RS61525B1

RS61525B1 - Primena čvrstog materijala za proizvodnju praha pogonskog goriva, proces za proizvodnju praha pogonskog goriva i prah pogonskog goriva

Info

Publication number: RS61525B1
Application number: RS20210228A
Authority: RS
Inventors: Beat Vogelsanger; Bruno Ossola; Alexander Huber; Christian Wagner; Oliver Hampel
Original assignee: Nitrochemie Gmbh
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2021-03-31
Also published as: JP6429948B2; JP2014523386A; ES2859785T3; US10125057B2; IN2014CN00300A; US20140326370A1; JP2017160122A; PL2723700T3; EP2723700B1; AU2012272500A1; KR20140135144A; EP2723700A2; KR101890972B1; WO2012174669A3; AU2012272500B2; CA2839673A1; WO2012174669A2; CA2839673C

Description

Tehnička oblast

[0001] Ovaj pronalazak se bavi upotrebom čvrste supstance za proizvodnju praha eksplozivnog punjenja, pogotovo za srednje i velike kalibre, se čvrsta supstanca zajedno sa tečnošću u procesu umešavanja i sušenja, inkorporira u kanale granularnog zelenog materijala i tu je sabijena da oformi čep, gde čvrsta supstanca ima temperaturu topljenja najmanje 10 °C, pogotovo 20 °C, iznad maksimalne temperature korišćenja praha eksplozibnog punjenja i inertna je prema granularnom zelenom materijalu. Pronalazak se dalje bavi procesom za proizvodnju praha eksplozivnog punjenja i prahom eksplozibnog punjenja koji se dobija ovim procesom.

Stanje tehnike

[0002] Poznato je da prahovi eksplozivnog punjenja odnosno pogonskih materijala municije, imaju različite karakteristike gorenja prema temperaturi upotrebe. Izražena temperaturna zavisnost ima za posledicu da se kod postojećih sistema oružja ne može optimalno iskoristiti sva energija. Shodno tome, postoji potreba da se umanji temperaturna zavisnost praha pogonskog goriva na kontrolisan način, da bi se bolje iskoristila data energija sa postojećim sistemima oružja (unutrašnje povećanje balističke energije).

[0003] EP 0 290 718 A1 (Rheinmetall) spominje, da u slučaju zelenog materijala, može doći do neobjašnjivih i nereproducibilnih promena ili poboljšanja termperaturnog ponašanja. Ovo je objašnjeno penetracijom grafita u rupe multirupičastog praha i formiranjem začepljenja. Kako su slučajno poboljšanja, u suštini neiskoristiva, EP 0290 718 A1 predlaže da se zatvore otvori kanala pritiskanjem poprečnog preseka, tako da grafit ne može da penetrira unutra.

[0004] Jedan način kontrolisanja temperaturne karakteristike je poznat u DE 2520 882 C1 (Dynamit Nobel) izborom različite geometrije zrna. Predloženo je da rupe, u slučaju 19×0,13 mm multirupičastog praha sa spoljnim radijusom 3,5 mm, budu formirane sa različitim veličinama, gde su neke od rupa ispod kritične vrednosti za širenje plamena. Ovaj granularni zeleni materijal je onda podvrgnut površinskom tretmanu, gde se prvo prska sa 1% (težinski) alkohola na valjku, a zatim se tretira sa 1% ftalatom u 10% rastvoru alkohola. Na kraju, 0,1% težine grafita je dodat za poliranje. U jednom drugom primeru izvedbe, ekstrudirani granularni zeleni materijal je tretiran sa 0,03% (težinski) grafita, tako da poveća provodljivost sveže ekstrudovanog granularnog zelenog materijala, i da izbegne zalepljivanje pojedinačnih granula jednih za druge.

[0005] DE 25 20 882 C1 referiše prema još jednom konceptu kontrole temperaturne zavisnosti, naime korišćenjem enkapsuliranja površine praha uz pomoć flegmatizatora. FR 1 300 941 (État Français) objavljuje, na primer, prevlačenje površine sa flegmatizatorom i simultano držanje kanala čistim uz pomoć pogodne selekcije unutrašnjih prečnika kanala, temperature procesa i viskoznosti korišćenih supstanci. Ovaj pristup nije od prednosti zbog visoke količine flegmatizatora (2-5%) i zakašnjenog paljenja, i ima neadekvatnu reproducibilnost i pouzdanost.

[0006] Proces prema američkom patentu broj 3,506,505 (Dynamit Nobel) polazi od prevlačenja površine plastizatorom (centralit I) za stabilizaciju praha i uticaja na progresivno sagorevanje. Da bi se bolje kontrolisala osetljivost paljenja NC-baziranog praha eksplozivnog punjenja i da bi se izbeglo formiranje grafitnih začepljenja, specifični metalni oksidi i metalni sulfidi su korišćeni kao aditivi. U poželjnoj izvedbi, tokom površinskog tretmana multirupičastog praha, 4% kamfora, 0,1% grafita i 1,0% titanijum belog su korišćene da bi se smanjilo zakašnjenje paljenja za oko 30%. Nije bilo uticaja korišćenih čvrstih supstanci na temperaturnu zavisnost.

[0007] Još jedan primer redukcije temperaturne zavisnosti je poznat iz FR 1 205 433 (Recherche Chimiques). Ekstrudirani multirupičasti prah baziran na nitrocelulozi (NC) je podvrgnut površinskom tretmanu sa moderatorom i nitratnim estrom u rastvoru. Korišćeni moderator je, na primer, 2% (težinska) centralita I ili 3% (težinska) kamfora. U dva primera izvedbe, centralit I ili kamfor su rastvoreni u alkoholu i na njih je primenjen dodati grafit. Nakon toga, tretirani prah, je na poznat način, ispran da se ukloni rastvor, i osušen. Stoga je dobijen niži koeficijent temperaturne zavisnosti. Temperaturna zavisnost je stoga postignuta uz pomoć specifične količine moderatora.

[0008] Još jedan proces za smanjenje temperaturne zavisnosti korišćenjem odgovarajućih moderatora ili flegmatizatora je opisan u EP 1 031 548 A1 (Nitrochemie Aschau). Flegmatizatori su korišćeni koji u osnovi pokazuju nultu migraciju. Površina je tretirana prskanjem rastvora ili emulzije flegmatizatora. Primeri substanci koje su upotrebljene uključuju na primer ne-energetske poliestere, energetske polimere, alkil-nitrato-etilnitramine, di-nitro-diaz-alkane, nitratne estre, itd. Po primeru 3, jednobazni 7-rupičasti prah pogonskog goriva sa NC kao nosiocem energije i centralitom I kao stabilizatorom je inkubiran u emulziju nitroglicerina u vodi u rotirajućem bubnju na 30° C. Mikroskopske studije su pokazale da su unutrašnje rupe takođe napunjene delimično ili u potpunosti sa flegmatizatorima. Ovaj tretman je testiran na municiji od 120 mm i 35 mm. Karakteristike gorenja su time kontrolisana moderatorom. Američki patent 7,051,658 (Nitrochemie Wimmis, Nitrochemie Aschau) prikazuje multirupičasti prah eksplozivnog punjenja (skraćeno prah eksplozivnog punjenja) koji ima karakteristiku gorenja nezavisnu od temperature zato što čepovi imaju temperaturno zavisnu pokretljivost. Čepovi su proizvedeni tretiranjem površine sa čvrstom supstancom (u količini od 0,085-0,4% (težinskih) na bazi i dalje netretiranog granularnog materijala) i moderatora u količini 0,05-0,5% (težinskih). Prah eksplozivnog punjenja je namenjen za srednje i velike kalibre i sastoji se od granula koje imaju prečnik od barem 3 mm i koje imaju kontinuirane kanale ili rupe sa unutrašnjim prečnikom od 0,02-0,5 mm.

[0009] Prah eksplozivnog punjenja ovog tipa može pokazivati u praksi različite prednosti. Ipak, proizvodni proces je relativno težak, i optimizacija temperaturne karakteristike praha eksplozivnog punjenja je povezana sa određenom kompleksnošću.

Opis pronalaska

[0010] Cilj ovog pronalaska je da se obezbedi proces koji omogućuje jednostavnije podešavanje temperaturnih karakteristika.

[0011] Rešenje ovog zadatka je definisano sa pojedinostima u patentnom zahtevu 1 i 2.

[0012] Prepoznato je da temperaturna zavisnost praha eksplozivnog punjenja može biti podešavana preko količine dodate čvrste supstance. Korišćeni čvrsti materijal je supstanca čija je temperatura topljenja najmanje 10 °C, pogotovo 20 °C, iznad maksimalne temperature korišćenja praha eksplozivnog punjenja i koja je inertna prema granularnom zelenom materijalu. Suprotno od poznatih procesa u kojima su moderatori upotrebljeni, inovativno podešavanje temperaturne karakteristike preko količine čvrste supstance može postići dugoročnu stabilnost i reproducibilnost efekta, na takav način koji do sada u praksi nije bio moguć. Jedan od razloga za ovo je da je čvrsta supstanca inertna, što znači da se ne menja niti pomera, jer ne može da difunduje u matriks granula eksplozivnog punjenja i takođe jedva da ulazi u reakcije sa supstancama matriksa.

[0013] Tokom procesa umešavanja, čvrsta supstanca je inkorporirana zajedno sa tečnošću u kanale granularnog zelenog materijala i zbijena da oformi čep. Granule praha granularnog zelenog materijala su tipično proizvedene ekstruzijom materijala poput testa. Tokom ekstruzije, granule praha su izvedene sa jednim ili više kanala. Veličina granula je tipično između 3 i 15 mm (za municiju srednjeg i velikog kalibra). Ipak, moguće je takođe proizvesti i veće granule praha prečnika, na primer, i do 20 mm. U slučaju necirkularnih oblika poprečnih preseka (na primer u slučaju pravougaonih oblika), prečnik je zamenjen sa minimalnom dimenzijom poprečnog preseka.

[0014] Čvrsta supstanca, pod inače identičnim procesnim uslovima, je podešena unutar opsega podešavanja >0-0,5% težine, gde je veća količina čvrste supstance iskorišćena za još bitnije smanjivanje maksimalnog pritiska unutar gornjeg temperaturnog opsega i još bitnije uvećanje maksimalnog pritiska unutar nižeg temperaturnog opsega temperatura upotrebe. “>0% težine” u principu znači bilo koja merljiva količina. U praksi, donji limit će biti najmanje 0,01% težine.

[0015] Ovde treba biti naglašeno, u opisu pronalaska, da su težine u procentima (% težine) uvek računate prema količini granularnog zelenog materijala, osim ako nije eksplicitno drugačije navedeno, ili ako je referentna osnova nije drugačije jasno uočljiva.

[0016] Jedno otkriće ovog pronalaska je zasnovano na činjenici da postoji kritičan opseg količina čvrste supstance za modifikaciju granularnog zelenog materijala. Ako je količina čvrste supstance varirana unutar ovog kritičnog opsega (na koji se misli u kontekstu ovog pronalaska kao “opseg podešavanja”), ovo rezultuje u značajnoj varijaciji temperaturnog gradijenta prilikom primene. Van ovog opsega podešavanja, ne postoji zavisnost količine čvrste supstance koja je korišćena i temperaturnog gradijenta.

[0017] Opseg podešavanja zavisni principijelno od broja kanala u prahu eksplozivnog punjenja. U slučaju prahova sa 19-rupičastom geometrijom, opseg podešavanja je širi nego u slučaju prahova sa 7-rupičastom geometrijom, jer je potrebno više čvrste supstance da se svi kanali šupljina popune.

[0018] Opseg podešavanja zavisi u određenoj meri i od specifične površine praha eksplozivnog punjenja. U slučaju srednjih kalibara sa 19-rupičastom geometrijom (granule prečnika 3,5-7 mm, specifična površina od 500 mm<2>/g), opseg podešavanja ima širinu od 0,25-0,5% težine čvrstog materijala. U slučaju velikih kalibara sa 19-rupičastom geometrijom (granule prečnika od 7 mm, specifična površina do 500 mm<2>/g), gornja granica opsega podešavanja je na maksimumu od 0,25% težine.

[0019] U slučaju prahova eksplozivnog punjenja koji imaju visoku specifičnu površinu, nije moguće napraviti jasno razdvajanje opsega podešavanja od saturacije specifične površine praha eksplozivnog punjenja. Širok opseg tranzicije je postavljen, u kome površina još nije saturisana ali neke čvrste supstance već odlaze u kanale.

[0020] Opseg podešavanja ne treba biti izjednačavan sa količinom čvrste supstance korišćene u specifičnom procesu. Ako se inovativna proizvodnja čepova kombinuje sa konvencionalnom grafitizacijom površine, neophodna količina grafita u smislu veličine, je “iznad” opsega podešavanja. Kada je proizvodnja čepa sprovedena u procesu (ili procesnom koraku) odvojenom od konvencionalnog tretmana površine, površina je, na primer, već saturisana sa čvrstom supstancom, i potrebno je obezbediti samo tu količinu čvrste supstance, koja je neophodna za samo izvođenje čepa. U ovom slučaju, količina korišćena u odvojenom proizvodnom procesu čepa je unutar opsega podešavanja po ovom pronalasku, zato što nikakva “osnovna količina” čvrste supstance ne mora da bude obezbeđena za specifično prevlačenje površine.

[0021] Jedan aspekt ovog pronalaska predstavlja i nova primena čvrstg materijala za proizvodnju praha eksplozivnog punjenja, pogotovo za srednje i velike kalibre, u procesu u kom je čvrsti materijal inkorporiran u kanale granularnog zelenog materijala, zajedno sa tečnošću u procesu umešavanja i sušenja, i tamo zbijena da bi se oformio čep. Čvrsta supstanca u ovom pronalasku je supstanca čija je temperatura topljenja barem 10° C, a pogotovo 20° C, iznad maksimalne temperature upotrebe ili temperature upotrebe praha eksplozivnog punjenja i koji je inertan prema granularnom zelenom materijalu. Pod inače identičnim procesnim uslovima, čvrsti materijal je podešen unutar opsega >0-0,5% težine, bazirano na težinu granularnog zelenog materijala. Na podešavanje u kontekstu primene po ovom pronalasku se utiče korišćenjem veće količine čvrste supstance za značajnije smanjivanje maksimalnog pritiska unutar gornjeg temperaturnog opsega i za još značajnije povećanje maksimalnog pritiska unutar donjeg temperaturnog opsega u temperaturnom opsegu upotrebe. Drugim rečima: da bi se smanjio maksimalni pritisak unutar gornjeg temperaturnog opsega (dakle između 21° C i maksimalne temperature primene), više čvrstog materijala je dodato u proces za proizvodnju čepova po ovom pronalasku odnosno zatvarača otvora kanala. Da bi se ciljao maksimalni pritisak unutar donjeg temperaturnog opsega, više čvrstog materijala je takođe dodato.

[0022] Po ovom pronalasku, proces za proizvodnju praha eksplozivnog punjenja koji ima smanjenu temperaturnu zavisnost unutar zadatog opsega temperature upotrebe ima sledeće procesne korake od a) do f):

a) Proizveden je nabubreli granularni zeleni materijal koji ima datu dimenziju geometrijske konfiguracije i barem jedan kontinuirani kanal koji ima karakterističnu transverzalnu dimenziju ne veću od 0,3 mm i otvor na spoljnoj površini granularnog zelenog materijala. Granularni zeleni materijal može sadržati na primer, nitrocelulozu (NC), celulozni-acetat-butirat (CAB), diol poli-glicidilne kiseline (GAP) ili druge želatinozne polimere ili kombinacije takvih supstanci. U sasvim opštim odnosima, jednobazni, dvobazni ili trobazni granularni zeleni materijal je moguć, iako broj energetskih baza nije odlučujući u kontekstu ovog pronalaska. Ono što je važno je da kanali imaju otvore ili usta koja mogu biti zatvorena čvrstom supstancom. Broj kanala ima uticaj na mogućnost kontrole gorenja granularnog zelenog materijala i treba generalno da bude barem dva, a preporučljivo barem 7. Što su manje dimenzije granularnog zelenog materijala, manji je i broj kanala u praksi, i obrnuto. Ako je broj kanala premali, obim uticaja na funkciju oblika je premali, i samim tim se može samo pomalo uticati na gorenje. Granularni zeleni materijal je tipično proizveden ekstruzijom materijala koji je moguće oblikovati, gde su rupe (i njihov broj) regulisani kofiguracijom alata ekstrudera. Kanali ne bi trebalo da su preveliki; inače, mogu biti blokirani procesom po ovom pronalasku. U testovima je otkriveno, da u slučaju poprečnih preseka kružne forme, radijusi kanala ne bi trebalo da budu veći od 0,3 mm, zato što operacija začepljivanja neće biti pouzdana. U slučaju poprečnih preseka koji nisu okrugli već ovalni ili eliptični, bitna je osa sa manjim prečnikom. Isto tako, u slučaju kanala oblika proreza, kratka a ne duga osa je bitna. U ovom smislu, svaki oblik poprečnog preseka ima svoju karakterističnu poprečnu dimenziju.

b) Čvrsta supstanca je predstavljena, koja je stabilna unutar temperaturnog opsega primene i inertna je prema granularnom zelenom materijalu i koja ima veličinu čestica koja omogućuje čvrstoj supstanci da bude uvedena u kontinuirane kanale, i koja može biti zbijena u procesu umešavanja i sušenja.

U kontekstu ovog pronalaska, svaka granularna supstanca može biti korišćena kao čvrsta supstanca, pod uslovom da ne difunduje u ili ne reaguje sa granularnim matriksom definisanim granularnim zelenim materijalom tokom vremena. Drugim rečima: čvrsta supstanca mora da bude inertna prema recepturi granularnog zelenog materijala. Opseg temperaturne primene je opseg definisan primenom praha eksplozivnog punjenja. Ovo je obično od −40 °C do 80 °C. Naravno, ovaj pronalazak nije ograničen na ovaj temperaturni opseg. Tako i danas već postoje MIL standardi koji definišu opseg temperaturne primene čak i do 90 °C. U individualnim slučajevima, opseg temperaturne promene može biti manji (na primer samo do 70 °C ili 60 °C ili da počinje iznad −40 °C). Od prednosti je, da se koriste supstance čija je temperatura topljenja najmanje 10 °C, pogotovo 20 °C, iznad maksimuma temperature primene.

Veličina čestica čvrste supstance je manja od karakteristične poprečne dimenzije kanala, tako da čvrsta supstanca može ući u kanale tokom tretmana po ovom pronalasku. Da bi se čepovi formirali od čvrstih supstanci u suženjima kanala, praškasti materijal mora biti moguće sabiti. Ovo znači da, pod odgovarajućim pritiskom, rasuti materijal može biti konvertovan, kao i ostati u željenom obliku, i kada je spoljni pritisak uklonjen. Pod “odgovarajućim pritiskom” se podrazumeva pritisak koji nastaje tokom obrade po ovom pronalasku u aparatu za umešavanje. Definisan je preko mase u aparaturi za umešavanje. Ako se upotrebljavaju velike mase ili velike količine, pritisak koji se pojavljuje (na primer na samom dnu materijala koji meša), ili pritisak koji je generisan od strane padajućih količina, je veći u slučaju manjih masa. Ako je potrebno, moguće je odrediti običnim eksperimentom pritiskanja, koliki je pritisak neophodan da bi se postiglo zbijanje inertne praškaste čvrste supstance. Ako su velike količine korišćene, pritisak koji se pojavljuje (na primer na samom dnu materijala koji se meša), ili pritisak koji se generiše padanjem količina, je veći od pritiska u slučaju malih masa. Ako je neophodno, moguće je odrediti u običnom testu sa presom, koji pritisak je dovoljan za zbijanje inertnog praškastog materijala u oblikovano telo, i samim tim da li je testirana čvrsta supstanca odgovarajuća.

Korišćena čvrsta supstanca ne sublimiše i u svom dejstvu se ne treba brkati sa moderatorom (iako moderatori mogu formirati čepove).

c) Tečnost je predstavljena, od koje granularni zeleni materijal može nabreknuti i koja može biti ili potpuno uklonjena na kraju proizvodnje ili je homogeno raspodeljena u prahu eksplozivnog punjenja.

Efekat tečnosti je takav da se dovoljno fini granularni materijal (kao što je opisano u b), tokom tretmana po ovom procesu, transportuje u kanale i može biti zbijen u njima tokom primenjenog pritiska na praškasti materijal. Tokom obrade, kada je materijal ovlažen uz pomoć tečnosti, doći će do lokalnog zalepljivanja u kanalu. Tečnost može biti rastvarač (ili smeša više rastvarača), ili smeša moderatora i rastvarača. Rastvarač može biti potpuno uklonjen (isparavanjem i/ili sušenjem) nakon postupka po ovom pronalasku (ili na kraju procesa umešavanja, videti procesni korak d). Ako nešto od tečnosti (namerno) nije uklonjeno na kraju postupka (ili ne može biti uklonjeno zbog svojih osobina), preostala tečnost treba biti homogeno raspodeljena, barem značajno, u granularnom zelenom materijalu (ili u matriksu praha eksplozivnog punjenja), da se ne bi desila promena osobina (zbog neželjenog procesa difuzije) tokom skladištenja (obično nekoliko godina). Moderator može biti supstanca niske molekularne mase, koji ili tečan ili čvrst, ako je rastvoriv u tečnosti male viskoznosti.

Rezultat bubrenja granularnog zelenog materijala tokom postupka i naknadno uklanjanje ili stabilizacija tečnosti, je da čvrsti materijal formira čepove sa definisanim i (statistički) predvidljivim temperaturnim karakteristikama u kanalima. U nabubrelom granularnom zelenom materijalu, kanali sa malo veći od poprečnog preseka nakon postupka, kada je efekat bubrenja opet gotov. “Potpuno uklonjen” u kontekstu ovog pronalaska znači da je težina dovoljna da zadrži temperaturne karakteristike praha eksplozivnog punjenja tokom željenog roka upotrebe od nekoliko godina.

Pogodni rastvarači su tečnosti niskog intenziteta koje su visoke ili niske polarnosti. Temperatura ključanja tečnosti mora biti veća nego temperatura tretmana površine. Ipak, tečnost može imati dovoljno visoku isparljivost da bi isparavanje moglo da se desi tokom kratkog vremena (između 5 i 60 minuta) na temperaturi postupka. Tečnost može biti uklonjena uz pomoć smanjenja pritiska ili uz pomoć protoka vrelog gasa. Za tretman površine, su korišćene količine od 0,1% do 5% tečnosti (bazirano na količini granularnog zelenog materijala). Poželjno je korišćeno između 0,5% i 2% tečnosti. Ako tečnost sadrži moderator, moderator treba biti rastvoren ili fino emulzifikovan u rastvaraču (koji čini drugi deo tečnosti). Količina tečnosti treba da je što je moguće niža, što znači da granularni zeleni materijal ne treba da pliva u tečnosti.

Korišćeni rastvarač je izabran prema receptu granularnog zelenog materijala tako da može difundovati efikasno u granularni zeleni materijal. Ipak on ne treba da želatinizira granularni zeleni materijal.

d) Tečnost sadrži ne više od 0,5% težine (računato na granularni zeleni materijal) oligomerne ili polimerne supstance koja služi kao moderator. Drugi deo tečnosti je u osnovi rastvarač male viskoznosti.

Moderator podržava konsolidaciju i zalepljivanje čvrstog materijala tokom postupka. Inkorporiran je u kanale granularnog zelenog materijala zajedno sa čvrstim materijalom tokom postupka u aparatu za umešavanje i u krajnjoj liniji difunduje u matriks granularnog zelenog materijala. Najveći deo moderatora neće biti u čvrstim čepovima nakon sušenja, nego će biti distribuiran više ili manje homogeno u matriksu granularnog zelenog materijala. Moderator ne igra nikakvu odlučujuću ulogu u karakteristici gorenja, zato što je prisutan samo u malim količinama. Za razliku od prethodnog stanja tehnike, moderator nije prisutan u povećanoj koncentraciji u sloju blizu površine ili direktno na površini. Povećanje koncentracije na površini i tome pridruženo zakašnjenje u gorenju je sprečeno korišćenjem malih količina moderatora i dugih vremena isparavanja. Štaviše, gornja granica od 0,5% težine je izabrana zato što su preterano velike količine moderatora nedostatak u kontekstu ovog pronalaska, zato što vode smanjenju gustine energije. Takođe je moguće i odreći se upotrebe moderatora. U tom slučaju, tečnost je oformljena samo od rastvarača niske viskoznosti.

e) Granularni zeleni materijal je tretiran sa tečnošću i čvrstim materijalom u aparatu za umešavanje tokom zadatog intervala.

U aparaturi za umešavanje, mešanje ili valjanje materijala za preradu. Deo materijala koji pada na ostatak materijala sa gornje strane izaziva povećanje pritiska na praškasti materijal koji se nalazi ispod i na taj način doprinosi ulaženju čvrsto-tečne smese u kanale granularnog zelenog materijala, i njihovo zbijanje i učvršćivanje materijala koji je već prisutan u kanalima. Vreme procesa zavisi u individualnom slučaju od geometrije granularnog zelenog materijala i od konzistentnosti čvrsto-tečne mešavine. Ipak, treba biti definisano da bi se osiguralo da kontrola temperaturne zavisnosti funkcioniše predvidljivo i pouzdano. Aparatura za umešavanje može biti, na primer, rotirajući valjak sa pogodnim ugraviranim žljebovima koji potpomažu umešavanje.

f) Tretirani granularni zeleni materijal se suši.

Cilj sušenja je da se ukloni tečnost, ako je isparljiva, ili da se konsoliduje čvrsti materijal u kanalima da bi se stvorio čvrsti čep. Sušenje tipično uključuje poduže skladištenje (na primer najmanje tri dana) pod kontrolisanim uslovima sušenja (na primer pod povišenom temperaturom).

g) Temperaturna zavisnost praha eksplozivnog punjenja je ostvarena podešavanjem količine čvrstog materijala u opsegu od >0 do 0,5% težine, gde veća količina čvrstog materijala, ako su ostale količine identične, vodi ka još značajnijem smanjenju maksimalnog pritiska unutar gornjeg temperaturnog opsega, i još značajnijem povišenju maksimalnog pritiska unutar donjeg temperaturnog opsega u datom opsegu temperatura prilikom primene.

Pronađeno je da postoji osetljivi opseg unutar kog se temperaturna zavisnost maksimalnog pritiska može kontrolisati preko količine korišćenog čvrstog materijala. Unutar opsega, mobilnost zbijenih čepova proizvedenih tokom umešavanja i sušenja, može biti postavljena kao funkcija primenjene temperature. Osetljivi opseg u smislu ovog pronalaska se naziva opseg podešavanja.

“Grafitizacija” u ovom slučaju znači saturacija površine grafitom. U principu, površina može biti saturirana i drugim čvrstim materijalima. Kako grafit sprečava elektrostatičko punjenje granula i zbog toga je preferiran. Grafitizacija je operacija neophodna da bi se površina granularnog zelenog materijala uglačala i postala električno provodljiva. Količina grafita zavisi od specifične površine granularnog zelenog materijala. Specifična površina je odnos između totalne površine (uključujući i kanale) određenog broja individualnih granula (na primer 100) i težine ovih granula. Što su manje geometrijske dimenzije granularnog zelenog tela, veća je specifična površina. Što je veći broj kanala (sa inače istim spoljašnjim dimenzijama granularnog materijala), veća je specifična površina. Opseg podešavanja po ovom pronalaska ne treba brkati sa opsegom količina, koji je poznat u konvencionalnom grafitiziranju. Grafitiziranje samo po sebi ne dovodi do formiranja čepa. U slučaju kombinovanog tretmana (formiranje čepa+grafitizacija) po ovom pronalasku, radi se u opsegu količina koji rezultuje iz opsega količina grafitizacijom (na primer maksimalno 0,05% težine) i iz opsega količina za formiranje čepa (na primer između 0,01% i 0,5% težine). Proces po ovom pronalasku može biti primenjen na granularni zeleni materijal koji je već grafitiziran. U ovom slučaju, opseg podešavanja definiše količina čvrstog materijala koja je korišćena tokom tretmana po ovom pronalasku. Grafitizacija se takođe može desiti paralelno (u kombinaciji) sa tretmanom po ovom pronalasku. U tom slučaju, količina čvrstog materijala je proračunata iz zbira količina čvrstih materijala neophodnih za grafitizaciju i željene količine čvrstog materijala za kontrolu temperaturne zavisnosti, gde željena količina mora da bude unutar opsega podešavanja >0 do 0,5% težine. U slučaju kombinovanog tretmana, treba biti naglašeno da čvrsti materijal ne mora da se sastoji od grafita. Dovoljno je kada provodljivost površine može biti povišena uz pomoć čvrstog materijala koji se koristi (ne mora obavezno da bude grafit). Kada je grafit takođe korišćen za povećanje provodljivosti površine u kontekstu kombinovanog tretmana, ova količina grafita ne mora obavezno da odgovara količini koja je korišćena u prošlosti u konvencionalnom grafitiziranju; može biti i manja i može biti zamenjena količinom nekog drugog čvrstog materijala. Čvrsti materijal u kontekstu ovog pronalaska može biti i mešavina različitih supstanci (na primer grafita i talka).

Glavna prednost procesa po ovom pronalasku je da se temperaturni gradijent praha eksplozivnog punjenja može podesiti na jednostavan i pouzdan način. Postoji određeni broj parametara uz pomoć kojih se može uticati na temperaturni gradijent. Ipak, nijednim se ne može manipulisati tako lako i pouzdano, kao varijacijom količine čvrste supstance. Zato što čvrsta supstanca ne može difundovati u granularni zeleni materijal i jedva reaguje hemijski, varijacija količine čvrstog materijala ne menja hemijski sistem praha eksplozivnog punjenja, već samo jedva varira mobilnost čepa.

Pod pojmom temperaturno zavisne mobilnosti čepa se podrazumeva sledeće: tokom operacije paljenja praha eksplozivnog punjenja, čepovi ostaju u kanalima na velikim temperaturama (i samim tim na velikim brzinama gorenja). Time ostaje minimalna površina na raspolaganju za gorenje. Na nižim temperaturama (sa manjom brzinom gorenja), svi čepovi su uklonjeni udarnim talasom paljenja, i maksimalna površina je raspoloživa za gorenje. Idealno, proizvod brzine paljenja i površine je konstantan na svim temperaturama paljenja, što je ekvivalentno temperaturno nezavisnim karakteristikama gorenja. Prah eksplozivnog punjenja po ovom pronalasku ovime dozvoljava manje kanala prilikom povećanja temperature.

Opciono, proces po ovom pronalasku može biti sproveden u dve faze. U prvoj fazi, granularni zeleni materijal je obložen slojem grafita u smislu grafitizacije, koji služi da uveća provodljivost i da spreči konglutinaciju granularnog zelenog materijala. Nakon ove grafitizacije, granularni zeleni materijal ulazi u drugu procesnu fazu, koja se odigrava kao po gore opisanom procesnom koraku e). Ova procedura omogućuje odvajanje grafitizacije od procesa, po ovom pronalasku, tretmana površine za podešavanje temperaturne krive ili temperaturno zavisne poktretljivosti čepova. Moguće je zamisliti tretman sa grafitom koji se dešava nakon procesnog koraka e) po ovom pronalasku. Ovo znači da je temperaturna zavisnost prvo ostvarena i onda je površinska provodljivost povećana.

Opciono čvrsti materijal može sadržati grafit. U ovom slučaju, količina čvrstog materijala odgovara zbiru količina grafita neophodnog za proces grafitizacije, koji služi za uvećanje provodljivosti i sprečavanje konglutinacije granularnog zelenog materijala, plus količina čvrstog materijala koja je odabrana unutar opsega podešavanja. Ovaj kombinovani proces je vrlo efikasan i stoga je generalno uvek preferiran.

Opciono količina čvrstog materijala je izabrana unutar opsega od plus/minus 20% na bazi optimalne formule

M(čvrsto)=K_opt×F(specifična površina)+ofset.

U ovoj formuli:

M(čvrsto) je količina čvrstog materijala u % težine na bazi težine granularnog čvrstog materijala.

F(specifična površina) je specifična površina granularnog zelenog materijala u površini prema težini i

K_opt=0,0012 [g/mm<2>] je faktor u težini prema površini i

offset ima vrednost od −0,14.

U principu, optimalna vrednost proračunata po gornjoj formula za minimalnu količinu čvrstog materijala, govori koliki je udeo čvrstog materijala deponovan na površini inicijalno u kombinovanom procesu i ne doprinosi kontroli temperaturnog koeficijenta. U praksi je optimalna vrednost određena sa određenom greškom. Devijacije u opsegu od plus ili minus 20% treba da se smatraju optimalne.

Takođe je moguće raditi bez ove optimalne vrednosti, u kom slučaju performanse praha eksplozivnog punjenja postepeno opadaju. Ono što je važno je da se radi unutar opsega podešavanja, gde temperaturni gradijent reaguje na promenu količine čvrstog materijala.

Opciono, količina čvrstog materijala je izabrana unutar opsega preseka krive temperaturnog gradijenta koji definiše gornji i donji temperaturni koeficijent.

[0023] Donji temperaturni koeficijent je definisan odnosom maksimalnog pritiska p_max(21 °C) na primenjenoj temperaturi 21 °C prema maksimalnom pritisku p_max(−40 °C) na −40 °C. Analogno, gornji temperaturni koeficijent je definisan odnosom maksimalnog pritiska p_max(63 °C) na temperaturi primene 63 °C prema maksimalnom pritisku p_max(21 °C) na 21 °C. (Date vrednosti temperaturi od −40 °C, 21 °C i 63 °C mogu biti i drugačije izabrane. Ono što je važno u ovom kontekstu je da su odnos maksimalne vrednosti pritiska, koje su postavljene na ili blizu donje granice primenjenog temperaturnog opsega i, na ili blizu gornje granice primenjenog temperaturnog režima, postavljene u odnosu prema maksimalnoj vrednosti pritiska u srednjoj oblasti primenjenog temperaturnog opsega.)

[0024] Opseg preseka donjeg i gornjeg gradijenta krive daje povećanje prema vrlo ravnom temperaturnom profilu (dakle mala temperaturna zavisnost gorenja). Količina čvrstog materijala ne mora biti tačno na preseku dve krive temperaturnog gradijenta. Dovoljno je da je čvrsti materijal izabran u vrednosti količina koji se ne razlikuje više od 10% od tačke preseka.

[0025] Moderator pomaže u inicijalnoj konsolidaciji čvrstog materijala u kanalima granularnog zelenog materijala. Postoje rastvorljivi moderatori (koji zbog toga migriraju) i nerastvorni moderatori (koji su stoga fiksni na pogodan način). Moderator treba biti korišćen u minimalnoj količini. U čepu, nikakav moderator nije prisutan nakon što je proizvodni proces završen. Na primer, samo 0,1% težine moderatora (na bazi granularnog zelenog materijala) je korišćeno. Zato što je nefiksirani moderator distribuiran unutar granularnog zelenog materijala, samo vrlo malo ostaje u čepu. Čep se sastoji isključivo od čvrstog materijala (najmanje 90% težine, pogotovo najmanje 95% težine). U kontekstu ove izvedbe, dva tipa moderatora se mogu zamisliti, rastvorljivi moderator (“tip A”) i fiksirani moderator (“tip B”):

“Tip A” moderatori su oligomerne supstance niske molekularne težine koje imaju dobru rastvorljivost u rastvaraču i u prahu eksplozivnog punjenja. Moderatori ovog tipa su smeštaju između molekula granularnog zelenog materijala (na primer NC molekula) i time potpomažu bubrenje. Zajedno sa rastvaračem (na primer alkoholom), uzrokuju bubrenje granularnog zelenog materijala. Moderator dodatno i doprinosi u određenom nivou konglutinaciji praškastog čvrstog materijala pre naknadnog sušenja. Međutim, previsoka količina moderatora može takođe voditi konglutinaciji granularnog zelenog materijala. Generalno, izabrana količina moderatora treba da bude mala, da se ne bi pogoršala balistička stabilnost. Količina moderatora je pogodno reda veličine 0,1-0,2% težine na bazi granularnog zelenog materijala. Količina moderatora treba da bude manje od 0,5% težine (bazirano na granularnom zelenom materijalu).

“Tip B” moderatori su ili oligomerne ili polimerne supstance nerastvorljive u granularnom zelenom materijalu, tako da se nikakva migracija ne dešava. Supstance koje mogu biti umrežene su takođe korisne.

[0026] Korišćeni moderatori mogu biti supstance koje na mogu difundovati primetno unutar matriksa praha eksplozivnog punjenja nakon tretmana po ovom pronalaska. Ovo može biti postignuto na dva načina:

Prvo, moguće je, na primer, da se koriste moderatori koji imaju dobru rastvorljivost u matrikasu granularnog zelenog materijala i koji sadrže dve ili više grupa koje se mogu polimerizovati slobodno radikalskim mehanizmom. Nakon što su moderatori difundovali unutra, oni su polimerizovani. Mreža koja se formira je visoke molekularne težine, nerastvorljiva i zakačena za matriks praha, i time je difuziono stabilna.

[0027] Rastvorljivi moderatori niske molekularne težine, pogodni za tretman dvobaznog ili multibaznog praha eksplozivnog punjenja imaju minimalni pritisak pare na 21 °C i tečni su. Kada su rastvorljivi u tečnosti niske viskoznosti prema c), mogu biti i čvrsti. Pogodne klase supstanci uključuju etar, estar, ftalat, centralit, dipropil adipat, di(2-etilheksil) adipat, difeniluretan, metilfeniluretan, heksandiol-diakrilat, etilendimetilakrilat, itd.

[0028] Isto tako su upotrebljivi oligomerni, rastvorljivi moderatori kao što su polietri i poliestri sa molekularnim težinama od 500 do 3000 daltona. Primeri su poli-(tetrahidrofuran), polimetil vinil etar, poli(oksi-etilen), polietilen glikol, poli(butandiol) divinil etar, poliestri kao SANTICIZER 431, PARAPLEX G-54, ili poli[di(etilen-glikol) adipat, polietilen-glikol-akrilat, polietilen-glikol-metakrilat, polietilen-glikol-diakrilat, polietilen-glikol-dimetakrilat, polietilen-glikol-dimetil-etar, poli(propylene-glikol), poli(propilen-glikol)-akrilat, poli(propilen-glikol) diakrilat, poli(propilen-glikol) etar, polikaprolaktondiol, polikaprolaktontriol i kooligomeri izvedeni od njih. U slučaju akrilata/metakrilata, polimerizacija nije sprovedena.

[0029] Moderatori koje je moguće slobodno-radikalski umrežiti uključuju jedinjenja niske molekularne težine i oligomere ili polimere koji sadrže barem dve grupe po molekulu koje se mogu polimerizovati slobodno-radikalski.

[0030] Moderatori koji se mogu slobodno-radikalski umrežavati takođe uključuju i smeše - jedinjenja niske molekularne težine ili oligomere ili polimere koji imaju najmanje jednu polimerazibilnu grupu po molekulu i

- jedinjenja koja sadrže najmanje dve polimerazibilne grupe.

[0031] Ova jedinjenja su ili nerastvorljiva u matriksu praha eksplozivnog punjenja i stoga ostaju na površini praha eksplozivnog punjenja, ili su rastvorljivi i stoga mogu difundovati u najviši sloj praha eksplozivnog punjenja tokom tretmana po ovom pronalasku. Dodatno tome, odgovarajući slobodno-radikalski inicijator koji se može aktivirati se dodaje u moderator koji se može umrežiti. Inicijator mora biti od tako dobre rastvorljivosti da je homogeno distribuiran u moderatoru. Procesni uslovi i inicijatori moraju biti tako izabrani tako da inicijator ne može da prođe u slobodne radikale tokom tretmana površine i valjku za poliranje. Ako su inicijator i polimerizabilni moderator prisutni ili kao sloj na prahu eksplozivnog punjenja ili difunduju u krajnji spoljni sloj praha eksplozivnog punjenja, atmosferski kiseonik i kiseonik prisutan u prahu eksplozivnog punjenja su uklonjeni pod smanjenim pritiskom na sobnoj temperaturi i zamenjeni sa inertnim gasom. Ovo je neophodno da bi slobodno-radikalske reakcije (polimerizacija, umrežavanje) mogle da idu bez problematičnih bočnih reakcija i sa velikom prinosom. Pod inertnim gasom, temperatura praha eksplozivnog punjenja je povećana tako da se inicijator razlaže vrlo brzo i kompletno u slobodne radikale. Ovi slobodni radikali onda započinju polimerizaciju ili umrežavanje moderatora.

[0032] Slobodno-radikalski inicijatori preferirano su supstance koje imaju visoku stabilnost na razlaganje na temperaturi tretmana površine, na primer na sobnoj temperaturi. Posebno, vreme razlaganja za pola slobodno-radikalskih gradioca je veće od 10 sati. Na temperaturi polimerizacije, u kontrastu, na na primer oko 60 °C do 90 °C, da se slobodno-radikalski inicijator razlaže brzo da bi oformio date slobodne radikale; još detaljnije, vreme raspada pola slobodno-radikalskih formera je manje od 1 sat. Ovo garantuje brzu, blagu i kompletnu konverziju polimerazibilnih moderatora.

[0033] Opciono, moderator je umrežen pod inertnim gasom na standardnom pritisku, na temperaturi manjoj od 90 °C i u periodu manjem od 6 puta poluvremena razlaganja slobodno-radikalskog formera na toj temperaturi.

[0034] Količina korišćenog inicijatora polimerizacije je određena količinom moderatora za umrežavanje. Na primer, između 0,1 i 5 mol % inicijatora baziranog na 1 molu moderatora za umrežavanje je korišćeno. Posebno od prednosti su količine inicijatora između 1 i 4 mol %.

[0035] Primeri pogodnih inicijatora su terc-butil-peroksi-neodekanoat, di(4-tercbutilcikloheksil)-peroksidikarbonat, terc-butil-peroksipivalat, dilauroil-peroksid, azobis(isobutironitril), itd.

[0036] Pogodni moderatori za umrežavanje rastvorljivi u prahu eksplozivnog punjenja su derivati diakrilata, triakrilata, tetraakrilata, dimetakrilata, trimetakrilata, tetrametakrilata, diakrilamida, triakrilamida, dimetakrilamida, trimetakrilamida, divinil-estra, trivinil-estra, divinil-etra, trivinil-etra, divinilaromatika, trivinilaromatica, itd.

[0037] Primeri slobodno-radikalskih moderatora za umrežavanje koji su male molekularne težine su heksandiol-diakrilat, heksandiol-dimetakrilat, etilen-glikoldimetakrilat, trietilen-glikol-diakrilat, tetraetilen-glikol-diakrilat, dipropilen-glikoldiakrilat, trimetilolpropan-triakrilat, pentaeritritil-tetraakrilat, itd.

[0038] Primeri oligomernih slobodno-radikalskih umrežavajućih moderatora su poliethilen-glikol-diakrilat niske molekulske težine, polietilen-glikol-dimetakrilat niske molekulske težine, etoksilirani bisfenol-A-diakrilat, propoksilirani neopentyl-glikoldiakrilat, etoksilirani neopentyl-glikol-diakrilat, propoksilirani gliceril-triakrilat, etoksilirani pentaeritritil-tetraakrilat, itd.

[0039] Primeri polimernih slobodno radikalskih moderatora za umrežavanje su polibutadien-diol diakrilat, polietilen-glikol-diakrilat visoke molekularne težine, polietilenglikol-dimetakrilat visoke molekulske mase, polipropilen-oksid-diakrilat, itd.

[0040] Sa druge strane, moguće je koristiti moderatore male rastvorljivosti ili potpuno nerastvorljive u prahu eksplozivnog punjenja. Ovo su čvrsta ili tečna jedinjenja koja su rastvorljiva ili barem fino emulzivna u tečnosti niskog viskoziteta. Ta jedinjenja mogu biti inertna ili mogu biti supstance pune energije. Preduslov je da se koncentracija moderatora praha eksplozivnog punjenja ne može menjati kao rezultat sublimacije ili difuzije. Ovo može biti postignuto korišćenjem jedinjenja visoke temperature topljenja, niskih molekulskih težina ili oligomernih, ili polimernih jedinjenja. Dodatno tome, u slučaju nerastvorljivih jedinjenja koja imaju polimerizirajuće grupe, isparljivost može dodatno biti smanjenja reakcijom polimerizacije (kao što je opisano gore) nakon primene u granule praha eksplozivnog punjenja.

[0041] Pogodni nerastvorljivi moderatori su nepolarni polimeri i oligomeri, ili visoko polarni polimeri i oligomeri sa ili bez polimerizujućih grupa.

[0042] Primeri ovih su potpuno ili delimično hidrolizirani polivinil-acetat, polivinil alkohol, poli(vinil-alkohol-ko-etilen), polibutadien, polybutadienediol, polibutadienediol dimetakrilat, polibutadienediol-diakrilat, polistiren, polivinilpirolidon, poli(akrilonitrilko-butadien), poli(α-metilstiren), poli(vinil-alkohol-ko-vinil-acetat), poli(viniltoluen-koα-metilstiren), itd.

[0043] Opciono, količina moderatora je izabrana unutar opsega u kome se nalazi minimum krive temperaturnog gradijenta, koja definiše gornji temperaturni koeficijent. Ovo ima za prednost da je konsolidacija ili efekat konglutinacije moderatora iskorišćen na najbolji mogući način za inicijalno formiranje čepa, ali time ne ugrožava stabilnost praha eksplozivnog punjenja (zato što proces difuzije obično ne može biti sprečen).

[0044] Minimum krive temperaturnog gradijenta, u kontekstu ovog pronalaska, ne treba biti shvaćen kao jedna tačka, već pre kao oblast određene ekspanzije u kojoj je zavisnost maksimalnog pritiska od količine moderatora relativno mala. Širenje je oko 0,1% težine moderatora. Studije su pokazale da je minimum u oblasti od 0,05-0,2% težine moderatora (računato na težinu granularnog zelenog materijala).

[0045] Posebno je od koristi kada je količina moderatora izabrana na donjoj granici minimalnog opsega. Studije su pokazale da je donji limit između 0,05 i 0,1% težine moderatora.

[0046] Ipak, izabrana količina moderatora može biti manja. Pogotovo, moguće je kompletno se odreći upotrebe moderatora i kao tečnost upotrebiti isparljivi rastvarač niske viskoznosti.

[0047] Opciono, rastvarač može biti dodat u količini koja može biti potpuno primenjena unutar zadatog perioda, u kom je granularni zeleni materijal tretiran sa tečnošću i čvrstom supstancom u aparatu za umešavanje. U tom slučaju, granularni zeleni materijal je tretiran nesuspendovan. Umesto toga, granularni zeleni materijal je samo dovoljno umrežen i takav je valjan u aparatu za umešavanje.

[0048] Količina tečnosti leži u opsegu od 0,1 do 5% težine (računato na granularni zeleni materijal). Prednost je data količini u opsegu od 0,5 do 1% težine. U pojedinačnom slučaju, količina može biti viša ako je moguće čvrsti materijal inkorporirati u kanale.

[0049] Opciono, da bi se odredila količina čvrste supstance, tri šarže granularnog zelenog materijala mogu biti tretirane sa različitim količinama čvrste supstance, u kom slučaju količina čvrste supstance se razlikuje za maksimum 0,2% težine računato na granularni zeleni materijal. U ovom kontekstu, količina X% težine može biti korišćena kao prva šarža, količina X+0,1% težine kao druga šarža i količina X+0,2% kao treća šarža. X označava, na primer, količinu čvrste supstance koja je potrebna za grafitizaciju. Ako je dostupni granularni zeleni materijal već grafitiziran, za X može biti izabrano 0% težine ili vrlo malo (dakle X=0,015% težine). (Procenti težine su uvek računati na težinu granularnog zelenog materijala)

[0050] Na osnovu krive temperaturnog gradijenta za tri šarže, moguće je odrediti oblast preseka krivi temperaturnog gradijenta. Na ovoj bazi, u konkretnom slučaju (dakle za konkretnu temperaturu primene), može biti izračunata optimalna količina čvrste supstance. Optimalna količina će generalno biti takva da vodi ka u osnovi temperaturno nezavisnim karakteristikama praha eksplozivnog punjenja. Temperaturni koeficijent, na primer, između 21 °C i 63 °C je 100% plus/minus 2%.

[0051] Procedura je bazirana na nalazu da je temperaturnu zavisnost praha eksplozivnog punjenja moguće kontrolisati variranjem količine čvrste supstance unutar opsega čija je širina tipično 0,25%. Spomenuti opseg podešavanja može biti verovatno i veći od 0,25% težine u slučaju malih geometrija zelenog granularnog materijala (srednji kalibar), dakle 0,25-0,5% težine. U slučaju veoma velikih granula (veliki kalibri), opseg podešavanja može biti uži, na primer 0,1% težine čvrstog materijala.

[0052] Opciono, količina čvrstog materijala u šaržama se razlikuje za oko 0,1% težine. Ovo je dobra rešetka da se brzo i pouzdano stigne u oblast preseka čak i za vrlo različite izvedbe granularnog zelenog materijala. Broj šarži može biti povećan i/ili razlika može biti smanjena da bi se još tačnije identifikovala oblast preseka.

[0053] Alternativno, moguće je uzeti grublju ili finiju podelu opsega čvrste supstance da bi se definisale različite šarže. Dodatno je moguće zamisliti da je izabrana količina čvrste supstance na bazi drugačijih kalkulacija, kada optimalno setovanje temperaturnog gradijenta nije važno.

[0054] Opciono, količina čvrste supstance unutar opsega podešavanja može biti takva da je temperaturni koeficijent u donjem i gornjem delu između 95% i 105%, pogotovo između 97% i 103%. Ovo odgovara uravnoteženoj živosti praha eksplozivnog punjenja. Kako je, bez formiranja čepa, odnos p_max/p_max(21 °C) unutar gornjeg temperaturnog opsega (dakle 21 °C-63 °C) reda veličine 110%, rezultat je da je količina čvrste supstance izabrana koja vodi ka značajnom poboljšanju temperaturne karakteristike.

[0055] Opciono, količina čvrste supstance za specifičnu površinu (u formi proseka), može biti uvećana proporcionalno od >0 do 0,2% težine, da bi se smanjio relativni maksimalni pritisak (u obliku proseka) proporcionalno unutar gornjeg temperaturnog opsega od 105% do 95%. Ovo pojednostavljeno pravilo za merenje vodi ka prilično dobrim rezultatima uz pomoć jednostavnih sredstava i sa malo napora. Zavisnost krive temperaturnog gradijenta izabrane čvrste supstance nije stvarno linearna (pre je oblika slova S). Ipak, otklon od linearnosti unutar odlučujućeg opsega su tako mali da i pojednostavljeno pravilo za dimenzionisanje daje dobre rezultate.

[0056] Alternativno, moguće je primeniti drugo pravilo za premer (na primer nelinerano, oblika slova S) da bi se odredila količina čvrste supstance neophodna za željeno temperaturno ponašanje.

[0057] Opciono, kanali imaju karakterističnu poprečnu dimenziju 0,1-0,2 mm. Unutar ovog opsega lako je proizvesti očvrsnute i zakačene čepove, pri čemu su, takve dimenzije prečnika lako proizvedive u procesu ekstruzije. Čvrsta supstanca praškastog oblika, čija je veličina čestica tako izabrana da može biti lako inkorporirana u kanale, može biti teže zakačena kod kanala prevelikih poprečnih preseka. U slučaju malih poprečnih preseka kanala, čvrsta supstanca slično tome ne može biti tako brzo inkorporirana u otvore. Veličina (prosečna) čestica čvrste supstance je tipično manja od 0,2 mm. Ovo znači da je veličina čestica generalno najviše pola veličine karakteristične poprečne dimenzije kanala, pogotovo je najviše 1/5 veličine.

[0058] Kanali su tipično ugrubo kružni, takvi da poprečna dimenzija odgovara prečniku. Ipak, oni mogu biti ovalni ili zvezdastog oblika.

[0059] Opciono, čvrsti materijal, prema poprečnoj dimenziji kanala, ima dimenziju čestica u opsegu od 0,01 do 100 mikrometara, posebno pogodno od 0,1 do 50 mikrometara, gde je od prednosti da veličina čestica nije veća od 1/10 poprečne dimenzije kanala. Ipak, ove dimenzije nisu obavezujuće, kao što sledeći zaključci pokazuju.

[0060] Kako je pronađeno da su čestice grafita vrlo “mobilne” ili “klizajuće”, one mogu biti malo manje od poprečne dimenzije kanala i ipak dati čep. Grafitne čestice takođe mogu biti zbijene efikasno, tako da je iznenađujuće lako da se oformi čvrsti čep sa velikim grafitnim česticama.

[0061] Opciono, količina čvrstog materijala (u okvirima distribucije) može biti proporcionalno uvećana od >0 do 0,2% težine, da bi se povećao relativni maksimalni pritisak unutar donjeg temperaturnog opsega (u okviru distribucije) proporcionalno od 86% do 105%. Gore pojašnjeni zaključci u istom smislu važe i za donji temperaturni opseg.

[0062] Opciono, u slučaju granula koje imaju prečnik u opsegu od 11-14 mm, broj kanala u opsegu od 16-24 i poprečna dimenzija kanala u opsegu od 0,14-0,18 mm, količina čvrstog materijala je izabrana kao funkcija relativnog maksimalnog pritiska postignutog po krivi prikazanoj na slici 5.7 ili 19 kanala su uobičajeni, a takođe i 38 ili 64 kanala.

[0063] Za različitu geomatriju granula koje imaju drugačiju specifičnu površinu, količina grafita je menjana na odgovarajući način, tako da je svaka dodatna ili smanjena potreba za grafitom, zbog grafitizacije, uzeta u obzir. Po ovom pravilu za dimenzionisanje, moguće je kontrolisati temperaturnu zavisnost bez laboratorijskih testova.

[0064] Opciono, u slučaju granularnog zelenog materijala sa specifičnom površinom od oko 600 mm<2>/g plus/minus 20%, čvrsti materijal može biti izabran u opsegu od 0,12 do 0,21% težine, računato na granularni zeleni materijal. Sa ovim količinama, moguće je paralelno postići grafitizaciju i optimalnu temperaturnu zavisnost.

[0065] Takođe je moguće raditi i van specifikovanog pogodnog opsega ako su željeni manji temperaturni efekti.

[0066] Opciono, da bi se procenila količina moderatora, moguće je izaći van primene pravila, da povećanje od 0 na 0,4% težine (računato na granularni zeleni materijal) unutar donjeg temperaturnog opsega snižava relativni maksimalni pritisak sa 97% na 88%.

[0067] Dalje opciono pravilo za dimenzionisanje je da je količina moderatora povećana sa 0 na 0,15% težine da bi se smanjio relativni maksimalni pritisak unutar gornjeg opsega temperatura sa 105% na 100%. Na ovaj način, bez velike kompleksnosti testa, ali sa dobrom pouzdanošću, količina moderatora neophodna za željeni temperaturni efekat može biti određena. Ovo je od pomoći pogotovo kada količina moderatora treba da bude držana na minimumu.

[0068] U određenim slučajevima, moderator može biti tako izabran da deluje zajedno sa flegmatizatorom. U tim slučajevima, dodatni kriterijum mora biti primenjen za procenu količine moderatora. U tom slučaju, moguće je da se primeni gornje pravilo za dimenzionisanje samo u ograničenoj meri, ako uopšte.

[0069] Opciono, moderator može biti korišćen u količini od 0,05-0,2% težine, pogotovo od 0,1-0,15% težine. Ove količine moderatora su relativno male i zbog toga preporučljive. U slučaju takve procene, dobri rezultati mogu biti postignuti u odnosu na temperaturne gradijente, iako je recept granularnog zelenog materijala testovima usklađen sa optimalnom količinom moderatora.

[0070] Procedura za pronalaženje optimalne količine čvrstog materijala je kao što sledi: Početni materijal je granularni zeleni materijal, koji je proizveden iz određene šarže. Uzevši u obzir da je ceo granularni zeleni materijal ekstrudovan iz iste šarže (koja mora biti maksimalno homogena), individualne granule se ne razlikuju značajno među sobom u odnosu na sastav i karakteristike. Najmanje jedan prvi i jedan drugi deo količine će biti obrađen u datom procesu umešavanja i sušenja, sa odgovarajućom test količinom čvrstog materijala i dve različite test količine moderatora. Ovo je korišćeno da se pronađe minimalni opseg za temperaturni gradijent unutar gornjeg temperaturnog opsega. Drugim rečima: karakteristike gorenja su praktično nepromenjene ako je količina moderatora menjana unutar minimalnog opsega. Van minimalnog opsega, temperaturni gradijent ipak zavisi od količine korišćenog moderatora. Pogodna količina moderatora je izabrana.

[0071] U sledećem koraku, najmanje dva dalja uzorka su uzeta iz šarže spomenutog granularnog zelenog materijala i obrađena u određenom procesu umešavanja i sušenja sa određenom količinom moderatora (unutar minimalnog opsega) i dve različite test količine čvrstog materijala. Količina moderatora je time izabrana unutar minimalnog opsega pronađenog u prethodnom procesnom koraku. Najmanje dva tretmana sa različitim količinama čvrstog materijala su time korišćena da nađu opseg sečenja gornje i donje temperaturne krive.

[0072] Nakon toga, iz spomenute šarže može biti uzeta proizvodna količina i procesuirana u određenom procesu umešavanja i sušenja, sa izabranim količinama moderatora i čvrstog materijala.

[0073] U kontekstu velike proizvodnje, više šarži granularnog zelenog materijala može biti proizvedeno i procesuirano. U tom slučaju, nije apsolutno neophodno da se prati gornji proces za svaku šaržu granularnog zelenog materijala. Ako devijacije od prethodnih šarži nisu zanemarljive ali nisu ni prevelike, moguće je utvrditi u jednostavmom testu da li je količina čvrstog materijala (i opciono moderatora) i dalje u redu.

[0074] Opciono, umešavanje i sušenje se sastoji od sledećih procesnih koraka:

a) unošenje granularnog zelenog materijala, čvrstog materijala i niskoviskozne tečnosti u aparaturu za umešavanje,

b) čvrsti materijal je supstanca čija je temperatura topljenja najmanje 10 °C, pogotovo 20 °C, iznad maksimalne temperature upotrebe praha eksplozivnog punjenja, koja je inertna prema granularnom zelenom materijalu, i koja se nalazi u količini unutar opsega K_min und K_max, određenoj po sledećoj formuli:

M(čvrsto)=K_min×F(specifična površina)+ofset

M(čvrsto)=K_max×F(specifična površina)+ofset

gde je M(čvrsto) količina čvrste supstance u % težine računata na bazi težine granularnog zelenog materijala,

F(specifična površina) je specifična površina granularnog zelenog materijala po jedinici težine,

K_min=0,0009 [g/mm<2>],

K_max=0,0014 [g/mm<2>],

i ofset=−0,14.

Optimalna količina čvrste supstance je:

M(čvrsto)=K_opt×F(specifična površina)+ofset

gde je

K_opt=0,0012 [g/mm<2>] i ofset=−0,14.

c) moderator je supstanca koja ima dobru hemijsku kompatibilnost sa baznom recepturom granularnog zelenog materijala i ima nisku isparljivost, dakle pritisak pare na 21 °C od <10<−2>bara, i korišćena je u količini manjoj od 0,5% težine bazirano na težini granularnog zelenog materijala; količina moderatora je pogodno ne više od 0,2%; d) niskoviskozna tečnost je rastvarač ili smeša rastvarača koji mogu jako efikasno da rastvore ili fino emulzifikuju moderator koji stabilizuje čep, i koji mogu da izazovu bubrenje granularnog zelenog materijala, i korišćen je u količini od 0,1% do 5% težine, raćunato na težinu granularnog zelenog materijala,

e) inkorporiranje čvrstog materijala postupno u kanale granularnog zelenog materijala pod pritiskom koji je nastao od strane praškastog materijala tokom rotacije u aparaturi za umešavanje,

f) nakon toga se uklanja tečnost iz granularnog zelenog materijala, na primer isparavanjem, uz kontinuirani proces u aparaturi za umešavanje,

g) sušenje tako tretiranog granularnog zelenog materijala na povišenoj temperaturi, h) na takav način da neisparljivi čvrsti materijal koji je prisutan u kanalima, zbijanjem formira čep koji se sastoji do 90%, pogotovo do 95%, od čvrstog materijala i koji ima temperaturno zavisnu mobilnost, gde čep može da izdrži pritisak udarnog talasa paljenja na kontrolisan način,

i) na takav način da je mobilnost viša na nižoj temperaturi upotrebe nego na nižoj temperaturi upotrebe, tako da čep dozvoljava bolje gorenje rupe na nižoj temperaturi upotrebe nego na višoj temperaturi upotrebe, što rezultuje redukovanom zavisnošću praha eksplozivnog punjenja.

[0075] Opciono, količina moderatora može biti izabrana kao funkcija relativnog maksimalnog pritiska koji se vidi na krivi na slici 4. U tom kontekstu, od velike je važnosti, da u donjem opsegu (−40 °C do 21 °C) temperature upotrebe, postoji minimum temperaturnog gradijenta sa širinom ne većom od 0,2% težine moderatora računato na granularni zeleni materijal, pogotovo 0,1% težine moderatora. Količina moderatora je pogodno izabrana na minimalnom nivou, dakle na donjoj ivici minimalnog opsega.

[0076] Opciono, jedna ili više od sledećih supstanci ili njihovih smeša može biti korišćena kao čvrsti materijal:

Grafit, talk, titanijum-oksid, čađ, kalijum-sulfat, kalijum-kriolit, natrijum-kriolit, kalcijum-karbonat, tungsten-trioksid, molibden-trioksid, magnezijum-oksid, bor-nitrid, akardit, centralit, kalcijum-karbonat, oksalamid, amonijum-karbamat, amonijum-oksalat, celuloza-acetat-butirat, kalijum-perhlorat, kalijum-nitrat, barijum-nitrat, natrijum-oksalat, fulereni, ili polimeri i kopolimeri sa ili bez funkcionalnih grupa, linerani, razgranati ili umreženi.

[0077] Opciono, tretman granularnog zelenog materijala može se desiti umešavanjem čvrste supstance, moderatora i tečnosti u aparaturi za umešavanje u opsegu od 0 °C do 90 °C u vremenu od 5 minuta do 4 sata, pogotovo između 10 minuta i 120 minuta. Brzina rotacije aparata za umešavanje može biti, na primer, između 2 i 30 rotacije u minuti.

[0078] Opciono, tretman može biti sproveden na takav način da se aparatura za umešavanje zatvara i postaje gasno nepropusna tokom vremena kontakta, i onda naknadno otvorena za isparavanje tokom određenog vremenskog intervala u opsegu od 5 minuta do 4 sata, pogotovo između 10 minuta i 120 minuta. Osim isparavanjem, tečnost može biti uklonjena i smanjenim pritiskom ili ispiranje gasom.

[0079] Opciono, čvrsti materijal može biti primenjen ili distribuiran homogeno preko čitave površine granularnog zelenog materijala, i onda rastvor sastavljen od niskoviskozne tečnosti i moderatora može biti dodat.

[0080] Prah eksplozivnog punjenja po ovom pronalasku sadrži zrna sa matriksom granularnog zelenog materijala sa više kanala koji prolaze, gde svaki ima karakterističnu poprečnu dimenziju, od ne više od 0,3 mm i otvor na spoljnoj površini granularnog zelenog materijala. U kanalima su čepovi sastavljeni od zbijenih čvrstih lestica. Čvrsti materijal je tako izabran da je stabilan u datom opsegu temperature upotrebe i inertan prema granularnom zelenom materijalu. Veličina čestica je takva da čvrste čestice mogu biti inkorporirane u kanale tokom proces umešavanja u kontekstu ovog pronalaska. Čep se u osnovi sastoji (praktično isključivo) od čvrstog materijala. Čep je dugoročno stabilan, zato što čvrsti materijal zadržava svoju čvrstu strukturu preko celog opsega temperature upotrebe i inertan je prema granularnom zelenom materijalu. Nikakve količine u tragovima ne difunduju u granularni zeleni materijal niti ima omekšavanja čvrstog materijala. U čepovima posebno nisu prisutni moderatori i flegmatizatori (osim malih tragova).

[0081] Kanali su svaki zatvoreni poklopcem koji ima debljinu od 10-20 μm (mikrometara) na kojima leži čep koji se prostire u odgovarajući kanal. Čep se sastoji od konsolidovanih čvrstih čestica i prostire se u kanal dužinom značajno većom od poprečne dimenzije. Čep uglavnom popunjava poprečni presek kanala. Ali ne treba pretpostaviti da je čep celom svojom dužinom vezan za kanal.

[0082] Količina čvrstog materijala prisutna u poklopcu i čepu je unutar opsega podešavanja >0 do 0,5% težine (računato na granularni zeleni materijal), gde je temperaturni gradijent praha eksplozivnog punjenja zavistan od količine čvrstog materijala prema slici 1.

[0083] Čep može ali ne mora da sadrži grafit. Završeni prah eksplozivnog punjenja ima grafit na svojoj površini da bi se sprečilo elektrostatičko punjenje i da bi se izravnala površina.

[0084] Opciono, čep sadrži i mali udeo energetski jake čvrste supstance, pogotovo nitroceluloze, heksogen-oktogena, nitro-guanidina, nitro-triazola, etilen-edinitramina, etil-tetrila, amonijum-pikrata, trinitro-toluena, trinitro-benzena, tetranitro-anilina, itd. Ovi čvrsti materijali mogu takođe sadržati i jako oksidirajuća jedinjenja, kao što su amonijum-nitrat, kalijum-nitrat, amonijum-perhlorat, kalijum-perhlorat, itd. Pogotovo može energetski jak čvrsti materijal odgovarati sastruganom granularnom materijalu koji je proizveden u procesu umešavanja.

[0085] Čep ima temperaturu topljenja iznad temperature proizvodnog procesa, skladištenja i/ili temperature upotrebe, posebno iznad 90 °C. On ne sadrži nijednu moderatorsku tečnost unutar temperaturnog opsega upotrebe.

[0086] Pogodno, granularni zeleni materijal ima najmanje 7 (na primer 19 ili više, pogotovo 38 ili 64) aksijalnih kontinualnih kanala. Šupljina kanala zatvorena čepom može imati zapreminu nekoliko puta veću od zapremine čepa.

[0087] Korišćenjem čvrstog materijala po ovom pronalasku ili uz pomoć procesa po ovom pronalasku, moguće je proizvesti prah eksplozivnog punjenja na kom je specifična površina veća od 420 mm<2>/g i količina čvrstog materijala je veća od 0,15% težine, pogotovo veća od 0,2% težine, i u kom je čvrsti materijal izabran unutar opsega podešavanja do 0,5% težine po temperaturnoj zavisnosti koja se želi postići, tako da sabijanje neisparljivog čvrstog materijala prisutnog u kanalima formira čep koji se sastoji od korišćenog čvrstog materijala i ima temperaturno zavisnu mobilnost, u kojoj on može izdržati pritisak udarnog talasa paljenja na kontrolisan način.

[0088] Takođe je moguće korišćenjem čvrstog materijala po ovom izumu, ili uz pomoć procesa po ovom izumu, proizvesti prah eksplozivnog punjenja u kom je specifična površina manja od 310 mm<2>/g, a količina čvrste supstance je najmanje 0,05% težine da bi se postigao željeni efekat i veća od 0,075% težine za optimalni efekat, često veća od 0,2% težine. Čvrsti materijal je izabran prema temperaturnoj zavisnosti koja se želi postići unutar opsega podešavanja do 0,5% težine. Zbijanje neisparljivog čvrstog materijala prisutnog u kanalima dovodi do formiranja čepa koji se sastoji od korišćenog čvrstog materijala i sveukupno utiče na izraženiju temperaturno nezavisnu upotrebu praha eksplozivnog punjenja.

[0089] Pronalazak takođe obuhvata i prah eksplozivnog punjenja u kom je količina čvrstog materijala izabrana kao funkcija specifične površine praha eksplozivnog punjenja tako da se čvrsti čepovi, koji su zbijeni i zakačeni u kanalima, i sastoje se od čvrstog materijala koji ima temperaturno zavisnu mobilnost, i da se gradijent temperature nalazi u oblasti preseka gornje i donje krive temperaturnog gradijenta.

[0090] Ovaj pronalazak se takođe odnosi i na prah eksplozivnog punjenja koji ima sledeće karakteristike:

a) Fizička struktura je formirana sa granularnim zelenim materijalom koji ima sposobnost bubrenja sa najmanje jednim kontinualnim kanalom. Kanal ima poprečnu dimenziju od ne više od 0,3 mm i sužava se na spoljnoj površini granularnog zelenog materijala.

b) Prah eksplozivnog punjenja poželjno ima specifičnu površinu veću od 420 mm<2>/g. Može biti i manje od 310 mm<2>/g. Ipak, druge veličine granula nisu isključene.

c) Na površini i unutar barem jednog kanala nalazi se čvrsti materijal, koji je stabilan u temperaturnom opsegu upotrebe i inertan prema granularnom zelenom materijalu i ima veličinu čestica koja se može inkorporirati u kontinualne kanale. Veličina čestica je, na primer, manja od polovine prečnika kanala. Iz hemijskog/fizičkog pogleda, čvrsti materijal ima osobinu da može biti zbijen tokom procesa umešavanja i sušenja.

d) Količina čvrstog materijala je zavisna od specifične površine i veća je od 0,05% težine, poželjno veća od 0,075% težine, još poželjnije veća od 0,15% težine, često veća od 0,2% težine, i nalazi se unutar opsega podešavanja >0% težine do 0,5% težine prema temperaturnoj zavisnosti koja se želi postići.

e) Unutar kanala je zbijen i zakačen udeo neispraljivog čvrstog materijala. Ovo formira čep koji se sastoji u principu od korišćenog čvrstog materijala i opciono od moderatora, i ima temperaturno zavisnu mobilnost, i to tako da čep može izdržati pritisak udarnog talasa na kontrolisan način.

f) Opciono, tečnost koja može izazvati bubrenje granularnog zelenog materijala i na kraju je prisutna u homogenoj raspodeli u prahu eksplozivnog punjenja. Hemijski sastav granularnog zelenog materijala i tečnosti su međusobno podešeni tako da granularni zeleni materijal može bubriti. Tečnost sadrži ne više od 0,5% težine (računati na bazi težine granularnog zelenog materijala) oligomerne ili polimerne supstance koja ima ulogu moderatora. Još jedan deo tečnosti može biti niskoviskozna tečnost.

g) Prah eksplozivnog punjenja ima opseg podešavanja >0 do 0,5% težine za ostvarivanje temperaturne zavisnosti praha eksplozivnog punjenja, gde je količina čvrstog materijala podešena unutar opsega podešavanja radi formiranja čepa. Opseg podešavanja je određen, pod inače identičnim uslovima, korišćenjem veće količine čvrstog materijala da bi se postiglo značajnije snižavanje maksimalnog pritiska unutar gornjeg temperaturnog opsega i da bi se postiglo značajnije povećanje maksimalnog pritiska unutar donjeg temperaturnog opsega unutar temperaturnog opsega upotrebe.

[0091] Gotovi prah eksplozivnog punjenja ima određeni sadržaj čvrstog materijala. Ovo je unutar opsega podešavanja koji pripada konkretnom prahu eksplozivnog punjenja. Ovo znači, da je moguće, unutar inače identičnih uslova, postići prah eksplozivnog punjenja sa različitim (ali opet određenim) sadržajem čvrstog materijala. Ovaj drugačiji sadržaj čvrstog materijala je takođe unutar opsega podešavanja. Karakteristična osobina opsega podešavanja po ovom pronalasku je da je maksimalni pritisak unutar gornjeg temperaturnog opsega (u kom prah može biti upotrebljen) smanjena kada je izabrana količina čvrstog materijala veća. A unutar donjeg temperaturnog opsega, maksimalni pritisak je povećan kada je količina čvrstog materijala povećana. Osobina da se maksimalni pritisak povećava isključivo uz pomoć količine čvrste supstance je uzrokovana strukturom i kačenjem u kanalu čepa po ovom pronalasku. Analizom praha eksplozivnog punjenja, moguće je odrediti opseg podešavanja koji on ima. Time je opseg podešavanja tehnički određena karakteristika praha eksplozivnog punjenja po ovom pronalasku.

[0092] Poželjno, količina čvrstog materijala u prahu eksplozivnog punjenja (u okviru raspodele) je izabrana, kao što sledi:

M(čvrsto)=K_max×F(specifična površina)+ofset

gde je M(čvrsto) količina čvrstog materijala u % računato na težinu granularnog zelenog materijala,

F(specifična površina) je specifična površina granularnog zelenog materijala u mm<2>/g, K_max=0,0014 [g/mm<2>],

ofset=−0,14,

Tako da se relativni maksimalni pritisak ugrubo snižava (dakle u formi raspodele) proporcionalno unutar gornjeg temperaturnog opsega od 105% na 95%, ili da je količina čvrstog materijala (u formi raspodele) izabrana proporcionalno od >0 do M(solid)=K_max×F(specifična površina)+offset, tako da relativni maksimalni pritisak unutar donjeg temperaturnog opsega bude uvećan, ugrubo, proporcionalno od 87% na 105%.

[0093] Idealno tretiran prah eksplozivnog punjenja daje najbolju moguću temperaturnu nezavisnost od karakteristika gorenja. Nalaze se u tački preseka gornje i donje krive temperaturnog gradijenta.

[0094] Opseg pronalaska takođe uključuje i pravljenje smeše dva različita praha eksplozivnog punjenja, označeni dalje kao PCPa, PCPb (od izraza na engleskom propellant charge powder). Svaki od različitih prahova eksplozivnog punjenja je proizveden po proizvodnom procesu po ovom pronalasku. Najmanje dva različito tretirana praha eksplozivnog punjenja su umešana u takvom odnosu da se njihova mešavina ponaša kao optimalni prah eksplozivnog punjenja, koji ima sadržinu čvrstog materijala kao optimalni prah eksplozivnog punjenja na preseku gornje i donje krive temperaturnog gradijenta. Poželjno, različito tretirani prahovi eksplozivnog punjenja su bazirani na istom granularnom zelenom materijalu (geometrija, hemijski sastav).

[0095] Takođe je moguće proizvesti prah eksplozivnog punjenja kao mešavinu netretiranog granularnog zelenog materijala, označen dalje kao GGM (od izraza na engleskom green granular material), i barem jednog tretiranog praha eksplozivnog punjenja (PCPb), koji je proizveden po procesu po ovom pronalasku. Dva praha eksplozivnog punjenja su umešana u takvom odnosu da se njihova mešavina ponaša kao optimalni prah eksplozivnog punjenja sa sadržajem čvrstog materijala u preseku gornje i donje krive temperaturnog gradijenta.

[0096] Poželjno, mešavina proračunata na osnovu pretpostavke da je kriva temperaturnog gradijenta između dva praha eksplozivnog punjenja jedna prava linija na kojoj se nalaze tačke za prahove eksplozivnog punjenja. Drugim rečima: uticaj bilo kog od najmanje dva praha eksplozivnog punjenja na zajednički temperaturni gradijent je po pretpostavci linearan, i smeša je određena prema formuli “količina PCPa”/“količina PCPb”=Δb/Δa gde je Δa razlika između relativnih maksimalnih pritisaka Pmax/Pmax(23 °C) za PCPa i relativnog maksimalnog pritiska Pmax/Pmax(23 °C) za prah eksplozivnog pritiska na tački preseka S/Z krivi (i Δb, analogno, je razlika relativnog pritiska za PCPb).

[0097] Poželjno, prah eksplozivnog punjenja je tretiran sa različitim intenzitetom i time umešan jedan sa drugim da bi se dobio prah eksplozivnog punjenja sa optimalnim ponašanjem.

[0098] Blago tretiran PCPa je tako umešan sa intenzivno tretiranim PCPb. Blago tretiran PCPa ima manju količinu čvrstog materijala nego idealno tretiran PCP; njegov maksimalni pritisak je smanjen samo blago. Suprotno tome, intenzivno tretiran PCPb ima viši nivo čvrstog materijala od idealno tretiranog PCP. Njegov maksimalni pritisak je značajno smanjen i nalazi se ispod tačke preseka gornje i donje krive temperaturnog gradijenta. PCPb pokazuje inverzne temperaturne karakteristike. Kada je mešavina PCPa i PCPb proizvedena u poželjnom odnosu, ona daje PCP sa temperaturno nezavisnom karakteristikom gorenja, koja odgovara karakteristici gorenja idealno tretiranog PCP.

[0099] U jednostavnom slučaju, može se pretpostaviti, da je uticaj čvrstog materijala na prah eksplozivnog punjenja linearan barem unutar opsega podešavanja. Za ovu svrhu je određena razlika maksimalnog pritiska od tačke preseka S/Z krivi za PCP tretiran u oba slučaja, dakle Δa za PCPa i Δb za PCPb. Za vrlo bliske optimalnom ponašanju praha eksplozivnog punjenja, PCPa i PCPb su umešane jedan sa drugim u odnosu (težina) obrnuto proporcionalno razlikama u maksimalnom pritisku:

količina(PCPa)/količina(PCPb)=Δb/Δa

[0100] Takođe je moguće, po istom principu, dase umeša netretirani granularni zeleni materijal GGM sa intenzivno tretiranim PCPb.

[0101] Linearna zavisnost važi za jednostavne primere i daje dobre rezultate. Ako je neophodno jako precizno podešavanje, onda može biti pogodno da se uzme u obzir nelinearno ponašanje.

[0102] Takođe je moguće umešati više od dva granularna materiala tretirana sa različitim intenzitetom, ili jedan tretiran intenzivno a drugi netretiran, da bi se postigao prah eksplozivnog punjenja sa temperaturno nezavisnim karakteristikama gorenja.

[0103] Dalje pogodne izvedbe i kombinacije iz ovog pronalaska su jasne iz detaljnog opisa i ukupnog smisla patentnih zahteva.

Kratak opis slika

[0104] U slikama je prikazano sledeće:

Slika 1 prikazuje krivu temperaturnog gradijenta kao funkciju količine čvrste supstance korišćene za 6 različitih prahova eksplozivnog punjenja;

Slika 2 prikazuje grafik optimalne količine i gornje i donje granice čvrste supstance kao funkcije specifične površine praha eksplozivnog punjenja u tretmanu koji uključuje uglačavanje površine;

Slika 3 prikazuje donje i gornje limite čvrste supstance u tretmanu praha eksplozivnog punjenja, koji se odvija odvojeno od uglačavanja površine;

Slika 4 prikazuje grafik gornje granice čvrste supstance kao funkcije različitih korišćenih valjaka, različitim oblicima ispupčenja;

Slika 5 prikazuje deo grafika krive temperaturnog gradijenta kao funkcije količine moderatora korišćenog za konstantnu količinu čvrste supstance za prah eksplozivnog punjenja tipa PCP2 sa specifičnim receptom iz slike 1;

Slika 6 prikazuje deo krive temperaturnog gradijenta kao funkcije količine čvrste supstance korišćene za konstantnu količinu moderatora za prah eksplozivnog punjenja tipa PCP2 sa specifičnom formulacijom iz slike 1;

Slika 7 prikazuje sliku učvršćenog čepa u kanalu granularnog zelenog materijala;

Slika 8 prikazuje šematski grafik procesa za određivanje optimalne količine moderatora i čvrste supstance;

Slike 9 a i b prikazuju šematski grafik koncentracije moderatora u granularnom zelenom materijalu pre (a) i posle (b) toplotnog tretmana;

Slike 10 a i b prikazuju efekat tretmana granularnog zelenog materijala u oružju;

Slika 11 prikazuje grafik krive temperaturnog gradijenta kao funkcije količine čvrste supstance korišćene za PCP2 za proizvodnju stvarnog praha eksplozivnog punjenja umešavanjem.

[0105] Po pravilu, su u slikama iste komponente obeležene istim referentnim brojevima.

Načini izvođenja pronalaska

[0106] Slika 1 prikazuje krive temperaturnog gradijenta šest prahova eksplozivnog punjenja PCP1-PCP6. Na abscisi je prikazan totalni čvrsti materijal u % težine računat na bazi granularnog zelenog materijala, a na ordinati je prikazan temperaturni gradijent u %. Količina čvrstog materijala je takva da služi i za proizvodnju čepova po ovom pronalasku i za izravnavanje površine.

[0107] Prahovi eksplozivnog punjenja prikazani na slici 1 imaju sledeće karakteristike:

[0108] Za svaki od šest prahova eksplozivnog punjenja PCP1 do PCP6, date su krive temperaturnog gradijenta u donjem i gornjem temperaturnom opsegu temperatura primene. Opseg temperature primene u ovim primerima ide od −40 °C do 63 °C. Donji temperaturni opseg je opseg od −40 °C do 21 °C, a gornji opseg temperatura od 21 °C do 63 °C. (Granice temperaturnih opsega mogu biti definisani drugačije. Pronalazak ne zavisi direktno od definicije opsega.) Temperaturni gradijent u donjem temperaturnom opsegu je definisan tako, da je formiran odnos maksimalnog pritiska p_max(−40 °C) na donjoj granici (−40 °C) donjeg temperaturnog opsega prema maksimalnom pritisku p_max(+21 °C) na gornjoj granici (+21 °C) donjeg temperaturnog opsega. Analogno, temperaturni gradijent gornjeg temperaturnog opsega je definisan preko odnosa maksimalnog pritiska max(+63 °C) na gornjoj granici (+63 °C) prema maksimalnom pritisku (+21 °C) na donjoj granici gornjeg temperaturnog opsega. Vrednosti pritisaka su određene na način koji sam po sebi poznat iz tzv. pritisak-bomba testa. (Temperaturni gradijent ne mora da bude baziran na granicama datih temperaturnih opsega. Takođe je moguće koristiti i merne temperature koje su blizu temperaturnim granicama ali i dalje unutar datog temperaturnog opsega.)

[0109] Kriva temperaturnog gradijenta nastaje iz činjenice da je određeni recept praha eksplozivnog punjenja koji ima određene procesne parametre proizveden, i da samo čvrsti materijal je menjan u koracima tokom tretmana. Za svaki udeo čvrstog materijala, donji i gornji temperaturni gradijenti su uneseni kao vrednost.

[0110] Analogno, moguće je odrediti odnos živosti iz pritisak-bomba testa. Krive iz podataka ispaljivanja za oružje i iz pritisak-bomba testa su vrlo slične; ne razlikuju se u vrednostima x i samo su 2% niže u y vrednostima. Neke od krivih bazirane na pritisakbomba rezultatima su konvertovane u vrednosti za oružje sa već određenim korelacionim faktorima.

[0111] Opisani prahovi eksplozivnog punjenja su dvo- ili trobazni.

[0112] U slučaju dvobaznih recepata, udeo nitroceluloze je između 50 i 65% težine, gde sadržaj azota u nitrocelulozi varira između 12,6 i 13,5%. Odnos visokoenergetskih plasticizera je proračunat prema nitrocelulozi i on je oko 35-50% težine, što znači da što je više nitroceluloze prisutno, to je korišćeno visokoenergetskog plasticizera. Korišćeni energetični plasticizeri su nitroglicerin, DEGDN ili njihove mešavine. Takođe su kao plasticizeri korišćeni i NENA derivati kao što su Me-NENA, Et-NENA, Bu-NENA i njihove mešavine. Dalji aditivi poput stabilizatora i usporivača gorenja su normalno prisutni sa manje od 2% težine.

[0113] Sadržaj nitroceluloze u trobaznim receptima je 40 do 50% težine. Sadržaj visokoenergetskih plasticizera varira između 20 i 35% težine. Moguće je koristiti iste plasticizere, kao u slučaju proizvodnje dvobaznih prahova eksplozivnog punjenja. Dodatno tome kristalne komponente kao RDX ili nitroguanidin ili mešavina dve komponente su korišćene. Dodatni sastojci su aditivi kao što su stabilizatori i/ili usporivači plamena, koji normalno ne premašuju 2% težine.

[0114] Materijali sa oznakama PCP1-PCP6 su proizvedeni prema dvobaznim ili trobaznim receptima i tretirani kao što sledi:

PCP1: Rotirajući valjak je na početku napunjen sa 55 kg granularnog zelenog materijala u 19-rupičastoj geometriji, sa prečnikom od 5,5 mm, prečnikom rupe od 0,17 mm i specifičnom površinom od 597,47 mm<2>/g, i zagrejan je na 30° C. Tokom rotacije na 13,5 rpm, a 50:50 mešavina talka i grafita je dodata u vrući granularni zeleni materijal, sa varijacijom totalne količine čvrstog materijala između 0,3 i 0,8% težine (165-440 g). Čim se čvrsti materijal homogeno distribuira preko granularnog zelenog materijala 788 g rastvarača (etanol:voda, 3:1; oko 17 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 55 g politetrahidrofurana (0,1% težine) su dodati i umešani sa zatvorenim valjkom na 30 °C, tokom 60 min. Nakon toga poklopac je uklonjen i rastvarač otparen tokom rotacije u vremenu od 30 min. Tretirani granularni zeleni materijal je čuvan na oko 55 °C dok se gradijent koncentracije flegmatizera ne smanji ispod određenog kritičnog gradijenta (oko 90 h).

PCP2: Rotirajući valjak je na početku napunjen sa 55 kg granularnog zelenog materijala u 19-rupičastoj geometriji, ima prečnik od 12,3 mm, prečnik rupe od 0,18 mm i specifičnu površinu od 306,06 mm<2>/g, i zagrejan je na 30 °C. Tokom rotacije na 13,5 rpm, 50 g talka (0,10% težine) je dodato u vrući granularni zeleni materijal, i sadržaj grafita je variran od 0 do 0,2% težine (0 do 16 g). Za uzorke koji imaju totalnu količinu čvrstog materijala manju od 0,1% težine, količina dodatog talka je shodno tome smanjena. Nakon što je čvrsti materijal homogeno distribuiran preko granularnog zelenog materijala, 695 g rastvarača (etanol:voda, 3:1; 15 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 55 g politetrahidrofurana (0.1% težine) su dodati i umešani sa zatvorenim valjkom na 30 °C tokom 60 min. Nakon toga, poklopac je sklonjen i rastvarač je otparen tokom rotacije u trajanju od 30 min. Tretirani granularni zeleni materijal je skladišten na oko 55 °C dok koncentracioni gradijent flegmatizera nije pao ispod određenog kritičnog gradijenta (oko 70 sati).

PCP3: Rotacioni valjak je na početku napunjen sa 55 kg granularnog zelenog materijala u 19-rupičastoj geometriji, koja ima prečnik od 13,89 mm, prečnik rupe od 0,18 mm i specifičnu površinu od 143,03 mm<2>/g, i zagrejan je na 30° C. Tokom rotacije na 13,5 rpm, grafit je dodat u količini 0,02 do 0,125% težine (11 do 69 g) u vrući granularni materijal. Nakon što je čvrsti materijal homogeno distribuiran preko granularnog zelenog materijala, 512 g rastvarača (etanol:voa, 3:1; 11 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 55 g politetrahidrofurana (0,1% težine) su dodati i umešani sa zatvorenim valjkom na 30 °C tokom 60 min. Nakon toga, poklopac je sklonjen i rastvarač je otparen tokom rotacije u trajanju od 30 min. Treatirani granularni zeleni materijal je osušen na oko 55 °C tokom 70 sati.

PCP4: Rotirajući valjak je na početku napunjen sa 20 kg granularnog zelenog materijala u 19-rupičastoj geometriji, ima prečnik od 8,65 mm, prečnik rupe od 0,19 mm i specifičnu površinu od 437,5 mm<2>/g, i zagrejan je na 30 °C. Tokom rotacije od 13,5 rpm, 50:50 smeša talka i grafita je dodata u vrući granularni zeleni materijal, gde je totalna količina čvrstog materijala varirala između 0,3 i 0,6% težine (60-120 g). Nakon što je čvrsti materijal homogeno distribuiran preko granularnog zelenog materijala, 312 g rastvarača (etanol:voda, 3:1; 18 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 20 g politetrahidrofurana (0,1% težine) su dodati i umešani sa zatvorenim valjkom na 30 °C tokom 60 min. Nakon toga poklopac je uklonjen i rastvarač je otparen tokom rotacije u trajanju od 30 min. Treatirani granularni zeleni materijal je sušen na oko 55 °C u trajanju od 70 sati.

Da bi bili u stanju da odredimo vezu između količine čvrstog materijala i specifične površine, količina praha eksplozivnog punjenja tokom tretmana mora da se održava konstantnom zato što na isti način utiče na količinu čvrste supstance koje se koristi. Što je više praha eksplozivnog punjenja prisutno u valjku, to je potrebna manja količina čvrste supstance. Ovo može biti objašnjeno povećanom masom i samim tim povećanim pritiskom tokom zbijanja čvrste supstance u rupe. Nakon toga, eksperiment sa 55 kg opisanog granularnog zelenog materijala je sproveden. Nađeno je da je količina čvrstog materijala neophodna da ostvari isti efekat redukovana za 12% u poređenju sa 20 kg praha eksplozivnog punjenja.

PCP5: Rotirajući valjak je na početku napunjen sa 55 kg granularnog zelenog materijala u 19-rupičastoj geometriji, sa prečnikom od 9,91 mm, prečnikom od 0,18 mm i specifičnom površinom od 379,4 mm<2>/g, i zagrejana na 30 °C. Tokom rotacije na 13,5 rpm, 50:50 mešavina talka i grafita je dodata u vrući granularni zeleni materijala, uz varijaciju totalne količine čvrstog materijala između 0,15 i 0,37% težine (82,5-203,5 g). Nakon što je čvrsti materijal homogeno distribuiran preko granularnog zelenog materijala, 670 g rastvarača (etanol:voda, 3:1; 14 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 77 g of politetrahidrofurana (0,14% težine) su dodati i umešani u zatvorenom valjku na 30 °C u trajanju od 60 min. Nakon toga poklopac je sklonjen i rastvarač je otparen tokom rotacije u trajanju od 30 min. Tretirani granularni zeleni materijal je sušen na 55 °C u trajanju od 70 sati.

PCP6: Rotirajući valjak je na početku napunjen sa 55 kg granularnog zelenog materijala u 19-rupičastu geometriju, sa prečnikom od 7,99 mm, prečnikom od 0,18 mm i specifičnom površinom od 455,7 mm<2>/g, i zagrejani na 30 °C. Tokom rotacije na 13,5 rpm, 50:50 mešavina talka i grafita je dodata u vrući granularni zeleni materijal u količini od 0,28 do 0,52% težine (154 do 286 g). Nakon što je čvrsti materijal homogeno distribuiran preko granularnog zelenog materijala, 927 g rastvarača (etanol:voda, 3:1; 19,5 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 55 g politetrahidrofurana su dodati i umešani u zatvorenom valjku na 30 °C u trajanju od 60 min. Nakon toga poklopac je uklonjen i rastvarač je otparen u trajanju od 30 min. Tretirani granularni zeleni materijal je osušen na 55 °C u trajanju od oko 70 sati.

[0115] Jasno je iz slike 1 da za svaki recept praha eksplozivnog punjenja postoji koncentracioni opseg čvrstog materijala u kom se gornja i donja kriva temperaturnog gradijenta preklapaju ili seku. Kriva gornjeg temperaturnog gradijenta (“vruća grana”) ide od viših ka nižim vrednostima sa uvećanim sadržajem čvrstog materijala; suprotno, kriva donjeg temperaturnog gradijenta (“hladna grana”) ide od nižih ka višim vrednostima sa uvećanim sadržajem čvrstog materijala. Za PCP1 tačka preseka je na oko 0,6% težine čvrstog materijala, za PCP2 na oko 0,2% težine i za PCP3 na oko 0,08% težine. Tačka preseka za PCP4 je na oko 0.45% težine, a za PCP5 na 0,27% težine.

[0116] Treba biti primećeno, da za PCP6, odnos živosti na 21 °C i −40 °C nije tako jako zavistan od sadržaja čvrstog materijala. Živost na −40 °C, kada je količina čvrstog materijala uvećana sa 0,25 na 0,85% težine, raste samo sa 89% na 93% živosti na 21 °C. Tačka preseka sa krivom gornjeg temperaturnog gradijenta, koja izgleda kao što je očekivano, je na 0,42% težine.

[0117] Dalje, moguće je videti iz slike 1, da u oblasti tačke preseka, dolazi do značajnih promena u temperaturnom gradijentu kada je količina čvrstog materijala menjana. Značajna promena u ovom kontekstu sa smatra da je nagib koji je u smislu veličine, veći od 20. Dodatno tome, postoje uvek opsezi količina čvrstog materijala u kojima je temperaturni gradijent praktično ne menja iako je promenjena količina čvrstog materijala. U ovim opsezima, krive imaju nagibe čija je vrednost ispod 20. Taj opseg unutar kog postoji zavisnost temperaturnog gradijenta od količine čvrstog materijala se po ovom pronalasku naziva opseg podešavanja. Drugim rečima: unutar opsega podešavanja, moguće je uticati na gradijent temperature promenom količine čvrstog materijala. Temperaturni gradijent može time biti kontrolisan ili određen samo količinom čvrstog materijala (pod inače identičnim uslovima).

[0118] Početna vrednost za relativno maksimalni pritisak jedva grafitiziranog praha eksplozivnog punjenja zavisi od temperaturnog gradijenta netretiranog granularnog materijala i specifična je za svaku recepturu. Opseg podešavanja zavisi od specifične površine praha eksplozivnog punjenja. Specifična površina (površina po jedinici težine) je određena geometrijom (uključujući broj kanala) i zapreminom materijala. U slučaju grubljih granula (koje imaju nižu specifičnu površinu, na primer u oblasti od 100 mm<2>/g), opseg podešavanja je relativno uzak (na primer širine 0,06% težine), dok opseg podešavanja u slučaju finih granula (koje imaju veliku specifičnu površinu od, na primer 1000 mm<2>/g) može vrlo verovatno biti i 0,5% težine (nije predstavljen). Dodatno tome, na primer u slučaju kod 19-rupičastih prahova viši je nego kod 7-rupičastih prahova, jer je više čvrste supstance neophodno u slučaju većeg broja kanala da bi se popunili svi kanali.

[0119] Temperaturni gradijent u gornjem temperaturnom opsegu se smanjuje sa povećanjem količine čvrstog materijala. U slučaju najvećih granula (PCP3), gornji temperaturni gradijent, poznat kao “topla grana”, počinje kod oko 107% i onda pada u obliku “Z krive” na 85%. Isti temperaturni gradijent za srednje granule (PCP2) pada od oko 111% (za 0,1% težine čvrstog materijala) na 85% (za 0,25% težine čvrstog materijala). “Vruća grana” za PCP5 granule ima sličan profila, dakle pada od 109% (kod 0,16% težine čvrstog materijala) na 85% (kod 0,32% težine čvrstog materijala). Sličnog je reda veličine i gornji temperaturni gradijent za PCP6 granule, koji pada od 110% (za 0,3% težine čvrstog materijala) na 85% za 0,52% čvrstog materijala. Za PCP4 granule, kriva ide od 110% (za 0,7% težine čvrstog materijala) na 85% (za 0,55% težine). u Slučaju najmanjeg praha eksplozivnog punjenja (PCP1), “vruća grana” počinje kod oko 108% (za 0,4% težine čvrstog materijala) i pada na 85% (za 0,7% težine čvrstog materijala).

[0120] U donjem temperaturnom opsegu, sve krive temperaturnog gradijenta rastu u obliku slova S. “Hladna grana” za PCP3 počinje na oko 95% i raste do 105%. Krive za PCP2 i PCP5 rastu od 86% do isto tako 105%. Odgovarajuće krive za PCP4 i PCP1 počinju kod 93% i 97% respektivno, i isto tako rastu do oko 105%. Samo za PCP6 je “hladna grana” izraženo ravna. Ide od 89% do 93%, i na nju se ne može dalje uticati dodavanjem čvrstog materijala. Različito ponašanje može biti objašnjeno različitom recepturom granularnog zelenog materijala. Dok PCP1-PCP5 sadrže kombinacije nitroglicerina (NGL) and dietilen-glikol-dinitrata (DEGDN) ili NENA, samo je DEGDN prisutan kao jedini plasticizer (eksplozivno ulje) u matriksu PCP6. Poznato je da, u poređenju sa drugim prahovima eksplozivnog punjenja, DEGDN prahovi ne postaju krti čak ni na −40 °C i ne gube određenu elastičnost. Samim tim, PCP6 uzima recepturu granularnog zelenog materijala koja ostaje fleksibilna i ne postaje krta. PCP6 prikazuje ponašanje u donjem temperaturnom opsegu (“hladna grana”) koje se može pbjasniti značajnim uticajem recepture.

[0121] Uopšteno, može se reći da što je manja granula, to je veća specifična površina i širi je opseg podešavanja.

[0122] Ipak, opseg podešavanja u slučaju prahova eksplozivnog punjenja koji ima visoku specifičnu površinu ne može jasno biti odvojen od pune saturacije površine praha eksplozivnog punjenja. Široki opseg tranzicije je uspostavljen, u kom površina nije još uvek saturisana ali čvrsti materijal već prodire u kanale. Ovaj efekat je ovde prikazan, na primer u PCP4 i PCP1.

[0123] Ova zavisnost može biti korišćena da se na kontrolisan način postigne optimalni prah eksplozivnog punjenja. Temperaturna zavisnost praha eksplozivnog punjenja je najmanja tamo gde se krive temperaturnog gradijenta seku. U tom kontekstu, treba biti spomenuto da date krive nastaju statističkom evaluacijom velikog broja pritisak-bomba testova. Ovo znači da temperaturni gradijent za datu količinu čvrstog materijala ne mora tačno da odgovara situaciji na slici 1. Umesto toga, individualni gradijenti temperature su donekle rasuti. Puno više pozicija tačke preseka može se pomerati unutar datih limita kada su proizvodni parametri značajno menjani. Ipak, ključno je da postoji optimum pod inače identičnim uslovima, i da ovaj optimum može biti pronađen pouzdano u svakom pojedinačnom slučaju test metodom opisanom u daljem tekstu.

[0124] Krive temperaturnog gradijenta mogu biti u određenoj meri različite kada se pređe sa pritisak-bomba testa na specifični sistem oružja. Sa zavisnostima po ovom pronalasku, čak i u slučaju ovog prelaska, optimum snage može biti postignut na kontrolisan način. Sa pronađenim korelacionim faktorom, krive bazirane na pritisak-bomba testovima i krive bazirane na testovima sa oružjem se mogu međusobno konvertovati. Ako, u određenoj proizvodnoj šarži, gradijent temperature, na primer, bude inverzan, moguće je uz pomoć male količine čvrstog materijala u sledećoj šarži da se postigne suprotni temperaturni gradijent, takav da mešanje dve šarže doprinosi postizanju željenog minimuma temperaturne zavisnosti.

[0125] Slika 2 prikazuje zavisnost specifične površine (mm<2>/g) i usrednjenog minimuma (min.) i usrednjenog maksimuma (max.) količine čvrstog materijala (u % težine računato na granularni zeleni materijal) u opsegu specifičnih površina od oko 150-600 mm<2>/g, kada je površina uglačana zajedno sa formiranjem čepa po ovom pronalasku. Ove vrednosti mogu biti korišćene da se nađe optimalna količina (opt.) čvrstog materijala. Dodato tome, ukupni opseg podešavanja E je prikazan.

[0126] Jasno je da su donji i gornji limit neophodnog čvrstog materijala ugrubo proporcionalni prema specifičnoj površini. Iz toga može biti izvedeno: M(čvrsto)=K_min×F(specifična površina)+ofset

M(čvrsto)=K_max×F(specifična površina)+ofset

[0127] Minimalna količina čvrstog materijala je proračunata iz specifične površine množenjem iste sa faktorom K_min; analogno tome, maksimalna količina čvrstog materijala je proračunata iz specifične površine pomnožene sa faktorom K_max, gde je

K_min=0,0009 [g/mm<2>]

K_max=0,0014 [g/mm<2>]

ofset=−0,14.

[0128] Za optimalnu količinu čvrstog materijala:

M(čvrsto)=K_opt×F(specifična površina)+ofset

gde je K_opt=0,0012 [g/mm<2>] i

ofset=−0,14.

[0129] Uz pomoć gornjih faktora, moguće je uz pomoć specifične površine granularnog zelenog materijala, da se odredi koliko čvrstog materijala treba biti korišćeno da bi se uspostavila temperaturna zavisnost u poželjnom procesu, koji ima za cilj izravnavanje granula i proizvodnju očvrsnutog čepa.

[0130] Sveukupno, opseg podešavanja je nešto veći nego što je definisano vrednostima K_min i K_max, koje su usrednjene prave linije. Opseg je unutar granica E_min i E_max, gde su

M(čvrsto)=E_min×F(specifična površina)

M(čvrsto)=E_max×F(specifična površina)

gde je

E_min=0,007 [g/mm<2>] i

E_max=0,0017 [g/mm<2>].

[0131] U slučaju nanošenja neophodne količine čvrstog materijala na specifičnu površinu, opseg podešavanja odgovara konusu koji se širi sa povećanom specifičnom širinom i dodatno tome pomera ka višim vrednostima neophodne količine čvrste supstance. Opseg podešavanja je karakteristika granula koje imaju određenu specifičnu površinu.

[0132] Kada je uglačavanje odnosno poliranje površine sprovedeno u odvojenom procesnom koraku, pre ili posle procesnog koraka formiranja čepa, količina čvrstog materijala više nije zavisna od specifične površine. Ovo je jasno iz slike 3. Maksimalna količina čvrstog materijala za tretman površine je:

M_max=0,14% težine.

[0133] Shodno tome, minimalna količina čvrstog materijala za tretman površine je:

M_min=0,048% težine.

[0134] Maksimalna količina je definisana uz pomoć gornje granice, od koje se i pored daljeg dodavanja količina više ne vidi promena temperaturnog gradijenta. Minimalna količina čvrstog materijala donosi sniženje temperaturnog gradijenta za 2%.

[0135] Osim ako je drugačije navedeno u pojedinačnim slučajevima, % težine su bazirani na količini granularnog zelenog materijala.

[0136] Generalno, uglačavanje površine u ovom kontekstu može biti izjednačeno sa grafitiziranjem ili saturisanjem sa mešavinom grafita i još nekog čvrstog materijala.

[0137] Slika 4 još jednom prikazuje odnos između specifične površine PCP granula i neophodne količine čvrstog materijala za formiranje čepa (uključujući i oblaganje grafitom). Za ovu svrhu, količina čvrstog materijala je predstavljena prema tačkama preseka gornjeg temperaturnog gradijenta sa slike 1 sa krivom od 100% za pojedinačne veličine granula, koje su predstavljene svojom specifičnom površinom. Tačkaste krive ilustruju kako količina čvrstog materijala (na tački preseka sa krivom od 100%) zavisi od specifične površine kada su korišćena udubljenja u valjku (pregrade) optimizovana za minimizaciju korišćene količine grafita. Kao što grafik ilustruje, smanjenje u količini grafita u oblasti do 20% može biti postignuto.

[0138] Za optimizovani proces, na primer, sledeće smanjene količine čvrstog materijala su nađene:

M(čvrsto)=K_min×F(specifična površina)

M(čvrsto)=K_max×F(specifična površina)

gde je K_min=3/4000 [g/mm<2>]

i K_max=6/5000 [g/mm<2>].

[0139] Optimalna količina čvrstog materijala je, na primer:

M(čvrsto)=K_opt×F(specifična površina)

gde je K_opt= 1/1000 [g/mm<2>].

[0140] Ako su uzorci različitih granularnih zelenih materijala tretirani u valjku određenog dizajna (sa određenim pregradama), tako raste i težinski sadržaj čvrstog materijala na linearan način (puna linija). Ako je korišćen drugi valjak sa (drugačije) optimizovanim pregradama, neophodna količina čvrstog materijala za određeni granularni zeleni materijal može biti srazmerno značajno redukovana (isprekidana linija). Linearna zavisnost količine grafita od specifične površine je time i nadalje zadržana. Različito optimizovane pregrade ili udubljenja mogu tako uticati na količinu neophodnog čvrstog materijala. Suprotno tome, uticaj korišćene zapremine i nivoa ispunjenosti valjka, ili rapavosti površine granularnog zelenog materijala, na količinu grafita je relativno mali.

[0141] Ipak, uticaj periferne brzine valjka na efekat tretmana granularnog zelenog materijala sa čvrstim materijalom treba biti naglašen.

[0142] Još jedan parametar procesa je periferna brzina valjka. Prema tome, prema prečniku ili radijusu valjka, rotaciona brzina mora biti prilagođena da bi se dobila konstantna periferna brzina. U slučaju većih valjaka, rotaciona brzina, koja je u praksi parametar koji se podešava, može biti smanjena da bi se dobila ista periferna brzina. Dva eksperimenta sa PCP2 su sprovedena sa valjkom od 220 kg. Pod inače identičnim parametrima, periferna brzina u prvom eksperimentu je bila 380 m/min. U drugom eksperimentu, uvećana je za 10%.

[0143] 220 kg PCP2 koji sadrži ukupno 0,1% težine politetrahidrofurana, 0,1% težine talka, 0,095% težine grafita i 15 ml/kg etanolskog rastvora (75% etanola u vodi) su tretirani sa politetrahidrofuranom na 30 °C.

[0144] Eksperimenti sa oružjem od 120 mm daju, za prah tretiran po eksperimentu 1, povećanje pritiska od 180 bari ili odnos p_max 63 °C prema p_max 21 °C od 103,2%. Za prah iz eksperimenta 2, koji je tretiran na većim perifernim brzinama, rast pritiska od 20 bari ili odnos od p_max(63 °C) prema p_max(21 °C) od 100,3% je pronađen. Isti efekat može biti postignut povećanjem količine čvrstog materijala za 0,02% sa nepromenjenom perifernom brzinom. Dalje povećanje periferne brzine verovatno vodi ka daljem intenziviranju efekta.

[0145] U principu, sa jednakom perifernom brzinom, aproksimativno identični rezultati su ostvareni kada su svi parametri za tretman granularnog zelenog materijala držani konstantni.

[0146] Idealno, odnos dužine granule prema prečniku granule je 1:1 ili se ne razlikuje od tog odnosa više od 20%. Ako je dužina granule veća od prečnika, nešto veća količina čvrstog materijala će generalno biti korišćena da bi se postigao efekat uporediv sa efektom u slučaju granule koja ima istu specifičnu površinu, ali odnos dužine granule prema prečniku granule od 1:1.

[0147] Eksperimenti su pokazali da odnos dužine prema prečniku granule manji od 1 može negativno uticati na karakteristiku gorenja. Stoga, odnos dužine prema prečniku treba poželjno da bude 1:1 ili veći.

[0148] Kritična specifična površina iznad koje tretman po ovom pronalasku nije uspešan je pronađena. Ovo je, zato što, ako su granule ili kanali u granulama premali, čep ne može biti oformljen u šupljinama kanala. U slučaju granula koje imaju specifičnu površinu od oko 1150 mm<2>/g, dokazano je da se ne formiraju čepovi.

[0149] I u slučaju specifične površine od 600 mm<2>/g, značajne devijacije od optimalne dužine sekcije mogu za rezultat dati da se čepovi ne oforme. Na primer, promena u odnosu dužine prema prečniku od 1:1 prema 1:2 za specifičnu površinu od 600 mm<2>/g može dati za rezultat da se čepovi ne oforme sa željenom pouzdanošću.

[0150] Slika 5 prikazuje uticaj moderatora na temperaturnu zavisnost za konstantnu količinu čvrstog materijala. Količina čvrstog materijala je izabrana unutar opsega podešavanja. Iznenađujuće, nema tačke sečenja između krivi temperaturnog gradijenta za gornji i donji temperaturni opseg. U donjem temperaturnom opsegu, kriva temperaturnog gradijenta opada u osnovi na linearan način od 97,5% (za 0% težine moderatora) na 89% (za 0,4% težine moderatora). Suprotno tome, kriva gornjeg temperaturnog gradijenta ima minimum od 100% unutar opsega od 0,1 do 0,15% težine moderatora. U slučaju smanjenja količine moderatora na 0% težine, gradijent temperature je uvećan na 105%, i u slučaju uvećanja moderatora za 0,4% težine, temperaturni gradijent raste na 112%.

[0151] U jednom od povoljnih izvedbi ovog pronalaska, količina moderatora je izabrana da bude što je moguće manja. Ovo može biti postignuto, na primer, kada je korišćeni moderator izabran u količini manjoj od 0,1% težine. Količina od 0,1% težine je posebno poželjna zato što je na donjem kraju minimalnog opsega (0,1-0,15% težine), i zato što je temperaturni gradijent ovde na 100%.

[0152] Slika 6 prikazuje segment krive temperaturnog gradijenta za PCP2. Za čvrsti materijal izabrana je kombinacija 0,1% težine talka sa različitim količinama (0,02-0,11% težine) grafita. Moderator je na konstantno 0,1% težine (koji je na donjem kraju minimalnog opsega prema slici 5). Tačka preseka gornje i donje krive temperaturnog gradijenta je na oko 0,2% težine čvrstog materijala (uporediti sa slikom 1). Merenja vidljiva na slici 6 treba da budu shvaćena sa statističkom varijacijom od 2% (u odnosu na temperaturni gradijent). Tačke krive temperaturnog gradijenta mogu biti korišćene kao empirijsko pravilo za dimenzionisanje i mogu biti korišćene kao konkretna kvantitativna pravila. Pronađena kriva je specifična za prah eksplozivnog punjenja, u ovom slučaju prah koji sadrži tri baze NC/DEGN/NGL. Promenjena receptura može dati drugačiji profil.

[0153] Slika 7 prikazuje fotografiju praha eksplozivnog punjenja koji je prosečen. Telo 1 ima, na primer, kružni cilindrični oblik sa prečnikom od, na primer, 5,5 mm i dužinom od, na primer, 5-7 mm. Na površini 2, sloj grafita omogućuje adekvatnu električnu provodljivost i glatku površinu. Telo 1 sadrži kanal 3 koji se prostire u aksijalnom pravcu tela 1 i ima prečnik od, na primer, 0,17 mm. Na slici 5, samo jedan od nekoliko ekvivalentnih kanala je vidljiv. Usta kanala 3 su zatvorena sa poklopcem 4 sačinjenim od zbijenog čvrstog materijala koji može biti spojen sa moderatorom. Poklopac 4 je nepropustan i sprečava ulazak plamena. U kanalu 3 se nalazi čep 5. Ovo je povezano sa poklopcem 4 na fiksan način i oformljuje dimenziono stabilan deo koji se sastoji od zbijenog (inicijalno granularnog) čvrstog materijala.

[0154] Poklopac 4 sa nakalupljenim čepom 5 ima temperaturno zavisnu mobilnost. Ovo znači da je pritisak paljenja unutar određenog opsega temperature upotrebe. Da bi gorenje vodilo ka relativno ravnom profilu gasnog pritiska na visokim temperaturama, poklopac 4 zajedno sa nakalupljenim čepom 5 izdržava pritisak paljenja, na primer za temperaturu upotrebe od 35 °C, tako da je broj kanala koji gore manji iznad temperature upotrebe nego ispod temperature upotrebe. Kako je temperaturno zavisna mobilnost statistički parametar (to znači da nemaju svi čepovi jedne granule istu mobilnost), multirupičasti prah na višoj temperaturi može goreti sa manje rupa u proseku nego na nižoj temperaturi.

[0155] Ovaj efekat je poznat iz američkog patenta broj 7,051,658 (Nitrochemie Wimmis, Nitrochemie Aschau). Ono što je novo u ovom kontekstu, je da je temperaturna zavisnost u principu ostvarena odgovarajućim izborom količine čvrstog materijala, i da ovaj efekat može biti optimizovan i u još većoj meri.

[0156] Slika 8 ovde ilustruje posebno pogodan proces za optimizaciju temperaturno zavisne karakteristike praha eksplozivnog punjenja.

[0157] Generalno, procedura je kao što sledi:

1. Geometrija praha ekplozivnog punjenja (oblik, broj kanala, dimenzije) su određene za željenu upotrebu.

2. Na bazi ove date konfiguracje i specifične površine time definisane, minimalna količina čvrstog materijala je izabrana. U slučaju kombinovanog tretmana (grafitizacija i formiranje čepa), ovo je iznad količine konvencionalno neophodne za uglačavanje prisutnog specifičnog granularnog zelenog materijala.

3. Test tretmani su sprovedeni sa različitim količinama moderatora (vrlo malo, srednje, relativno visoko) da bi se odredio ravni region krive temperaturnog gradijenta.

4. Količina čvrstog materijala je podešena tako da granularni zeleni materijal može primiti određenu količinu rastvarača tokom tretmana.

5. Nakon toga je određena količina grafita. Test tretmani moraju biti dizajnirani tako da zavisnost temperaturnog gradijenta prema količini čvrstog materijala može biti pronađena iz testova. Ako nije vidljiv nikakav temperaturni efekat, količina čvrstog materijala je previše mala. U inverznoj oblasti, količina čvrstog materijala je prevelika.

[0158] Na već poznat način, praškasto testo 10 je pripremljeno, na primer valjanjem 58% težine nitroceluloze, 26% težine nitroglicerina i 16% težine dietilen-glikol-dinitrata. Korišćeni stabilizator može, na primer, biti akardit II. Količina praškastog testa je, na primer, 8000 kg. Ova “veličina šarže” može biti takođe i drugačija prema upotrebi i služi ovde barem kao ilustrativni numerički primer kvantitativnog odnosa.

[0159] Granularni zeleni materijal 12 je proizveden od praškastog testa 10 ektruzijom 11. Alat za ekstruziju proizvodi, na primer, 19 rupa koje imaju unutrašnji prečnik u opsegu od 0,15-0,20 mm. Rupe ne moraju biti identične veličine; na primer, može biti od prednosti da postoje dva različita prečnika rupa. Radi jednostavnosti, ipak, u ovim primerima, rupe u osnovi iste veličine su korišćene kao početne tačke.

[0160] Tri identične porcije 12.1 od, na primer, 10 kg su uzete iz proizvedene šarže granularnog zelenog materijala 12. U prvom test tretmanu 16.1, prva porcija 12.1 je procesuirana na način po ovom pronalasku sa barem jednom test količinom moderatora 13.1 i test količinom čvrstog materijala 14.1 u aparatu za umešavanje (na primer u rotirajućem valjku za tretman), tako da oformi čvrste čepove (kao što je prikazano na slici 6). U drugom test tretmanu 16.2, druga porcija 12.1, druga test količina moderatora 13.2 i test količina čvrstog materijala 14.1 je procesuirana u istom aparatu za umešavanje 15 sa inače istim procesnim uslovima kao u prvoj test količini 12.1. Analogno, u trećem test tretmanu 16.3, porcija 12.1, test količina moderatora 13.3 i test količina čvrstog materijala 14.1 su procesuirane. U ova tri test tretmana 16.1-16.3, samo se razliku količine moderatora 13.1-13.3. One su fiksirane, na primer, na 0,05%, 0,15% i 0,25% težine. Test količine čvrstog materijala 14.1 su jednake veličine i nalaze se, na primer, u sredini opsega podešavanja specifičnih površina granularnog zelenog materijala (slika 2 i slika 3).

[0161] Prahovi eksplozivnog punjenja dobijeni iz tri test tretmana 16.1, 16.2, 16.3 su ispitani u sudu (bombi) pod pritiskom u odnosu na njihovu temperaturnu zavisnost, i određen je minimalni opseg temperaturne zavisnosti na bazi količine moderatora, što je prikazano na slici 4. Na bazi ispitivanja 17.1, korisnik može izabrati odgovarajuću vrednost količine moderatora. Količina moderatora je poželjno odabrana sa donjeg kraja minimalnog opsega. Izabrana količina moderatora 13.4 (npr. 0,08% težine u slučaju praha eksplozivnog punjenja po slici 4) je zadržana za sledeću test fazu (i proizvodnu fazu koja nakon toga sledi).

[0162] U sledećoj fazi, tri dalje, jednake porcije 12.2, opet svaka po 10 kg, su uzete iz šarže granularnog zelenog materijala 12. Prva porcija 12.2 je procesuirana na način po ovom pronalasku sa test količinom moderatora 13.4, izabranim na bazi prve faze tretmana (po pravilu ne odgovara jednoj od test količina moderatora 13.1-13.3) i prve test količine čvrste supstance 14.2 u aparatu za umešavanje 15 (test tretman 16.4), tako da oformi očvrsle čepove. U istom aparatu 15 za umešavanje, druga porcija 12.2, test količina moderatora 13.4 i test količina čvrstog materijala 14.3 su procesuirane sa inače istim procesnim uslovima kao prva test količina 12.2 (test tretman 16.5). Analogno, za treću porciju 12.2, test količina moderatora 13.4 je procesuirana sa test količinom čvrstog materijala 14.4 (test tretman 16.6). U ova tri test tretmana 16.4-16.6, samo se razlikuju test količine čvrstog materijala 14.2-14.4. One su fiksne, na primer, na 0,5%, 0,6% i 0,7% težine u slučaju granularnog zelenog materijala PCP1 tipa na slici 1. Test količine moderatora 13.4 su jednake po veličini. Generalno. test količina čvrstog materijala može biti fiksirana na minimalnoj, optimalnoj i maksimalnoj vrednosti čvrstog materijala prema slikama 2 ili 3. Poželjno, tri test količine čvrstog materijala su različite za manje od pola opsega podešavanja, da bi se profil krive temperaturnog gradijenta mogao odrediti pouzdano, i da bi se izbegao rad u ravnom regionu S ili Z karakteristika na obe strane.

[0163] Temperaturna zavisnost praha eksplozivnog punjenja dobijenog iz tri test tretmana 16.4, 16.5, 16.6 je ispitana u pritisak-bomba testu, i oblast ukrštanja temperaturne zavisnosti baziran na količina čvrstog materijala je određen, kao što je ilustrovano na slici 1. Na bazi ispitivanja 17.2, korisnik može izabrati odgovarajuću vrednost količine čvrstog materijala. Količina čvrstog materijala je poželjno izabrana ugrubo na tački presecanja krivi temperaturne zavisnosti. U slučaju praha eksplozivnog punjenja prema slici 5, optimalna količina čvrstog materijala bi bila otprilike 0,09% težine grafita plus 0,1% težine talka. Na primeru na slici 5, količina čvrstog materijala može vrlo verovatno biti oko 0,08% težine grafita i 0,1% težine talka (ukupno 0,18% težine čvrstog materijala), zato što je ovo i dalje dovoljno blizu tački preseka (zbog toga manje od 10% razlike u količini čvrstog materijala) i u isto vreme ima temperaturni gradijent u gornjem temperaturnom opsegu (21-63 °C) blizu 100%.

[0164] Izabrana količina moderatora i čvrstog materijala je korišćena za proizvodnju 18, koja tipično funkcioniše sa šaržama od 200 kg ili više. U praksi, proverava se u određenim intervalima (dakle za određene proizvodne šarže) da li prah eksplozivnog punjenja ima određene željene karakteristike. Ako se temperaturna zavisnost promeni, moguće je preduzeti korekciju vršenjem kontrolnih prilagođavanja količine čvrstog materijala. Količina moderatora ne mora i ne treba biti menjana. Da li količinu čvrstog materijala treba povećati ili smanjiti, može biti određeno na bazi rezultata ispitivanja 17.2. Zbog toga što je čvrsti materijal inertan prema prahu eksplozivnog punjenja, osigurano je da promena u proizvodnim parametrima (količina čvrstog materijala) ne daje nikakve neželjene dodatne efekte. Moguće je uticati na temperaturnu zavisnost na kontrolisan način.

[0165] Kompatibilnost korišćenih supstanci (čvrsti materijal, moderator) sa granularnim zelenim materijalom može biti određena pogodnim metodom merenja od slučaja do slučaja. Na primer, intenzivne operacije umešavanja granularnog zelenog materijala i tretmana površine su ispitane u kalorimetru toplotnog fluksa (HFC) na razvoj toplote na 80 °C, ili je materijal za tretman površine u prevelikim količinama dodavan na ili difundovan u granularni zeleni materijal. Ovi uzorci su podvrgnuti gubitku težine na 90 °C ili analizirani u HFC. Dalji tekst sa određivanje kompatibilnosti je određivanje temperature deflagracije takvog tretmana materijala/smeša granularnog zelenog materijala.

[0166] Tečnost i čvrsti materijal, kao i srazmera čvrsto/tečno, treba da budu izabrani tako da čvrste supstance ne aglomerišu, nego zadržavaju svoju punu mobilnost. Ovo je važno za formiranje čepa u ustima kanala.

[0167] U principu, moguće je koristiti bilo koji čvrsti materijal ili mešavinu čvrstih materijala, koja je hemijski stabilna unutar temperaturnog opsega upotrebe praha eksplozivnog punjenja i kompatibilna je sa recepturom praha eksplozivnog punjenja, i time ne utiče negativno na hemijsko vreme života. Dodatno tome, čvrsti materijal ne mora da se topi tokom cele proizvodnje, paljenja i skladištenja, i ne mora da sublimira van ili difunduje u granule praha eksplozivnog punjenja u značajnim količinama tokom celog životnog veka. Prednost je data odabranim supstancama čija je tačka topljenja najmanje 10 °C, pogotovo 20 °C, iznad maksimalne temperature primene. Prednost je data supstancama koje imaju tačku topljenja iznad 90 °C i nerastvorljive su u prahu eksplozivnog punjenja ili imaju vrlo malu rastvorljivost u njima.

[0168] Prednost je data čvrstim materijalima ili čvrstim mešavinama koje pokazuju pozitivni uticaj na prah eksplozivnog punjenja (LOVA=low-vulnerability ammunition -municija niske ranjivosti, visoke gustine materijala, dobro tečljivosti, smanjuje eroziju, gasi vatru, visoko energetska, električno provodljiva i dobro paljiva).

[0169] Čvrsti materijali ili njihove mešavine, su pogotovo inertne supstance.

[0170] Iz razloga paljivosti praha eksplozivnog punjenja, neophodno je da se koristi minimalna količina inertnog čvrstog materijala ili njihovih mešavina.

[0171] Korišćeni moderatori su čvrste ili tečne supstance. Čvrsti moderatori se moraju rastvoriti u tečnosti niske viskoznosti koja se koristi kao treća komponenta. Tečni moderatori ili rastvori moderatora mogu biti u emulzifikovanoj formi u tečnosti niske viskoznosti.

[0172] Odgovarajući moderatori su u principu sve čvrste ili tečne supstance koje imaju dobru hemijsku kompatibilnost sa baznim recepturama granularnog zelenog materijala i male su isparljivosti (dakle pritisak pare na 21 °C je <10<−2>bar). Moderator može biti čista supstanca ili mešavina supstanci.

[0173] Korišćeni moderatori su generalno inertne supstance. Ipak, potpuno je moguće da se koriste visoko-energetski “moderatori”: ipak, ovi moraju biti neosetljivi prema mehaničkom stresu tokom operacije površinskog tretmana, u daljem sastavljanju municije ili tokom transporta municije ili korišćenja.

[0174] Moderator može biti rastvorljiv ili nerastvorljiv u matriksu praha eksplozivnog punjenja. Ako je moderator rastvorljiv, naziva se i flegmatizer i može biti korišćen skladu sa ovom funkcijom.

[0175] U slučaju moderatora rastvorljivog u prahu eksplozivnog punjenja, gradijent koncentracije se formira na krajnjem spoljnom sloju praha eksplozivnog punjenja tokom tretmana površine. Ovaj gradijent koncentracije može se difuzijom razgraditi tokom života praha eksplozivnog punjenja, koji neminovno menja karakteristike gorenja praha eksplozivnog punjenja. Ovo je obično manifestovano sa većom čilosti i vrhovima kriva gasnih pritisaka, koji daju nepogodan efekat na balističke karakteristike i u ekstremnim slučajevima mogu uništiti oružje.

[0176] Ova balistička nestabilnost (uzrokovana procesom difuzije) u prahu eksplozivnog punjenja ne mora da se pojavi. Stoga je problem difuzije moderatora od centralne važnosti u površinskom tretmanu praha eksplozivnog punjenja. Fenomeni difuzije su zavisni od sastava praha eksplozivnog punjenja, od prirode korišćenog moderatora i od temperature.

[0177] Ako su korišćeni dvobazni ili višebazni prahovi eksplozivnog punjenja sa velikim koncentracijama eksplozivnog ulja, difuzija moderatora je veoma olakšana. Stoga, površinski tretman po ovom pronalasku mora biti tako osmišljen da tokom skladištenja dolazi do samo male promene vezane za difuziju u unutrašnjim balističkim karakteristikama, ako i do toga. Ako se koriste moderatori koji lako difunduju, neophodno je ili da se koristi dovoljno mala količina ili da se osigura da je difuzioni proces u osnovi završen pre nego što je municija sastavljena.

[0178] Primeri posebno pogodnih niskoviskoznih tečnosti su voda, mešavine vode i metanola, mešavine vode i etanola, mešavine vode i propanola, mešavine vode i acetona, mešavine vode i tetrahidrofurana, i takođe i pentana, heksana, heptana, cikloheksana, toluena, metilen-hlorida i njihovih mešavina.

[0179] Gore spomenute supstance su korišćene za tretman perforiranog praha eksplozivnog punjenja u valjku za uglačavanje. Za ovu svrhu, zapremina valjka za uglačavanje bilo koje veličine od čelika ili bakra, gde je najmanja zapremina ograničena na oko 10 litara, je delimično popunjena prahom eksplozivnog punjenja. Željeni nivo punjenja je između 5% i 50%, poželjno između 10% i 40%. Prah eksplozivnog punjenja može biti negrafitiziran ili grafitiziran. Za ovu svrhu, čvrsti materijal ili mešavina čvrstog materijala je prvo primenjena uz rotaciju i distribuirana homogeno preko cele površine praha eksplozivnog punjenja. Ako je prah eksplozivnog punjenja već adekvatno grafitiziran, ne mora se dodati dodatna količina čvrstog materijala, ili takođe može biti dodat i neki drugi čvrsti materijal. Onda se dodaje rastvor, koji se sastoji od niskoviskozne tečnosti i moderatora ili mešavine moderatora. U slučaju željenog umrežavanja moderatora za polimerizaciju, ovaj rastvor može dodatno sadržati inicijator za polimerizaciju.

[0180] Kako zbog sigurnosnih razloga (electrostatičko punjenje tokom transporta praha eksplozivnog punjenja) prah uvek mora biti prekriven električno provodljivim materijalom, najmanje jedna od čvrstih komponenti u kombinovanom tretmanu mora biti grafitna prašina ili acetilenska čađ.

[0181] U procesu po ovom pronalasku, dozvoljava se delovanje dodatih supstanci na prah eksplozivnog punjenja tokom što je moguće optimalnijih uslovima protoka na temperaturama između 0 °C i 90 °C, poželjno između 20 °C i 70 °C. Ovaj kontaktni proces traje između 5 minuta i 4 sata, poželjno između 15 minuta i 120 minuta. Valjak za uglačavanje mora da bude zatvoren na gasno nepropusni način tokom vremena kontakta (zavisno od pritiska pare korišćene tečnosti).

[0182] Nakon kontaktnog vremena, u slučaju uređaja za tretman koji je gasno nepropustan, poklopac je uobičajeno uklonjen, tako da niskoviskozna tečnost može najvećim delom isparavati. Ovaj proces isparavanja mora biti tačno kontrolisan tokom vremena. Trajanje može biti između 5 minuta i 4 sata; prednost je data isparavanju između 10 minuta i 120 minuta. Isparavanje dodatno može biti podržano ili poboljšano drugim merama. Na primer, protok vazduha ili inertnog gasa može biti uspostavljen daljim merama. Ipak, pranje tečnosti mora biti izbegnuto, inače čepovi mogu biti isprani.

[0183] U slučaju nepolimerizujućih moderatora, tretirani prah eksplozivnog punjenja je naknadno izložen procesu sušenja. Ovako se uklanjaju poslednji tragovi rastvarača i stabilizuje se tretirani sloj. Tako se, tipično, prah eksplozivnog punjenja tipično ostavlja na 60 °C u pećnici sa cirkulacijom vazduha tokom otprilike 3 dana. Time je moguće ukloniti etanol, na primer, kompletno (<0,01%). Sušenje gotovog praha traje duže nego u procesu koji ne mora da proizvede konsolidovani čep od čvrstog materijala.

[0184] Ako je korišćen slobodnoradikalski moderator, reakcija polimerizacije treba biti sprovedena, i odgovarajući inicijator polimerizacije je dodat. Tretman praha eksplozivnog punjenja je sproveden na minimalnoj temperaturi, a niskoviskozna tečnost je uklonjena na istoj temperaturi. Poželjno, tretman je sproveden na sobnoj temperaturi. Nakon toga, prah eksplozivnog punjenja je oslobođen ostataka rastvarača i atmosferskog kiseonika pod smanjenim pritiskom i stavljen je u inertni gas. Alternativno, prah eksplozivnog punjenja može biti produvan sa inertnim gasom da bi se uklonio atmosferski kiseonik. Inertni gas može biti, na primer, azot ili argon. Tek onda je prah eksplozivnog punjenja zagrevan u atmosferi inertnog gasa do odgovarajuće temperature polimerizacije, koja je normalno oko 30 °C do 60 °C iznad temperature procesa.

[0185] Ako se tretman odigrava na, na primer, sobnoj temperaturi, korišćen je inicijator polimerizacije koji je termalno stabilan na sobnoj temperaturi ali koji se brzo razgrađuje na odgovarajuće slobodne radikale na 50 °C do 80 °C.

[0186] Vreme poluraspada inicijatora polimerizacije je vreme tokom kog je pola inicijatora razloženo na slobodne radikale na određenoj temperaturi. Zbog njegovog centralnog značaja, vreme poluraspada je poznato za sve komercijalno dostupne termalne inicijatore. Da bi se osiguralo da polimerizacije idu u suštini do kraja, vreme polimerizacije na datoj temperaturi je određeno da bude četri do šest puta vreme poluraspada korišćenog inicijatora na toj temperaturi. Nakon toga je prah eksplozivnog punjenja ohlađen na sobnu temperaturu direktno pod vazduhom ili pod inertnim gasom. Kako su za nanošenje polimerazibilnog moderatora poželjno korišćeni rastvarači koji slabo kipe, koji su apolarni, prah eksplozivnog punjenja je praktično bez rastvarača nakon evakuacije i polimerizacije.

[0187] Gore opisani proces ima za efekat da su rupe kanala u ulaznom delu dodatno zatvorene kompaktnim, čvrstim čepovima koji se sastoje od čvrstog materijala ili mešavina korišćenih čvrstih materijala (slika 6).

[0188] U ovom kontekstu, efekat niskoviskoznih tečnosti i/ili rastvorljivih moderatora u prahu eksplozivnog punjenja (flegmatizer) je da je čep dodatno konsolidovan i zakačen za rupe kanala.

[0189] Primećeno je da su čepovi zakačeni na praktično stabilan način u rupama kanala i ostaju na mestu, kada su zapaljeni na visokim temperaturama praha. Stoga, u prvoj fazi gorenja, operacija paljenja praha eksplozivnog punjenja, kao rezultat izmenjene funkcije oblika je različita neko u konvencionalnom ponašanju, i inherentno brzo gorenje praha na visokim temperaturama je na taj način bolje kompenzovano. Ako se isti prah eksplozivnog punjenja zapali na sobnoj temperaturi, funkcija oblika se menja tako da dolazi do bržeg povećanja površine, i brzina formiranja gasa može biti ujednačena sa brzinom formiranja gasa na višim temperaturama upotrebe. Na kraju, može se primetiti na vrlo niskim temperaturama praha eksplozivnog punjenja, da se formiranje gasa iz razloga postizanja klasičnog ponašanja u odnosu na funkciju oblika kod perforiranih prahova eksplozivnog punjenja, izjednačava sa formiranjem glasa kod granularnog zelenog materijala.

[0190] Gorenje u perforacijama praha eksplozivnog punjenja je na taj način usporeno kao rezultat uticaja vezanog za tretman na funkciju oblika pri rastućim temperaturama praha. Ovo deluje suprotno na ubrzanu karakteristiku gorenja koja se dešava pri povišenoj temperaturi. U idealnom slučaju, dva efekta kompenzuju jedan drugi, tako da eksplozivno punjenje sa tretiranom površinom ima karakteristiku gorenja nezavisnu od temperature.

[0191] Ako se dobro izaberu komponente za tretman površine, ovaj efekat se može održavati jednakim kada je prah eksplozivnog punjenja izložen ubrzanom starenju (na primer 4 nedelje na 63 °C) ili je uskladišteno tokom dugog perioda na sobnoj temperaturi. Time, površinski tretiran prah eksplozivnog punjenja ima dobru balističku stabilnost, što znači da municija napunjena sa ovim prahom eksplozivnog punjenja može biti ispaljena pouzdano i sa jednakom energijom.

[0192] Slike 9a i 9b u obliku grafika prikazuju raspodelu moderatora u matriksu granularnog zelenog materijala pre (a) i posle (b) toplotnog tretmana. Abscisa odgovara poprečnom preseku kroz zeleni materijal granule pod pravim uglom prema kanalima. Na ordinati se može videti koncentracija moderatora.

[0193] Tokom tretmana površine, moderator difunduje u maloj meri u matriks granularnog zelenog materijala 1. Koncentracija toga je najveća najbliže površini 2 i od kanala 3 ka spolja (slika 9a).

[0194] Toplotnim tretmanom postiže se homogena distribucija moderatora u matriksu granularnog zelenog materijala (slika 9b). Kao rezultat, nema gradijenta moderatora, i ne može dalje difundovati. Stoga je izbegnuta bilo kakva balistička promena praha eksplozivnog punjenja tokom vremena. Alternativno, migracija moderatora tokom skladištenja može biti sprečena fiksiranjem moderatora, na primer polimerizacijom.

[0195] Grafici na slikama 10a i 10b prikazuju pozitivne efekte tretmana granularnog zelenog materijala kada je ispaljen u oružju. Slika 10a prikazuje vrh pritiska kao funkciju temperature. Vrednosti temperature mogu biti pretpostavljene, da su na primer, Tmin=−40 °C, Tnorm=+21 °C i Tmax=+63 °C. Ipak, druge vrednosti su takođe moguće. Slika 10b prikazuje zavisnost brzine na suženim otvorima od temperature. Netretirana granula (granularni zeleni materijal) pokazuje linearno ponašanje, što znači da njen pritisak ili njena brzina na suženim otvorima raste sa povećanjem temperature.

[0196] Suprotno tome, tretirani prah eksplozivnog punjenja pokazuje mnogo ravniji profil. Preciznije, vrednosti pritiska ili, analogno tome, vrednosti brzine na suženim otvorima na visokim temperaturama su ispod istih za normalne temperature.

[0197] Municija može biti optimizovana prema svojoj snazi. Odgovarajući prah eksplozivnog punjenja koji pokazuje ravnije temperaturnu zavisnost u odnosu na netretirani granularni zeleni materijal. Ipak, maksimalni pritisak u donjem temperaturnom opsegu T_min je značajno povišen. Ovo rezultuje povećanjem brzine u suženim otvorima i time podiže snagu.

[0198] Ipak, municija može biti poboljšana i prema minimalnoj eroziji cevi. Sveukupno pokazuje niže pritiske u odnosu na prah eksplozivnog punjenja koji je optimizovan da daje veću snagu. Glavni faktor je da je maksimum pritiska u gornjem temperaturnom opsegu T_max značajno smanjen, što poboljšava zaštitu cevi od erozije.

[0199] Iz slike 11 moguće je izvesti stvarnu mešavinu praha eksplozivnog punjenja tretiranog različitim intenzitetima. Mešanjem granularnog materijala koji nije idealno tretiran, ili mešanjem netretiranog granularnog materijala (granularni zeleni materijal) sa granularnim materijalom koji je vrlo intenzivno tretiran i ima inverznu temperaturnu karakteristiku (što znači da je gasni pritisak na −40 °C viši nego na 63 °C), moguće je proizvesti prahove eksplozivnog punjenja koji pokazuju vrlo ravan, skoro optimalni temperaturni profil.

[0200] Slika 11 prikazuje krivu temperaturnog gradijenta za PCP2 kao funkciju količine korišćenog čvrstog materijala. Dve tačke (a i b) su obeležene. U slučaju PCP2a (gornja tačka), efekat tretmana je vrlo slab i maksimalni pritisak gasa na 63 °C je smanjen za 2,1%. Odnos maksimalnog gasnog pritiska na 63 °C relativno prema istom na 21 °C (Δa) je i dalje 108,8% (originalno 110,9%). Suprotno tome, efekat tretmana za PCP2b (donja tačka) je vrlo izražen. Odnos maksimuma pritiska gasa na 63 °C prema tome na 21 °C (Δb) je samo 89,0%.

količina(PCPa)/količina(PCPb)=Δb/Δa

[0201] Dva različito tretirana praha eksplozivnog punjenja mogu biti umešana da daju prah eksplozivnog punjenja sa optimalnim temperaturnim gradijentom. U ovom slučaju, smeša PCP2a i PCP2b u odnosu oko 54:46 daje optimalno ponašanje. U posebnim slučajevima, može biti od prednosti da se uzmu u obzir nelinearni efekti.

[0202] Alternativno, moguće je umešati granularni zeleni materijal GGM sa PCP2b, da bi se dobio prah eksplozivnog punjenja sa optimalnim temperaturnim gradijentom.

[0203] Vezano za primere opisane u daljem tekstu, potrebno je istaći sledeće:

- Materijal za prah eksplozivnog punjenja je proizveden od 58% nitroceluloze, 26% nitroglicerina i 16% dietilen-glikol-dinitrata. Korišćeni stabilizator je akardit II.

- Perforirani granularni zeleni materijal je proizveden u presi koja ima alat sa 19 rupa. Dimenzije alata su specifikovane u svakom od primera.

- Granularni zeleni materijal koji ima potpuno temperaturno nezavisnu karakteristiku gorenja se takođe naziva i SCDB (Surface Coated Double Base - površinski tretirana dupla baza) granule eksplozivnog punjenja.

Primer 1

[0204] Početni materijal korišćen za granularni zeleni materijal koji ima spoljni prečnik od 12,3 mm i koji ima 19 kontinualnih kanala sa unutrašnjim prečnikom od 0,18 mm. U valjku, 220 kg granularnog zelenog materijala je tretirano sa 187 g grafita (0,085% težine) i 220 g talka (0,16% težine) tokom 10 min. Čvrsti materijal je homogeno distribuiran preko površine granularnog zelenog materijala. Nakon toga, 2780 g etanola (75% zapremine, 15 ml po kilogramu zelenog materijala) i 220 g politetrahidrofurana (0,16% težine) su dodati kao tečnost i tretman je sproveden tokom 1 sata sa gasno nepropusnim valjkom. U sledećem koraku, valjak je otvoren i rastvarač je ispario tokom valjanja koje traje 30 min. Temperatura tretmana je 30 °C. Nakon toga, istretirani granularni zeleni materijal je sušen 70 sati na 55 °C.

Primer 2

[0205] U sledećem primeru, 55 kg granularnog zelenog materijala iste geometrije kao u primeru 1 (spoljni prečnik 12,3 mm, 19-rupičasti prah, unutrašnji prečnik kanala 0,18 mm) je prethodno zagrejan na 30 °C, i umešan sa 90,75 g grafita (0,165% težine). Odmah nakon što je čvrsta supstanca distribuirana homogeno preko površine 2780 g etanola (75% zapremine, 15 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 165 g politetrahidrofurana (0,3% težine) je dodato. Mešanje sa zatvorenim valjkom na 30 °C tokom 60 min je praćeno isparavanjem sa otvorenim valjkom u radu tokom 30 min. Tretirani granularni zeleni materijal je sušen na 60 °C tokom 140 sati.

Primer 3

[0206] 220 kg 19-rupičastog granularnog zelenog materijala koji ima prečnik od 12 mm i unutrašnji prečnik kanala od 0,20 mm je tretiran na 30 °C sa 0,40% težine grafita tokom 10 min. Nakon toga etanol (75% zapremine, 10,6 ml po kg granularnog zelenog materijala) i 0,08% težine politetrahidrofurana su dodati. Smeša je umešavana u zatvorenom valjku na 30 °C tokom 60 min, nakon čega je rastvarač isparen tokom 30 minuta rada otvorenog valjka. Tretirani granularni zeleni materijal je osušen na 60 °C tokom 72 sata.

[0207] Na kraju se može zaključiti, da ovaj pronalazak prikazuje proces za podešavanje temperaturne zavisnosti, baziran na kontrolisanoj varijaciji količine čvrste supstance. Proces utiče na oblik funkcije gorenja na način da su čepovi inertnog materijala formirani u kanalima praha eksplozivnog punjenja, koji imaju temperaturno zavisnu mobilnost kontrolisanu količinom čvrste supstance.

Claims

Patentni zahtevi:

1. Primena čvrstog materijala za proizvodnju praha eksplozivnog punjenja, pogotovo za srednje i velike kalibre, u jednom procesu, pri kome se čvrsti materijal zajedno sa tečnošću inkorporira u kanale granularnog zelenog materijala u jednom procesu umešavanja i sušenja i tamo očvršćuje u čep, gde je čvrsti materijal supstanca čija je temperatura topljenja najmanje 10 °C, a pogotovo najmanje 20 °C iznad maksimalne temperature upotrebe praha eksplozivnog punjenja, i koja je inertna prema granularnom zelenom materijalu, naznačena time, da je čvrsta supstanca unutar opsega podešavanja od >0 do 0,5% težine, računato na težinu granularnog zelenog materijala, podešena prilikom inače istih uslova procesa obrade, gde je za jedno intenzivnije obaranje maksimalnog pritiska u gornjem temperaturnom opsegu i za jedno intenzivnije povećanje maksimalnog pritiska u donjem temperaturnom opsegu veća količina čvrstog materijala korišćena, naznačeno time, da je količina čvrste supstance u jednom opsegu preseka krive temperaturnog gradijenta, koja prikazuje donji i gornji temperaturni gradijent za prah eksplozivnog punjenja sa različitim sastavom čvrstog materijala, gde je donji temperaturni gradijent definisan odnosom maksimalnog pritiska na donjoj granici donjeg temperaturnog opsega -40 °C prema maksimalnom pritisku na 21 °C, p_max(-40 °C)/p_max(21 °C) i gde je gornji temperaturni gradijent dat kroz odnos maksimalnog pritiska na gornjoj granici gornjeg temperaturnog opsega na 63 °C prema maksimalnom pritisku na 21 °C, p_max(63 °C)/p_max(21 °C).

2. Primena prema patentnom zahtevu 1, naznačena time, da za jedan kombinovani proces, pri kome je sprovedena i grafitizacija i pravljenje čepa, upotrebljena količina odgovara zbiru količine materijala neophodne za jednu grafitizaciju praha eksplozivnog punjenja i količine koja se nalazi unutar opsega podešavanja.

3. Primena prema patentnom zahtevu 2, naznačena time, da je čvrsta supstanca prisutna unutar opsega između K_min i K_max i to prema formuli:

M(čvrsto)=K_min×F(specifična površina)+Ofset

M(čvrsto)=K_max×F(specifična površina)+Ofset

gde je M(čvrsto) količina čvrste supstance u % težine, računato na težinu granularnog zelenog materijala, F(specifična površina) specifična površina granularnog zelenog materijala u mm<2>/g i K_min = 0,000’9 [g/mm<2>], K_max = 0,0014 [g/mm<2>], i Ofset = -0,14.

4. Proces za proizvodnju praha eksplozivnog punjenja sa redukovanom temperaturnom zavisnošću unutar datog opsega temperatura primene, sa sledećim procesnim koracima:

a) priprema granularnog zelenog materijala koji ima sposobnost bubrenja, sa unapred zadatim geometrijskim odlikama sa najmanje jednim kanalom koji prolazi, koji ima karakterističnu poprečnu dimenziju od maksimalno 0,3 mm i koji se sužava na spoljnoj površini granularnog zelenog materijala,

b) priprema čvrstog materijala, koji je stabilan unutar temperaturnog opsega primene i koji je inertan prema granularnom zelenom materijalu, gde su veličine čestica takve, da ih je moguće inkorporirati u kanale koji prolaze, i koje je moguće sabiti tokom jednog procesa umešavanja i sušenja,

c) priprema tečnosti, koja ima sposobnost da izazove bubrenje granularnog zelenog materijala, i koja na kraju proizvodnog procesa praha eksplozivnog punjenja ili potpuno može biti uklonjena ili se nalazi homogeno raspoređena u prahu temperaturnog punjenja, d) gde tečnost ne sadrži više od 0,5 % težine oligomera ili polimerne supstance koja igra ulogu moderatora, računato na težinu granularnog zelenog materijala, i gde je posebni deo tečnosti tečnost niske viskoznosti,

e) tretman granularnog zelenog materijala sa tečnošću i čvrstom supstancom u aparatu za umešavanje tokom zadatog vremenskog intervala,

f) sušenje granularnog zelenog materijala koji se tretira tokom zadatog vremenskog intervala,

g) dodavanje čvrstog materijala unutar opsega podešavanja >0 do 0,5% za formiranje čepa, radi podešavanja temperaturne zavisnosti praha eksplozivnog punjenja, gde je, pri inače istim uslovima, dodata veća količina čvrstog materijala za intenzivnije obaranje maksimalnog pritiska u gornjem temperaturnom opsegu i intenzivnije podizanje maksimalnog pritiska u donjem temperaturnom opsegu,

naznačena time, da se

h) količina čvrstog materijala bira tako da se nalazi u oblasti preseka krivih temperaturnih gradijenata, koje predstavljaju donje i gornje temperaturne gradijente praha eksplozivnog punjenja sa različitim udelima čvrstog materijala, gde je donji temperaturni gradijent definisan preko odnosa maksimalnog pritiska na donjoj granici donjeg temperaturnog opsega -40 °C prema maksimalnom pritisku na 21 °C, p_max(-40 °C)/p_max(21 °C), a gde je gornji temperaturni gradijent dat preko odnosa maksimalnog pritiska na gornjoj granici gornjeg temperaturnog opsega na 63 °C prema maksimalnom pritisku na 21 °C, p_max(63 °C)/p_max(21 °C).

5. Proces prema patentnom zahtevu 4, naznačen time, da je granularni zeleni materijal tokom grafitizacije, koja služi za povećanje provodljivostii i sprečavanje međusobnog zalepljivanja granularnog zelenog materijala, u aparaturi za umešavanje premazan grafitom u predviđenoj količini M(čvrsto), koja je u saglasnosti sa specifičnom površinom granularnog zelenog materijala, i da se količina čvrste supstance za oformljivanje čepa nalazi unutar opsega

0<M(čvrsto)≤M_max

gde je M(čvrsto) količina čvrstog materijala u % težine računato na težinu granularnog zelenog materijala, i gde je M_max = 0,14 % težine.

6. Proces prema patentnom zahtevu 4, naznačen time, da čvrsta supstanca sadrži grafit, i da količina čvrste supstance odgovara zbiru količine grafita neophodne za grafitizaciju, koja služi za povećanje provodljivosti i izbegavanje zalepljivanja granularnog zelenog materijala, i još dodate količine čvrste supstance koja se nalazi unutar opsega podešavanja, tako da se ukupna količina čvrste supstance nalazi unutar opsega, K_min×F(specifična površina)+Ofset≤ M(čvrsto)≤K_max×F(specifična površina)+Ofset gde su

K_min = 0,000’9 [g/mm<2>],

K_max = 0,0014 [g/mm<2>],

Ofset = -0,14,

a količina čvrste supstance je pogotovo data jednačinom M(čvrsto)=K_opt×F(specifična površina)+Ofset

gde su

K_opt = 0,0012 [g/mm<2>],

Ofset = -0,14.

7. Proces prema patentnim zahtevima 4 do 6, naznačen time, da granularni zeleni materijal koji ima sposobnost bubrenja ima specifičnu površinu koja nije veća od 600 mm<2>/g.

8. Proces prema jednom od patentnih zahteva 4 do 7, naznačen time, da je granularni zeleni materijal koji ima sposobnost bubrenja izveden u odnosu dužine prema prečniku od najmanje 1:1.

9. Proces prema jednom od patentnih zahteva 4 do 8, naznačen time, da je količina moderatora izabrana u opsegu, u kome gornja kriva temperaturnog gradijenta ima minimum, gde ta kriva prikazuje gornji temperaturni gradijent za prahove ekplozivnog punjenja sa različitim sadržajima moderatora i konstantnom količinom čvrste supstance.

10. Proces prema jednom od patentnih zahteva 4 do 9, naznačen time, da je rastvarač dodat u količini, koja unutar zadatog vremenskog intervala potpuno može biti upijena tokom tretmana granularnog zelenog materijala sa tečnošću i čvrstim materijalom unutar aparature za umešavanje.

11. Proces prema patentnim zahtevima 4 do 10, naznačen time, da se za određivanje količine čvrstog materijala obrađuju najmanje tri šarže sa različitim količinama čvrstog materijala, gde se količine čvrstog materijala razlikuju maksimalno za 0,2% težine računato na granularni zeleni materijal.

12. Proces prema patentnom zahtevu 11, naznačen time, da se količine čvrstog materijala pojedinačnih šarži razlikuju za oko 0,1% težine.

13. Proces prema jednom od patentnih zahteva 4 do 12, naznačen time, da je količina čvrstog materijala unutar opsega podešavanja tako izabrana, da se temperaturni koeficijent u donjem i gornjem opsegu temperatura nalazi između 95% i 105%, a pogotovo između 97% i 103%.

14. Proces prema jednom od patentnih zahteva 4 do 13, naznačen time, da se količina čvrstog materijala otprilike proporcionalno od >0 do M(čvrsto) povećava; gde je

M(čvrsto)=K_max×F(specifična površina)+Ofset

gde je

M(čvrsto) količina čvrstog materijala u % težine računato na težinu granularnog zelenog materijala,

F(specifična površina) specifična površina granularnog zelenog materijala u mm<2>/g i K_max = 0,0014 [g/mm<2>],

Ofset = -0,14.

da bi se relativni maksimalni pritisak otprilike proporcionalno u gornjem temperaturnom opsegu snizio od 105 % do 95% ili da se količina čvrstog materijala otprilike proporcionalno od >0 na M(čvrsto) = K_max x F(specifična površina) Ofset povećava, da bi se relativni maksimalni pritisak u donjem temperaturnom opsegu otprilike uvećao proporcionalno od 87% do 105%.

15. Proces prema patentnim zahtevima 4 do 14, naznačen time, da kanali imaju karakterističnu poprečnu meru od 0,1 - 0,2.

16. Proces prema patentnim zahtevima 4 do 15, naznačen time, da je količina moderatora uvećana u opsegu od 0 do 0,4% težine, da bi u donjem temperaturnom opsegu relativni maksimalni pritisak bio smanjen sa 97% na 88% ili da je količina moderatora uvećana od 0 do 0,15% težine, da bi se unutar gornjeg temperaturnog opsega relativni maksimalni pritisak smanjio sa 105% na 100%.

17. Proces prema patentnim zahtevima 4 do 16, naznačen time, da je moderator upotrebljen u količini od 0,05 - 0,2% težine pogotovo od 0,1 - 0,15% težine.

18. Proces prema jednom od patentnih zahteva 4 do 17, naznačen time, da

a) se iz jedne šarže ekstrudiranog granularnog zelenog materijala najmanje jedan i drugi deo količine prerađuju, u datom procesu umešavanja i sušenja sa jednom zadatom test količinom čvrste supstance i najmanje dve različite test količine moderatora, i odatle proizilazi jedan minimalni opseg za gradijent temperature u gornjem temperaturnom opsegu i jedna količina moderatora u minimalnom opsegu,

b) se iz spomenute šarže granularnog zelenog materijala najmanje dva dalja dela količine prerađeni u datom procesu umešavanja i sušenja sa izabranom količinom moderatora i najmanje dve test količine čvrste supstance prerađuju, i iz toga je određen opseg preseka gornjeg i donjeg gradijenta temperature, i

c) da se jedna proizvodna količina spomenute šarže u odgovarajućem procesu umešavanja i sušenja prerađuje sa izabranom količinom moderatora i izabranom količinom čvrste supstance.

19. Proces prema patentnom zahtevu 18, naznačen time, da proces umešavanja i sušenja sadrži sledeće pojedinosti:

a) granularni zeleni materijal, čvrsta supstanca i jedna niskoviskozna tečnost su dodati u aparaturu za umešavanje,

b) gde je čvrsti materijal jedna supstanca koja ima temperaturu topljenja najmanje 10 °C, pogotovo 20 °C iznad maksimalne temperature primene praha eksplozivnog punjenja, i koja je inertna prema granularnom zelenom materijalu,

c) moderator je jedna supstanca, koja ima dobru hemijsku kompatibilnost sa osnovnim receptom granularnog zelenog materijala i nisku isparljivost odnosno pritisak pare na 21 °C od < 10<-2>bara,

d) niskoviskozna tečnost je rastvarač ili smeša rastvarača, koji dobro mogu rastvoriti moderator koji je čvrsto ili tečno stabilišući čep, ili fino mogu emulgovati, koji međutim granularni zeleni materijal nikako ili vrlo malo izlaže bubrenju, i upotrebljava se u jednoj količini od 0,1% težine do 5% težine, računato na težinu granularnog zelenog materijala, e) gde aparatura za umešavanje tokom rotacije čvrsti materijal inkorporira u kanale granularnog zelenog materijala pod dejstvom pritiska nastalog od same mase praha koji se umešava,

f) i nakon toga je tečnost uklonjena tokom trajanja prerade uz pomoć aparature za umešavanje otparavanjem granularnog zelenog materijala,

g) i da se na taj način tretirani granularni zeleni materijal suši na povišenoj temperaturi, h) na takav način da je jedan zbijeni i zakačeni deo neisparljivog čvrstog materijala nastao u kanalu, gde taj čep koji se u osnovi sastoji iz upotrebljenog čvrstog materijala i opciono moderatora, ima temperaturno zavisnu mobilnost, gde čep može izdržati udarni talas prilikom paljenja na kontrolisani način, gde se snaga čepa podešava dužinom tretmana u aparaturi za umešavanje, u smislu da duži interval tretmana vodi ka jačem čepu,

i) na takav način, da je prilikom niže temperature primene dolazi do povišene mobilnosti, nego prilikom više temperature primene, tako da čep na nižim temperaturama primene omogućuje jače gorenje rupe nego na povišenim temperaturama primene, tako da to rezultuje redukovanom temperaturnom zavisnošću gorenja praha eksplozivnog punjenja.

20. Proces po patentnim zahtevima 4 do 19, naznačen time, da čvrsti materijal sadrži jednu ili više od sledećih supstanci: grafit, talk, titan-oksid, čađ, kalijum-sulfat, kalijumkriolit, natrijum-kriolit, kalcijum-karbonat, volfram-trioksid, molibden-trioksid, magnezijum-oksid, bor-nitrid, akardit, centralit, kalcijum-karbonat, oksal-amid, amonijum-karbamat, amonjium-oksalat, celuloza-cetat-butirat, kalijum-perhlorat, kaliumnitrat, barijum-nitrat, natrium-oksalat, fuleren, ili polimeri i kopolimeri sa ili bez funkcionalnih grupa, razgranati ili umreženi.

21. Proces po jednom od patentnih zahteva 4 do 20, naznačen time, da se sušenje praha eksplozivnog punjenja odigrava tokom najmanje 60 sati, pogotovo tokom 3 dana i pogotovo na 60 °C.

22. Proces prema jednom od patentnih zahteva 4 do 21, naznačen time, da se kao moderator koristi jedan polieter sa molekularnim težinama od 500 do 3000 Daltona, pogotovo politetrahidrofuran.

23. Proces prema patentnim zahtevima 4 do 22, naznačen time, da je aparatura za umešavanje prilikom inkorporiranja zatvorena da ne propušta gas, i da je nakon toga radi otparavanja otvorena tokom zadatog vremenskog intervala u opsegu od 5 minuta do 4 sata.

24. Prah eksplozivnog punjenja koji je smeša najmanje dva različito tretirana praha eksplozivnog punjenja (PCPa, PCPb), koji se svaki može dobiti postupkom po patentnom zahtevu 4, naznačen time, da su najmanje dva različito umešavana praha međusobno pomešana u jednom odnosu, tako da se njihova smeša tako ponaša kao jedan optimalni prah eksplozivnog punjenja sa sadržajem čvrstog materijala u oblasti preseka krivi donjeg i gornjeg temperaturnog gradijenta, gde krive temperaturnog gradijenta opisuju gornju i donju temperaturnu zavisnost sa različitim sadržajima čvrstog materijala praha eksplozivnog punjenja, i gde je donji temperaturni gradijent definisan preko odnosa maksimalnog pritiska na donjoj granici temperaturnog opsega na -40 °C prema maksimalnom pritisku na 21°C, p_max(-40 °C)/p_max(21 °C), i gornjeg temperaturnog gradijenta koji je dat odnosom maksimalnog pritiska na gornjoj granici gornjeg temperaturnog opsega prema maksimalnom pritisku na 21 °C, p_max(63 °C)/p_max(21 °C).

25. Prah eksplozivnog punjenja prema patentnom zahtevu 24, naznačen time, da je uticaj bilo kog od minimalno dva praha eksplozivnog punjenja na zajednički temperaturni gradijent linearan, i da odgovara jednačini PCPa/PCPb=Δb/Δa, dakle da je odnos količina PCPa prema PCPb obrnuto proporcionalan razlici maksimalnih pritisaka, gde je Δa razlika između relativnih maksimalnih pritisaka p_max/p_max(23°) PCPa i relativnog maksimalnog pritiska p_max/p_max(23°) praha eksplozivnog punjenja u preseku gornje i donje krive temperaturnog gradijenta, a Δb razlika između relativnog maksimalnog pritiska p_max/p_max(23 °C) PCPb i relativnog maksimalnog pritiska p_max/p_max(23 °C) praha eksplozivnog punjenja u preseku gornje i donje krive temperaturnog gradijenta.