CH655298A5 - EXPLOSIVE MATERIAL. - Google Patents
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- C06B47/00—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sprengstoffmasse des Wasser-in-Öl-Typs, die als kontinuierliche Phase einen kohlenstoffhaltigen Brennstoff und als diskontinuierliche Phase eine Sauerstoff freisetzende wässrige Lösung aufweist. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einer Sprengstoffmasse des erwähnten Typs, die bezüglich der Theologischen Eigenschaften, der Stabilität sowie der günstigen Handhabungseigenschaften bekannten Massen überlegen ist. The invention relates to an explosive mass of the water-in-oil type, which has a carbon-containing fuel as the continuous phase and an oxygen-releasing aqueous solution as the discontinuous phase. In particular, the invention is concerned with an explosive mass of the type mentioned which is superior to known masses in terms of the theological properties, stability and favorable handling properties.
Sprengstoffe des Wasser-in-Öl-Typs in Form von Emulsionen sind bekannt und im Handel erhältlich. Emulsionssprengstoffe wurden während der 60iger Jahre entwickelt und sind in der US-PS 3 447978 geschützt. Viele Modifikationen bezüglich der Bestandteile mit sowohl sensibilisierendem als auch nichtsensibi-lisierendem Charakter sind seit dieser Zeit durchgeführt und in einigen Fällen auch patentiert worden. Explosives of the water-in-oil type in the form of emulsions are known and are commercially available. Emulsion explosives were developed during the 1960s and are protected in U.S. Patent 3,447,778. Many modifications to the components with both sensitizing and non-sensitizing character have been carried out since that time and in some cases have also been patented.
Sprengstoffe des Emulsionstyps enthalten im allgemeinen eine wässrige Lösung eines Sauerstoff freisetzenden oder oxidieren-den Salzes, die als disperse Phase in einer kontinuierlichen Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffphase emulgiert ist. Darüber hinaus enthält der Sprengstoff oft eine gleichmässig verteilte gasförmige Komponente. Explosives of the emulsion type generally contain an aqueous solution of an oxygen-releasing or oxidizing salt, which is emulsified as a disperse phase in a continuous carbon-containing fuel phase. In addition, the explosive often contains an evenly distributed gaseous component.
Bisher bekannte Sprengstoffe des Emulsionstyps enthalten praktisch immer zur Modifizierung der Viskosität Wachse mit einem Schmelzpunkt zwischen ungefähr 55 und 65°C, die eine Eindickung der kontinuierlichen Ölphase bedingen. Je nach dem Verhältnis zwischen Wachs und Öl kann die Viskosität variiert und verändert werden. Wenn sich die Wachse verfestigen, nimmt die Emulsion eine Natur- und Fliesseigenschaft an, die von den Wachsen beeinflusst werden. Bei einer Verfestigung neigen jedoch die Wachse zu einer Volumenabnahme, wobei Wachse des Paraffintyps brüchig werden und leicht infolge der Strukturveränderung zerbrechen. Bei Temperaturänderungen und insbesondere bei tiefen Temperaturen verändert sich die Struktur der Wachse in ungünstiger Weise. Dies kann wiederum ein Zusammenbrechen der Struktur bewirken, wobei gleichzeitig die innere Salzlösungsphase freigelegt wird und eine Kristallisation erfolgt. Durch diese Erscheinung werden die Stabilität und das Detonationsvermögen des Sprengstoffs vermindert. So far known explosives of the emulsion type practically always contain waxes with a melting point between approximately 55 and 65 ° C. to modify the viscosity, which require thickening of the continuous oil phase. Depending on the ratio between wax and oil, the viscosity can be varied and changed. When the waxes solidify, the emulsion takes on a natural and flowing property that is influenced by the waxes. However, when solidified, the waxes tend to decrease in volume, waxes of the paraffin type becoming brittle and breaking easily as a result of the structural change. The structure of the waxes changes unfavorably in the event of temperature changes and in particular at low temperatures. This in turn can cause the structure to collapse, at the same time exposing the inner saline phase and crystallizing. This phenomenon reduces the stability and detonation capacity of the explosive.
Bei erhöhten Temperaturen können Emulsionen dieses Typs aus verschiedenen Gründen instabil sein, eine der Ursachen ist die Neigung der Wachse, Öl freizusetzen. Was die Herstellung des Sprengstoffes betrifft, so bedingt sein Gehalt an Wachsen bestimmte Einschränkungen bezüglich der Herstellungsmethode. Beispielsweise muss die Fülloperation beim Verpacken des Sprengstoffs schnell vor einer Verfestigung der Wachse erfolgen, wobei das Verpacken vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt werden sollte, die tiefer ist als die Verfestigungstemperatur der Wachse. Es ist zweckmässig, das Füllen unter Verwendung der gekühlten explosiven Masse durchzuführen, d.h. bei einer Temperatur, die tiefer ist als die Verfestigungstemperatur der Wachse, zusätzlich zu derTatsache, dass dies in der Praxis unzweckmässig ist, kann dies auch im Hinblick auf die Behandlung, welcher die Masse ausgesetzt wird, die Struktur der Wachse beeinflussen und dabei einen negativen Einfluss auf die Stabilität des Produktes ausüben. At elevated temperatures, emulsions of this type can be unstable for various reasons, one of which is the tendency of the waxes to release oil. As for the manufacture of the explosive, its wax content imposes certain restrictions on the method of manufacture. For example, when the explosives are packaged, the filling operation must be carried out quickly before the waxes solidify, the packaging preferably being carried out at a temperature which is lower than the solidification temperature of the waxes. It is convenient to carry out the filling using the cooled explosive mass, i.e. at a temperature lower than the solidification temperature of the waxes, in addition to the fact that this is impractical in practice, this can also affect the structure of the waxes and thereby have a negative influence with regard to the treatment to which the mass is exposed exercise on the stability of the product.
Als weiterer Nachteil der bekannten Methode sei auf die Tatsache hinzuweisen, dass Sprengstoffmassen auf der Basis von Wachsen durch eine Erscheinung charakterisiert werden, die als «kurze» Konsistenz bezeichnet wird und die Wirkung besitzt, Another disadvantage of the known method is the fact that explosives based on waxes are characterized by a phenomenon which is termed “short” consistency and has the effect of
dass der Sprengstoff leich zerfällt, wenn er äusseren Spannungseinwirkungen unterzogen wird, insbesondere nach längeren Lagerungsperioden. that the explosives disintegrate easily when subjected to external stresses, especially after long periods of storage.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Sprengstoffmasse zu schaffen, durch welche die Nachteile der vorstehend beschriebenen Sprengstoffe vermieden oder wenigstens verringert werden. Durch die Erfindung soll eine Sprengstoffmasse geschaffen werden, deren rheologische Eigenschaften vollständig verschieden sind von denjenigen der nach den bekannten Methoden hergestellten Materialien, wobei wesentliche Vorteile im Zusammenhang mit dem praktischen Einsatz dieser Massen erzielt werden. The object of the invention is to create an explosive mass by means of which the disadvantages of the explosives described above are avoided or at least reduced. The invention is intended to create an explosive mass whose rheological properties are completely different from those of the materials produced by the known methods, with substantial advantages being achieved in connection with the practical use of these masses.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch Zugabe eines wasserunlöslichen lipophilen Viskositätsindexverbesse-rungsmittels zu der kontinuierlichen lipophilen Phase der Masse eine Sprengstoffmasse mit Eigenschaften erhalten wird, die im Vergleich zu den bekannten Massen wesentlich verbessert sind. In bekannter Weise macht die Ölphase der Masse nur einen kleinen Gewichtsbruchteil der Masse als Ganzes aus und liegt in der Grössenordnung von weniger als ungefähr 10 Gew.-% und beträgt oft nicht mehr als ungefähr 5 Gew.-%. Gegenüber diesem Hintergrund ist es äusserst überraschend, dass durch Zugabe eines sog. Viskositätsindexverbesserungsmittels zu der kontinuierlichen Phase eine merkliche Verbesserung der Eigenschaften des Produktes erhalten werden kann, so dass die praktische Verwendung desselben in wesentlich günstigerer Weise erfolgen kann. The invention is based on the knowledge that by adding a water-insoluble lipophilic viscosity index improver to the continuous lipophilic phase of the mass, an explosive mass is obtained with properties which are significantly improved compared to the known masses. In a known manner, the oil phase of the mass is only a small fraction by weight of the mass as a whole and is of the order of less than approximately 10% by weight and is often not more than approximately 5% by weight. Against this background, it is extremely surprising that by adding a so-called viscosity index improver to the continuous phase, a noticeable improvement in the properties of the product can be obtained, so that the practical use of the product can be carried out in a substantially more favorable manner.
Das Viskositätsindexverbesserungsmittel kann ein Mittel herkömmlichen Typs sein und beispielsweise aus einem Polymeren einer geeigneten Art bestehen, beispielsweise aus Acrylat- und/ oder Methacrylat-Copolymeren oder Olefincopolymeren. Zusätzlich zu dem Vorliegen des Viskositätsindexverbesserungs-mittels in der Ölphase kann die erfindungsgemässe Sprengstoffmasse durch die Tatsache charakterisiert werden, dass sie im wesentlichen frei von herkömmlichen Gehalten an Wachsen in der kontinuierlichen Phase ist. Im Hinblick auf diese Tatsache werden einige der Nachteile der bekannten Massen, auf die zuvor eingegangen worden ist, vermieden. The viscosity index improver may be of a conventional type and may consist, for example, of a polymer of a suitable type, for example of acrylate and / or methacrylate copolymers or olefin copolymers. In addition to the presence of the viscosity index improver in the oil phase, the explosive composition of the invention can be characterized by the fact that it is essentially free of conventional levels of wax in the continuous phase. In view of this fact, some of the disadvantages of the known masses, which have been discussed previously, are avoided.
Gewöhnlich enthält die erfindungsgemässe Masse als kontinuierliche Phase jedes geeignete Öl, beispielsweise Mineralöl, pflanzliches Öl oder entwachstes Paraffinöl. Die kontinuierliche Phase kann ein lipophiles Emulgiermittel herkömmlichen Typs enthalten und zusätzlich ebenfalls in herkömmlicher Weise ein Material enthalten, das geschlossene Zellhohlräume aufweist, beispielsweise Glasmikrokügelchen. The mass according to the invention usually contains any suitable oil as a continuous phase, for example mineral oil, vegetable oil or dewaxed paraffin oil. The continuous phase can contain a lipophilic emulsifying agent of the conventional type and additionally also contain in a conventional manner a material which has closed cell cavities, for example glass microspheres.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die erfindungsgemässe Masse zusätzlich zu den Grundbestandteilen, und zwar in In summary, it can be stated that the composition according to the invention is in addition to the basic components, specifically in
2 2nd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
655 298 655 298
der diskontinuierlichen wässrigen Phase, die Sauerstoff "freisetzende Salze enthält, und einer kontinuierlichen Ölphase, die das Viskositätsindexverbesserungsmittel enthält, ferner ein lipophiles Emulgiermittel und ein Material enthalten kann, durch welches in die Masse geschlossene Zellhohlräume eingebracht werden. the discontinuous aqueous phase containing oxygen "releasing salts and a continuous oil phase containing the viscosity index improver may further contain a lipophilic emulsifier and a material through which closed cell cavities are introduced into the mass.
Nachfolgend wird das Sauerstoff-freisetzende Mittel näher beschrieben. The oxygen-releasing agent is described in more detail below.
Diese Komponente der erfindungsgemässen Masse ist als solche nicht charakteristisch für die Erfindung, sie kann unter herkömmlichen Sauerstoff-freisetzenden Mitteln ausgewählt werden, wie sie in herkömmlicher Weise eingesetzt werden. Als derartige Mittel seien verschiedene anorganische und organische wasserlösliche Nitrate, wie Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Kalziumnitrat, Natriumperchlorat, Ammoniumperchlorat, Monomethylaminnitrat, Ethylendiaminnitrat, etc. sowie Mischungen davon erwähnt. Die Konzentration des Sauerstofffreisetzenden Mittels in der wässrigen Phase ist nicht kritisch für die Erfindung, sie kann innerhalb breiter Grenzen schwanken, beispielsweise ungefähr 40 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die wässrige Lösung, betragen. Die Menge an Wasser in der Masse als Ganzer kann ebenfalls in herkömmlicher Weise ausgewählt werden und kann zwischen ungefähr 4 und 20 Gew. -%, bezogen auf das Gewicht der Masse, schwanken. As such, this component of the composition according to the invention is not characteristic of the invention, it can be selected from conventional oxygen-releasing agents as are used in a conventional manner. Various inorganic and organic water-soluble nitrates, such as ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate, sodium perchlorate, ammonium perchlorate, monomethylamine nitrate, ethylene diamine nitrate, etc., and mixtures thereof, may be mentioned as such agents. The concentration of the oxygen-releasing agent in the aqueous phase is not critical to the invention, it can vary within wide limits, for example approximately 40 to 90% by weight, based on the aqueous solution. The amount of water in the mass as a whole can also be selected in a conventional manner and can vary between approximately 4 and 20% by weight, based on the weight of the mass.
Nachfolgend wird das Öl in der kontinuierlichen Phase näher beschrieben. The oil in the continuous phase is described in more detail below.
Diese Komponente der erfindungsgemässen Masse besteht aus einem herkömmlichen Kohlenwasserstoffbrennstoff in Form eines geeigneten Öltyps, beispielsweise in Form von Mineralöl, pflanzlichem Öl oder entwachstem Paraffinöl. In erster Linie ist es diese kontinuierliche Ölphase, welche für die Eigenschaften des Emulsionssprengstoffs entscheidend ist, und zwar sowohl physikalisch als auch chemisch. Von den physikalischen Eigenschaften seien die Viskosität, die Konsistenz, die Wasserbeständigkeit, die elektrische Leitfähigkeit, die Temperaturstabilität etc. erwähnt. Zu den chemischen Eigenschaften gehören beispielsweise die Reaktivität mit anderen Materialien, die Löslichkeit in polaren oder nichtpolaren Lösungsmitteln etc. Die kontinuierliche Ölphase beeinflusst auch die Detonationseigenschaften, beispielsweise die Detonationsgeschwindigkeit, die Detonationsempfindlichkeit bei tieferen Temperaturen, die Empfindlichkeit gegenüber Reibung, Schlag, der Entflammbarkeit etc. This component of the composition according to the invention consists of a conventional hydrocarbon fuel in the form of a suitable oil type, for example in the form of mineral oil, vegetable oil or waxed paraffin oil. It is primarily this continuous oil phase that is critical to the properties of the emulsion explosive, both physically and chemically. The physical properties include viscosity, consistency, water resistance, electrical conductivity, temperature stability, etc. The chemical properties include, for example, reactivity with other materials, solubility in polar or non-polar solvents, etc. The continuous oil phase also influences the detonation properties, for example the detonation speed, the detonation sensitivity at lower temperatures, the sensitivity to friction, shock, flammability etc.
Wie vorstehend erwähnt, ist ein wesentliches Merkmal für die Erfindung die Tatsache, dass die kontinuierliche Ölphase im wesentlichen frei von Wachsen des Typs ist, wie er in bisher bekannten Sprengstoffen vorliegt. Infolge der Abwesenheit von Wachsen werden beträchtliche verbesserte Eigenschaften in vielerlei Hinsicht erzielt, wie vorstehend erwähnt worden ist. In anderer Hinsicht können die Materialien der kontinuierlichen Ölphase in herkömmlicher Weise ausgewählt werden. Bezüglich der Gewichtsmenge können sie in herkömmlichen Anteilen vorliegen. Im allgemeinen enthält die erfindungsgemässe Masse ungefähr 1 bis 10 Gew.-% der kontinuierlichen Ölphase und in besonders zweckmässiger Weise ungefähr 5 Gew.-%. As mentioned above, an essential feature of the invention is the fact that the continuous oil phase is essentially free of waxes of the type present in previously known explosives. As a result of the absence of waxes, considerable improved properties are achieved in many ways, as mentioned above. In other respects the materials of the continuous oil phase can be selected in a conventional manner. With regard to the amount by weight, they can be present in conventional proportions. In general, the composition according to the invention contains approximately 1 to 10% by weight of the continuous oil phase and in a particularly expedient manner approximately 5% by weight.
Im folgenden wird das Viskositätsindexverbesserungsmittel erläutert. The viscosity index improver is explained below.
Zusätzlich zu der Tatsache, das die kontinuierliche Ölphase im wesentlichen frei von Wachsen ist, stellt diese Komponente der erfindungsgemässen Masse das wesentliche Merkmal der Erfindung dar. Als derartige Verbesserungsmittel kann man die Additive verwenden, wie sie in herkömmlicher Weise auf dem Schmierölgebiet eingesetzt werden und den Charakter von Vis-kositätsindexverbesserungsmitteln besitzen. Nachfolgend wird diese Komponente der erfindungsgemässen Masse als VI-Ver-besserungsmittel aus Vereinfachungsgründen bezeichnet. In addition to the fact that the continuous oil phase is essentially free of waxes, this component of the composition according to the invention is the essential feature of the invention. Additives such as those conventionally used in the lubricating oil field and the like can be used as such improvement agents Have the character of viscosity index improvers. This component of the composition according to the invention is referred to below as a VI improver for reasons of simplification.
Das VI-Verbesserungsmittel stellt daher ein wasserunlösliches lipophiles Material, in geeigneter Weise ein Polymeres, wie ein Copolymeres, dar. Derartige Produkttypen werden am häufig- The VI improver is therefore a water-insoluble lipophilic material, suitably a polymer, such as a copolymer.
15 15
20 20th
sten in Form einer Öllösung des infrage stehenden Polymeren angeboten, beispielsweise in einem entwachsten hochraffinierten und neutralen Paraffingrundöl. Besonders bevorzugte Polymere sind Acrylat- und/oder Methacrylatcopolymere, z.B. Polyalkyl-5 methacrylatcopolymere. Im Handel verfügbare Materialien sind beispielsweise Materialien des Typs Plexol®, die von der Rohm and Haas Company, Philadelphia, PA, USA, in den Handel gebracht werden. Diese Materialien bestehen aus Öllösungen von Polyacrylmethacrylatcopolymeren. Darüber hinaus seien 10 Produkte des Typs der Olefincopolymeren erwähnt. Most offered in the form of an oil solution of the polymer in question, for example in a dewaxed, highly refined and neutral paraffin base oil. Particularly preferred polymers are acrylate and / or methacrylate copolymers, e.g. Polyalkyl-5 methacrylate copolymers. Commercially available materials include materials of the Plexol® type, which are marketed by the Rohm and Haas Company, Philadelphia, PA, USA. These materials consist of oil solutions of polyacrylic methacrylate copolymers. In addition, 10 products of the olefin copolymer type are mentioned.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf irgendwelche besonderen Typen von VI-Verbesserungsmitteln beschränkt, vielmehr können alle Materialien, welche die Funktion der Verbesserung des Viskositätsindex des Öls erfüllen, verwendet werden. However, the invention is not limited to any particular types of VI improvers, but any materials which serve the function of improving the viscosity index of the oil can be used.
Die Menge des zugesetzten VI-Verbesserungsmittels ist nicht besonders kritisch und kann innerhalb breiter Grenzen variieren. Ein in der Praxis geeigneter Bereich, basierend auf den Gehalten der Masse an dem VI-Verbesserungsmittel (d.h. seinen Gehalten an aktiver Komponente) beträgt ungefähr 0,1 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise 0,1 bis 5% und insbesondere 0,5 bis 3%. The amount of VI improver added is not particularly critical and can vary within wide limits. A practical range based on the contents of the mass of the VI improver (ie its contents of active component) is approximately 0.1 to 10% by weight and preferably 0.1 to 5% and in particular 0.5 to 3%.
Im folgenden wird das Emulgiermittel beschrieben. Diese Komponente in der erfindungsgemässen Sprengstoffmasse, die als solche nicht immer obligatorisch ist, stellt einen Teil der 25 kontinuierlichen Ölphase dar und besteht aus einem lipophilen Emulgiermittel, das j edem herkömmlichen Typ entsprechen kann. So kann beispielsweise ein Emulgiermittel, das zu der Sorbitangruppe gehört, verwendet werden, es kann auch aus Mono- und Diglyceriden von Fettsäuren, Estern von Polyoxy-30 ethylenen, Phosphatoleylsäuren, substituierten Oxazolinen sowie Phosphatestern davon ausgewählt werden. Mischungen aus verschiedenen Emulgiermitteln können natürlich ebenfalls verwendet werden. Ein bevorzugter Emulgiermitteltyp besteht aus Sorbitanmonooleat. - ~ The emulsifier is described below. This component in the explosive mass according to the invention, which as such is not always mandatory, forms part of the continuous oil phase and consists of a lipophilic emulsifier which can correspond to any conventional type. For example, an emulsifying agent belonging to the sorbitan group can be used, it can also be selected from mono- and diglycerides of fatty acids, esters of polyoxy-30-ethylene, phosphatoleyl acids, substituted oxazolines and phosphate esters thereof. Mixtures of different emulsifiers can of course also be used. A preferred type of emulsifier consists of sorbitan monooleate. - ~
Die Menge des verwendeten Emulgiermittels ist nicht besonders kritisch. Der geeignete Bereich liegt zwischen ungefähr 0,2 und 5 Gew.-%, bezogen auf der Masse als Ganzer. The amount of emulsifier used is not particularly critical. The suitable range is between about 0.2 and 5% by weight based on the mass as a whole.
Nachfolgend wird das Hohlzellenmaterial beschrieben. The hollow cell material is described below.
Auch dieser gegebenenfalls einzusetzende Bestandteil der erfindungsgemässen Masse ist von herkömmlichem Charakter. Die Masse kann dieses Material in einer Menge enthalten, die innerhalb breiter Grenzen schwankt, beispielsweise von ungefähr 0,25 bis ungefähr 10 Gew.-%, bezogen auf die Masse. Das Material besteht in zweckmässiger Weise aus Glas- oder Kunst-stoffmikrokügelchen herkömmlichen Typs mit einer Teilchen-grösse zwischen ungefähr 10 und ungefähr 200 |xm. This component of the composition according to the invention, which may be used, is also of conventional character. The mass may contain this material in an amount which varies within wide limits, for example from about 0.25 to about 10% by weight, based on the mass. The material suitably consists of glass or plastic microspheres of conventional type with a particle size between approximately 10 and approximately 200 μm.
Die erfindungsgemässe Masse kann gegebenenfalls bis zu ungefähr 20 Gew.-% eines Hilfsbrennstoffs des Metalltyps, wie so beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Magnesium oder dgl. enthalten. The composition according to the invention can optionally contain up to approximately 20% by weight of an auxiliary fuel of the metal type, such as aluminum, an aluminum alloy, magnesium or the like.
Die erfindungsgemässe Masse wird in der Weise hergestellt, dass zuerst verschiedene Vormischungen erzeugt werden, hauptsächlich eine wässrige Lösung des Sauerstoff-freisetzenden Sal-55 zes und eine Ölkomponente, welche das VI-Verbesserungsmittel und das Emulgiermittel enthält. Die Emulsion wird dann durch anschliessende Zugabe der Ölkomponente zu der wässrigen Lösung unter Rühren, bis eine Wasser-in-Öl-Emulsion gebildet worden ist, hergestellt. Die Salzlösung wird dann mit einer 60 höheren Geschwindigkeit zugegeben. The composition according to the invention is produced in such a way that different premixes are first produced, mainly an aqueous solution of the oxygen-releasing salt and an oil component which contains the VI improver and the emulsifier. The emulsion is then prepared by then adding the oil component to the aqueous solution with stirring until a water-in-oil emulsion is formed. The saline solution is then added at a higher rate.
Anschliessend können die Mikrokügelchen zugesetzt und eingemischt werden und gegebenenfalls Hilfsbrennstoff, wie Aluminium, in der gewünschten Konzentration zugemischt werden. The microspheres can then be added and mixed in and, if necessary, auxiliary fuel, such as aluminum, can be mixed in at the desired concentration.
35 35
40 40
45 45
65 65
Beispiele Examples
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, die jedoch die Erfindung nicht beschränken sollen. The invention is illustrated by the following examples, which, however, are not intended to limit the invention.
655 298 655 298
4 4th
Herstellung der Masse Manufacturing the mass
Die erfindungsgemässe Masse wird in Chargen von 1000 g ausgehend von drei Vormischungen in der folgenden Weise hergestellt: The mass according to the invention is produced in batches of 1000 g starting from three premixes in the following manner:
5 5
Vormischung 1 Premix 1
Jede Salzlösung wird hergestellt durch Erhitzen von Ammoniumnitrat, Natriumnitrat und Wasser auf ungefähr 100°C. Das Ammoniumnitrat entspricht einem nichtbehandelten Grad einer Klumpenform der KemaNobel AB, Schweden. DasNatriumni- 10 trat entspricht dem üblichen technischen Grad und ist von der BASF, Westdeutschland, erhältlich. Each saline solution is made by heating ammonium nitrate, sodium nitrate and water to approximately 100 ° C. The ammonium nitrate corresponds to an untreated grade of a lump form from KemaNobel AB, Sweden. The sodium nitrate corresponds to the usual technical grade and is available from BASF, West Germany.
Vormischung 2 Premix 2
Die Brennstoff-Öl-Phase enthält wechselnde Mengen an VI- 15 Verbesserungsmitteln und wechselnde Mengen an Paraffinöl und Mineralöl. Ferner enthält die Ölphase Emulgiermittel in Form von Sorbitanmonooleat des Typs SPAN® 80. Als Vergleichssubstanz wird eine Ölphase verwendet, die mikrokristallines Wachs der WITCO Chemical Co., USA, enthält. 20 The fuel-oil phase contains varying amounts of VI-15 improvers and varying amounts of paraffin oil and mineral oil. The oil phase also contains emulsifiers in the form of sorbitan monooleate of the type SPAN® 80. An oil phase which contains microcrystalline wax from WITCO Chemical Co., USA is used as the reference substance. 20th
Die Vormischung 2 wird durch Vermischen der jeweiligen Bestandteile und Erhitzen auf 80 bis 85°C hergestellt. The premix 2 is produced by mixing the respective constituents and heating to 80 to 85 ° C.
Vormischung 3 Premix 3
"'s "'s
Diese Komponente besteht aus Glasmikrokügelchen des Typs B 15/250 der 3M Co., USA. This component consists of type B 15/250 glass microspheres from 3M Co., USA.
Die Vormischung 1 wird dann langsam zu der Vormischung 2 unter intensivem Rühren unter Bildung einer Wasser-in-Öl-Emulsion zugesetzt. Nach der Bildung einer Emulsion kann die Vormischung 1 mit einer höheren Geschwindigkeit in der her- 30 kömmlichen Weise bis zur Fertigstellung zugesetzt werden. Premix 1 is then slowly added to premix 2 with vigorous stirring to form a water-in-oil emulsion. After the formation of an emulsion, the premix 1 can be added at a higher rate in the conventional manner until completion.
Zu der erhaltenen Mischung wird dann die Vormischung 3 aus Glasmikrokügelchen unter Einmischen zugesetzt, bis die ganzen Glasmikrokügelchen gleichmässig in der Emulsion verteilt sind. The premix 3 of glass microspheres is then added to the mixture obtained, with mixing, until the entire glass microspheres are uniformly distributed in the emulsion.
Die Menge der Glasmikrokügelchen, die konstant ist und 20 g 35 im Falle aller Zusammensetzungen einschliesslich der Vergleichszusammensetzungen beträgt, verleiht dem fertigen Sprengstoff eine Dichte von 1100 bis 1140 kg/m3, gemessen bei 20°C. The amount of glass microspheres, which is constant and is 20 g 35 in the case of all compositions including the comparative compositions, gives the finished explosive a density of 1100 to 1140 kg / m3, measured at 20 ° C.
Aus den hergestellten Sprengstoffmassen werden fertige Pro- 40 dukte unter Verwendung einer einfachen handbetriebenen Kol- Finished products are made from the explosives mass produced using a simple, hand-operated
Tabel Table
Für die Versuche ei benspritze, mit welcher bei 60 bis 70°C zwei PVC-Rohre mit einer Abmessung von 25 x 600 mm gefüllt werden, hergestellt. Die restliche Menge einer jeden 1000 g-Charge wird für Kompressibilitätstests verwendet. For the experiments, an egg syringe was used to fill two PVC pipes with a dimension of 25 x 600 mm at 60 to 70 ° C. The remaining amount of each 1000 g batch is used for compressibility tests.
Die mit dem erfindungsgemässen Sprengstoff sowie mit dem Vergleichssprengstoff gefüllten P V C-Rohre werden zur Bestimmung der Detonationsgeschwindigkeit verwendet. Die Initiierung erfolgt mit einer Detonationskapsel Nr. 8 bei einer Explosionstemperatur von 20°C. Bei der Durchführung der Tests hängen die Chargen frei. The P V C pipes filled with the explosive according to the invention and with the comparative explosive are used to determine the speed of detonation. The initiation takes place with a detonation capsule No. 8 at an explosion temperature of 20 ° C. The batches hang freely when the tests are carried out.
In den folgenden Tabellen wird in der Tabelle I die Zusammensetzung der erfindungsgemässen Massen und der Vergleichsmassen , die in herkömmlicher Weise hergestellt worden sind, zusammengefasst. In der Tabelle II sind die Ergebnisse der Viskositätsmessungen von vier Massen und der Vergleichsmasse aufgeführt. The following tables summarize in Table I the composition of the compositions according to the invention and of the comparison compositions which have been produced in a conventional manner. Table II shows the results of the viscosity measurements of four masses and the comparative mass.
Diese Messungen werden bei +20°C mit einer fallenden Kugel in einem Viskosimeter vom Typ HÄPPLER nach der westdeutschen Standard-DIN-Methode 53015 durchgeführt. These measurements are carried out at + 20 ° C with a falling ball in a HÄPPLER viscometer according to the West German standard DIN method 53015.
In der Tabelle III sind die Kompressibilitäts- und Detonations-geschwindigkeitswerte für erfindungsgemässe Massen, Vergleichssprengstoffe und im Handel erhältliche Sprengstoffe angegeben. Table III shows the compressibility and detonation speed values for compositions according to the invention, comparative explosives and commercially available explosives.
Es ist zu erwähnen, dass zur Bestimmung der Konsistenz der Produkte ein sog. KolbenrheometervomTypSKlll, das von der NitroNobel AB, Schweden, konstruiert worden ist, verwendet wird. Diese Vorrichtung besteht aus einer Waage und einem Motor mit einem Getriebe, der Kolbengeschwindigkeiten zwischen 0,0375 und 0,161 cm/s ermöglicht. Die ablesbare Beladung der Waage beträgt insgesamt 20 kg, wobei ein Schalter verwendet wird, der in der Weise eigestellt werden kann, dass er die Verbindung zu dem Motor bei einer geringeren Belastung unterbricht. Dieser Schalter wird mittels einer Schraube eingestellt. Normalerweise erfolgt die Einstellung zur Unterbrechung der Zufuhr von elektrischem Strom bei einer Beladung von 10 kg. Die Berechnung der Pressbarkeit «1» erfolgt nach folgender Gleichung: It should be mentioned that a so-called piston rheometer of type SKlll, which was constructed by NitroNobel AB, Sweden, is used to determine the consistency of the products. This device consists of a scale and a motor with a gearbox that enables piston speeds between 0.0375 and 0.161 cm / s. The readable load on the scales is 20 kg in total, using a switch that can be set in such a way that it interrupts the connection to the motor at a lower load. This switch is set using a screw. Normally, the setting to interrupt the supply of electric current is carried out with a load of 10 kg. The pressability «1» is calculated according to the following equation:
«t» = 1,306 x pj x 103N/m2, «T» = 1.306 x pj x 103N / m2,
worin pi die Waageablesung in kg ist. where pi is the balance reading in kg.
le I le I
igesetzte Massen masses set
Bestandteile Zusammensetzung, Gew.-% Vergleichsmasse, Gew.-% Ingredients Composition,% by weight of reference mass,% by weight
Salzlösung Saline solution
1 1
2 2nd
3 3rd
4 4th
5 5
A A
B B
Ammoniumnitrat (AN) Ammonium nitrate (AN)
74,0 74.0
72,5 72.5
72,5 72.5
72,0 72.0
72,0 72.0
73,0 73.0
73,0 73.0
Natriumnitrat (SN) Sodium nitrate (SN)
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
Wasser(HiO) Water (HiO)
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
10,0 10.0
Ölmischung Oil mixture
Paraffinöl * Paraffin oil *
0,4 0.4
1,2 1.2
1,6 1.6
2,0 2.0
2,0 2.0
Mineralöl, Kaydol® Mineral oil, Kaydol®
2,0 2.0
1,5 1.5
0,5 0.5
1,0 1.0
4,0 4.0
Emulgiermittel, SPAN®80 Emulsifier, SPAN®80
1,0 1.0
1,0 1.0
1,0 1.0
1,0 1.0
1,0 1.0
1,0 1.0
1,0 1.0
Eindickungscopolymeres Thickening copolymer
Plexol®618 Plexol®618
0,6 0.6
1,0 1.0
2,4 2.4
3,0 3.0
Eindickungscopolymeres Thickening copolymer
Plexol®953 Plexol®953
3,0 3.0
Wachs (50% Paraffin/50 Wax (50% paraffin / 50
mikrokristallin) microcrystalline)
3,0 3.0
Sensibilisierungsmittel Sensitizer
Glasmikrokügelchen B15/250 Glass microspheres B15 / 250
2,0 2.0
2,0 2.0
2,0 2.0
2,0 2.0
2,0 2.0
2,0 2.0
2,0 2.0
* Es wird angenommen, dass die Öllösung 40%ig ist. * It is assumed that the oil solution is 40%.
5 5
Tabelle II Table II
655 298 655 298
Bestandteile Components
Zusammensetzung Gewichtsteile (g) Composition parts by weight (g)
1 2 3 4 Vergleich 1 2 3 4 comparison
Paraffinöl Paraffin oil
(40 %ige Lösung) (40% solution)
Mineralöl, Kaydol® Mineral oil, Kaydol®
Emulgiermittel Span®80 Emulsifier Span®80
Eindickungscopolymeres Plexol®618 Plexol®953 Olefincopolymeres 1 Olefincopolymeres 2 Thickening copolymer Plexol®618 Plexol®953 olefin copolymer 1 olefin copolymer 2
40 40 40 40 40 40
10 10 10 10 10 10
40 40
10 10th
Viskosität, 20°C (lcp = IMPas) Viscosity, 20 ° C (lcp = IMPas)
361 440 328 402 109 361 440 328 402 109
Tabelle III Table III
Zusammenfassung der Kompressibilitäts- und Detonationsgeschwindigkeitswerte der Massen aus Tabelle I sowie von drei verschiedenen im Handel erhältlichen Sprengstoffen Summary of the compressibility and detonation velocity values of the masses from Table I as well as three different commercially available explosives
Masse Vergleichssprengstoff im Handel erhältliche Bulk comparative explosive commercially available
Sprengstoffe Explosives
1 2 3 4 5 A B C* D** E*** 1 2 3 4 5 A B C * D ** E ***
Dichte, kg/m2 Density, kg / m2
nach der Herstellung, 20°C 1100 1140 1140 1100 1120 1050 1140 after production, 20 ° C 1100 1140 1140 1100 1120 1050 1140
beim Testen, 20°C 1100 1140 1140 1100 1120 1050 1140 1200 1200 1450 when testing, 20 ° C 1100 1140 1140 1100 1120 1050 1140 1200 1200 1450
Kompressibilität «x» N/m2 X10 0,8 1,4 2,15 2,5 3,9 ^ 0,5 4,5 Compressibility «x» N / m2 X10 0.8 1.4 2.15 2.5 3.9 ^ 0.5 4.5
48 h nach der Herstellung d Woche 48 h after production d week
Explosionstemperatur 20°C Heist?) Explosion temperature 20 ° C Heist?)
3 Wochen nach der Herstellung, 3 weeks after production,
Explosionstemperatur 20°C 6 Monate oder mehr nach der Herstellung, Explosion temperature 20 ° C 6 months or more after production,
Explosionstemperatur 20°C 3,9 ') 8 Explosion temperature 20 ° C 3.9 ') 8
Donationsgeschwindigkeit, m/s 3940 4290 4100 4080 4125 4400 F 4000 Donation speed, m / s 3940 4290 4100 4080 4125 4400 F 4000
0 25 x 600 mm, 0 25 x 600 mm,
PVC-Rohr, frei hängend, Initiierung mit Kapsel Nr. 8, Schuss 48 h nach der Herstellung, PVC pipe, free hanging, initiation with capsule No. 8, shot 48 h after production,
Explosionstemperatur 20°C F = versagt Explosion temperature 20 ° C F = failed
*) Nicht kompressibel über 10 kg, zerbrochene Struktur. *) Not compressible over 10 kg, broken structure.
*) Masse C - im Handel erhältlicher Emulsionssprengstoff Powermax®200 der Atlas Powder Co., USA. *) Mass C - commercially available emulsion explosive Powermax®200 from Atlas Powder Co., USA.
**) Masse D - modifiziertes Powermax®200 **) Mass D - modified Powermax®200
***) Masse E - im Handel erhältlicher NG-Sprengstoff, Dynamex®B der Nitro Nobel AB, Schweden. ***) Mass E - commercially available NG explosives, Dynamex®B from Nitro Nobel AB, Sweden.
Der Zweck der Messung der Viskosität, deren Ergebnisse in der vorstehenden Tabelle II zusammengefasst sind, besteht darin, eine praktische und verwertbare Kenntnis über die relativen Viskositäten der Lösungen im Vergleich zu einem Vergleichsprodukt zu erhalten. Aus den angegebenen Viskositätsdaten ist leicht zu erkennen, dass eine Zugabe von beispielsweise 10 Gew.-% einer Öllösung eines Copolymeren die Viskosität der The purpose of measuring the viscosity, the results of which are summarized in Table II above, is to obtain practical and usable knowledge of the relative viscosities of the solutions compared to a comparative product. It is easy to see from the viscosity data that an addition of, for example, 10% by weight of an oil solution of a copolymer affects the viscosity of the
Vergleichsmischung bei 20°C bis auf das 3- bis 4,5-fache zu erhöhen vermag. Comparative mixture at 20 ° C can increase up to 3 to 4.5 times.
Die erfindungsgemässe Technik bietet beträchtliche Vorteile 65 in einigen Beziehungen, von denen die folgenden erwähnt seien: Da die kontinuierliche Ölphase keine Wachse mehr enthält, wird das Herstellungsverfahren insofern vereinfacht, als eine zuvor hergestellte Öllösung des VI-Verbesserungsmittels ver- The technique according to the invention offers considerable advantages 65 in some respects, of which the following should be mentioned: since the continuous oil phase no longer contains waxes, the manufacturing process is simplified in that a previously prepared oil solution of the VI improver
655 298 655 298
wendet werden kann. Dies bedingt einen geringeren Kapitalbedarf bezüglich des Herstellungsverfahrens und auch eine beträchtliche Energieeinsparung. Die erfindungsgemässe Methode ermöglicht ausserdem geringere Verfahrenstemperaturen. can be applied. This requires less capital in terms of the manufacturing process and also considerable energy savings. The method according to the invention also enables lower process temperatures.
Die erfindungsgemäss hergestellten Massen besitzen im Vergleich zu Emulsionen auf Wachsbasis völlig verschiedene Theologische Eigenschaften. Die lange kohärente sowie viskose Struktur der erfindungsgemässen Produkte ermöglicht Variationen bezüglich der geometrischen Form sowie der Anpassung des Emulsionssprengstoffs an das Anwendungsgebiet. Kapselempfindliche stark viskose Sprengstoffmassen können daher ver-presst, verformt oder extrudiert werden, um die gewünschten Formen herzustellen. The masses produced according to the invention have completely different theological properties compared to emulsions based on wax. The long, coherent and viscous structure of the products according to the invention enables variations in the geometric shape and the adaptation of the emulsion explosive to the field of application. Capsule-sensitive, highly viscous explosives can therefore be compressed, deformed or extruded to produce the desired shapes.
Die physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemässen Produktes, und zwar die Widerstandsfähigkeit gegenüber Viskositätsänderungen bei wechselnden Temperaturen, geringer Gefrierpunkt, hoher Entflammungspunkt und eine viskose neutrale und polymerähnliche Struktur, ermöglichen die Formulierung von optimalen Ansätzen und damit optimale Eigenschaften des fertigen Produktes. The physical properties of the product according to the invention, namely the resistance to changes in viscosity at changing temperatures, low freezing point, high ignition point and a viscous neutral and polymer-like structure, enable the formulation of optimal batches and thus optimal properties of the finished product.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen 5 Ausführungsformen beschränkt und kann vielmehr in vielerlei Hinsicht im Rahmen der Erfindung modifiziert werden. So ist der Typ der Sauerstoff-freisetzenden Substanzen nicht kritisch. Alle Typen herkömmlicher Substanzen können bei der Anwendung der Erfindung verwendet werden. Das Öl der kontinuierlichen 10 Ölphase kann aus jedem Typ bestehen, der mit den erfindungsgemässen Sprengstoffprodukten verträglich ist. Die anderen herkömmlichen Bestandteile des Produktes, und zwar das Emulgiermittel, die Mikrokügelchen sowie möglicherweise Hilfsbrennstoffe können aus bekannten und herkömmlichen Materials lien ausgewählt werden. Das VI-Verbesserungsmittel kann schliesslich ebenfalls aus im Handel erhältlichen Produkten ausgewählt werden, die für eine Viskositätsindexmodifizierung geeignet sind. Die vorstehend genannten Verbindungen stellen nur Beispiele für geeignete Materialien dar. The invention is not limited to the 5 embodiments described above and can rather be modified in many ways within the scope of the invention. So the type of oxygen-releasing substances is not critical. All types of conventional substances can be used in the practice of the invention. The oil of the continuous oil phase can consist of any type which is compatible with the explosive products according to the invention. The other conventional components of the product, namely the emulsifier, the microspheres and possibly auxiliary fuels, can be selected from known and conventional materials. Finally, the VI improver can also be selected from commercially available products suitable for viscosity index modification. The above compounds are only examples of suitable materials.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
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| SE8205289A SE457952B (en) | 1982-09-15 | 1982-09-15 | SPRAENGAEMNE |
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ID=20347868
Family Applications (1)
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