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Geschoßtreibmittel [1]

[415] Geschoßtreibmittel. Man teilt die große Zahl der Explosivstoffe zweckmäßig nicht auf Grund ihrer Zusammensetzung, sondern nach ihrer Verwendung ein in Geschoßtreibmittel, Initialzündungen (s.d.) und Sprengstoffe (s.d.). Geschoßtreibmittel sind Stoffe oder Stoffmischungen einheitlicher, auch verschiedener Aggregatzustände, die durch Expansion oder willkürlich eingeleitete chemische Umsetzung Gase mit solcher Geschwindigkeit zu entwickeln vermögen, daß sie zum Treiben von Geschossen praktisch ausgenutzt werden können. Die chemische Zersetzung erfolgt durch Schlag oder Zündung und wird wesentlich benimmt durch die Natur des Treibmittels selbst. Die unter Auftreten von Wärme sich bildenden Gase erlangen eine hohe Temperatur und üben auf Geschoß und Wandung der Waffe einen bestimmten Druck aus. Die Höhe der Temperatur und des Druckes dürfen die Haltbarkeit der Waffe nicht gefährden.

Die Geschoßtreibmittel bestehen entweder aus einheitlichen chemischen Stoffen oder einem Gemisch mehrerer Körper und sind völlig oder nur zum Teil vergasbar. Die Verbrennungsdauer ist im allgemeinen bei chemisch einheitlichen Stoffen eine kürzere als bei Substanzgemischen, wird aber in hohem Grade durch die physikalische Struktur des Treibmittels beeinflußt. – Die Geschoßtreibmittel dürfen keine das Metall der Waffe angreifenden Verbrennungsprodukte liefern. Sie müssen außerdem gewissen Mindestanforderungen hinsichtlich Handlichkeit, Unempfindlichkeit, Stabilität und ballistischer Leistungsfähigkeit entsprechen, wenn sie mehr als eine vorübergehende Beachtung finden sollen.

Handlichkeit. Ein Treibmittel muß pro Volumeneinheit eine möglichst große Kraftäußerung entwickeln. Da dies Verhältnis bei gasförmigen Körpern, selbst in komprimiertem Zustande, sehr ungünstig ist, kommen diese für die meisten Zwecke nicht in Betracht, sind auch, ebenso wie Flüssigkeiten, schon wegen der unbequemen Handhabung ungeeignet. Es soll auch gut ladefähig sein, d.h. bei gewissem Volumen stets einem bestimmten Gewicht entsprechen, weshalb die einzelnen Aggregate nicht aneinander haften dürfen.

Unempfindlichkeit. Ein Geschoßtreibmittel muß gefahrlos gehandhabt und transportiert werden können, weshalb eine gewisse Unempfindlichkeit gegen Reibung, Stoß und Schlag gefordert wird.

Stabilität. Es darf sich während des Transportes und Lagerns weder physikalisch noch chemisch verändern, deshalb auch durch die hierbei vorkommende Temperatur, die sich innerhalb der Grenzen von –30° bis +40° C. bewegen dürfte, nicht beeinflußt werden.

Ballistische Leistung. Ein Geschoßtreibmittel muß unter Berücksichtigung der Querdichte dem Geschosse hohe Anfangsgeschwindigkeit bei möglichst geringem Gasdruck erteilen. Unter Querdichte (Querschnittsbelastung) versteht man das Gewicht, das auf die Flächeneinheit des Geschoßquerschnittes entfallt, also Geschoßgewicht in Gramm/Querschnitt des Geschosses in Quadratzentimetern. Der mit einer bestimmten Gewichtsmenge erzielte Effekt muß innerhalb gewisser, durch die Praxis gezogener enger Grenzen unter allen Umständen derselbe bleiben.

Schwarzpulver, auch Schießpulver oder allgemein Pulver genannt, ist das älteste der bekannten Geschoßtreibmittel. Es besteht aus einem innigen Gemenge von Salpeter, Kohle und Schwefel. Das bisherige deutsche Militärpulver enthält 74% Salpeter, 16% Kohle und 10% Schwefel; die Pulver andrer Staaten haben eine ähnliche Zusammensetzung. Das deutsche Jagdpulver besteht aus 78% Salpeter, 12% Kohle (gewöhnlich Rotkohle) und 10% Schwefel. Durch einfaches Mischen aus den Bestandteilen hergestelltes Pulver, »Mehlpulver«, ist zum Schießen nicht geeignet, da es sehr langsam verbrennt und sich beim Transport entmischt. Um eine schnelle Zersetzung der Pulverteilchen zu bewirken, müssen diese in möglichst innige Berührung zueinander gebracht werden. Man dichtet daher das Pulver und körnt es hierauf zu eckigem oder rundem Korn, wodurch einem Entmischen vorgebeugt und zugleich die Verbrennungsdauer je nach der Größe des Kornes reguliert wird. Das eckige Pulver des deutschen Mausergewehres hat eine Korngröße von 0,5–1 mm, das ebenfalls eckige der Feldartillerie 4–9 mm, seines Jagdpulver 0,3–0,5 mm Durchmesser.

Rohstoffe: Der Kalisalpeter muß rein sein und darf nur Spuren von Chlornatrium und Perchloraten enthalten. Der Schwefel wird nur als Stangenschwefel verwendet, da Schwefelblumen stets durch schweflige bezw. Schwefelsäure verunreinigt sind; auch muß er frei sein von Arsen, erdigen Beimengungen u.a. Die Holzkohle soll porös, leicht entzündlich und weich sein. Von wesentlichem Einfluß auf die Beschaffenheit der Pulverkohle ist neben der Wahl des zu verwendenden Holzes die Art seiner Verkohlung. Man benutzt Kohle von Faulbaumholz (Rhamnus Frangula), Weide, Erle, Pappel, Linde, Haselstrauch, Hanf, Flachs u.s.w. Die Verkohlung des entrindeten Holzes geschieht jetzt fast allgemein in Zylindern, die vermittelst direkter Feuerung oder überhitzten Wasserdampfes erwärmt werden. Je nach der angewendeten Temperatur erhält man verschiedene Grade der Verkohlung, die durch die Farbe der Kohle, vom Rötlichen anfangend durch Rotbraun bis zum tiefsten Schwarz, sich zu erkennen geben. Bei 270° C. bildet sich die sogenannte Rotkohle mit 70–75% Kohlenstoff, 5–4,5% Wasserstoff, 24–20% Sauerstoff und Asche; bei 340° C. und höher Schwarzkohle mit 80–90% Kohlenstoff, 3–2% Wasserstoff, 7,5–5% Sauerstoff und Asche. Die Pulverkohle ist also niemals reiner [415] Kohlenstoff; ihr Gehalt an Kohlenstoff ist abhängig von der angewendeten Temperatur und steigt mit derselben. Die Ausbeute nimmt mit Zeigender Verkohlungstemperatur ab und sinkt bei 280–1500° von 36 auf 15%; außerdem erhält man bei langsamer Verkohlung größere Ausbeute als bei schneller. Lufttrockenes Faulbaumholz (mit 10% Wasser) gibt eine mittlere Ausbeute von etwa 27% Schwarzkohle. In den preußischen Pulverfabriken wurde eine Verkohlungsstufe von 29% innegehalten. Die frisch bereitete Pulverkohle besitzt Neigung zur Selbstentzündung, darf daher erst nach längerem Lagern verwendet werden.

Erzeugung. Die Fabrikation des Pulvers umfaßt eine lange Reihe von Operationen. Das Zerkleinern und Mischen der Pulverbestandteile geschieht jetzt meist in zylindrischen Trommeln aus Eisen oder Holz durch Bronzekugeln (Kugelmühlen). Man zerkleinert entweder jeden Rohstoff für sich oder »binäre Sätze«, Salpeter und Kohle einerseits, Kohle und Schwefel anderseits. Die binären Sätze sind so zusammengestellt, daß ihre Mischung, der »ternäre Satz«, vorgenommen in Trommeln von dickem Sohlleder vermittelst Pockholzkugeln, die geforderte Zusammensetzung der Pulvermasse ergibt. Das so erhaltene lockere Pulvermehl wird mit ca. 10% Wasser angefeuchtet und auf einer Kollermühle (Läuferwerk) gedichtet. Um die bei dieser Operation bestehende Explosionsgefahr der Pulvermasse zu vermeiden, hat Gruson die Läufer aufgehängt, so daß sie den Läuferteller niemals berühren können. Nach den Läufern passiert die Masse ein- oder mehreremal das Quetschwerk, aus paarweise übereinander liegenden geriffelten Bronzewalzen bestehend, wird hierauf gesiebt und durch Pressen unter einem bestimmten Druck zu Pulverkuchen geformt. Diese werden zerschlagen und entweder durch Siebe gedrückt (Lefebvresche Körnmaschine) oder zwischen längs- und quergeriffelten bronzenen Walzenpaaren gekörnt (Walzenkörnmaschine). Die Walzenkörnmaschine arbeitet einfacher, staubfreier, gibt auch gleichmäßigeres Korn als die Lefebvresche Maschine, deren Benutzung bei der Verwendung harter und dicker Pulverkuchen überhaupt ganz ausgeschlossen ist. Das gekörnte Pulver wird getrocknet, in Holztrommeln ohne oder mit geringem Graphitzusatz poliert, ausgestäubt, sortiert, wieder getrocknet und hierauf beschossen. Rundpulver erhält man aus Kornpulver im »Rundsack«, in dem die Körner durch gegenseitige Reibung Ecken und Kanten verlieren und den gebildeten Staub wieder aufnehmen. Je nach dem Ausfall der ballistischen Prüfung vermengt man einzelne Tagesarbeiten zu »Lieferungen« von 5000–10000 kg, um die Unterschiede, die sich in bezug auf Zusammensetzung, Dichte u.s.w. ergeben haben, auszugleichen. Durch das Polieren schleift man scharfe und leicht abbrechende Kanten des Kornes ab und verstopft die Poren desselben. Das Pulver wird hierdurch wohl schwerer entzündlich, jedoch leichter rollend und unempfindlicher gegen Feuchtigkeit. Das Pulvergemenge wechselt während der verschiedenen Stadien der Fabrikation die Zusammensetzung. Nach Versuchen mit deutschen Pulvern enthielt der normale Satz 74% Salpeter, 16% Kohle und 10% Schwefel, jedoch das fertige Pulver 74,49% Salpeter, 15,79% Kohle und 9,72% Schwefel.

Gepreßte Pulver. Mit Einführung der Panzerschiffe und der hierdurch bedingten Beschaffung von Geschützen großen Kalibers entstand die Aufgabe, ein für dieselben geeignetes Pulver zu fabrizieren, da die Verbrennung des gewöhnlichen Geschützpulvers zu schnell vor sich ging und die dabei auftretende Gasspannung zu hoch war. Das Treibmittel durfte anfangs nur so viel Gas entwickeln, um die Trägheit des Geschosses zu überwinden, und die entwickelte Gasmenge mußte dann progressiv zunehmen, so daß dem Geschoß, solange es im Geschütze weilt, eine steigende Geschwindigkeit erteilt wird. Rodman wurde durch seine Versuche belehrt, daß der Gasdruck von grobkörnigem Pulver geringer sei als von feinkörnigem, und zur Darstellung des ersten grobkörnigen Geschützpulvers, des sogenannten Mammutpulvers, geführt. Dieses bestand aus unregelmäßigen, klumpenartigen Körnern von 15–22 mm Durchmesser. Bei Verwendung desselben konnte die Pulverladung ohne Gefahr für das Geschütz erhöht werden. Durch die ungleiche Korngröße des Mammutpulvers wurde jedoch die Treffsicherheit sehr beeinträchtigt. Doremus verwandelte daher zuerst Kornpulver durch leichte Pressung in zylindrische Formen, was zur Herstellung des prismatischen Pulvers führte.

Das braune prismatische Pulver, in Deutschland erfunden, zuerst von Heidemann und von Duttenhofer hergestellt, wurde als vorzügliches Treibmittel von allen größeren Staaten angenommen. Es besteht aus 79% Salpeter, 3% Schwefel und 18% brauner Kohle und wird aus Kornpulver in Stahlhütten vermittelst Messingstempeln und hydraulischen Pressen zu regelmäßigen sechseckigen Prismen von 25 mm Höhe und (über die Seiten gemessen) 34 mm Breite geformt, die mit einem mittleren Zündkanal von 10 mm Weite versehen sind. Die einzelnen Prismen wiegen 42–45 g und haben ein spez. Gew. von 1,7–1,9.

Die Prüfung des Kornpulvers erstreckt sich auf:

I. Aeußeres Ansehen. Es soll eine völlig gleichmäßige, schiefergraue Farbe und matten Glanz haben. Pulver, die Rotkohle enthalten, zeigen braunschwarze Farbe.

II. Kornfestigkeit und Korngröße. Die Körner müssen die vorgeschriebene Größe besitzen, beim Drücken zwischen den Fingern nicht knirschen und nicht zu leicht zerreiblich sein.

III. Abbrennen. Nach Abbrennen soll es weder schwarze Flecken noch gelbe Streifen oder einen Rückstand hinterlassen. Schwarze Flecken bezw. gelbe Streifen deuten auf Anwesenheit überschüssigen oder schlecht gemengten Kohlebestandteils bezw. Schwefels.

IV. Feuchtigkeit. Sie soll nicht weniger als 0,5% und nicht mehr als 2% betragen und wird durch Trocknen des Pulvers bei 100° C. ermittelt.

V. Entzündungstemperatur. Man bringt Pulver in eine kleine Schale, erhitzt diese in einem mit Thermometer versehenen Oelbade und liest nach erfolgter Entzündung die Temperatur des Oeles ab. Die Entzündungstemperatur wird wesentlich beeinflußt durch Feuchtigkeit, Beschaffenheit der Kohle, Dichte und Größe des Pulverhornes. Staubpulver entzündet sich schon bei 265°, Kornpulver bei 270–320°.[416]

VI. Volumengewicht. Das Gewicht eines Liters Pulverkörner einschließlich Zwischenräumen beträgt bei deutschen Pulversorten 0,9–0,98 kg.

VII. Spezifisches Gewicht. Gewehrpulver haben 1,5–1,6, gepreßte Pulver 1,7–1,9.

VIII. Kalorimetrische Messung der Verbrennungswärme. Man bestimmt die durch Verbrennung von 1 g Pulver erzeugte Wärmemenge in. Kalorien. Berthelot fand für Schwarzpulver im Mittel 750 Kalorien.

IX. Chemische Analyse. Diese bestimmt den Gehalt des Pulvers an Salpeter, Kohle und Schwefel.

X. Ballistische Leistung. Man ermittelt Gasdruck, Geschoßgeschwindigkeit u.s.w. Die Verbrennungsprodukte des Schwarzpulvers sind teils gasförmiger, teils fester Natur, und es hängt ihre Beschaffenheit von dem bei der Verbrennung herrschenden Druck und der entwickelten Temperatur ab. Die chemischen Vorgänge bei der Verbrennung wurden zuerst von Bunsen und Schischkoff (1857), Károly, später von Noble und Abel, Vieille und Sarrau, Macnab u.a. untersucht. Die erhaltenen Resultate können indessen der Praxis wenig nützen, da die Verbrennung des Pulvers in der Waffe unter andern Verhältnissen erfolgt und die Analyse der abgekühlten Gase nicht der Zusammensetzung im Entstehungsmoment entspricht. Noble und Abel ließen wechselnde Gewichte verschiedener Pulversorten in stählernen Hohlkörpern verbrennen und änderten das Verhältnis zwischen Volumen des Pulvers und Verbrennungsraum. Sie verwendeten 100–750 g Pulver und beobachteten während der Explosion Drücke von 155–5580 kg auf 1 qcm. Im Mittel erhielten sie 42,28% Gase und 57,72% feste Stoffe, und zwar lieferte 1 g trockenes Pulver ein Gasvolumen von 234–278 ccm, auf 0° Temperatur und 760 mm Druck reduziert. Debus stellte über den Verlauf der Verbrennung des Pulvers chemische Gleichungen auf [1].

Vom Schwarzpulver abgeleitete Pulver. Man hat eine große Zahl von Pulvern hergestellt, die lieh vom Schwarzpulver entweder nur durch ein andres Mischungsverhältnis der Komponenten unterscheiden oder bei denen einzelne Bestandteile durch Körper von gleichartiger Wirkungsweise ersetzt wurden. Pulver, die an Stelle des Kalisalpeters Natron- oder Ammoniaksalpeter enthalten, haben als Geschoßtreibmittel nur historisches Interesse, da sie wegen der hygroskopischen Eigenschaften der genannten Sauerstoffträger nicht Verwendung finden können. Barytsalpeter ist zwar nicht hygroskopisch, jedoch haben sich die Barytsalpeterpulver wegen des höheren Preises und großen Verbrennungsrückstandes nicht einzubürgern vermocht. Chlorsäure Kalipulver sind, was Herstellung und Handhabung anbelangt, im allgemeinen zu gefährlich und aus letzterem Grunde vom Eisenbahntransporte ausgeschlossen. Man ersetzte auch Holzkohle oder Schwefel durch andre Stoffe, wie Steinkohle, Holz, Cellulose, pikrinsaure Salze, nitrierte Stoffe u.a. Pulver, die Cellulose enthalten, sind sehr hygroskopisch.

Wir erwähnen folgende Pulversorten:

Kaliumchloratpulver. Die Empfindlichkeit der Kaliumchloratpulver gegen Reibung u.s.w. suchte man durch Umhüllung jedes Chloratkörnchens vermittelst einer elastischen Schicht herabzusetzen (Küchelsches Wachspulver, v. Brauksches Pulver, Schnebelit). v. Brauksches Pulver besteht aus einer Mischung von ca. 79 Teilen chlorsaurem Kali, ca. 16 Teilen Karnaubawachs, ca. 5 Teilen Lycopodium und erhält bei der Bereitung einen geringen Zusatz von Tragant oder einer andern Gummiart, aufgelöst in Spiritus. Nach einem späteren Patente mischt v. Brauk chlorsaures Kali mit Harzen, verrührt hierauf mit schleimigen Abkochungen eines Mooses oder der Althäawurzel, walzt, trocknet und körnt. Die Pulver sind infolge ihres Gehaltes an Stärke und Pflanzengummi hygroskopisch. Schnebelin verkleistert Stärkemehl unter Zusatz von Holundermark mit einer Kaliumchloratlösung. Dieses Präparat, genannt Schnebelit, ist wegen der hygroskopischen Eigenschaften der Cellulose und Stärke gleichfalls ohne Interesse.

Pikratschießpulver. Freie Pikrinsäure enthaltende Mischungen werden nicht als Geschoßtreibmittel verwendet; letztere bestehen meist aus pikrinsauren Salzen. Die Pikrate der Alkalien sind gegen Stoß und Schlag empfindlicher als das Ammonfalz und dieses wieder mehr als die freie Säure. Die Pikratschießpulver wurden im Jahre 1869 ziemlich gleichzeitig von Abel, Designolle und Brugère empfohlen und letzteres zu größeren Versuchen in der französischen Armee herangezogen. Die Herstellung war eine dem Schwarzpulver ähnliche. Obgleich die Pikratschießpulver lagerbeständig und die mit ihnen erhaltenen Resultate durchaus günstige waren, wurden sie doch durch die gelatinierten Schießwollpulver bald völlig verdrängt. Abels Schießpulver, ein Gemisch aus 40 Teilen Ammonpikrat und 60 Teilen Kalisalpeter, wurde jedoch nur als Granatfüllung benutzt. Designolles Pulver, für Gewehre, Geschütze, Seeminen und Hohlgeschosse bestimmt, enthält pikrinsaures Kali, Salpeter und Kohle in wechselnden Mengen. Kohlefrei waren Pulver für Seeminen und für Granatfüllung. Desortiaux gibt die Zusammensetzung der verschiedenen Pulversorten an, z.B. Gewehrpulver mit 28,6 (bezw. 22,9) Teilen pikrinsaurem Kali, 65 (bezw. 69,4) Teilen Kalisalpeter und 6,4 (bezw. 7,7) Teilen Kohle. Brugères Pulver, 54 Teile pikrinsaures Ammon und 46 Teile Salpeter, gab gute Resultate im Chassepotgewehr. Boboeufs Pulver ist dem Pulver Désignolles analog zusammengesetzt.

Pulver bestehend aus nitrierten Materialien und Nitraten. Das erste Pulver dieser Art, von Schultze im Jahre 1865 gefertigt, veranlaßte die Entstehung einer großen Zahl ähnlicher Mischungen, wie das E.C.-Pulver (Explosives Company), T.B.-Pulver (Judson und Borland) u.a. Das Schultzesche Pulver enthält Nitroholzcellulose, Kali- und Barytsalpeter, die mit oder ohne Zusatz von Stärkemehl oder ähnlichen Körpern gekörnt sind. Zur Fertigkeit des Kornes wird das Pulver mit einer Kollodiumwollparaffinlösung oder dergl. behandelt. E.C.-Pulver enthält an Stelle von Nitroholzcellulose gemahlene Schießwolle, außerdem Kampfer, Farbstoffe u.s.w. Die Pulver, die sich infolge ihrer ungleichmäßigen[417] Wirkung und hohen Gasspannung nicht für Militärgewehre eignen, sind bis auf den heutigen Tag als sogenannte rauchschwache Pulver für Jagdzwecke beliebt, obwohl ihre Wirkung durch wechselnde Hygroskopizität des Kornes beeinflußt wird.

Rauchloses Pulver. Die Eigenschaft der Schießwolle, ohne Rauch und Rückstand zu verbrennen, veranlaßte eine große Zahl von Versuchen, den Körper in geeignete Form zu bringen, um ihn als Geschoßtreibmittel verwenden zu können. Vergeblich waren die Bemühungen von v. Lenk, Abel u.a., Schießwolle durch Pressen zu dichten, um ihre Verbrennung zu verlangsamen. Die Erfindung des Schultze- und E.C.-Pulvers und die Behandlung der gekörnten Masse zwecks Dichtung mit Aetheralkohol, ein Schießwolle auflösendes, gelatinierendes Mittel, mögen Vieille veranlaßt haben, 1886 ein aus Pikrinsäure und gelatinierter Schießbaumwolle bestehendes rauchloses Pulver herzustellen, dem alsdann die reinen Schießwollpulver Deutschlands und andrer europäischen Militärstaaten folgten. 1888 erzeugte Alfred Nobel, von seiner Sprenggelatine ausgehend, aus Kollodiumwolle und Nitroglyzerin ein rauchloses Pulver, genannt Ballistit. Dieses, dessen Herstellung in Deutschland durch die Köln-Rottweiler Pulverfabriken wesentlich vervollkommnet wurde, diente Abel und Dewar als Vorbild für ihren Cordit, hergestellt aus Nitroglyzerin und mit Aceton gelatinierter, höchstnitrierter Cellulose. Da Nitrocellulose wegen ihrer brisanten Wirkung nicht ohne weiteres als Geschoßtreibmittel verwendet werden kann, ist es erforderlich, ihre lockere Struktur zu zerstören und sie in eine kolloidale, langsam verbrennende Form überzuführen, ohne jedoch die chemische Zusammensetzung zu verändern. Man erreicht das durch einen Lösungs- bezw. Quellungsprozeß, die sogenannte Gelatinierung. Als Gelatiniermittel dienen entweder leichtflüchtige Agenzien, wie Aetheralkohol, Aceton, Essigäther, Amylacetat u.a., oder schwerflüchtige Stoffe, wie Nitrobenzol, Nitroglyzerin. Man unterstützt den Gelatinierprozeß selbst durch Umrühren, Kneten u.s.w. bei gewöhnlicher oder erhöhter Temperatur, formt die erhaltene Masse durch Auswalzen oder Auspressen und gibt ihr die endgültige Gestalt, wie Blättchen und Würfel. Gelatiniermittel, sofern sie selbst keine Explosivstoffe sind, werden entfernt, was bei leichtflüchtigen durch Verdunsten geschieht. Die Korngröße des für eine Waffe bestimmten Pulvers richtet sich nach Kaliber, Drall, Rohrlänge, Verbrennungsraum, Geschoßgewicht, Querdichte, Geschoßgeschwindigkeit und andern Faktoren, so daß in der Tat für jede Waffengattung ein besonderes Pulverkorn geschaffen werden muß.

Nitrocellulosepulver (Schießwollpulver).

Als Rohmaterial verwendet man gemahlene Nitrocellulose und dieselbe gelatinierende Agenzien, wie Essigäther, Aceton, Amylacetat, Aetheralkohol, mit oder ohne Zusatz geringer Mengen von Kampfer, Harz, Vaseline und ähnlichen Körpern. Die zu verwendende Nitrocellulose muß den höchsten Anforderungen bezüglich Stabilität genügen (s. Sprengstoffe), das Gelatiniermittel rein und frei sein von Säure. Je nach der Form, die man dem Pulver gibt, unterscheidet man Blättchenpulver, Würfelpulver, Röhrenpulver, Kornpulver u.a.

a) Blättchenpulver. Die Fabrikation erfordert, wie Schwarzpulver, mehrere Operationen. Das Trocknen der Nitrocellulose erfolgt in Trockenhäusern bei einer Temperatur von 40–50° C. Man hat die Gefahr, die mit der Trocknung und weiteren Handhabung getrockneter Nitrocellulose verbunden ist, vermieden, indem man nasse Nitrocellulose (30–35% Wasser) in Verdrängeranlagen mit Alkohol behandelt, ihr systematisch das Wasser entzieht und die mit Alkohol befeuchtete Nitrocellulose (ca. 35%) in die Knetmaschine einfüllt und hier erst das Gelatiniermittel zusetzt. Die Gelatinierung erfordert etwa eine Stunde Knetzeit, während welcher der Trog der Maschine verschlossen ist, um der Verflüchtigung des Gelatiniermittels vorzubeugen. Das Walzen der gekneteten plastischen Masse hat den Zweck, die Gelatinierung zu vollenden und Streifen von bestimmter Dicke herzustellen. Die aus dem Walzwerke kommenden durchscheinenden Streifen werden aufgerollt und zur Schneidstation befördert. Das Schneiden der Streifen zu quadratischen oder auch rechteckigen Blättchen erfolgt vermittelst Schneidemaschinen. Das Pulverblatt wird durch zwei Messerwalzen mit vertikal angeordneten Messern erst in parallele Längsstreifen und diese hierauf durch horizontale Messer in rechtwinklige Blättchen übergeführt. Die zu kleinen und zu großen Blättchen werden nach dem Schneiden durch Sieben ausgeschieden, und das Pulver, das genau die verlangte Blättchengröße hat, wird getrocknet, graphitiert, poliert, vermengt und mit einer normalen Feuchtigkeit von 0,9–1,5% in hermetisch verschließbaren Büchsen verpackt. Bei Herstellung von Blättchenpulver vermeidet man vielfach Walzen der Gelatine, preßt vielmehr die Masse zu Streifen und schneidet diese zu quadratischen Blättchen. Würfelpulver wird wie Blättchenpulver erhalten, Röhrenpulver (Geschützpulver) durch Pressen der Knetmasse über einen oder mehrere Dorne auf bestimmte Länge, Trocknen u.s.w.

b) Gekörnte Pulver. Man preßt geknetete Masse in dünne Schnüre und schneidet solche alsdann in kleine Zylinder. Wolff & Cie., Walsrode, erzeugen ein gekörntes Jagdpulver, indem sie die durch Essigäther gelatinierte Masse mit heißem Wasser behandeln. Troisdorfer Scheiben-, Jagd- und Manöverpulver sind in ähnlicher Weise wie Schultze-Pulver gekörnt, Güttier in Reichenstein fertigt ein Plastomenit genanntes Kornpulver aus Nitrocellulose und Nitrokohlenwasserstoffen.

Pulver aus Nitroglyzerin und Nitrocellulose.

Nobels Pulver (Ballistit, Filit). Nach dem Patent bringt man in ein Gefäß 6 bis 8 Teile Nitroglyzerin und 1 Teil Kollodiumwolle (s. Sprengstoffe) und pumpt den Behälter luftleer, um innigste Berührung beider Stoffe zu erreichen. Hierauf wird unter einer Presse oder vermittelst einer Zentrifuge so viel Nitroglyzerin entfernt, daß der Rückstand aus gleichen Teilen Kollodiumwolle und Nitroglyzerin besteht, zur Gelatinierung auf 60–90° erwärmt, zwischen heißen Walzen zu Streifen geformt und diese in Blättchen oder Würfel zerschnitten. Zur Erhöhung der chemischen Stabilität setzt man dem Nitroglyzerin 1–2% Diphenylamin zu. – Lundholm und Sayers vereinfachten die Herstellung des Nobelpulvers wie folgt: [418] Nitroglyzerin und Kollodiumwolle werden im endgültigen Verhältnis in Wasser von 60° eingetragen, umgerührt und bis zur Gelatinierung unter Beibehaltung der Temperatur in demselben belassen. Die durch Auspressen von Wasser befreite und wiederholt zwischen 50–60° warmen Walzen gepreßte Masse schneidet man in Blättchen oder in Würfel. Runde Blättchen oder dünne Fäden (Filit) werden, wie beim Nitrocellulosepulver angegeben, durch Pressen der Pulvermasse erzeugt. Ballistit ist entweder graphitiert oder ungraphitiert und hat in letzterem Falle eine licht- bis dunkelbraune Farbe. Er ist weich, läßt sich mit dem Messer leicht schneiden und hat ein spez. Gew. von 1,6.

Cordit. Dies in der englischen Armee eingeführte Pulver besteht aus 58 Teilen Nitroglyzerin, 37 Teilen Nitrocellulose und 5 Teilen Vaseline und wird mit Hilfe eines Nitrocellulose gelatinierenden Mittels (Aceton) nach dem Abel-Dewarschen Patente hergestellt. Ballistit und Cordit unterscheiden sich also nur durch die Art der verwendeten Nitrocellulose. Während ersteres Pulver aus Kollodiumwolle besteht, enthält letzteres vorwiegend Schießbaumwolle (s. Sprengstoffe). Dies führte Nobel zu dem interessanten Patentprozeß gegen Anderson, den Chef der englischen Staatspulverfabriken, der zugunsten des letzteren entschieden wurde [2]. Zur Herstellung des Cordits verarbeitet man Schießwolle, Nitroglyzerin, Vaseline und Aceton in einer mit Kühlmantel versehenen Knetmaschine, preßt den Teig vermittelst hydraulischer Pressen zu dünnen Fäden, wickelt diese auf Trommeln und verdunstet das Aceton in Trockenhäusern. Die Corditfäden haben eine gelbe bis braune Farbe, sind elastisch und zeigen noch den Acetongeruch. Eine bestimmte Anzahl Fäden wird zu einem Bündel vereinigt und auf gewisse Länge, entsprechend einem bestimmten Ladungsgewichte, abgeschnitten.

Außer Nobels Pulver und Cordit gibt es noch eine große Zahl Sprengöl enthaltender Nitrocellulosepulver mit oder ohne Zusatz andrer Körper (Amberit, Pulver von Leonard, Maxim u.a.).

Allgemeines über rauchlose Pulver.

Die Verbrennung (Zersetzung) der Nitrocellulosepulver erfolgt nach parallelen Flächen; die Dauer derselben hängt ab von der Dicke der abbrennenden Schichtenfolge. Aus dem Umstande, daß diese 2–3 mm nicht überschreiten darf, ergibt sich die Notwendigkeit der lamellaren Gestalt der Nitrocellulosepulver [3]. – Nitrocellulosepulver unterscheiden sich im allgemeinen voneinander nach Nitrierungsstufe der Cellulose, Art der Zusätze und des verwendeten Gelatiniermittels. Pulver, die noch erhebliche Mengen leichtflüchtiger Stoffe enthalten, ändern durch Verdampfung derselben ihre ballistische Leistung. Nitrocellulosepulver leiden unter der Eigenschaft der Nitrocellulose, an der Luft bis zu 3% Wasser aufzunehmen, und ändern diesen Gehalt je nach wechselnder Witterung. Ballistit, Cordit und andre nehmen im allgemeinen weniger Feuchtigkeit auf, da Sprengöl die Nitrocelluloseteilchen umhüllt. Beide Pulver werden in der Regel in hermetisch geschlossenen Büchsen aufbewahrt. Die Lagerung eines in geladenen Patronen befindlichen Pulvers entspricht einer Magazinierung in luftdicht verschlossenen Gefäßen. Die bekanntesten und bewährtesten Nitrocellulosepulver sind das Rottweiler, Troisdorfer, Walsroder und Schwab-Pulver (österreichisches Militärpulver). Man hat sich bemüht, Nitrocellulosepulver von progressiver Struktur zu erzeugen (Progressivpulver), die an der Oberfläche langsamer abbrennen füllten als im Innern, um ihre volle Kraft erst zu entwickeln, wenn das Geschoß im Lauf sich in Bewegung befindet. Auch werden Pulver ohne Mündungsfeuer hergestellt.

Chemische Prüfung rauchloser Pulver.

An die chemische Stabilität rauchloser Pulver werden hohe Anforderungen gestellt, zumal Haltbarkeit der Nitrocellulose nur durch exakte Fabrikation zu erreichen ist. Nitrocellulose enthält, von der Fabrikation herrührend, geringe Mengen leicht zersetzlicher Körper, und wird ihre Zersetzung durch den Zerfall dieser unstabilen Verbindungen eingeleitet. Die zur Pulverfabrikation dienende Nitrocellulose muß daher scharfen Untersuchungsvorschriften genügen (s. Sprengstoffe).

I. Prüfung bei 80° C. 5 g Pulver werden in ein 16–20 mm weites Reagenzglas gefüllt und dieses mit einem Korke verschlossen. Der Kork ist durchbohrt und trägt an einem Glasstabe einen schmalen Streifen Jodzinkstärkepapier, das am unteren Teile mit einer dünnen Glyzerinlösung in Wasser befeuchtet ist. Fünf solcher präparierten Gläser werden in ein Wasserbad von 80° C. eingesetzt, so daß sie bis 10 cm vom oberen Rande im Bade stehen. Nach verschiedenen bestehenden Vorschriften darf sich vor 30–60 Minuten auf diesem Papier an der Scheidung zwischen Feucht und Trocken kein bläulicher oder gelber Streifen zeigen. An Stelle des Jodzinkstärkepapieres wird auch Papier verwendet, das man mit einer Lösung von Diphenylamin in Schwefelsäure und Glyzerin benetzt; vor Ablauf von 10 Minuten darf keine Blaufärbung der befeuchteten Stelle eintreten.

II. Prüfung bei 135° C. Diese Methode wird in einigen Staaten vorgeschrieben, läßt sich aber nur für Nitrocellulosepulver anwenden, auch beeinflußt der Gehalt an Diphenylamin u.s.w. das Resultat. 2,5 g des zu untersuchenden Pulvers werden in eine dickwandige Eprouvette von ca. 32 cm Länge und 1,5 cm Weite gebracht, diese mit einem Korkstopfen lose verschlossen und in einem Apparate, der konstant eine Temperatur von 134–135° C. zeigt, 10 cm tief eingesetzt. Empfehlenswert ist es, sich eines geschlossenen Behälters zu bedienen, der mit Amylacetat gefüllt und mit einem Kühler verbunden ist. Es dürfen sich, bevor die Erwärmung 60 Minuten gedauert, keine roten Dämpfe zeigen.

III. Die Verpuffungstemperatur des Nitrocellulosepulvers ist von den gleichen Faktoren abhängig wie beim Schwarzpulver und gibt daher keinen Aufschluß über die Qualität des Pulvers. Sie beträgt für Gewehrpulver etwa 178° C. Zuweilen wird auch Pulver 8 Tage hindurch, und zwar täglich 8 Stunden, auf +70° C. erwärmt und muß nach dieser Zeit den unter I. und II. angegebenen Bedingungen genügen.[419]

IV. Vieille-Test. Das Pulver wird 2 Stunden bei 100° C. getrocknet, ¹/₂ Stunde an freier Luft gekühlt und zu je 10 g in Glasflaschen eingefüllt, die Flaschen durch aufgeschliffene Glasscheiben und Metallbügel verschlossen. An der Peripherie des zylindrischen Teiles jeder Flasche liegt ein Lackmuspapierstreifen von 20 mm Breite und 80 mm Länge. Die Glasflaschen werden in einem Spezialapparat auf 110° C. erhitzt und darf sich das Lackmuspapier vor 6 Stunden nicht röten.

Literatur: Im allgemeinen: Upmann, Das Schießpulver, seine Geschichte, Fabrikation, Eigenschaften und Proben, Braunschweig 1874; Stohmann und Kerl, Muspratts Chemie in Anwendung auf Künste und Gewerbe, 4. Aufl., Bd. 5, Braunschweig 1878; Defortiaux, Traite sur la poudre, les corps explosifs et la pyrotechnie, Paris 1896; Chalon, Traite théorique et pratique des explosifs modernes et dictionnaire des poudres et explosifs, Paris 1889; Gody, Traite théorique et pratique des matieres explosives, Namur 1893; Berthelot, M., Sur la force des matieres explosives d'apres la thermochimie, Paris, Gauthier-Villars 1893; Cundill, Dictionnaire des explosifs, edition francaise par Desortiaux, Paris 1893; Häußermann, Sprengstoffe und Zündwaren, Uebersicht über die bis zum 26. Juni 1893 ausgegebenen Patentschriften, Stuttgart 1894; Guttmann, Die Industrie der Explosivstoffe, Braunschweig 1895; v. Romocki, Geschichte der Explosivstoffe, Berlin 1895/96; Zeitschriften: Memorial des Poudres et Salpêtres, Paris; Arms and Explosives, London; The Field, London; Mitteil. über Gegenstände des Artillerie- und Geniewesens Wien; Zeitschr. für das gesamte Schieß- und Sprengstoffwesen von R. Escales, München. Im Artikel angezogen: [1] Liebigs Ann., S. 265, 311. – [2] Chem.-Ztg. 1894, S. 255. – [3] Vieille, Memorial des Poudres et Salpêtres, Paris 1894, Bd. 6, S. 365.

Seyfferth.