DE3632235C1 - Kunstharzmasse zur Isolierung von Feststofftreibsaetzen - Google Patents
Kunstharzmasse zur Isolierung von FeststofftreibsaetzenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kunstharzmasse,
insbesondere auf Polyurethanbasis, mit wenigstens einem
endotherm zersetzlichen, organischen Füllstoff zur Isolierung
von Feststofftreibsätzen.
Damit bei Raketenfeststofftreibsätzen der Abbrand nur von
den gewünschten Brennflächen her erfolgt, müssen diejenigen
Flächen des Treibsatzes, 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 Isolierung vor allem auch
dazu, die Brennkammer vor heißen, beim Abbrand des
Treibstoffes entstehenden Gasen zu schützen.
Bei den zunehmend größer werdenden Reichweiten von z. B.
gelenkten taktischen Raketen kommt es immer stärker darauf
an, einen möglichst raucharmen Abbrand des Treibsatzes zu
erzielen. Durch die Rauch- oder Signaturentwicklung wird
nämlich einerseits die Flugbahn der Rakete erfaßbar,
wodurch beispielsweise die Abschußposition ermittelt
werden kann. Zum anderen ist eine möglichst geringe
Rauchentwicklung für eine zuverlässige Steuerung der
Rakete wichtig. So 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 erschwert.
Treibsätze vom Stirnbrennertyp werden wegen des dadurch
erzielbaren hohen Füllgrades der Raketenbrennkammer bevorzugt.
Neben der Rauchentwicklung durch den Treibstoff
selbst kommt es gerade bei Stirnbrennern durch die bei
zunehmenden Abbrand des Treibsatzes größer werdende, mit
Flammgasen beaufschlagte Fläche der Isolierschicht zu
einer erheblichen Rauchentwicklung durch die Verbrennung
der Isolierschicht.
Da als raucharme Festtreibstoffe in der Raketentechnik
häufig doppelbasige Treibstoffe (DB-Treibstoffe) eingesetzt
werden, die raucharm abbrennen, ist es sogar so, daß
der Rauch beim Abbrand von Treibsätzen, die diese
Treibstoffe enthalten, bei Stirnbrennern im wesentlichen
aus der mitverbrennenden Isolierschicht stammt.
Zur Herstellung von raucharmen Isolierschichten sind
mehrere Verfahren bekannt, die im wesentlichen die
Einverleibung von Füllstoffen in Kunstharzbinder beschreiben.
Neben inerten anorganischen Materialien, wie Asbest,
endotherm zersetzlichen, anorganischen Materialien, wie Al(OH)₃,
zersetzlichen, organischen Polymeren, wie Polyoxymethylen
oder Polytetrafluorethylen, werden endotherm
zersetzliche, organische Materialien eingesetzt, insbesondere
Oxamid (DE-OS 18 09 360, DE-OS 35 17 892).
Als Kunstharzmasse zur Isolierung von Feststofftreibsätzen
werden Polyurethanharze bevorzugt, da sie sehr raucharm
abbrennen. Dabei wird zur Herstellung einer Oxamid-haltigen
Polyurethanmasse das Oxamid den Polyurethankomponenten
vor dem Aushärten zugemischt. Dies führt gelegentlich zu
erheblichen Härtungsverzögerungen und damit Schwankungen
der Topfzeit. Darüber hinaus ist festgestellt worden, daß
Oxamid-haltige Isolierschichten bei Feststofftreibsätzen,
die bestimmte
Komponenten, wie Ferrocen-Derivate enthalten, äußerst
schnell altern und verspröden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kunstharzmasse
zur Isolierung von Feststofftreibsätzen anzugeben,
die bei gleicher Raucharmut wie Oxamid-haltige Isoliermassen
schnell und mit reproduzierbaren Topfzeiten aushärtet
und zu einer Isolierschicht mit hoher mechanischer
Festigkeit führt.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1
gekennzeichneten Verbindungen der Formeln (I) und (II)
erreicht.
Nachstehend sind einige der erfindungsgemäß als Füllstoffe
verwendbaren Verbindungen, die sich bei Temperaturbeaufschlagungen
endotherm und ohne feste Rückstände zersetzen,
aufgeführt.
Als besonders geeignet haben sich Succinimid, Allantoin,
2,5-Diketopiperazin, Crotonylidendiharnstoff (2-Oxo-4-methyl-
6-ureido-hexahydropyrimidin) und Melamin(iso)cyanurat
herausgestellt.
Wie festgestellt werden konnte, sind die erheblichen
Härtungsverzögerungen und Schwankungen der Topfzeit bei
Oxamid darauf zu führen, daß Oxamid technischer Reinheit
geringe Mengen Oxalsäure enthält, welche die Härtung des
Polyurethanbinders verzögert. Auch ist festgestellt worden,
daß die hohen Scherkräfte, die beim Mischen des
Oxamids mit den Polyurethanbinderkomponenten auftreten,
eine Zersetzung des Oxamids bewirken, wobei die Zersetzungsprodukte
zu weiteren Unregelmäßigkeiten der Topfzeiten
führen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Füllstoffe
sind mit diesen Nachteilen nicht behaftet. Das heißt, sie
führen zu keinen Verzögerungen der Härtung der Kunststoffmasse,
insbesondere des Polyurethanbinders. Auch halten
sie Scherkräften, wie sie beim Mischen der Polyurethankomponenten
auftreten, ohne Zersetzung stand. Darüber hinaus
sind die erfindungsgemäß verwendeten Füllstoffe mit
Treibstoffkomponenten, wie Ferrocen, völlig kompatibel, d.
h., es treten keine Versprödungen der Isolierung auf.
Ferner weisen die erfindungsgemäß verwendeten Füllstoffe
den Vorteil auf, daß sie zum Teil großtechnische Produkte
mit einem entsprechend niedrigen Preis darstellen im
Gegensatz zu Oxamid, das nicht großtechnisch hergestellt
wird.
In den Formeln (I) und (II) der erfindungsgemäß einsetzbaren
Füllstoffe sind R′ und R′′ kurzkettige aliphatische
Kohlenstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in der
Kette. Die Kohlenstoffatome der Kohlenstoffkette können
dabei durch Sauerstoff- und/oder Stickstoffatome ersetzt
sein. Auch kann der Rest R′ bzw. R′′ einer Atomgruppe a
bis d, wenn es sich bei R′ bzw. R′′ z. B. um einen 5-
oder 6gliedrigen Rest handelt, einen Ring mit der
benachbarten Atomgruppe a bis d bilden. Die Atomgruppen a
bis d sind untereinander vorzugsweise durch Einfachbindungen
verbunden. Mehr als eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-
Doppelbindung sollte im Ring (I) bzw. (II) nicht vorliegen.
Die Kette der Reste R′ und R′′ trägt vorzugsweise
Sauerstoff- und/oder Stickstoffatome. Das Verhältnis der
O- und N-Atome zu den C-Atomen in R′ und R′′ sollte dabei
wenigstens 1 betragen, d. h., der Kohlenstoff sollte
weitgehend aufoxidiert sein, so daß die Füllstoffe nicht
als leicht verbrennliche Substanz im Kunststoffbinder
wirken. Die Kohlenstoffkette der Reste R′ und R′′ kann
auch Substituenten tragen. Die Füllstoffe der Formeln (I)
und (II) müssen selbstverständlich chemisch stabil sein,
um erfindungsgemäß einsetzbar zu sein.
Falls die Verbindungen der Formeln (I) und (II) saure oder
basische Gruppen enthalten, werden sie bevorzugt als Salze
eingesetzt, um die Härtung des Kunststoffbinders nicht zu
beeinträchtigen. Basische Gruppen können darüber hinaus
den Treibstoff beeinträchtigen, insbesondere einen doppelbasigen
Treibstoff. Falls saure Gruppen vorliegen, werden
als Salze Ammoniumsalze oder Melaminsalze bevorzugt. Falls
alkalische Gruppen vorliegen, werden bevorzugt Oxalate und
(Iso)cyanurate als Salze eingesetzt, gegebenenfalls auch
Phosphate oder Borate.
Die Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungstemperaturen
der Verbindungen der Formeln (I) und (II) bzw. von deren
Salzen sollen mehr als 100°C, vorzugsweise mehr als 150°C
sein.
Als Kunstharz kommt, wie erwähnt, bevorzugt Polyurethan
zum Einsatz, jedoch können auch andere Kunstharze erfindungsgemäß
eingesetzt werden, z. B. Epoxyde oder ungesättigte
Polyester.
Die erfindungsgemäße Kunstharzmasse ist vor allem für
Raketenfeststoff-Treibsätze vom Stirnbrennertyp geeignet.
Sie eignet sich darüber hinaus zur Isolierung von
Feststofftreibsätzen, die als Gasgeneratoren verwendet
werden, also z. B. zur Erzeugung von Gas zum pneumatischen
Antrieb von Einrichtungen von Raketen, wie Elektrogeneratoren,
Kreiseln usw.
Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung
der Erfindung.
38,20 Gewichtsteile eines niederviskosen hydroxylgruppenhaltigen
Polyethers mit durchschnittlich drei Hydroxylgruppen
pro Molekül (Desmophen 550 U), 0,05 Gewichtsteile
Phenylquecksilberoleat und 40 Gewichtsteile Crotonylidendiharnstoff
werden in dieser Reihenfolge zusammengegeben,
gemischt und im Vakuum entgast. Dieser Vormischung werden
dann 29,75 Gewichtsteile Hexamethylendiisocyanat-1,6
zugesetzt. Das Gemisch wird im Vakuum entgast, um eine
gießbare Isoliermasse zu erhalten.
26,88 Gewichtsteile eines ersten niedrigviskosen hydroxylgruppenhaltigen
Polyethers mit durchschnittlich 3 Hydroxylgruppen
(Desmophen 550 U) und 8,10 Gewichtsteile eines
weiteren niedrigviskosen hydroxylgruppenhaltigen Polyethers
mit durchschnittlich 3 Hydroxylgruppen (Baygal K
30), 0,05 Gewichtsteile Phenylquecksilberoleat und 43,1
Gewichtsteile Allantoin werden in der genannten Reihenfolge
zusammengegeben, vermischt und im Vakuum entgast.
Dieser Vormischung werden dann 21,87 Gewichtsteile Hexamethylendiisocyanat-
1,6 zugesetzt. Das Gemisch wird im
Vakuum entgast, um eine gießbare Isoliermasse zu erhalten.
Claims (9)
1. Kunstharzmasse zur Isolierung von Feststofftreibsätzen, insbesondere auf Polyurethanbasis, mit
wenigstens einem endotherm zersetzlichen, organischen
Füllstoff,
dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus wenigstens
einer Verbindung der beiden folgenden Formeln
besteht:
worin R H, CH₃ oder C(O)CH₃ ist und a, b, c und d
folgende Atomgruppen sind: NH, C=O, CH₂, CHR′, CR′R′′,
worin R′ und R′′ kurzkettige aliphatische Kohlenstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, wobei die Kohlenstoffatome der Kohlenstoffkette durch Sauerstoff- und/oder Stickstoffatome ersetzt sein können.
worin R′ und R′′ kurzkettige aliphatische Kohlenstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, wobei die Kohlenstoffatome der Kohlenstoffkette durch Sauerstoff- und/oder Stickstoffatome ersetzt sein können.
2. Kunstharzmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Sauerstoff- und Stickstoffatome
zu den Kohlenstoffatomen in R′ und R′′ wenigstens 1
beträgt.
3. Kunstharzmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung der Formel (I) oder (II)
Succinimid, Allantoin, 2,5-Diketopiperazin, Crotonylidendiharnstoff
(2-Oxo-4-methyl-6-ureido-hexahydropyrimidin)
oder Melaminisocyanurat ist.
4. Kunstharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von sauren
Verbindungen, die den Formeln (I) und (II) gehorchen,
diese als Salze ein- oder zweiwertiger anorganischer
oder organischer Basen vorliegen.
5. Kunstharzmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Salze Ammonium- oder Melaminsalze sind.
6. Kunstharzmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von basischen
Verbindungen, die den Formeln (I) und (II) gehorchen,
diese als Salze ein- oder zweiwertiger anorganischer
oder organischer Säuren vorliegen.
7. Kunstharzmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (I) und
(II) bzw. deren Salze eine Schmelz-, Sublimations- oder
Zersetzungstemperatur von mehr als 100, vorzugsweise
mehr als 150°C aufweisen.
8. Kunstharzmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoffanteil 10 bis
60, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-% der Kunstharzmasse
ausmacht.
9. Verwendung der Kunstharzmasse nach einem der vorstehenden
Ansprüche zur Isolierung von Stirnbrennern oder
Gasgeneratoren.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863632235 DE3632235C1 (de) | 1986-09-23 | 1986-09-23 | Kunstharzmasse zur Isolierung von Feststofftreibsaetzen |
GB08721906A GB2195345A (en) | 1986-09-23 | 1987-09-17 | Resin composition for insulating propellants |
FR8713073A FR2610940A1 (fr) | 1986-09-23 | 1987-09-22 | Composition de resine synthetique, en particulier a base de polyurethanne, pour l'isolation de propergols solides |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863632235 DE3632235C1 (de) | 1986-09-23 | 1986-09-23 | Kunstharzmasse zur Isolierung von Feststofftreibsaetzen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3632235C1 true DE3632235C1 (de) | 1988-03-17 |
Family
ID=6310114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863632235 Expired DE3632235C1 (de) | 1986-09-23 | 1986-09-23 | Kunstharzmasse zur Isolierung von Feststofftreibsaetzen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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FR (1) | FR2610940A1 (de) |
GB (1) | GB2195345A (de) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5441913A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-03 | Kanebo Ltd | Carbonncarbon composite material and method of making same |
JPS56817A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-07 | Bridgestone Corp | Preparation of low-smoking polyisocyanate resin foam |
-
1986
- 1986-09-23 DE DE19863632235 patent/DE3632235C1/de not_active Expired
-
1987
- 1987-09-17 GB GB08721906A patent/GB2195345A/en not_active Withdrawn
- 1987-09-22 FR FR8713073A patent/FR2610940A1/fr not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Römpps Chemie-Lexikon, 7. Aufl., 1975, S. 2854 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB8721906D0 (en) | 1987-10-21 |
GB2195345A (en) | 1988-04-07 |
FR2610940A1 (fr) | 1988-08-19 |
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