Cordita

La pólvora , una mezcla combustible de azufre , carbón vegetal y nitrato de potasio (también conocida como salitre ), fue el propelente original empleado en armas de fuego y fuegos artificiales . Se utilizó desde aproximadamente el siglo X u XI en adelante, pero tenía desventajas, incluyendo la gran cantidad de humo que producía. Con el desarrollo en el siglo XIX de varios "explosivos nitro", basados ​​en la reacción de mezclas de ácido nítrico sobre materiales como la celulosa y la glicerina , comenzó la búsqueda de un sustituto para la pólvora. ^{[ 4 ]}

La primera pólvora sin humo fue desarrollada en 1865 por Johann Edward Schultze . En el momento de este avance, Schultze era capitán de la artillería prusiana. Con el tiempo, Schultze ascendió al rango de coronel. Su fórmula (conocida como pólvora Schultze ) estaba compuesta de nitrolignosa derivada de granos de madera nitrados, impregnada con salitre o nitrato de bario . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

In 1882, the Explosive Company of Stowmarket introduced EC Powder, which contained nitro-cotton and nitrates of potassium and barium in a grain gelatinised by ether alcohol. It had coarser grains than other nitrocellulose powders. It proved unsuitable for rifles, but it remained in long use for shotguns;^[8] and was later used for grenades and fragmentation bombs.^[9]

In 1884, the French chemist Paul Vieille produced a smokeless propellant that had some success. It was made out of collodion (nitrocellulose dissolved in ethanol and ether), resulting in a plastic colloidal substance which was rolled into very thin sheets, then dried and cut up into small flakes. It was immediately adopted by the French military for their Mle 1886 infantry rifle and called Poudre B (for poudre blanche, or white powder) to distinguish it from black powder (gunpowder).^[10] The rifle and the cartridge developed to use this powder were known generically as the 8mm Lebel, after the officer who developed its 8 mm full metal jacket bullet.^[11]

Based on his earlier success in developing blasting gelatin, Alfred Nobel began work in 1887/8 on trying to find an nitrated material that could be safely used as propellant to replace black powder (gunpowder) and he later patented a smokeless propellant he called Ballistite.^[10][12] It was composed of 10% camphor, 45% nitroglycerine and 45% collodion (nitrocellulose). Over time the camphor tended to evaporate, leaving an unstable explosive.^[13]

Nobel también debía adquirir los derechos de una patente sueca obtenida en mayo de 1867 por dos suecos, Ohlsson y Norbinn, para un explosivo compuesto de nitrato de amonio, serrín, carbón vegetal en polvo y una sustancia nitrada; el ácido pícrico y la nitroglicerina se citaban específicamente como ejemplos en la patente de Ohlsson y Norbinn. ^{[ 14 ]} Las dos reivindicaciones de la patente de Nobel sobre la balistita se refieren al uso de celuloide , alcanfor y nitrocelulosa soluble, junto con el método para convertirlo en propelente terminado. Al final del juicio, el juez concluyó que Nobel estaba distinguiendo específicamente entre el uso de nitrocelulosa soluble e insoluble, y dio razones detalladas para su decisión. ^{[ 15 ]}

Schuck y Solhman, en su biografía de Alfred Nobel de 1926 [1929], afirman específicamente que Nobel estableció su sede en París en 1873 y que allí instaló un laboratorio experimental con un joven químico como asistente. Nobel había desarrollado y patentado una dinamita a base de tierra de diatomeas en 1875: Patente inglesa n.° 4175: «Explosivo mejorado (gelatina explosiva o dinamita de gelatina)». En esta reivindicación de patente de 1875, Nobel da un ejemplo específico del uso de algodón pólvora como sustancia que podría emplearse para este fin. La dinamita presentaba ciertas desventajas: producía menos potencia explosiva que la nitroglicerina sola, debido al efecto refrigerante de la tierra de diatomeas; y, a medida que la nitroglicerina se absorbía en la tierra de diatomeas, la dinamita «envejecía» y reducía aún más su potencia explosiva en comparación con la dinamita recién preparada. Nobel parece haber estado buscando un sustituto energético para la tierra de diatomeas. ^{[ 14 ] [ 16 ]} Nobel debía suministrar más tarde balistita como propulsor militar a otro condado y en 1890 Francia lo acusó de espiar su laboratorio militar cercano, por lo que tuvo que cerrar su laboratorio y trasladarlo a Sanremo . ^{[ 14 ]}

La empresa Noble's Explosives Company, de Glasgow, propietaria de la patente inglesa de Alfred Nobel para la balistita, consideró que la patente de cordita de Abel y Dewer infringía la suya; y presentó una protesta, pero no se llegó a un acuerdo. En general, entre 1893 y 1895, esta disputa se llevó primero a los tribunales británicos, en lo que se denominó una «demanda amistosa». Tras perder el caso, pasó al Tribunal de Apelación y finalmente llegó a la Cámara de los Lores en 1895. ^{[ 14 ]}

La demanda contra Abel y Dewar alegaba una infracción de la patente inglesa de Nobel de 1888: n.º 1470, del 31 de enero de 1888: «Mejoras en la fabricación de explosivos». La reivindicación de la patente establecía: la producción de una mezcla gelatinosa de nitrocelulosa y nitroglicerina; la nitrocelulosa debía ser «del tipo soluble conocido»; las proporciones debían estar entre 1:2 y 2:1; se podía utilizar un disolvente adecuado, que luego se eliminaba; la mezcla se mezclaba haciéndola pasar por rodillos calientes; se debía producir una lámina delgada que se cortaría con un cuchillo o tijeras a la forma requerida. El 13 de marzo de 1889, Nobel obtuvo otra patente inglesa, la número 4449: «Fabricación mejorada de explosivos» (patente suplementaria a la número 1470, 1888), que especificaba la adición de éter acético de glicerina u otros disolventes no volátiles utilizados en la fabricación, pero su alcance se limitaba a explosivos utilizados para voladuras en minas. ^{[ 14 ] [ 16 ]}

El litigio finalmente se perdió y se dictó una sentencia detallada. ^{[ nb 4 ]} Esto se debió a que la reivindicación de la patente utilizaba las palabras "del tipo soluble bien conocido"; y el significado de esto debía ser examinado en derecho. Se interpretó que se refería al uso de colodión soluble; y por lo tanto, excluía específicamente el algodón pólvora insoluble, que tenía un grado de nitración mayor que el tipo soluble. ^{[ 14 ]} La frase "nitrocelulosa soluble" se conocía como colodión y era soluble en una mezcla de alcohol y éter. Se empleaba principalmente para uso médico y fotográfico . En cambio, la nitrocelulosa insoluble en una mezcla de alcohol y éter se conocía como algodón pólvora y se utilizaba como explosivo. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

En el momento del caso, existían dos tipos de nitrocelulosa: una conocida como nitrocelulosa soluble y otra como celulosa insoluble. La reivindicación de patente de Nobel se refiere específicamente a la producción de un explosivo utilizando celuloide , alcanfor y nitrocelulosa soluble; y esto se interpretó como una distinción específica entre el uso de nitrocelulosa soluble e insoluble. ^{[ 15 ]}

Alfred Nobel fue un prolífico generador de patentes inglesas: según Schuck y Solhman, su patente de Ballistite de 1888 habría sido su cuadragésima octava patente inglesa exitosa. ^{[ 16 ]} Schuck y Solhman también afirman que el descubrimiento de Nobel sobre cómo fabricar Ballistite ha sido descrito erróneamente en la literatura como un simple descubrimiento fortuito: había mezclado accidentalmente nitroglicerina con una solución de colodión y obtuvo una masa gelatinosa. Nobel descarta esta historia: ya había considerado usar una mezcla de algodón pólvora y nitrocelulosa, y había mencionado esta combinación como una reivindicación en su patente inglesa de dinamita de 1875; pero descubrió que la capacidad de absorción de la nitrocelulosa común era insuficiente y no logró hacer una solución de algodón pólvora y nitroglicerina. ^{[ 14 ]} Se despertó muy temprano por el dolor de un dedo cortado que había cubierto con colodión y esto lo animó a intentarlo. A las cuatro de la mañana había logrado preparar una solución de colodión de menor grado de nitración en nitroglicerina y se la mostró a su asistente. ^{[ 14 ]}

Yoel Bergman argumentó que el desarrollo de la cordita por parte de Abel y Dewar se debió a la insuficiencia de la balistita —que solo se había mejorado gracias a las pruebas británicas— y a la necesidad de un propelente sin humo de fabricación británica. Concluyó que «la alegación de Nobel sobre la infracción de patentes era, en el mejor de los casos , cuestionable». ^{[ 17 ]}

Sin embargo, en su biografía de Alfred Nobel de 2019, Ingrid Carlberg señala la estrecha colaboración que Abel y Dewar tuvieron con el trabajo de Nobel en París, y la decepción que sintió Nobel al ver cómo se traicionó esa confianza. ^{[ 18 ]} Carlberg defiende a Nobel como el inventor original y argumenta que el caso se perdió por un tecnicismo sin importancia. ^{[ 19 ]}

Si bien la cordita se clasifica como explosivo militar , lo que suele implicar controles legales sobre su producción, almacenamiento y transporte, no se utiliza como explosivo de alta potencia. Fue diseñada específicamente como propulsor para deflagrar , es decir, para producir gases a alta presión.

La formulación original de Abel-Dewar, compuesta por un 58 % de nitroglicerina, un 37 % de algodón pólvora (nitrocelulosa) y un 5 % de vaselina, pronto fue reemplazada, ya que causaba una erosión excesiva en los cañones de las armas . Para evitar confusiones con formulaciones más recientes, se le cambió el nombre a Cordite Mk I. ^{[ 20 ]}

Poco después del final de la Segunda Guerra Bóer , la composición de la cordita se cambió a 65 % algodón pólvora, 30 % nitroglicerina (manteniendo 5 % vaselina), con acetona como disolvente. Esto se conoció como Cordita MD (modificada) y produjo un propelente de combustión más fría. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Los cartuchos de Cordita MD generalmente pesaban aproximadamente un 15 % más que los cartuchos equivalentes de Cordita Mk I a los que reemplazaron, ya que para lograr la misma velocidad inicial se necesitaba cargar más propelente en las armas, debido a la naturaleza inherentemente menos potente de la Cordita MD. ^{[ nb 5 ]}

Durante la Primera Guerra Mundial, la acetona escaseaba en Gran Bretaña, y se desarrolló una nueva forma experimental de cordita en el Departamento de Investigación del Arsenal Real , específicamente a petición del Almirantazgo . Para armar los grandes cañones navales instalados en los buques de guerra de la Marina Real , esta necesitaba acceso a la Cordita MD, más estable; y en enero de 1915, el Almirantazgo presionó al Ministerio de Guerra para que aceptara alternativas al propulsor Cordita MD, con el fin de destinar más Cordita MD a la Marina Real. ^{[ 20 ] [ 22 ]}

Esto se aceptó como medida de emergencia de guerra en mayo de 1915. Para los cañones grandes, se utilizaría Cordite RDB (= fórmula B del Departamento de Investigación ) ; que contenía 52 % de colodión , 42 % de nitroglicerina y 6 % de vaselina . Al usar colodión en lugar de algodón pólvora, el alcohol y el éter disponibles en Gran Bretaña podían utilizarse para gelatinizar el propelente en una pasta lista para extruir en varillas o tubos. ^{[ 22 ]}

La cordita RDB se producía tanto en la fábrica HM de Gretna , que era la fábrica de cordita más grande de Gran Bretaña; ^{[ 20 ]} como en la fábrica de cordita de la Marina Real en Holton Heath . ^{[ 23 ]}

La acetona para la industria de la cordita durante la última etapa de la Primera Guerra Mundial se produjo finalmente gracias a los esfuerzos del Dr. Chaim Weizmann , considerado el padre de la fermentación industrial . Siendo profesor en la Universidad de Manchester, Weizmann descubrió cómo utilizar la fermentación bacteriana para producir grandes cantidades de muchas sustancias deseadas. Utilizó la bacteria Clostridium acetobutylicum (el llamado organismo de Weizmann) para producir acetona. Weizmann cedió los derechos de fabricación de acetona a la Commercial Solvents Corporation a cambio de regalías. Tras la crisis de Shell de 1915 durante la Primera Guerra Mundial, fue director de los Laboratorios del Almirantazgo Británico desde 1916 hasta 1919.

Posteriormente se descubrió que el cordite RDB se volvía inestable si se almacenaba durante demasiado tiempo.

La investigación sobre la cordita RDB sin disolventes, tecnológicamente muy similar a la balistita, se centró principalmente en la adición de estabilizadores, basándose en el propelente alemán RP C/12, que contenía cantidades significativas de centralita (conocida como "carbamita" en la jerga británica). Este propelente fue utilizado comúnmente en la Segunda Guerra Mundial como principal propelente naval. En Gran Bretaña, se la conocía como cordita SC (cordita sin disolventes) y requería instalaciones de producción separadas de las de la cordita clásica.

La cordita SC se fabricaba en diferentes formas y tamaños, por lo que su geometría específica se indicaba mediante letras, números o ambos, después de las siglas SC. Por ejemplo, SC seguido de un número correspondía a una cuerda en forma de varilla, donde el número representaba el diámetro en milésimas de pulgada. «SC T» seguido de dos conjuntos de números indicaba un propelente tubular, donde los números representaban los dos diámetros en milésimas de pulgada.

Las cargas de cohete Cordite SC de dos pulgadas (aproximadamente 50,8  mm) y tres pulgadas (aproximadamente 76,2  mm) de diámetro fueron desarrolladas en gran secreto antes de la Segunda Guerra Mundial para fines antiaéreos: las llamadas baterías Z , que utilizaban " proyectiles no rotados ". ^{[ 1 ]}

Gran Bretaña adoptó el sistema métrico en la década de 1960, por lo que se produjo una discontinuidad en el sistema de numeración de la geometría del propulsor.

Un avance importante durante la Segunda Guerra Mundial fue la adición de otro explosivo, la nitroguanidina , a la mezcla para formar el propelente de triple base o Cordita N y NQ . Las formulaciones variaban ligeramente para su uso en artillería y en la armada. Esto solucionó dos problemas asociados con los grandes cañones navales instalados en los buques capitales de la Armada Británica : el fogonazo y la erosión de la boca del cañón. La nitroguanidina produce grandes cantidades de nitrógeno al calentarse, lo que reducía el fogonazo, y su menor temperatura de combustión disminuía considerablemente la erosión del cañón.

Las municiones N y NQ también se suministraron en cantidades limitadas para las piezas de artillería terrestre británicas de 25 libras y de 5,5 pulgadas .

Tras la Segunda Guerra Mundial, la producción a gran escala de propelentes de doble base prácticamente cesó. Los propelentes de triple base, N y NQ, fueron los únicos utilizados en los nuevos diseños de munición, como los cartuchos para  el cañón de campaña de 105 mm y el cañón FH70  de 155 mm .

En Gran Bretaña, la cordita fue desarrollada para uso militar en el Arsenal Real por Abel, Dewar y Kellner, Woolwich , ^{[ 24 ]} y producida en los Molinos Reales de Pólvora de Waltham Abbey a partir de 1889. ^{[ 25 ]}

Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, la cordita se producía en Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills y por otros siete proveedores (British Explosives Syndicate Ltd, Chilworth Gunpowder Company Ltd, Cotton Powder Company Ltd, Messrs Curtis's and Harvey Ltd, National Explosives Company Ltd, New Explosives Company Ltd y Nobels Explosive Company Ltd). ^{[ 26 ]} Las fábricas existentes se ampliaron y se construyeron otras nuevas, en particular por Nobel's en Ardeer, la HM Factory, Gretna , que se extendía a ambos lados de la frontera entre Escocia e Inglaterra en Gretna , y la Royal Navy Cordite Factory, Holton Heath . El gobierno indio también estableció una fábrica en Nilgiris. Tanto la fábrica de cordita de Gretna como la de Holton Heath cerraron al final de la Primera Guerra Mundial.

Al comienzo de la Segunda Guerra Mundial, Holton Heath había reabierto sus puertas, y se inauguró una fábrica adicional para la Marina Real, la Fábrica de Propelente de la Marina Real de Caerwent , en Gales . En Escocia se abrió una gran Fábrica Real de Artillería , la ROF Bishopton, para fabricar cordita para el Ejército Británico y la Real Fuerza Aérea. También se inauguraron una nueva fábrica de cordita en Waltham Abbey y dos fábricas adicionales: la ROF Ranskill y la ROF Wrexham . La cordita producida en estas fábricas se enviaba a plantas de llenado para la fabricación de municiones.

El Gobierno británico estableció fábricas de cordita adicionales, no bajo el control de la Royal Ordnance Factory, sino como fábricas de agencia gestionadas en nombre del Ministerio de Suministros (MoS). En 1939, se le pidió a la empresa ICI Nobel , en Ardeer, que construyera y operara seis fábricas en el sur de Escocia. Cuatro de estas seis se dedicaban a la fabricación de cordita o propelente para armas de fuego. La planta de MoS Drungans ( Dumfries ) producía algodón pólvora que se convertía en cordita en MoS Dalbeattie (cordita de triple base) y en MoS Powfoot (algodón pólvora granulado monobase para armas pequeñas). Una planta más pequeña en Girvan, South Ayrshire, ahora ocupada por la destilería Grant's, producía cordita y TNT . ^{[ 27 ]} La planta de ICI Ardeer también albergaba una fábrica de cordita propiedad del Gobierno de la Primera Guerra Mundial que se encontraba inactiva. ^{[ 28 ]}

El 35% de la cordita británica producida entre 1942 y 1945 provenía de Ardeer y de estas fábricas subcontratadas. ^{[ 29 ]} ICI operaba una fábrica similar en Deer Park (que también era conocida, de forma confusa, como Ardeer por el suburbio adyacente) cerca de Melbourne en Australia y en Sudáfrica. ^{[ 29 ]}

También se buscaron fuentes adicionales de propelente en la Commonwealth británica, tanto en la Primera como en la Segunda Guerra Mundial. Canadá , Sudáfrica y Australia contaban con fábricas propiedad de ICI que, en particular, suministraban grandes cantidades de cordita.

Primera Guerra Mundial

Canadian Explosives Limited se formó en 1910 para producir cordita para fusiles , en su fábrica de Beloeil , para el Arsenal de Quebec . Para noviembre de 1915, la producción se había ampliado para producir 350 000 lb (159 000 kg) de cordita al mes para la Junta Imperial de Municiones . ^{[ 30 ]}  

La Junta Imperial de Municiones estableció varias fábricas de explosivos adicionales en Canadá . Construyó la fábrica British Cordite Ltd en Nobel, Ontario , en 1916/1917, para producir cordita. La producción comenzó a mediados de 1917. ^{[ 30 ]}

Canadian Explosives Limited construyó una fábrica de cordita adicional en Nobel, Ontario. Las obras comenzaron en febrero de 1918 y finalizaron el 24 de agosto de 1918. Fue diseñada para producir 1.500.000  lb (681.000  kg) de cordita al mes. ^{[ 30 ]}

Las fábricas, en concreto la "industria pesada" (Long y Marland, 2009), fueron importantes para el suministro de municiones. Las fábricas de cordita solían emplear a mujeres (Cook, 2006) que arriesgaban sus vidas al empaquetar los proyectiles.

Antes de la Primera Guerra Mundial , la mayor parte de la cordita utilizada por el Gobierno británico se producía en sus propias fábricas. Inmediatamente antes de la Primera Guerra Mundial, entre 6000 y 8000 toneladas anuales de cordita se producían en el Reino Unido por fabricantes privados; entre 1000 y 1500 toneladas anuales eran producidas por Nobel's Explosives en Ardeer. ^{[ 28 ]} Sin embargo, la industria privada tenía la capacidad de producir alrededor de 10 000 toneladas anuales, de las cuales Ardeer podía producir unas 3000 toneladas. ^{[ 28 ]}

Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, se solicitó a la industria privada del Reino Unido que produjera 16.000 toneladas de cordita, y todas las empresas comenzaron a expandirse. ^{[ 28 ]} La fábrica HM, Gretna , la mayor fábrica de propelente del Reino Unido, que abrió sus puertas en 1916, producía en 1917 800 toneladas (812 toneladas ) de Cordita RDB por semana (aproximadamente 41.600 toneladas por año). ^{[ 20 ] [ 28 ]} La Marina Real tenía su propia fábrica en Holton Heath . ^{[ 32 ]}

En 1910, Canadian Explosives Limited producía 3000  lb (1362  kg) de cordita para fusiles al mes en su fábrica de Beloeil , para el Arsenal de Quebec . Para noviembre de 1915, la producción se había ampliado a 350 000 lb (159 000 kg) de cordita al mes (aproximadamente 1900 toneladas al año). ^{[ 30 ]} La fábrica de cordita de Canadian Explosives Limited en Nobel, Ontario , fue diseñada para producir 1 500 000 lb (681 toneladas) de cordita al mes (aproximadamente 8170 toneladas al año).   

La fábrica HM de Gretna y la fábrica de cordita de la Marina Real de Holton Heath cerraron tras el fin de la guerra y la fábrica de Gretna fue desmantelada. ^{[ 20 ]} Esto dejó en producción las fábricas de Waltham Abbey y Ardeer.

Como se mencionó anteriormente, además de sus propias instalaciones, el Gobierno británico encargó a ICI Nobel la creación de varias fábricas subsidiarias para la producción de cordita en Escocia, Australia, Canadá y Sudáfrica.