DE1526829C1 - Verfahren zur Herstellung von doppelbasigen Festtreibstoffen - Google Patents

Description

Doppelbasige Festtreibstoffe bestehen im allgemeinen aus einer festen Masse eines sich auf zwei Grundstoffen aufbauenden Treibstoffes, beispielsweise einem solchen, der aus einer Mischung von Nitrocellulose und Nitroglycerin oder anderen flüssigen Salpetersäureestern mit oder ohne weiteren Zusatzstoffen, wie Oxydationsmitteln, organischen Bindemitteln und Brennstoffen bestehen. Ein derartiger Treibstoff wird gewöhnlich in zylindrischer Form, und zwar in Kartuschenform hergestellt, um das Einbringen desselben in einen Raketenbehälter zu erleichtern, und er kann mit einem oder mehreren sich in der Längsrichtung erstreckenden inneren Hohlräumen versehen sein, wobei ein den oberflächlichen Abbrand hemmendes Material an der äußeren Oberfläche der Ladung angebracht ist. Wenn ein innerer Hohlraum vorgesehen wird, so kann der Treibstoff von der inneren Oberfläche des Hohlraums aus nach außen abbrennen und wenn kein Hohlraum vorgesehen ist, so brennt der Treibstoff von einem Ende desselben zigarettenförmig ab, wobei dieses Ende nicht gegen Abbrennen gehemmt ist.

Bisher wurden Cellulosederivate wie Celluloseacetat und Äthylcellulose weitgehend als das Abbrennen hemmende Materialien verwendet, da sie mit doppelbasigen Festtreibstoffen vollkommen verträglich sind, in hohem Maße endotherm sind, in den Antriebsgasen nicht abbrennen, gegen den Zersetzungsprodukten des Treibstoffs durchlässig sind und in einfacher Weise den Oberflächen angepaßt werden können, an denen sie angebracht werden müssen. Infolge der Löslichkeit des Celluloseacetats in Nitroglycerin kann dieses weiterhin leicht mit dem Treibstoff durch Kleben verbunden werden, ohne daß ein weiterer Klebstoff erforderlich ist. Infolge dieser Eigenschaften ist die genannte Verbindung weitgehend als Hemmittel verwendet worden.

Die gleichzeitige Löslichkeit von Nitrocellulose und Celluloseacetat in Nitroglycerin und flüssigen Salpetersäureestern, welche die Grundlage für diese Verzögerer/Treibstoff-Verbindung darstellt, besitzt jedoch einen bemerkenswert nachteiligen Einfluß auf den hinsichtlich des Abbrennens gehemmten Treibstoff bei der Lagerung desselben, und zwar aufgrund der ständigen Wanderung von Nitroglycerin in das Hemmmittel, was so weit fortschreiten kann, daß schließlich das Hemmittel selbst brennbar wird. Diese Wanderung wird beschleunigt durch Erhöhung der Lagerungstemperatur, so daß, wenn die Treibstoffe oder mit ihnen ausgestattete Raketen nicht unter sehr sorgfältig geregelten Bedingungen gelagert werden, das Hemmittel schnell unwirksam werden kann. Parallellaufend mit dieser Veränderung werden auch Weichmacher aus dem Hemmaterial in den äußeren Bereich des Treibstoffs hineinwandern, so daß dieser weniger leicht abbrennbar wird

Die gemeinsame Wirkung dieser Wanderungserscheinungen verwischt die Schärfe der Abbrenneigenschaften, wenn das Hemmaterial erreicht ist. Da nun die meisten Raketentreibstoffe genau kontrollierte Abbrenneigenschaften besitzen müssen, können die erwähnten Einflüsse zu Fehlern beim Abschießen der Raketen führen.

Äthylcellulose hat an sich den gleichen Nachteil, wenn auch in geringerem Maße. Selbst wenn jedoch Äthylcellulose mit einer dünnen Schicht an Celluloseacetat bedeckt wird, so wird hierdurch jedoch nicht eine sehr befriedigende Verbindung mit vielen Treibstoffen erreicht

Zweck der vorliegenden Erfindung ist nunmehr, ein

gegenüber Abbrennen gehemmtes festes Treibmittel zu schaffen, welches bessere Lagerungseigenschaften besitzt, als es bei den bisher bekannten Massen der Fall war.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung von doppelbasigen Festtreibstoffen, die durch gegebenenfalls mit Inertstoffen gefüllten Künstle harzschichten gegen oberflächlichen Abbrand isoliert sind, und das Neue der Erfindung besteht darin, daß die gegen Abbrand zu isolierenden Oberflächen über Polyvinylacetalharz mit modifiziertem chloriertem sulfoniertem Polyäthylen, modifizierten Äthylen-propylenterpolymeren oder einem an sich bekannten vergießbaren Epoxid bzw. einem vergießbaren PoIyurethankautschrk verbunden oder verklebt werden.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Treibmittels gemäß der Erfindung eine Schicht aus einem anderen Harz zwischen der Polyvinylacetalschicht und dem Hemmaterial vorgesehen, wobei das andere Harz im Hinblick auf seine Verträglichkeit mit sowohl dem Polyvinylacetal als auch dem Hemmaterial ausgewählt wird. Als Beispiele von geeigneten Harzen seien genannt: Epoxy-, Polyester- und Formaldehydharze. Phenolformaldehydharz hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn das Acetal aus Polyvinylformal besteht. Gegebenenfalls kann dieses Harz selbst das elastomere, gegen oberflächlichen Abbrand schützende ">o Material darstellen.

Wenn in der vorliegenden Beschreibung von einem elastomeren, das Abbrennen hemmenden Material die Rede ist, so wird darunter ein Elastomer verstanden, das folgende Eigenschaften besitzt:

1. Verträglichkeit mit dem doppelbasigen Festtreibstoff, wobei die Konstruktionsmaterialien für den Raketenantrieb derart ausgewählt werden, daß sie mit dem elastomeren, die Verbrennung hemmenden Material verträglich sind.
2. Geringe Löslichkeit in Nitroglycerin und anderen

flüssigen Salpetersäureestern und umgekehrt.
3. Nicht brennbar in und beständig gegenüber Erosion durch die Verbrennungsgase des Treibstoffes.
hi 4. Endotherm.

5. Es besitzt eine Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Wärmeausdehnung der gleichen Größenordnung, wie diejenigen des Treibstoffs.

6. Durchlässigkeit gegenüber den Zersetzungsgasen des Treibstoffs, welche während der Lagerung entstehen.

7. Möglichkeit der Verbindung und Verklebung mit dem Treibstoff.

8. Leichte Verformbarkeit

9. Elastomer, um sich den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Treibstoffs anpassen zu können.

Geeignete elastomere Stoffe, welche als Hemmaterial ι ο verwendet werden können, sind modifiziertes chloriertes sulfoniertes Polyäthylen und modifizierte Äthylenpropylenterpolymere.

Andere geeignete Stoffe sind die gießbaren Epoxyde sowie gießbare Polyurethankautschuke.

Diese sämtlichen Materialien sind verträglich mit den doppelbasigen Treibstoffen, und sie besitzen befriedigende Isolierungseigenschaften. Sie sind geeignet, der Ausdehnung und Kontraktion von Treibstoffen über einen weiten Temperaturbereich zu folgen, insbesondere wegen ihrer hohen Ausdehnungsfähigkeit und teilweise wegen ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten, der ähnlich demjenigen des Treibstoffes selbst ist

Die Erosionsbeständigkeit kann dadurch geschaffen werden, daß Flammenverzögerungs- oder Hemmittel, wie Kieselsäure oder Antimonoxyd eingefüllt werden und insbesondere in dem Fall der Verwendung von modifiziertem chloriertem sulfoniertem Polyäthylen durch Erhöhung des Vernetzungsgrades in dem Polymer durch Vulkanisation mit Schwefel enthaltenden Verbindungen. Sämtliche Typen sind ausreichend durchlässig gegenüber den Zersetzungsgasen des Treibstoffs, so daß ihr langsames Entweichen während der Lagerung verhindert wird und damit die Bildung von Blasen in dem Hemmaterial, so daß hierdurch auch eine örtliche Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Treibstoff und dem Hemmittel verhindert wird. Sie besitzen weiterhin eine geringe Affinität gegenüber Nitroglycerin, so absorbiert das genannte modifizierte chlorierte sulfonierte Polyäthylen nur i bis 5% seines eigenen Gewichtes an Nitroglycerin verglichen mit bis zu 100% Celluloseacetat.

Es kann jedes der allgemein üblichen Verfahren zum ■Aufbringen von Hemmitteln auf Treibstoffladungen bei der Erfindung angewendet werden, d. h. indem zunächst die Treibstoffladung hergestellt und dann das Hemmaterial auf dessen Oberfläche angebracht wird oder indem zunächst eine Hülse des Hemmittels in der erforderlichen Form hergestellt und dann der Treibstoff in diese Hülse eingegossen wird.

Beim erstgenannten Verfahren kann das Hemmaterial auf den vorher geformten Treibstoff durch Umwickeln desselben mit einem Band oder einer Bahn aufgebracht werden oder durch Eintauchen oder Besprühen der Treibstoffladung mit einer Lösung des Elastomers in einem geeigneten Lösungsmittel oder durch Umgießen oder dick Auftragen eines Vorpolymers um die Treibstoffladung, worauf dann eine entsprechende Wärmebehandlung oder Vulkanisierung erfolgt.

Beim zweiten Verfahren kann ein" Hemmaterial vorgeformt werden, und zwar durch Gießen, Vakuumformen, Auspressen oder durch andere geeignete Verfahren zum Verarbeiten von plastischen Werkstoffen, worauf dann diese Hülse mit dem Treibstoff durch &5 Gießen oder Ausgießen gefüllt wird.

Bei dem erstgenannten Verfahren kann das Polyvinylacetal auf die vorgeformte Treibstoffladung in Form eines Lösungsmittellackes aufgebracht werden, der dann getrocknet wird vor dem Aufbringen des Hemmaterials oder Vorpolymers, welches das Hemmaterial bildet Gewünschtenfalls kann das Bindemittel auch auf das Hemmaterial aufgebracht werden, bevor dieses mit der Treibstoffladung in Berührung kommt und zwar vorzugsweise in Form eines Doppelharzes oder einer Duplexschicht welche aus Schichten von Phenolformaldehyd und Polyvinylacetat besteht, wobei die Phenolformaldehydschicht auf das Hemmittel aufgetragen wird. Das Acetal besteht vorzugsweise aus PolyvinylformaL

Im folgenden werden weitere abgewandelte Verfahren zur Herstellung der Festtreibstoffe gemäß der Erfindung beschrieben:

1. Inhibitoren für vorgeformte Treibstoffe
(I) Umwickelte Elastomere

Hierbei wird zunächst das Hemmaterial in Form einer Bahn, eines Bandes oder Rohres hergestellt, das dann mit einem Belag der Klebstoffzusammensetzung gemäß 2 versehen wird. Bei einem bevorzugten Verfahren wird nichtvulkanisiertes modifiziertes chloriertes sulfoniertes Polyäthylenmaterial in Bahnform aufeinanderfolgend auf beiden Seiten mit Phenolformaldehyd- und dann mit Polyvinylacetallösungen als Klebmittel lackiert Nach dem Trocknen wird die Bahn ausvulkanisiert, und zwar unter Anwendung von Wärme und Druck. Aus dieser Bahn werden dann Streifen geschnitten, und zwar in einer Form, in der sie geeignet sind, auf die Treibstoffladung aufgeklebt zu werden, welche zunächst mit einem Polyvinylacetallackauftrag versehen worden sind. Die Verbindung wird in der Weise durchgeführt, daß die einander berührenden Oberflächen mit einem geeigneten Lösungsmittelauftrag versehen werden und ein Druck ausgeübt wird, während das Lösungsmittel dispergiert.

(II) Gegossene Vorpolymere

Eine vorgeformte Treibstoffladung, welche mit einem Film von Polyvinylacetat belegt ist, dient auch hierbei als Ausgangsmaterial für dieses Verfahren. Der Treibstoff wird in eine geeignete Form eingebracht, und das gemischte Vorpolymer-Hemmaterial wird in einen ringförmigen Raum zwischen dem Treibstoff und der Formoberfläche eingegossen.

Bei dieser Arbeitsweise werden vorzugsweise Epoxyde verwendet, jedoch können auch gewünschtenfalls andere Materialien, wie ungesättigte, mit Peroxyd vulkanisierte Polyester oder Polyurethane verwendet werden.

2. Vorgeformte Inhibitoren zum Eingießen
des Treibstoffs

(I) Duplex-Filmsystein

Auf eine dünne Trägerfolie, beispielsweise aus Polyäthylen, wird ein Phenolformaldehydharzlackauftrag aufgebracht, auf den dann Polyvinylacetalpulver aufgetragen wird, um so einen von einer Folie getragenen Duplex-Film zu bilden. Wenn der Harzauftrag durch Erwärmen und Durchführen zwischen Walzen verfestigt worden ist, kann die Trägerfolie abgestreift werden, so daß der Duplex-Film aus Phenolformaldehyd und Polyvinylacetat freigelegt wird. Dieser Duplex-Film, welcher einen Griff ähnlich Reinigungspapier besitzt, kann auf der Oberfläche des

Inhibitors abgelegt werden, welcher mit dem Treibstoff verbunden werden soll, wobei die Polyvinylacetalschicht außen zu liegen kommt Die Anteile an Phenolformaldehyd und Polyvinylacetal können zwischen 1 :1 und 1 :4 verändert werden, obwohl auch Verhältnisse außerhalb dieses Bereiches angewendet werden können, falls dies erforderlich ist.

(II) Lackauftragssystem

Hierbei wird die Oberfläche des Hemmaierials, welches mit dem Treibstoff verbunden werden soll, mit einem Auftrag von zwei Lösungen versehen. Die erste Lösung enthält Phenolformaldehyd und die zweite Polyvinylacetal, wobei der erste Auftrag an der Luft getrocknet wird, bevor der zweite aufgebracht wird. Bei einem bevorzugten Verfahren enthält die erste Lösung sowohl Phenolformaldehyd als auch Acetal. Der Auftrag kann durch Sprühen oder Tauchen erfolgen, wobei die Viskosität der Lösungen entsprechend eingestellt wird, um der jeweiligen Methode zu entsprechen. Ein Auftrag durch Tauchen ist ideal, wenn beide Seiten des Hemmittels mit dem Belag versehen werden sollen.

(III) Pudereinbettsystem

Die Oberfläche des Hemmaterials wird zunächst mit einem Auftrag einer Phenolformaldehydlösung versehen, und der noch klebrige Oberflächenauftrag wird dann mit Polyvinylacetalpulver bestäubt. Hierbei wird ein Duplex-Film in situ hergestellt, so daß die bei der Handhabung eines solchen Films auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden.

Wenn das Hemmaterial auf den entsprechenden Oberflächen des Treibstoffs abgelegt worden ist oder wenn die Treibstoffladung in eine Hülse des Hemmaterials eingegossen worden ist, so wird der mit dem Hemmittel versehene Treibstoff vorzugsweise einer Wärme- und Druckbehandlung unterworfen, um den Treibstoff auszuhärten und die Klebverbindung zwischen dem Hemmaterial und dem Treibstoff zu erzeugen.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird ein elastomeres Hemmittel in Form einer Schale oder Hülse hergestellt, und zwar durch Auftragen von Hand auf einem entsprechenden Formstück oder durch eine Gießbehandlung. Die innere Oberfläche dieser Hülse wird dann mit einem Duplex-Harzbelag versehen, und der zweibasige Treibstoff wird in die so vorbereitete Hülse eingegossen.

Der Erfindungsgegenstand ist in den folgenden Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Die innere Oberfläche eines Stahlrohre mit einem Durchmesser von 152 mm wurde gereinigt und mit einer Polypropylenfolie als Trennmittel ausgekleidet, und auf das eine Ende des Stahlrohres wurde ein kuppeiförmiger Stahldeckel aufgebracht, der vorher gereinigt worden ist.

Unter Anwendung des Deckels als Form wurde eine Bahn des Hemmittels, bestehend aus nichtvulkanisiertem chloriertem sulfoniertem Polyäthylen einer Stärke von 1,5 mm unter Vakuum geformt, um einen domartigen Deckel zu bilden. In der gleichen Form wurde eine ähnliche Scheibe oder ein ähnlicher Deckel aus Polypropylenfolie hergestellt. In den Mittelpunkten dieser beiden Scheiben wurden Löcher mit einem Durchmesser von 16 mm eingestanzt. Die Scheiben wurden dann mit Trichloräthyleii entfettet und an der Luft 30 Minuten lang trocknen gelassen.

Die inneren und äußeren Oberflächen der Polyäthylen-Scheibe wurden mit Brennspiritus angestrichen, und während die Oberfläche noch feucht war, wurde die Rückenfolie aus Polyäthylen von einem Duplex-Harzfilm abgestreift, in der beschriebenen Weise vorbereitet und der Film wurde dann auf die Polyäthylen-Scheibe mit einem Rand von 12,7 mm aufgebracht Die so mit

ίο dem Harzbelag versehene Scheibe wurde dann bei Raumtemperatur 24 Stunden an der Luft trocknen gelassen.

Die domartig ausgebildete Polypropylenfolienscheibe wurde in den Deckel eingebracht, wobei sich an der Oberseite der Folie die Polyäthylen-Scheibe befand, und zwar mit ihrer mit dem Belag versehenen Oberfläche nach außen gerichtet

Eine 1,27 mm starke Bahn aus nichtvulkanisiertem modifiziertem chloriertem sulfoniertem Polyäthylen von solcher Fläche, daß mit ihr die innere zylindrische Oberfläche des Stahlrohres ausgekleidet werden kann, wi rde entfettet und in der oben angegebenen Weise mit einem Duplex-Harzfilmbelag versehen. Der beschriebene Deckel wurde dann auf das eine Ende des Stahlrohres aufgebracht, und die mit dem Belag versehene Polyäthylen-Auskleidungsbahn wurde in die Innenseite des Rohres derart eingebracht, daß ihre untere gekrümmte Kante die Kante der domartigen Polyäthylen-Scheibe überlappte. Die äußere Oberfläche der

jo Oberlappungskante der Bahn ist vorher mit einem Phenolformaldehydharz versehen worden. Die Längskanten der Auskleidung überlappten sich ebenfalls, wobei der Überlappungsstreifen auch mit einem Phenolformaldehydauftrag versehen wurde. In jedem Fall wurde der Phenolformaldehydauftrag zwischen den beiden Bahnen aus Polyäthylen angebracht.

Die innere Oberfläche der so gebildeten Polyäthylen-Hülse wurde mit einer Polypropylenfolie als Trennmittel bedeckt, und dann wurde die innere Oberfläche der Folie weiter mit einer Bahn aus Celluloseacetat als Trennmittel versehen. Ein Druckbeutel wurde in die Hülse eingebracht, und der Beutel wurde unter einem Druck von 4,2 kg/cm² bei Raumtemperatur gebracht.

Der so unter Druck stehende Zusammenbau wurde dann 272 Stunden lang auf 150⁰C erwärmt, dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, und der Beutel und das Trennmittel wurden entfernt.

Der Deckel wurde entfernt und die gebildete Hülse vorsichtig aus dem Stahlrohr entfernt. Ein Rohr oder ein Gießschlauch, hergestellt aus Polyvinylformalpulver, wurde an dem domförmigen Ende der Hülse angebracht, so daß die Bohrung des Rohrs in einer Linie mit der Zentralbohrung in dem domförmigen Ende lag. Die Verbindung wurde dadurch hergestellt, daß die zusammenpassenden Oberflächen mit einem Belag aus einer Lösung von Polyvinylformalpulver in Dioxan versehen und dann die Teile zusammengepreßt wurden, worauf sie 24 Stunden an der Luft trocknen gelassen wurden.

Die mit einem Harzbelag versehene innere Oberflä-

bo ehe der so gebildeten Hemmhülse wurde mit Methylethylketon entfettet, und der doppelbasige Festtreibstoff wurde eingefüllt, indem die Hülse zunächst mit dem körnigen Treibstoffpulver gefüllt wurde, das sich auf Nitrocellulose aufbaut, und dann die Luft zwischen den Körnern durch eine Gießflüssigkeit ausgetrieben wurde, welche aus unempfindlich gemachtem Nitroglycerin besteht. Die Gießflüssigkeit wurde in die Hülse durch das Gießrohr aus einem Vorratsbehälter eingepreßt.

und zwar mil unier Druck stehendem Stieksloffgas.

Wenn die Luft entfernt worden ist, ließ man die ganze Masse, bestehend aus Nitrocellulose/Nitroglycerin, fest werden, und sie wurde dann 96 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei 60^uC unterwürfen. Während dieser Aushänungsbehandlung wurde die obere Oberfläche des Treibstoffs unter einem leichten Stickstoff- Überdruck gehalten.

Dieses Herstellungsverfahren ist besonders geeignet /ur Herstellung von kleinen Produktionen für gehemmte Treibstoffe, wie sie beispielsweise für Forschungsund Entwicklungsprojekte verwendet werden.

Beispiel 2

Eine vorgeformte Hemmhülse, bestehend aus einem im allgemeinen zylindrischen Körperteil, der an einem Ende durch einen dommrmigen Deckel geschlossen ist und der eine zentrale Öffnung mit einem Gießrohr aufweist, wurde aus einer aus modifiziertem chlorieriem sulfonierten! Polyäthylen bestehenden Formmasse geformt, d. h. die durch Zusatz von anorganischen Füllstoffen modifiziert worden ist, um die Wärmebeständigkeit zu verbessern und dem auch noch Weichmacher zugesetzt sind, um bessere Fließeigenschaften zu ergeben.

Die innere Oberfläche des Behälters wurde poliert, mit Trichlorethylen entfettet und über Nacht einer Wärmebehandlung bei 60⁰C unterworfen. Die innere Oberfiäche wurde dann mit Brennspintus ausgewischt und 15 Minuten lang an der Luft getrocknet.

Die innere Oberfläche des Behälters wurde durch Walzen mit einem Belag mit einer Lösung von Phenolformaidehyd in Brennspiritus (1/2 v/v) versehen und 2 Stunden lang an der Luft getrocknet. Dieses Verfahren wurde wiederholt, um einen glatten Belag einer Stärke zwischen 0,025 und 0,038 mm zu ergeben, worauf dann der Behälter 30 Minuten lang an der Luft getrockne» wurde.

Der klebrige Obeifiächenbelag wurde mit Polyvinylformalpiiiver bestäubt, um einen gleichmäßigen Belag zu ergeben, und das überschüssige Pulver wurde entfernt. Der so mit einem Belag versehene Behälter wurde über Nacht bei 60^c C wärmebehandelt.

Dieser Behälter wurde in eine Form eingesetzt und die mit dem Polyvinylformalpulver belegte Oberfläche mit einer Polypropylenfolie abgedeckt, welche als Trennmittel dient. In den Behälter wurde ein Preßbeutel eingeführt und dieser unter einem Druck von 4,2 kg/cm² gebracht. Der Zusammenbau wurde in einen Warmluftofen eingesetzt und in ihm 2'/2 Stunden lang auf 150⁰C erwärmt. Der Zusammenbau wurde dann abkühlen gelassen und der Druckbeutei, das Trennmittel und die gehärtete, mit einem Belag versehene Hemmhülse wurde aus der Form entfernt.

Die mit dem Belag versehenen Oberflächen wurden mit Methylethylketon entfettet, und der doppelbasige Treibstoff wurde in den Behälter in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise eingegossen.

Auf diese Weise geformte Hemmittel sind besonders zweckmäßig, wenn bei der Produktion eine große Ausstoßzahl erforderlich ist

Beispiel 3

Eine zylindrische Treibstoffladung von 75 mm Durchmesser wurde mit einer zentralen .Bohrung auf eine Stange aufgesteckt, die sich durch die Bohrung erstreckte, wobei die Enden der Bohrung verschlossen wurden. Die äußere Oberfläche der Treibstoffladung wurde mil Methylethylketon abgewischt, 15 Minuten lang aii der Luft getrocknet, dann mit einem Folyvinylformal-Lackauftrag durch Eintauchen versehen. Das Lacklösungsmiucl wurde entfernt, indem eine > Trocknurigsbchandlung 24 Stunden lang in einem luftstrom von bO'" C durchgeführt wurde.

Unterdessen wurde eine Form vorbereitet, welche aus einem zylindrischen aufgespaltenen Formteil mit einem Durchmesser bestand, der 6 mm größer war als

in der des Treibstoffs. Die innere zylindrische Oberfläche des Formteils wurde in seiner zusammengestellten Lage mit einem Silikonfellbelag verschen, um ein Anhaften zu verhindern, und am einen Ende der Form wurde ein Verschlußdeckel angebrach; und verbolzt. Hierbei

r> wurde ebenfalls eine Dichtung durch Einlegen einer ringföi-pilgcn SiliRonkautschukschcibc bewirkt, die einen inneren Durchmesser besaß, der wesentlich kleiner als 75 mm war. Der Endverschluß war mit einer axialen Zentrierstange versehen, welche in die zylindri

2') sehe Bohrung paßt, um die Treibstoffladung koaxial mit liem zylindrischen Formteil auszurichten. Die Zentrierstange war an ihrem oberen Ende mit einem Gewinde versehen, so daß die Ladung fest gegen die radialen inneren Teile der Silikonkautschukdichtungsscheibe

:~i gepreßt werden konnte, um so zu verhindern, daß Harz in die Bohrung eintritt.

Epoxydharz wurde mit einem Härter im Gewichtsverhältnis 100/80 gemischt und evakuiert, um Lufteinschlüsse zu entfernen. Das gemischte Harz wurde dann

Ji; durch Vakuum in den unleren Teil eines Ringraumes gesaugt, welcher sich zwischen der Ladung und dem zylindrischen Formteil befindet, und zu diesem Zweck war am Boden ein entsprechendes Saugrohr vorgesehen. Wenn der Raum gefüllt war, wurde das Rohr

ti entfernt, und die Einlaßöffnung wurde mit einem Silikonkautschukstopfen verschlossen. Der Zusammenbau wurde bei Raumtemperatur 16 Stunden lang erhärten gelassen, worauf dann die Form auseinandergenommen und die Hcmmladung gelöst wurde. Einige Ladungen wurden weitere 2 Tage lang bei 60°C r achhärten geiasren.

Dieses Verfahren ist besonders geeignet zurr Hemmen von kleinen Treibstoffladungen, wie sie füi Forschungs- und Entwicklungszwecke benötigt werden

■-.-. Durch entsprechende Ausgestaltung der Einrichtung i_nd mit zusätzlichen Vorrichtungen zum Beheizen unc Abkühlen, um hierdurch das Aushärten des Harzes zi beschleunigen, läßt sich dieses Verfahren besonder; zweckmäßig für die Massenproduktion von gehemmter

V) Treibstoffladungen verwenden.

Beispiel 4

Eine vorgeformte Treibstoffladung wurde mit einerr Belag aus Polyvinylforrnal, wie im Beispiel 3 beschrie ben, versehen und dann getrocknet

Die eine Fläche von einer Bahn von unvulkanisierterr Hemmaterial aus modifiziertem chloriertem sulfonierten! Polyäthylen, 0,5 mm stark, wurde zunächst durch Kalandern mit einem Belag aus einer Lösung versehen

ho die gleiche Teile Phenolformaldehyd und Polyvinylfor mai in Äthylendichlorid/Cyclohexanon (2/1) ah Lösungsmittel enthielt. Auf diese Weise wurde ein FiIn hergestellt, der getrocknet eine Stärke von 0,025 mn besaß. Es wurden beide Flächen der Bahn mit einen

b5 Auftrag versehen, und die Bahn wurde dann 15 Minutei iang in einem Luftstrom von 60° C getrocknet. Eil zweiter Lackauftrag bestand aus einer Polyvinylformal Lösung in Äthylendichlorid/Cyclohexanon, und diesel

Lackauftrag wurde ebenfalls auf beide Seiten der Bahn aufgetragen, wobei ein weiterer Filmbelag einer Slärke von 0,05 mm hergestellt wurde. Die mit dem Belag versehene Bahn wurde dann 16 Stunden lang bei 60° C getrocknet und unter Zwischenlage eines Poiypropylenfilms, zum Zweck eine Berührung der behandelten Oberflächen zu verhindern, fest zu einem Mantel aufgewickelt. Eine Schutzhülse aus Kautschuk wurde dann über die Walze gezogen und an den Enden versiegelt.

Die Vulkanisation der Klebstoffe und des modifizierten Polyäthylen-Kautschuks in dem Zusammenbau wurde bei einer Temperatur von 150⁰C unter einem Druck von 6,3 kg/cm² durchgeführt. Nach dem Abkühlen wurde die Walze auf eine Drehbank gespannt, und 50 mm breite Streifen von vorbereitetem Polyäthylen wurden abgeschnitten.

Die vorgeformte und mit einem Belag versehene Treibstoffladung, wie sie oben beschrieben worden ist, wurde schraubenlinienförmig mit diesen Streifen umwickelt, wobei die Seitenkanten fest aufeinanderlagen. Das Verkleben erfolgte in der Weise, daß die gegeneinanderstoßenden Oberflächen mit Aceton befeuchtet und sie dann unter leichtem Druck getrocknet wurden. Es wurden drei Lagen aus Polyäthyien-Band aufgewickelt, wobei die Schraubenwindungen zueinander versetzt wurden. Das Verkleben erfolgte in jedem Fall mit Hilfe von Aceton.

Dieser Zusammenbau wurde dann 2 Tage lang einer Wärmebehandlung bei 60°C unterworfen, um eine vollkommene Verklebung zu erzielen.

Es wurden Zugfestigkeitsversuche im Laboratorium durchgeführt, und zwai mit scheibenförmigen zusammengestoßenen Verbindungen aus Stahl/modifiziertem Polyäthylen/Treibstoff/modifiziertem Polyäthylen/ Stahl und Stahl/Treibstoff/Stahl, die in der angegebenen Weise hergestellt worden sind. Es wurde keine Haftfähigkeit an dem Treibstoff oder Polyäthylen festgestellt und nur in der Verbindung, wobei Zugfestigkeitswerte von über 84,4 kg/cm·' gemessen wurden.

2. Vergrößerte Lagerungszeiten

Eigenschaften der gehemmten Treibstoffladungen

Gehemmte Treibstofflaciungen, welche nach den beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind, zeigten bemerkenswerte Verbesserungen gegenüber ähnlichen Ladungen, welche mit den üblichen celluloseartigen Stoffen gehemmt worden sind. Dies ergibt sich aus beispielsweise folgenden Untersuchungen:

I.Gewichts- und Raumersparnis

Treibstoffiadungen mit einem Durchmesser von 150 mm und Abbrennzeiten der Größenordnung von 90 Sekunden erfordern nur eine Stärke von 0.25 mm des Hemmittels aus modifiziertem chloriertem sulfoniertem Polyäthylen gegenüber Stärken von 3,5 bis 5 mm bei Verwendung von Celluloseacetat.

Treibsioffladungen, welche mehr als 30 Gew.-% Nitroglycerin enthielten und wobei das Hemmittel aus

^r< Celluloseacetat bestand, wurden bei 60⁰C gelagert. Schon nach 3 Monaten fielen diese Ladungen bei einem Zündversuch aus, weil das Celluloseacetat durchbrannte. Es wurde festgestellt, daß dieses 40 Gew.-% Nitroglycerin enthält.

ίο Ähnliche Treibstoffladungen wurden mit einem Hemmittel gemäß der Erfindung versehen und nach einer Lagerungszeit 9 Monate lang bei 60°C ließen sie sich fehlerfrei zünden. Wenn bei diesen Ladungen gelegentlich Fehlzündungen auftraten, so war dies auf

Ii Fehler des Treibstoffs und nicht des Hemmittels oder der Verbindung zwischen dem Hemmittel und dem Treibstoff zurückzuführen.

3. Verbesserte Beständigkeit gegenüber
Temperaturunterschieden

Feste Treibstoffladungen mit einem Durchmesser von 400 mm und einer Länge von 800 mm wurden in drei Gruppen geteilt, und sie wurden an einem Ende und an der gesamteii zylindrischen Oberfläche mit einem 2ϊ Hemmitte! versehen. Als Hemmittel wurden folgende Materialien verwendet:

Gruppe (a): Celluloseacetat

Gruppe (b): Äthylcellulose verlackt mit

Nitrocellulose

'" Gruppe (c): modifiziertes chloriertes sulfoniertes Polyäthylen.

Die mit dem Hemmittel versehenen Treibstoffladungen wurden folgenden Temperaturuntersuchungen unterworfen:

1. +5 · -20,6/40,5/21,1⁰C
+ 5 · -26/40,5/21,1° C
+ 5 ■ -26/52/21,1⁰C

+ 5 · -34/52/21,!⁰C
^w +5 · -40/52/2Ϊ.rC
4 5 ■ -40/60/21.Γ C
+ 5 · -40/60° C

2. -26/52/21,rc

Die Ladungen der Gruppe (a) zeigten Ablösungendes Treibstoffs von dem Hemmittel und ein Abblättern des Hemmittels in der ersten Versuchsreihe bei der Stufe -34/52/21,rc des Versuches (1) und bei der zehnten Versuchsreihe des Versuches (2).

■-,o Die Ladungen der Gruppe (b) zeigten weitgehende Abtrennungen des Treibstoffs von dem Hemmittel bei den ersten fünf Versuchsreihen bei - 26/40,5/21,1°C des ersten Versuches und bei der fünften Versuchsreihe des Versuches (2).

Die Ladungen der Gruppe (c) durchfließen unbeanstandet die ganze Versuchsreihe (1) und sie ließen sich dann erfolgreich bei einer Temperatur von —40⁰C abschießen. Diese Treibstoffladungen entsprachen auch 25 Versuchsreihen des Versuchs (2).

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von doppelbasigen Festtreibstoffen, die durch gegebenenfalls mit Inertstoffen gefüllten Kunstharzschichten gegen oberflächlichen Abbrand isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen Abbrand zu isolierenden Oberflächen über Polyvinylacetalharz mit modifiziertem chloriertem sulfonierten! Polyäthylen, modifizierten Äthylen-propylenterpolymeren oder einem an sich bekannten vergießbaren Epoxid bzw. einem vergießbaren Polyurethankautschuk verbunden oder verklebt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Polyvinylacetal und dem Isolierungsmittel ein weiteres Harz wie ein Epoxy-, Polyester- oder Formaldehydharz eingebracht wird.