AT525440A4

AT525440A4 - Plastische Sprengstoff-Zusammensetzung

Info

Publication number: AT525440A4
Application number: ATA129/2022A
Authority: AT
Original assignee: Aeeg Applied Explosives & Energetics Gmbh
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-04-15
Also published as: AT525440B1; EP4296253A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine plastische Sprengstoff-Zusammensetzung, die Pentaerythrittetranitrat als hochbrisanten Explosivstoff, zumindest einen unempfindlichen Explosivstoff, Silikonöl als Plastifizierungsmittel, zumindest ein Phlegmatisierungsmittel und einen Markierungsstoff umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Kombination aus a) Nitroguanidin als unempfindlichen Explosivstoff und b) Pentaerythrittetrastearat als Phlegmatisierungsmittel umfasst.

Description

STAND DER TECHNIK

Derzeit erhältliche plastische Sprengsioffe sind. mehrheitlich auf Basis von synihetischem Gummi, z.B. aus Styrol-Rutadien-Kautschuk, aufgebaut, der mit der Zeit spröde oder harl wird, was sich die Leistung und die intlierfähigkeit des Sprengstoffs beeinträchtigt. Sie enthalten zudem üblicherweise, z.B, als (weitere) Plastifizierungsoder Phiegmatisierungsmittel, diverse chemische Verbindungen, die gifüg und umweitbelasiend sind, so dass selbst bei der Entsorgung durch Verbrennen neben RußDartikein und Teerschlacke miiunter hochgiftige (z.8. aromatische} Verbindungen frei

werden,

Weiters stellt unter all den in solchen plastischen Sprengstoffen enthaltenen hochlarlsanten Explosivstofen Pentaeryihrittetranitrat (Nitropenta, Pentaeryithrityitetranitrat, Penint, PETN) der nachstehenden Formel den einzigen ungifigen Vertreter dar: DaN.. PA NS A or DAN, ON Ss N NG

Nitrapenta Allerdings war es bislang nicht möglich, bei Verwendung von Nitropenta als einzigem

hochbrisantem Explosivstoff die strengen Auflagen der Prüfungen gemäß der Richtlinie 2014/28/£U in Bezug auf Schlagempfindlichkeit und Reibernpfindlichkeit zu erfüllen, weswegen 88 im Gemisch mit anderen, weniger empfindlichen Explosivstoffen eingesetzt wird, z.B. in Kombination mit Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin (Hexogen, RDX), Cyolotetramethylentetranitramin (Oktogen, HMX)}, 2,4,8- Trinitrotoluct {TNT}), Givoerintrinitrat (Nitrogiyvcerin} oder Giykaldinitrat (Nitrogiykal}:

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Sn NO NN Aitrogiyasrin Nitragiykol

Diese sind jedach allesamt durch eine "akute Toxizität” gekennzeichnet, so dass es bislang als unmöglich galt, eine im Wesentlichen ungiftige — aber nichtsdestotrotz hachexplosive — Sprengstoff-Zusammensetzung mit Nitropenta als. hochbrisantem Explosivstoff herzustellen, was daher das Ziel der vorliegenden Erfindung darstellt,

KURZBESCHREISUNG DER ERFINDUNG Dieses Ziel erreicht die Erändung durch Bereitstellung einer plastischen SprengstoffZusammenseizung, die Pentaeryihrittetranitrat als hochbrisanten. Explosivstoff, zumindest einen unempfindichen Explosivstoff, Stlikonö! als Plastfizierungsmittel, zumindest ein Phlegmatisierungsmitte! und einen Marklerungsstoff umfasst, wobei die erfindungsgemäße Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Kombination aus a} Nitraguanidin als unempfindlichem Explosivstoff und bb) Pentaeryihritefrastearat als Phliegmalisierungsmittel umfasst, Pros ==

O2 CarHlas

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Zwar ist Nitroguanidin seit langer Zeit als Explosivstoff bekanni — und zwar als sehr

unempfindlicher, der nur nach Initiierung mit. Zündverstärkem detoniert — und wird

Sof der erfindungsgemäße plastische Sorengstoff beispielsweise durch Verbrennen entsorgt werden, so werden dabei nur Kohlendioxid, Stickstoffaxide und Wasserdampf freigesetzt, und als Rückstand bleibt lediglich ein feiner Sand zurück, was eine gänzlich nichtloxische Entsorgungskette ermöglicht.

Darüber hinaus hat der Erfinder und Anmelder jedach überraschenderweise fesigestellt, dass durch die Zugabe von Nitroguanidin als weiterem Explosivstoff zu einer plastischen Sprengstioff-Zusammensetzung, die bereite Niropenta als hochbrisanten Explosivstoff, Silikoanöt als Plastifizierungsmittet und Pentaeryihritteirastearat als Phliegmatisierungsmitte! umfasst, die Reibernpfindlichkeit der Zusammensetzung Sogar verringert werden kann, obwohl durch die Nitroguanidin-Zugabe die Gesamtmenge an Explosivstoffen erhöht wird, Aus der Tatsache, dass dieser Effekt bereits bei Zugabe von wenigen Gewichtsprozenten Näitroguanidin zu beobachten ist, folgt eindeutig, dass NMitroguanidin und Pentaeryihrittetrastearat eine synergistische Wirkung zeigen, wie dies durch die späteren Ausführungsbeispiele belegt wird.

Vorzugsweise umfasst die Sprengsioff-Zusammensetzung als Silikonöf ein völlig üngiftiges Polydimethyisiloxan (POMS} noch bevorzugter Polydimethylsiloxan mit einer kinermatischen Viskosität von 1.000 bis 30.000 mm? s, um — In Abhängigkeit von den jeweiligen Kerngrößen der sonstigen Komponenten — die erforderliche Plastifizierungswirkung erzielen zu können, Darüber hinaus macht dieses Sillkonöl die Zusam-

Mmenseizung nicht nur völlig wasserbeständig, sandern darüber hinaus sowohl! bei

verformbar und daher problemlos handhab- und verarbeitbar - und das weltweit.

in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist. das Nitroöpenta eine Körngröße von 30 bis 300 um und/oder weist das Nitroguanidin eine Korngrüße < 10 um auf, um die gewünschten Schlag- und Reibempfndlichkeitswerte der ZusammensetZUNG Zu erzielen,

Weitere Komponenten der eräindungsgemäßen Zusammenselzung sind nicht speziell eingeschränkt, solange es sich um im Wesentlichen ungifige chemische Verbindungen handelt, Beispielsweise umfasst die erlindungsgemäße Zusammensetzung VorZugsweise nach ein weiteres Phlegmalisierungsmittel, noch bevorzugter eine Fettsäure, wie 2.8, Stearnnsäure oder T2-Mydroxystearinsäure, ader ein Salz davon, wie z.B. ein Zink-, Calclum-, Magnesium- oder Aluminiumsalz, besonders bevorzugt Calclum- und/oder Magnesiumstearat, die allesamt gleichzeitig als Vernetzer für das Silk kan6l fungieren können, Weiters Ist in der Regel ein Markierungsstoff gemäß dem Mantrealer Übereinkommen enthalten, was In bevorzugten Ausführungsformen der Erändung 2,3-Dimethyldinitrobhutan (DMNES) ist, das mittels Sprengstoffspürhunden gut detektierbar ist und das ebenfalls eine ungifige chemische Verbindung darstellt.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung die folgenden Komponenten in den nachstehenden Mengen:

Pentaeryihritetranitrat (Nitrogenta)} 70-85 Polydimethyisiioxan (PDMS} 8-15 Niätroguanicin 1-10 Pentaervihrittetrastearat 0,15 Calcium- oder Magnesiumstearat 0,3-3 2,3-Dimethyldinitrobutan (DMNE) 0,1-4,5

und noch bevorzugter in den folgenden Mengen:

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Polyvdimethyisiloxan (PDMS) 1215 Nitraquanidin 37 Pentaeryihriftetrastearat 1-2 Calcium- oder Magnesiumsiearat 0,5-4,5 2,3-Dimethyldinitrobutan (DMNE) 0,51

jeweils In Gew.-%, die zusammen 100 Gew.-% ergeben.

in einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Sprengstof-Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die einzelnen. Komoonenten In einem Mastikator bei einer erhöhten Temperatur miteinander vermischt und während des Abkühlens und/oder nach dem Abkühlen in einer bestimmte Form gebracht werden, wobel das Verml-

vorzugier bei etwa 70°C erfolgt,

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von konkreten Beispielen näher beschrieben, die jedoch lediglich zur Hlustration und als Beleg für die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Sprengstoff-Zusammensetizungen dienen und nicht als Einschränkung zu verstehen sind.

Beispiele 1 bis 3, Vergleichsbeispiele 1bis 2

Mischverlahren

Die nachstehenden Komponenten wurden zunächst bei 50 °C in einem Trockenschrank getrocknet und danach einem auf 70°C vorgeheizten Mastikator der Fa, Werner und Pfleiderer, Modell UK 830-K-2, zugesetzt und jeweils 20 min lang zu einer homogenen Masse verknetet, In allen Beispielen und Vergleichsbeispielen kamen 52,5 Gewichtsteile Nitrapenta (verschiedene Korgrößen von 10 bis 200 um), 13 Gewichtstelle PDOMS mit einer kinematischen Viskosität von durchschnittlich 15.000 mmÖs, 1,5 Gewichtsteile Zinkstearat und 1,5 Gewichtsteile DMNB. sowie 1,5 Ge-

Schließlich wurden In. den erfindungsgemäßen Beispielen zu den obigen 100 Gewichtstellen der Zusammensetzungen noch zusätzliche 2 Gewichtstelle In Beispiel 1, 6 Gewichtsteile in Beispiel Z bzw. 10 Gewichtsteile in Beispiel! 3 an Nitroquanicdir (Kormgröße < 10 um) als unempfindiicher Explosivsioff zugesetzt.

Die so erhaltenen Massen wurden auf 40 °C abkühlen gelassen und In eine vordefinierte Quaderfommn gebracht, Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur würden sie allesamt einem Heibempfindlichkeitstest gemäß der Richtlinie 2014/28/EU unterZögen. Dazu wurden die Zusammensetzungen zwischen zwei Porzeilankärpermn mit einer definierten Reibkraft belastet, die sich aus dem Produkt von Heibweg und Gewichtseinstelung am Prüfgerät ergibt und in der Einheit Newton (N) angegeben wird, in der nachstehenden Tabelle 1 sind die dabei erzielten Reibemnofndlichkeitswarte aufgelistet.

Tabelle 1— Reibernpfindlichkeiten der Beispiele und Verglieichsbeispiele

Beispiel Phiegmatisierungsrittel Menge an ReibernpfindlichNitroguanicin * keit INT Beispiel 1 Pentaerythritetrastearaf 2 9% Beispiel 2 En © 6 4122 Beispiel 3 3 {Oö 180 Vergleichsbeispiel 1 - 80 Vergleichsbeispiel 2 Montanwachs - G4

* Merige an Mitroquanidin In Gewichtsteilen pro 100 Gewichtstelle der übrigen. Komponenten

Aus diesen Werten geht klar hervor, dass die plastischen Sprengstoff-Zusammenselzungen der erÄindungsgemäßen Beispiele, die eine Kombination aus Pentaeryihrit-

Somit kann unter Verwendung einer Kombination aus Nitroguanidin als unempfindchem Explosivstoff und Pentaeryithritetrastearat als Phiegmatisierungsmittel nicht nur ein völlig ungifiger plastischer Sprengstoff auf Basis von Nitropenta hergestellt, sondern gleichzeilg. auch dessen Reibernpfindlichkeit deutlich. erhöht werden, was gegenüber dem Stand der Technik enorme Vorteile bietet,

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Claims

3. Plastische Sprengstoff-Zusammensetzung, die Pentaeryihrittetranitrat als hachbrisanten Explosivstoff, zumindest einen unemofindlichen Exploasivstoff, Silikanäl als Plastiizierungsmittel, zumindest ein Phiegmatisierungsmißel und einen. Markierungsstoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass

die Zusammensetzung eine Kombination aus

a) Nitroaguanidin als unempfindlichen Explosivstoff und

bo} Pentaeryihrittetrastearat als Phiegmatisierungsmitte]

umfasst,

2, Sprengstoff-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pentaeryihrittetranirat eine Kormmgröße von 10 bis 300 um, vorzugsweise 30 bis Z00 um, aufweist.

3. Sprengstoff-Zusammenselzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitroquanidin eine Kormgröße < 10 um aufweist,

& Sprengstoff-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Silikon6i Polydimethylsioxan mit einer kinematischen Viskosität von 1,000 bis 30.000 mm®/s, vorzugsweise von 10,000 bis. 20.000 mms, umfasst,

5. Sprengstoff Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie als weiteres Phiegmalisierungsmittel ein Zink- oder Cal

ciumstearat oder -12-hydraoxysiearat umfasst,

8. Sprengsioff-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Markierungssioff 2,3-Dimethyldinitrobutan umfasst,

Pentaervihnttetraniirat 70-85

Polydimethyisiloxan 8-15

Nitroguanidin 1-10

Pantaervihriteirastearat 0,15

Zink- oder Calclum(-12-hydroxy)stearat 0,13

2,.3-Dimethyldinirobulan 0, 1-45

9. Verfahren zur Herstellung einer Sprengstoff-Zusammensetzung nach einem

der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Komponenten in einem Mastikator bei einer erhöhten Temperatur miteinander vermischt und während des Abkühlens und/oder nach dem Abkühlen in einer bestimmte Form gebracht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten bei einer Temperatur von 65-78 °C miteinander vermischt werden.

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fasst (in Gew.-%, die zusammen 100 Gew.-% ergeben):

Pentaeryihrittetranitrat 70-85 Poivdimethylsiloxan 8-15 Nitroguanidin 1-10 Pentaeryihrittetrastearat 0,15 Zink- oder Calcium(-T2-hydroxy)stearal 0,17-3 2, 3-Dimethyldinitrobutan 0,1-1,5 9. Verfahren zur Merstellung einer Sprengstoff Zusammensetzung nach einem

der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Komponenten in einem Mastikator bei einer erhöhten Temperatur miteinander vermischt und während des Abkühlens und/oder nach dem Abkühlen In einer bestimmte Form gebracht werden.

10, Verfahren nach Ansprüch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten

bei einer Temperatur von 65-78 °C miteinander vermischt werden,

Wien, am 23. Juni 2022 Mag.rer.nat, Dr.techn, Alfred Kappl! vertreten durch! ;

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4. Plastische Sprengstof-Zusammensetzung, die Pentaeryihriütetranitrat als hoachbrisanten Explosivstoff, zumindest einen unempfindiichen Explosivstoff, Silikonöl als Plasifizierungsmittel, zumindest ein Phliegmatisierungsmittel! und einen Markierungastoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass

die Zusammensefizung eine Kombination aus

a) Nitroguanidin als unempfindlichen Explosivstoff und

b) Pentaeryihrittetrastearat als Phlegmatisierungsmittel

umfasst,

2. Sprengsioff-Zusammenselzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pentaeryihrittetranitrat eine Kormgröße von 10 bis 300 um, Vorzugsweise 30 bis 200 um, aufweist.

3. Sprengstoff Zusammensetzung nach Anspruch T oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitroqguanidin eine Komgröße « 10 um aufweist.

A, Sprengstoff-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Silikon! Polvdimethylsiloxan mit einer kinematischen Viskosität von. 1.000 bis 30.000 mm’s, vorzugsweise von 10.000 bis 20.000 mm4s, umfasst,

5. Sprengstoff-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie als weiteres Phliegmatisierungsmittel ein Zink- oder Cal-

ciumstearat oder -12-hydroxystearat umfasst,

B. Sprengstoff-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass sie als Marklerungssioff 2,3-Dimethyldinitrobutan umfasst.

fasst (in Gew.-%, die zusammen 100 Gew.-% ergeben).

Pentaervihrittetranitrat 70-85

Polvdimethyisiioxan 8-15

Nitroguanidin 1-10

Pantaeryihrittetrastearat 0. 4-5

Zink- ader Calcium(-12-hydroxy)stearat 0,43

2,3-Dimethyldinitrobufan 0,1-1,5

8, Verfahren zur Herstellung einer Sprengsioff-Zusammenselzung nach einem

der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kampanenten In einem Mastikafor bei einer erhöhten Temperatur miteinander vermischt und während des Abkühlens und/oder nach dem Abkühlen in einer bestimmte Form gebracht wer den.

8, Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komoonenten

beit einer Tamgeratur von 65-78 °C mäeinander vermischt werden,

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[ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE ]