Способ изготовления гранулированного бронесостава на основе термоэластопласта

Способ изготовления гранулированного бронесостава на основе термоэластопласта

Реферат

Изобретение относится к способу изготовления многокомпонентного гранулированного бронесостава и может быть использовано при бронировании зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ) к ракетным двигателям, а также при изготовлении изделий гражданского назначения, покрываемых защитной полимерной оболочкой.

При бронировании зарядов ТРТ многокомпонентными составами предпочтительно их использование в гранулированном виде. Это значительно упрощает процесс бронирования зарядов, повышает точность дозирования гранулированного бронесостава при бронировании зарядов, что в целом повышает технологичность процесса бронирования и качество бронепокрытия зарядов ТРТ.

Известны рецептуры бронесоставов на основе бутадиенметилстирольных термоэластопластов (ТЭП) и инден-кумаровой смолы (ИКС): пат.RU 2208007 с использованием асбеста хризотилового и гидроокиси алюминия в качестве наполнителей и пат. RU 2366641 с использованием микронизированной слюды в качестве наполнителя и поливинилбутираля (ПВБ) в качестве термостабилизатора, а также способ изготовления гранулированного бронесостава на основе этих рецептур - пат. RU 2305629, который был принят авторами за прототип.

Существенным недостатком прототипа является сложность обеспечения гомогенности гранул. Указанный недостаток связан с различной степенью дисперсности подвергаемых сухому смешению и последующему экструдированию компонентов бронесостава. Мелкодисперсные компоненты: асбест и гидроокись алюминия (по пат. RU 2208007), микрослюда (по пат. RU 2366641) после ввода сухой смеси компонентов в загрузочный бункер экструдера в основном скапливаются в нижней части шнек-пресса и неравномерно вводятся в экструдируемый шнур бронесостава.

Технической задачей изобретения является разработка способа гранулирования многокомпонентного полидисперсного бронесостава на основе термоэластопласта и инден-кумароновой смолы с обеспечением повышенной гомогенности получаемых гранул.

Технический результат изобретения заключается в разработке способа гранулирования многокомпонентного бронесостава на основе ТЭП, а также ИКС в сочетании с другими мелкодисперсными компонентами по пат. RU 2366641, при этом осуществляют предварительное сухое смешение компонентов бронесостава в смесителе при температуре 15…35°C в течение 15…20 минут, после чего, порционно, в 1…2 приема вводят в смеситель 4…5% раствор ПВБ в этиловом спирте в количестве 15…20% по отношению к массе бронесостава и перемешивают бронемассу после каждого приема в течение 5…7 минут. После этого осуществляют выгрузку бронемассы на противни с обеспечением толщины слоя бронемассы не более 10 мм и сушат последнюю при температуре 15…35°C в течение 12…24 часов. По завершении сушки загружают бронемассу в шнек-пресс, производят пластификацию и гомогенизацию состава и экструдирование бронешнура с разрезкой его на гранулы.

Изобретение поясняется графическими материалами.

На чертеже представлена технологическая схема изготовления гранулированного бронесостава по патентуемому способу.

Сущность изобретения заключается в обеспечении более равномерного, по сравнению с прототипом, ввода всех компонентов бронесостава в экструдируемый шнур последнего, что позволяет существенно повысить гомогенность гранул. Указанный эффект достигается путем ввода, по завершении сухого перемешивания компонентов бронесостава, спиртового раствора поливинилбутираля для склеивания мелких компонентов с более крупными (мелкодисперсные компоненты «прилипают» к более крупной фракции ТЭП). Это позволяет обеспечить более равномерный по сравнению с прототипом ввод всех компонентов бронесостава в экструдируемый шнур и обеспечить таким образом гомогенность гранул бронесостава.

При использовании для этих целей растворов других компонентов, например раствора ТЭП в бутилацетате, происходит комкование смоченной им бронемассы и прилипание ее как к стенкам мешателя, так и к лопастям мешалки, что обусловлено растворимостью в бутилацетате, как ТЭП, так и ИКС. После выгрузки такой скомкованной бронемассы из мешателя на противень требуется ее измельчение перед сушкой и дальнейшей переработкой в гранулы.

Использование же спиртового раствора ПВБ для склеивания мелких фракций бронесостава с более крупной фракцией исключает комкование смоченной смеси компонентов в мешателе, прилипание ее к лопастям мешалки и стенкам мешателя, а также отпадает необходимость в измельчении выгруженной из мешателя массы перед ее сушкой.

Для склеивания мелких фракций бронесостава с более крупной использовался, как наиболее технологичный, 4-5%-ный раствор ПВБ в этиловом спирте.

При использовании раствора «ПВБ-этиловый спирт» с концентрацией менее 4% не обеспечивается удовлетворительное слипание мелких фракций бронесостава с более крупной, а с концентрацией более 5% - раствор ПВБ становится густым, что существенно ухудшает смачиваемость смеси сухих компонентов.

Ввод раствора ПВБ в количестве 15…20% в этиловом спирте обеспечивает удовлетворительное склеивание мелкодисперсных компонентов с крупной фракцией ТЭП:

- нижний предел (15%) определяет необходимый уровень адгезии при склеивании;

- превышение верхнего предела (20%) требует дополнительного времени для сушки бронематериала.

Продолжительность сушки в пределах 12…24 ч обусловлена:

- нижний предел (12 ч) обеспечивает удаление достаточного количества растворителя;

- верхний предел (24 ч) исключает пересушивание бронемассы.

Сухое смешение компонентов в смесителе осуществляется в пределах 15…20 мин, так как 15 минут достаточно для равномерного распределения мелких фракций бронесостава между более крупной фракцией ТЭП; превышение времени перемешивания более 20 мин ведет к излишнему расходу электроэнергии.

Пример реализации способа.

Гранулированию подвергаем бронесостав следующей рецептуры (мас.%):

- ТЭП (бутадиен-метилстирольный термоэластопласт) марки ДМСТ-Р	- 35,0
- инден-кумароновая смола	- 35,0
- микрослюда	- 26,0
- поливинилбутираль	- 1,0
- стеариновая кислота	- 2,0
- стеарат кальция	- 1,0

Смешение компонентов осуществляем в смесителе в течение 20 минут, после чего в смесь компонентов за два приема вводим 5%-ный раствор ПВБ в этиловом спирте в количестве 18% по отношению к массе бронесостава. После ввода раствора проводим перемешивание смеси компонентов в течение 5 мин. По окончании перемешивания массу выгружаем на противни и равномерно распределяем по поверхности. Толщина слоя составляет ~10 мм. Массу сушили при температуре 17°C в течение 18 часов. Затем массу загружаем в шнек-пресс, где производим ее пластификацию и гомогенизацию, а затем гранулируем. При этом определяем показатель текучести расплава по ГОСТ 11645-73 при Т_{расплава}=175°C, масса груза - 3,8 кг, диаметр капилляра - 1,18 мм.

Параметры смешения и сушки бронемассы в целом приведены в таблице.

Из приведенных в таблице результатов следует, что оптимальные параметры переработки бронемассы соответствуют примерам 8, 9, 10, где получен положительный эффект, заключающийся в повышении технологичности процесса гранулирования бронесостава, получении более качественного бронепокрытия заряда ТРТ, за счет реализации оптимального показателя текучести расплава (ПТР) бронемассы.

С использованием изготовленных в соответствии с настоящим техническим решением гранул термопластичного бронесостава способом экструзии забронированы заряды ТРТ баллиститного типа с размерами:

- наружный диаметр	- 72,5 мм;
- диаметр канала	- 33 мм;
- длина	- 575 мм;
- толщина бронепокрытия	- 1,0 мм.

Качество зарядов по внешнему виду, геометрическим размерам и уровню адгезии бронесостава к ТРТ удовлетворительное.

Таблица
№ при-мера	Продол-житель-ностьсухогопереме-шива-ния,мин	Кол-во приемов ввода раствора ПВБ вэтил. спирте	Концент-рация раствора ПВБ в этил. спирте, %	Кол-во вводимого раствора ПВБ в этил. спирте в сухую смесь, %	Темпе-ратурасушкиброне-массы, °C	Продолж. сушки, ч	ПТР г/10 мин	Внешний вид массы	Особенности технологического процесса
1	15	1	2	18	19	20	1,5	Равномерно смоченная масса в виде хлопьев	Низкая концентрация раствора ПВБ привела к плохому склеиванию компонентов с ДМСТ(Р)
2	7	2	4	15	23	18	1,8	То же	Сухая смесь недостаточно перемешана, не достигнута однородность массы
3	18	2	4	12	25	10	1,7	То же	Недостаточное количество введенного раствора ПВБ, плохое склеивание компонентов с ДМСТ(Р)
4	20	2	5	26	20	45	2,5	То же	Высокое количество введенного раствора ПВБ, длительность сушки массы, перерасход растворителя
5	19	1	5	19	22	50	2,1	То же	Бронемасса пересушена, затруднительное гранулирование
6	15	2	4	20	12	24	2,7	То же	Температура сушки низкая, масса недосушена, затруднительное дозирование в бункер
7	20	2	8	17	18	22	2,0	То же	Раствор ПВБ был слишком густым, затруднительно вводился в сухую смесь
8	16	1	4	16	20	15	4,2	То же	Удовлетворительная технологичность процесса и гомогенность гранул
9	20	2	5	18	17	18	5,5	То же	То же
10	15	2	4,5	20	25	20	5,2	То же	То же

Способ изготовления гранулированного бронесостава на основе термоэластопласта, включающий сухое смешение компонентов бронесостава и последующую пластификацию, гомогенизацию и экструдирование бронемассы в шнек-прессе, отличающийся тем, что сухое смешение компонентов осуществляют в течение не менее 15-20 мин, после этого в смесь компонентов за 1-2 приема вводят 4-5%-ный раствор поливинилбутираля в этиловом спирте, в количестве 15-20% по отношению к массе бронесостава, перемешивают ее после каждого приема в течение 5-7 мин, после чего осуществляют выгрузку бронемассы на противни с толщиной слоя не более 10 мм и сушат при температуре 15-35°С в течение 12-24 ч, а затем загружают бронемассу в шнек-пресс и производят пластификацию, гомогенизацию и экструдирование бронешнура с разрезкой его на гранулы.