsichtlich Reibemp­findlichkeit und Schlagempfindlichkeit die ungünstigsten Werte bei lediglich gemahlenem und nicht phlegmatisiertem Hexogen auftreten.

Ansprüche

1. Phlegmatisierter hochenergetischer Sprengstoff, wie Hexogen (RDX) oder Oktogen (HMX), als Bestandteil von NC- oder kunststoffgebundenen Treibladungspul­ver (Lova-TLP) oder von kunststoffgebundenen Spreng­stoffen (PBX), dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff eine Korngröße bis zu 5 µm aufweist und daß der Phlegmatisator in das Sprengstoffkorn ein­gebaut ist.

2. Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff eine Korngröße zwischen 3 und 5 µm aufweist.

3. Sprengstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Phlegmatisator mit einem Anteil bis zu 6 % vorliegt.

4. Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Phlegmatisator mit einem An­teil von 0,3 bis 2 % vorliegt.

5. Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phlegmatisator zugleich eine der Komponenten der Formulierung des TLP oder PBX, ist.

6. Sprengstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Phlegmatisator zugleich ein Weichmacher für den Kunststoffbinder des TLP oder PBX ist.

7. Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phlegmatisator Dibutylphthalat (DBP) ist.

8. Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phlegmatisator Di-(2-ethyl-­hexyl)-adipat (DOA) ist.

9. Verfahren zur Herstellung hochenergetischer Spreng­stoffe kleiner Korngröße, wie Hexogen (RDX) oder Ok­togen (HMX), als Bestandteil von NC- oder kunststoff­gebundenen Treibladungspulvern (Lova-TLP) oder von kunststoffgebundenen Sprengstoffen (PBX), indem die Sprengstoffpartikel mit einem Phlegmatisator in flüs­siger Phase phlegmatisiert werden und der phlegmati­sierte Sprengstoff mit den übrigen Komponenten zu Lova-TLP oder PBX gemischt wird, dadurch gekennzeich­net, daß der Sprengstoff gelöst und mit dem Phleg­matisator in flüssiger Phase mit einem Anteil bis zu ca. 6 % gemischt und die Mischung durch Sprühtrocknen in die feste Phase mit einer Korngröße bis zu 5 µm übergeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff mit Dimethylformamid (DMF) oder Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­net, daß als Phlegmatisator eine Komponente der Formu­lierung des Lova-TLP oder PBX verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Phlegmatisator ein Weichmacher für den Kunststoffbinder des Lova-TLP oder PBX ver­wendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Phlegmatisator Dibutylphthalat (DBP) oder Di-(2-ethylhexyl)-adipat (DOA) verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Phlegmatisator mit einem Anteil zwischen 0,3 und 2 % zugegeben wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühtrocknen bei einer Pro­dukt-Temperatur über 100 Grad Celsius und unterhalb der Zersetzungstemperatur des Sprengstoffs erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Sprühtrocknen verwendete Transportluft eine höhere Temperatur als die Pro­dukt-Temperatur aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportluft eine Temperatur von etwa 150 Grad Celsius aufweist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mittels einer Zwei- oder Mehrstoffdüse zusammen mit Druckluft, Druckgas oder einer gegenüber der Mischung inerten Flüssigkeit versprüht wird.