CH636588A5 - Breifoermige sprengstoffmasse. - Google Patents

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CH636588A5
CH636588A5 CH1581177A CH1581177A CH636588A5 CH 636588 A5 CH636588 A5 CH 636588A5 CH 1581177 A CH1581177 A CH 1581177A CH 1581177 A CH1581177 A CH 1581177A CH 636588 A5 CH636588 A5 CH 636588A5
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Ian Rodger Cameron
John Cooper
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Ici Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B47/00—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase
    • C06B47/14—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase comprising a solid component and an aqueous phase

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf breiförmige Sprengstoffmassen, die in der Flüssigphase der Masse ein flüssiges Al-kylnitrat als Sensibilisator enthalten.
Breiförmige Sprengstoffe enthalten ein anorganisches, oxidierendes Salz, einen Brennstoff und ein flüssiges Lösungs-, Dispersions- oder Trägermittel für das Salz. Obwohl solche Sprengstoffmassen mit dem Ausdruck «Brei» bezeichnet werden, kann ihre Konsistenz variieren, und' der Bereich erstreckt sich von giessbaren Massen bis zu hochviskosen, extrudierbaren Gelen. Das oxidierende Salz ent-5 hält im allgemeinen ein Nitrat oder Perchlorat von Ammonium, Natrium, Kalium, Calcium oder Barium, wobei Ammoniumnitrat am meisten verwendet wird.
Der Flüssigkeitsgehalt des breiförmigen Sprengstoffs reicht dazu aus, eine kontinuierliche Flüssigphase aufrecht-io zuerhalten, wodurch das Beschicken von Bohrlöchern oder das Einfüllen in Papier- oder Kunststoffbehälter zur Herstellung von Sprengpatronen erleichtert wird. Die flüssige Phase kann in ihrer chemischen Zusammensetzung, Konsistenz und Explosionsempfindlichkeit weit variieren. Auf diese 15 Weise kann bei wässrigen Breien die flüssige Phase in der Hauptsache aus der wässrigen Lösung eines anorganischen, oxidierenden Salzes bestehen, jedoch sind nicht-wässrige Breimassen bekannt, bei denen die flüssige Phase eine flüssige chemische Verbindung chemische Verbindung enthält, 20 die als Brennstoff dient, um der Masse Energie zu liefern. Verdickungsmittel wie Guar-Mehl, die in der flüssigen Phase aufgelöst sind, sind in weitem Masse verwendet worden, um die Viskosität der breiförmigen Sprengstoffe zu erhöhen und so die Auftrennung der Bestandteile und die Zerset-25 zung unter nassen Bedingungen zu verhindern. Weitere Verbesserungen bezüglich der Homogenität und der Lagerungseigenschaften sind erzielt worden, indem man die Verdik-kungsmittel mit Vernetzungsmitteln, z.B. Kalium- und Na-triumdichromat oder Kaliumdiantimonat (V) vernetzte. Es 30 ist auch allgemein üblich, die Sensibilität von breiförmigen Sprengstoffmassen durch Einführung von Hohlräumen zu verbessern, wodurch «heisse Stellen» bereitgestellt werden, die, wie gut bekannt ist, die Initiierung und Fortpflanzung der Denotation erleichtern. Solche Hohlräume können durch 35 mechanisches Vermischen, vorzugsweise unter Verwendung eines schäumenden, oberflächenaktiven Mittels in der Masse, oder durch Beimischen von gasgefüllten Kugeln oder von Substanzen, die in der Masse ein Gas erzeugen, zu der Masse eingeführt werden.
40 In der breiförmigen Sprengstoffmasse ist ein Brennstoff enthalten, der sich mit dem Sauerstoff aus dem oxidierenden Salz verbindet und die Energie und sie Sensibilität der Masse steigert. Eine Vielzahl von Brennstoffmaterialien ist verwendet worden, darunter Kohle, Zucker, Stärke und 45 Metallpulver. Zwar haben alle Brennstoffe einen sensibilisierenden Effekt, man fand jedoch, dass einige Brennstoffe in dieser Hinsicht besonders effektiv sind, und diese Brennstoffe sind', im allgemeinen in Kombination mit anderen, billigeren Brennstoffen, in weitem Umfang verwendet wor-50 den. Zu solchen Sensibilisatoren zählen u. a. feste Materialien wie feinverteilte Metallpulver und von selbst explodierende Materialien wie Trinitrotoluol und Pentaerythrittetra-nitrat. Es ist schwierig, Metallpulver als Sensibilisatoren gleichmässig in der Masse zu verteilen, und solche Massen 55 neigen dazu, bei der Lagerung weniger sensibel zu werden. Gegen die von selbst explodierenden Sensibilisatoren ist einzuwenden, dass sie die Gefahr der vorzeitigen Zündung des Sprengstoffs bei der Handhabung erhöhen.
Flüssige, nicht von selbst explodierende Sensibilisierungs-60 materialien wie Nitrobenzol und flüssiges Nitrotoluol sind verwendet worden, aber man fand, dass sie in dem Brei schwierig in Suspension zu halten sind. Mit grösserem Erfolg eingesetzte, flüssige Sensibilisatoren sind die flüssigen, aliphatischen Mononitrate, die bis 8 C-Atome enthalten 65 und deren Anwendung in d'en GB-Patentschriften 11 80 677 und 12 29 736 beschrieben wurde. Diese flüssigen Sensibilisatoren ergeben, wenn sie gleichmässig dispergiert sind, gut sensibilisierte Breie mit hoher Dichte, doch neigen sie
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dazu, sich aus dem Brei abzuscheiden, wenn se nicht mit Nitrocellulose und Methyl- oder Äthylcentralit geliert sind. Der gelierte Sensibilisator ist weniger effektiv, und es ist ausserdem schwieriger, ihn gleichmässig in der Masse zu verteilen.
Die erfindungsgemässe, breiförmige Sprengstoffmasse ist im Patentanspruch 1 definiert.
Die erfindtmgsgemäss Masse ist leichter zur Detonation zu initiieren, und sie hält bei der Lagerung das aliphatische Nitrat besser in sich fest als entsprechende Massen, in denen das aliphatische Nitrat nicht emulgiert ist.
Die flüssigen, aliphatischen Mononitrate, die 3 bis 8 C-Atome enthalten, sind vorzugsweise Alkylmononitrate. Diese Verbindungen sind nicht sensibel und haben nur schwach explosiven Charakter, obwohl berichtet worden ist, dass die Propylnitrate unter Schwierigkeiten zur Detonation gebracht worden sind.
Als Nitrate werden z.B. n-Propylnitrat, Isopropylnitrat, Amylnitrat, Hexylnitrat und Octylnitrat bevorzugt.
Das flüssige Lösung- oder Dispersionsmittel für das anorganische Salz ist bei den für allgemeinere Anwendungszwecke eingesetzten Massen Wasser, jedoch können geeignete, nicht-wässrige Massen hergestellt werden, bei denen die Flüssigkeit aus nicht-wässrigen Flüssigkeiten besteht, z.B. aus Diäthylenglykol, Formamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder aus flüssigen Mischungen, die ein Salz oder mehrere Salze, z.B. Ammoniumacetat, Ammoniumformiat oder ein Aminsalz, das 1 bis 6 C-Atome besitzt, z.B. Methylaminnitrat oder Äthylendiaminnitrat, enthalten.
Abhängig von dem zur Herstellung der Emulsion eingesetzten Emulgiermittel kann die Emulsion das flüssige Mononitrat entweder in ihrer kontinuierlichen oder in der dispergierten Phase enthalten. Zur Herstellung einer Emulsion mit dem Mononitrat in der dispergierten Phase sind u. a. folgende Emulgiermittel vom Öl-in-Wasser-Typ geeignet:
(a) Kondensate von Polyalkylenoxid1 mit einem Iang-kettigen Alkohol, der 10 bis 20 C-Atome pro Molekül hat, oder mit einem Alkylphenol oder Alkylphenol-Formaldehyd-Kunstharz, wobei die Alkylgruppe im Phenol oder Kunstharz 5 bis 22 C-Atome enthält, oder mit einem Amin oder Polyamin, z.B. mit Hexamethylendiamin, wobei die Kondensate 4 bis 100, vorzugsweise 20 bis 50 Äthylenoxidgruppen pro Molekül besitzen, und
(b) langkettige Aminoxide mit Kettenlängen von 8 bis 24 C-Atomen.
Die langkettigen Aminoxide führen zu einem Schäumen der Emulsion und sind daher für die Herstellung von sensiblen, breiartigen Sprengstoffen niedriger Dichte von Vorteil.
Als Polyalkylenoxidkondensate werden z.B. Octylphe-nol- oder Nonylphenol-Polyäthylenoxid-Kondensate, die 20 bis 50 Äthylenoxidgruppen pro Molekül enthalten, und! Laurylalkohol-Polyäthylenoxid-Kondensate, die 15 bis 30 Äthylenoxidgruppen pro Molekül enthalten, bevorzugt.
Als Aminoxide werden u. a. N,N-Dimethyldodecylamin-oxid, N,N-Di-(hydroxyäthyl)-dodecylaminoxid', Bis-(2-hy-droxyäthyD-kokosaminoxid und Dimethylkokosaminoxid bevorzugt.
Zur Herstellung von Emulsionen, die das Mononitrat in der kontinuierlichen Phase enthalten, sind Emulgiermittel vom Wasser-in-Öl-Typ wie z.B. Alkydkondensate von Poly-äthylenglykol mit Mono- oder Dicarbonsäuren geeignet, bei denen das Molekulargewicht des Polyäthylenglykols zwischen 200 und 6000 liegt. Die Kondensate können ggf. auch zwei- oder mehrwertigen Alkohol enthalten.
Um zum Beispiel die Tröpfchengrösse der Emulsion zu kontrollieren, können in dem breiförmigen Sprengstoff zusätzliche modifizierende, oberflächenaktive Mittel enthalten sein. Zu diesen oberflächenaktiven Mitteln zählen z.B. langkettige Amine wie Dodecylamin, äthoxylierte Amine wie N,N-Di-(hydroxyäthyl)-dodecylamin, quaternäre Ammoniumsalze wie Cetyltrimethylammoniumchlorid1, langkettige Alkylsulfatsalze wie Natriumdodecylsulfat, Alkylarylsulfon-säuresalze wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, langkettige Ester von ein- oder mehrwertigen Alkoholen wie Sorbitan-trioleat, äthoxylierte Ester von ein- oder mehrwertigen Alkoholen und Ligninsulfonate wie Natriumligninsulfonat.
Falls erwünscht, kann die Emulsion auch einen Emulsionsstabilisator enthalten, um den Sprengstoff unter ungünstigen Handhabungs- und Lagerungsbedingungen in einem guten Zustand zu halten. Geeignete Emulsionsstabilisatoren sind z.B. langkettige Alkohole wie Laurylalkohol, Polyalkylenoxidpolymere wie ein Äthylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer und wasserlösliche Cellulose- oder Stärkeäther, z.B. Methylcellulose und Hydroxypropylcellulose.
Die Emulsion enthält vorzugsweise ein Verdickungsmittel, entweder in ihrer kontinuierlichen oder in der dispergierten Phase oder in beiden Phasen. Auf diese Weise können die wässrigen Emulsionsphasen vorteilhafterweise mit den Ver-dickungsmitteln, die bei wässrigen, breiförmigen Sprengstoffen üblich sind, z.B. mit Guar-Mehl, hydroxypropyliertem Guar-Mehl, Xanthangummi, Stärke, Polyacrylamid und Derivaten davon, mit Hydroxyäthylcellulose, Polyäthylenoxid oder Polyvinylalkohol verdickt sein. Diese Verdickungsmittel können vernetzt sein mit Alkalimetallchromaten oder -boraten, Titansalzen, Kaliumdiantimonaten (V) oder Tellursäure. Die Phase des aliphatischen Nitrats in der Emulsion kann z.B. durch Nitrocellulose, Celluloseester, Poly-acrylester oder Copolymere von Styrol oder Alkylstyrol mit Maleinsäureanhydrid oder einem anderen Anhydrid'
einer a,ß-ungesättigten Dicarbonsäure verdickt sein, und diese Verdickungsmittel können mit Metallalkoxiden, z.B. mit Titantetraisopropoxid, vernetzt sein.
Die vorstehend beschriebene Emulsion ist mit anderen Verfahren zur Sensibilisierung von breiförmigen Sprengstoffen verträglich. So können vorteilhafterweise kleine Hohlräume in der Masse enthalten sein, und diese können z.B. erzeugt werden, indem man der Masse ein Begasungsmittel, z.B. ein schäumendes, oberflächenaktives Mittel, das während des Mischens Luft einschliesst, oder ein chemisches Mittel, das zur Gasbildung führt, z.B. Natriumnitrit, oder Hohlkugeln beimischt. Die Masse enthält vorteilhafterweise Hohlräume in einer Menge, die dazu ausreicht, dass die Masse eine Dichte zwischen 0,8 g/ml und 1,5 g/ml aufweist.
Das anorganische, oxidierende Salz kann entweder in Form der flüssigen oder der dispergierten festen Phase oder beider Phasen der breiförmigen Masse vorliegen. Geeignete oxidierende Salze sind z.B. Nitrate und Perchlorate von Ammonium, Natrium, Kalium, Barium, Magnesium oder Calcium und Gemische von zwei oder mehreren dieser Salze.
Die Masse enthält vorzugsweise 4 Gew.-% bis 20 Gew.-% flüssiges Alkylmononitrat, 5 Gew.-% bis 25 Gew.-% flüssiges Lösungs-, Dispersions- oder Trägermittel, 0,1 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% Emulgiermittel, 25 Gew.-% bis 85 Gew.-% Ammoniumnitrat, 0 Gew.-% bis 35 Gew.-% eines anderen anorganischen, oxidierenden Salzes und ggf. bis zu 20% festen Brennstoff.
Als fester Brennstoff wird Metallpulver, z.B. Aluminium oder Magnesium, vorgezogen, jedoch können alle üblicherweise verwendeten festen Brennstoffe eingesetzt werden.
Für die Herstellung der beschriebenen Sprengstoffmasse wird beispielsweise ein anorganisches, oxidierendes Salz mit einem flüssigen Lösungs- oder Dispersionsmittel für das Salz
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vermischt, und entweder vor oder nach dem Mischen wird das flüssige Lösungs- oder Dispersionsmittel mit einem flüssigen, aliphatischen Mononitrat emulgiert, das 3 bis 8 C-Atome pro Molekül enthält.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert. Alle Angaben von Teilen und Prozentzahlen sind auf das Gewicht bezogen. Die Siebanalyse der in den Beispielen verwendeten Sorten des Ammoniumnitrats und Natriumnitrats wird in der nachstehenden Tabelle angegeben.
TABELLE
Lichte Maschenweite des Siebes
Dichtes, geprilltes Ammonium-nitrat-granulat
Typ des Nitrats Poröses,
geprilltes Ammo-niurn-nitrat-granulat
Feinkri- Kristallistallines nes Na-Ammo- trium-nium- nitrat nitrat
Durch das Sieb hindurchgehende Menge (%)
2 055 [im
99
85
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100
500 [im
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98
30
150 [im
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3,5
22
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76 [im
2
2,5
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Das in den Beispielen verwendete grobe Aluminiumpulver war ein zerstäubtes Aluminium, dessen Teilchen alle durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 251 um hindurchgingen und von denen 20% auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 76 [im zurückgehalten wurden. Das feine Aluminium war ein zerstäubtes Aluminium-pulver, dessen Teilchen alle durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 53 [im hindurchgingen.
Beispiel 1
Aus 9,6 Teilen Calciumnitrat und 9,8 Teilen Wasser wurde eine Lösung hergestellt. Zu dieser Lösung wurden 15 Teile Isopropylnitrat und 1,5 Teile eines im Handel erhältlichen, oberflächenaktiven Mittels, das 70% Octylphenoxy-polyäthoxyäthanol mit annähernd 40 Äthylenoxidgruppen pro Molekül enthielt (Warenzeichen «Triton» X405), hinzugegeben. Die auf diese Weise erhaltene Mischung wurde 5 min lang heftig gerührt, und eine Emulsion vom Öl-inWasser-Typ wurde gebildet. Zu dieser Emulsion wurden 61,8 Teile des dichten, geprillten Ammoniumnitratgranulats und eine Suspension von 0,7 Teilen Guar-Mehl und 0,2 Teilen Zinkchromat in 1,4 Teilen Diäthylenglykol hinzugegeben, und die Emulsion wurde 1 min lang vermischt. Die auf diese Weise erhaltene Mischung war giessbar und gelierte nach etwa 3 h. Die Mischung hatte eine Dichte von 1,33 g/ml. Bei der Anwendung von 4 g Pentolit (50/50 TNT/PETN) als Zünder explodierte eine Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,3 km/s. Der minimale Durchmesser für die unbeschränkte Ausbreitung betrug 76,2 mm.
Die auf die gleiche Weise wie in diesem Beispiel beschrieben, jedoch ohne das Emulgiermittel hergestellte Masse schwitzte Isopropylnitrat aus.
Beispiel 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde ein Laurylalkohol-Äthylenoxid-Kond'ensat, das 20
Äthylenoxidgruppen pro Molekül enthielt, als oberflächenaktives Mittel eingesetzt. Der resultierende Sprengstoff hatte eine Dichte von 1,31 g/ml. Bei Anwendung von 4 g Pentolit (50/50) als Zünder detonierte eine Patrone mit s einem Durchmesser von 82,6 mm mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,2 km/s.
Beispiel 3
Aus 39,7 Teilen Ammoniumnitrat, 28,8 Teilen Calcium-10 nitrat, 10,0 Teilen Natriumnitrat, 4,0 Teilen Äthylenglykol, 2,0 Teilen Harnstoff, 0,2 Teil Guar-Mehl, 0,3 Teil Thioharn-stoff und 15,0 Teilen Wasser wurde eine Lösimg bereitet.
Zu 55,0 Teilen der Lösung wurden bei 50°C 8,0 Teile Isopropylnitrat und 0,5 Teil «Triton» X405 hinzugegeben, 15 und die Mischung wurde gerührt, um eine Emulsion zu bilden. Zu der Emulsion wurden 7,5 Teile grobes Aluminium, 0,5 Teil Stärke, 28,3 Teile zerstossenes, poröses, geprilltes Ammoniumnitratgranulat, 0,2 Teil einer Wasser-Natrium-nitrit-Lösung (2:1) und 0,01 Teil einer Wasser-Natrium-20 dichromat-Lösung (1:1) hinzugegeben, wobei sich eine anfänglich giessbare Mischung bildete, die nach 30 min gelierte. Der Sprengstoff hatte eine Dichte von 1,22 g/ml. Bei der Zündung mittels einer Sprengkapsel, die mit einer Basisladung von 0,4 g PETN versehen war, detonierte eine 25 Patrone dter Mischung mit einem Durchmesser von 31,8 mm mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,2 km/s.
Beispiel 4
Aus 33,6 Teilen Ammoniumnitrat, 10,4 Teilen Calcium-30 nitrat, 12,0 Teilen Wasser, 0,1 Teil Guar-Mehl und 0,1 Teil Thioharnstoff wurde eine Lösung hergestellt. Zu 56,2 Teilen dieser Lösung wurden bei 50aC 5,0 Teil Isopropylnitrat und 0,3 Teil «Triton» X405 hinzugegeben, und die Mischung wurde unter Bildung einer Emulsion gerührt. Dazu 35 wurden 33,59 Teile Ammoniumnitrat (poröses, geprilltes Granulat), auf dem 3,7 Teile Dieselöl absorbiert worden waren, 0,5 Teil Stärke, 0,5 Teil Guar-Mehl, 0,2 Teil Natriumnitrit-Wasser-Lösung (1:2) und 0,01 Teil Natrium-d'ichromat-Wasser-Lösung (1:1) hinzugegeben. 40 Der resultierende Sprengstoff hatte nach der Gelierung eine Dichte von 1,25 g/ml, und eine mit dem Sprengstoff gefüllte Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm detonierte bei Anwendung von 28 g Pentolit als Initialzünder, Der minimale Durchmesser für die unbeschränkte Ausbrei-45 tung betrug 76,2 mm bei einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,2 km/s.
Beispiel 5
45,05 Teile feinkristallines Ammoniumnitrat, 10,0 Teile so Natriumnitrat, 0,15 Teil Zinkchromat, 0,5 Teil Guar-Mehl, 0,2 Teil Polyacrylamid, 0,1 Teil Mannit und 15,0 Teile grobes Aluminiumpulver wurden vermischt. Zu dieser Mischung wurden 15,0 Teile Wasser, 10,0 Teile Isopropylnitrat und 1,0 Teil «Triton» X405 hinzugegeben, und das Vermischen 55 wurde fortgesetzt, um das Isopropylnitrat zu emulgieren. 3,0 Teile hohle, mit Silan beschichtete Mikroglaskugeln (Teilchengrösse zwischen 20 [im und 400 [im) wurden hinzugegeben und durch sanftes Vermischen eingearbeitet. Der pH-Wert der Mischung wurde durch Zugabe von Zinknitrat so auf 5,5 eingestellt, und der Brei wurde gelieren gelassen.
Der gelierte Brei hatte eine Dichte von 1,21 g/ml. Bei Initiierung mit 4 g Pentolit bei 15°C detonierte eine Patrone mit einem Durchmesser von 50,8 mm mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,5 km/s. Der minimale 65 Durchmesser für die unbeschränkte Ausbreitung betrug 38,1 mm.
Eine Probe des gelierten Breis wurde in' einer Stahlröhre mit einem Durchmesser von 50,8 mm und einer Länge
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von 762 mm eingeschlossen und unter einem hydrostatischen Druck von 3,45 MNrrr2 mit 84 g Pentolit gezündet. Bei der Zündung der Sprengkapsel detonierte der Brei, was zu einem vollständigen Zerreissen der Stahlröhre führte.
Beispiel 6
Zu einer Lösung von 0,3 Teil «Triton» X405 und 0,15 Teil Natriumdodecylbenzolsulfonat in 6 Teilen Wasser wurden 7,0 Teile Isopropylnitrat hinzugegeben und 5 min lang vermischt. Die resultierende Emulsion wurde 5 min lang mit einer Vormischung von 69,34 Teilen feinkristallinem Ammoniumnitrat, 5,0 Teilen Natriumnitrat, 11,0 Teilen grobem Aluminiumpulver, 0,4 Teil hydroxypropyliertem Guar-Mehl und 0,3 Teil1 Polyacrylamid vermischt, und die Mischung wurde weitere 5 min lang stehengelassen. Eine Lösung von 0,01 Teil Chrom(III)-nitrat in 0,5 Teil Wasser wurde dann hinzugegeben und 1 min lang vermischt, wodurch man eine extrudierbare Masse erhielt. Das weisse Aussehen1 der Mischung und ihre niedrige Dichte von 1,28 g/ml (während für die nicht mit Gas versetzte Masse eine Dichte von 1,6 g/ml zu erwarten wäre) zeigte die Gegenwart von kleinen Luftbläschen in der Mischung an.
Bei Initiierung mittels einer mit einer Basisladung von 0,4 g PETN versehenen Sprengkapsel detonierte eine Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,3 km/s. Der minimale Durchmesser für die unbeschränkte Ausbreitung betrug 38,1 mm.
Beispiel 7
Zu einer Flüssigkeit, die aus 45,0 Teilen Ammoniumnitrat, 20,0 Teilen Natriumnitrat, 15,0 Teilen Ammonium-acetat und 20,0 Teilen Formamid hergestellt und ausreichend erhitzt worden war, um jedwede Ausfällung von Kristallen zu verhindern, wurde 0,4 Teil hydroxypropyliertes Guar-Mehl hinzugegeben, das solvatisieren gelassen wurde.
Zu 30 Teilen der Flüssigkeit wurden 7,0 Teile Isopropylnitrat und 1,0 Teil «Triton» X405 hinzugegeben und unter Bildung einer Emulsion vom Öl-in-Wasser-Typ vermischt. Eine Vormischung von 52,5 Teilen feinkristallinem Ammoniumnitrat, 5,0 Teilen Natriumnitrat und 4,0 Teilen grobem Aluminium wurde dann mit der Emulsion vermischt. Ein Vernetzer, der aus 0,1 Teil Zinkchromat bestand, wurde zu der Mischung hinzugegeben. Die Mischung hatte nach 24 h geliert. Die Dichte betrug 1,44 g/ml, und bei Zündung mit 8 g Pentolit (50/50) detonierte eine Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,4 km/s.
Beispiel 8
Für die flüssige Phase des Breis wurde eine Flüssigkeit aus 45,0 Teilen Ammoniumnitrat, 20,0 Teilen Formamid, 10,0 Teilen Harnstoff und 20,0 Teilen Ammoniumformiat hergestellt.
Zu 33,3 Teilen dieser Flüssigkeit, die oberhalb ihrer Kristallisationstemperatur gehalten wurde, wurde 0,4 Teil hydroxypropyliertes Guar-Mehl hinzugegeben, das solvatisieren gelassen wurde. Dann wurden zu der resultierenden Lösung 7,0 Teile Isopropylnitrat und 1,0 Teil «Triton» X405 hinzugegeben, und die Mischung wurde gerührt, um eine Emulsion zu bilden. Zu dieser Emulsion wurden 26,0 Teile feinkristallines Ammoniumnitrat, 30,0 Teile Natriumnitrat, 2,0 Teile grobes Aluminiumpulver und 0,3 Teil Zinkchromat hinzugegeben. Nachdem der auf diese Weise erhaltene Sprengstoff geliert hatte, betrug seine Dichte 1,30 g/ml, und eine mit 15 g Pentolit (50/50) initiierte Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm detonierte mit einer Geschwindigkeit von 3,2 km/s.
Beispiel 9
Aus 50,0 Teilen Ammoniumnitrat, 20,0 Teilen Aluminiumnitrat, 10,0 Teilen Calciumnitrat und' 20,0 Teilen Formamid wurde eine Flüssigkeit hergestellt. In einer ähnlichen 5 Weise wie in Beispiel 8 beschrieben wurde aus 33,3 Teilen der Flüssigkeit, 54,0 Teilen feinkristallinem Ammoniumnitrat, 6,0 Teilen Isopropylnitrat, 1,0 Teil «Triton» X405, 0,5 Teil hydroxypropyliertem Guar-Mehl, 5,0 Teilen grobem Alüminiumpulver und 0,2 Teil Zinkchromat ein Sprengstoff io hergestellt. Nach dem Gelieren hatte der Sprengstoff eine Dichte von 1,40 g/ml. Eine Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm detonierte bei Verwendung von 8 g Pentolit (50/50) als Zünder.
15 Beispiel 10
Aus 40,0 Teilen Ammoniumnitrat, 20,0 Teilen Calciumnitrat, 20,0 Teilen Formamid und 20,0 Teilen Äthylengly-kol wurde eine Flüssigkeit hergestellt.
In einer ähnlichen Weise wie in Beispiel 8 beschrieben 20 wurde aus 25,0 Teilen der Flüssigkeit, 53,1 Teilen feinkristallinem Ammoniumnitrat, 6,0 Teilen Isopropylnitrat, 1,0 Teil «Triton» X405, 3,0 Teilen grobem Aluminiumpulver, 0,5 Teil hydroxypropyliertem Guar-Mehl, 0,2 Teil Zinkchromat und 11,2 Teilen Natriumnitrat ein Sprengstoff her-25 gestellt. Die Dichte dieses breiförmigen Sprengstoffs betrug 1,36 g/ml, und bei Zündung mit 4 g Pentolit (50/50) detonierte eine Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm mit einer Geschwindigkeit von 3,3 km/s.
30 Beispiel 11
Aus 35,0 Teilen der in Beispiel 3 hergestellten Lösung, 35,10 Teilen feinkristallinem Ammoniumnitrat, 10,0 Teilen Natriumnitrat, 1,0 Teil Stärke, 0,5 Teil hydroxypropyliertem Guar-Mehl, 10,0 Teilen Isopropylnitrat, 0,50 Teil Bis-(2-35 -hydroxyäthyl)-kokosaminoxid, 7,89 Teilen feinem Aluminiumpulver und 0,01 Teil Natriumdichromat-Wasser-Lö-sung (1:1) wurde eine Masse hergestellt. Das Mischverfahren war dem Verfahren von Beispiel 3 ähnlich.
Die Masse hatte nach dem Gelieren eine Dichte von 4o 1,28 g/ml, und eine Patrone mit einem Durchmesser von 31,8 mm detonierte bei Zündung mit einer Sprengkapsel mit einer Basisladung von 0,6 g PETN mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 3,8 km/s.
Das in diesem Beispiel eingesetzte Emulgiermittel wirkte 45 auch als Schäumungsmittel und schloss während des Mischens Luftblasen in die Masse ein, wodurch die Sensibilität gesteigert wurde.
Beispiel 12
50 Das in Beispiel 11 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde Dimethylkokosaminoxid anstelle von Bis-(2-hydroxyäthyl)-kokosaminoxid als Emulgermittel eingesetzt, und die auf diese Weise erhaltene Sprengmasse hatte die gleichen Eigenschaften wie die in Beispiel 11 her-55 gestellte Masse.
Beispiel 13
Aus 48,7 Teilen Ammoniumnitrat, 17,0 Teilen Natriumnitrat und117,0 Teilen Wasser wurde eine Lösung hergestellt, 60 und die Lösung wurde, während sie auf einer Temperatur oberhalb ihrer Kristallisationstemperatur gehalten wurde, langsam unter Rühren zu einer Mischung von 11,0 Teilen Isopropylnitrat und 3,0 Teilen eines Alkydkondensats aus
1 Teil Pentaerythrit, 1 Teil Glycerin, 2 Teilen Polyäthylen-65 glykol (Molekulargewicht 600), 5 Teilen C18-Fettsäure und
2 Teilen Trimellitsäureanhydrid-Alkydkondensat hinzugeben. Zu der sich ergebenden Emulsion vom Wasser-in-Öl-Typ, in der Isopropylnitrat die kontinuierliche Phase bil
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dete, wurden 3,0 Teile hohle Mikroglaskugeln und 0,3 Teil eines Copolymers aus 30 Teilen t-Butylstyrol, 4 Teilen Me-thylmethacrylat und 3 Teilen Methacrylsäure hinzugegeben.
Nach dem Gelieren hatte der resultierende Sprengstoff eine Dichte von 1,1 g/ml, und eine Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm detonierte mit 4,5 km/s, als der Sprengstoff mit einer Sprengkapsel gezündet wurde, die mit 0,8 g PETN als Basisladung versehen war.
Beispiel 14
8 Teile Amylnitrat wurden zu 10 Teilen Wasser und 0,5 Teil N,N-Dimethyldodecylaminoxid hinzugegeben und unter Bildung einer Emulsion vermischt. Eine Vormischung von 6 Teilen grobem Aluminiumpulver, 0,7 Teil Guar-Mehl 0,02 Teil Kaliumdiantimonat (V), 5,0 Teilen Natriumnitrat und 69,78 Teilen feinkristallinem Ammoniumnitrat wurde mit der Emulsion vermischt, und der resultierende, breiförmige Sprengstoff hatte nach dem Gelieren eine Dichte von 1,34 g/ml. Bei der Zündung mit 12 g Pentolit (50/50) detonierte eine Patrone mit einem Durchmesser von 76,2 mm. Bei Herstellung der gleichen Masse ohne das Emulgiermittel kam es zu einer Ausscheidung des Amylnitrats.
Beispiel 15
Nach dem in Beispiel 14 beschriebenen Mischverfahren wurde aus 8 Teilen n-Propylnitrat, 10,3 Teilen Wasser, 0,5 Teil'N,N~Di-(hydroxyäthyl)-dodecylaminoxid, 9 Teilen grobem Aluminiumpulver, 0,7 Teil Guar-Mehl, 0,2 Teil Zinkchromat, 5,0 Teilen Natriumnitrat und 66,3 Teilen feinkristallinem Ammoniumnitrat ein Brei hergestellt.
Der auf diese Weise erhaltene, breiförmige Sprengstoff hatte nach dem Gelieren eine Dichte von 1,30 g/ml. Bei Verwendung einer Zündkapsel mit einer Basisladung von 0,8 g PETN detonierte eine Patrone mit einem Durchmesser von 57,2 mm.
Die gleiche Masse, jedoch ohne Emulgiermittel, schwitzte n-Propylnitrat aus.
Beispiel 16
Aus 7 Teilen Isopropylnitrat, 10 Teilen Wasser, 0,5 Teil eines äthoxylierten Octylphenol-Formaldehyd'-Kunstharzes (das als Grundlage dafür dienende Kunstharz hatte ein Molekulargewicht von annähernd 900 und war mit 4 Molekülen Äthylenoxid äthoxyliert), 10 Teilen grobem Aluminiumpulver, 0,7 Teil Guar-Mehl, 0,2 Teil Zinkchromat, 5 Teilen Natriumnitrat und 66,6 Teilen feinem Ammoniumnitrat wurde nach dem in Beispiel 14 beschriebenen Mischverfahren ein Brei hergestellt. Der resultierende Brei hatte eine Dichte von 1,40 g/ml, und1 eine Patrone mit einem Durchmesser von 82,6 mm detonierte bei Zündung mit 4 g Pentolit (50/50).
Beispiel 17
Das in Beispiel 16 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde Hexamethylendiaminpropoxylat mit einem Molekulargewicht von annähernd 3500, das mit 30% seines Gewichts Äthylenoxid kondensiert worden war, anstelle des äthoxylierten Octylphenol-Formaldehyd-Kunsthar-zes eingesetzt. Die Sprengstoffeigenschaften der auf diese Weise erhaltenen Masse unterschieden sich nicht von den Eigenschaften der in Beispiel 16 hergestellten Masse.
Beispiel 18
Das in Beispiel 16 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde das äthoxylierte Phenol-Formaldehyd-Kunstharz durch 0,1 Teil Natriumdodecylbenzolsulfonat und 0,4 Teil eines Blockcopolymers, das 20% Äthylenoxid und 80% Propylenoxid enthielt und ein Molekulargewicht von 2500 hatte, ersetzt. Die resultierende Masse hatte die gleichen Sprengstoffeigenschaften wie die in: Beispiel 16 hergestellte Masse.
Beispiel 19
Das in Beispiel 18 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde das Natriumdodecylbenzolsulfonat durch 0,1 Teil Cetyltrimethylammoniumchlorid ersetzt. Die auf diese Weise erhaltene Masse hatte die gleichen Sprengstoffeigenschaften wie die in Beispiel 18 hergestellte Masse.
Beispiel 20
Das in Beispiel 18 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Natriumdodecylbenzol-sulfonts Dodecylamin (0,1 Teil) eingesetzt. Die auf diese Weise erhaltene Masse hatte die gleichen Sprengstoffeigenschaften wie die in Beispiel 18 hergestellte Masse.
Beispel 21
Das in Beispiel 18 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde das Natriumdodecylbenzolsulfonat durch 0,1 Teil N,N-Di-(hydroxyäthyl)-dodecylamin ersetzt. Die resultierende Masse hatte die gleichen Sprengstoffeigenschaf-ten wie die in Beispiel 18 hergestellte Masse.
Beispie1 22
Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde das Natriumdodecylbenzolsulfonat durch 0,1 Teil- Natriumligninsulfonat ersetzt. Die auf diese Weise hergestellte, breiförmige Masse hatte die gleichen Sprengstoffeigenschaften wie die in Beispiel 6 hergestellte Masse.
Beispiel 23
Nach dem in Beispiel 14 beschriebenen Mischverfahren wurde aus 6 Teilen Isopropylnitrat, 17 Teilen Methylaminnitratlösung (10 Teile Methylaminnitrat auf 7 Teile Wasser), 0,5 Teil eines Octylphenoxypolyäthoxyäthanols, das 40 Äthylenoxidgruppen pro Molekül enthielt, 7 Teilen grobem Aluminium, 0,7 Teil Guar-Mehl, 0,2 Teil Zinkchromat, 5 Teilen Natriumnitrat und 63,6 Teilen feinem Ammoniumnitrat ein Brei hergestellt. Der resultierende, breiförmige Sprengstoff hatte eine Dichte von 1,35 g/ml, und eine Patrone mit einem Durchmesser von 8,6 mm detonierte bei Zündung mittels einer Sprengkapsel mit einer Basisladung von 0,8 g PETN.
Beispiel 24
Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde der 0,2 Teil Guar-Mehl durch ein Gemisch von 0,2 Teil Guar-Mehl und 0,15 Teil eines Xanthan-gummis («Biopolymer» XB 23, Warenzeichen von General Mills Inc.) ersetzt. Die auf diese Weise erhaltene Lösung war thixotrop und ergab im Vergleich mit Beispiel 3 eine verbesserte Emulsionsstabilität.
Der resultierende Sprengstoff hatte eine Dichte von 1,2 g/ml, und eine mittels einer Sprengkapsel mit einer Basisladung von 0,3 g PETN gezündete Patrone mit einem Durchmesser von 31,8 mm detonierte mit einer Geschwindigkeit von 3,3 km/s.
5
10
15
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25
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40
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V

Claims (10)

636588
1. Breiförmige Sprengstoffmasse, die mindestens ein anorganisches, oxidierendes Salz, ein flüssiges Lösungs- oder Dispersionsmittel für das Salz und als sensibilisierenden Brennstoff ein flüssiges, aliphatisches Mononitrat mit 3 bis
2. Sprengstoffmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige, aliphatische Mononitrat aus einem Alkylmononitrat mit 3 bis 8 C-Atomen besteht.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Sprengstoffmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige, aliphatische Mononitrat aus n-Propylnitrat, Isopropylnitrat, Amylnitrat, Hexylnitrat oder Octylnitrat besteht.
4. Sprengstoffmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungs- oder Dispersionsmittel aus Wasser, Diäthylenglykol, Formamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder aus einem flüssigen Gemisch, das ein Salz, vorzugsweise Ammoniumacetat, Ammoniumformiat oder ein Aminsalz mit 1 bis 6 C-Ato-men insbesondere, Methylaminnitrat oder Äthylendiamin-dinitrat, enthält, besteht.
5. Sprengstoffmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (a) als Emulgiermittel ein Kondensat von Polyalkylenoxid mit einem langkettigen Alkohol, der 10 bis 20 C-Atome pro Molekül enthält, oder mit einem Alkylphenol oder Alkylphenol-Form-aldehyd-Kunstharz, wobei die Alkylgruppe des Phenols oder des Kunstharzes 5 bis 22 C-Atome hat, oder mit einem Amin oder Polyamin enthält, wobei das Kondensat 4 bis
100 Alkylenoxidgruppen pro Molekül aufweist, oder dass sie (b) als Emulgiermittel ein langkettiges Aminoxid mit einer Kettenlänge von 8 bis 24 C-Atomen enthält.
6. Sprengstoffmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Emulgiermittel aus einem Kondensat von Polyäthylenoxid mit Octylphenol od'er Nonylphenol, das 20 bis 50 Äthylenoxidgruppen pro Molekül enthält, oder aus einem Kondensat von Polyäthylenoxid mit Laurylalko-hol, das 15 bis 30 Äthylenoxidgruppen pro Molekül enthält, besteht.
7. Sprengstoffmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Emulgiermittel aus N,N-Dimethyldode-cylaminoxid, N,N-Di-(hydroxyäthyl)-dodecylaminoxid, Bis--(2-hydroxyäthyl)-kokosaminoxid oder Dimethylkokosamin-oxid besteht.
8. Sprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse als Emulgiermittel ein Alkydkondensat von Polyäthylenglykol mit einer Mono- oder Dicarbonsäure enthält, wobei das Molekulargewicht des Polyäthylenglykols 200-6000 beträgt.
8 C-Atomen pro Molekül enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Mononitrat mit dem flüssigen Lösungsoder Dispersionsmittel für das anorganische, oxidierende Salz emulgiert ist.
9. Sprengstoffmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat zusätzlich einen zwei- oder mehrwertigen Alkohol enthält.
10. Sprengstoffmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse zusätzlich ein modifizierendes, oberflächenaktives Mittel zur Kontrolle der Tröpfchengrösse der Emulsion enthält.
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