krutt

I disse typene blandes oksidasjonsmiddelet mekanisk med et brensel som også tjener som bindemiddel. Det eldste kruttet, svartkrutt, som består av 75 prosent kaliumnitrat, 15 prosent trekull og 10 prosent svovel, er eksempel på et blandkrutt. Svartkrutt ble tidligere laget i Norge ved Nitedals Krudtværk (Dyno Nobel ASA). Svartkrutt brukes fremdeles i fyrverkeri.

I moderne blandkrutt utgjøres brensel og bindemiddel av en polymer, for eksempel polysulfid, polyuretan eller polybutadien. De nevnte polymerene gir også et elastisk krutt, som bedre motstår termiske og mekaniske påkjenninger. Da polymerene dannes ved herding, kan kruttladninger fremstilles ved støping. Oksidasjonsmiddelet blandes inn i flytende fase. Derved kan mengden av oksidasjonsmiddel gjøres høy, bortimot 90 prosent, og man oppnår et energirikt krutt. For å redusere røykdannelse, som var et problem ved gamle kruttyper, brukes et ammonium-salt som oksidasjonsmiddel.

Blandkrutt brukes vesentlig til rakettmotorer. Det første norske blandkruttverket ble bygd i 1979 av A/S Raufoss Ammunisjonsfabrikker (senere Nammo Raufoss AS).

Gelkrutt (av gelatin) ble utviklet på slutten av 1800-tallet. Det erstattet raskt svartkruttet fordi gelkrutt gir svært lite røyk (røyksvakt krutt) og ikke trekker til seg fuktighet.

Gelkrutt bygger på cellulose-nitrat (handelsnavn nitrocellulose), som fremstilles ved nitrering av cellulose, en naturlig polymer. Ved passende nitratinnhold kan cellulosenitrat løses og svelles i løsemidler. Videre knaing gir en plastisk deig, som formes til profilerte strenger i en presse. Strengene kappes opp til kruttkorn. Disse må til slutt vaskes og tørkes til løsemiddelet er fjernet. Kornene kan overflatebehandles slik at de brenner langsommere til å begynne med. Derved oppnås progressiv forbrenning gjennom kjemiske midler. Kruttypen kalles nitrocellulosekrutt og brukes i ildvåpen (håndvåpen og kanoner).

Cellulosenitrat kan også svelles (gelatineres) med glyserol-nitrat (handelsnavn nitroglyserin), som settes til cellulosenitrat rørt ut i vann. Fibrene suger opp glyserolnitratet. Det meste av vannet fjernes i en sentrifuge, og den våte massen knas og bearbeides på varme, roterende valser til det dannes en tørr og sammenhengende termoplastisk plate. Denne kan skjæres opp, eller presses varm til kruttstenger. Innholdet av glyserolnitrat er 25–50 prosent. Kruttypen kalles i Norge for ballistitt. Ballistitt brukes både i ildrør og raketter, i siste tilfelle er ladningene gjerne inhiberte. Kruttet fremstilles av Dyno Nobel ASA, sluttproduktet også av Nammo Raufoss AS.

En variant, støpt ballistitt, oppnås ved å la nitrocellulosekrutt ligge og svelle sammen med glyserolnitrat i en oppvarmet støpeform. Bare større rakettladninger fremstilles på denne måten.

Deflagrasjonsvarmen måles i nitrogenatmosfære med kalorimeterbombe. Ettersom det dannede vann kondenserer i bomben og gir fra seg varme, vil varmeutviklingen under bruk bli noe lavere. Eksplosjonsvarmen ligger i området 2,5–5 MJ/kg, og er altså bare omkring ¹/₁₀ av verdien for vanlige brensler.

Spesifikk kraft gir et uttrykk for kruttets arbeidsevne. Den måles ved å bestemme maksimaltrykket i en lukket bombe med kjent volum, og defineres som produktet av trykk og volum per kilo kruttgass (størrelsen inngår i gassens tilstandsligning). For at målingen skal være korrekt, må gassen ikke tape varme, en forutsetning som er vanskelig å overholde eksperimentelt. Ofte angis derfor bare relative verdier. Spesifikk kraft ligger i området 0,6–1,2 MJ/kg.

Spesifikk impuls gir et mål for omdannelsen av kruttets varmeenergi til kinetisk energi ved ekspansjon i en dyse. Den har dimensjon av hastighet og er lik eller ligger i nærheten av kruttgassens utstrømningshastighet fra dysen. Spesifikk impuls bestemmes ved å forsyne en bombe med dyse (simulert rakettmotor) og måle skyvkraften under forbrenningen (spesifikk impuls er lik produktet (integralet) av kraft og tid dividert med kruttmassen). For standard forhold, det vil si 70 bar (7000 kPa) motortrykk og ekspansjon til 1 bar (100 kPa), ligger spesifikk impuls i området 1,8–2,5 km/s. Dette svarer til energi på 1,5–3 MJ/kg.

Brennhastigheten (r) avhenger av trykket (p). Sammenhengen uttrykkes vanligvis gjennom formelen r = a + b · pⁿ, der a, b og n er konstanter, den siste ikke større enn 1. Ved grovere tilnærmelser settes a = 0 eller n = 1. Brennhastigheten ligger i området 1–100 mm/s ved 20 °C og 100 bar (10 000 kPa). Dens avhengighet av temperaturen er også en viktig egenskap ved kruttet. Brennhastigheten vil gjennomgående øke med kruttets energiinnhold. Det er mulig å sette til katalysatorer som øker brennhastigheten generelt eller bare i et visst trykkområde.

Brennhastigheten kan måles som brenntiden for en inhibert kruttstreng av kjent lengde. Brenningen skjer i inert atmosfære i en trykkbombe (Crawford-bombe) med stor utjevningstank, slik at trykket holder seg konstant under forsøket. Brennhastigheten kan også bestemmes i lukket bombe med økende trykk under forbrenningen, eller i ventilert bombe med varierende trykk, gjennom å måle trykket som funksjon av tiden. De to siste metodene krever at kruttkornenes formkarakteristikk er kjent.