DE1446932C - Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Feststofftreibsatzes auf der Basis von Ammonnitrat - Google Patents

Description

Behördeneigentum

AUSGEGEBEN AM 11. NOVEMBER 1371

Bei der Herstellung von Feststofftreibsätzen auf der Basis von 'Öxydationssalzen wie Ammoniumperchlorat, Ammoniumnitrat u.dgl. und einem Bindemittel, wie insbesondere Kunstharzbindern, ist es aus toerstellungstechnischen Gründen erwünscht, wenn die Formgebung des Treibsatzes durch Gießen, vorgenommen werden kann. Hierbei kann wesentlich einfacher und schneller gearbeitet werden, und die Homogenisierung ist besser als beim ίο Strangpressen. Außerdem ist es insbesondere mög-. lieh, haarrißfreie Körper herzustellen.

Für Treibsätze auf der Basis von Ammonnitrat, die insbesondere wegen ihrer Rauchlosigkeit und ihrer Billigkeit solchen aus Perchlorat vorzuziehen sind, sind bisher befriedigende 'gießfähige Mischungen noch nicht "bekanntgeworden. Der erforderliche Bindergehalt an üblichen Kunstharzen, wie Polyurethanen, Polybutadienen u.dgl. muß zurHerstel-'lung einer gießfähigen Masse so hoch gehalten werden, daß der Anteil des Ammonnitrats zu niedrig und die Leistungsdaten des Treibsatzes unbefriedigend werden. Fs wurde -zwar schon vorgeschlagen, gießbare Ammonniträttreibsätze mit einem PoIyester-Methylacrylatbinder herzustellen, jedoch ist dieser aus gießtechnologischen und leistungsmäßigen Gründen bisher kaum,zur Anwendung gekommen. "'■'■■ :.""..-■· ·.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun ein gießbarer Treibstoff auf der Basis von Ammonnitrat entwickelt, bei dem die vorstehend geschilderten Nachteile weitgehend vermieden werden, dessen Ammonnitratgehalt innerhalb eines größeren Bereiches je nach Wunsch einstellbar und der insbesondere sehr lagerstabil ist. Dieser Treibstoff ist dadurch gekennzeichnet, daß er neben Ammonnitrat als Sauerstoffträger ein Pplyalkylsiloxan als Bin-r demittel enthält. Der zur !erzielung einer gießfähigen Mischung erforderliche Binderanteil liegt zwi-

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sehen etwa 15 und. 30 %. „Der Kaloriengehalt kann je nach Wunsch zwischen etwa 700 und 1000 Kalorien eingestellt werden. Neben den vorgenannten Bestandteilen enthält er selbstverständlich übliche Zusätze, wie abbrandregelnde Mittel, z. B. Metalloxide, Aktivkohle, Fließmittel, kapillaraktive Stoffe, Lecithin u. dgl. Daneben ist die Zugabe eines .' Härters (Kieselsäureester) erforderlich, die nach Homogenisierung der ebengenannten Zusätzei 'er-' folgt.

Der erfindungsgemäße Treibsatz hat den Vorteil,

... daß er rißfrei herstellbar ist, in,die Brennkammer eingegossen werden kann und nahezu rauchlos ab-

! brennt. Daneben ist er über einen längeren Zeitraum hinaus lagerstabil und beständig gegen größere Temperaturschwankungen von etwa —50° bis +80° C. Die Modifikationsänderungen des Ammoniumnitrats werden durch die Elastizität des Binders aufgefangen. Darüber hinaus beeinflußt der Anteil an Silikon -die Brenngeschwindigkeit des. Treibsatzes vorteilhaft. Gegenüber anderen bekannten AmmonnitrattreibsätzefT wird eine verbesserte Zündfreudigkeit beobachtet.

Als Silikonharz kann insbesondere ein Polyalkylsiloxan mit einer Viskosität von etwa 300. cSt bis ioooocSt verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Fölymethylsiloxan mit einer Viskosität von etwa 500 cSt bis 2000 cSt-bewährt. Die Eigenschafton des erfindungsgemäßen Treibsatzes können weiterhin modifiziert werden durch den Zusatz von flüssigen Nitroverbindungen, wie beispielsweise Mischungen von Dinitrotoluol und Trinitrotoluol oder anderen organischen Nitroestern. ·

Durch diese Züsätze-Icarin die Gießbarkeit weiter verbessert und der Anteil der festen Komponenten erhöht werden. Der Zusatz dieser Verbindungen kann in einem Bereich''von etwa 5 bis 15% liegen.

Der Treibsatz enthält darüber hinaus weitere an sich bekannte-Zusätze, wie Abbrandbeschleuniger- und -regler, Stabilisations- und sonstige Modifikationsmittel. Hierzu seien insbesondere genannt: Ammoniumsalze oder Oxide , der Übergangselemente, insbesondere Cr, Mn, Fe, Co, Aktivkohle, Amine, Gleitmittel, Nitroverbindungen, kapillaraktive Stoffe und andere.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag kann die Sauerstoffbilanz des Treibsatzes vorteilhaft beeinflußt werden, wenn als Abbrandbeschleuniger bzw. die Zündung begünstigender Zusatz an Stelle des bisher üblichen Ammoniumdichromat Chromtrioxid verwendet wird. Chromtrioxid läßt sich beispielsweise in niedrigmolekulare Methylsiloxane als Lewissäure leicht einbauen.

Die folgenden Beispiele geben einige Ausführungsformen an, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. ;....·

Beispiel i,

70,00 % Ammoniumnitrat
2,00 % Ammoniumdichromat
0,50 °/o Aktiv-Kohle

2,50% Polyvinylnitrat
24,70 °/o Dimethylsiloxan (750 cSt, 3 % Här-

ter T = Kieselsäureester) 0,30 % Lecithin

100,00% . ■■'·'-'

Die vorstehend genannten festen Komponenten werden nach dem Trocknen und Zerkleinern in eine Homogenisierungsmaschine gegeben und unter Vakuum das Silikonöl zugeführt. Die Masse wird 2 Stunden bei 50⁰ C homogenisiert, anschließend der Härter für das Silikonöl (Kieselsäureester) zu- -gegeben und in die gewünschte Form gegossen.

Die Brenngeschwindigkeit des fertigen Treibsatzes betrug in der Crawford-Bombe (70 kg/cm² bei ^2O° Q. S.Sfflni/sec. Explosionswärme ~7io.cal/g.

τ, · · 1

Beispiel 2

69,80 % Ammoniumnitrat 1,86 % Ammoniumdichromat 0,93 % Aktiv-Kohle

4,46 % Dinitrotoluol 2,97 % Trinitrotoluol
19,98 % Dimethylsiloxan

100,00 %

Es wird wie im Beispiel 1 beschrieben gearbeitet und das vorstehend genannte flüssige Gemisch aus Dinitrotoluol-Trinitrotoluol zusammen mit dem Silikonöl unter Vakuum in die Knete eingeführt. Bei etwa gleich hohem Ammonnitratgehalt werden durch die Zugabe dieses Gemisches die Gießeigenschäften günstig beeinflußt und die Energiebilanz verbessert. Die folgenden Daten zeigen die Erhöhung der Leistung:

. Brenngeschwindigkeit Crawford (70 kg/cm², 20⁰C) 3,86mm/sec. Explosionswärme ~ 805 cal/g.

Beispiel3

73.07 % Ammoniumnitrat 0,98 % Aktiv-Kohle

2,45% Chromoxid ·'

11,75 % Siloxan AK 1,5 cSt (Fa. Wacker)

100,00 %

Es wurde ein Treibsatz nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Das hier zu- 1 to gesetzte Chromtrioxid wird im Methylsiloxan gelöst, wobei sich dessen Viskosität nicht merklich ; erhöht. Dies läßt eine Erhöhung des Ammoniumnitratanteiles auf rd. 73% zu. Die Gießfähigkeit der Mischung ist gut. Wie die röntgenologische Untersuchung zeigte, wurde ein absolut homogener, von Fehlstellen freier Treibsatz erhalten, der folgende Daten besaß: . -

Brenngeschwindigkeit Crawford (70 kg/cm² bei 2O° C) 2,88 mm/sec. Explosionswärme ~9o8 cal/g. iao

Die Verwendung von Silikonharzbindern bei der Herstellung von Treibsätzen ist zwar in. Verbin- ....' dung mit Ammoniumperchlorat als Oxydationssalz bekannt, jedoch ließ sich bei den kritischen Bedingungen, die an ein Bindemittel, das.in Verbindung mit Ammonnitrat verwendet werden soll, zu stellen·

sind, nicht voraussehen, daß Silikone überhaupt zur Herstellung von gießbaren Ammonnitrattreibsätzen geeignet sein könnten. Es war von vornherein auch nicht zu übersehen, ob und welche Silikontypen sich für eine Verarbeitung durch Gießen eignen würden. Ferner bieten die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Silikone die Möglichkeit, wie vorstehend ausgeführt, das für die Beeinflussung der Sauerstoffbilanz vorteilhafte. Chromtrioxid als Lewissäure ohne wesentliche Erhöhung der Viskosität einzuarbeiten.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Feststoff-Treibsatzes auf der Basis von Ammoniumnitrat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Ammoniumnitrat mit etwa 15 bis 30% eines Polyalkylsiloxans mit einer Viskosität von etwa 300 bis ioooocSt, insbesondere Polymethylsiloxan mit einer Viskosität so von 500 bis 2000 cSt und sonstigen üblichen Additiven, insbesondere Abbrandreglern, unter Erwärmen homogenisiert und nach anschließender Zumischung des Härters sofort vergossen wird. ...
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch I^ dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmischung außerdem flüssige Nitroverbindungen enthält.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmischung etwa 5 bis 15 % eines flüssigen Gemisches aus Dinitrotoluol und Trinitrotoluol enthält.
4. 4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmischung als Abbrandregler Chrom (VI)-Oxid enthält.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsche Patente Nr. 977 184, 1 177 991.

   O 109 646/58 11.71