DE1446916C1 - Im Plastisol-Giessverfahren hergestellte POL-Treibsatz-Formkoerper - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Raketenfeststofftreibsätzen kommt in steigendem Maße das Gießverfahren zur Anwendung, da sich hiermit auch komplizierte Profile und Treibsatzformen herstellen lassen. So gelingt es z. B. auch ohne weiteres, Treibsätze mit über die Treibsatzlänge sich ändernden Querschnitten zu gießen.

Als Festtreibstoffe kommen dafür, neben den Composite-Gießmassen, auch gießbare Mischungen auf POL-Basis in Frage. Bei den ersteren wird im allgemeinen ein Reaktionsharz als Binder eingesetzt, das nach der Reaktion oder Härtung die meist anorganischen Oxydatorteilchen umhüllt und festlegt. Das Oxydatorkorn wird dabei nicht verändert, und die einzige Bedingung besteht in einer optimalen Haftung des Binders an ihm.

Ein zweiter Typ der Raketenfesttreibstoffe, der mit großem Erfolg eingesetzt wird, ist auf der Grundlage doppelbasiger Pulver aufgebaut. Diese als POL-Treibstoffe bezeichneten Typen mit den Hauptbestandteilen Nitrocellulose und Nitroglycerin brennen rauchlos ab und können durch Veränderung der Zusammensetzung den meisten vorkommenden Anforderungen angepaßt werden. Die Variationsbreite hinsichtlich Abbrandeigenschaften, ballistischem Verhalten und Festigkeit ist außerordentlich groß, so daß POL-Raketentreibsätze in hohem Maße Verwendung finden. Diese Treibstoffe werden aber bis jetzt noch im wesentlichen durch Extrusion zu den gewünschten Treibladungen verformt.

Aus den obengenannten Gründen war auch hier eine Gießfertigung wünschenswert. Sie wird nach einem bekannten Verfahren derart durchgeführt, daß aus Nitrocellulosekügelchen kleiner Abmessung und einem Nitroglycerin-Weichmacher-Gemisch ein Gießschlamm angerührt und in Formen vergossen wird, ähnlich dem Plastisol-Verfahren der Kunststoffverarbeitung. Diese vergossene und geformte Masse wird dann einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei der Weichmacheranteil in die Nitrocellulosekugeln diffundieren und diese durchgelatinieren soll, so daß letzten Endes eine homogene Masse entsteht.

Der Ablauf dieses Vorganges, bei dem die Nitrocelluloseteilchen eine durchgreifende Veränderung erfahren, ist nicht nur hinsichtlich der ballistischen Eigenschaften von Bedeutung. Die mechanische Festigkeit hängt außerordentlich auch von einer gründlichen und gleichmäßigen Durchdringung durch das Weichmachergemisch ab.

Bei der Herstellung und Trocknung der Nitrocellulosekügelchen läßt es sich aber nicht vermeiden, daß die Oberflächen in gewissem Maße verhornen, was einer späteren Durchdringung mit Weichmachern hinderlich ist. Andererseits können die Nitrocellulosekügelchen in ihrer Struktur und Konsistenz nicht so eingestellt werden, daß sie bei dem Anrührprozeß des Gießverfahrens die Topfzeit zu sehr herabdrücken und bereits während des Vergießens zu gelatinieren beginnen.

Es werden an die mechanischen Eigenschaften hohe Anforderungen gestellt, besonders hinsichtlich Zugfestigkeit und Dehnung. Besondere Beachtung verdient die Dehnung bei tiefen Temperaturen. Eine Kaltsprödigkeit muß möglichst vermieden bzw. auf niedrigste Temperatur gesenkt werden, da bei Belastungen in diesen Bereichen die Bindungen an den Korngrenzen zuerst gelöst werden. Die Nitrocellulosekügelchen selbst weisen eine verhältnismäßig hohe Festigkeit auf. Außerdem ist die Schockbeanspruchung ein Maß für die Durchgelatinierung, da z. B. beim Schlagpendelversuch die Bindung ebenfalls an den Korngrenzen zuerst gelöst wird. Schlecht gelatinierte Körper lassen sich schon optisch daran erkennen, daß die Proben nicht opak sind, sondern die eingesetzte Nitrocellulose in ihrer Struktur noch deutlich zu erkennen ist.

Es wurde nun gefunden, daß die Gelatinierung und damit auch die Festigkeitseigenschaften wesentlich verbessert werden können, wenn die Nitrocelluloseteilchen mit einer wäßrigen Lösung von Verbindungen vorbehandelt werden, die eine organische Säureamidkonfiguration aufweisen und den Nitrocelluloseteilchen eine organophile Oberfläche verleihen, wie z. B. substituierte Harnstoffe, substituierte Säureamide, substituierte Urethane und Lactame. Zweckmäßigerweise wird die Vorbehandlung in den Herstellungsgang der Nitrocellulosekügelchen eingefügt, so daß vor dem Trocknen ein Durchgang durch eine wäßrige Lösung der erwähnten Substanzen erfolgt. Nach dem Trocknen bleibt dann auf der Oberfläche eine sehr dünne Schicht zurück, die die spätere Diffusion des Weichmachers direkt vermittelt.

Überzugsmittel im Sinne der Erfindung sind z. B.

Tetramethylharnstoff, Tetraäthylharnstoff, Diäthylformamid, Dimethylformamid, Caprolactam, Pyrrolidon undN-Methylcarbaminsäureglykolester.

Die Mengenverhältnisse richten sich nach der Größe der Nitrocellulosekügelchen und nach dem Nitrocellulosetyp und liegen im Bereich von 0,05 bis 10% des NC-Gewichtes.

Die im allgemeinen geringe Menge der aufgebrachten Verbindungen verändert die Gießeigenschaften der Gießmassen in keiner Weise, so daß die Topfzeit gegenüber nichtvorbehandelten Chargen gleichbleibt.

Eine Verbesserung kann auch bei schlechten bis mittelmäßigen Weichmachern erreicht werden, so daß die Härtzeiten nicht über Gebühr ausgedehnt werden müssen und trotzdem eine vollständige Durchdringung erfolgt.

In vielen Fällen wird eine Fließfähigkeit in günstigem Sinne beeinflußt, da diese Behandlung keine Aufweichung der Nitrocellulosekügelchen mit sich bringt, sondern lediglich eine bessere Gleitfähigkeit in der Gießmasse bewirkt

Beispiel 1
Eine Gießmischung aus

50% NC-Kugeln vom Durchmesser 0,05 mm

(NC mit 12,6% N, Einheitswolle),
35% Nitroglycerin,

10% Glycerintriacetat,
3% Diäthyldiphenylharnstoffund 2% Abbrandmoderatoren

(Bleisalicylat und Bleioctoat)

ergab nach einer Aushärtung von 48 Stunden bei 55° C eine Zugfestigkeit bei —20° C von 130,8 kp/cm² bei einer Dehnung von 1%.

Eine Mischung in derselben Zusammensetzung, bei der aber vorher auf die Nitrocellulose 0,2% Tetramethylharnstoff durch Behandeln mit einer wäßrigen Lösung aufgebracht wurde, ergab bei derselben Härtedauer von 48 Stunden bei 55° C eine Zugfestigkeit bei —20° C von 1973 kp/cm² bei einer Dehnung von 9%.

Beispiel 2 Eine Gießpulvermischung aus

50% Nitrocellulosekugeln

(12,6% N, Mischwolle),
35% Nitroglycerin,
10% Sebazinsäuredinitril,

3% Diäthyldiphenylharnstoffund 2% Abbrandmoderatoren

ergab bei der Messung der Zugfestigkeit nach einer Härtungszeit von 48 Stunden bei 55° C eine Zugfestigkeit bei — 20° C von 2003 kp/cm² und eine Dehnung von 6%.

Eine Gießmischung gleicher Zusammensetzung, bei der die Nitrocellulose mit 0,1% Tetramethylharnstoff vorbehandelt wurde, ergab nach denselben Härtebedingungen eine Zugfestigkeit von 137,5 kp/cm² und eine Dehnung von 23%.

ίο

Beispiel 3
Eine Gießpulvermischung aus

50% Nitrocellulosekugeln

(12,2% N.Mischwolle),
35% Nitroglycerin,
10% Trimethyladipodinitril,

3% Diäthyldiphenylharnstoffund

2% Abbrandmoderatoren

ergab nach einer Härtezeit von 48 Stunden bei 55° C eine Zugfestigkeit von 140 kp/cm² bei einer Dehnung von5%bei-20°C.

In einer Gießmischung derselben Zusammensetzung wurde die Nitrocellulose mit 0,1% Caprolactam beaufschlagt. Nach der gleichen Härtezeit ergab die Zugfestigkeit bei —20°C 154 kp/cm² bei einer Dehnung von 14%.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Im Plastisol-Gießverfahren unter Verwendung von weichmacherhaltigem Nitroglycerin und kugelförmigen Nitrocelluloseteilchen hergestellte PoI-Tretbsatz-Formkörper, gekennzeichnet

   durch die Verwendung von Nitrocellulosekügelchen, die vor der Verarbeitung im Gießverfahren, besonders im Zuge ihrer Herstellung, mit einer Schicht einer wasserlöslichen, organischen, eine Säureamidkonfiguration besitzender Verbindung, wie substituierte Harnstoffe oder Säureamide, Lactame oder substituierte Urethane, überzogen wurden.