DE69010790T2

DE69010790T2 - Verfahren zur Herstellung von Explosivstoffen.

Info

Publication number: DE69010790T2
Application number: DE69010790T
Authority: DE
Inventors: Herman Schmid
Original assignee: Bofors Explosives AB
Current assignee: Eurenco Bofors AB
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: SE8902246D0; EP0406190B1; US5035843A; NO902742D0; DE69010790D1; NO902742L; PT94438A; NO172639C; ATE108756T1; NO172639B; SE8902246L; EP0406190A2; SE465572B; EP0406190A3; CA2018347A1

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung formbarer oder alternativ komprimierbarer Explosivsubstanzen hoher Viskosität durch Mischen, Bearbeiten und Homogenisieren von Binder enthaltenden Explosivmischungen, die kristalline und/oder teilchenförmige Explosivsubstanzen enthalten und so wenig Binder oder andere Viskositätsreduzierende Beimengungen, daß sie im unbearbeiteten Zustand sich im wesentlichen wie ein trockenes, freirieselndes Pulver anfühlen und verhalten. Da die Explosivsubstanzen, die erfindungsgemäß erhalten werden, eine hohe Viskosität aufweisen, muß ihr Formen in den meisten Fällen mittels Vibrationsförderung oder bei einem gewissen Druck erfolgen, sie sind aber nichtsdestotrotz formbar. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einer Anordnung in Form eines sog. Misch- und Scherwalzwerkes Gebrauch gemacht, das an sich bekannt ist und für andere Zwecke eingesetzt wird.
Das Mischen, Bearbeiten und Homogenisieren von plastischen Explosivsubstanzen wie Einbasis- und Doppelbasis-Treibmitteln und gewisse Arten von Explosivsubstanzen wurde bislang einerseits chargenweise in Mischbehältern durchgeführt, die mit Rührern versehen sind, Schwerlastmischern und Walzmühlwerken, und, andererseits, kontinuierlicher, hauptsächlich in verschiedenen Arten von Schraubenpressen und Extrudern. Bei den chargenweisen Verfahren ist die Produktion deutlich durch den Anteil der Explosivsubstanz begrenzt, die gleichzeitig bearbeitet werden kann, während bei den vorbekannten kontinuierlichen Verfahren zur Erzeugung desselben Produkts nicht immer die gewünschte Produktqualität gewährleistet ist, da der Bearbeitungsgrad in dieser Hinsicht normalerweise ein für allemal durch die Größe und Drehgeschwindigkeit der Schraubenpresse oder des Extruders festgelegt ist und der erforderliche Bearbeitungsgrad für die Explosivsubstanz sehr deutlich variieren kann, selbst für den Fall geringer Variationen in den Startkomponenten. Es wäre deshalb wünschenswert, daß der Bearbeitungsgrad während ein und desselben Ablaufes variabel ist, dies ist aber bei heutigen Schraubenpressen und Extrudern im allgemeinen nicht der Fall. Desweiteren arbeiten Schraubenpressen und Extruder mit abgeschlossenen Volumen der Explosivsubstanz, und aus diesem Grunde kann eine Zündung der fraglichen Substanz während der Bearbeitungsstufe selbst, beispielsweise aufgrund von lokaler Überhitzung, beispielsweise als Resultat der Kompression von eingeschlossener Luft (etwas, das leicht auftreten kann), unausweichlich zu einer Explosion führen, mit einer totalen Zerstörung als Konsequenz.
Erfindungsgemäß wird anstattdessen von dem sog. Misch- und Scherwalzwerk Gebrauch gemacht, das an sich bekannt ist, aber für andere Zwecke gedacht ist, und das einen speziellen Aufbau aufweist zum Mischen, Bearbeiten und Homogenisieren von Binder enthaltenden Explosivsubstanzen hoher Viskosität wie feste oder halbfeste Explosivsubstanzen mit Zusätzen in Form des fraglichen Binders und wirkungserhöhende und/oder verzögernde oder andere additive wie beispielsweise Metallpulver und/oder Wachs oder Plastik enthält. Diese spezielle Verarbeitungsanordnung, die ursprünglich für vollständig andere Zwecke gedacht war, hat u.a. die Vorteile eines kontinuierlichen Verarbeitungsprozesses, bei dem der Bearbeitungsgrad während des Prozesses geändert werden kann, und zusätzlich erfolgt die Bearbeitung in vollständig offener Weise, aus welchem Grund eine Zündung des Bearbeitungsmaterials nur zu einem Ausbrennen, ohne das zugeordnete Risiko der Explosion führt.
Zusammenfassend kann die Erfindung als den Gebrauch einer Anordnung einschließend angesehen werden, die zum Mischen und Bearbeiten hochviskoser Materialien wie Gummi und verschiedene Arten von Plastik ausgelegt ist, zur Erzeugung Binder enthaltender Explosivsubstanzen mit festen und/oder halbfesten Explosivsubstanzen plus Additiven grundsätzlich bekannter Arten. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandte Anordnung, das sog. Misch- und Schwerwalzwerk, ist in dem europäischen Patent 0148966 beschrieben.
Dieses Patent beschreibt, wie das Misch- und Scherwalzwerk aus zwei genuteten Walzen besteht, die parallel zueinander mit einstellbarem Abstand voneinander angeordnet sind und entgegengesetzt zueinander mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wobei die Nutung aus wendelartig geschnittenen, scharfkantigen Kanälen in der Walzenfläche besteht, wobei die Kanäle einen Winkel von 5 bis 45º zur entsprechenden Walzenachse bilden. Die Nutenkanäle auf den verschiedenen Walzen sind ferner mit Bezug aufeinander abgewinkelt, was bedeutet, daß, wenn die Walze dreht, die Nutenkanäle sich in Richtung auf ein Ende des Walzensystems zu bewegen scheinen. Im Gegensatz zu einem normalen Walzwerk ist es nun der V-förmige Walzenspalt, der zwischen den gegeneinander rotierenden Flächen der Walzen gebildet ist, und nicht der minimale Walzenabstand zwischen diesen beide Walzen, der hauptsächlich zur Bearbeitung der fraglichen Mischung verwendet wird. Falls eine hochviskose Substanz diesem Walzenspalt an dem Ende zugeführt wird, auf das sich die Nutenkanäle zu bewegen scheinen, wird die Substanz sukzessiv in der Gegenrichtung zur scheinbaren Richtung der Bewegung der Nutenkanäle verschoben. Damit die Walzen in der obengenannten Weise funktionieren, ist es erforderlich, daß sie in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der in Bezug auf die Viskosität der Substanz angepaßt ist. Falls dies der Fall ist, wird ein Film der betreffenden Substanz einerseits auf dem Außenumfang der schnellerdrehenden Walze gebildet, und gleichzeitig wird die Substanz aufeinanderfolgend in der oben definierten Richtung versetzt.
Der Transport entlang des Walzenspaltes und die Verteilung über die schnellstdrehende Walze, zusammen mit dem Durchtritt durch die Walzwerklücke vermittelt somit dem Material die gewünschte Bearbeitung. Die langsamstdrehende Rolle verbleibt allzeit frei von einer Beschichtung.
Der Bearbeitungsgrad kann durch Änderung des Abstands zwischen den Rollen geändert werden. Jeder Zusatz kann ferner überall entlang der Gesamtlänge des Walzensystems von seinem Eingangsende, in Richtung auf das die Nutenkanäle sich zu bewegen scheinen, zu seinem gegenüberliegenden Ausgangsende erfolgen. Ein Zuschlagsmaterial, das einen großen Anteil von Bearbeitung benötigt, kann deshalb nahe am Eingangsende zugeschlagen werden, während ein Material, das nicht zu sehr bearbeitet werden soll, in der Nähe des Ausgangsendes des Walzensystems zugeschlagen werden kann.
Die betrachtete Patentbeschreibung beschreibt ferner eine Anzahl verschiedener Verfahren zur Handhabung des bearbeiteten Materials und für seine Entfernung vom Walzwerk. Das Material kann beispielsweise in Form von Streifen oder Bändern oder in Form von kurzen Stäben oder eines Granulats angewendet werden. Das letztere wird dadurch erhalten, daß eine Trommel, die entlang ihres Umfangs mit einer großen Anzahl von Löchern versehen ist, am Ausgangsende des Walzwerkes gegen die schnellere Walze gedreht wird und durch Anordnen eines feststehenden Messers innerhalb der Trommel, wobei das Messer bei jeder Drehung Material abschneidet, das durch die Perforationen der Trommel gedrückt wurde.
In dem diskutierten europäischen Patent, und ferner in einem Zusatz dazu mit der Anmeldenummer 84116647 ist ausgesagt, wie bereits erwähnt wurde, daß das Misch- und Scherwalzwerk insbesondere für den Transport, das Mischen, das Homogenisieren und Plastifizieren von Gummi und verschiedenen Plastikmaterialien besonders geeignet ist.
Die Erfindung bezieht sich nunmehr auf eine weniger gebräuchliche Anwendung des Misch- und Scherwalzwerkes gemäß dieser Patentbeschreibung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von gewissen Eigenschaften der genannten Anordnung Gebrauch gemacht, die in anderen Zusammenhängen von weniger Interesse sind.
Somit wird das Misch- und Scherwalzwerk für eine kontinuierliche Herstellung durch Mischen, Bearbeiten und Homogenisieren von Binder enthaltenden oder plastikgebundenen Explosivsubstanzen Gebrauch gemacht, hauptsächlich Explosivsubstanzen des PBX-Typs und aller Arten von bearbeitbaren plastischen Explosivsubstanzen mit hoher Viskosität.
Es ist wahr, daß die hier betrachtete Anordnung früher zur Herstellung lösungsmittelfreier Doppelbasis-Treibmittel, sog. POL, vorgeschlagen wurde, wobei die Anordnung hauptsächlich zum Gelatinieren des Treibmittels und zum Austreiben des Wassers verwendet wird, das in der wasserbefeuchteten Rohpulvermasse enthalten war, die das Startmaterial für das betrachtete Treibmittel war. Zum Ausführen dieses Vorganges war es erforderlich, geheizte Walzen zu haben, und daß das Walzwerk mit einer Schraubenpresse oder einem Extruder kombiniert war. Dieser Prozeß ist in der deutschen Offenlegungsschrift 3635296 beschrieben. Es ist ferner denkbar, daß das Misch- und Scherwalzwerk für die Herstellung von Dreibasen-Treibmittel, beispielsweise vom Typ Perchlorat-Treibmittel für sog. Basisabzweigungseinheiten, verwendet wird.
Unter diesen Eigenschaften, die das Misch- und Scherwalzwerk so außerordentlich gut geeignet für die Bearbeitung von Explosivsubstanzen macht und die vorher nicht umfassend und vollständig betrachtet wurden, kann die Tatsache genannt werden, daß erstens diese Werke kontinuierlich arbeiten und somit nicht zu großen Ansammlungen des verarbeiteten Explosivmaterials führen, und daß sie zweitens in einer vollständig offenen Weise arbeiten, wobei aus diesem Grund wie vorher bemerkt wurde, eine mögliche Zündung während der Bearbeitung kaum Anlaß zu mehr als einer Flamme geben kann, gegen die einfach gesichert werden kann und die Anlaß für nur kleinen oder überhaupt keinen Schaden an der Vorrichtung gibt.
Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung können einige Misch- und Scherwalzwerke des genannten Typs in Reihe geschaltet werden zum Bearbeiten solcher Explosivsubstanzen, die eine intensive mechanische Bearbeitung benötigen. Die zu bearbeitende Explosivsubstanz wird in diesem Fall vorzugsweise direkt vom Ausgangsende des einen Walzwerks zum Eingangsende des nächsten Werkes übertragen. Wie im Fall konventioneller Walzwerke können auch hier die Walzen nicht zu lang gestaltet werden, obwohl wir wissen, daß Walzwerke des fraglichen Typs mit Walzen von 2 Metern Länge vollständig befriedigend arbeiten.
Einer der wirklich deutlichen Vorteile der Erfindung ist, daß es somit möglich ist, die teilchenförmige Explosivsubstanz und den Binder und ebenfalls des letzteren mögliche Komponenten individuell direkt bis zu einem Punkt unmittelbar bevor die Bearbeitung zwischen den Walzen des Mischund Scherwalzwerkes beginnt zu handhaben.
Ein spezielles Problem der Mischung des zu berücksichtigenden Typs ist in diesem Zusammenhang, daß die Mischung so wenig Binder und andere viskositätsreduzierende und/oder flüssige oder halbflüssige Materialien enthält, daß sie im unbearbeiteten Zustand sich im wesentlichen wie ein trokkenes Pulver anfühlt und verhält, und ihr somit vollständig die inherente Viskosität fehlt. Nur wenn im wesentlichen alle Luft aus der Mischung ausgepreßt ist, nimmt sie ihre endliche, formbare Konsistenz ein, obwohl mit einer hohen Viskosität. Die Alternative des Auspressens der Luft in einer geschlossenen Anordnung, beispielsweise einer Schraubenpresse, bildet ein deutliches Sicherheitsrisiko, da eine kraftvolle Kompression der eingeschlossenen Luft ein häufiger Grund für versehentliche Zündung von Explosivsubstanzen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Verwendung für die Herstellung von Explosivsubstanzen gedacht, in denen kristalline und/oder teilchenförmige Explosivsubstanzen wie Trinitritoluol, Pentaerythritol, Tetranitrat, HMX, RDX, HNS, Ammoniumnitrat und Ammonium-Perchlorat eingebracht sind. Andere, nicht hier aufgelistete kristalline oder teilchenförmige Explosivsubstanzen können ebenfalls berücksichtigt werden. Die Abkürzung HMX für Oktogen und RDX für Hexogen und HNS für Hexanitrostilben sind so geläufig, daß sie keiner Erläuterung bedürfen. Erfindungsgemäß können weitere teilchenförmige Komponenten ebenfalls eingebracht werden, beispielsweise in Form von wirkungserhöhenden Metallpulverzusätzen, beispielsweise in Form von Aluminiumpulver. Desweiteren ist es möglich, phlegmatisierende und, falls angemessen, viskositätsreduzierende Zusätze wie Wachs oder auch flüssige Komponenten mit wirkungserhöhenden Effekten, beispielsweise in Form von Flüssigexplosivsubstanzen wie Trioil und extrem wirkungsfähige Zusätze, die in neuerer Zeit in den Vereinigten Staaten von Amerika gebildet wurden, mit den Bezeichnungen BDNPA (bis(2,5- Dinitropropyl)Acetal) und BDNPF (bis(2,2-Dinitropropyl)- Formal) zugesetzt werden. Schließlich sind, abhängig von der infrage stehenden Bearbeitung, ein flüssiger oder halbflüssiger Binder enthalten, der aus einem wärmeaushärtenden Plastik, einem Thermoelastik oder einem Thermoplastik bestehen kann. Beispiele für die Arten der Binder, die somit in Betracht gezogen werden können, sind Zwei- oder Dreikomponenten-Polyurethane, Zweikomponenten-Silikone, Zweikomponenten-Epoxyharz und Zweikomponenten Polyester und zusätzlich einkomponentige Thermoplaste und Thermoelaste wie thermoplastisches Gummi. Da der Binder selbst eine feste Komponente ist, kann es erforderlich sein, ihn in einem entfernbaren Lösungsmittel aufzulösen, das den anderen Komponenten während des Mischvorganges zugefügt wird.
Ein Binder, der in diesem Zusammenhang extrem geeignet ist und der ein zweikomponentiges Polyurethan ist, ist in dem schwedischen Patent 8503079-9 (449527) (=Patent 4718346 der Vereinigten Staaten) beschrieben. Für gewisse spezielle Anwendungen ist es ferner möglich, auch extrem wirksame Additive mit einer gewissen Binderfähigkeit wie die Explosivsubstanzen BDNPA und BDNPF, die bereits genannt wurden, zu verwenden.
Erfindungsgemäß werden die verschiedenen Komponenten zum Walzenspalt zwischen den zwei wendelförmig genuteten Walzen geführt, die in dem Misch- und Scherwalzwerk enthalten sind und mit einem einstellbaren Abstand voneinander angeordnet sind und entgegengesetzt zueinander mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wonach die Mischung auf und zwischen den Walzen bearbeitet wird, wenn sie eine Materialschicht um die schnellstdrehende Rolle bildet, von der das fertiggestellte Material sukzessiv in vorm einer zusammenhängenden Masse oder einer neuen Teilchenform entfernt wird. Der Anteil von Binder und anderen flüssigen oder halbflüssigen Materialien ist nur so groß, daß die Mischung im unbearbeiteten Zustand sich im wesentlichen wie ein trockenes Pulver anfühlt und verhält. Dies deutet im allgemeinen einen Gehalt von bis zu einem Maximum von 15 Gew%.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Herstellung, mittels Mischen, Bearbeiten und Homogenisieren, von formbaren oder alternativ kompressiblen Explosivsubstanzen hoher Viskosität aus Mischungen, die kristalline und/oder teilchenförmige Explosivsubstanzen enthalten, und, falls angemessen, wirkungserhöhende Additive, phlegmatisierende Zusätze und/oder viskositätsreduzierende Zusätze, falls angemessen, mit einem verstärkenden Effekt, und einem Binder, der vom aushärtenden Typ sein kann und selbst einen viskositätsreduzierenden Effekt auf die Mischung haben kann, bevor er aushärtet. Ein wesentliches Merkmal der hier betrachteten Mischung ist, daß sie nur soviel Binder und andere viskositätsreduzierende Zusätze enthält, daß sie sich im unbearbeiteten Zustand im wesentlichen wie ein trockenes Pulver anfühlt und verhält, vollständig ohne innere Viskosität. Erfindungsgemäß werden die betrachteten Komponenten in den Walzenspalt zwischen den beiden entgegengesetzt drehenden Walzen in dem sog. Misch- und Scherwalzwerk eingebracht, in dem die Mischung bearbeitet wird, bis die zwischen den Komponenten enthaltene Luft ausreichend ausgedrückt wird, um die vorher pulvrige Masse in eine Masse hoher Viskosität umzuwandeln, die von der schnellstdrehenden Rolle in Form von neugeformten Partikeln oder in kontinuierlicher Form abgenommen wird.
Das Fördern der verschiedenen Komponenten kann in unterschiedlichen Arten erfolgen. Der Binder und andere mögliche flüssige oder halbflüssige Komponenten, kann den teilchenförmigen Komponenten unmittelbar bevor diese zu Walzwerk gefördert werden, zugeführt werden, beispielsweise durch Aufsprühen, so daß sie in Richtung auf den Walzenspalt abfallen, oder alle Komponenten können vorher in einem speziellen Mischgefäß gemischt werden, oder die festen Komponenten können zum Walzenspalt gefördert werden und dort mit Binder und anderen flüssigen und halbflüssigen Komponenten besprüht werden.
Ein weiterer wesentlicher Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Zusatz eines geeigneten antistatischen Zuschlagsstoffes zur Explosivmischung zum Entfernen von elektrostatischen Ladungen, die anderenfalls während der Bearbeitung auf und zwischen den Walzen erscheinen. Die letzteren sind selbstverständlich geerdet. Als geeignete antistatische Zusätze wurden flüssige oder feste quarternäre Ammoniumverbindungen gefunden, die in geeigneten Lösungsmitteln gelöst sind. Geeignete Anteile antistatischer Zusätze sind 0,01 - 5 Gew%, berechnet auf Basis des Anteils des zugesetzten Polymerbinders.
Erfindungsgemäß kann das Zuführen der verschiedenen Komponenten an einem oder mehreren Punkten entlang des Walzenspaltes erfolgen. Dies gilt sowohl für die festen als auch für die flüssigen Komponenten.
Das Mischen, Bearbeiten und Homogenisieren kann ferner unter Verwendung einer Anzahl von Misch- und Scherwalzen, die in Reihe geschaltet sind, erfolgen. Der verwendete Binder kann vom Ein-, Zwei- oder Dreikomponenten-Typ sein, und die verschiedenen Binderkomponenten können in einer oder mehreren Stufen zugesetzt werden. Dies ermöglicht einer Anzahl von unterschiedlichen Varianten. Somit können alle Komponenten, mit anderen Worten auch der Binder, gemischt werden, bevor sie dem Walzenspalt zugeführt werden. Eine weitere Alternative ist, daß der Binder und andere Flüssigkomponenten auf die festen Komponenten aufgesprüht werden, entweder unmittelbar bevor diese dem Walzenspalt zugeführt werden, oder wenn sie dem letzteren bereits zugeführt sind.
In Mehrkomponentensystemen ist es ferner möglich, die Explosivkristalle mit zumindest einigen der im endlichen Binder enthaltenen Komponenten vorzuphlegmatisieren. Falls der Binder ein Polyurethan ist, kann etwas des Polyol oder des Isocyanats, das enthalten ist, beispielsweise zum Vorphlegmatisieren der Explosivkristalle verwendet werden. Dies beinhaltet somit einen Mehrstufenzusatz von Binderkomponenten, bei dem einige zugesetzt werden können, bevor das Explosivmittel dem Walzenspalt zugeführt wird, und der restliche Betrag im Walzenspalt selbst zugeführt wird, oder alternativ den Zusatz von verschiedenen Komponenten an verschiedenen Punkten entlang des Walzwerkes.
Eine Vorphlegmatisierung der Explosivkristalle kann beispielsweise in wässriger Phase mit etwas Dispolyol, das im Binder enthalten ist, erfolgen, dies erfordert jedoch eine Trocknung des Produktes, bevor es dem Walzwerk zugeführt wird.
Eine weitere Alternative ist die Vorphlegmatisierung der Explosivkristalle mit zumindest etwas des Isocyanats, da es auf diese Weise möglich ist, alles residuelle Wasser in dem Explosivmittel zu binden. Wie bekannt ist, erzeugt Wasser in Explosivmischungen Blasenbildung in dem fertiggestellten Produkt.
Die folgenden Beispiele sind einige Produkte, die erfindungsgemäß hergestellt wurden:

Beispiel 1

Formbare Zusammensetzung

Kristalline Explosivstoffe wie HMX, RDX, HNS, TNT 70 - 96 Gew%
Lösungsmittel freier Binder Zwei-Komponenten-Polyurethan Mischungsverhältnis des Isocyanats: Polyol = 1:2 5 - 30 Gew%
Antistatischer Zusatz 0,01 - 3 Gew% berechnet auf Basis des Polymers

Beispiel 2

Formbare Zusammensetzung

Kristalline Explosivstoffe 65 - 95 Gew%
Aluminiumpulver 5 - 30 Gew%
Binder (wie in Beispiel 1) 5 - 30 Gew%
Antistatischer Zusatz 0,01 - 3 Gew%

Beispiel 3

Granuliertes kompressibles Produkt

Kristalliner Explosivstoff 80 - 98 Gew%
Binder Ein-Komponenten Thermoplast Polyurethan, gelöst in geeignetem Lösungsmittel, beispielsweise Ethylacetat 20 - 2 Gew%
Antistatischer Zusatz 0,01 - 5 Gew% berechnet auf Basis des Polymers
wird direkt von der Walze granuliert, zum Entfernen des Ethylacetats getrocknet und in Form gepreßt.
Die Erfindung ist in den folgenden Patentansprüchen definiert. Sie wird hier in etwas größerer Einzelheit zusammen mit einer Anzahl bevorzugter Ausführungsformen von Vorrichtungen, die für diesen Zweck geeignet sind, beschrieben.
Fig. 1 zeigt diagrammartig eine vollständige Anordnung zur Durchführung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, während Fig. 2 diesselbe Anordnung in einem Schemadiagramm darstellt, und Figuren 3 und 4 alternative Verfahren zum Zusatz verschiedener Komponenten zeigen. In die Figuren 3 und 4 wurden jedoch nicht alle Teile aufgenommen.
Die für die Erfindung verwendete Anordnung ist in Fig. 1 teilweise in Schrägprojektion und in Fig. 2 als Schemadiagramm dargestellt und kann in fünf separate Hauptschnitte unterteilt werden, bestehend aus einem Arbeitsabschnitt, einem Abschnitt zum Zuführen fester Komponenten, einem Abschnitt zum Zuführen von Binder und/oder anderen flüssigen Komponenten, einem Abschnitt zum Handhaben des fertiggestellten Produktes und einer Steuerfunktion zum Steuern der verschiedenen Teile des Prozesses, individuell und als eine Einheit. Bei der vollständigen Entwicklung für die Produktion muß die Anordnung ferner mit Elementen zum Handhaben von Abfällen, die nicht vermieden werden können, versehen werden, beispielsweise in Form von Flüssigabfällen, die beim Spülen des Binderzufuhrabschnittes anfallen. Dieser Abfallabschnitt wurde jedoch nicht in die Figur aufgenommen, da er das Studium der Figur noch mehr erschwert hätte. Einige Vereinfachungen wurden in einigen anderen Fällen ebenfalls durchgeführt, um die Komplexität der Figur auf einem vertretbaren Maß zu halten.
Einige wenige Teile geringerer Wichtigkeit sind nur in die Figuren 1 und 2 aufgenommen.
Beginnend mit dem Arbeitsabschnitt umfaßt dieser zwei Walzen 1 und 2, die derart angeordnet sind, daß sie parallel relativ zueinander versetzbar sind, und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in entgegengesetzte Richtungen drehen, wobei der Grundaufbau dieser Walzen 1 und 2 dem entspricht, der in dem obengenannten europäischen Patent beschrieben ist. Der zwischen den Walzen 1 und 2 ausgebildete Walzenspalt 3 ist mittels eines verschiebbaren Wellenlagers 4 der Walze 1 und einer Regelvorrichtung 5, die dort eingefügt ist, einstellbar, beispielsweise in Form eines Hydraulikkolbens, der seinerseits durch eine Steuervorrichtung 6 gesteuert wird, die ihrerseits über eine Leitung 7 mit einem Hauptcomputer D verbunden ist, der den gesamten Prozeß sowohl in seinen Teilstufen als auch in seiner Gesamtheit steuert. Die Walzen 1 und 2 sind ferner an ihren Lagerenden, die in den Figuren verdeckt sind, mit entsprechenden Lagerbefestigungen versehen, die relativ zueinander verschiebbar sind, die aber nicht in den Figuren gezeichnet sind. Durch Einstellen des Abstandes der Rollen voneinander und damit der Größe des Walzenspaltes ist es möglich, mit hoher Genauigkeit den Bearbeitungsgrad für das dem Walzenspalt 3 zugeführte Material zu steuern.
Das Prinzip des sog. Scher- und Walzenwerkes umfaßt ferner die Tatsache, daß die Walzen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen. In diesem Fall wird die Walze 1 mit der geringeren Geschwindigkeit über einen Hydraulikmotor 8 betrieben, während die Walze 2 mit zumindest einer geringfügig höheren Geschwindigkeit über ihren eigenen Hydraulikmotor 9 betrieben wird. Diese beiden Hydraulikmotore sind jeweils zum Zweck der getrennten, gegenseitigen Geschwindigkeitseinstellung mit einer Steuervorrichtung 10 verbunden, die ihrerseits über eine Verbindungsleitung 11 mit dem Hauptcomputer D verbunden ist. Hinsichtlich dieser Steuervorrichtungen, die bereits genannt wurden und auch später in diesem Text genannt werden, sind ihre Verbindungsleitungen mit den Elementen, die sie steuern sollen, und mit dem Hauptcomputer nur digrammartig gezeichnet. Die Temperatur der beiden Walzen 1 und 2 wird desweiteren durch einen Regulator 12 gesteuert, der über Verbindungen 13 bzw. 14 in der Lage ist, den Walzen beispielsweise Dampf oder Kühlwasser zuzuführen, um die Temperatur der Walzen entsprechend der Temperatur zu regeln, die in jedem speziellen Fall erforderlich ist. Der Regulator 12 ist seinerseits mit einer Steuervorrichtung 15 verbunden, die ihrerseits mit dem Hauptcomputer D über eine Verbindung 16 kommunizieren kann.
In den Figuren 1 und 2 ist die Förderrichtung des Materials entlang der Walzen in Richtung nach rechts in den Figuren, d.h. in die durch den Pfeil r angezeigte Richtung.
Aus praktischen Gründen gehen wir nun zum Binderabschnitt über. In der dargestellten Anordnung besteht der Binder aus einem Polyurethan, das eine anfängliche separate Behandlung von Polyol und Isozyanath erfordert, die Fertigstellung in einer Mischkammer, um von dort mit der kürzestmöglichen Verzögerung dem Explosivstoff zugeführt zu werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden der Polyol- und der Isozyanathabschnitt, die identisch aufgebaut sind, gemeinsam behandelt, ebenso wie Mischkammer. Die Bezugsziffern für den Isozyanathabschnitt wurden folglich in Klammern gesetzt.
Die Polyol und Isozyanathabschnitte beginnen somit mit Speicherfässern 17 (18), von denen das jeweilige Produkt über Leitungen 19 (20) zu Dosierbehältern 21 (22) transportiert werden kann. Die Leitungen 19 (20) sind jeweils mit Ventilen 23 (24) versehen, die über Verbindungen 25 (26) durch eine Steuervorrichtung 27 gesteuert werden. Die letztere steuert ferner über eine Verbindung 28 eine Unterdruckpumpe 29, mittels der ein Unterdruck in den Dosierbehältern 21 (22) über Leitungsverbindungen 31 (32) aufgebaut werden kann. Die Steuervorrichtung 27, wie vorherige Steuervorrichtungen, steht mit dem Hauptcomputer D über eine Verbindung 27 in Kontakt; die Dosierbehälter 21 (22) sind ferner mit Bodenventilen 33 (34) versehen, die jeweils durch eine Steuervorrichtung 37 (36) gesteuert werden, die über Verbindungen 37 (38) mit dem Hauptcomputer D verbunden sind. Schließlich sind die Dosierbehälter mit ihren eigenen Rührwerken 39 (40) versehen.
Um das gewünschte Polyol-/Isozyanath-Mischverhältnis zu erzielen, wird ein Unterdruck in den Dosierbehältern 21 (22) mit geschlossenen Ventilen aufgebaut, und anschließend werden die Einlaßventile 23 (24) geöffnet, und die Behälter werden bis auf den gewünschten Pegel gefüllt, worauf die Ventile geschlossen werden. Die Dosierbehälter 21 (22) können über Bodenventile 33 (34) in die entsprechenden Temperbehälter 41 (42) geleert werden, die jeweils mit ihren eigenen Rührwerken 41' (42') und Temperelementen 43 (44) versehen sind, die durch die Steuervorrichtung 45 gesteuert werden, die mit dem Hauptcomputer D über eine Verbindung 46 in Kontakt ist. Die Komponenten werden von den Temperkammern 41 (42) zu Zwischenkammern 47 (48) und von dort über Dosierpumpen 49 (50) in eine Mischkammer 52 gefördert, die mit ihrem eigenen Rührwerk 51 und mit einem ersten Einlaß 53 für das Polyol und einem zweiten Einlaß (54) für das Isozyanat versehen ist, und ferner mit einem dritten Einlaß 55 für die Zuführung von Lösungsmittel zum Spülen dieser Teile des Systems, die sowohl Polyol als auch Isozyanat enthalten, für den Fall eines längeren Stillstandes oder Änderungen im Prozeß.
Die beiden Dosierpumpen 49 (50) werden durch eine Steuervorrichtung (56) gesteuert, die über eine Verbindung 57 in Kontakt mit dem Hauptcomputer D steht. Die Steuervorrichtung 56 steuert ferner eine Sprüheinheit 58, zu der die Polyol-Isozyanat-Mischung von der Mischkammer 52 gefördert wird. In der Sprüheinheit 58 wird die Mischung unter Druck gesetzt und von dort auf eine Ringdüse 59 gefördert, die etwa am Auslaßteil für die Explosivstoff-Zuführung angeordnet ist, was bedeutet, daß in diesem Fall der Explosivstoff in Teilchenform in diesem Fall zugeführt wird, beispielsweise in Form von phlegmatisiertem HMX, RMX oder HNS, einem konzentrierten Schauer polymeren Binders, unmittelbar bevor er den Walzenspalt 3 erreicht, ausgesetzt wird. Hinsichtlich des Lösungsmittelabschnittes soll festgestellt werden, daß alle seine Teile sowie die Mischkammer 52 einer inerten Atmosphäre ausgesetzt werden können beispielsweise in Form von Stickstoffgas, über ein Leitungssystem 60. In seinem arbeitsfähigen Aufbau enthält der Lösungsmittelabschnitt natürlich mehr Ventile als in den Figuren dargestellt sind, da sie aber nicht von grundsätzlicher Bedeutung sind, wurden sie hier weggelassen.
Der Zufuhrabschnitt für feste oder halbfeste Komponenten besteht hier aus einem ersten Abschnitt zur Zufuhr von einerseits phlegmatisierten Kristallinexplosivstoffen, die somit aus HMX, RDX, HNS od. dgl. bestehen, und einem zweiten Abschnitt zur Zufuhr von Binder zu den festen Komponenten, einem dritten Abschnitt zur Zufuhr anderer fester Komponenten wie Aluminiumpulver oder anderer wirkungserhöhender Komponenten oder phlegmatisierender Komponenten.
Der erste Abschnitt zur Zufuhr von Explosivstoff besteht aus einem Fördertrichter 61, der mit automatischer Ladung (nicht dargestellt) und mit einem Rührwerk 62 oder einer anderen Ordnung zur Verhinderung von Stau im Trichter versehen ist, und führt in einen Förderschraube 63, die ihrerseits in eine Auslaßwelle 64 führt, um deren unteren Teil herum die vorgenannte Ringdüse 59 angeordnet ist. Wie in der Fig. durch den Pfeil 65 dargestellt ist, ist dieser gesamte Förderteil in jede gewählte Richtung entlang des Walzenspaltes 3 verschiebbar, um dadurch den Bearbeitungsgrad festzulegen.
Die zweite Trockenfördereinrichtung, die beispielsweise für die Zufuhr von Aluminiumpulver verwendet wird, besteht aus einem Fördertrichter 66, der mit einer Ladevorrichtung (nicht dargestellt) versehen ist und ein Rührwerk od. dgl. 67 zur Verhinderung von Stau im Trichter aufweist, und führt in eine Förderschraube 68, die ihrerseits zu einer Auslaßwelle 69 führt. Wie durch den Pfeil 70 dargestellt ist, ist dieser Förderteil ebenfalls in jeder gewünschten Richtung entlang des Walzenspaltes 3 verschiebbar, um dadurch den Bearbeitungsgrad festzulegen. Da die Walze 2 die schnellste Walze ist, bildet die bearbeitete Materialmischung eine Beschichtung auf dieser Walze und wird entlang letzterer in die Richtung des Pfeils r gefördert, und da das Material von der Walze 2 an ein und demselben Punkt entfernt wird, ist der Bearbeitungsgrad nicht nur durch den Walzendruck, d.h. den Abstand zwischen den Walzen, sondern auch dadurch bestimmt, wo das Material in den Walzenspalt eingebracht wird. Die Steuerung der gesamten Zuführung der festen Komponenten, einschließlich aller Hilfssysteme, ist durch die Steuervorrichtung 71 gegeben, die über eine Verbindung 72 mit Computer D verbunden ist.
Ein wesentlicher Faktor bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, der noch nicht in Verbindung mit der Figur erläutert wurde, ist die Zufuhr von antistatischen Zusätzen, die in dem dargestellten Beispiel in flüssiger Form durchgeführt wird, beispielsweise mit einer flüssigen quarternären Ammoniumverbindung oder einer festen Verbindung dieser Art, aufgelöst in einem geeigneten Lösungsmittel. In dem dargestellten Beispiel wird die Zufuhr über die Sprühdüse 79 durchgeführt, und die bei Drehung der Walzen induzierte elektrische Ladung wird dann über die Walzen abgeleitet, die selbstverständlich geerdet sind. Die Zufuhr des antistatischen Zusatzstoffes kann an einem oder mehreren Punkten entlang der Walzen durchgeführt werden, oder alternativ entlang der Gesamtheit der Walzen oder direkt zusammen mit dem Binder. Falls in einem Lösungsmittel aufgelösten antistatischen Zusatzstoff Gebrauch gemacht wird, dann muß das Lösungsmittel in einer späteren Stufe entfernt werden.
Der Abschnitt zum Handhaben des bearbeiteten Materials ist hier durch eine perforierte Granulierwalze 73 angegeben, die zweckmäßigerweise mit einem internen Schaber (nicht dargestellt) versehen ist. Die Granulierwalze dreht gegen die auf der Walze 2 gebildete Beschichtung, wodurch das Material, das durch die Löcher gepreßt wurde, ein Granulat bildet, das durch einen Trichter 74 empfangen wird, von dem das fertigbearbeitete Granulat zu einem Speicherpunkt 75 gelangt, in dem ein Unterdruck mittels einer Unterdruckpumpe 76 gebildet wurde. Die Drehung der Granulierwalze und ihr Druck gegen die Beschichtung werden durch die Steuervorrichtung 77 festgelegt, die über 78 mit dem Hauptcomputer D verbunden ist.
In Fig. 2 bezeichnen d1 und d2 Datenunterstationen zur Steuerung des Zusatzes von Binder bzw. Pulver. In den Figuren ist keine separate Zuführung für antistatischen Zusatzstoff vorhanden, da dies an jedem gewählten Punkt zusammen mit anderen Komponenten erfolgen kann.
Die Granulierwalze kann durch ein anderes geeignetes, an sich bekanntes Element ersetzt werden, beispielsweise in Form eines Schabers, der den Film oder die Beschichtung von der Walze 2 in Form eines Streifens abnimmt, oder in anderer Form, wie in jedem speziellen Fall gewünscht ist.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit einem Mischgefäß 80, das mit einem Rührwerk 81 versehen ist. Alle Komponenten außer dem Binder und dem Antistatikzusatz werden über Einläße 82 bis 85 zugeführt. Nach dem Mischen wird das Material über den Auslaß 86 durch eine Förderschraube 87 nach oben zu einer Meßeinheit 88 mit eigener Förderschraube 89 gefördert, und von hier zum Misch- und Scherwalzwerk 90, 91, wo Binder und Antistatikzusatz aufeinanderfolgend entlang eines Teils des Walzwerkes über Tropfenrohre 92 bzw. 93 zugeführt werden. Am Auslaßende der schnellstdrehenden Walze 91 ist ein feststehendes Messer oder eine Schabeklinge (nicht in den Figuren dargestellt) vorgesehen, das das fertiggestellte Material in Form einer kontinuierlichen Schicht 94 abschabt.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 werden die Komponeten in derselben Art Mischbehälter 80 wie in Fig. 3 gemischt und dann aufwärts zu einer Meßeinheit 95 gefördert, die mit ihrer eigenen Förderschraube 96 versehen ist, und von dort nach oben zum Misch- und Scherwalzwerk 90, 91 über den Auslaß 97 gefördert. Der Antistatikzusatz wird über einen separaten Einlaß 98, unmittelbar bevor das Material, das vorzugsweise mit 0,5 - 1% Wachs phlegmatisiert ist, dem Misch- und Scherwalzwerk zugeführt wird. Der Binder wird über ein separates Tropfrohr 99 zugesetzt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Binder enthaltenden formbaren und kompressiblen Explosivsubstanzen hoher Viskosität mit kristallinen und/oder Teilchenexplosivsubstanzen wie Trinitritoluol, Pentaerythrytrol, Tetranitrat, RDX, HNS, HMX, Ammoniumnitrat und Ammoniumperchlorat und ggf. wirkungserhöhenden Zusätzen wie Metallpulver od. dgl. und ggf. phlegmatisierenden Zusätzen wie Wachsen und ggf. viskositätsreduzierenden Mitteln, ggf. mit wirkungserhöhendem Effekt, beispielsweise in Form von flüssigen Explosivsubstanzen und einem oder mehreren flüssigen oder halbflüssigen Bindern, die mit den anderen im infragestehenden Verarbeitungsfall kompatibel sind und die ein wärmeaushärtendes Plastik, ein Thermoplastik oder ein thermoelastischer Stoff sind, und wobei die Mischung nur soviel Binder und andere viskositätsreduzierende Mittel enthält, daß die Mischung im unbearbeitenden Zustand sich wie ein Pulver vollständig ohne innere Viskosität verhält und sich so anfühlt, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Komponenten in einem sog. Misch- und Scherwalzwerk einer an sich bekannten Bauart mit zwei mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in einem vorgegebenen Abstand voneinander entgegengesetzt drehenden Walzen behandelt werden, bis die Luft zwischen den vorhandenen Partikeln ausreichend ausgepreßt ist, um die vorher pulverartige Mischung in eine kohärente Masse hoher Viskosität umzuwandeln, die von der am schnellsten drehenden Walze entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosivsubstanz und der Binder und andere fragliche Substanzen an verschiedenen Punkten entlang des Walzenspalts, der sich entlang der gesamten Länge des Walzwerks erstreckt, zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung der Explosivsubstanz entlang mehrerer Misch- und Scherwalzwerk der an sich bekannten Bauart vorgenommen wird, die füreinander in Reihe geschaltet sind, wobei die Explosivsubstanz direkt oder über Zwischenwalzen oder andere Fördervorrichtungen von der Ausgangs seite eines vorhergehenden Walzwerkes zur Eingangsseite eines folgenden Walzwerks übertragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder auf die explosiven Kristalle aufgesprüht wird, während sie zum Walzenspalt transportiert werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die verwandten teilchenförmigen Explosivkomponenten in einer ersten Stufe mit etwas Binder vorphlegmatisiert werden oder alternativ mit einem größeren oder kleineren Anteil einer der verwandten Komponenten eines mehrkomponentigen Binders, wobei die verbleibenden Binderkomponenten während der Bearbeitung in das Misch- und Scherwalzwerk zugeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verwandten teilchenförmigen Explosivkomponenten in einer wässrigen Phase mit etwas Polyol vorphlegmatisiert werden, das in einem Polyurethansystem, das als Binder ausgewählt ist, enthalten ist, wobei anschließend die anderen Binderkomponenten später während der Bearbeitung durch das Misch- und Scherwalzwerk zugeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verwandten teilchenförmigen Explosivsubstanzen mit etwas Isozyanat vorphlegmatisiert werden, das in einem Mehrkomponenten-Polyurethansystem, das als Binder ausgewählt ist, enthalten ist, wobei anschließend die anderen Binderkomponenten während der Bearbeitung durch das Misch- und Scherwalzwerk zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Komponenten gemischt werden, bevor sie zum Misch- und Scherwalzwerk gebracht werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Zweikomponenten-Polyurethan als Binder zugeführt wird, dessen Polyol und Isozyanatanteile gemischt werden, bevor sie den festen Komponenten zugesetzt werden.