Verfahren zur Herstellung giessfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen oder Raketentreibstoffe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen oder Raketentreibstoffe.

[0002] Kunststoffgebundene Sprengladungen weisen trotz einer hohen Wirkleistung eine relativ hohe Unempfindlichkeit auf. Sie bestehen aus Reaktionspolymeren, in die vor der Aushärtung kristalline Explosivstoffe, wie Octogen, Hexogen, Pentaerythrittetranitrat etc., eingearbeitet werden. Dabei beträgt der Polymeranteil etwa 10 bis 20 Gew.-%.

[0003] Ein Problem bei der Herstellung kunststoffgebundener Sprengladungen besteht darin, daß mit steigendem Feststoffanteil, d.h. mit zunehmendem Anteil an Explosivstoff, die Viskosität der Mischung so zunehmen kann, daß ein Gießen dieser Mischung unmöglich wird. Die theoretische Grenze für ein fließfähiges Gemisch liegt bei 92 Gew.-%. Es hat sich allerdings gezeigt, daß die praktische Grenze für fließfähige Gemische bei ca. 90 Gew.-% liegt. Außerdem sind Sprengladungen mit einem derart hohen Feststoffanteil nur dann gießbar, wenn die Korngrößen der für die Sprengladung verwendeten Explosivstoffkristalle innerhalb eines vorgegebenen Durchmesserintervalles liegen, so daß ein relativ kostenintensives Aussieben von Kornfraktionen erforderlich ist.

[0004] Aus der DE-C-38 04 396 ist es bereits bekannt, den Feststoffanteil und damit die Leistung kunststoffgebundener Sprengladungen ohne Zunahme der Viskosität dadurch zu erhöhen, daß 0,1 bis 10 Gew.-% des Feststoffes beim Mischen mit dem aushärtbaren Kunststoffbinder als Feinstkorn mit einer mittleren Korngröße kleiner 25 µm, vorzugsweise kleiner 8 µm, zugegeben wird.

[0005] Die Anmelderin hat in der veröffentlichten Patentanmeldung EP-A-1211232 bereits vor geschlagen, der jeweiligen Sprengladung 0,1 bis 10 Gew.-% feinstkörniges Vanadin-, Niob-, Tantal-, Chrom-, Molybdän- oder Wolfram-Pulver oder eine Mischung aus zwei oder mehreren derartigen Pulvern zuzusetzen, wobei die Pulverkörner eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen sollen. Bei Verwendung dieser Metallpulver, die aufgrund der sphärischen Form der Pulverkörner eine sehr kleine spezifische Oberfläche aufweisen, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sie wie flüssige Schmiermittel zwischen den grobkörnigeren Sprengstoffpartikeln wirken (Tribologischer Effekt), so daß sich relativ niedrige Viskositäten ergeben.

[0006] Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß beim Einbringen der Metallpulver in die kunststoffgebundenen Sprengladungen bzw. Raketentreibstoffe die Viskositätsverminderung noch nicht optimal ist. Denn an der Oberfläche der Metallpulver sind häufig polare Gruppen angelagert, die mit den Isocyanaten der kunststoffgebundenen Sprengladungen bzw. mit den Raketentreibstoffen reagieren, was dann zu einem Erhöhen der Viskosität der entsprechenden Mischung führen kann. Dieses gilt insbesondere für die an der Oberfläche durch Einwirkung von Luftfeuchtigkeit angelagerten OH-Gruppen. Aber auch andere an den Metalloberflächen angelagerte polare Gruppen (z.B. Carboxyl-Gruppen) können zu einer Erhöhung der Viskosität führen.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung unempfindlicher gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen oder Raketentreibstoffe mit einem hohen (z.B. 90 %-igen) Feststoffanteil anzugeben, mit dem eine Erhöhung der Viskosität durch an der Metalloberfläche der Metallpulver angelagerte polare Gruppen vermieden wird.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

[0009] Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, vor dem Einbringen des Metallpulvers in die Sprengstoffmischung ein Absättigen der polaren Gruppen des Metallpulvers durch SiR₃-Gruppen (R = organischer Rest) vorzunehmen. Dadurch können die polaren Gruppen nicht mehr mit den Isocyanaten reagieren und die spezifische Oberfläche des jeweiligen Metallpulvers verringert sich. Ebenso sinkt die Viskosität der Sprengladung. Als organische Reste kommen alle Alkyl- und Arylreste in Betracht, wobei die Alkylreste reaktiver sind.

[0010] Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, zur Absättigung der polaren Gruppen des Metallpulvers Trimethylchlorsilan (Me₃SiCl) zu verwenden. Dieses reagiert sofort mit den OH-Gruppen und bildet einen Silylether (-O-SiMe₃).

[0011] Bei einem Ausführungsbeispiel wurden 100 g Wolframpulver (Korngröße zwischen 3 und 5 µm) in eine Lösung aus 900 g Pentan und 20 g Trimethylchlorsilan eingebracht und 5 Minuten gerührt. Anschließend wurde das Wolframpulver abfiltriert und im Trockenschrank getrocknet. Während die spezifische Oberfläche vor der Behandlung mit Me3SiCl 0,1978 m²/g betrug, betrug sie nach der Behandlung lediglich 0,1880 m²/g, was anschließend zu einer Verringerung der Viskosität der Sprengstoffmischung von ca. 600 - 800 Pas auf ca. 400 Pas führte.

[0012] Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sprengladungen kann beispielsweise mittels der nachfolgenden typischen Rezepturen erfolgen:

80-88 Gew.-%	Kristalliner Sprengstoff, z.B. RDX oder HMX
10-20 Gew.-%	Binder, z.B. HTPB
5-10 Gew.-%	Weichmacher
0,01-02 Gew.-%	Haftvermittler
0,05-05 Gew.-%	Gießhilfen
0,1-1,0 Gew.-%	Antioxidans
0,1-10 Gew.-%	Metallpulver

[0013] Dabei sollte die Körngröße des jeweiligen Metallpulvers zwischen 0,1 und 5 µm liegen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung gießfähiger kunststoffgebundener Sprengladungen oder Raketentreibstoffen, wobei

a) der Sprengladung ein Metallpulver zugesetzt wird, deren Pulverkörner eine im wesentlichen sphärische Form aufweisen und eine Korngröße zwischen 0,1 bis 5 µm besitzen und

b) vor dem Einbringen des Metallpulvers in die Sprengstoffmischung ein Absättigen der polaren Gruppen des Metallpulvers durch SiR₃-Gruppen , in der R ein organischer Rest ist, erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem organischen Rest um einen Alkyl- oder Arylrest handelt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absättigung der polaren Gruppen des Metallpulvers Trimethylchlorsilan (Me₃SiCl) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallpulver Pulver eines oder mehrerer der folgenden Metalle: Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän oder Wolfram zugesetzt wird.

Claims

1. Method of making pourable, plastic-bound explosive charges or rocket propellants, comprising

a) adding to the explosive charge a metal powder comprising powdered grains with essentially spherical shape and possessing a grain size of between 0.1 to 5 µm and

b) before introducing the metal powder into the explosive mixture, saturating the polar groups of the metal powder by reaction with SiR₃ groups, in which R is an organic radical.

2. Method according to Claim 1, characterized in that the organic radical is an alkyl or aryl radical.

3. Method according to Claim 2, characterized in that the polar groups of the metal powder are saturated by reaction with trimethylchlorosilane (Me₃SiCl).

4. Method according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the metal powder added comprises powders of one or more of the following metals: vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum or tungsten.

Revendications

1. Procédé de fabrication de charges explosives ou de charges propulsives pour fusée, plastiques coulables, dans lequel

a) on ajoute à la charge explosive une poudre métallique dont les grains ont une forme essentiellement sphérique et ont une taille comprise entre 0,1 et 5 µm et

b) avant l'incorporation de la poudre métallique dans le mélange d'explosifs, on sature les groupes polaires de la poudre métallique par des groupes SiR₃, R représentant un radical organique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radical organique est un radical alkyle ou un radical aryle.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour saturer les groupes polaires de la poudre métallique, on utilise du triméthylchlorosilane (Me₃SiCl).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que comme poudre métallique, on utilise un ou plusieurs des métaux suivants : vanadium, niobium, tantale, chrome, molybdène et tungstène.