EP1333016A2 - Procédé semi-continu de coulée de pâte de propergol solide, ledit procédé mettant en oeuvre deux composants - Google Patents

Procédé semi-continu de coulée de pâte de propergol solide, ledit procédé mettant en oeuvre deux composants Download PDF

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EP1333016A2
EP1333016A2 EP03290124A EP03290124A EP1333016A2 EP 1333016 A2 EP1333016 A2 EP 1333016A2 EP 03290124 A EP03290124 A EP 03290124A EP 03290124 A EP03290124 A EP 03290124A EP 1333016 A2 EP1333016 A2 EP 1333016A2
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EP
European Patent Office
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components
approximately
group
groups
mixture
Prior art date
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Withdrawn
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EP03290124A
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German (de)
English (en)
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EP1333016A3 (fr
Inventor
Marie Gaudre
Eric-Serge Giraud
Jean-Michel Tauzia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
SNPE Materiaux Energetiques SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Societe Nationale des Poudres et Explosifs , SNPE Materiaux Energetiques SA filed Critical Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Publication of EP1333016A2 publication Critical patent/EP1333016A2/fr
Publication of EP1333016A3 publication Critical patent/EP1333016A3/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/04—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive
    • C06B45/06—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component
    • C06B45/10—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component the organic component containing a resin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/0058—Shaping the mixture by casting a curable composition, e.g. of the plastisol type

Definitions

  • the present invention is in the field of solid propellant blocks or loads.
  • the invention relates to a process preparation and pouring of a propellant paste, composite type, in a mold to prepare a block or a load of solid propellant.
  • the invention applies in particular to the manufacture of wholesale space launcher loads.
  • a solid propellant of the composite type comprises a solid or binder polymer matrix, solid fillers pulverulent: oxidizing, possibly reducing and / or energy and various additives feasibility, performance.
  • the binder is prepared from a resin polymerizable liquid with chemically terminated reagents that are going to be crosslinked by at least one also crosslinking liquid.
  • the resin hardening by baking at a temperature compatible with the presence of materials pyrotechnics, will coat all the ingredients and especially the powdery charges to form a body solid.
  • the ingredients are chosen to ensure the combustion of the propellant to produce gases. This combustion is generally done in parallel layers: the flame front regression speed is a few millimeters to a few centimeters per second.
  • the process currently used to manufacture such blocks is a discontinuous process, called "batch", consisting in preparing a certain quality of product and to sink a number of loads.
  • a first step the different ingredients are introduced in an appropriate order and carefully and mixed for a long time, under conditions of pressures (usually vacuum) and temperatures well accurate.
  • this mixture which present in the form of a paste is poured into a mold, with shaping tools. The whole undergoes baking to harden the dough.
  • the mold in some cases constitutes the very envelope of the propellant, envelope which is suitably prepared for carrying out the loading.
  • the process described in this article consists of separate the composition into two groups of components of equivalent viscosity which are then mixed, in a mass ratio close to 1/1, just before casting in the mold.
  • One of the component groups has the polymer to constitute the binder, half of the powder fillers and certain additives; the other group of components includes the crosslinker, too in the form of a polymer, the other half of the fillers and the rest of the additives.
  • the final composition obtained, in particular by the binder is different from that of the "batch" process since the two-component process forms the binder from of the mixture of two polymers: the propellant thus obtained must be re-approved for the intended use. It is a long operation and expensive.
  • the present invention incorporating a technique bicomponent aims to solve problems previously laid.
  • the present invention therefore relates to a method semi-continuous bicomponent for the casting of dough propellant in a mold to make a block of solid propellant by cooking the dough, said dough comprising a liquid prepolymer, a crosslinker liquid, at least one solid powdery charge and various additives, pouring from mixture of two groups of components and said process is characterized in that the first group of components represents about 80% to about 99% of the finished product and essentially comprises the prepolymer, all powdery solid charges and part additives; the second group of components represents about 20% to about 1% of the finished product and includes all of the crosslinker and the other part of the additives.
  • the additives will notably include a part propellant plasticizer. We can still say that the mass ratio of mixing of the two groups of components is between about 80/20 and about 99/1.
  • the first group of components represents about 90% to about 99% of the finished product and the second group of components represents approximately 10% about 1% of the finished product.
  • the mass report of mixture of the two groups of components is between around 90/10 and around 99/1.
  • the propellant binder is either obtained from a carboxy-telechetic polybutadiene or, preferably, hydroxyletumblechCode crosslinked in the latter case with an isocyanate in the form of a monomer, i.e. binder is obtained from an oxetane prepolymer or substituted oxirane; nitramine or nitrate polymer; polyester or polyether.
  • Powder fillers have at least one oxidizing charge chosen from the group of perchlorates or non-organic nitrates for example nitrate ammonium or ammonium perchlorate.
  • a part of these oxidizing powder fillers can be replaced by energetic charges such as nitramines, for example octogen or hexogen.
  • powdery fillers can also understand, to increase the performance of the propellant, reducing charges in powder form metallic, for example aluminum.
  • plasticizer and its rate in the first group of components avoids problems of settling solid charges during the period of storage of this group of components.
  • the second group of components only includes liquid crosslinker monomer, without any of the propellant additives that are all incorporated into the first group of components.
  • the two mixing steps are decoupled by the passage of the mixture put to the quantity in a buffer tank, before being taken up for the homogenization mixture.
  • the residence time in the buffer tank is as short as possible.
  • the two mixing steps are done by all appropriate means, but preferably they are by static mixers.
  • the mixing of quantity is done at low pressure and the homogenization mixture is done at high pressure.
  • Decoupling the two stages by passing the mix put into quantity in a buffer tank allows to resume said mixture at high pressure for do the homogenization mixing step and pour the dough with a high flow rate. This high flow is necessary for casting, under conditions satisfactory economic, large loads.
  • the quantity mixing is made at low pressure between about 0.006MPa and about 1MPa; and the homogenization mixture is done at high pressure between about 2MPa and about 2.5MPa.
  • the homogenization mixture is done at the cooking temperature of the dough propellant, between about 20 ° C and about 80 ° C.
  • Cooking temperature may be lowered by increasing the catalyst rate crosslinking among additives.
  • the mixture and the pouring at the same temperature as that of cooking a the advantage of limiting withdrawal problems thermal.
  • the mixture of the two groups of components is done in one step.
  • the mixing is done by any means appropriate but preferably it is done in a static mixer, fed in mass ratio desired.
  • the static mixer works at high pressure, between about 2MPa and about 2.5MPa.
  • the mixing is done, as before, at the cooking temperature of the propellant paste between about 20 ° C and about 80 ° C. This temperature of cooking can be lowered to the lower limit, by increasing the rate of crosslinking catalyst.
  • This invention essentially characterized by a particular choice of the two groups of components which will be mixed in an accurate mass ratio solves the problems left hanging by the process bicomponent of the state of the art.
  • the mixing sequences to prepare the two component groups are completely independent of those of their mixture and their casting which can intervene very long after the preparation of these two groups of components.
  • the second group of components is essentially liquid and mixes easily with the first group of components presented to it under form of a paste.
  • the binder obtained will be identical to that of the "batch" process, so the final composition being the same, the propellant does not will not have to be re-certified which reduces considerably the costs.
  • Figure 1 describes an installation to set up works the invention according to a first mode in two stages decoupled.
  • Figure 2 describes an installation to set up works the invention according to a second mode in a single step.
  • the second group of components which essentially includes the liquid crosslinker under monomeric form is possibly some additives, is very simple to prepare. It is a mixture with mechanical agitation for example. This group of components represents only a small mass of the finished product, a only one tank will be enough to store it.
  • the first group of components includes liquid prepolymer, all fillers powdery solids and additives must be prepared with the same precautions and care as a propellant.
  • the mixture constituting this group of components is chemical stable since there is no crosslinker; the choice suitable plasticizer avoids settling of solid charges and allows to keep so prolonged mixing in secure facilities appropriate.
  • This group of components represents the majority of finished product and in the case of a large load (by example 100t), a large quantity of product required prepare by several mixers and store in several tanks taking into account the sizes of the mixers and tanks available.
  • Figure 1 very schematically shows a installation for implementing the process the invention according to a first variant.
  • the tanks 1 and 2 respectively containing the first and second groups of components supply a static mixer 3.
  • the quantity mixing kit of the first group of components exceeds the capacity of a single tank. Simply have several type 1 tanks on the supply static mixer 3 and by a special system of winnowing to draw the mixture successively in the tanks.
  • Figure 2 very schematically shows a installation for implementing the method according to a second variant.
  • the tanks 10 and 12 respectively contain the first and second groups of components.
  • the dosing and pressurization pumps are chosen in the classic material: they are either peristaltic pumps, i.e. screw pumps (for example STEIBLE brand) or double piston pumps alternative (for example PUTZMEISTER brand) or by pistons directly placed on the tanks of the two component groups.
  • Static mixers are conduits containing braces forcing the dough passing through to separate and remix. These conduits are dimensioned in diameter, depending on the flow and number of unit elements ensures the quality of the mixture depending on the pressure available. We use 4 unit elements for low pressure mixing and up to 12 unit elements for high mixing pressure.
  • a mixer made up of unitary elements double wall allows by the circulation of a fluid suitable coolant to heat to the temperature of desired casting the propellant paste.

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Abstract

L'invention se situe dans le domaine des propergols de type composite. Elle a pour objet un procédé pour la coulée de pâte de propergol dans un moule pour fabriquer un bloc de propergol solide, ladite pâte comprenant un prépolymère liquide, un réticulant, au moins une charge solide pulvérulente et divers additifs, la coulée se fait à partir du mélange dans un mélangeur (3,16) de deux groupes de composants : le premier groupe de composants, stocké dans une cuve (1,10), représente environ 80% à environ 99% du produit fini et comprend essentiellement le polymère, les charges solides pulvérulentes et une partie des additifs ; le deuxième groupe de composants, stocké dans une cuve (2,12), représente environ 20% à environ 1% du produit fini et comprend tout le réticulent et l'autre partie des additifs. Des pompes dont les débits sont couplés alimentent le mélangeur.

Description

La présente invention se situe dans le domaine des blocs ou chargements de propergol solide.
Plus particulièrement elle a pour objet un procédé de préparation et de coulée d'une pâte de propergol, de type composite, dans un moule pour préparer un bloc ou un chargement de propergol solide. L'invention s'applique notamment à la fabrication de gros chargements pour lanceur spatial.
Un propergol solide de type composite comprend une matrice polymérique solide ou liant, des charges solides pulvérulentes : oxydantes, éventuellement réductrices et/ou énergétiques ainsi que divers additifs de faisabilité, de performances.
Le liant est préparé à partir d'une résine polymérisable liquide avec des terminaisons chimiquement réactives qui vont être réticulées par au moins un réticulant lui aussi liquide. On introduit dans la résine liquide, suivant un ordre approprié, les différents ingrédients du propergol, puis le réticulant. La résine en durcissant par une cuisson à une température compatible avec la présence de matériaux pyrotechniques, va enrober tous les ingrédients et notamment les charges pulvérulentes pour former un corps solide.
Les ingrédients sont choisis de façon à assurer la combustion du propergol pour produire des gaz. Cette combustion se fait, en général, par couches parallèles : la vitesse de régression du front de flamme est de quelques millimètres à quelques centimètres par seconde.
On trouvera par exemple dans DAVENAS "Technologie des propergols solides", chapitres 10 et 11, Masson 1989 plus de détails sur les différents ingrédients entrant dans la composition des propergols de type composite.
Le procédé actuellement utilisé pour fabriquer de tels blocs est un procédé discontinu, dit par "batch", consistant à préparer une certaine qualité de produit et à couler un certain nombre de chargements.
Dans une première étape les différents ingrédients sont introduits selon un ordre approprié et soigneusement et longuement malaxés, dans des conditions de pressions (en général le vide) et de températures bien précises. Pour l'étape suivante, ce mélange qui se présente sous forme d'une pâte est coulée dans un moule, avec des outillages de mise en forme. L'ensemble subit une cuisson pour assurer le durcissement de la pâte. Le moule constitue dans certains cas l'enveloppe même du propulseur, enveloppe qui est convenablement préparée pour la réalisation du chargement.
L'introduction du réticulant dans le mélange se fait vers la fin de l'étape de malaxage ; la pâte va alors commencer à durcir : la coulée ne peut se faire que durant un temps limité, dit vie de pot, pendant lequel le mélange reste assez fluide pour être coulé. Il faut donc que la coulée dans le moule suive le plus rapidement possible la fin de malaxée ; ce qui implique de plus de faire un compromis entre la vie de pot et la durée de la cuisson.
Pour la fabrication de gros chargements, de quelques dizaines à quelques centaines de tonnes, utilisés en général dans le domaine spatial (accélérateurs accolés au lanceur) il faut enchaíner plusieurs malaxées-coulées dans la même enveloppe. L'enchaínement des malaxées et des coulées doit être précis et rigoureux. Il faut réaliser aussi un choix économique entre la taille des malaxeurs disponibles et celle du chargement. Dans tous les cas le cycle de fabrication est long et coûteux car il y a une immobilisation importante des matériels et du personnel pendant la fabrication.
Une solution au problème de la vie de pot, dans le cas de la fabrication de petits objets, est suggérée par un procédé bicomposant semi-continu, décrit par J.M. TAUZIA dans "Some comments on processing energetics matériels - Compatibility and Processing Symposium - ADPA - 23-25 octobre 1989 (à VIRGINIA BEACH).
Le procédé décrit dans cet article consiste à séparer la composition en deux groupes de composants de viscosité équivalente qui sont ensuite mélangés, dans un rapport massique proche de 1/1, juste avant la coulée dans le moule. L'un des groupes de composants comporte le polymère devant constituer le liant, la moitié des charges pulvérulentes et certains additifs ; l'autre groupe de composants comporte le réticulant, lui aussi sous une forme de polymère, l'autre moitié des charges pulvérulentes et le restant des additifs. Ces deux groupes de composants sont chimiquement stables lorsqu'ils sont séparés.
Toutefois ce procédé présente plusieurs inconvénients. Les deux groupes de composants comportent chacun une moitié des charges pulvérulentes donc des ingrédients pyrotechniques, les deux groupes de composants doivent être préparés et conservés dans des installations appropriées et répondant à des normes strictes de sécurités ; par la suite nous dirons plus brièvement installations sécurisées.
Par ailleurs le mélange homogène de ces deux groupes de composants également visqueux est difficile à réaliser.
Enfin la composition finale obtenue, notamment par le liant, est différente de celle du procédé "batch" puisque le procédé bicomposant forme le liant à partir du mélange de deux polymères : le propergol ainsi obtenu doit faire l'objet d'une nouvelle homologation pour l'utilisation envisagée. C'est une opération longue et coûteuse.
Le procédé bicomposant avec un mélange dans le rapport 1/1 de deux groupes de composants n'est donc pas entièrement satisfaisant ; et ne paraít pas applicable, de façon simple, à la fabrication de gros chargements.
La présente invention reprenant une technique bicomposant a pour but de résoudre les problèmes précédemment posés.
La présente invention concerne donc un procédé bicomposant semi-continu pour la coulée de pâte de propergol dans un moule pour fabriquer un bloc de propergol solide par cuisson de la pâte, ladite pâte comprenant un prépolymère liquide, un réticulant liquide, au moins une charge solide pulvérulente et divers additifs, la coulée se faisant à partir du mélange de deux groupes de composants et ledit procédé est caractérisé en ce que le premier groupe de composants représente environ 80 % à environ 99 % du produit fini et comprend essentiellement le prépolymère, toutes les charges solides pulvérulentes et une partie des additifs ; le deuxième groupe de composants représente environ 20 % à environ 1 % du produit fini et comprend tout le réticulant et l'autre partie des additifs. Les additifs comprendront notamment une partie du plastifiant du propergol. On peut encore dire que le rapport massique de mélange des deux groupes de composants est compris entre environ 80/20 et environ 99/1.
Préférentiellement le premier groupe de composants représente environ 90 % à environ 99% du produit fini et le deuxième groupe de composants représente environ 10% à environ 1% du produit fini. Le rapport massique de mélange des deux groupes de composants est compris entre environ 90/10 et environ 99/1.
Le liant du propergol est soit obtenu à partir d'un polybutadiène carboxytéléchétique ou, préférentiellement, hydroxyletéléchétique réticulé dans ce dernier cas par un isocyanate sous forme de monomère, soit le liant est obtenu à partir d'un prépolymère d'oxétane ou d'oxirane substitué ; de polymère nitraminé ou nitrate ; de polyester ou de polyether.
Les charges pulvérulentes comportent au moins une charge oxydante choisie dans le groupe des perchlorates ou des nitrates non organiques par exemple du nitrate d'ammonium ou du perchlorate d'ammonium. Une partie de ces charges pulvérulentes oxydantes peut être remplacée par des charges énergétiques telles que des nitramines, par exemple de l'octogène ou de l'hexogène.
Enfin les charges pulvérulentes peuvent aussi comprendre, pour augmenter les performances du propergol, des charges réductrices sous forme de poudre métallique, par exemple de l'aluminium.
Parmi les divers additifs habituellement utilisés pour la fabrication des propergols nous mettrons un peu à part le plastifiant et le catalyseur de réticulation dont les natures et les taux peuvent avoir des effets intéressants dans la présente invention, comme nous le verrons par la suite.
Notamment le choix du plastifiant et de son taux dans le premier groupe de composants évite les problèmes de décantation des charges solides pendant la durée du stockage de ce groupe de composants.
Avantageusement le deuxième groupe de composants comprend uniquement le réticulant liquide sous forme monomère, sans aucun des additifs du propergol qui sont tous incorporés dans le premier groupe de composants.
Selon une première variante du procédé le mélange se fait en deux étapes :
  • une première étape de mise à la quantité, par un dosage précis des deux groupes de composants dans le rapport massique souhaité, les deux groupes de composants sont alors sommairement mélangés,
  • une deuxième étape d'homogénéisation, au cours de laquelle le mélange sommaire précédent est soigneusement mélangé, avant la coulée dans le moule.
Avantageusement les deux étapes de mélange sont découplées par le passage du mélange mis à la quantité dans un réservoir tampon, avant d'être repris pour le mélange d'homogénéisation. Le temps de séjour dans le réservoir tampon est le plus bref possible.
Les deux étapes de mélange se font par tous les moyens appropriés, mais préférentiellement elles se font par des mélangeurs statiques.
Préférentiellement le mélange de mise à la quantité se fait à basse pression et le mélange d'homogénéisation se fait à haute pression.
Le découplage des deux étapes par le passage du mélange mis à la quantité dans un réservoir tampon permet de reprendre ledit mélange à haute pression pour faire l'étape de mélange d'homogénéisation et de couler la pâte avec un débit élevé. Ce fort débit est nécessaire pour la coulée, dans des conditions économiques satisfaisantes, des gros chargements. L'élévation de pression du mélange mis à la quantité se fait par une pompe placée en sortie du réservoir tampon.
Avantageusement le mélange de mise à la quantité se fait à basse pression entre environ 0,006MPa et environ 1MPa ; et le mélange d'homogénéisation se fait à haute pression entre environ 2MPa et environ 2,5MPa.
Avantageusement encore le mélange d'homogénéisation se fait à la température de cuisson de la pâte du propergol, entre environ 20°C et environ 80°C. Par cuisson à environ 20°C il faut entendre simplement le maintien de la température de la pâte de propergol à la température ambiante. La température de cuisson peut être abaissée par l'augmentation du taux de catalyseur de réticulation parmi les additifs. Le mélange et la coulée à la même température que celle de la cuisson a l'avantage de limiter des problèmes de retrait thermique.
Selon une seconde variante du procédé le mélange des deux groupes de composants se fait en une seule étape. Là encore le mélange se fait par tout moyen approprié mais préférentiellement il se fait dans un mélangeur statique, alimenté dans le rapport massique voulu. Le mélangeur statique fonctionne à haute pression, entre environ 2MPa et environ 2,5MPa. Avantageusement le mélange se fait, comme précédemment, à la température de cuisson de la pâte de propergol entre environ 20°C et environ 80°C. Cette température de cuisson peut être baissée vers la limite basse, en augmentant le taux de catalyseur de réticulation.
Cette invention essentiellement caractérisée par un choix particulier des deux groupes de composants qui seront mélangés dans un rapport massique précis résout les problèmes laissés en suspend par le procédé bicomposant de l'état de la technique.
Ce procédé conserve bien sûr l'avantage du procédé bicomposant qui est de s'affranchir de la vie de pot.
Les séquences de malaxages pour préparer les deux groupes de composants sont totalement indépendantes de celles de leur mélange et de leur coulée qui peut intervenir très longtemps après la préparation de ces deux groupes de composants.
Seul le premier groupe de composants qui contient toute la charge pulvérulente, donc les produits pyrotechniques requiert d'être préparé avec soin et stocké dans des installations sécurisées. Le second groupe de composants, qui peut se réduire au seul réticulant, est préparé et stocké dans des conditions très simples.
Par ailleurs le second groupe de composant est essentiellement liquide et se mélange sans problème avec le premier groupe de composants qui lui se présente sous forme d'une pâte.
Ceci permet d'adapter facilement les conditions de pression et de débit au moment de la coulée de gros chargement. Donc de réduire considérablement la durée et le coût du cycle de fabrication.
Enfin dans le procédé de l'invention le réticulant étant introduit sous forme de monomère liquide le liant obtenu sera identique à celui du procédé "batch", donc la composition finale étant la même, le propergol ne devra pas être de nouveau homologué ce qui réduit considérablement les coûts.
L'invention va être décrite plus en détail à l'aide des figures 1 et 2 qui représentent de façon très schématique des exemples d'installations pour la mise en oeuvre des deux variantes du procédé.
La figure 1 décrit une installation pour mettre en oeuvre l'invention selon un premier mode en deux étapes découplées.
La figure 2 décrit une installation pour mettre en oeuvre l'invention selon un second mode en une seule étape.
Ces deux variantes du procédé de l'invention supposent la préparation préalable des deux groupes de composants.
Tout d'abord le deuxième groupe de composant qui comprend essentiellement le réticulant liquide sous forme monomère est éventuellement quelques additifs, est très simple à préparer. Il s'agit d'un mélange avec agitation mécanique par exemple. Ce groupe de composants ne représente qu'une masse faible du produit fini, une seule cuve suffira à la stocker.
Par contre, le premier groupe de composants comprend le prépolymère liquide, la totalité des charges solides pulvérulentes et les additifs doit être préparé avec les mêmes précautions et soins qu'un propergol. Le mélange constituant ce groupe de composants est chimique stable puisqu'il n'y a pas de réticulant ; le choix convenable du plastifiant évite la décantation des charges solides et permet de conserver de façon prolongée ce mélange dans des installations sécurisées appropriées.
Ce groupe de composants représente la majorité du produit fini et dans le cas d'un gros chargement (par exemple 100t), une grande quantité de produit qu'il faut préparer par plusieurs malaxées et conserver dans plusieurs cuves compte tenu des tailles des malaxeurs et cuves disponibles.
La figure 1 représente très schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention selon une première variante.
Les cuves 1 et 2 contenant respectivement les premier et deuxième groupes de composants alimentent un mélangeur statique 3.
Sur les cuves 1 et 2 les pistons 8 et 9, entraínés par un mécanisme non représenté, alimentent dans le rapport massique souhaité le mélangeur statique 3 qui fait un mélange sommaire, mais mis à la quantité, des deux groupes de composants, il alimente un réservoir tampon 4. En sortie du réservoir tampon une pompe 5 élève la pression du mélange pour alimenter un mélangeur statique 6, fonctionnant à haute pression, la sortie 7 du mélangeur alimente directement le moule de coulée.
Pour la fabrication de gros chargement la quantité nécessaire de mélange du premier groupe de composants dépasse les capacités d'une seule cuve. Il suffit de disposer plusieurs cuves du type 1 sur l'alimentation du mélangeur statique 3 et par un système particulier de vannage de puiser le mélange successivement dans les cuves.
La figure 2 représente très schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon une deuxième variante.
Les cuves 10 et 12 contiennent respectivement les premier et deuxième groupes de composants. Des pompes 11 et 13, fonctionnant à haute pression et dont les débits sont dans le rapport massique souhaité, alimentent un mélangeur statique 14, dont la sortie 15 alimente directement le moule de coulée.
Les pompes de dosage et de mise en pression sont choisies dans le matériel classique : ce sont soit des pompes péristaltiques, soit des pompes à vis (par exemple marque STEIBLE) soit des pompes à double piston alternatif (par exemple marque PUTZMEISTER) soit par des pistons directement placés sur les cuves des deux groupes de composants.
Les mélangeurs statiques sont des conduits contenant des croisillons obligeant la pâte qui y passe à se séparer et à se remélanger. Ces conduits sont dimensionnés en diamètre, en fonction du débit et le nombre d'éléments unitaires assure la qualité du mélange en fonction de la pression disponible. On utilise 4 éléments unitaires pour un mélange à basse pression et jusqu'à 12 éléments unitaires pour un mélange à haute pression. Un mélangeur constitué d'éléments unitaires à double paroi permet par la circulation d'un fluide caloporteur approprié de chauffer à la température de coulée souhaitée la pâte de propergol.
Pour un propergol dont la matrice polymérique à base d'une résine polybutadiène hydroxytéléchélique représente 14 % en masse du produit fini, contenant 82% en masse de perchlorate d'ammonium et 4% en masse d'aluminium on a mesuré les propriétés mécaniques du propergol fabriqué par le procédé de la présente invention. La densité est de 1,72, le module d'Young est compris entre 5 et 7MPa et la résistance à la rupture est de 1,1MPa : ces valeurs sont comparables aux valeurs obtenues par le procédé "batch".

Claims (12)

  1. Procédé bicomposant semi-continu pour la coulée de pâte de propergol dans un moule pour fabriquer un bloc de propergol solide, ladite pâte comprenant un polymère liquide, un réticulant, au moins une charge solide pulvérulente et divers additifs, la coulée se faisant à partir du mélange de deux groupes de composants caractérisé en ce que le premier groupe de composants représente environ 80% à environ 99% du produit fini et comprend essentiellement le polymère, les charges solides pulvérulentes et une partie des additifs ; le deuxième groupe de composants représente environ 20% à environ 1% du produit fini et comprend tout le réticulant et l'autre partie des additifs.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier groupe de composants représente environ 90% à environ 99% du produit fini et que le deuxième groupe de composants représente environ 10% à environ 1% du produit fini.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième groupe de composant ne comprend que le réticulant.
  4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le mélange se fait en deux étapes :
    une première étape de mise à la quantité, par un dosage précis des deux groupes de composants mélangés à basse pression,
    une deuxième étape d'homogénéisation à haute pression du mélange précédent.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux étapes sont découplées par le passage du mélange mis à la quantité dans un réservoir tampon.
  6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les deux étapes successives se font dans des mélangeurs statiques respectivement à basse pression et à haute pression.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mélange de mise à la quantité ; à basse pression se fait entre 0,006MPa et 1MPa.
  8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mélange d'homogénéisation, à haute pression, se fait entre 2MPa et 2,5MPa.
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mélange d'homogénéisation se fait à la température de cuisson entre environ 20°C et environ 80°C.
  10. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que le mélange des deux groupes de composants se fait en une seule étape.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le mélange des deux groupes de composant se fait dans un mélangeur statique à haute pression.
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le mélange se fait à la température de cuisson, entre environ 20°C et environ 80°C.
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