Pudră fără fum
Pulberile cu conținut scăzut de fum (adesea numite pulberi NC cu nitroceluloză ca componentă) sunt un grup de explozivi al căror component principal este azotatul de celuloză ; adesea, de asemenea, nitroceluloză (NC), bumbac pistol sau engl. numit guncotton . Se face distincția între agenții de suflare cu o singură bază, cu două baze și cu trei baze. Paul Vieille 1882 a dezvoltat încărcătura de combustibil a bumbacului , fără fum Poudre B , transformându-le cu un amestec de alcool și eter tratat. Dar doar Alfred Nobel a reușit să producă o pulbere care arde progresiv. A plecat cu salpetru tratate bumbac cu nitroglicerina gel. Aceste componente constituie baza tuturor combustibililor moderni fără fum.
Istoria dezvoltării
Praful de pușcă cu fum redus a fost dezvoltat la sfârșitul secolului al XIX-lea, când pulberea neagră , care anterior fusese folosită în principal ca propulsor, nu mai îndeplinea cerințele armelor moderne de artilerie .
Problema a apărut după cum urmează: pulberea neagră nu era potrivită pentru a fi folosită în armele de calibru mare, deoarece era prea ofensivă: încărcătura de combustibil arsese deja înainte ca proiectilul să fi ajuns la capătul butoiului, provocând o creștere bruscă a presiunii. Încercările de reducere a ratei de ardere mai întâi printr-o dimensiune mai grosieră a bobului de pulbere neagră, apoi printr-o compresie mai mare a masei de pulbere brută, au arătat doar un succes limitat. Alte dezavantaje au fost dezvoltarea puternică a fumului și murdărirea grea a țevilor de către săruri, care sunt produse atunci când pulberea neagră este arsă. Când este ars, un kilogram de pulbere neagră produce aproximativ 560 de grame dintr-un amestec de sare, în principal sulfit de potasiu și carbonat de potasiu . Poluarea cu sare a provocat probleme în special cu puștile (în care agresivitatea pulberii negre nu a intervenit) și a fost un obstacol în calea tranziției către calibre mai mici.
După experimente nereușite pe bază de picrat de potasiu și un amestec de clorat de potasiu , sare de lichior din sânge și zahăr, au început experimentele cu celuloză azotată . Acest lucru a dezvoltat aproape fum și nu a lăsat reziduuri, dar a fost prea agresiv cu puștile.
Un remediu pentru agresivitatea nedorită a fost găsit prin gelatinizarea cu diferiți solvenți și flegmatizarea . Procesul de gelatinizare utilizat, variația aditivilor și dimensiunea și forma particulelor de pulbere ar putea acum influența în mare măsură comportamentul de ardere, dar dezvoltarea fumului a crescut datorită aditivilor folosiți și pulberea nu mai arde complet fără reziduuri. Cu toate acestea, acest lucru a fost acceptat datorită celorlalte avantaje.
Încă din 1882, chimistul francez Paul Vieille dezvoltase Poudre B , perfecționat în 1884 , care este acum considerat prima pulbere cu fum redus care se folosește la puști sub forma cartușului Lebel de 8 × 50 mm R. O altă pulbere de nitroceluloză a fost inventată de Max Duttenhofer în fabrica de pulberi Rottweil în 1884 și produsă pe scară largă. Alfred Nobel a comercializat pulberea de nitroceluloză ca balistită din 1887 și este, de asemenea, numit inventator. În acest context, au existat dispute cu privire la brevete cu privire la o invenție paralelă britanică, cordita de Frederick Augustus Abel și James Dewar . Pudrele cu fum redus au înlocuit aproape complet pulberea neagră ca agent de propulsie , deoarece au avantajul față de pulberea neagră că butoiul se murdărește cu greu și că este mai sigur de utilizat.
Hiram Maxim a primit un brevet în 1889 pentru pulberea fără fum Maximite , fabricată din trinitroceluloză și nitroglicerină .
În 1802 , Eleuthère Irénée du Pont a fondat compania DuPont în SUA , care inițial s-a specializat în fabricarea pulberii negre. Odată cu apariția pudrei cu fum redus, ea a preluat introducerea lor.
distribuție
Pulberile NC sunt astăzi pulberea standard pentru armele de foc. Numai pulberea fără fum este utilizată în scopuri militare , deoarece, pe lângă faptul că este mai puțin poluată, are avantajul că poziția trăgătorului nu este dezvăluită de norii de fum. Pulberile utilizate în armele de foc necesită o scânteie inițială . Aceasta este preluată de grundul din armele de foc . Cu toate acestea, pulberea se arde relativ lent doar dacă o aprindeți cu o brichetă, de exemplu, și își desfășoară efectul complet doar de la o anumită temperatură de aprindere.
Excepții de la acest standard pot fi găsite în tirurile istorice de pulbere neagră.
Clasele de pulbere NC - compoziție
Conform compoziției, pulberile de armă NC sunt împărțite în trei clase:
- Praf de pușcă monobazic (pulbere de azotat de celuloză): Amestecuri de 80% bumbac pistol și 20% vată de colodion , care sunt gelatinizate cu amestecuri de alcool eter (eter) și, după turnare și uscare, flegmatizate cu plastifianți precum centralite, camfor, dibutilftalat și ca.
- Pulbere cu două baze: Amestecuri de nitroglicerină și azotat de celuloză, care sunt gelatinizate cu acetonă / alcool, apoi se formează în corzi și apoi se îndepărtează solventul. Un exemplu tipic este cordita britanică , care își datorează numele formei cordonului.
- Praf de pușcă tri-bază: amestecuri de dinitrat de dietilen glicol sau dinitrat de trietilen glicol și azotat de celuloză la care se adaugă nitroguanidină ca al treilea component; aceste pulberi au un conținut scăzut de energie cu un volum mare de gaz. Acestea protejează conductele datorită temperaturii mai scăzute de ardere și sunt utilizate în special pentru artilerie de câmp (foc continuu) și tunuri antiaeriene ( cadență ridicată ).
- Praful de pușcă polibazic: Acestea includ amestecuri de trei sau mai multe componente; Amestecurile cu mai mult de trei componente sunt rareori făcute. De exemplu, în timpul celui de- al doilea război mondial , germanii au folosit amestecuri de dietilen glicol dinitrat sau trietilen glicol dinitrat, azotat de celuloză (celuloză nitrată), hidroceluloză (celuloză hidrogenată) și nitroguanidină - uneori s-au adăugat acid picric (TNP) sau trinitrat de benzen (TNB) pentru a spori explozivitatea.
Din cauza lipsei de acid azotic / salpeter și a pulberilor cu fum redus (în special din celuloză), germanii au întins praful de pușcă în timpul celui de-al doilea război mondial. B. și cu acid de amoniu (săruri de amoniu).
Pentru a reduce fulgerul botului, se adaugă adesea aditivi, cum ar fi săruri precum B. Sulfati (sulfat de potasiu).
Durata de viață a țevii poate fi mărită prin adăugarea de azot, cum ar fi nitruri sau azide.
Pulbere de piroxilină și pulbere de nitroglicerină
Pulberile fără fum (fără fum) sunt împărțite în piroxilină și pulbere de nitroglicerină. Chimiștii le numesc pulberi coloidale și diferențiază între ele
- Pulbere pe bază de solvenți volatili,
- Pulbere pe bază de solvenți slab volatili.
Pulberea de piroxilină este utilizată în principal în cartușele armelor de foc, pulberea de nitroglicerină cu puterea explozivă mai mare z. B. în mine și proiectile. Pulberea modernă de piroxilină este formată din piroxilină gelatinoasă. Piroxilina se obține prin tratarea țesutului celular (de exemplu, lemn, vată, in, cânepă și altele asemenea) cu un amestec de acid azotic și sulfuric și nitroglicerină după procesarea glicerinei cu un amestec de acid azotic și sulfuric. Pulberea de nitroglicerină se face din amestecul de piroxilină și nitroglicerină. Piroxilina este unul dintre explozivi , ale cărui caracteristici sunt viteza foarte mare de ardere și efectul sfărâmător provocat de gazele fierbinți în expansiune rapidă. Piroxilina este tratată cu solvenți pentru a reduce explozivitatea și a o transforma în pulbere. Piroxilina se umflă sub acțiunea solventului și se amestecă parțial cu acesta. Structura sa fibroasă se descompune într-o anumită măsură și se transformă într-o masă plastică asemănătoare aluatului care poate lua orice formă. Această proprietate face ca piroxilina să fie deosebit de valoroasă. După îndepărtarea solventului volatil, masa devine solidă.
Ca pulbere POL (pulbere fără solvenți [organici]), se poate face referire și la pulbere de combustibil di-sau tribazic de propulsie de artilerie sau de rachetă. Gelatinizarea și omogenizarea se efectuează cu apă folosind procese cu role, extrudare sau presare cu șurub, cu dietilen glicol dinitrat sau glicerol trinitrat care acționează ca „solvenți și agenți de umflare” pentru azotatul de celuloză. Apa este apoi evaporată la aproximativ 1% și pulberea este apoi modelată de mașină.
În Germania, dinitratul de trietilen glicol a fost utilizat în loc de dinitratul de dietilen glicol pentru așa-numita pulbere tropicală din cauza volatilității sale mai mici. Trinitratul de glicerină a fost disponibil doar într-o măsură limitată ca materie primă în timpul ambelor războaie mondiale din cauza lipsei de grăsimi și uleiuri.
Aditivi
Pentru a reduce dezvoltarea fumului și a crește stabilitatea la depozitare, se poate adăuga 0,5% până la 2% difenilamină.
O adăugare de 1% oxalat de sodiu sau 2% sulfat de potasiu împiedică aprinderea gazelor de ardere și astfel fulgerul botului.
Dinitrotoluenul poate fi utilizat ca înlocuitor al trinitratului de glicerol sau al dinitratului de dietilen glicol, dar este semnificativ mai toxic. Dinitratul de etilen glicol poate fi, de asemenea, utilizat în același scop, dar datorită punctului său de fierbere mult mai scăzut, evaporarea și recondensarea se separă încet. Prin urmare, această pulbere nu poate fi păstrată mult timp.
Se poate adăuga până la 50% azotat de amoniu pentru a înlocui azotatul de celuloză, dar praful de pușcă este apoi sensibil la umiditate. Peletele din praf de cărbune și azotat de amoniu au fost folosite ca propulsori pentru artilerie în Germania în timpul primului și al doilea război mondial.
Pulberile finite sunt grafitizate pentru a evita încărcarea statică la turnare și astfel pentru a evita scânteile.
geometrie
În funcție de formă, se face distincția între pulbere de tub (în diferite lungimi), pulbere cu mai multe găuri (tuburi, perforate de mai multe ori), pulbere de fulgi, pulbere de bandă, pulbere de bilă, pulbere de cub, pulbere de inel, pulbere de tăiței (scurt bastoane tăiate) și alte forme. Forma și dimensiunea particulelor de pulbere este în mare măsură determinată de mărimea și forma încărcăturii de propulsor și de profilul de ardere dorit. Pulberea tubulară este utilizată în cea mai mare parte în tunurile de calibru mare, pulberea în plăci în armele de mare altitudine și, în cea mai mare parte, pulberea cu granulație fină în armele de mână. Sarcinile de combustibil pentru rachete sunt produse sub formă de pelete cilindrice, care sunt prevăzute suplimentar cu găuri și caneluri pentru a crește suprafața arsă.
Pentru a preveni detonarea unei încărcături de propulsor de artilerie în loc de deflagrare , aceasta nu este aprinsă direct de încărcătura inițială, ci printr-o sarcină intermediară de pulbere neagră. Acest lucru asigură, de asemenea, că întreaga încărcare este aprinsă uniform.
Vezi si
literatură
- John Baptiste Bernadou, Pulbere fără fum, nitroceluloză: și teoria moleculei de celuloză ISBN 978-1-103-12711-5 .
- BG Chemie (editor), M 037 - Nitroceluloză ISBN 978-3-86825-039-8 .
- Wilhelm Hassenstein: Trecerea de la pulbere neagră la pulbere de fulgi de nitroceluloză acum 50 de ani. În: Jurnal pentru întreaga industrie a artileriei și a explozibililor. Aprilie 1941.
Dovezi individuale
- ^ Paul Gehring: Duttenhofer, Max Wilhelm von. În: New German Biography (NDB). Volumul 4, Duncker & Humblot, Berlin 1959, ISBN 3-428-00185-0 , p. 206 f. ( Versiune digitalizată ).
- ^ Josef Köhler, Rudolf Meyer, Axel Homburg: Explosivstoffe , Ediția 10, John Wiley & Sons , 2012, ISBN 9783527660070 , p. 182 [1] .