DK153639B - Fremgangsmaade til fremstilling af et elastisk, varmeisolerende emne - Google Patents

Description

i

DK 153639B

Opfindelsen omhandler en fremgangsmåde til fremstilling af formpressede emner, især til anvendelse i omgivelser med høj temperatur såsom raketmotorer.

Fra beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 3.872.205 kendes 5 et isolationsmateriale for sidevæggen af en raketmotor i form af et lag, der omfatter et elastisk polymer-binde-middel med et deri opløst ildfast kiselholdigt forstærknings-fyldstof samt en fremgangsmåde til formstøbning af et sådant lag. I et specielt eksempel nævnes en poly-10 mer i form af en polybutadien med endestillede carboxyl-grupper, som kan anvendes i forbindelse med de sædvanlige polybutadien-raketdrivstoffer. Imidlertid kræver visse komponenter, såsom hovedendens isolationsmiddel, en støbning i en særskilt form, og det angivne lagformede 15 materiale er klart uegnet til at danne disse komponenter.

Fra beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 3.235.530 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af genstande med stor brudstyrke ved varmformstøbning af en sammensætning af asbest og formstofbindemiddel. Bindemidlet er her et 20 varmehærdende formstof i stedet for en elastomer, og der kræves varme til formstøbningen, hvilket uundgåeligt hærder produktet til en meget stiv genstand.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en opbygning af et elastisk bindemiddel og et asbest-fyldstof, hvor 25 der ikke anvendes varme under den aktuelle formpresnings operation, hvorved slutproduktet bliver bøjeligt og foreneligt med de andre elastiske polymer-komponenter og drivstoffer, og hvor der anvendes en koldformpresningsoperation for at undgå hærdning af det formpressede ma-30 teriale.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art, der er ejendommelig ved det i kravets kendetegnende del angivne. Fremgangsmåden er en videreudvikling af den fra U.S.A. pa- 2

DK 153639B

tentskrift nr. 3.872.205 kendte proces, idet der er valgt et materiale, som ved den foreslåede særlige behandling giver optimale egenskaber til det omhandlede formål.

Et således fremstillet emne bevarer den forøgede isola-5 tionsevne af den formpressede sammensætning, er fleksibelt og vil klæbebinde til metaloverflader, med eller uden anvendelse af klæbemiddel, når det anvendes under dets normale opmagasineringstid. Når et sådant emne skal anvendes i en raketmotor, eksempelvis som isolationsmiddel 10 ved hovedenden, kan det udformes til at slutte tæt til profilet af drivstofkammerets skillevæg under tryk, og det kan let føres ind i rakethuset, selv når dette har et let ovalt tværsnitsprofil.

Opfindelsen beskrives nærmere nedenfor i forbindelse 15 med tegningen, hvor: \ fig. 1 og la er længdesnit igennem et rakethylster med hovedendeisolationsmidler ifølge to udførelsesformer for opfindelsen, fig. 2 er perspektivisk afbildning af hovedendens isola-20 tionsmiddel på fig. 1, forud for dettes indføring i rakethylsteret, fig. 3a og 3b perspektiviske afbildninger af henholdsvis matricehalvformen og patricehalvformen af en form til formpresning af hovedendens isolationsmiddel på fig.

25 2, og fig. 3c en patricehalvform af en form til formpresning af et hovedende-i so lat ionsmiddel som vist på fig. la.

Som vist på fig. 1 og la udformes et metallisk rakethylster 10 med en skillevæg 11 imellem rakettens driv-30 stofkammer 12 og rakettens forreste kammer 13. Et hoved-ende-isolationsstykke 14 er tilvejebragt i hylsteret

DK 153639B

3' 10 og passer tæt til skillevæggen 11 og de tilstødende områder af hylsterets indervæg. Isolationsstykket 14 kan enten være skålformet i almindelighed med et centralt fremspring 14a ragende ind i drivstofkammeret 12 (se 5 fig. 1) eller være udformet med en central indtrykning 14d (se fig. la). Den ringformede væg 14b af isolationsstykket klæbebinder til indervæggen af hylsteret 10, og bunden 14c af isolationsstykket klæbebinder til skillevæggen 11. Isolationsstykket 14 i den på fig. 1 viste 10 udførelsesform er vist perspektivisk på fig. 2.

Et sidevægs-isolationsmateriale 15 er tilvejebragt rundt omkring indervæggen af drivstofkammeret 12 og strækker sig over væggen 14b af hovedende-isolationsstykket 14.

Dette materiale omfatter normalt et netværk af asbest-15 fibre og flotteringer i et passende bindemiddel og tilføres i pladeform på de indvendige overflader af hylsteret 10 og isolationsstykket 14 ved hjælp af en udvide-^ lig kautsjukpose. Sluttelig tilvejebringes der et hoved- ende-indsnævringsparti 16 over et parti af materialet 20 15 og den blottede inderflade af isolationsstykket 14 (bortset fra det centrale fremspring 14a eller indtryk-ningen 14d). Indsnævringspartiet 16 virker til at begrænse den blottede drivstofoverflade og udformes normalt af et passende elastomer-materiale, som er foreneligt med 25 det i den pågældende raket anvendte særskilte drivstof.

Hensigtsmæssigt lejres et frigørelsesmiddel imellem isolationsstykket 14 og indsnævringspartiet 16 for at nedbringe spændingskoncentrationen ved hovedenden af drivstof pulveret under temperaturkredsløbet.

30 Hovedende-isolationsstykket 14 koldformpresses ud fra strimler, skiver eller trævler stammende fra et præformgivet plademateriale. Dette plademateriale omfatter et elastisk polymer-bindestof i form af en polybutadien med endestillede carboxylgrupper, hvori er dispergeret 35 50-80% (fortrinsvis 65-75%) efter vægt af fyldstof- 4

DK 153639B

forstærkningsmateriale. Dette omfatter 50-80% efter vægt af asbestfibre og 20-50% efter vægt af asbest-flotteringer.

En forudgående blanding af bindemidlet, fibrene og flotteringerne tilvejebringes i en blander. Den med binde-5 stoffet mættede masse kalandreres først i et differen- tialhastighedsvalseværk og derefter i et valseværk drevet med konstant hastighed til fremstilling af det uhærdede plademateriale, som nærmere beskrevet i ovennævnte U.S.A. patentskrift nr. 3.872.205.

10 Pladematerialet optrævles og kan anvendes umiddelbart eller oplagres ved lav temperatur (ca. -10°C) til bevarelse af deres presseevne ved at forhindre eller i det mindste modvirke hærdning af polymeren. Naturligvis kan selve pladematerialet oplagres ved lav temperatur 15 og optrævles lige før formpresningen. Den afgørende faktor \ er, at pressematerialet skal være i uhærdet stand.

En typisk opbygning af pressematerialet er følgende: en polybutadien-polymer med endestillede carboxylgrupper ca. 28,2 vægt-% 20 et epoxy-hærdemiddel 1,5 en katalysator, såsom jern-octasol (metalsalt af 2-ethylhexansyre) 0,3 forstærkende asbestfibre 52,5 asbest-fyldstof 17,5 25 Fig. 3a og 3b viser henholdsvis en matricehalvpart og en patricehalvpart af en stålform til formpresning af hovedende-isolationsstykket ifølge den på fig. 1 og 2 viste udførelsesform. Matriceparten 20 har et støbehulrum 5

DK 153639B

21, medens patriceparten 22 har et første cylindrisk parti 23, der passer tæt ind i hulrummet 21, og et andet cylindrisk parti 24 med en lidt mindre diameter. Mellemrummet imellem overfladen af partiet 24 og indervæggen 5 af hulrummet 21 danner således pressekammeret for væggen 14b af hovedendeisolationsstykket 14. Bunden af hulrummet 21 har et ikke vist opragende fremspring, der samvirker med en fordybning 25 i toppen af patriceformparten 22 til dannelse af et pressekammer for bunden af det skål-10 formede isolationsstykke 14 og fremspringet 14a. Alle pressekammerets overflader er belagt med polytetrafluor-ethylen.

Profilet af presseformen til formpresning af udførelsesformen på fig. la, hvor der udformes en konisk indtryk-15 ning 14d i stedet for fremspringet 14a, fremgår af fig.

3c, hvor der ikke er noget opragende fremspring ved bunden af hulrummet 21, men hvor fordybningen 25 har et centralt konisk fremspring 26, der udformer indtrykningen 14d i hovedende-isolationsstykket 14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Pressematerialet vejes og påfyldes i hulrummet 21 af 2 matriceformparten 20. Formen lukkes og materialet sammen 3 presses i formen i 2-4 min. ved et tryk på ca. 15 ton 4 til formgivning af hovedendeisolationsstykket 14, om 5 end pressetidsrummet og pressetrykket i høj grad afhænger 6 af dimensionerne og formen af det emne, der skal presses.

7

Da formoverfladerne er belagt med polytetrafluorethylen, 8 kræves der intet særskilt formsmøremiddel, og det for 9 stås, at presseoperationen simpelt hen består i at sammen 10 trykke materialet til dets ønskede form, og at det pres- 11 sede emne er uhærdet, når det forlader formen. Endvidere er emnet sammenhængende og kan håndteres uden særskilt omsorg uden fare for deformation eller beskadigelse, og emnet kræver ingen efterbehandling forud for dets anvendelse.

6 6

DK 153639B

Prøver har vist, at det således fremstillede uhærdede formpressede hovedende-isolationsstykke er bøjeligt og let kan indsættes i et raketmotor-drivstofkammer, selv om dette er let ovalt. Endvidere tætslutter emnet til 5 profilet af skillevæggen under tryk og vil klæbebinde til metaloverflader med eller uden brug af et klæbemiddel, når det anvendes inden for normal opmagasineringstid. Ved hærdning på stedet har hovedende-isolations-stykket høj bestandighed mod afsmeltning, fortrinlige 10 varmeisolationsegenskaber og en god elasticitet ved lav temperatur.

Efter anbringelsen af hovedende-isolationsstykket og tilhørende komponenter i hylsteret 10 til dannelse af opbygningen på fig. 1 eller la kan drivstoffet ifyldes 15 kammeret 12. I den på fig. 1 viste udførelsesform indføres der først en dorn 17 centralt i kammeret. Dornen 17 har en indsænkning 17a, som er komplementær med fremspringet 14a på hovedende-isolationsstykket 14, så at dornen 17 lokaliseres på hovedende-isolationsstykket.

20 Derefter fordeles drivstoffet ved hjælp af tyngdekraften omkring dornen 17. I den på fig. la viste udførelsesform lagres først ladningen i kammeret 12, hvorefter en dorn 18 indføres i kammeret og presses igennem ladningen og ind i indtrykningen 14d. Det ses, at dornen 25 18 har en konisk ende 18a, som er komplementær med ind trykningen 14d, og som derfor passer tæt til indtrykningen til dannelse af en tynd hinde af ladningsmateriale imellem enden og indtrykningens vægge.

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et elastisk^arme-isolerende emne, ved hvilken der fremstilles et plademateriale i det væsentlige omfattende en delvis hærdet 5 elastomer indeholdende 50-80% vægt-% beregnet på plade materialet af et kiselsyreholdigt forstærkningsmateriale, hvoraf mindst 50% er i fiberform, emnet formes af pladematerialet og anbringes på anvendelsesstedet, hvor det færdighærdes, kendetegnet ved, at 10 a) den elastomere er en polybutadien med endestillede carboxylgrupper, og forstærkningsmaterialet er asbest som fibre og flotteringer, b) pladematerialet optrævles og c) det optrævlede materiale koldformpresses ved stue- 15 temperatur.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at koldformpresningen foregår ved et pressetryk på ca. 15 ton i et tidsrum på 2 - 4 minutter.