DE3704304A1 - INSULATING MATERIAL FOR PRODUCING AN INSULATING LAYER ON A ROCKET SOLID DRIVE KIT - Google Patents

INSULATING MATERIAL FOR PRODUCING AN INSULATING LAYER ON A ROCKET SOLID DRIVE KIT

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Isoliermasse zur Herstellung einer Isolierschicht auf einem Raketen-Feststofftreibsatz, die ein härtbares Bindemittel und Melamin als Füllstoff enthält.The invention relates to an insulating material for Production of an insulating layer on a rocket propellant, which is a curable binder and melamine contains as filler.

Um bei Rakten-Feststofftreibsätzen den Abbrand nur von den gewünschten Brennflächen her erfolgen zu lassen, müssen Flächen, die nicht am Abbrand teilnehmen sollen, mit einer gut haftenden Isolierschicht versehen werden. Weiterhin verleiht die Isolierschicht dem in der Brennkammer befindlichen Treibstoff einen gewissen Schutz vor mechanischer Beanspruchung. Bei Stirnbrennern, d. h. an der Mantelfläche und der kopfseitigen Fläche isolierten Treibsätzen, dient die Isolierschicht vor allem auch dazu, die Brennkammer vor den heißen, beim Abbrand des Treibstoffes entstehenden Gasen zu schützen.In order to burn off only with rocket solid propellants the desired focal surfaces areas that should not participate in the erosion be provided with a well-adhering insulating layer. Furthermore, the insulating layer gives that in the combustion chamber existing fuel a certain protection mechanical stress. For forehead burners, i.e. H. at the lateral surface and the top surface isolated Propellants, the insulating layer also serves primarily to the combustion chamber before the hot one, when the fuel burns up protect the resulting gases.

Vorwiegend bei gelenkten, insbesondere drahtgelenkten taktischen Raketen ist es erforderlich, die Rauchentwicklung des Abgasstrahles der Rakete möglichst gering zu halten. Durch die Rauchentwicklung wird nämlich einerseits die Flugbahn der Rakete erfaßbar, wodurch beispielsweise die Abschußposition verraten wird. Andererseits sind derartige Raketen häufig mit einem Glühstrahler am Heck ausgerüstet, d. h. einer IR-Strahlung erzeugenden pyrotechnischen Ladung, die mit einem Steuergerät vom Schützen erfaßt wird. Durch den Rauch im Abgasstrahl wird diese Erfaßbarkeit aber erschwert. Das heißt die Rauchentwicklung eines z. B. auf Sicht gelenkten Flugkörpers darf nur so stark sein, daß die Steuerbarkeit dieses Flugkörpers in jeder Flugphase gewährleistet ist. Da hierbei vorwiegend Stirnbrenner-Treibsätze verwendet werden, kann der dauernd beflammte, zylindrische Teil der Isolierschicht zur Rauchentwicklung wesentlich beitragen. Mainly with steered, especially wire-steered Tactical missiles require smoke the rocket's exhaust gas jet as low as possible hold. Because of the smoke development, on the one hand the trajectory of the missile can be detected, which, for example the launch position is revealed. On the other hand such missiles often with a glow lamp at the rear equipped, d. H. a pyrotechnic producing IR radiation Charge with a control unit from the shooter is detected. This is due to the smoke in the exhaust jet But it is difficult to grasp. That means the smoke development a z. B. guided missile may only be so be strong that the controllability of this missile in every flight phase is guaranteed. Because here predominantly Forehead torch propellants can be used continuously flamed, cylindrical part of the insulating layer for Contribute smoke significantly.  

Zur Erzielung eines raucharmen Abbrandes ist es bekannt, als Füllstoff der Isolierschicht Melamin einzusetzen (DE-AS 25 24 843). Melamin zerfällt unter Energieaufnahme, d. h. Kühlung des Bindemittels zu farblosen, kühlenden Reaktionsprodukten, nämlich hauptsächlich Wasser, Ammoniak und Kohlendioxid. Melamin drängt also die Rauchbildung zurück und führt zu einer Erhöhung der Wärmestandfestigkeit der Isolierschicht.To achieve low-smoke combustion, it is known use melamine as filler for the insulating layer (DE-AS 25 24 843). Melamine disintegrates under energy consumption, d. H. Cooling the binder to colorless, cooling Reaction products, namely mainly water, ammonia and carbon dioxide. So melamine pushes smoke formation back and leads to an increase in heat resistance the insulating layer.

Zur Herstellung der Isolierschicht wird die Isoliermasse in den schmalen Spalt zwischen einer Gießform und der Mantelfläche des in der Gießform angeordneten Treibsatzes gegossen oder gepreßt. Es hat sich gezeigt, daß Melamin die Härtungsgeschwindigkeit vor allem von Polyurethan-Bindemitteln beeinflußt, d. h. die Topfzeit der gießbaren Isoliermasse in nicht reproduzierbarer Weise herabsetzt. Außerdem läßt der durch Melamin erzielbare Kühleffekt zu wünschen übrig. Durch Erhöhung des Melamingehaltes ließe sich zwar der zuletzt genannte Nachteil verringern, jedoch sind einem zu hohen Füllstoffanteil durch die Verschlechterung der Verarbeitungseigenschaften der Isoliermasse, wie der Gießbarkeit, Grenzen gesetzt, zumal, wie erwähnt, die Topfzeit der gießbaren Masse mit zunehmendem Melamingehalt herabgesetzt wird.The insulating compound is used to produce the insulating layer in the narrow gap between a mold and the Shell surface of the propellant charge arranged in the casting mold poured or pressed. It has been shown that melamine the curing speed, especially of polyurethane binders influenced, d. H. the pot life of the pourable Insulating compound reduced in a non-reproducible manner. In addition, the cooling effect that can be achieved by melamine allows wish left. By increasing the melamine content the last-mentioned disadvantage is reduced, however are too high a proportion of filler due to the deterioration the processing properties of the insulating compound, like the pourability, set limits, especially since, as mentioned, the pot life of the pourable mass with increasing melamine content is reduced.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Füllstoff für die Isolierschicht von Raketen-Feststofftreibsätzen anzugeben, welcher hinsichtlich der Raucharmut Melamin ähnelt, jedoch die Topfzeit des Bindemittels nicht beeinflußt und eine spürbare Erhöhung des Kühleffektes bewirkt. The object of the invention is to provide a filler for the To specify the insulating layer of rocket propellants, which is similar to melamine in terms of low smoke, however does not affect the pot life of the binder and a noticeably increases the cooling effect.  

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Melamin-Salz gemäß der Formel (I) des Anspruchs 1 erreicht.This is according to the invention by a melamine salt according to the Formula (I) of claim 1 achieved.

Darin ist HA eine ein- oder mehrbasige anorganische oder organische Säure, vorzugsweise Phosphorsäure (H₃PO₄), Schwefelsäure (H₂SO₄), Borsäure (H₃BO₃) oder Oxalsäure (C₂H₂O₄).In this, HA is a single or multi-based inorganic or organic acid, preferably phosphoric acid (H₃PO₄), Sulfuric acid (H₂SO₄), boric acid (H₃BO₃) or oxalic acid (C₂H₂O₄).

Durch die Verwendung dieser Melaminsalze als Füllstoffe wird eine ungestörte Härtungsreaktion des Bindemittels der Isoliermasse erreicht, neben einer sehr hohen Wärmestandfestigkeit, verbunden mit einem raucharmen Abbrand des Feststofftreibsatzes.By using these melamine salts as fillers is an undisturbed curing reaction of the binder Insulation mass achieved, in addition to a very high heat resistance, combined with a low-smoke combustion of the Solid propellant.

Der Umstand, daß erfindungsgemäß die Topfzeit der Isoliermasse nicht beeinflußt wird, dürfte darauf zurückzuführen sein, daß das erfindungsgemäß verwendete Melaminsalz nicht in die Härtungsreaktion des Bindemittels eingreift, im Gegensatz zu Melamin als basische Verbindung, die die Härtungsreaktion des Bindemittels beschleunigt, und zwar nicht reproduzierbar, z. B. in Abhängigkeit der Teilchengröße der jeweiligen Melamincharge. Der wesentlich bessere Kühleffekt des erfindungsgemäßen Füllstoffs dürfte darauf beruhen, daß im Gegensatz zu Melamin, welches bei höheren Temperaturen unzersetzt sublimiert und dadurch aus der Bindemittelmatrix verschwindet, wobei die Sublimation weniger energieaufwendig ist als die chemische Zersetzung (Pyrolyse) zu kleinen Molekülen, die erfindungsgemäß eingesetzten Melaminsalze keiner Sublimation unterliegen.The fact that according to the invention the pot life of the insulating compound is not influenced, should be attributed to this be that the melamine salt used in the invention is not intervenes in the hardening reaction of the binder, in Contrary to melamine as a basic compound that the Accelerates the curing reaction of the binder, namely not reproducible, e.g. B. depending on the particle size the respective batch of melamine. The much better one Cooling effect of the filler according to the invention is likely to be thereupon are based on the fact that in contrast to melamine, which is used at higher levels Temperatures sublimated undecomposed and thus from the Binder matrix disappears, the sublimation is less energy consuming than chemical decomposition (Pyrolysis) into small molecules according to the invention melamine salts used are not subject to sublimation.

Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäß eingesetzten Füllstoffe trotz ihres Salzcharakters eine äußerst geringe Wasserlöslichkeit und Hygroskopizität besitzen. Hierdurch wird die Isolierschicht sowohl bei der Herstellung als auch bei der Anwendung unempfindlich gegenüber der Luftfeuchtigkeit. Das heißt die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Isolierschicht werden auch nach längerer Lagerung nicht durch Ausblühungen, Quellen und dergleichen herabgesetzt. So beträgt beispielsweise die Wasserlöslichkeit bei 20°C von Melaminphosphat (Melamin)₂ · H₃PO₄ 0,2 g/100 g und von Melaminsulfat (Melamin)₂ · H₂SO₄ 0,16 g/100 g. Auch liegen die Zersetzungstemperaturen der erfindungsgemäß eingesetzten Melaminsalze relativ günstig. So beträgt die Zersetzungstemperatur von Melaminphosphat (Melamin)₂ · H₃PO₄ mehr als 340°C, von Melaminsulfat (Melamin)₂ · H₂SO₄ etwa 380°C und von Melaminborat Melamin · H₃BO₃ mehr als 360°C. Das heißt die erfindungsgemäß eingesetzten Füllstoffe zersetzen sich erst dann, wenn das Bindemittel der Isolierschicht duch die heißen Treibstoffabgase pyrolisiert wird. Mit anderen Worten, die Festigkeit der Isolierschicht wird durch eine vorzeitige Zersetzung des Füllstoffs nicht herabgesetzt. Andererseits sind die Zersetzungstemperaturen der Melaminsalze nicht derart hoch, daß das Bindemittel pyrolisiert und vergast, bevor es zu einer Zersetzung der Melaminsalze in der Isolierschicht kommt.In addition, the fillers used according to the invention despite its salt character, an extremely low one Have water solubility and hygroscopicity. Hereby the insulating layer is used both in the manufacture  also insensitive to the application Humidity. That means the mechanical properties of the insulating layer according to the invention are also longer Storage not due to efflorescence, swelling and the like reduced. For example, the water solubility is at 20 ° C of melamine phosphate (melamine) ₂ · H₃PO₄ 0.2 g / 100 g and of melamine sulfate (melamine) ₂ · H₂SO₄ 0.16 g / 100 g. The decomposition temperatures of the Melamine salts used according to the invention are relatively inexpensive. So the decomposition temperature of melamine phosphate (Melamine) ₂ · H₃PO₄ more than 340 ° C, of melamine sulfate (Melamine) ₂ · H₂SO₄ about 380 ° C and melamine borate melamine · H₃BO₃ more than 360 ° C. That means those used according to the invention Fillers only decompose when that Binder of the insulating layer through the hot fuel exhaust gases is pyrolyzed. In other words, the Strength of the insulating layer is due to a premature Decomposition of the filler is not reduced. On the other hand the decomposition temperatures of the melamine salts are not so high that the binder pyrolyzes and gasifies, before there is decomposition of the melamine salts in the Insulation layer comes.

Die erfindungsgemäß verwendeten Melaminsalze sind in der Isoliermasse in einem Anteil von 20 bis 60 Gew.-% enthalten. Als härtbare Bindemittel werden bekannte Bindemittel verwendet, insbesondere Bindemittel auf Polyurethan- oder Polyester-Basis. Außer dem Melaminsalz kann die erfindungsgemäße Isoliermasse noch andere Füllstoffe enthalten, z. B. Oxamid.The melamine salts used in the invention are in the Insulating compound in a proportion of 20 to 60% by weight contain. Known are known as curable binders Binders used, especially binders on polyurethane or polyester base. Except the melamine salt can the insulating compound according to the invention still other fillers included, e.g. B. Oxamide.

Bei Verwendung von Melaminphosphat und Melaminborat als Füllstoff hat sich darüber hinaus gezeigt, daß bei Zersetzung des Füllstoffs sich eine zähflüssige Schmelze bildet, die auf der beflammten Isolierung gut haftet und deren Zersetzung weiter zurückdrängt.When using melamine phosphate and melamine borate as Filler has also been shown to Decomposition of the filler turns into a viscous melt forms that adheres well to the flamed insulation and  their decomposition is further suppressed.

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples are provided for further explanation the invention.

Beispiel 1example 1

38,20 Gewichtsteile eines niederviskosen Hydroxylgruppenhaltigen Polyethers mit durchschnittlich drei Hydroxylgruppen pro Molekül (Desmophen 550 U), 0,05 Gewichtsteile Phenylquecksilberoleat und 40,00 Gewichtsteile Melaminborat werden in dieser Reihenfolge zusammengegeben, vermischt und im Vakuum entgast. Dieser Vormischung werden dann 21,75 Gewichtsteile Hexamethylendiisocyanat- 1,6 zugesetzt. Das Gemisch wird im Vakuum entgast.38.20 parts by weight of a low-viscosity hydroxyl group-containing Polyether with an average of three hydroxyl groups per molecule (Desmophen 550 U), 0.05 parts by weight Phenylmercury oleate and 40.00 parts by weight of melamine borate are put together in this order, mixed and degassed in a vacuum. This will be premix then 21.75 parts by weight of hexamethylene diisocyanate 1.6 added. The mixture is degassed in vacuo.

Anschließend wird ein doppelbasiger Treibstoffblock zentrisch in einer Gießform angeordnet und der Ringspalt zwischen dem Treibstoffblock und der Gießform wird mit der gut gießbaren Isoliermasse ausgegossen. Danach läßt man die Isoliermasse gegebenenfalls unter leichtem Erwärmen aushärten.Then a double-based fuel block becomes centric arranged in a mold and the annular gap between the fuel block and the mold with the well pourable insulating compound poured out. Then you leave the insulating compound, if necessary with gentle heating Harden.

Beispiele 2, 3 und 4Examples 2, 3 and 4

Das Beispiel 1 wird wiederholt, außer daß statt Melaminborat Melamin · H₃BO₃ 40,0 Gewichtsteile Melaminphosphat (Melamin)₂ · H₃PO₄ bzw. Melaminsulfat (Melamin)₂ · H₂SO₄ bzw. Melaminoxalat Melamin · C₂H₂O₄ verwendet werden.Example 1 is repeated, except that instead of melamine borate Melamine · H₃BO₃ 40.0 parts by weight of melamine phosphate (Melamine) ₂ · H₃PO₄ or melamine sulfate (melamine) ₂ · H₂SO₄ or melamine oxalate melamine · C₂H₂O₄ can be used.

Claims (6)

1. Isoliermasse zur Herstellung einer Isolierschicht auf einem Raketen-Feststofftreibsatz, die ein härtbares Bindemittel und Melamin als Füllstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Melamin in Form eines Salzes der Formel vorliegt, worin x und y jeweils eine ganze Zahl und HA eine Säure ist.1. Insulating compound for producing an insulating layer on a rocket propellant, which contains a curable binder and melamine as a filler, characterized in that the melamine in the form of a salt of the formula where x and y are each an integer and HA is an acid. 2. Isoliermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß x 1 oder 2 und y 1 ist.2. Insulating composition according to claim 1, characterized in that x is 1 or 2 and y 1. 3. Isoliermasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß HA Phosphorsäure (H₃PO₄), Schwefelsäure (H₂SO₄), Borsäure (H₂BO₃) und/oder Oxalsäure (C₂H₂O₄) ist. 3. Insulating composition according to claim 1 or 2, characterized in that HA phosphoric acid (H₃PO₄), sulfuric acid (H₂SO₄), boric acid (H₂BO₃) and / or oxalic acid (C₂H₂O₄) is.   4. Isoliermasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Melaminphosphat der Struktur (Melamin)₂ · H₃PO₄, Melaminsulfat der Struktur (Melamin)₂ · H₂SO₄, Melaminborat der Struktur Melamin · H₃BO₃ und/oder Melaminoxalat der Struktur Melamin · C₂H₂O₄ ist.4. Insulating composition according to claim 3, characterized in that the filler melamine phosphate of the structure (melamine) ₂ · H₃PO₄, Melamine sulfate of the structure (melamine) ₂ · H₂SO₄, Melamine borate of the structure melamine · H₃BO₃ and / or melamine oxalate of the structure melamine · C₂H₂O₄ is. 5. Isoliermasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehalt an dem Melaminsalz 20 bis 60 Gew.-% beträgt.5. Insulating composition according to one of the preceding claims, characterized in that their content of the melamine salt 20 to 60 wt .-% is. 6. Isoliermasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer dem Melaminsalz noch weitere Füllstoffe enthält.6. Insulating composition according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the melamine salt contains other fillers.
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